电机驱动芯片行业壁垒趋势解析，下游汽车端应用稳步提升

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电机驱动芯片产业链

国产替代空间广阔

电机驱动 芯片 指集成有CMOS控制电路和DMOS功率器件的芯片，根据输入信号，按照内置的算法控制电机绕组电路流动方向，从而控制电动机的启停与转动方向，交流感应电机无需特殊驱动装置即可旋转，而直流无刷（BLDC）、步进以及伺服电机都需要驱动器来进行工作。 基本的电机驱动控制方案主要由前端MCU+栅极驱动+功率器件以及各类外围器件构成。

根据头豹研究院以及峰岹科技数据，以直流无刷电机为例，我们发现驱动控制芯片价值量较高，并根据Grand View Research数据，全球电机市场规模逾1500亿美元。

电机驱动芯片简介

◆ 交流感应电机不需要驱动装置即可旋转，而我们认为直流电机速度稳定，转速控制精确，微型直流电机在信息处理设备中往往担负着精密控制和驱动功能，成长空间广阔。

◆ 直流电机主要分为有刷以及无刷（BLDC)电机，相较有刷电机，无刷直流电动机不采取机械换向器，可以实现高速转动和快速反转，并且具有低噪音、低振动、高效率等优点。

◆ 有刷直流电机是一种简单易用的电机，它无需特别的电子电路来驱动，而无刷直流电机通过取消有刷直流电机的电刷，解决了电刷带来的弊端，其驱动电路需要很多电子元器件，包括位置检测传感器、多个功率晶体管和栅极驱动器、以及控制它们的微控制器等，对电路设计技巧和软件知识要求很高。

电机驱动芯片国产替代空间广阔

◆ 电机驱动IC指集成有CMOS控制电路和DMOS功率器件的芯片，包含了速度控制、力矩控制、位置控制及过载保护等功能，可以用来驱动直流电机、步进电机和继电器等感性负载，可以根据输入信号，按照内置的算法控制电机绕组电路流动方向，从而控制电动机的启停与转动方向。

◆ 市场规模&竞争格局： 据市场调研机构Research And Markets统计，2021年全球电机驱动芯片市场规模为38.8亿美元，预计2028年可增长至55.9亿美元，年复合增长率约为5.3%，目前全球主要厂商包括德州仪器、ST、安森美、英飞凌等公司， 全球TOP10厂商份额占比约67%。

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电机驱动芯片硬件架构和软件算法——

高度集成方案成为小型解决方案优质选择

◆ 据电力电子产业网数据，2021年栅极驱动市场价值17.3亿美元，到2026年CAGR为7.9%，下游应用中电机驱动份额占66%，市场规模约为11.4亿美元。

◆ 根据Ti官网资料，集成解决方案通过器件集成可以缩短设计时间、简化采购流程以及节省成本，确保电机系统更加可靠和高效，主要分为完全分立、部分集成、完全集成等方案。

◆ 根据MPS官网资料显示，用于电机驱动的单片解决方案集成了逻辑、支持和保护电路，功率器件，相较于分立方案，PCB面积更小。

电机驱动芯片硬件架构——全桥以及三相拓扑结构工艺壁垒较高

◆ 据类比半导体资料，电机驱动芯片拓扑结构主要为单通道低边/高边、半桥、全桥，配合PWM（脉宽调制）调速来实现电机的驱动和调速。

◆ 据电子发烧友网站资料，1）相比全桥驱动，半桥驱动芯片由于其易于设计驱动电路、外围元器件少、驱动能力强、可靠性高、灵活等优点在MOSFET驱动电路中得到广泛应用；2）全桥电路成本高，电路相对复杂，不容易产生泻流，而半桥电路在振荡转换之间容易使波形变坏，产生干扰。

电机软件控制算法——无感FOC算法进入壁垒高

◆ 电机主流控制算法主要有120度传导控制（方波控制）、SVPWM、FOC（矢量控制）。方波控制：方法简单，软件负载低，但由于控制方法不检测电流，易受负载波动影响，精确度和效率低于矢量控制。矢量控制：可实现高精度、高效率的控制，但需要复杂的处理，软件负载高。

◆ 电机传感器控制是用传感器来检测电机的转速、位置或其他参数，并根据这些参数来控制电机的运行。无霍尔传感器直接反馈情况下，常采取反电动势法来获取转子位置，提高了可靠性（传感器连接容易受到灰尘和潮湿环境的污染），但在速度较低时，工作效率不高。

◆ 霍尔传感器具有结构牢固、体积小、安装方便、寿命长等特点得到广泛应用，编码器则可以提供更精确的角度和位置反馈，常用于工业自动化、航空航天、机器人等领域。

电机软件控制算法——算法硬件化降本，提升产品竞争力

◆ 电机控制算法硬件化：在芯片设计阶段通过逻辑电路将控制算法在硬件层面实现，相对于通用MCU，特定场景的专用MCU算法固化后成本更低，减少CPU算力耗时，有利于缩短客户开发周期和降低客户使用上的难度，提高产品易用性和竞争力。

