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专访旋智科技:深耕智能驱动控制 “中国芯”引领白色家电创新

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白色家电作为全球消费者长期使用、不可或缺的产品,近年来不断向高端化迈进,全球产业规模稳步增长,研究机构IMARC预计年均增长率可达5.5%,2028年规模将达到9000亿美元。近年来产业链不确定性增加,促使中国自主品牌加快研发步伐,努力提高空调、洗衣机、电冰箱等核心零部件国产化比例。

与此同时,消费者对品质生活需求的提升,也促使白色家电不断进化,从早期的“变频、节能”逐渐过渡至“智能、舒适、静音”等方面,具体技术涵盖无刷电机、有刷电机预驱、控制,风机高精度驱动、闭环控制等。然而,在这一庞大市场下,作为家电最核心的压缩机、驱动电路等技术,早年间被国外大厂牢牢把握,亟需国产突破。国内芯片公司旋智科技(Spintrol)经过数年发展,在多领域比肩甚至超越国际大厂,被越来越多消费级、工业级以及汽车客户所采用,成功实现国产替代。


旋智科技的前身是美国仙童半导体的电机控制器产品线,于2015年独立之后,一直专注于高集成度电机控制芯片和先进控制算法研发;选择白电市场作为旋智电机控制器芯片的切入,源自对白电市场需求的深入理解以及旋智自身芯片和系统方案能力与市场需求的匹配。

集微网近日采访了旋智科技销售副总经理丁文,对公司发展理念、产品特色进行深入了解,并就白色家电领域市场趋势、技术路线等探讨沟通。

技术、方案引领,旋智科技成为行业“隐形冠军”

旋智科技的团队配置可谓十分豪华,其CEO刘博士毕业于加大伯克利,先后在Marvell、仙童半导体等企业工作,有着近30年芯片设计及产业化经验;COO汪泳江为伊利诺伊大学硕士,精通ARM架构、FPGA等技术;团队一方面具有源自仙童半导体的深厚的高性能、高可靠性的电机微控制器开发和交付经验,另一方面具有源自美国艾默生团队的深厚的高性能电机驱动控制的开发和交付经验。


从2016年起,旋智科技多款芯片出货超过百万pcs,目前每年白色家电的电机微控制器出货量在数千万颗,头部客户累计芯片出货量超过1亿颗,充分得到家电行业认可。

目前旋智科技已成功量产3代芯片,成为多个头部大家电品牌的电机驱动芯片供应商,并应用于高端产品;同时,品类丰富的芯片及方案继续渗透小家电、厨电、无人机、汽车等更多领域。不论是从覆盖范围还是出货规模上,旋智科技在国内同类芯片厂商中,已成为“隐形冠军”。

旋智科技表示,白电行业的技术正在经历革命性的升级,随着数字孪生,AI等先进技术在行业的落地,旋智期待更多技术人才加入公司,持续打造创新产品与方案。

切入白电市场,应对独特需求

旋智科技指出,白色家电客户对于电机控制芯片、电机控制系统方案和服务都有着较高的要求。


芯片方面,需具备较高性能。变频控制的实时性对算力要求高,为减少环路控制的计算时间,CPU需要较高的主频。此外,需要高性能的模拟外设,高带宽的运放和高速高精度的SAR ADC来实现外部电压/电流信号的输入和转换、比较器和具备硬保护联动功能的PWM模块等等。

白电使用寿命长,严酷的室外工作环境对芯片提出了严苛的质量要求,如双85℃的寿命试验。由于白电生命周期长,也需要供应商提供长期稳定的供应保障。不仅如此,白电产品体量的提升,以及变频搭载率的增加,也对芯片成本提出更高要求。


自从切入白色家电领域起,旋智科技把握“变频”这一关键趋势,深刻理解家电厂商的需求。在技术上,不断提升变频控制性能,例如高能效、高功率因素、高开关频率小体积化、快速启动、超低速运行、超高速运行、减震、静音等等。

深耕电机驱动控制,芯片+算法实现体验突破

如今家电领域逐渐比拼能够改善消费者体验的“硬实力”。以空调为例,室外压缩机能否快速制冷制热,震动是否可以有效抑制明显影响到消费者的舒适度。夜间运行时,空调的超低频变频,同样依赖先进驱动芯片的控制能力。

旋智科技的核心技术实力之一,便是擅长电机驱动理论,多年来积累了丰富的算法,并定下“让1亿台空调更高级”的目标。此外,旋智早在2019年便在芯片中集成Arm Cortex-M4、RISC-V高性能内核,为实现高级控制算法提供算力支持。

经过长期与白色家电客户接触,旋智科技发现客户对未来电机/压缩机/PFC的控制性能要求不断提升。算法复杂度不断增加,需要更强算力、更大存储空间以及更高模拟性能的电机微控制器。并且,产品上市周期缩短、成本要求更高,也对芯片厂商提出了新的要求。

