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摘要：在全球制造業(yè)轉(zhuǎn)型與升級的大背景下，傳統(tǒng)的電機和電機控制行業(yè)也正在發(fā)生變化，對電機控制芯片也提出了新的需求。 工業(yè)4.0（Industry 4.0）是德國政府《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》確定的項目之一，該項目旨在通過利用信息 通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型，工業(yè)4.0已上升為德國的國家戰(zhàn)略�！肮I(yè)4.0”分為兩大主題，一是“智能工廠”，重點研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實現(xiàn)，意味著設(shè)備之間可以相互溝通，并能在智能聯(lián)網(wǎng)的生產(chǎn)流程中獨立運作；二是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機互動以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等。
IHS公司高級分析師周萬木指出，德國提出工業(yè)4.0，美國提出先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃，我國也在推進傳統(tǒng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型與升級，在這樣的大背景下，傳統(tǒng)的電機和電機控制行業(yè)也正在發(fā)生變化，對電機控制芯片也提出了新的需求。分析師周萬木認為主要的趨勢包括以下三個方面：
分布式電機控制系統(tǒng)與集成的電機控制產(chǎn)品趨勢
單獨的機械設(shè)備中電機的軸數(shù)正變得更多，多軸控制越來越多的應(yīng)用在包裝機械、電子組裝機械、食品飲料機械，機械手和印刷機械中。為了滿足小批量，定制化和柔性化的加工需求，客戶需要靈活的調(diào)整電機控制的軸數(shù)，要求電機控制系統(tǒng)更加開放，可以重復(fù)編程。
另外，現(xiàn)代工廠的生產(chǎn)線正變得越來越復(fù)雜，比如汽車制造，包裝，食品飲料，倉儲物流等產(chǎn)線正在使用成百上千個變頻器、伺服和電機來控制物料流動，這些產(chǎn)線對分布式電機控制系統(tǒng)需求量比較大。以前的電機控制系統(tǒng)會有個中央電氣控制柜安裝電機驅(qū)動器，而分布式電機控制系統(tǒng)可提供一套緊湊的模塊化解決方案，有助于簡化接線、縮短調(diào)試時間和降低對額外機柜空間的需求，更少的線纜連接也可以減少干擾，提高生產(chǎn)線的可靠性，無需使用電氣控制柜使得電機可以快速連接到工業(yè)以太網(wǎng)。
電機控制系統(tǒng)的分布式同時意味著電機控制產(chǎn)品的集成化，比如電機和電機驅(qū)動的集成，電機控制器和PLC的集成，電機控制器和驅(qū)動的集成。電機，電機驅(qū)動及其控制系統(tǒng)的高度集成化，使得三者的設(shè)計控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，制造和運行都緊密融為一體控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，與傳統(tǒng)電力傳動系統(tǒng)相比，它們體積更小，重量更輕，功率密度更高。IHS公司高級分析師周萬木提到，集成的概念不僅僅停留在電機，電機驅(qū)動和電機控制器，還包括整個電機系統(tǒng)的集成。西門子公司正在推廣IDS（Integrated Drive System）集成驅(qū)動系統(tǒng)包括兩個層面，第一個層面是橫向集成，包括電機控制器，電機驅(qū)動，電機和減速機的集成；第二個層面是縱向集成，是將電機系統(tǒng)納入到整個工業(yè)控制系統(tǒng)，也叫TIA（Totally Integrated Automation Portal）。
電機控制的集成化趨勢使客戶對電機控制MCU， FPGA和DSP性能的要求越來越高，同時要求半導(dǎo)體芯片廠商也能提供集成的解決方案，在單顆芯片中集成更多的功能，I/O，驅(qū)動，控制算法以及工業(yè)以太網(wǎng)模塊等。
智能化、網(wǎng)絡(luò)化和遠程控制趨勢
