说起电机，大家可能并不陌生。它在我们的生活中随处可见，小到吹风机、风扇、电动玩具，大到汽车、飞机等，到处都有电机的身影。
从定义上来看，电机是指依据电磁感应定律实现电能转换传递的一种电磁装置，主要作用是产生驱动转矩，作为电器或者各种机械的动力源。按照用途的不同，电机可划分驱动动机和控制电机。其中，驱动电机直接将电能转化成机械能，主要用于电动工具、家电及其他通用小型机械设备中；而控制电机主要用于转速、位置的精确控制，可以分为步进电机和伺服电机。
电机按照用途不同分类
作为新能源汽车三大核心部件之一，驱动电机替代传统汽车的发动机作为电动汽车的主要执行机构，其性能的的高低决定了爬坡能力、加速能力以及最高车速等汽车行驶的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济型和舒适性。
根据不同的技术路线，新能源汽车驱动电机又可以分为直流电机、交流异步电机、永磁同步电机、开关磁阻电机。其中永磁同步电机在制造转子时加入永磁体，具有功率密度高、力能指标好、高效节能、结构简单、可靠性高等优势，是我国新能源车最主要的电机类型，占比在97%以上。
根据不同的技术路线新能源汽车驱动电机分类
当然，电机是不会自己运转的，它的正常工作离不开电机驱动芯片的带动。电机驱动芯片是包含了速度控制、力矩控制、位置控制及过载保护等功能的集成电路。它可以根据输入信号，按照内置的算法控制电机绕组电路流动方向，从而控制电动机的启停与转动方向。
电机驱动芯片的工作原理
此外，电机驱动芯片还集成了逻辑运算电路与功率驱动电路，利用它可以与主处理器、电机和增量型编码器构成一个完整的运动控制系统，可以用来驱动直流电机、步进电机及继电器等感性负载。
近年来，随着下游驱动电机的高速发展，带动了电机驱动芯片市场不断增长。据市场调研机构Research And Markets统计，2021年全球电机驱动芯片市场规模为38.8亿美元，预计2028年可增长至55.9亿美元，年复合增长率约为5.3%；中国方面，近年来中国电机驱动芯片一直保持稳定增长趋势，2020年市场规模达127.45亿元，同比增长1.42%。随着我国机械机电与电子信息行业的持续稳定发展，预计2022年市场规模将达135亿元。
资料来源：Research And Markets；芯八哥整理
从产品市场应用情况来看，消费电子是电机驱动器芯片最大的应用市场，占比达到24.23%，金额为9.40亿美元；工业及汽车领域紧随其后，分别占比18.47%和15.02%，对应的金额分别为7.17亿美元和5.83亿美元。
竞争格局方面，目前全球主要厂商包括德州仪器、意法半导体、安森美、英飞凌、罗姆、Allegro、东芝、松下、恩智浦，美信等，2021年全球前十大厂商份额占比约67%。
和国外国外厂商相比，中国在电机驱动器芯片领域起步晚，技术相对落后，虽然近年来涌现了峰岹科技、必易微、比亚迪半导体、兆易创新、率能半导体、灵动微、凌鸥创芯、澎湃微、旋智科技、芯弦半导体等一大批的电机驱动芯片企业，但目前尚未出现绝对的龙头厂商。即使在国内电机驱动器芯片领先的峰岹科技，占全球的市场份额也仅1.05%而已。
作为电机驱动芯片终端重要的应用场景之一，近年来在新能源汽车高速发展的带动下，车规电机驱动芯片需求快速提升。
从销量来看，2021年全球新能源汽车总销量675万辆，同比增长108%。其中，我国总销量为352.1万辆， 同比增长157.5%，为全球最大的市场。作为电动汽车的主要驱动来源，电机占到整车价值的10%左右，是新能源汽车产业链最为核心的零部件之一。随着新能源汽车的产销两旺，配套电机的销量也逐渐水涨船高。
2021年电机配套企业TOP10
