在智能化、變頻化趨勢下白色家電芯片單機價值量將超越15%;格力、美的、海爾等家電龍頭，為了維護供應(yīng)鏈穩(wěn)定和提升產(chǎn)品競爭力，近年來積極布局芯片國產(chǎn)化，家電芯片本土化配套迎來黃金時代。2019年中國家電芯片市場超500億元，但是國產(chǎn)化率尚不足5%;家電芯片毛利率系接近工控領(lǐng)域高門檻藍海。

　　變頻&智能化趨勢，驅(qū)動家電提升整機半導(dǎo)體用量;變頻家電需要2至3顆IPM模塊將提升芯片價值量約70%：此外，隨著智能化升級，高檔冰箱將使用5組或以上IPM，空調(diào)、洗衣機、洗碗機等通常使用2或3組IPM;電源管理IC將使用1至8顆;主控MCU將從8位升級至32位;通信單元新增WiFi6/藍牙協(xié)議、傳感器數(shù)量和感知精度增加等，全方位芯片技術(shù)升級。我們推薦華西證券的報告《家電芯配套漸完善,  增存量機遇筑藍?！罚颐丶译娮冾l、智能化趨勢下本土芯片的發(fā)展機遇。

　　1.家電變頻化、智能化升級帶來家電芯片機遇

　　全球每三臺白色家電，即有二臺來自中國制造;中國為全球最大白電制造基地，整體產(chǎn)能在全球占比60-70% ;其中，空調(diào)、冰箱和洗衣機產(chǎn)能全球占比分別為80% 、52% 、37%;2019 年中國空冰洗產(chǎn)量同比增速6% 、4% 、9% ;近三年空調(diào)產(chǎn)量持續(xù)增長，冰洗維持平穩(wěn)。

　　▲2012-  2019 年中國大陸白色家電產(chǎn)量(萬臺)

　　▲2019 年中國白色電器產(chǎn)量全球占比( % )

　　中國大陸白色家電銷售額維持平穩(wěn)，銷售額在全球占比超過 20% ;2015- - 2019 年中國大陸白色家電銷售額從 3004 億元穩(wěn)步提升至 3633億元;其中，按照空冰洗拆分，銷售額全球占比分別為 55% 、 23% 和 21%;中國大陸家電銷售額除了外銷，大部分也供給國內(nèi)龐大內(nèi)需市場。

　　▲2012-  2019 中國大陸白色家電銷售額(億元)

　　▲2019 年中國大陸白色家電銷售額全球占比(% )

　　中國大陸城鎮(zhèn)、農(nóng)村居民平均每百戶白色家電擁有量持續(xù)爬升;空調(diào)未來增長空間尚大。2013-2019年國內(nèi)白色家電保有量持續(xù)提升，其中以空調(diào)為例，2018年中國城鎮(zhèn)居民與農(nóng)村居民平均每百戶擁有量分別為142臺和65臺，而日本居民平均每百戶擁有量為272臺。

　　▲中國大陸、日本白色家電保有量對比(臺)：國內(nèi)尚有成長空間

　　▲2013- - 2019 年中國城鎮(zhèn)居民平均每百戶白色家電擁有量( ( 單位：臺) )

　　▲2013- - 2019 年中國農(nóng)村居民平均每百戶白色家電擁有量( ( 單位：臺) )

　　中國白電 CR4頭部企業(yè)集中度高，呈現(xiàn)寡頭壟斷格局，產(chǎn)業(yè)鏈本土化配套將為提升競爭力的關(guān)鍵。白電龍頭競爭格局已經(jīng)趨于穩(wěn)定，2020Q1中國大陸空調(diào)、冰箱、洗衣機行業(yè)CR4分別為73%、72%、73%;高附加值零部件國產(chǎn)化有利于降本增效和差異化，尤其是控制芯片。

　　▲2020Q1 中國大陸白色家電 CR4 集中度( % )

　　▲各品牌家電占有率

　　根據(jù)中國科學(xué)院微電子研究所數(shù)據(jù)，中國大陸家電行業(yè)芯片市場約 500 億元人民幣，本土化配套率僅 5% ;隨著變頻& & 智能化，家電芯片市場有望持續(xù)增長，為國內(nèi)急需補上的短板。

　　變頻家電滲透率上升，驅(qū)動 IPM 功率芯片、 MCU 智能控制芯片高增長;根據(jù)2019年空調(diào)供應(yīng)鏈零部件數(shù)據(jù)，變頻轉(zhuǎn)子壓縮機增長16.5%、IPM芯片增長15.4%、MCU芯片增長4.4%。

　　▲2019 年空調(diào)供應(yīng)鏈供給規(guī)模同比增長趨勢(按總銷量% )

