立足变频控制系统,士兰微让国产空调厂商不再“芯痛”[CSIA]
 
 
立足变频控制系统,士兰微让国产空调厂商不再“芯痛”
更新时间:2019/8/12 10:10:17  
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随着中国综合国力和经济地位的不断提升,越来越多的中国企业开始在世界的舞台崭露头角。根据2018官方资料显示,目前中国企业的市场份额在移动通信基础设施(基站)和家用空调等10个品类中居于全球首位。
  
  尤为突出的是,从事空调、冰箱和洗衣机三大白色家电行业的国内企业全部上榜,其中洗衣机和冰箱全球第一由中国海尔集团包揽,而空调则由格力电器以20.6%的市占率位居全球首位,美的和海尔紧跟其后。
  
  在如此耀眼的成绩下,国产芯片在核心元器件方面的短缺仍是我们无法回避的问题。作为空调行业的龙头企业,格力电器董事长董明珠女士更放出豪言,哪怕投资500亿元,也要把芯片研究成功,由此可见缺芯问题的严重性。
  
  历经6年,从无到有
  
  众所周知,变频空调是空调产品中最具核心技术的产品,主控MCU又是变频空调的心脏部件。多年来,这一核心芯片及其配套的算法控制软件的市场一直被日本以及欧美厂商所垄断。
  
  为打破国外垄断的局面,本土IDM企业士兰微自成立之初就坚持发展MCU产品,从最早的4位机发展到当前的主流32位电控产品,近20年如一日的持续投入,使得士兰微成为全球市场份额最大的红外遥控器芯片供应商。
  
  早在2009年,在HVIC、IGBT等芯片到位后,士兰微便开始了功率模块的征程。2011-2013年,士兰微承担了国家02专项高速低功耗600V以上多芯片高压模块的项目,开发了多款高压功率模块以及多款HVIC和IGBT、FRD产品,并建立了相应的实验室,培养了一批电机驱动的工程技术人员;2013年,士兰微参与电子信息产业发展基金项目,与国内知名变频空调厂家一起,开发用于变频空调驱动的国产智能功率模块。
  
  在良好合作的基础上,2014年11月,士兰微与空调厂家签署了技术合作合同,双方合作进入快车道。2015年,基于FPGA平台士兰微完成了压缩机驱动及PFC核心算法整机调试,并产出了MPW芯片。2017年,单电阻高频PFC方案认证通过,同年,全自主高性能变频控制MCU——SC32F58128芯片成功量产。截至目前,基于士兰微自研的芯片、算法以及系统完成了几千台空调的上量试产,性能优异、质量稳定。
  
  在变频空调核心技术方面,士兰微实现了从无到有的过程,以杰出的研发成果获得海信等多家国内品牌厂商的认可。
  
  士兰微空调变频控制系统方案演示板
  
  成功的背后,荆棘密布
  
  在成功的背后,士兰微选择了一条“荆棘密布”的艰难道路来走。因为芯片产品市场是一个完全充分的全球竞争市场,士兰微面对的都是全球老牌技术企业,无论技术积累、行业影响力、生产能力等多方面都面临着巨大的挑战。
  
  与许多高端技术一样,变频空调的核心变频算法及其实现方法主要源自于日本,其核心技术长期被日本专家所把持。虽说我国已是全球最大的变频空调生产企业,但真正掌握变频核心技术的厂商除格力、美的外,大部分厂商仍依赖日本技术。
  
  如何从“中国制造”变成“中国创造”是各大企业需要解决的首要问题,士兰微也在为此努力,以助力国内空调厂商实现核心技术突破为目标。
  
  从事MCU芯片研发多年的业内人士向记者透露,除了变频技术难,芯片实现技术同样不容易,而且投入也更大。MCU芯片规模虽然不大,但因为应用领域的特殊性,对产品可靠性、一致性有非常高的要求。同时针对各种特殊应用又有各种不同的特殊设计要求,譬如:实时控制及保护要求;高精度ADC等模拟模块要求;恶劣环境的芯片可靠性设计;外围电路极简设计需求;芯片安全性设计;芯片低功耗设计;其他特殊外设设计等。这些细节都需要多年产品设计经验积累,流片所需的资金成本以及时间成本就更不用说了。
  
  士兰微曾表示,为了确保芯片产品能够满足最终的系统产品要求,他们以系统设计为导向,在自己的FPGA验证平台直接开发完整系统,无死角地确保芯片规格100%符合最终系统方案要求。
  
  据了解,在变频算法方面,士兰微有强大的博士后团队,以及海外研发团队的支持。但在空调应用领域毕竟还是新人,所以前人走过的很多坎,士兰微难免也会碰到。为了克服这些问题,士兰微智控处理器产品线团队的工作人员没日没夜的坚守在实验室里,在-15℃或是55℃的实验环境中,经过数年的充分打磨才成就其产品的成功量产!
  
  显然,士兰微的电控MCU能够领先国内同行,在空调主控系统中获得先发优势,既是公司对长远战略的提前布局,又是多年技术积淀的优秀成果。
  
  士兰微电控MCU产品覆盖应用范围
  
  引领变频控制行业前行
  
  如今来看,士兰微以高瞻远瞩的视野,在6年前开始积累变频技术的核心算法技术及芯片设计技术,并以坚持不懈持续投入的精神,建立起了核心竞争力。
  
  作为变频空调核心变频控制MCU芯片,士兰SC32F58128芯片是首款真正取得量产的国产MCU芯片产品,对比国内其他竞争对手至少领先2-3年时间。士兰微选择了最难啃的一块骨头“变频空调变频电控系统”作为目标,不仅一举追平了国内与国际竞争对手的差距,而且在芯片设计以及系统设计方案上取得了很多全新的研发成果,申请了多项发明专利。
  
  士兰微空调变频电控系统
  
  “譬如,我们设计了首创的单核编译多核运行技术,在不改变用户开发编译习惯的基础上实现多核功能,让芯片性能整体提升70%。我们还自主设计了纳秒级硬件自主保护机制,能够最大限度的抗击电网应力带来的停机以及器件损坏故障。类似这样国际领先的芯片以及系统创新技术多达10几项,均被应用于我们设计的‘变频空调变频电控系统’中。”士兰微智控处理器产品线负责人向记者介绍道,只有把握相对高端的变频控制系统,才能让士兰微在更为广阔的变频控制系统产品方向上取得更丰硕的成果。
  
  据了解,士兰微的电控类MCU产品在工业变频器、工业UPS、光伏逆变、纺织机械类伺服产品、各类变频风扇类应用以及电动自行车等众多领域都得到了广泛的应用。
  
  六年时间,让士兰微在空调变频技术上赶上了日美企业。只有持续不断投入核心技术研发,实现关键领域的突破,才有机会让我们彻底摆脱“缺芯”之痛、“断供”之苦。
 
来源:士兰微        
 
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