電機控制應用不斷迭代，各家技術大咖分享爆品方案

近幾年來，國內電機市場規模在不斷增大，產量也在不斷提升，而電機的智能化和高效節能化，離不開上游芯片、傳感器、編碼器等硬件，以及電機控制軟件算法的支持。2023年11月16日，由<電子發燒友>主辦的2023電機控制先進技術研討會在深圳益田威斯汀酒店成功舉辦。本次會議，兆易創新、雅特力科技、意法半導體、凌歐創芯、MPS、兆威機電、愛普特、瑞薩、杰發科技、元能芯科技等國內外知名企業的領導和高級工程師帶來了電機控制領域最新的技術分享。
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兆威機電：小功率電驅系統超高效開發與應用
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在本次研討會的下午場，兆威機電的控制BU總負責人陳毅東帶來了小功率電驅系統開發與應用的新思考，從行業痛點、軟硬件開發設計，再到具體的開發應用實例，陳毅東一一為現場觀眾詳細分享。

兆威機電控制BU總負責人? 陳毅東

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在ToB定制業務開發痛點方面，陳毅東表示基本每個設計公司都會遇到四大痛點：ToB客戶需求多樣性、研發周期的緊迫性、過程的不可控及經驗不可傳承、工程師的成本越來越高。針對以上痛點問題，如何解決？我們在想能否以標準化的開發模型來解決，開發一個高效率、高質量以及獨具競爭力的產品。最近三年，兆威機電也一直往這個方向努力。
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接下來，陳毅東重點分享了兆威機電軟件模塊化設計的五層思維，第一層的話是通信層跟客戶之間交互，第二層控制層需要把握客戶各種電子化的需求，第三層精細劃分的核心算法層，第四層是嵌入式層，而這四個層誰先誰后需要中斷層來判斷?！拔覀兺ㄟ^這種分層式的思維來實現代碼的一個規范，所有的代碼都按照一套規范來進行書寫，來縮短我們的開發周期，提高產品高效可靠，從而達到大規模、工業化生產的目的?！睂τ谟布?，需要滿足五點：可設計、可制造、可交付、可購買、高性價比?？偠灾?，就是“軟件干功能，硬件干成本?！?br /> ?
兆威機電持續迭代更新通信層，在通信模塊上，汽車用得比較多的是CAN通信方式，兆威機電升級了協議解析、Flash Drive、Flash操作等功能?？刂茖由?，指令、曲線，應用場景特點的思考和細節把控都非常重要。
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陳毅東在演講最后重點分享了一些開發應用案例。例如，翻轉機構，這個驅動系統由通信模塊電路、電源模塊電路、存儲模塊電路、采樣模塊電路、功率模塊電路、傳感器模塊電路組成。兆威機電也通過實驗驗證翻轉機構的核心算法模塊，由于電機Hall位置傳感器的安裝偏差問題，導致每個扇區大小并不是均勻的60度。陳毅東表示，可以通過分散補償和濾波算法模塊實現霍爾角度解算均勻，提高產品性能的一致性。
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愛普特：電機“RISC-V 芯”應用 實現資源成本最優化
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2022年我國微特電機行業市場規模約為2851.2億元，同比增長5.5%。預計隨著市場需求的增長，微電機市場的規模也將同步迎來增長。當前，RISC-V處理器在IoT領域有著較大的占比，但在MCU領域的占比較小，這意味著未來RISC-V在該領域有著較大的市場機會。
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愛普特微電子現已成長為智能家電、工業控制等領域全國產32位MCU領軍企業，公司基于自研IP庫及RISC架構內核研發量產的全國產高可靠性32位MCU產品已實現超億顆量產。愛普特電機算法部經理鄭攀介紹，公司已經推出成熟的電機應用MCU平臺，包括APT32F102X平臺、APT32F171X平臺以及APT32F173X平臺。