从上表可以看出，2021年全球电机配套企业都取得了不错的成绩，前十大企业销量都超过了10万台。其中，弗迪动力（比亚迪）、特斯拉、方正电机销量位列行业前三，分别为58.36万台、38.72万台、33.21万台。增长方面，除了双林汽车外，前十大企业都实现了翻倍增长，其中弗迪动力（比亚迪）同比增长232.5%，特斯拉同比增长179.6%。值得注意的是，前十大企业中，增长幅度最大的是汇川技术，受益于去年同期基数较小的原因，同比增长超过了5倍。
按照类别的不同，电机行业厂商可分为整车厂自供体系、动力系统集成商（Tier1）、第三方电机供应商三大阵营。其中，整车厂自供体系主要是整车厂出于供应链安全、成本控制等考虑，设立子公司或合资公司自供电驱动、电源产品，代表公司有特斯拉、比亚迪旗下的弗迪动力、蔚来旗下的蔚然动力、长安旗下的蜂巢能源等；而动力系统集成商通常为海外汽车零部件Tier1巨头企业，如联合电子、日电产、博世、大陆、博格华纳等。他们凭借深厚的技术、工艺及全球主流车企客户资源，在新能源汽车电机领域仍然占有一席之地；此外，第三方电机供应商近年来在能源汽车的发展浪潮中也快速崛起，这些企业通常会同时布局电机、电控、电源与“多合一”系统，代表厂商有方正电机、大洋电机等。
车规电机驱动芯片下游主要客户
从市场集中度来看，2021 年电机销量前十的企业占据约 74%左右的市场份额，行业集中度较高。从供应商类型来看，销量前十的企业中有三家为整车厂，其中比亚迪市场份额约占 17.93%，排名第一；特斯拉市场份额约11.90%，排名第二；蔚来市场份额5.58%，三者市场份额合计约35%。 其余七家均为动力系统集成商（Tier1）和第三方供应商，合计约占40%左右的市场份额。
资料来源：NE时代新能源；芯八哥整理
为了应对下游电机需求量的大幅增加，提高自己的市场份额，近年来国内第三方电机供应商陆续发起募投项目，以实现产能的迅速扩张。其中，方正电机拟投资12.4亿元建设新能源汽车驱动电机项目，项目达成后预计新增驱动电机180万台产能；巨一科技拟募资6.7亿元建设新能源汽车新一代电驱动系统产业化项目，项目达成后预计新增电驱动系统50万台产能；英搏尔拟募资7.68亿元建设珠海生产基地技术改造及产能扩张项目和山东菏泽新能源汽车驱动系统产业园项目，新增产能全部达产后，公司将形成超过40万台套的产能。
为了应对下游电机需求增长，国内部分第三方电机供应商产能扩充情况
值得一提的是，由于近几年驱动电机门槛大幅提升，扁线电机相比传统圆线大幅提高了功率密度，带来电机体积小型化，使得原材料需求更少及成本下降，电机由圆线向扁线发展的趋势已确立。2021年以来，ModelY、Model3、极氪001、比亚迪DMI全系均已采用扁线电机，考虑到扁线高功率密度、高能量转换效率、散热性好等优势，预计未来3-5年扁线电机渗透率将快速提升。
而在电机驱动芯片方面，“自主内核”+“算法硬件化”+“高集成度”将成为未来发展的方向。以峰岹科技为例，公司目前已经开始使用开源的精简指令集架构RISC-V自研ME内核，打造双核MCU，在应对复杂任务的高效性基础上，兼具自主性和性价比；与此同时，为有效提高控制算法的运算速度和控制芯片可靠性，通过硬件化的技术路径实现电机控制算法，从而为电机效率和高可靠性的实现提供有力支撑；此外，为顺应终端小体积化、轻量化的趋势，公司电机控制专用芯片已在内部集成了电机驱动控制方案所需外设，大大减少外围器件，从而提高了控制板的集成度。
虽然电机驱动芯片长期以来一直被国外大厂垄断，但是在我国政府和资本的大力支持下，近年来也涌现出类似必易微、峰岹科技、兆易创新等不少的优秀企业。尤其是在车规电机驱动芯片领域，随着比亚迪半导体、峰岹科技 、智芯半导体等国内厂商的崛起，填补了我国车规电机驱动芯片的技术空白，并逐渐缩小了与国外大厂的技术差距。
