哪些本土半導(dǎo)體廠商，布局BLDC

近年來(lái)，政策端對(duì)電機(jī)節(jié)能降耗的要求日益提高，如《電機(jī)能效提升計(jì)劃》（2021-2023年）的發(fā)布，而無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）是由直流電力驅(qū)動(dòng)的永磁同步電動(dòng)機(jī)，具有高可靠性、高效率、低振動(dòng)、低噪音、高轉(zhuǎn)矩密度、節(jié)能降耗的性能優(yōu)勢(shì)，深度滿足了下游應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?jié)能減排的迫切需求。

同時(shí)，在BLDC電機(jī)的控制技術(shù)日益成熟、上游半導(dǎo)體組件成本逐漸降低的發(fā)展背景下，BLDC電機(jī)市場(chǎng)規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)，在智能小家電、電動(dòng)工具、白色家電、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)、汽車等下游終端領(lǐng)域的滲透率不斷提升。

圖源：國(guó)海證券

根據(jù)Precedence Research數(shù)據(jù)，2023年全球BLDC電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到20.07億美元，預(yù)計(jì)2022年-2032年的年復(fù)合增長(zhǎng)率為5.27%，保持長(zhǎng)期增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。另外，分地區(qū)來(lái)看，根據(jù)Grand View Research數(shù)據(jù)，亞洲BLDC電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模占全球比例高達(dá)47%，居全球首位，其次是美國(guó)和歐洲占比分別為21%和19%。亞洲國(guó)家中，日本擁有很多知名的BLDC電機(jī)企業(yè)，如尼得科、三洋電氣、松下、美蓓亞等；而國(guó)內(nèi)雖然起步較晚，但也涌現(xiàn)出很多BLDC電機(jī)廠商，如大洋電機(jī)、臥龍電驅(qū)、鳴志電器、德昌電機(jī)等。

BLDC電機(jī)的半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)方案包括微控制器、驅(qū)動(dòng)芯片、功率器件，以及反饋回路等器件，通常有4類解決方案：傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方案是微控制器+柵極驅(qū)動(dòng)+功率器件，三部分是分開(kāi)的；較為主流的是將柵極驅(qū)動(dòng)集成在微控制器中，再加上功率器件；也有將柵極驅(qū)動(dòng)和功率器件集成為IPM的，即微控制器+IPM；還有一種就是將微控制器、柵極驅(qū)動(dòng)、功率器件三者都集成在一起，做成一個(gè)SOC，直接驅(qū)動(dòng)BLDC。

目前本土半導(dǎo)體廠商在BLDC電機(jī)的半導(dǎo)體解決方案方面取得了顯著進(jìn)展。本文與非網(wǎng)詳細(xì)梳理了9家本土半導(dǎo)體廠商在BLDC領(lǐng)域的解決方案：

峰岹科技

峰岹科技專注于高性能電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制芯片的設(shè)計(jì)和核心應(yīng)用控制算法的研發(fā)。公司自主研發(fā)了電機(jī)控制芯片設(shè)計(jì)技術(shù)、電機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)、驅(qū)動(dòng)架構(gòu)、傳感器技術(shù)及電機(jī)矢量控制算法等，并在電機(jī)主控芯片MCU/ASIC、電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片HVIC、功率器件MOSFET產(chǎn)品線上進(jìn)行產(chǎn)品延伸開(kāi)發(fā)，公司提供從分立到全集成的芯片設(shè)計(jì)方案，滿足不同終端客戶應(yīng)用需求。

電機(jī)主控芯片MCU/ASIC：峰岹科技推出了集成“高速電機(jī)控制引擎”和“8051內(nèi)核”的雙核電機(jī)控制器FU68系列，與多數(shù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制芯片廠商采用Arm內(nèi)核架構(gòu)不同，峰岹科技從底層架構(gòu)上將芯片設(shè)計(jì)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)架構(gòu)、電機(jī)技術(shù)三者有效融合，用算法硬件化的路徑，在芯片架構(gòu)層面實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制算法。內(nèi)部集成高速電機(jī)控制引擎、Predriver、LDO、運(yùn)放、比較器、高速ADC及高速乘除法器，內(nèi)置CRC、SPI、I2C、UART、多種TIMER、PWM等功能，降低方案整體成本、縮短開(kāi)發(fā)周期，適用于方波、SVPWM、FOC控制。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片HVIC：峰岹科技推出一系列柵極驅(qū)動(dòng)芯片，該系列產(chǎn)品適用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)、DC-DC轉(zhuǎn)換器、DC-AC逆變器、D類功率放大器等多種不同應(yīng)用領(lǐng)域。具有過(guò)壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、直通防止及死區(qū)保護(hù)等功能；對(duì)比傳統(tǒng)產(chǎn)品，峰岹產(chǎn)品門/柵極驅(qū)動(dòng)能力更強(qiáng)，有助于降低系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)損耗，減小系統(tǒng)發(fā)熱量；提升系統(tǒng)效率，同時(shí)能幫助客戶有效節(jié)省系統(tǒng)成本。

