本土中高端電機(jī)潛力大，半導(dǎo)體引領(lǐng)技術(shù)升級(jí)

摘要：“中國(guó)制造2025”為電機(jī)行業(yè)帶來(lái)了動(dòng)力。本文分析了國(guó)內(nèi)電機(jī)尤其是交流伺服電機(jī)行業(yè)的現(xiàn)狀和特點(diǎn)，并闡述了半導(dǎo)體廠商的優(yōu)勢(shì)與重要性。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)的三大類

　　從硬件角度看，電機(jī)驅(qū)動(dòng)包括變頻器、驅(qū)動(dòng)和伺服三大類。區(qū)別是：變頻器是簡(jiǎn)單的VF 控制，以“處理器+功率模塊”為主，再加上一些保護(hù)措施。驅(qū)動(dòng)加上了電流檢測(cè)，電流檢測(cè)跟扭矩直接相關(guān)，參與到整個(gè)控制算法。伺服是在驅(qū)動(dòng)器基礎(chǔ)之上加上位置和速度。

　　變頻器基本上用在建筑機(jī)械、港口機(jī)械、電動(dòng)自行車、變頻空調(diào)，或者泵、風(fēng)機(jī)等中。驅(qū)動(dòng)應(yīng)用是用在工廠自動(dòng)化。伺服用于先進(jìn)制造，例如CNC(數(shù)控機(jī)床)和機(jī)器人等。

市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)因素

　　有三大原因促進(jìn)了電機(jī)驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)。第一是能源效率。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在整個(gè)國(guó)家的能源消耗中，電機(jī)占了約40%的消耗?？梢?jiàn)從電機(jī)上能夠節(jié)省出來(lái)的能量會(huì)是非常巨大的，所以節(jié)能需求是電機(jī)的一個(gè)永恒主題。第二是生產(chǎn)效率，與工廠自動(dòng)化相關(guān);另外還包含人員的效率，即研發(fā)工程師的產(chǎn)出效率。第三是聯(lián)機(jī)、互通性?；ネㄐ愿囿w現(xiàn)在先進(jìn)制造上，即運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，或多軸聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)。工業(yè)4.0或工業(yè)IoT(物聯(lián)網(wǎng))，是基于原有的基礎(chǔ)設(shè)備做了網(wǎng)絡(luò)上的提升，所以屬于互聯(lián)互通性。

　　再有，現(xiàn)在我國(guó)有強(qiáng)制性的標(biāo)準(zhǔn)，把低效率的電機(jī)用高效率的電機(jī)進(jìn)行替換，并有適當(dāng)?shù)恼a(bǔ)貼，比如注塑機(jī)，把由液壓控制變成電機(jī)控制;電動(dòng)汽車的采用等。國(guó)家政策帶來(lái)的直接結(jié)果，就是電機(jī)市場(chǎng)總量的持續(xù)攀升。

　　節(jié)能與“中國(guó)制造2025”政策帶來(lái)的趨勢(shì)，就是伺服和驅(qū)動(dòng)器在整個(gè)電機(jī)控制當(dāng)中的比例逐步上升。例如，現(xiàn)狀是70%-80%的市場(chǎng)還是低端的產(chǎn)品，但先機(jī)電機(jī)產(chǎn)品的比例會(huì)逐步提升，例如機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，國(guó)家希望在2025年國(guó)產(chǎn)化的比例達(dá)到45%。

我國(guó)電機(jī)市場(chǎng)現(xiàn)狀

　　工業(yè)4.0很熱，但工業(yè)4.0可能不太符合中國(guó)國(guó)情。回顧整個(gè)工業(yè)時(shí)代，第一次工業(yè)革命(工業(yè)1.0)是蒸汽機(jī)，第二次是電動(dòng)機(jī)，第三是計(jì)算機(jī)自動(dòng)化，第四是網(wǎng)絡(luò)化。其實(shí)中國(guó)的現(xiàn)狀實(shí)際是處在3.0的初級(jí)階段，離4.0 還差得很遠(yuǎn)。即便日本也僅處在3.0的后期。現(xiàn)在對(duì)4.0更多是處于概念的探討，還沒(méi)有結(jié)論。

　　“中國(guó)制造2025”才是為中國(guó)帶來(lái)機(jī)會(huì)的核心驅(qū)動(dòng)力。因?yàn)樵?025規(guī)劃中定義了十大應(yīng)用領(lǐng)域，其中之一是CNC和機(jī)器人，它們基于伺服系統(tǒng)，并以其為基礎(chǔ)的高端系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用。這其中需要用到電機(jī)控制。對(duì)于ADI等半導(dǎo)體公司來(lái)說(shuō)，機(jī)會(huì)在伺服控制。

　　以交流伺服為例，我們來(lái)看一下當(dāng)前的市場(chǎng)格局：日系產(chǎn)品(松下、安川、三菱等)占據(jù)了市場(chǎng)接近一半的份額;歐系以西門子、施奈德、ABB為代表，占了將近20%;中國(guó)臺(tái)灣系主要是臺(tái)達(dá)，占了近10%的份額?？梢?jiàn)，國(guó)內(nèi)廠商全部加在一起可能還不到20%，要實(shí)現(xiàn)45%的比例，本土企業(yè)上升的潛力是非常巨大的。

交流伺服：ADI的重點(diǎn)關(guān)注

　　CNC和機(jī)器人是系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品，其中系統(tǒng)級(jí)的軟件及主控端的開發(fā)是系統(tǒng)制造商的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

　　半導(dǎo)體廠商的機(jī)會(huì)在哪里?系統(tǒng)設(shè)備離不開電機(jī)控制(圖1)。電機(jī)控制部分有很多控制功能(圖2)，主要基于半導(dǎo)體元器件來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且這部分市場(chǎng)總量非常明顯，因?yàn)橐粋€(gè)系統(tǒng)會(huì)有5、6個(gè)軸數(shù)，而在主控端一個(gè)系統(tǒng)只有1個(gè)。

　　電機(jī)控制分成三大類：變頻、驅(qū)動(dòng)器和伺服，ADI 的核心機(jī)會(huì)是伺服控制(圖3)，包括交流同步或者交流異步。整個(gè)市場(chǎng)上，交流伺服所占比例大，并且在持續(xù)增長(zhǎng)，因?yàn)榻煌ㄋ欧卸喾矫娴膬?yōu)勢(shì)，包括控制性能和電機(jī)效率提升，而且整個(gè)系統(tǒng)生產(chǎn)成本較低。

　　為此，ADI的策略是重視系統(tǒng)方案的推廣，第一就是提供一個(gè)完整的信號(hào)鏈，以及系統(tǒng)級(jí)的解決方案，包括算法、工具等。