业内人士指出：“车规级电机驱动芯片采用高可靠性的车规级制造工艺，严格按照AEC-Q100质量标准测试认证，遵循IATF16949体系下生产管控流程，安全等级可最高达到ISO26262 ASILB标准。由于电机驱动控制芯片对电机性能实现具有决定性影响，因此终端客户要求极高，从研发到量产时间跨度通常长于消费和工业产品。一般而言，厂商研发需要2年左右的时间，下游终端客户从样品测试到大批量供货通常也需要2年的时间。虽然研发周期以及市场导入周期较长，但产品被采用后不易被替换，具有有较强的客户粘性。”
作为我国新能源汽车龙头比亚迪所孵化的半导体企业，比亚迪半导体成立于2004年，公司已量产IGBT、SiC 器件、IPM、MCU、CMOS 图像传感器、电磁传感器、LED 光源及显示等产品，应用于汽车的电机驱动控制系统、整车热管理系统、车身控制系统、电池管理系统、车载影像系统、照明系统等重要领域。日前，比亚迪半导体自研的汽车电机驱动芯片已经通过AEC-Q100车规级认证，已批量应用于自家新能源汽车上。
比亚迪半导体车规电机驱动芯片BF1181系列
据了解，该款产品为BF1181系列产品，是一款车规级1200V磁隔离单通道栅级电机驱动芯片，具有优异的动态性能和工作稳定性，并集成了多种功能，如故障报警、源密勒钳位、去饱和保护、主次级欠压保护、模拟电平检测等，可用于实现温度或电压的检测。其CMTI达100KV/μs以上，可兼容IGBT&SiC MOSFET的驱动，输出驱动峰值电流高达±8A，满足4500Vus 60s脉冲绝缘要求，适应-40℃～150℃环境温度范围。
除了比亚迪半导体之外，峰岹科技面向汽车领域推出的车规级专用IC也通过了AEC-Q100 认证，正式推向汽车BLDC电机蓝海市场。
国内主要车规级电机驱动芯片厂商及其产品情况
据公司介绍，此次通过车规级验证的是一款BLDC电机控制专用芯片FU6832N1。FU6832N1检视温度等级为 Grade 1，芯片工作时TJ(-40 –150 ℃)，TA(-40 –125 ℃)，可以广泛应用在车身控制的相关电机控制领域中，包括汽车散热水泵、主动进气格栅、玻璃升降控制、汽车坐垫、座椅通风、汽车升降杆等。此外，FU6832N1芯片内部集成AD、AMP、DAC、LDO、DMA、 Driver等，集成ME电机控制内核，包含硬件PI、LPF、MDU、FOC功能模块，可以进行快速高效的运算。
智芯半导体汽车级电机驱动芯片系列产品Z20A13100
在初创公司中，成立于2019年的智芯半导体在近日也推出了汽车级电机驱动芯片系列产品Z20A13100。据其介绍，该产品符合 AEC-Q100标准，支持ASIL-B系统设计，主要面向12V/24V的各种汽车电机应用，如汽车水泵、油泵、风扇、转向及刹车系统等。随着Z20A13100的推出，结合公司已经量产的M0+/M4系列的MCU以及自主开发的电机控制算法，智芯可以为各种汽车电机应用提供完整的系统级解决方案。
中国拥有全球最大的新能源汽车市场，在新能源汽车 “新四化”的推动下，国产车规电机驱动芯片的研发与设计企业不断崛起，填补了我国在这一方面的技术空白，并逐渐缩小了与国外同行业企业的技术差距。
此外，由于半导体产业外部环境的复杂和不确定性，我国需要尽快实现核心领域芯片的自主、安全、可控发展。因此，可以预期的是，在未来较长时间内，国内车规电机驱动芯片行业有望在国产替代的浪潮中蓬勃发展。
#芯片##电机##比亚迪半导体#
汽车电子、光伏储能芯片需求旺盛，纳芯微营收、净利双双创下历史新高8月26日盘后，总部坐落于苏州金鸡湖畔的纳芯微（688052.SH）发布了半年报，营收、净利润双双实现翻倍。
这亦是上市仅数月的纳芯微首份半年报。自2013年成立以来，纳芯微专注于围绕各个应用场景进行产品开发，由传感器信号调理ASIC芯片出发，向前后端拓展并推出了集成式传感器芯片、隔离与接口芯片以及驱动与采样芯片，现有产品广泛应用于汽车电子、工业控制、信息通讯和消费电子等领域。
营收、净利润持续创新高