愛普特電機算法部經理 鄭攀

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其中，APT32F102X平臺針對成本敏感型應用，48MHz主頻和12bit ADC，覆蓋了大部分電動工具的實際應用領域。適用工作溫度覆蓋-40°C~105°C。該平臺已經通過CS10VA級測試，帶TOUCH功能的全國產RISC核32位MCU。
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APT32F171X平臺集成除102x的全部性能外，還集成模擬運放，模擬比較器，可有配置數字濾波，硬件除法器，32腳封裝，提供各種小型電機應用中單芯片解決方案，是一款模擬增強型/高可靠/全國產RISC核32位MCU。
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在上述平臺的基礎上，愛普特微電子推出了功能擴展版APT32F173X平臺，是一款支持雙電機驅動的高算力全國產RISC-V核32位MCU。該產品具備105MHz主頻， 32K SRAM，128KFlash，內建的DSP指令集，可用于算法加速，集成3路模擬比較器，4路運放，2路 3MSPS ADC，適合電動車、洗衣機、空調等需多控電機的應用。
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談及 RISC-V處理器，鄭攀表示，作為近五年基于市場壓力才大量應用到實際案例中的全新架構， RISC-V指令架構的MCU有其顯著的優點，在電機應用中也有著顯著的缺點。因此如何揚長避短，從硬件設計到軟件編程做整體優化尤為重要。
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RISC-V在電機應用中的問題，愛普特微電子也提出了相應的解決方案，一是用硬件互聯專用模塊ETCB解決中斷響應速度偏慢的問題，二是通過電機庫采用優化過的寫法，解決極簡指令導致的代碼容量大，三是通過硬件I-cache加速，實現指令分支預測的匹配，四是通過多通道dma加速，解決硬件存取效率低。
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瑞薩：創“芯”驅動?瑞薩高功效工業電機控制單芯片解決方案
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瑞薩有著廣泛且豐富的產品線，例如微控制器MCU及微處理器MPU、模擬及功率器件、無線及專用產品。微控制器MCU及微處理器MPU包括RZ/T和RZ/N等系列。當前，在工業自動化重點領域和技術，瑞薩MCU和MPU產品支持多種控制層和現場級應用。
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隨著市場需求的提升，瑞薩推出的第二代工控MPU，包括RZ/T2M、RZ/N2L，以及今年推出的用于EtherCAT、帶高性能CPU和功能安全的RZ/T2L。
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瑞薩市場開發部專家杜灝介紹，Rz/T2, N2產品搭載最大頻率為800MHz的Arm? Cortex?-R52 內核。RZ/T2M和RZ/N2L支持225的引腳數，能夠在最大程度上實現引腳兼容。另外，RZ/T2M 集電機控制，工業以太網，功能安全于一體，還是業界最高實時性能的MPU，達到3442CM。

瑞薩市場開發部專家 杜灝

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RZ/T2M還集成了超高速實時TCM。與Cache對比，TCM有著三大優勢，一是使用 TCM 和緩存測量的正常ISR響應時間，CoreMark作為處理負載在后臺運行。二是在TCM上運行：99.6%的ISR響應在193ns-200ns 之間，最大抖動為200ns。在緩存上運行：只有 88.2% 在 193ns-200ns內運行，最大抖動為533.3ns。
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另外，RZ/T2M針對電機控制的優化架構，包括CPU0通過LLPP總線訪問電機控制外設，實現低延時，具有大容量TCM和用于電機控制外設的 LLPP總線。另外還有用于功能安全目的的外設，可與非安全 CPU 內核和其他總線集線器分離，作為安全CPU的外設。在電流環運行性能方面，RZ/T2M的性能是第一代產品 RZ/T1 的 7.6 倍。
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值得一提的是，通過RZ MPU的組合，RZ/T2M、RZ/N2L等產品可以實現各種類型的工業自動化設備。由于可擴展性和兼容性，客戶可以在產品之間復用軟件資產和知識。
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另外，杜灝介紹了瑞薩的RX72M，產品面向遠傳輸入輸出模塊或通信模塊、運動與驅動一體化（低壓），以及小型化PLC等目標市場。RX72M帶雙精度浮點運算單元FPU的RXv3內核，高達240MHz主頻。杜灝表示得益于瑞薩高性能的RZ/T2L，RZ/T2M或RZ/N2L微處理器，該單芯片解決方案的設計在性能和成本方面優于傳統的雙芯片平臺。
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杰發科技：擁抱客戶，助力新能源汽車革命
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本次會議上，杰發科技電機高級工程師徐賢玉帶來了《擁抱客戶，助力新能源汽車革命，基于杰發AC78xx平臺電機應用方案分享》的主題演講。杰發科技專注汽車電子芯片及相關系統的研發與設計，成立于2013年，2018-2019年首款車規級MCU AC781x、首款AMP芯片AC7315、首款全集成TPMS芯片AC5111量產，2022年量產功能安全MCU芯片AC7840x、第二代M0+車規級MCU AC7802x、第三代M0+車規級MCU AC7803x等。
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杰發科技電機高級工程師 徐賢玉