　　節(jié)能新標(biāo)準(zhǔn)政策推動，中國變頻家電(高能效)滲透率穩(wěn)步提升。2011-2019年在國家堅定推進節(jié)能環(huán)保大方針的背景下，隨著消費者觀念的轉(zhuǎn)變以及購買力的提升，在能效、性能及智能控制等方面具有優(yōu)勢的高能效變頻家電產(chǎn)品日益受到消費者的青睞。

　　▲2011- 2019 年白色家電變頻滲透率占比(%)：節(jié)能政策支持，向上趨勢確立

　　2019 年 H1 智能家電出貨量增速達 22.8%;智能化使得家電芯片價值提升，包括：功率芯片(電機驅(qū)動、電源管理)、智能控制芯片( MCU 、 SoC )、通信芯片( WiFi/ / 藍牙 /Zigbee )、AI 芯片(語音識別、圖像識別、深度學(xué)習(xí)等)、傳感器(溫度/ / 濕度/ / 轉(zhuǎn)速)等。

　　▲5G/AI/IoT驅(qū)動：家電開啟新一代智能化趨勢

　　▲中國白色家電智能化滲透率高速增長

　　▲新一代智能家電：價值增量芯片及模塊

　　2.家電芯片價值量

　　變頻家電就是通過變頻器模塊，改變驅(qū)動電動機的供電頻率，實現(xiàn)電動機運轉(zhuǎn)速率自動調(diào)節(jié)，把50Hz 固定電網(wǎng)頻率改為30-130Hz 變化頻率，使電源電壓適應(yīng)范圍達到142—270V;頻家電相較于傳統(tǒng)定頻，平均效能比提升30%，具備舒適性高、壽命長、靜音等優(yōu)點。

　　▲變頻技術(shù) : 變頻空調(diào)體感更加舒適

　　變頻器電路由半導(dǎo)體元件組成，控制電流通斷作用，驅(qū)動無刷電機按電流頻率變化運轉(zhuǎn);無刷電機具備節(jié)能、低噪聲、優(yōu)異變速等特性，為目前變頻電機主流結(jié)構(gòu)，利用半導(dǎo)體元件實現(xiàn)交- 直- 交電流轉(zhuǎn)換;簡易工作流程：從傳感器接收信號，微處理器處理和分析，并發(fā)出三向正弦波的驅(qū)動信號，使變頻器按照控制改變電流頻率，驅(qū)動電機變頻運轉(zhuǎn)。

　　▲變頻家電主要采用無刷電機：從電刷換向轉(zhuǎn)變?yōu)榘雽?dǎo)體換向元件

　　變頻電機在家電應(yīng)用越來越廣泛，使得IPM 功率模塊和變頻電機數(shù)量同比增加，帶動IGBT、 、PMIC 、二極管等功率元件需求提升。根據(jù)美的數(shù)據(jù)，高檔電冰箱可能會使用5個或以上電機，空調(diào)的室外機和室內(nèi)機各使用2個，洗衣機/烘干機、洗碗機通常也會使用2個電機。

　　▲IPM模組用量同步變頻電機數(shù)量提升，以空調(diào)變頻器為例

　　變頻電機不單用于空冰洗大家電，同時也應(yīng)用于各類大小家電的電機、壓縮機;包括：風(fēng)扇、排油煙機、洗碗機等;只要有節(jié)能增效、小尺寸、重量低、高可靠性需求均能采用。變頻家電芯片基本可分為四大模塊：變頻功率、電源管理、主控制器、通信傳感。

　　▲變頻器整機電路原理圖：二極管 /MOSFET/IGBT/PMIC 各司其職

　　變頻家電主要電子零部件結(jié)構(gòu)拆解，以空調(diào)為例包括：(1)主 控制器/ 通信電路主板、(2)溫度/ 濕度/ 壓力/ 霍爾等傳感器、(3) 壓縮機/ 風(fēng)機電機的變頻電路(IPM 模塊/IGBT 等)。

　　▲變頻白色家電核心電子零部件結(jié)構(gòu)

　　變頻家電中整機芯片成本占比約10%——15% ;未來成本將隨著變頻&智能化性能升級同步增加。

　　▲變頻空調(diào)主板：主要芯片解決方案電路板示意圖

　　▲變頻空調(diào)：主要芯片解決方案電路圖

　　3.核“芯”模塊替代機會

　　1、功率模塊

　　功率半導(dǎo)體是變頻家電核心。功率模塊在家電實現(xiàn)二大功能：電流轉(zhuǎn)換( 交/ 直流電變換) 、電源供應(yīng)( 電流升/ 降壓輸出) 。功率模塊采用方面：主要根據(jù)輸出電流大小合理選擇;通常大電流采用MOSFET 和IGBT等分立器件和模組，小電流采用PMIC 集成電路;PMIC 除了內(nèi)置MOSFET 開關(guān)用作電源供應(yīng);還可集成PWM/PFM 脈沖信號調(diào)制、PFCC功率因素矯正等模塊，控制開關(guān)電路和輸入電流。