整個電機控制系統(tǒng)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化和遠程控制將是大勢所趨。電機控制系統(tǒng)不但是轉(zhuǎn)換和傳送能量的裝置，也是傳遞和交換信息的通道，未來的工業(yè)電機系統(tǒng)不僅僅是一個執(zhí)行機構(gòu)，同時也會是整個工廠系統(tǒng)的一個有機組成部分和能源使用監(jiān)控點。IHS公司高級分析師周萬木舉例說，比如西門子，ABB生產(chǎn)的一些電機，可以自動的采集和記錄電機內(nèi)的電壓，電流，溫升，振動等狀態(tài)變化，并通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)實時的送到控制中心，以供對電機的運行狀態(tài)進行檢測和故障診斷，使操作員無論身在何處均可訪問參數(shù)、狀態(tài)和診斷信息，并可進行參數(shù)設(shè)置。
8位MCU因為價格便宜，性能穩(wěn)定，應(yīng)用范圍極為廣范，比如信號檢測，LED照明控制，電源轉(zhuǎn)換控制和BLDC電機控制，這些應(yīng)用中8位MCU就已經(jīng)足夠。而電機系統(tǒng)自動故障報警、遠程監(jiān)控和遠程診斷調(diào)試等需求，將會使用越來越多的功能更多，處理能力更強的MCU、DSP和FPGA。8位MCU在變頻器控制、伺服電機控制、電力與能源監(jiān)控，越來越多的以太網(wǎng)應(yīng)用等現(xiàn)代工業(yè)環(huán)境下遇到了瓶頸。另外，32位MCU價格在進一步的走低，8位MCU和32位MCU的價格差異在縮小，所以未來的電機控制系統(tǒng)會用到越來越多的32位MCU。另外，遠程電機溫度檢測、異常震動檢測和電流電壓監(jiān)測等需求將會為模擬芯片創(chuàng)造更多的市場機會。
電機系統(tǒng)節(jié)能趨勢
電機系統(tǒng)節(jié)能也是大勢所趨。為提升能效等級，工信部今年6月份公布了電機能效提升計劃（2013-2015年），到2015年，實現(xiàn)電機產(chǎn)品升級換代，50%的低壓三相籠型異步電動機產(chǎn)品、40%的高壓電動機產(chǎn)品達到高效電機能效標準規(guī)范;累計推廣高效電機1.7億千瓦，淘汰在用低效電機1.6億千瓦，實施電機系統(tǒng)節(jié)能技改1億千瓦，實施淘汰電機高效再制造2000萬千瓦。
IHS公司高級分析師周萬木指出，德國提出工業(yè)4.0，美國提出先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃，我國也在推進傳統(tǒng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型與升級，在這樣的大背景下，傳統(tǒng)的電機和電機控制行業(yè)也正在發(fā)生變化，對電機控制芯片也提出了新的需求。分析師周萬木認為主要的趨勢包括以下三個方面：
分布式電機控制系統(tǒng)與集成的電機控制產(chǎn)品趨勢
單獨的機械設(shè)備中電機的軸數(shù)正變得更多，多軸控制越來越多的應(yīng)用在包裝機械、電子組裝機械、食品飲料機械，機械手和印刷機械中。為了滿足小批量，定制化和柔性化的加工需求，客戶需要靈活的調(diào)整電機控制的軸數(shù)，要求電機控制系統(tǒng)更加開放，可以重復(fù)編程。
另外，現(xiàn)代工廠的生產(chǎn)線正變得越來越復(fù)雜，比如汽車制造，包裝，食品飲料，倉儲物流等產(chǎn)線正在使用成百上千個變頻器、伺服和電機來控制物料流動，這些產(chǎn)線對分布式電機控制系統(tǒng)需求量比較大。以前的電機控制系統(tǒng)會有個中央電氣控制柜安裝電機驅(qū)動器，而分布式電機控制系統(tǒng)可提供一套緊湊的模塊化解決方案，有助于簡化接線、縮短調(diào)試時間和降低對額外機柜空間的需求，更少的線纜連接也可以減少干擾，提高生產(chǎn)線的可靠性，無需使用電氣控制柜使得電機可以快速連接到工業(yè)以太網(wǎng)。
電機控制系統(tǒng)的分布式同時意味著電機控制產(chǎn)品的集成化，比如電機和電機驅(qū)動的集成，電機控制器和PLC的集成，電機控制器和驅(qū)動的集成。電機，電機驅(qū)動及其控制系統(tǒng)的高度集成化，使得三者的設(shè)計控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，制造和運行都緊密融為一體控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，與傳統(tǒng)電力傳動系統(tǒng)相比，它們體積更小，重量更輕，功率密度更高。IHS公司高級分析師周萬木提到，集成的概念不僅僅停留在電機，電機驅(qū)動和電機控制器，還包括整個電機系統(tǒng)的集成。西門子公司正在推廣IDS（Integrated Drive System）集成驅(qū)動系統(tǒng)包括兩個層面，第一個層面是橫向集成，包括電機控制器，電機驅(qū)動，電機和減速機的集成；第二個層面是縱向集成，是將電機系統(tǒng)納入到整個工業(yè)控制系統(tǒng)，也叫TIA（Totally Integrated Automation Portal）。
