電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠(yuǎn)）近幾年來，國內(nèi)電機(jī)市場規(guī)模在不斷增大，產(chǎn)量也在不斷提升。其實全球大部分的電機(jī)都是我國生產(chǎn)的，此前主要以中低端電機(jī)產(chǎn)品為主，包括罩極電機(jī)、異步電機(jī)、有刷電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等等，主要應(yīng)用于家電、工業(yè)，以及辦公自動化等領(lǐng)域，而高端電機(jī)市場此前主要以日系、德系品牌為主。

隨著我國科技的進(jìn)步，功率半導(dǎo)體技術(shù)，控制芯片、控制技術(shù)和高性能稀土永磁材料的不斷發(fā)展，電機(jī)向高能效高性能不斷升級，國內(nèi)電機(jī)企業(yè)也開始快速向無刷電機(jī)、伺服電機(jī)等高端電機(jī)產(chǎn)品邁進(jìn)，電機(jī)智能化、高效化和節(jié)能化成為我國當(dāng)前電機(jī)行業(yè)發(fā)展的主要方向。

11月16日，在由電子發(fā)燒友網(wǎng)主辦的“2023電機(jī)控制先進(jìn)技術(shù)研討會”上，瑞薩電子市場開發(fā)部專家杜灝、元能芯科技總經(jīng)理黃致愷、兆威機(jī)電控制BU總負(fù)責(zé)人陳毅東、兆易創(chuàng)新產(chǎn)品市場資深經(jīng)理陳奇以及中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院副研究員孫天夫應(yīng)邀參加由電子發(fā)燒友網(wǎng)總經(jīng)理張迎輝主持的圓桌論壇。在論壇上，電機(jī)控制行業(yè)專家分享了各自對于中國電機(jī)控制技術(shù)的看法與未來的發(fā)展。

高端電機(jī)控制尚有差距，高集成度細(xì)分領(lǐng)域?qū)Ｓ抿?qū)控芯片需持續(xù)沉淀

過去五年，國內(nèi)電機(jī)行業(yè)處于快速蓬勃的增長中，消費電子領(lǐng)域、工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域、汽車領(lǐng)域里有很多的技術(shù)升級，技術(shù)創(chuàng)新都是在國內(nèi)市場先發(fā)起的。會議嘉賓也就“如何認(rèn)識國產(chǎn)電機(jī)控制芯片在全球的地位，以及國產(chǎn)電機(jī)控制芯片硬件技術(shù)是否走到了國際前列？”這個問題分享了自己對行業(yè)的認(rèn)知。

現(xiàn)在高端電機(jī)控制領(lǐng)域整體的趨勢是向多核同構(gòu)或者多核異構(gòu)的架構(gòu)方向去走，涉及大量硬件資源的配置。瑞薩電子作為行業(yè)頭部國際廠商，在高端電機(jī)芯片領(lǐng)域布局時間更久，瑞薩電子市場開發(fā)部專家杜灝也認(rèn)為在高端芯片規(guī)劃上，國內(nèi)廠商需要進(jìn)一步做規(guī)劃，“特別是針對工控電機(jī)控制這一領(lǐng)域，還會牽涉到工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信相關(guān)的很多硬件資源，向高端電機(jī)控制產(chǎn)品發(fā)展是一個大方向，也是國產(chǎn)電機(jī)芯片公司需要考慮的產(chǎn)品規(guī)劃方向”。

元能芯科技總經(jīng)理黃致愷認(rèn)為在驅(qū)動IC領(lǐng)域，目前在集成度和細(xì)分領(lǐng)域的專用性上國內(nèi)外還有差距，“可以看到Allegro、ROHM或是邁來芯這些國際廠商的驅(qū)動IC，它產(chǎn)品的集成度，在細(xì)分領(lǐng)域的專用性會更強(qiáng)，在國內(nèi)確實現(xiàn)在能和這種對比的還不多”。雖然還有差距，但元能芯科技總經(jīng)理黃致愷也表示現(xiàn)在已經(jīng)看到了國內(nèi)很多公司在做更高集成度或是更細(xì)分領(lǐng)域的專用產(chǎn)品出來，這是在全球化的市場中國產(chǎn)廠商如何占領(lǐng)市場的關(guān)鍵。

