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格力涉足半导体

前段时间在《经济学人》杂志上看到一篇文章:"How to make air conditioning more sustainable", 文章开篇就告诉了一个这样的事实:当今世界最有效的减少温室气体排放的方式就是将空调能耗大幅降低。众所周知,虽然空调的运行原理与冰箱很相似,但是由于空调需要降温的面积远大于冰箱,因此空调有着惊人的耗电量。下图是国家能源局公布的2018年城乡居民用电量月度趋势图,从中对比我们可以看出:相比于4-6月较为温和的气候,炎热的7-9月城乡居民用电水平提升了68%,约450亿千瓦时!显然空调的大范围使用扮演了最关键的角色。

空调有着如此大的能耗,但相比于被各种法规严格要求排放和能耗水平的汽车而言,我们的社会对前者有着更高的容忍度。毕竟空调的存在与使用,已经不像汽车那样只关乎生活品质,而更多的是关乎生死存亡了。但是温室效应日渐加剧,全球变暖切身感受,空调在做问题解决者的同时,不应该成为新问题的制造者。能耗水平的大幅降低应该是空调业肩负着的最重要的人类使命。

那么如何才能有效降低空调能耗呢?

根据WiseGeek网站数据,2000年制造的空调相比于1970年代空调能耗降低了30%-50%,其中1981年日本东芝公司率先将变频技术应用到空调上起到了决定性的作用。变频空调是在常规空调的结构上增加了一个变频器,作为用来控制和调整压缩机转速的控制系统,使之始终处于最佳的转速状态,从而提高能效比。变频空调相比于定频节能的逻辑如下图所示:

实现变频技术节能降耗的核心部件是变频控制器,更深层次挖掘则是控制电机制冷/加热的MCU(微控制单元)和控制压缩机与电机转速的IPM(智能功率模块),两者都是半导体器件。目前,IPM主要由三菱电机、安森美、英飞凌与富士电机等4家企业寡头垄断,而MCU则主要由瑞萨、东芝、NEC、德州仪器等企业提供。显然一如中国其他半导体领域,中国没有一家企业掌握核心科技,即使是宣称掌握核心科技的格力电器。

格力董明珠宣布涉足半导体产业,引领行业产能升级

2018年5月,董明珠在接受央视采访时表示:"哪怕投资500亿,格力也要把芯片研究成功",正式宣布涉足半导体产业;8月14日,格力电器以10亿人民币设立珠海零边界集成电路有限公司,标志着董明珠之言正式在格力电器落地。

上图是招商证券对格力调研时,格力方面给出的答复。格力每年进口1亿多颗芯片,几乎每台空调都有1个以上进口芯片,合计占到材料成本的4.8%(约35亿人民币)。进口芯片除了价格较为昂贵之外还有断供、被掐喉咙的风险,长期依赖进口难免为国际政治波动所掣肘。董明珠所说的芯片研究就是针对这部分依赖国外进口的室外机主控芯片,其中包含了价值占室外机控制器总成本的41.8%,占室外机整机成本的7.8%的IPM、MCU、IGBT等半导体器件。

当前的全球MCU市场竞争激烈,行业内没有绝对强势的厂家;而随着国内单片机研发制造水平的提升,市场内上出现了广州立功科技GD系列MCU、致象科技推出的国内首款ARM Cortex M4F内核MCU以及华芯微特超低功耗的32位MCU等产品,可以在一定程度上满足国内空调厂商的MCU需求,对外依存度在持续降低。

至于IPM/IGBT领域,国内功率半导体器件就基本上没多少厂家做了,相信这部分应该是格力电器进口的主要部分。IPM(智能功率模块)集成了新功率半导体和控制芯片技术,并运用了先进的IGBT、MOSFET、新一代栅极驱动IC和新型热机械技术。通过提高功率密度、增强系统耐用性和可靠性,该系列模块有效提升了系统性能和能效。尽管当前格力旗下子公司新元电子已经具备将IGBT封装成IPM,但是在基本的IGBT环节还是严重地受制于人的。

IGBT是能源转换与传输的核心器件,是现在目前功率电子器件里技术最先进的产品,被称为电力电子装置的“CPU” 。采用IGBT进行功率变换,能够提高用电效率和质量,具有高效节能和绿色环保的特点,是解决能源短缺问题和降低碳排放的关键支撑技术。然而如此关键的领域却几乎完全被英飞凌、 三菱电机等德日企业把控,尤其在中高端MOSFET及IGBT主流器件市场上,90%主要依赖进口,基本被国外欧美、日本企业垄断,下图为英飞凌推出的一款IPM,可以看出该模块的使用对于环境保护和能源节约有着巨大的帮助。

结语:过去十数年,在董明珠的领导下,格力电器无论是市场地位还是产品技术都取得了长足的进步。分析其原因除了中国市场快速增长的“降暑”需求外,另一大关键要素就是格力自身技术的不断升级与突破。在2018年之前,格力的技术进步大多数发生在压缩机领域,此部分属于空调机械调教的领域,随着该领域创新空间的压缩以及空调排放要求趋于严格的预期,国内空调企业创新的主要战场将势必转移到空调电子部分,例如空调变频芯片、空调内外机CPU、感知温湿度传感器以及IPM模块和IGBT领域。在这种背景下,格力宣布进军半导体领域,一者属于顺势而为,二者属必经之路,表现了空调业老大应有的担当。

· 2019-04-28 21:32  本新闻来源自:我的日常分析所,版权归原创方所有

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