　　▲功率半導(dǎo)體應(yīng)用種類：功率模塊、電源管理 IC

　　▲功率半導(dǎo)體主要種類和功能

　　家電用功率芯片屬于技術(shù)門檻高的藍海市場;以芯朋微為例：公司家電PMIC 毛利率近50%， ，高于消費標(biāo)準(zhǔn)電源類的30% ;白色家電一般要求在家中使用5 至10 年，產(chǎn)品穩(wěn)定性、可靠性要求高;同時，較高集中度有利于縮小體積;此外，家電相對于汽車電子、軌交等領(lǐng)域產(chǎn)品迭代快速且驗證周期短，有利于國內(nèi)芯片企業(yè)更快進行驗證，導(dǎo)入本土化配套。

　　▲功率半導(dǎo)體應(yīng)用范圍：家電性能居中相對容易替代

　　▲2019 年中國大陸功率半導(dǎo)體應(yīng)用占比(% )

　　全球功率半導(dǎo)體市場超400 億美元;其中 ， 集成功率IC(54%) ;分立MOSFET(16%) 、IGBT(12%);2019 年中國大陸功率半導(dǎo)體市場規(guī)模145 億美元 ， 在全球占比36% ;功率市場長期被海外企業(yè)把控 ， 但是細分領(lǐng)域和應(yīng)用較多 ， 行業(yè)集中度較低;適合國內(nèi)小規(guī)模企業(yè)單點突破逐步做大。

　　▲2014- - 2019 年全球和中國大陸功率半導(dǎo)體市場規(guī)模(億美元)

　　中國大陸具備完整功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈;IDM 和Fabless+Foundry 模式皆有 ， 上下游協(xié)同進口替代 。以IGBT為例，國內(nèi)IDM企業(yè)包括華潤微、比亞迪、華微電子等;Fabless企業(yè)包括斯達半導(dǎo)、中國北車等;Foundry有中芯國際、華虹宏力等，OSAT封測有華天科技、長電科技等。

　　▲中國大陸功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈情況：以 IGBT為例

　　中國大陸功率半導(dǎo)體公司數(shù)量豐富 ， 尤其相對集中于長三角地區(qū) 。中國大陸在IDM、設(shè)計、模組、制造等領(lǐng)域都具有眾多公司布局;國內(nèi)上海為核心的長三角地區(qū)是國內(nèi)功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的核心區(qū)域，相關(guān)企業(yè)數(shù)量占比近50%，已經(jīng)形成完整且優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)群聚。

　　▲中國大陸功率半導(dǎo)體產(chǎn)線分布情況

　　IGBT: 高電壓/ 大電流變頻功率模塊。IGBT 在功率模塊中可同時以IPM 模組和分立器件形式存在，主要用于逆變(DC-AC 直交流轉(zhuǎn)換)。IGBT 結(jié)合了MOSFET 閘極控制高輸入阻抗和BJT 大電流低導(dǎo)通壓降的優(yōu)勢，使得器件驅(qū)動功率小、開關(guān)頻率高、開關(guān)損耗小，廣泛應(yīng)用于600V 以上的電源供應(yīng)系統(tǒng)(變頻器、電機等)。

　　▲IGBT主要種類和產(chǎn)品類型

　　▲IGBT 結(jié)構(gòu)由 BJT+MOSFET

　　2019 年全球IGBT 市場達到54 億美元;中國大陸為24 億美元，中國市場在全球占比58% ，同時，2016-2022 年復(fù)合增速17% ;2018 年IGBT 應(yīng)用占比為IGBT 分立21% 、IGBT 模組50% 、IPM 模組30%。未來IGBT 將持續(xù)向高電壓、大電流和高集成度模組升級;模組和IPM 模塊應(yīng)用占比有望提升。

　　▲2016- - 2022 年全球、中國大陸 IGBT 市場規(guī)模(億美元)

　　▲2018 年 IGBT 應(yīng)用占比：分立/ 模組

　　IGBT 功率器件需要承受高電壓和大電流 ， 對于穩(wěn)定性 、 可靠性要求最高 ， 在產(chǎn)品設(shè)計和工藝實現(xiàn)時需要考慮絕緣 、 耐壓 、 散熱 、 抗干擾 、 電磁兼容性等諸多因素;需要經(jīng)過長時間研發(fā)積累逐步掌握;從1988 年至今 ， 一代IGBT 產(chǎn)品生命周期平均長達10年 ， 富士 、 三菱等海外企業(yè)已推出第七代IGBT， 國內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)已具備第六代量產(chǎn)能力 ， 緊跟在后 。

　　▲IGBT 性能設(shè)計要求抗沖擊、降損耗

　　▲IGBT 技術(shù)發(fā)展趨勢：逐代降本增效, 產(chǎn)品周期相對長

　　IGBT 覆蓋功率范圍廣泛 ， 通常用于600V 以上電壓;IGBT 在600V-1350V 市場占比最大達60%，主要應(yīng)用于消費電子 、 工業(yè)控制 ( 家電 、 變頻器 ) 、 新能源汽車 ( 電動車 )。根據(jù)TrendFroce數(shù)據(jù)，2018年中國大陸汽車電子和消費電子IGBT市場規(guī)模分別為47億元和41億元。