兆威機(jī)電控制BU總負(fù)責(zé)人陳毅東表示在中低端場景國產(chǎn)已經(jīng)完全可以覆蓋，但在醫(yī)療、工業(yè)、汽車這些賽道仍需持續(xù)深耕。陳毅東站在芯片下游的電機(jī)企業(yè)視角也給國產(chǎn)驅(qū)控芯片提出了自己的兩點理解和一點呼吁，第一點是對于這種場景化的理解，“抓住某個場景深耕，在這個細(xì)分領(lǐng)域做到第一，抓住細(xì)分場景是我認(rèn)為***發(fā)力點”。第二點建立在第一點之上，“細(xì)分市場的應(yīng)用做好以后，推動進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級，向高性能芯片方向做整個生態(tài)上延展”。陳毅東也呼吁國內(nèi)電機(jī)以及電機(jī)相關(guān)從業(yè)者一同努力把國產(chǎn)賽道做大做強(qiáng)。

在國內(nèi)芯片行業(yè)從業(yè)多年的兆易創(chuàng)新產(chǎn)品市場資深經(jīng)理陳奇也坦言，“從電機(jī)控制芯片來說我們國內(nèi)的芯片廠家跟國外還是有很大的差距，不論是算力、ADC性能還是硬件濾波算法方面的積累，國內(nèi)還在持續(xù)研究積累中沒有完全突破”。在小型化走量的市場，國內(nèi)外差距已經(jīng)不大了，但在高端工控、汽車領(lǐng)域的電機(jī)芯片上差距還是很大。

客觀來看，電機(jī)驅(qū)控芯片領(lǐng)域，在國內(nèi)廠商的深耕積累下，國產(chǎn)驅(qū)控芯片已經(jīng)可以覆蓋中低端應(yīng)用市場，高端市場尚需時間沉淀。中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院副研究員孫天夫也表示非?？春脟鴥?nèi)電機(jī)芯片的發(fā)展，國內(nèi)廠商面向國內(nèi)終端市場高附加值的服務(wù)會更有優(yōu)勢，假以時日國內(nèi)外電機(jī)驅(qū)控芯片的差距會越來越小。

國內(nèi)外算法是否有代差？算法與底層硬件、具體應(yīng)用場景相結(jié)合才是核心競爭力

電機(jī)控制除了芯片，算法也是決定控制效果的關(guān)鍵因素，算法積累是各家電機(jī)驅(qū)控芯片廠商的核心競爭力。電子發(fā)燒友總經(jīng)理張迎輝向會議嘉賓拋出的第二個問題是，國內(nèi)外芯片公司在電機(jī)控制算法方面是否存在代差？對應(yīng)用廠商來說是否需要考慮這個問題？

瑞薩電子市場開發(fā)部專家杜灝以工控應(yīng)用舉例，“在工控領(lǐng)域，多軸的同步控制算法、多軸驅(qū)控一體算法的應(yīng)用是匹配電機(jī)性能非常重要的環(huán)節(jié)，針對這一點瑞薩能夠提供不同的方案?！蓖瑫r杜灝還強(qiáng)調(diào)了AI算法未來在電機(jī)控制中的潛力，值得從業(yè)人員關(guān)注。元能芯科技總經(jīng)理黃致愷則認(rèn)為，“從算法面來看，目前國內(nèi)和國際友商還有很大差距?！笔聦嵣?a target="_blank">TI、ST這些知名的國際大廠對算法的重視程度并不亞于其他任何一家，算法與硬件的融合是整個機(jī)電一體化的整合，“我們國內(nèi)廠商還需要向更高機(jī)電融合度進(jìn)步，或者是把算法做得更完整”。

算法肯定是電機(jī)控制的核心，算法的更新迭代積累是重要的一面，但能不能應(yīng)用起來才是算法有沒有發(fā)揮作用最關(guān)鍵的問題，兆威機(jī)電控制BU總負(fù)責(zé)人陳毅東和兆易創(chuàng)新產(chǎn)品市場資深經(jīng)理陳奇兩位嘉賓表達(dá)了相同的觀點。