功率器件：針對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)，峰岹科技專門推出反向恢復(fù)時(shí)間（Trr）短、耐高壓的MOSFET系列產(chǎn)品，廣泛適用于消費(fèi)類和工業(yè)類電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。其優(yōu)異的開(kāi)關(guān)性能有助于降低系統(tǒng)整體發(fā)熱，實(shí)現(xiàn)高效率與低損耗，擁有極高的性價(jià)比，在節(jié)省電路板空間的同時(shí)，能使電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制整體方案達(dá)到成本最優(yōu)。

納芯微電子

納芯微電子作為本土高性能高可靠性的模擬及混合信號(hào)芯片公司的代表，在汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片領(lǐng)域進(jìn)行了深入的布局，以新能源汽車熱管理應(yīng)用為例，重點(diǎn)布局了電機(jī)驅(qū)動(dòng)的SoC產(chǎn)品。

NSUC1610是一款針對(duì)BLDC電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片，支持峰值電流為1A的應(yīng)用場(chǎng)景。采用Arm Cortex-M3內(nèi)核的處理器，集成預(yù)驅(qū)功能；集成LIN總線物理層、小功率MOS管陣列、DAC和雙路溫度傳感器；可由12V直接供電，支持40V短時(shí)過(guò)壓承受；滿足Grade 0車規(guī)認(rèn)證，溫度區(qū)間為-40°C-150°C，結(jié)溫可達(dá)175°C；滿足CISPR25 class 5 EMC標(biāo)準(zhǔn)。

該產(chǎn)品主要面向本地化控制驅(qū)動(dòng)集成。如電子水閥和電子膨脹閥應(yīng)用中與閥類實(shí)現(xiàn)集成，在主動(dòng)進(jìn)氣格柵中與AGS實(shí)現(xiàn)集成，在HVAC控制中，與風(fēng)門電機(jī)集成等。

NSUC1602內(nèi)部集成Arm Cortex-M3處理器和三相預(yù)驅(qū)電路，支持FOC矢量控制和無(wú)感六步換相控制算法；提供精確高效的電機(jī)溫度管理，優(yōu)化電源管理方案，簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)；集成高精度ADC、DAC、比較器、反電動(dòng)勢(shì)比較器等模塊，支持SPI通信接口和窗口看門狗功能；具備內(nèi)置兩路溫度傳感器進(jìn)行過(guò)熱關(guān)斷保護(hù)，滿足AEC-Q100 Grade 0可靠性認(rèn)證，晶圓結(jié)溫可達(dá)175℃；低功耗休眠模式，工作電壓范圍為5.5V~28V，功耗小于50μA。

NSUC1602相比于NSUC1610，針對(duì)更大功率、大電流需求場(chǎng)景，廣泛適用于BLDC和BDC電機(jī)控制領(lǐng)域。如汽車電子水泵、冷卻風(fēng)扇和空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)等高效溫控電機(jī)控制，以及座椅調(diào)節(jié)、電動(dòng)天窗、尾門控制等需要高效動(dòng)力傳輸?shù)?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/520532.html">電機(jī)控制系統(tǒng)等。

另外，納芯微電子也有單獨(dú)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片NSD系列，主要是NSD8381、NSD8308等車規(guī)級(jí)產(chǎn)品。其中NSD8381具有寬工作電壓、高電流、可編程多種細(xì)分模式等多種特性，專為頭燈步進(jìn)控制、抬頭顯示位置調(diào)節(jié)電機(jī)、HVAC風(fēng)門電機(jī)以及各類閥門的驅(qū)動(dòng)控制而設(shè)計(jì)，具備出色的性能和穩(wěn)定性。

靈動(dòng)微電子

SPIN系列MCU專為電機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)，亦可應(yīng)用于通用場(chǎng)景。該系列包含驅(qū)動(dòng)MCU、預(yù)驅(qū)MCU以及專用MCU系列。