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具體來看，AC781x是一款高可靠性車規級32位MCU，基于ARM Cortex-M3內核，擁有256KB FIash，64KBRAM,2路CAN，LQFP64和LQFP80兩種封裝?？煽啃愿?，具備出色的EMC/ESD能力，主要應用于汽車電子和高可靠工業領域。
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AC7840X是一款符合功能安全ASIL-B支持AUTOSAR車規級MCU，基于ARM Cortex-M4P內核，于2022年上市，產品符合AEO-Q100 Grade1，功能安全符合ISO 26262 ASIL-B，信息安全符合SHE標準，支持安全啟動。軟件生態支持AUTOSAR MCAL4.4，可提供MCAL及配置工具，產原擁有雙Bank Flah用于存儲程序，支持OTA，AC7840x可廣泛應用于汽車車身、座艙、車燈、新能源以及電機控制等應用領域。
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此外，徐賢玉透露，杰發科技還有一款正在研發中的產品AC7870x，這是一款符合功能安全ASIL-D多核高主頻車規級MCU，也是杰發科技首款基于Cortex-R52內核的多核高算力功能安全MCU，支持鎖步核，功能安全等級可支持到ASIL-D。內置HSM模塊，可滿足國內、國際高等級信息安全需求標準。軟件生態部分，可適配主流AUTOSAR，并提供符合功能安全的MCAL。同時AC7870x也擁有大尺寸Flash存儲和豐富的外設接口資源，適用于功能安全高等級及新電子電氣架構下的域控、區域控制等應用場景。
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元能芯：打造智能功率系統云平臺MetaOne
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本次會議，元能芯科技總經理黃致愷帶來了《元能芯打造智能功率系統云平臺MetaOne》的主題演講。元能芯成立于2023年，致力于打造融合芯片、算法、方案、云技術為一體的智能功率系統平臺，為生態伙伴提供完整的解決方案和芯片產品，可應用于消費電子、工業電子、新能源、汽車電子等領域。
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元能芯科技總經理 黃致愷

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據黃致愷介紹，元能芯產品包括：為電機而生的專用過片Motor MCU---MYg系列；結構優化的高集成產品Predriver MCU---MYd系列；顛覆設計的全集成產品AIl in One---MYi系列；高集成IPM模塊---MYp系列。應用市場方面，包括風機（服務器、冷鏈、空調、家用、散熱）；電動工具（園林、螺絲刀、扳手、角磨、電槌、鏈鋸）；電動出行（兩輪、三輪、平衡車、滑板車、熱管理系統）；大小家電（烤箱、微波爐、破壁機、冰箱、洗衣機、空調）；儲能（光伏、電池、風能）；機器人（伺服電機）等。
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元能芯AIl in One產品的優勢在于，集成度相當高，電路設計可以非常精簡。黃致愷詳細介紹了MYi0003V0405系列，該系列產品采用TSSOP25封裝，供電范圍7V-36V，內置500ns死區時間，內置5V/150ma和3.3V/1300ma的LDO，集成PN架構三相無刷柵極驅動器和MOSFET陣等，可用于工業風機、吊扇、空氣凈化器、箭按摩儀、機器人手臂、低壓伺服。
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此外，Meta One Algorithm在電機算法原理與優勢方面：可以直接閉環啟動；可靈活配置加速速率；可以堵轉重啟，不失速；可支持順逆風啟動；長時間堵轉不丟失轉子位置信息；支持轉短模型下限功率和轉速；支持轉速模式下限功率；支持功率模式下限轉速；HALL位置環控制模式；有感和無感混合算法控制模式等。
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值得關注的是，元能芯Meta Algorithm帶來了新的技術創新，比如無電解電容技術，其優點在于：降低BOM成本、減少因電容損壞造成的不良、提高壽命、降低EMC電感零件。在會議現場，黃致愷也展示了基于元能芯創新產品的諸多解決方案，包括空調室內機風機、空氣凈化器風機、高速吹風機、電動二輪車/滑板車等。
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電子發燒友網：2023電機控制與驅動技術市場分析

電子發燒友網的技術編輯李寧遠以《2023電機控制與驅動技術市場分析》為主題分析了從電機的發展和市場規模狀況，到主要的電機應用市場，到國內電機上市公司的情況，到電機驅控和相關器件的市場格局，最后對于電機先進控制發展做了總結。

電子發燒友網技術編輯 李寧遠

據Grand view Research統計，2020年全球電機市場的規模為1427億美元，2021年為1505億美元，預計未來幾年將會以6.4%左右的年復合增長率增長，到2028年將會達到2325億美元。2022年中國電機市場規模約為368億美元，預計2023年全年將達到400億美元。
此后，隨著功率半導體技術，控制芯片與控制技術以及高性能稀土永磁材料的不斷發展，高效電機越來越重要。與日俱增的高標準性能要求下，BLDC市場逐步擴大。

2022年全球無刷直流電機市場規模為188.254億美元，2023年預計市場規模為198.638億美元，并以年復合增長率6.5%增長到2030年的308.624億美元。亞太地區份額占據全球約50%的份額。

