借應用增長東風，中國電機控制技術如何共同提升？

電子發燒友網報道（文/李寧遠）近幾年來，國內電機市場規模在不斷增大，產量也在不斷提升。其實全球大部分的電機都是我國生產的，此前主要以中低端電機產品為主，包括罩極電機、異步電機、有刷電機、感應電機、步進電機等等，主要應用于家電、工業，以及辦公自動化等領域，而高端電機市場此前主要以日系、德系品牌為主。

隨著我國科技的進步，功率半導體技術，控制芯片、控制技術和高性能稀土永磁材料的不斷發展，電機向高能效高性能不斷升級，國內電機企業也開始快速向無刷電機、伺服電機等高端電機產品邁進，電機智能化、高效化和節能化成為我國當前電機行業發展的主要方向。

11月16日，在由電子發燒友網主辦的“2023電機控制先進技術研討會”上，瑞薩電子市場開發部專家杜灝、元能芯科技總經理黃致愷、兆威機電控制BU總負責人陳毅東、兆易創新產品市場資深經理陳奇以及中國科學院深圳先進技術研究院副研究員孫天夫應邀參加由電子發燒友網總經理張迎輝主持的圓桌論壇。在論壇上，電機控制行業專家分享了各自對于中國電機控制技術的看法與未來的發展。

高端電機控制尚有差距，高集成度細分領域專用驅控芯片需持續沉淀

過去五年，國內電機行業處于快速蓬勃的增長中，消費電子領域、工業設備領域、汽車領域里有很多的技術升級，技術創新都是在國內市場先發起的。會議嘉賓也就“如何認識國產電機控制芯片在全球的地位，以及國產電機控制芯片硬件技術是否走到了國際前列？”這個問題分享了自己對行業的認知。

現在高端電機控制領域整體的趨勢是向多核同構或者多核異構的架構方向去走，涉及大量硬件資源的配置。瑞薩電子作為行業頭部國際廠商，在高端電機芯片領域布局時間更久，瑞薩電子市場開發部專家杜灝也認為在高端芯片規劃上，國內廠商需要進一步做規劃，“特別是針對工控電機控制這一領域，還會牽涉到工業網絡通信相關的很多硬件資源，向高端電機控制產品發展是一個大方向，也是國產電機芯片公司需要考慮的產品規劃方向”。

元能芯科技總經理黃致愷認為在驅動IC領域，目前在集成度和細分領域的專用性上國內外還有差距，“可以看到Allegro、ROHM或是邁來芯這些國際廠商的驅動IC，它產品的集成度，在細分領域的專用性會更強，在國內確實現在能和這種對比的還不多”。雖然還有差距，但元能芯科技總經理黃致愷也表示現在已經看到了國內很多公司在做更高集成度或是更細分領域的專用產品出來，這是在全球化的市場中國產廠商如何占領市場的關鍵。

兆威機電控制BU總負責人陳毅東表示在中低端場景國產已經完全可以覆蓋，但在醫療、工業、汽車這些賽道仍需持續深耕。陳毅東站在芯片下游的電機企業視角也給國產驅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，在這個細分領域做到第一，抓住細分場景是我認為***發力點”。第二點建立在第一點之上，“細分市場的應用做好以后，推動進行產業升級，向高性能芯片方向做整個生態上延展”。陳毅東也呼吁國內電機以及電機相關從業者一同努力把國產賽道做大做強。

在國內芯片行業從業多年的兆易創新產品市場資深經理陳奇也坦言，“從電機控制芯片來說我們國內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，國內還在持續研究積累中沒有完全突破”。在小型化走量的市場，國內外差距已經不大了，但在高端工控、汽車領域的電機芯片上差距還是很大。

客觀來看，電機驅控芯片領域，在國內廠商的深耕積累下，國產驅控芯片已經可以覆蓋中低端應用市場，高端市場尚需時間沉淀。中國科學院深圳先進技術研究院副研究員孫天夫也表示非?？春脟鴥入姍C芯片的發展，國內廠商面向國內終端市場高附加值的服務會更有優勢，假以時日國內外電機驅控芯片的差距會越來越小。

國內外算法是否有代差？算法與底層硬件、具體應用場景相結合才是核心競爭力

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

瑞薩電子市場開發部專家杜灝以工控應用舉例，“在工控領域，多軸的同步控制算法、多軸驅控一體算法的應用是匹配電機性能非常重要的環節，針對這一點瑞薩能夠提供不同的方案?！蓖瑫r杜灝還強調了AI算法未來在電機控制中的潛力，值得從業人員關注。元能芯科技總經理黃致愷則認為，“從算法面來看，目前國內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電一體化的整合，“我們國內廠商還需要向更高機電融合度進步，或者是把算法做得更完整”。

算法肯定是電機控制的核心，算法的更新迭代積累是重要的一面，但能不能應用起來才是算法有沒有發揮作用最關鍵的問題，兆威機電控制BU總負責人陳毅東和兆易創新產品市場資深經理陳奇兩位嘉賓表達了相同的觀點。

陳毅東認為算法做得很成功很先進只是一方面，算法能不能與芯片結合在一起，能不能與場景應用結合在一起才是評價算法優劣的關鍵，“基于現有的工況、現有的條件來提供一個最佳電機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用而進行。

“單說算法的話，其實我認為差距并不大，并不止國內國外芯片廠的差距并不大，包括科研差距也不大”。陳奇表示，“不同的負載配不同的算法，不存在哪種算法更好更強，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”。

不結合芯片，不結合具體應用場景的算法，本身只是一套數學邏輯方法。如何把算法和硬件更好地結合到一起，如何在具體場景下實現高效控制才是算法最終的目標。從現狀來說，國產廠商已經具備這個算法能力，就拿FOC來說，目前隨著電機控制性能要求的逐年提升，FOC控制算法目前已經確立了主導地位，過去FOC復雜的運算需要借助DSP來實現，尤其是無感的FOC?，F在很多國內芯片廠商都開發了專用于電機的主控實現了FOC，或者是將FOC控制相關的模塊使用硬件的方式集成在了芯片內部來進行控制。在低速帶載、帶載高速、IPM零速帶載、無感器正反轉切、多電機同步、參數辨識等復雜電機控制算法與電流環的同步等難點上都有非常多不錯的解決方案。

內核選型，應用場景需求決定主控配置

現在的電機控制市場，可以看到有很多不同內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期中的快，在RISC-V架構和對高級功能的需求的推動下，MCU市場大部分增長發生在32位和RISC-V領域。那對于電機控制應用而言，這些內核不同的芯片是否真的存在很大差別，選型時又應該注意些什么呢？

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

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

電機控制本身是實時性的控制，對中斷響應要求是比較高的，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。當然我們也看到不少廠商在布局高主頻內核、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應用發展較為看好的方向，工控、汽車、機器人是被提及次數最多的幾個賽道。

總的來說，和電機相關的賽道充滿了機遇，在技術進步的推動下，未來電機控制通過采用更集成化的器件、性能更好的第三代半導體，以及更加優秀的軟件控制算法來實現提升電機效率，達到高效且節能的目的，再通過更多傳感器的加入，擴展感知范圍，結合AI算法等手段來實現更加智能化的控制。