驅(qū)動(dòng)MCU：其中MM32SPIN023C是靈動(dòng)MindSPIN旗下高性能的單電機(jī)控制SOC產(chǎn)品，采用Arm Cortex-M0內(nèi)核，集成了電機(jī)控制所需的專用模擬外設(shè)，包括12位高精度ADC、2路模擬比較器COMP、2路運(yùn)算放大器OPAMP、MOSFETs三相驅(qū)動(dòng)電路以及6個(gè)MOSFET，另配備有MC-TIM、硬件除法器HW-Div、DMA控制器等專用資源，以及32KB Flash、4KB SRAM、14個(gè)GPIO、LDO等基礎(chǔ)資源。適用于小風(fēng)機(jī)、小水泵、冰箱風(fēng)機(jī)、伺服舵機(jī)、云臺(tái)等應(yīng)用。

預(yù)驅(qū)MCU：其中MM32SPIN580C是靈動(dòng)MindSPIN旗下預(yù)驅(qū)MCU產(chǎn)品，采用Arm Cortex-M0內(nèi)核，5V輸出的LDO穩(wěn)壓器、三組具備有自舉二極管的N通道半橋柵極驅(qū)動(dòng)器。最高工作頻率可達(dá)96MHz，內(nèi)置高速存儲(chǔ)器，豐富的I/O端口和外設(shè)連接到外部總線，包含2個(gè)12位的ADC，采樣速度高達(dá)3 Msps，具有5個(gè)通用定時(shí)器、2個(gè)針對(duì)電機(jī)控制的PWM高級(jí)定時(shí)器。適用于園林工具、服務(wù)器冷卻風(fēng)扇、60V以上電池供電產(chǎn)品等應(yīng)用。

專用MCU：針對(duì)電機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)。該系列MCU搭載Arm Cortex-M0內(nèi)核，集成UART、I2C、SPI、CAN、I2S等數(shù)字通信外設(shè)，芯片內(nèi)部集成OPAMP、COMP、高速ADC、電機(jī)專用PWM模塊，多種封裝型號(hào)可供選擇。

圖源：靈動(dòng)微電子

旋智科技

旋智科技基于多年的電機(jī)控制經(jīng)驗(yàn)，研發(fā)出多種不同集成度的面向電機(jī)控制應(yīng)用的高性能芯片，包括控制器CPU，集成高壓驅(qū)動(dòng)的片上系統(tǒng)以及全集成的片上系統(tǒng)。

控制器CPU：其SPC2168產(chǎn)品基于先進(jìn)的混合信號(hào)架構(gòu)設(shè)計(jì)，采用兩個(gè)Arm Cortex-M4內(nèi)核，配備同類最佳的模擬前端、數(shù)字信號(hào)處理以及運(yùn)動(dòng)控制專用外設(shè)和安全機(jī)制，兩個(gè)CPU內(nèi)核均可以按最高200MHz時(shí)鐘頻率運(yùn)行復(fù)雜的控制算法。還采用了兩項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)：一個(gè)是提高代碼安全的多區(qū)域安全保護(hù)；另一個(gè)是類似于FPGA但性價(jià)比更高的可靈活重定義的IO技術(shù)，可以根據(jù)各種應(yīng)用需求將芯片管腳配置為不同的外設(shè)IO。該產(chǎn)品是電機(jī)控制應(yīng)用的理想平臺(tái)。

集成高壓驅(qū)動(dòng)的SoC：其SPD1163產(chǎn)品內(nèi)置32位高性能Arm Cortex-M4內(nèi)核，最高200MHz的軟件可編程時(shí)鐘頻率。還集成了一個(gè)具有600V電壓處理能力的3相預(yù)驅(qū)，用于驅(qū)動(dòng)外部MOSFET或者IGBT。所有6個(gè)預(yù)驅(qū)通道均具有欠壓鎖定功能。在控制器CPU的基礎(chǔ)上，集成驅(qū)動(dòng)和電源管理，提升集成度，方便客戶的應(yīng)用設(shè)計(jì)。

全集成的SoC：其SPM1173Z產(chǎn)品采用Arm Cortex-M4內(nèi)核，集成了600V的預(yù)驅(qū)動(dòng)和600V/2A的MOSFET，具有12路PWM通道，在集成高壓驅(qū)動(dòng)的片上系統(tǒng)基礎(chǔ)上，更進(jìn)一步集成功率MOSFET，提升集成度，方便客戶的應(yīng)用設(shè)計(jì)。