◆ 软件算法：行业主流方案，应用范围较广，功能延展性较强。

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电机驱动芯片下端应用

新能源汽车BLDC电机驱动控制芯片替换空间40亿+

新能源汽车电机用途分类

根据上海电机行业协会数据显示，普通的燃油车上平均的电机数量在20个左右，而新能源汽车电机数量高达100个以上。

◆ 直流有刷电机主要应用在相对转速比较低、力矩比较大的场景，例如车窗、车门、尾门、电动座椅、锁扣、驻车系统等。

◆ 无刷直流电机一般应用转速比较高或者对转速控制要求比较精准的场合，例如EPS、水泵、风扇、空调、雨刮器。

◆ 步进电机主要应用在低转速、高精度的场合，比如出风口扇叶，车灯调节或仪表指针等。

◆ 永磁同步电机主要用在HEV/EV主电机、电动压缩机等。

新能源汽车BLDC电机市场空间测算

根据汽车电器以及群智咨询的数据， 我们保守估计2024年国内新能源汽车BLDC电机驱动控制芯片替换空间40亿+。

工业/人形机器人领域应用方兴未艾

◆ 传统伺服电机：采用闭环控制方式，可以高精度地控制位置、速度和力矩，从而满足高精度加工和运动控制的需求。

◆ 空心杯电机：空心杯电机属于直流、永磁、伺服微特电机，突破了传统电机的转子结构形式，采用无铁芯转子，这种转子结构彻底消除了由于铁芯形成涡流而造成的电能损耗，其重量和转动惯量大幅降低，减少了转子自身的机械能损耗。

◆ 无框力矩电机：直驱力矩电机由同步伺服电机演化而来，通常具有较多的磁极对数和较高的功率密度，因此在低转速下具备超大的输出力矩。直驱力矩电机大体上可以分为有框直驱电机、无框直驱电机和模块化直驱电机（有框无轴承），可以在电动机低速甚至堵转（即转子无法转动）时仍能持续运转，不会造成电动机的损坏。而在这种工作模式下，电动机可以提供稳定的力矩给负载。

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电机 驱动芯代表企业

峰岹科技：BLDC电机芯片龙头，自主打造“双核”架构

◆ 专注高性能 BLDC 电机驱动控制芯片，已成功获得美的、小米、松下、海尔等知名客户认可。

◆ 高研发投入，推进海外市场布局，2022年研发投入占当期营收比例为19.77%，同比提高7.36%；境外收入0.2亿元，同比增长146.87%。

◆ 持续发力汽车电子领域，积极推动芯片产品从小批量试产逐步进入量产。

峰岹科技深耕行业多年，硬件架构以及软件算法方面双重优势明显：

硬件架构： 峰岹科技在单芯片上全集成或部分集成LDO、运放、预驱、MOS 等器件。通用 MCU 集成驱动一般采用合封技术，而峰岹科技主控芯片则在单一晶圆上集成了电源、驱动或功率器件，可靠性提高。

软件算法：公司驱动控制主控芯片采用“双核”架构，用算法硬件化的技术路径在芯片架构层面实现复杂的电机驱动控制算法，形成自主知识产权的电机驱动控制处理器内核 ME，不需要受制于ARM授权体系。

中微半导——产品矩阵丰富，性价比优势凸显

◆ 2019年中微半导基于成熟的 MCU 开发平台，结合多种类的功率驱动和无刷电机底层算法切入直流无刷电机领域，成功研发出电机和与之配套的电池管理芯片，2022年公司将大一统产品规划部门划分为3个应用事业部（消费电子、智能家电、工控汽车）和3个产品线事业部（电机、模拟、功率器件）。公司产品满足从低压到高压、从小功率到大功率的驱动需求 ,驱动IC产品包含单相半桥、全桥、三相全桥产品系列，并掌握多种无感矢量控制核心算法，产品矩阵丰富。

◆ 公司的电机芯片产品主要应用于骑行类、风机、水泵、园林工具等领域，功率覆盖数瓦到数千瓦的范围，已被 TTI（创科集团）、Nidec（日本电产）、东成机电、小米等知名品牌厂商采用。

◆ 公司电机SOC芯片集成了 MCU、LDO、预驱、3 颗（P+N）MOS，一颗芯片实现了传统方案 6 颗芯片的功能，新一代高性价比直流无刷电机 SOC 芯片实现量产，23Q1推向市场，采用先进制程对 12 寸晶圆加工。（来源：上海证券）

节选部分，篇幅有限，未完待续。 。 。

当前，全球汽车正站在向新能源转型的十字路口。在转型过程中，一些传统公司陷入销量锐减、边缘化的阵痛，而另一些公司凭借前瞻的战略，及早的技术储备，实现了较为顺利的转型，长城汽车便是其中之一。

我们特举办本次“走进长城汽车——创新技术进车企活动”专场技术展示交流会。 旨在邀请 汽车零部件领域优质供应商 参与并进行深入交流。我们相信通过这次活动，能够挖掘更多供应商，将来能够和长城汽车展开各个维度的深入合作。

????2024年11月19日

????长城汽车哈弗技术中心

（河北省保定市莲池区朝阳南大街2276号）