電機控制的集成化趨勢使客戶對電機控制MCU， FPGA和DSP性能的要求越來越高，同時要求半導(dǎo)體芯片廠商也能提供集成的解決方案，在單顆芯片中集成更多的功能，I/O，驅(qū)動，控制算法以及工業(yè)以太網(wǎng)模塊等。
智能化、網(wǎng)絡(luò)化和遠程控制趨勢
整個電機控制系統(tǒng)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化和遠程控制將是大勢所趨。電機控制系統(tǒng)不但是轉(zhuǎn)換和傳送能量的裝置，也是傳遞和交換信息的通道，未來的工業(yè)電機系統(tǒng)不僅僅是一個執(zhí)行機構(gòu)，同時也會是整個工廠系統(tǒng)的一個有機組成部分和能源使用監(jiān)控點。IHS公司高級分析師周萬木舉例說，比如西門子，ABB生產(chǎn)的一些電機，可以自動的采集和記錄電機內(nèi)的電壓，電流，溫升，振動等狀態(tài)變化，并通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)實時的送到控制中心，以供對電機的運行狀態(tài)進行檢測和故障診斷，使操作員無論身在何處均可訪問參數(shù)、狀態(tài)和診斷信息，并可進行參數(shù)設(shè)置。
8位MCU因為價格便宜，性能穩(wěn)定，應(yīng)用范圍極為廣范，比如信號檢測，LED照明控制，電源轉(zhuǎn)換控制和BLDC電機控制，這些應(yīng)用中8位MCU就已經(jīng)足夠。而電機系統(tǒng)自動故障報警、遠程監(jiān)控和遠程診斷調(diào)試等需求，將會使用越來越多的功能更多，處理能力更強的MCU、DSP和FPGA。8位MCU在變頻器控制、伺服電機控制、電力與能源監(jiān)控，越來越多的以太網(wǎng)應(yīng)用等現(xiàn)代工業(yè)環(huán)境下遇到了瓶頸。另外，32位MCU價格在進一步的走低，8位MCU和32位MCU的價格差異在縮小，所以未來的電機控制系統(tǒng)會用到越來越多的32位MCU。另外，遠程電機溫度檢測、異常震動檢測和電流電壓監(jiān)測等需求將會為模擬芯片創(chuàng)造更多的市場機會。
電機系統(tǒng)節(jié)能趨勢
電機系統(tǒng)節(jié)能也是大勢所趨。為提升能效等級，工信部今年6月份公布了電機能效提升計劃（2013-2015年），到2015年，實現(xiàn)電機產(chǎn)品升級換代，50%的低壓三相籠型異步電動機產(chǎn)品、40%的高壓電動機產(chǎn)品達到高效電機能效標準規(guī)范;累計推廣高效電機1.7億千瓦，淘汰在用低效電機1.6億千瓦，實施電機系統(tǒng)節(jié)能技改1億千瓦，實施淘汰電機高效再制造2000萬千瓦。
但是僅僅用高效電機替換普通電機對整個電機系統(tǒng)的節(jié)能效果提升并不明顯，整個電機系統(tǒng)的節(jié)能才是真正的節(jié)能。因此，變頻器，伺服，逆變器和專用電機驅(qū)動大量用在風(fēng)機、泵、壓縮機、升降機、電焊機、電動車電機、空調(diào)壓縮機、洗衣機電機和冰箱壓縮機中。變頻器是電機系統(tǒng)節(jié)能的主力，節(jié)能主要表現(xiàn)在風(fēng)機、泵類的應(yīng)用上，采用變頻器后, 可以通過降低供電頻率來降低泵或風(fēng)機的轉(zhuǎn)速, 隨著轉(zhuǎn)速的降低, 功率會快速下降。同時變頻器通常采用交-直-交變頻供電的方式, 交流異步電機吸收滯后的無功功率, 通過變頻器供電, 對電網(wǎng)而言, 功率因數(shù)也有了一定提高, 總體上節(jié)約了一部分電網(wǎng)輸電過程中損耗的電能。
而變頻器，伺服驅(qū)動，逆變器和專用控制器中的IPM模塊，IGBT和MOSFET對節(jié)能降耗起到關(guān)鍵性作用�？蛻魧@些功率器件要求也越來越多，比如要求更低的產(chǎn)品成本、更緊湊的封裝尺寸、更好的散熱性能，對功率器件的多樣化也提出要求，比如低功耗器件、緊湊設(shè)計的大功率器件、低壓大功率器件、大電流高電壓器件等等。