　　▲IGBT 應(yīng)用領(lǐng)域按照電壓區(qū)分

　　▲2018 年中國 IGBT 各應(yīng)用領(lǐng)域市場規(guī)模(億元)

　　▲2018 年全球 IGBT 應(yīng)用占比(% )

　　IPM 為變頻模塊核心(DC-AC), 組成器件包括：6 個IGBT 并內(nèi)置高壓/ 低壓驅(qū)動IC 及保護電路等。IPM 效能優(yōu)勢包括：(1) 更簡化的工藝;(2) 靈敏準(zhǔn)確可靠性;(3) 簡化外圍電路設(shè)計;(4) 散熱佳。

　　▲變頻器智能功率模塊 IPM ：內(nèi)部組成元件

　　IPM 將持續(xù)向更高度整合發(fā)展;除了原本變頻功率模塊，更進一步集成MCU 微處理器、驅(qū)動電路、集成電源供應(yīng)模組等元件;增加單位功率密度，為客戶提供更好降本增效的產(chǎn)品。家電類IPM 主要為600V-2000V 應(yīng)用，國內(nèi)華潤微、士蘭微、斯達半導(dǎo)均能供應(yīng)IPM 模塊。

　　MOSFET 在功率模塊中可以分立和集成形式，主要用于電源供應(yīng)升降壓 (DC-DC 直流電轉(zhuǎn)換)。MOSFET的特性在于高電壓接負載，仍然能接通和關(guān)斷負載電流，同時具備高頻開關(guān)的特性，按照工藝結(jié)構(gòu)分為：溝槽型Trench ：主要低壓200V 以內(nèi);分裂柵SGT ：中低壓300V 內(nèi);超結(jié)型Super Junction ：高壓領(lǐng)域400V-700V ;第三代化合物材料碳化硅MOS ：800V-1700V;

　　▲MOSFET 主要工藝種類

　　▲MOSFET 產(chǎn)品和封裝類型

　　2019 年全球MOSFET 市場規(guī)模達76 億美元，2016-2023 年復(fù)合增速達5% ;中國大陸MOSFET市場規(guī)模達36 億美元，中國市場在全球占比約48% ;MOSFET 按電壓細分應(yīng)用包括：低/中 中壓 壓MOS70% 、高壓MOS23% 、SiC-MOS 模組7% ;未來主要向低壓高頻、高壓雙向發(fā)展。

　　MOSFET 通過高頻開關(guān)(DC-DC 直流降壓) 將輸入的直流電壓調(diào)整至適合處理器CPU/ MCU 工作;CPU 電路主要由PWM 脈沖寬度調(diào)制器芯片，MOSFET 驅(qū)動芯片、MOSEFT 管，電感、電容5種元件組成，在家用電器中由于處理工作較為簡易，通常用單片機MCU 作為處理器。

　　▲MOSFET 低壓高頻開關(guān)特性 —— 給 CPU/MCU供電

　　MOSFET 下游應(yīng)用領(lǐng)域多樣 ， 高頻特性難以被其他功率器件取代 ， 適合用于體積小電子設(shè)備。MOSFET 將朝向兩條路徑發(fā)展 ， 低壓/ 中低壓將受益于處理器 、 智能快充 、 小家電等增量需求;高壓則受益于新能源汽車、 、5G 基站等增量需求;SiC-MOSFET在超高頻應(yīng)用則快速增長。

　　家電類MOSFET 國內(nèi)供應(yīng)鏈布局相對完善，華潤微、士蘭微、新潔能、聞泰等均達一定份額。

　　▲海外、國內(nèi) MOSFET企業(yè)產(chǎn)品分別競爭格局

　　二極管：整流/ 穩(wěn)壓/保護的功臣。二極管可組成整流橋和穩(wěn)壓保護器件，整流系將交流市電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?AC-DC 交流轉(zhuǎn)直流)。2019 年全球二極管市場超過39 億美元;由于二極管的工藝結(jié)構(gòu)簡單、成本低，市場已充分競爭，二極管除了分立器件也常集成在功率IC 和模組，用于整流/ 穩(wěn)壓/ 保護/ 開關(guān)等功能。

　　二極管整流橋工作流程：交流市電輸入220V 需先通過變壓器降壓為25V 交流電，再通過整流橋轉(zhuǎn)換為12V 直流電，經(jīng)過濾波降壓后形成3V 給處理器供電，或是轉(zhuǎn)換電壓供給各個模塊。整流橋是由四個二極管組成的橋路，通過單項導(dǎo)通周期開關(guān)，將交流電輸出為脈動直流電壓。