陳毅東認(rèn)為算法做得很成功很先進(jìn)只是一方面，算法能不能與芯片結(jié)合在一起，能不能與場景應(yīng)用結(jié)合在一起才是評價算法優(yōu)劣的關(guān)鍵，“基于現(xiàn)有的工況、現(xiàn)有的條件來提供一個最佳電機(jī)控制方案的算法才是成功的算法”。算法更新迭代的核心需要圍繞著具體場景化應(yīng)用而進(jìn)行。

“單說算法的話，其實我認(rèn)為差距并不大，并不止國內(nèi)國外芯片廠的差距并不大，包括科研差距也不大”。陳奇表示，“不同的負(fù)載配不同的算法，不存在哪種算法更好更強(qiáng)，同一場景下能跑出最高最好性價比的算法才是最好的答案”。

不結(jié)合芯片，不結(jié)合具體應(yīng)用場景的算法，本身只是一套數(shù)學(xué)邏輯方法。如何把算法和硬件更好地結(jié)合到一起，如何在具體場景下實現(xiàn)高效控制才是算法最終的目標(biāo)。從現(xiàn)狀來說，國產(chǎn)廠商已經(jīng)具備這個算法能力，就拿FOC來說，目前隨著電機(jī)控制性能要求的逐年提升，F(xiàn)OC控制算法目前已經(jīng)確立了主導(dǎo)地位，過去FOC復(fù)雜的運算需要借助DSP來實現(xiàn)，尤其是無感的FOC。現(xiàn)在很多國內(nèi)芯片廠商都開發(fā)了專用于電機(jī)的主控實現(xiàn)了FOC，或者是將FOC控制相關(guān)的模塊使用硬件的方式集成在了芯片內(nèi)部來進(jìn)行控制。在低速帶載、帶載高速、IPM零速帶載、無感器正反轉(zhuǎn)切、多電機(jī)同步、參數(shù)辨識等復(fù)雜電機(jī)控制算法與電流環(huán)的同步等難點上都有非常多不錯的解決方案。

內(nèi)核選型，應(yīng)用場景需求決定主控配置

現(xiàn)在的電機(jī)控制市場，可以看到有很多不同內(nèi)核的控制芯片去選擇，8位、32位、RISC-V、單核、多核。8位市場份額的下降速度比預(yù)期中的快，在RISC-V架構(gòu)和對高級功能的需求的推動下，MCU市場大部分增長發(fā)生在32位和RISC-V領(lǐng)域。那對于電機(jī)控制應(yīng)用而言，這些內(nèi)核不同的芯片是否真的存在很大差別，選型時又應(yīng)該注意些什么呢？

在這一問題上，會議嘉賓都表達(dá)了相同的觀點，不同內(nèi)核確實有差異，但都能完成電機(jī)控制，具體的選用還是要看場景、看應(yīng)用。有的應(yīng)用有三角函數(shù)、特殊的運算需求，有的應(yīng)用需要配協(xié)處理器，有的需要多核分區(qū)來跑，具體應(yīng)用需求決定了如何選型。

至于為什么現(xiàn)在32位ARM這么多，主要還是因為ARM把32位內(nèi)核做得很通用了，而且做得很便宜，大家都不會再去從頭研發(fā)內(nèi)核了，所以就一直沿用了ARM，比如M0、M3、M4這些內(nèi)核都是電機(jī)控制里很常見。

電機(jī)控制本身是實時性的控制，對中斷響應(yīng)要求是比較高的，不同場景對功能的要求也不一樣，如何選用還是要多方面考慮。當(dāng)然我們也看到不少廠商在布局高主頻內(nèi)核、多核的主控，以更高的性能和性價比覆蓋多場景多功能的電機(jī)控制。

寫在最后

會議最后，各位嘉賓也分享各自對于未來電機(jī)應(yīng)用發(fā)展較為看好的方向，工控、汽車、機(jī)器人是被提及次數(shù)最多的幾個賽道。

總的來說，和電機(jī)相關(guān)的賽道充滿了機(jī)遇，在技術(shù)進(jìn)步的推動下，未來電機(jī)控制通過采用更集成化的器件、性能更好的第三代半導(dǎo)體，以及更加優(yōu)秀的軟件控制算法來實現(xiàn)提升電機(jī)效率，達(dá)到高效且節(jié)能的目的，再通過更多傳感器的加入，擴(kuò)展感知范圍，結(jié)合AI算法等手段來實現(xiàn)更加智能化的控制。