在應用市場方面，最大的是汽車電機市場。具體來看，車上的電機主要分布在閉合系統、動力傳動系統、發動機、智能座艙、轉向與底盤、熱管理，及視覺等領域。閉合系統包括電動車窗驅動電機、電動天窗驅動電機等等；動力傳動系統包括自動手動變速器用高轉矩電機、雙離合變速器液壓泵用電機等等；轉向與底盤包括方向盤管柱調節電機、電子駐車制動電機、制動助力電機、電動助力轉向（EPS）電機、汽車電子穩定控制系統（ESC）電機、防抱傷制動系統（ABS）電機這些。還有發動機應用、熱管理和傳感器方面的電機，數量非常多。未來汽車中，隨著汽車電氣化和智能化的發展，汽車上用到的電機數量還會增加。

國內有不少知名電機廠商，如匯川技術、兆威機電、八方股份、科博達、盈趣科技、和而泰、拓邦股份、富佳股份、德昌、和康新能、微光股份、英博爾、雷賽智能、江蘇雷利、信捷電氣、英威騰、科力爾、振邦智能、偉創電氣、禾川科技、瑞德智能等。

在電機控制以及驅動IC的市場，根據QYR機構數據，2022年全球電機驅動IC全年總銷售額達46.8億美元，同比增速超過4.79%，預計全球電機驅動芯片市場規模將在2025年達到55億美元左右，2029年達到66億美元左右。

2022年中國電機驅動IC銷量達到71.46億顆，市場規模為11.32億美元，高能效電機新興應用領域的高速發展，成為電機驅動IC市場增長的重要驅動力。預計2029年將達到17.6億美元。

目前全球主要廠商包括TI，ST，安森美，英飛凌，ROHM，Allegro，東芝，松下，NXP，ADI等，2022年全球前十大廠商份額占比約62.94%，預計未來幾年行業競爭將更加激烈，尤其在中國市場。

除此之外，還有瑞薩、MicroChip、Qorvo、MPS、兆易創新、凌鷗創芯（晶豐明源）、比亞迪半導體、峰岹、富滿微、數明半導體、圣邦微、澎湃微、芯朋微、必易微、靈動微、拓爾微、艾為、思瑞浦、納芯微、智芯、士蘭微、芯派科技、旋智科技等等。

電機控制IC據TechInsights統計，2022年全球MCU市場規模為209億美元，盡管今年半導體行業整體不樂觀，但MCU市場仍有望小幅增長至226億美元。另據Omdia數據國內市場工業控制市場占17.3%，汽車電子市場占36.3%，兩者總合占了53.6%。

國內MCU企業發展十分迅速，提供MCU產品的國內上市企業有23家之多，如華潤微、兆易創新、復旦微、士蘭微、瑞芯微、四維圖新、國芯、貝嶺、中穎電子、中微半導、國民技術、樂鑫、東軟載波、芯海、恒爍股份、峰岹、博通集成、炬泉科技、普冉、晶豐明源等，還有靈動、凌鷗創芯、小華半導體、芯旺微、先楫、沁恒微、極海、雅特力、愛普特、元能芯、領芯微、BYD半導、輝芒微等發展不錯的MCU企業。

由于消費電子市場表現低迷，工業和汽車市場也不及預期，造成了今年上半年國內MCU企業庫存大量積壓，市場的需求疲軟之下，MCU企業為了保證自己的市場份額，導致了產品售價和毛利率的下滑。經銷商和渠道商也跟著承受了很大的壓力。市場疲軟降價去庫存、尋找新的應用和爆品，是全年2023年的電機驅動芯片的市場縮影。消費級的電機應用把價格壓縮到極致，工業和汽車應用的電機市場成為國產MCU廠商向上突破的關鍵年份，PCBA與一站式交方案的玩法，逐漸進入到這兩個領域。如何跟方案公司一起找到新市場，也是電機芯片廠商的當務之急。另外就是芯片出海也已經成為行業共識！

總的來看，電機控制方案集成度再進一步提高，同時今年下半年下游市場開始回暖，市場值得期待，驅控芯片競爭也會更加激烈。
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大會的最后，電子發燒友網還策劃了一場極具行業前瞻性的“借應用增長東風，中國電機控制技術如何共同提升？”圓桌論壇。電子發燒友網總經理張迎輝作為圓桌論壇的主持人，與瑞薩市場開發部專家杜灝、元能芯科技總經理黃致愷、兆威機電控制BU總負責人陳毅東、兆易創新產品市場資深經理陳奇、中科院深圳先進技術研究院副研究院孫天夫共同討論了如何認識國產電機控制芯片供應商在全球的地位？中國電機控制芯片硬件技術是否走到了國際前列？以及不同內核選擇、算法與應用場景結合升級方案等諸多熱點話題。
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