　　▲二極管具有擊穿電壓高、反向漏電流小的特性：適合整流/ 保護/ 穩(wěn)壓

　　晶閘管又稱為可控硅，作為開關(guān)元件以小電流控制大電流整流和逆變，但是開關(guān)頻率相對較低并且為半控制型元件應(yīng)用較為局限，具備溫度敏感性因此被用于家電的溫度控制器。2019 年全球晶閘管市場為4.9億美元，在工業(yè)、消費電子、汽車、網(wǎng)通等領(lǐng)域均有應(yīng)用。

　　晶閘管是一種可控制的整流器件，也稱為可控硅，分為單向、雙向、可關(guān)斷等多種類型：晶閘管在一定電壓條件下，只要觸發(fā)脈沖就可以導(dǎo)通，在脈沖消失后仍然維持導(dǎo)通狀態(tài)。晶閘管以小電流驅(qū)動大電流高電壓，常作為電機驅(qū)動控制、調(diào)速控制、控溫的控制器件：功率二極管和晶閘管為基礎(chǔ)元件，充分競爭下市場集中度分散，國內(nèi)外企業(yè)技術(shù)差距較小。二極管市場已有眾多國內(nèi)企業(yè)，例如：楊杰科技(2%) 、瑞能(3%) 、華潤微、臺基、聞泰等。晶閘管為利基小眾市場，國內(nèi)企業(yè)例如：捷捷微電(6%) 、瑞能(12%)。

　　▲海內(nèi)外主要功率晶閘管企業(yè)

　　2、電源管理芯片

　　電源管理芯片:  電能供應(yīng)指揮官。電源管理芯片(PMIC) 為高集成度數(shù)位模擬混合IC，實現(xiàn)電能變換、分配、檢測等管理功能。PMIC 功能種類和料號較多, 主要包括AC/DC 電源管理(PWM 脈沖頻率調(diào)制、PFC 功率因素矯正)、 DC/DC 電壓調(diào)制(Buck 、Boost 、LDO) 、Driver 驅(qū)動(LED/LCD 驅(qū)動) 、Battery Charger 充電管理等。

　　▲電源管理 IC 應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

　　2019 年全球電源管理芯片市場超200 億美元;中國大陸市場為106 億美元，中國市場在全球占比54% ，此外，2015-2020 年復(fù)合增速達8% ;PMIC 產(chǎn)品細分種類多，對于線寬要求較低，行業(yè)準(zhǔn)入門檻較低，目前國內(nèi)企業(yè)主要在中低端領(lǐng)域競爭，高端市場還有較大發(fā)展機會。

　　BCD (BIPOLAR-CMOS-DMOS )是電源管理芯片主要制造特色工藝;BCD 優(yōu)勢在于結(jié)合三種工藝，使得模擬IC 可以和數(shù)字IC 混合集成為SoC 芯片，以標(biāo)準(zhǔn)化模塊發(fā)展混合定制功能;BCD 技術(shù)升級向高壓、高功率、高密度發(fā)展，技術(shù)升級路徑有別于數(shù)字IC ，要求長時間經(jīng)驗積累;目前BCD 工藝從第一代的4 微米，已經(jīng)升級至第十代的90nm ;主要分為高壓BCD 和高集成多功能BCD 兩條升級路徑，目前技術(shù)領(lǐng)先主要為海外IDM 企業(yè)，其次為一線晶圓代工廠;

　　PMIC ：控制電壓和電流輸入/ 輸出。家電終端各種環(huán)境配置，需要不同種類電源管理芯片;以3V 至4.2V 鋰電池供電情況為例：(1)  配置LDO 線性穩(wěn)壓給對雜訊很敏感的無線通訊模塊供電; (2 )配置DC/DC 的 Boost 和功率開關(guān)為5V 的USB 插槽供電; (3 )配置DC/DC 的Buck-boost 為3.3V 傳感器升降壓供電。

　　▲鋰電池、小型電源供應(yīng)器、大型工控電源供應(yīng)器，需要的電源管理芯片

　　AC/DC 電源管理芯片用于完成AC 強電和DC 弱電間的轉(zhuǎn)換，尤其大量應(yīng)用于集成度高的家電。AC/DC 的轉(zhuǎn)換可以分為四大模塊，降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓;AC/DC 電源管理芯片外掛或集成MOSFET 開關(guān)和PWM脈沖頻率調(diào)制模塊，提升交直流功率轉(zhuǎn)換效率、降低功耗、縮小體積。

　　▲AC/DC 集成電路 PMIC 逐步成為主流方案

　　DC/DC 電源管理芯片用于DC-DC 弱電間轉(zhuǎn)換，分為開關(guān)和線性穩(wěn)壓兩種方案，應(yīng)用范圍廣泛。開關(guān)式和線性穩(wěn)壓式各自具備優(yōu)勢領(lǐng)域，按照終端需求進行配置;LDO 線性穩(wěn)壓主要用于低;噪訊還有小功率的降壓轉(zhuǎn)換;DC/DC 開關(guān)則可以靈活應(yīng)用于升降壓變化，高效率功率轉(zhuǎn)換。