芯旺微電子

芯旺微電子是一家基于自主研發(fā)的?KungFu指令集和內(nèi)核架構(gòu)，以研發(fā)高性能數(shù)模混合信號(hào)MCU產(chǎn)品為主的芯片設(shè)計(jì)公司，同時(shí)向用戶提供完整軟硬件工具鏈系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了從MCU芯片到基礎(chǔ)軟件生態(tài)的全覆蓋。

芯旺微電子的KF32系列產(chǎn)品具有32位高性能KungFu32內(nèi)核，工作頻率最高為120MHz，軟件可調(diào)節(jié)；EPWM針對(duì)電機(jī)/電源優(yōu)化，具有16位PWM，支持皮秒級(jí)HR分辨率；ECCP針對(duì)電機(jī)/電源優(yōu)化，具有16位PWM，最高分辨率8.3納秒@120MHz；ADC模塊針對(duì)電機(jī)/電源優(yōu)化，具有12位最高分辨率1MSPS；PGA針對(duì)電機(jī)/電源優(yōu)化，支持>10MHz高帶寬，高速差分可編程運(yùn)放；CMP針對(duì)電機(jī)/電源優(yōu)化，高速且可編程。該系列產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于空調(diào)變頻壓縮機(jī)、無(wú)人機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵、吸塵器、輪轂電機(jī)、伺服控制器等領(lǐng)域。

圖源：芯旺微電子，基于KF32F3xx的BLDC電機(jī)Foc控制方案

華芯微特

華芯微特基于Arm?Cortex-M0、Cortex-M4、安謀科技“星辰”STAR-MC1內(nèi)核，面向電機(jī)控制、TFT-LCD控制、白色家電、智能控制和工控儀表等領(lǐng)域，推出了多個(gè)系列的MCU產(chǎn)品。

其電機(jī)MCU專為電機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)。該系列包含普通和集成預(yù)驅(qū)MCU，集成預(yù)驅(qū)包含P+N，N+N不同類型，適應(yīng)落地扇，水泵，強(qiáng)排，高壓吊扇，空氣凈化器、高速吹風(fēng)機(jī)、高速吸塵器、電動(dòng)工具、壓縮機(jī)等不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

公司電機(jī)MCU產(chǎn)品SWM201、SWM211、SWM341采用Arm Cortex-M0或安謀科技“星辰”STAR-MC1內(nèi)核，工作主頻范圍在60MHz-150MHz，F(xiàn)lash規(guī)格分別為：32KB/64KB/512KB，SRAM規(guī)格分別為：8KB/64KB，封裝采用28/28/64/100 多種引腳和封裝形式，這些電機(jī)MCU具備高可靠性、低功耗、代碼密度大等突出特點(diǎn)。其中SWM201的集成度較高，除了可以硬件加速、具有運(yùn)放、比較器外設(shè)功能外，還疊封N+N、N+P預(yù)驅(qū)。

圖源：華芯微特

兆易創(chuàng)新

兆易創(chuàng)新提供了多種BLDC電機(jī)控制解決方案，涵蓋了不同性能和成本需求的應(yīng)用場(chǎng)景，多種PWM調(diào)制技術(shù)、多種電流采樣方式，多種有感、無(wú)感轉(zhuǎn)子位置、速度回饋方式，還具有硬件電路自檢和多種電機(jī)保護(hù)功能，終端用戶都可以根據(jù)需求選用。

強(qiáng)算力型需求：GD32H757、GD32F427、GD32E507、GD32F407等MCU系列產(chǎn)品可以匹配用戶設(shè)計(jì)需求，能提供高動(dòng)態(tài)性能FOC，同時(shí)匹配多種實(shí)時(shí)通訊需求，能夠同時(shí)控制雙BLDC/PMSM, 支持多種無(wú)感算法。

成本敏感型需求：GD32E230、GD32F330、GD32F310等MCU系列產(chǎn)品能提供FOC矢量、方波在內(nèi)的最具性價(jià)比的控制設(shè)計(jì)方案。

主流需求：GD32F303、GD32E103、GD32VF103等MCU系列產(chǎn)品滿足主流的電機(jī)控制需求，包含F(xiàn)OC矢量控制、單電阻電流采樣、同時(shí)控制電機(jī)+PFC、無(wú)傳感器算法在內(nèi)的設(shè)計(jì)。其中GD32VF103系列是業(yè)界首顆基于RISC-V內(nèi)核的電機(jī)控制MCU，適用于成本敏感和性能要求較高的應(yīng)用。