今年上半年，纳芯微实现营业收入7.94亿元，同比增长132.96%；实现归母净利润1.95亿元，同比增长116.50%。记者注意到，2022年前两个季度，纳芯微连续打破了单季度营业收入、归母净利润的“历史纪录”。
对于收入的大幅增长，纳芯微方面指出，主要原因系公司驱动与采样芯片产品，随着市场拓展的顺利推进，本期实现营收超3.5亿元，同比增长超350%，信号感知芯片产品、隔离与接口芯片产品销售额本期也继续保持稳健增长，分别实现营收1.54亿元、2.85亿元。
“公司抢抓机遇，自2016年开始就布局了应用于汽车、工业等高壁垒行业的芯片产品。”纳芯微进一步指出，“今年以来，受惠于汽车电子、光伏、电力储能、功率电机驱动下游应用领域整体需求旺盛，公司各类芯片产品均有较强增长。”
与上年同期相比，纳芯微的产品结构悄然发生改变，适用于新能源汽车、工业自动化、智能电网、光伏、通信基站等场景的驱动与采样芯片，成为公司增长的“发动机”，营收占比也超过了隔离与接口芯片。
正如纳芯微所言，机遇总是留给有准备的人，纳芯微也并未停下研发的脚步。今年上半年，纳芯微的研发费用达到1.05亿元，较上年同期增长168.96%。记者了解到，截至2022年6月末，公司研发人员人数同比增加114人，接近翻倍；研发人员平均薪酬为33.62万元/人，同比增长49.89%。
目前，纳芯微已完成了车规、工规智能隔离驱动研发和验证工作，进入试量产阶段。纳芯微称，该系列产品的推出，补全了公司在新能源车动力总成系统中隔离芯片的版图，提高了公司在电源、电控系统中隔离芯片的覆盖度及单板价值。此外，公司3ppm积分非线性高精度ADC的设计与投片工作也于上半年完成，新款通用车规LIN收发器也进入试量产阶段。
一位接近纳芯微的人士，给记者指出了公司财报中一个隐秘的“彩蛋”：公司可供销售的产品型号已从招股书中的800余款，增加至了1100余款。
车规级芯片大幅增长
在招股书中，纳芯微曾将“在汽车电子领域的销售存在不确定性”列为重要事项，从上半年数据来看，这一风险或已消弭，根据财报，今年上半年，纳芯微在汽车电子领域的营收占比已达到18.26%，同比提升约11个百分点。
纳芯微指出，2022年上半年，受地缘政治、新冠疫情等因素影响，整体芯片市场由之前的“缺芯潮”转向结构性短缺，一方面消费类芯片供过于求，另一方面车用及工业芯片则持续短缺，“随着新能源汽车2021年后加速渗透普及，叠加车规芯片供应紧缺带来的机遇，公司的汽车电子业务快速爆发”。
据悉，早在2016 年，纳芯微就已布局车规级产品，目前公司的隔离栅极驱动、非隔离高低边驱动、隔离电压电流采样等芯片产品，广泛适用于汽车OBC/DCDC、主电机驱动、整车域控、智能驾舱、整车热管理、车灯照明、燃油车动力总成等系统应用中。
在8月16日举行的2022国际集成电路展览会暨研讨会上，纳芯微市场总监张方文用一张形象的汽车系统框图，直观展现了公司在汽车电子领域的齐全布局。张方文指出，公司目前是国内少有的能够提供MEMS传感与ASIC信号调理电路集成封装产品厂商，如公司展台的重点展品之一NSPAS1/3，基于其NSPASx绝压压力传感器用于电池包热失控（BPS）压力检测，量程可定制，支持模拟绝对/比例输出，大大简化了车企方案设计。
除了车规芯片，今年上半年，纳芯微的工业控制芯片同样表现出色，营收占比由2021年同期的31.94%提升至59.64%。所谓工业控制，包括光伏与风电、智能电网、大型储能等应用场景。
纳芯微在汽车电子、工业控制领域的成功，与近年来的“双碳”潮流密不可分，事实上，公司已较早关注到“双碳”带来的机遇，并先人一步提出了“泛能源”概念。纳芯微电子副总裁姚迪近日公开表示，“接下来，纳芯微的产品将继续布局以助力汽车的电动化和智能化发展”，同时，“将围绕能源系统工业类应用发力”。
在浩浩汤汤的新能源大潮下，秉承“以质量为先，以应用为王，以供应链为基石，以服务取胜”理念的纳芯微，未来值得期待。