　　▲DC/DC ：開關(guān)方案和線性 LDO 均有優(yōu)勢應(yīng)用

　　驅(qū)動 IC ：開關(guān)柵極和 LED/LCD。Driver 柵極驅(qū)動芯片相當(dāng)于控制器(數(shù)字和模擬電路)與功率器件(MOSFET 、IGBT )之間的接口，基本每個功率器件都需要Driver IC ，相較于分立式方案，高集成度驅(qū)動IC 成為主流：驅(qū)動IC 主要由控制模塊、比較器、功率開關(guān)模塊組成，實現(xiàn)小電壓驅(qū)動大電流的功能。

　　▲LED 驅(qū)動

　　家用電器：PMIC 可靠性功能升級。家用電器PMIC 需求量提升：一臺家電中通常內(nèi)置 1-8 顆PMIC ，隨著家電功能升級，PMIC的 的使用量和性能也隨著實現(xiàn)不同的電能管理職責(zé)而提升;例如：AC-DC ( 內(nèi)含PWM 及高壓開關(guān)晶體管) ，DC-DC 或LDO (升降壓調(diào)制給各個模塊供電)、FPC 、Gate Driver IC 等。家用電器PMIC 對質(zhì)量穩(wěn)定性、可靠性要求高：要求具備700V 以上BCD 工藝平臺，才能達到技術(shù)門檻;此外，PMIC失效會直接導(dǎo)致電子設(shè)備停機甚至損毀，屬于家電關(guān)鍵芯片器件。

　　▲電源管理芯片在家用電器的配置情況

　　消費電子：PMIC 向高集成度升級。消費類電源管理芯片技術(shù)升級：(1) 高集成減少外圍電路;(2) 待機低功耗;(3) 啟動快速響應(yīng)。以芯朋微的快充AC/DC PMIC 為例，內(nèi)部集成準(zhǔn)諧振工作的電流模式控制器和功率MOSFET， 專用于高性能、外圍元器件精簡(相較傳統(tǒng)方案減少10顆外圍電路)的交直流轉(zhuǎn)換開關(guān)電源。

　　▲電源管理芯片高集成度優(yōu)勢：以快充電路板解決方案為例

　　智能手機：PMIC 受益 5G 頻段升級。5G 手機滲透率提升，包括射頻芯片新增5G 頻段、手機攝像頭從三攝升級為四攝、各種功能模塊IC 增加等，都需要更多PMIC 做電源供應(yīng);包括LDO 、DC/DC 等降壓轉(zhuǎn)換的PMIC 增加;PMIC 在智能手機的單機價值量約提升30% 至50% ;例如Galaxy10 系列PMIC 從6 顆增長至9 顆;

　　電源管理芯片廣泛應(yīng)用于家電、智能手機和平板、行動快充等領(lǐng)域;隨著5G/AI/IoT 等新產(chǎn)業(yè)發(fā)展，特定化PMIC 需求量和電子設(shè)備的數(shù)量及種類同步增長，要求功能更加精細復(fù)雜。

　　根據(jù)Yole 數(shù)據(jù)，2024 年全球電源管理芯片在消費通訊、工業(yè)將達到103 億美元、42億美元。

　　▲電源管理芯片 PMIC 應(yīng)用幾乎無所不在

　　▲消費電子、工業(yè)為 PMIC主要成長和應(yīng)用市場

　　2019 年P(guān)MIC 主要被海外壟斷，國內(nèi)晶豐明源、芯朋微、圣邦股份開始突破AC-DC 、DC-DC 等芯片。

　　▲中國大陸、海外 PMIC企業(yè)產(chǎn)品、競爭格局情況

　　3、主控

　　微處理器 MCU ：家用電器大腦。微處理器MCU 為家電一般采用主控處理器，集成處理器、存儲器、I/O 結(jié)構(gòu)等功能模塊。家電運算性能和功能相對簡單，因此主要采用精簡架構(gòu)的MCU ，但是隨著智能設(shè)備種類持續(xù)增加，MCU 也在技術(shù)升級，按匯流排分為4/8/16/32/64 位，對應(yīng)主頻和各方面性能提升。

　　▲微處理器 MCU 的產(chǎn)品種類和情況

　　▲微處理器 MCU種類繁多

　　微處理器 MCU: 市場穿越周期增長。2019 年全球微處理器MCU 市場規(guī)模達164 億美元;中國大陸市場為38 億美元，2015-2020 年復(fù)合增速達8% ;國內(nèi)MCU 市場穿越周期穩(wěn)定增長，2019 年應(yīng)用領(lǐng)域占比方面，消費電子25.6%、 計算機網(wǎng)路18.4% 、汽車電子16.2% 、工業(yè)控制11.2% ;其中，工業(yè)控制和汽車電子增長最快。