另外，GD32303R-BLDC Demo Suites：是無(wú)刷直流電機(jī)使用方波控制算法的演示套件，可以進(jìn)行電機(jī)的轉(zhuǎn)速、母線電流的雙閉環(huán)控制，可以幫助客戶更快、更好的使用GD32MCU進(jìn)行無(wú)刷直流電機(jī)方波控制。演示套件使用24V供電，額定電流為2A，可控制配套的無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到5000rpm。支持GD32F30x、GD32F3x0、GD32F4xx、GD32VF103多系列MCU。

國(guó)民技術(shù)

國(guó)民技術(shù)在BLDC電機(jī)領(lǐng)域提供了一系列高效能的解決方案，主要通過(guò)其電機(jī)控制MCU產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)，其提供的開(kāi)發(fā)套件支持多種算法選擇，具有標(biāo)準(zhǔn)的固件訪問(wèn)接口和多重保護(hù)機(jī)制，便于開(kāi)發(fā)者快速搭建電機(jī)控制平臺(tái)。

N32G455系列：這款高性能多FOC電機(jī)應(yīng)用的MCU采用32位Arm Cortex-M4F內(nèi)核，支持浮點(diǎn)運(yùn)算和DSP指令，具有高達(dá)512KB的片內(nèi)FLASH和144KB的SRAM。它集成了多達(dá)17個(gè)高性能模擬器件和18個(gè)數(shù)字通訊接口，適合用于各種BLDC電機(jī)控制應(yīng)用，如空調(diào)、無(wú)繩吸塵器等。該系列還具備安全特性，包括Flash安全存儲(chǔ)和加密下載等功能。

N32G435系列：該款MCU是業(yè)內(nèi)首個(gè)內(nèi)置硬件密碼加速引擎的32位通用MCU，具有低功耗和高性價(jià)比的特點(diǎn)，適用于智能家居設(shè)備和工業(yè)電機(jī)應(yīng)用。它支持多種電機(jī)控制方式，能夠有效降低方案的BOM成本。

沁恒微電子

沁恒微電子在BLDC電機(jī)領(lǐng)域提供了一系列的半導(dǎo)體解決方案，涵蓋了電機(jī)控制芯片、電機(jī)驅(qū)動(dòng)算法架構(gòu)等關(guān)鍵技術(shù)。以下是沁恒微電子在BLDC電機(jī)解決方案方面的一些亮點(diǎn)：

CH641控制方案：該款MCU針對(duì)小型化、輕量化電機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)展趨勢(shì)，集成專業(yè)預(yù)驅(qū)芯片，支持12V I/O直驅(qū)MOS，支持USB PD及Type-C快充功能。它采用自研青稞RISC-V2A內(nèi)核，無(wú)需支付第三方處理器授權(quán)費(fèi)和提成費(fèi)。該方案支持基于反電勢(shì)檢測(cè)的無(wú)感方波控制，轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，以及完善的安全保護(hù)機(jī)制，如堵轉(zhuǎn)、過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、過(guò)載等保護(hù)，并提供可定制的完整量產(chǎn)方案。

CH32系列電機(jī)控制方案：基于RISC-V和Arm Cortex-M3內(nèi)核設(shè)計(jì)的工業(yè)級(jí)32位通用MCU，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、消費(fèi)電子和家用電器等領(lǐng)域。該系列MCU具有高速運(yùn)算能力，支持硬件壓棧和硬件除法器，集成多個(gè)高級(jí)和通用定時(shí)器，內(nèi)置多路高速雙ADC和模擬運(yùn)放，使其在電機(jī)控制應(yīng)用領(lǐng)域有著較好的性能優(yōu)勢(shì)。支持多種電機(jī)的調(diào)速控制或位置控制，包括永磁同步電機(jī)（PMSM）、無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）、直流電機(jī)（DC）、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)（SRD）、感應(yīng)電機(jī)（IM）等。同時(shí)，支持FOC控制、方波等無(wú)感控制方案，支持HALL、增量編碼器等多種有感控制方案。

寫在最后

BLDC電機(jī)在下游應(yīng)用領(lǐng)域的快速發(fā)展和自身性能優(yōu)勢(shì)的推動(dòng)下，市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)步增長(zhǎng)。半導(dǎo)體方案商通過(guò)提供集成化、智能化、高能效的解決方案，推動(dòng)了BLDC電機(jī)技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用的拓展。未來(lái)，隨著國(guó)產(chǎn)替代化的加速和技術(shù)創(chuàng)新的突破，本土廠商的BLDC電機(jī)半導(dǎo)體解決方案將面臨更多的發(fā)展機(jī)遇。