具体来看,旋智科技在白电电机控制芯片领域有着三大特色

1、先进工艺,充沛算力

旋智基于300mm晶圆以及成熟工艺节点,为客户打造足以满足未来需求的高算力、高性能,高性价比的电机微控制器。早在2018年,旋智就量产了业界领先的基于ARM Cortex M4F内核的,主频高达200MHz的电机微控制器产品。其单核版本为滚筒洗衣机所需的高速正反转、大扭矩揉搓、高速脱水提供了充沛的算力保证,其双核版本为空调外机为代表的PFC+多电机控制,提供了将高频PFC、压缩机和风机进行分核控制的可能,为实现更高性能提供了算力保证。旋智芯片实现高性能的同时,保持了出色的性价比。

2、基于模型的电控算法

得益于高性价比的高算力芯片,旋智将更加高效的基于模型的电机控制开发方式(model based design)引入到白色家电的应用中来。这一开发方式最早应用于航空航天、汽车和工业领域,通过对控制对象、硬件电路和控制算法的建模和仿真,大量减少在真实世界中的基于实际电路板+电机负载+软件代码的调试和测试工作。此外,利用模型仿真工具可以完成模型到C代码的自动生成。

基于此,旋智得以为家电带来更复杂的控制算法,例如在空调应用中,实现高频的单路/交错PFC、更加复杂的压缩机减震算法、更快的压缩机启动速度、更宽的运行范围、更加自动化的辨识算法和控制参数自整定算法等。


3、提供完整系统方案

区别于传统芯片厂家提供的demo级别的电机控制系统方案,旋智定位于为客户提供量产级别的电机控制系统方案,在方案的鲁棒性、适配性和完整性上远远好于demo级别的方案,帮助客户加速产品上市。同时在后期向客户提供深度的基于模型开发系统方案的培训和经验,服务客户将方案更快地推广到更多的机型和产品中。


基于以上种种优势,旋智科技可为空调、冰箱、洗衣机等带来高性能的量产级电机控制,实现安静高效运行,并支持更多新功能。早在2018年旋智已具备针对洗衣机的高性能动态控制算法,并应用于头部客户产品。

持续创新,AI带来新机遇

关于旋智科技未来的研发规划,旋智科技指出,在芯片层面,分别在高性能、低成本和高集成度三个维度发力,丰富产品矩阵。

高性能方面,推出主频相对上一代提升20%(高达240MHz Cortex M4F)的双核电机微控制器SPC2188,具有更强的算力和存储空间,以支持客户未来在PFC和多电机上性能的持续提升,同时通过多核来使能客户不同软件团队的并行开发,提升效率。同时,加大支持轻量级嵌入式AI的电机微控制器的开发和投入,为后续AI+Motor的下一代电机控制系统解决方案提供适配的芯片平台。

在低成本方面,针对主流走量机型的机型,从IP和封装技术层面深入优化,帮助客户降低系统的成本。

在集成度方面,针对空、冰、洗应用中的不同部件,推出不同集成方式的MCU+POWER的产品组合。例如MCU+DC/DC的产品,已经广泛在头部客户量产。比如适用于冰箱和洗衣机的MCU+DC/DC+HVIC的微控制器以及适用于风机/水泵的MCU+DC/DC+HVIC+MOSFET的全集成芯片。

电机控制系统方案方面,一方面继续提升电机/压缩机和PFC的控制性能,例如更大的压缩机运行范围,更低的震动和噪音以及更加先进的PFC架构等。另一方面继续提升方案的自动化程度,达到压缩机、电机的全自动适配,进一步提升客户的开发和交付速度。

集微网了解到,旋智科技自成立以来始终保持高定位,多年来在控制算法、高压模块、通用模拟、数字模块、内核和存储领域积累了大量自主知识产权的成熟IP。在芯片工艺、复杂封装工程层面,旋智科技也积极与上游供应商合作,拥抱各类新型封装技术,为客户带来品质和成本优势,并提供稳定产能保障。


凭借对客户需求的深刻理解,旋智基于自研芯片打造空调内外机、洗衣机、冰箱等多类应用方案,极大简化家电企业研发成本,有助于在竞争激烈的市场中缩短产品周期。除此之外,旋智科技在新消费、工业控制和汽车电子领域也均有差异化的产品并且取得了不错的市场反馈。不管是在成熟的存量市场还是在快速增长的新兴市场,电机正在被越来越广泛地应用,客户的需求越来越多样,对性能、技术服务、质量和成本的要求也越来越高。这些不断涌现的更高的要求也不断吸引我们打造创新的产品和方案。

展望未来,旋智科技将保持战略定力、专业化两大宗旨,坚定自主研发的技术路线,持续投入并进行产品迭代。针对客户需求,旋智科技将继续提供多样完善的系统服务,利用自动化算法等特色优势来帮助客户提高开发效率,实现产品迭代的正向循环。

旋智科技表示,“我们按照基于原理的原则来规范行为,处理问题。基于长期主义的目光来判断得失,知行合一,止于至善。我们期待有更多有识之士加入我们,为人类/地球更美好的明天一起努力!”

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