　　家電MCU 隨著智化、變頻化滲透率逐漸提升，MCU 性能從8 位向32 位中高端產(chǎn)品升級;2019 年中國家電市場8 位和16 位MCU 占比達到80% 至90% ，32 位增長空間尚大;按照全球各應(yīng)用領(lǐng)域MCU 位來看，國內(nèi)32 位MCU 占比僅21% ，對比全球43% 還有翻倍的增長空間。

　　▲智能化家電趨勢下：32 位 MCU將成為主流

　　微處理器MCU 在智能化趨勢下，芯片硬件模塊配置逐步升級，包括工藝節(jié)點、內(nèi)核BIT 和主頻、存儲器容量、支援通信協(xié)議等;軟件方面運算數(shù)據(jù)量增加，對人工智能算法、多任務(wù)實時操作系統(tǒng)RTOS、先進人機交互界等需求將越來越廣泛。

　　▲MCU 芯片架構(gòu)和家電需求功能

　　▲智能家電 MCU硬件升級趨勢

　　家電MCU 的控制算法為關(guān)鍵，要求低成本、高精度控制和功能完整的軟硬件解決方案;以華大半導(dǎo)體家電用MCU 為例，在傳感端完成數(shù)據(jù)采集、傳感、檢測和輸入，通過MCU 運算數(shù)據(jù)后反饋為變頻電機運動控制;其特點在于軟件配套上強大的運算能力和非常有效率的算法。

　　▲微處理器 MCU 的算法設(shè)計為核心競爭力

　　智能控制器是將MCU 打包集成的智能解決方案;家電智能控制器通常由微處理器MCU 為核心，集成外圍模擬及數(shù)字電路，并且寫入適合的計算機軟件程序，實現(xiàn)應(yīng)用智能化功能。智能控制器整合芯片硬件和計算機軟件，滿足產(chǎn)品功能復(fù)雜度提高、專業(yè)化分工深化需求。

　　▲微處理器：核心配套智能控制器產(chǎn)業(yè)鏈

　　全球MCU 企業(yè)超過五十家，競爭激烈;海外IDM 龍頭壟斷市場;但是近年來，國內(nèi)中穎電子、華大半導(dǎo)體等領(lǐng)先突破家電、工控應(yīng)用;逐步從低端消費類產(chǎn)品向中高端應(yīng)用升級。

　　▲中國大陸、海外 MCU 企業(yè)產(chǎn)品和競爭格局

　　4、通信單元

　　通信芯片: WiFi /Zigbee 家用主流。家電的通信場景主要采用短距離無線通信技術(shù)，用于實現(xiàn)家電聯(lián)網(wǎng)智能化功能;短距離通信技術(shù)以WiFi 、藍牙、Zigbee 為主，具備不同技術(shù)優(yōu)勢，WiFi 用于智能設(shè)備和用戶

　　家庭范圍之間的互聯(lián)、藍牙用于可穿戴式裝置短距離互聯(lián)，Zigbee 用于M2M 設(shè)備間互聯(lián)。

　　▲短距離通信傳輸技術(shù)比較

　　▲短距通信適合家用電器：WiFi/ 藍牙 Zigbee 為主流

　　WiFi 芯片和模組2019 年全球市場規(guī)模約176 億美元;其中，WiFi 芯片平均價格從2013 年的4 美元下降至1 美元以內(nèi);但是隨著IoT 設(shè)備WiFi需求量快速提升，驅(qū)動市場整體平穩(wěn)增長。WiFi 芯片下游應(yīng)用領(lǐng)域拆分，移動終端52% 、IT/ 網(wǎng)絡(luò)19% 、消費電子10% 、智能家居12%。

　　▲全球 WiFi 芯片/ / 模塊市場規(guī)模(億美元)

　　WiFi 通信芯片方案主要為兩種：(1) 單芯片：集成WiFi 功能MCU 的SoC 芯片;(2) 雙芯片：外掛WiFi 的SoC 芯片+MCU 主控;前者主要用于控制功能簡單的插座、照明等設(shè)備;后者適用于運算能力復(fù)雜和抗干擾能力要求較嚴(yán)格的應(yīng)用;兩者各有優(yōu)劣，智能家居將朝單芯片趨勢發(fā)展。

　　▲小度智能音箱2  主機板拆解：主控芯片 +WiFi 芯片

　　▲WiFi 通信芯片: 樂鑫 ESP32 為例

　　WiFi MCU 的SoC 芯片具備高集成度、低成本的優(yōu)勢;2020 年WiFi MCU 芯片價格已經(jīng)降至1.5美元至0.5 美元，預(yù)計在低端應(yīng)用價格已經(jīng)見底;因此，未來WiFi MCU 將中高端應(yīng)用滲透，提高集成度和性能，例如：集成WiFi& 藍牙雙通信協(xié)議、主頻更高、接口更多等功能提升。

　　2019 年新一代WiFi6 協(xié)議802.11ax 開始導(dǎo)入;國內(nèi)主要路由器品牌皆推出WiFi6 產(chǎn)品，有利于WiFi6 加速滲透;WiFi6 相較于上一代協(xié)議，具備高速率、大容量、低時延、低功耗要求高的場景尤其是對于室內(nèi)智能家電的體驗升級，將推動WiFi6和萬物互聯(lián)的應(yīng)用增加。

　　▲2020 年中國 WiFi6 滲透率快速提升

　　智能家居對于性能要求較低，通信芯片和主控制板有望朝向單芯片式WiFi MCU 發(fā)展;但是變頻家電對驅(qū)動電機控制精度高，因此會采用主控制MCU 外掛WiFi SoC ;國內(nèi)樂鑫科技、博通集成在WiFi MCU 市場已有突破，未來有望持續(xù)加大家電領(lǐng)域滲透，并突破高端網(wǎng)通市場。

　　▲全球 WiFi 通信芯片各領(lǐng)域情況和市場競爭格局

　　5、信號鏈

　　信號鏈芯片用于將自然界接收到的模擬訊號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。例如洗衣機，需要實時監(jiān)控溫度、轉(zhuǎn)速、水位、重量、溶液質(zhì)量等情況;需要信號鏈芯片進行訊號采集、放大、濾波、轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號提供給處理器;信號鏈芯片主要分為三類：線性產(chǎn)品、轉(zhuǎn)換器和接口芯片。

　　▲信號鏈芯片功能：模擬信號收發(fā)、轉(zhuǎn)換

　　▲信號鏈主要種類和功能

　　2019 年全球信號鏈芯片市場規(guī)模約97 億美元，2016-2023 年復(fù)合增速達5% ;信號鏈芯片生命周期長且細分較多;按照代表產(chǎn)品拆分，線性芯片39% 、轉(zhuǎn)換器芯片37% 、接口芯片24%。

　　信號鏈芯片是連接數(shù)字世界與自然世界的橋梁，下游應(yīng)用分布較廣，主要應(yīng)用于通信、消費電子、汽車電子、工業(yè)控制等領(lǐng)域，其中通信、汽車電子等領(lǐng)域的市場需求不斷提升。

　　▲2016- - 2023 年全球信號鏈芯片市場規(guī)模(億美元)

　　▲信號鏈芯片市場占比(%  )

　　6、傳感單元

　　傳感器用于智能家電的種類增加，各種各樣的傳感器引入可以增加家電的使用舒適度、減少能耗和耗水、清洗方便、降低噪聲和振動、提高使用質(zhì)量、實現(xiàn)復(fù)雜的智能控制功能。傳感器在智能家電中主要用于溫度控制和水平控制系統(tǒng)，一般采用結(jié)構(gòu)型和固體型傳感器。

　　▲家用電器中需要各種傳感器

　　▲傳感器在智能化家電中的應(yīng)用

　　2019 年全球傳感器市場達2265 億美元， 2015-2023 年復(fù)合增速達8%;;中國大陸市場為241億美元，國內(nèi)傳感器市場穩(wěn)定增長;傳感器分為結(jié)構(gòu)型、固體型和智能型，用于不同場景，家電大多采用傳統(tǒng)的傳感器，但是隨著智能化趨勢，新一代MEMS 的需求增長。

　　▲2015- - 2023 年全球、中國傳感器市場規(guī)模(億美元)

　　▲2018 年全球傳感器細分產(chǎn)品占比(% )

　　▲2018 年傳感器應(yīng)用占比(% )

　　信號鏈芯片和傳感器主要被海外企業(yè)壟斷，國內(nèi)企業(yè)整體規(guī)模較小，但是在細分領(lǐng)域突破。信號鏈芯片以TI 、ADI 、瑞薩等傳統(tǒng)大廠為主;國內(nèi)思瑞浦、圣邦股份、芯海科技占比不足1% 。傳感器產(chǎn)品種類眾多，整體主要為歐美廠商;國內(nèi)歌爾股份、敏芯股份、士蘭微均有突破。

　　▲海外、國內(nèi)信號鏈主要企業(yè)

　　▲海外、國內(nèi)傳感器核心企業(yè)

　　這六大類芯片，對應(yīng)國內(nèi)的核心企業(yè)如下圖：

　　中國是家電大國，家電的銷售額早已經(jīng)上萬億，但國內(nèi)家電行業(yè)芯片市場僅僅約為500億元人民幣，國產(chǎn)化率不足5%。相比于手機、汽車、工業(yè)控制的芯片，家電芯片整體技術(shù)門檻相對較低。隨著家電智能化、節(jié)能化技術(shù)發(fā)展，芯片在家電中的應(yīng)用將會拓展，市場將會進一步增大，目前對于國內(nèi)相關(guān)企業(yè)來說是絕佳的機遇窗口。