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          中國IC加熱電表計量芯片供應市場

          2015-07-02

          在中國的電表市場上,電子式電表約占30?40%,其中單相電子式電表的年需求量穩定為2000萬只左右,三相電子式電表已增長到600萬只以上。電子式電表具有精度高、功能強、壽命長等優點,剩余60?70%的傳統機械表正逐漸被電子式電表所替代。這不僅拉動了對電子式電表的核心器件――計量芯片組的需求,還吸引越來越多的國際和中國公司加入供應行列,使競爭顯得白熱化起來。


          在過去的五年里,電子式電表中的計量芯片組一直由ADI、ST、Cirrus Logic、SAMES、TDK等國際公司占據,中國本土IC供應商因為產品性能指標和穩定性不足而缺乏競爭力。最近一兩年,部分中國IC設計公司成長迅速,逐漸掌握電能計量的核心技術和產品可靠性設計技術,開發出一批低成本自主產品,他們已開始在中國和國際電表市場上嶄露頭角。本文將向讀者介紹和分析中國IC設計公司的產品及市場現狀。


          集成和分立方案并存


          電子式電表經過多年發展已經逐步形成了多種產品,包括普通電子式電表,以及帶各種通信接口、預付費、多費率和多功能的單相和三相電表。相應的,計量芯片結合各種功能需求,衍生出多樣的芯片產品。中國IC設計公司如珠海炬力、上海貝嶺等在近兩年也推出了他們新的自主產品。但他們在產品開發上有著不同的策略,有的推出多功能集成的整合芯片,有的則將功能進行劃分,推出功能相對單一的分立芯片。


          珠海炬力走全功能集成的高端路線,提供高集成度的單、三相電能計量單芯片,包含了ADC、MCU、DSP和軟件編程平臺。該公司計量儀表事業處處長陳強認為:“集成電路設計的宗旨就是提供越來越可靠、低成本、多功能的產品。電表中的集成電路將最終發展成為單芯片、多功能并帶有通訊功能?!崩?,珠海炬力的ATT7023是一款多功能、多費率單相電能計量芯片。內部由高準確度計量電路、計算內核、存儲器、LCD顯示驅動電路、外圍邏輯接口電路等幾部分組成。


          此外,炬力的三相系列芯片較受市場歡迎,他們的策略是利用三相電表IC帶動公司在該行業的飛躍。在炬力推出的6款計量IC中,還有4款三相電表專用芯片,主要有三個特點:先進的無功算法、提供方便客戶使用的齊全的多功能參數,高可靠的軟件設計。ATT7026是一顆三相電能計量單芯片,集成了6通道的16位ADC和24位DSP,通過SPI通訊接口輸出三相復費率電表所需的各項電能參數。


          上海貝嶺股份有限公司實時分立與集成并走的策略,并更傾向于提供分立的多芯片方案。例如,該公司將功能分拆開來,提供計量芯片的同時,還提供微控制器、液晶驅動、步進馬達、計度器驅動、實時時鐘等周邊芯片。該公司項目經理薛智峰表示,盡管很多芯片設計廠商都認定發展趨勢為集成化,但電力部門對此仍懷有戒心。例如三相表,仍然希望由三顆單芯片組成,如此一來即使其中一顆出現故障,另外兩相還是能夠繼續保持工作狀態,不會造成全線“怠工”。在單相表中也同樣存在這樣的問題,市場中雖不乏包含了眾多功能的集成產品,但用電部門傾向分散部件結合的多芯片方案,這樣容易排錯和解決。

          IC廠商關注新功能需求


          供電部門對于電表集抄和遠程抄表的需求,使IC設計公司開始考慮是否開發通訊功能芯片,但采用何種通訊方式看法不一。而目前市場上存在的無線、RS-485、紅外、電力載波等通訊方式均在小批量試用中。貝嶺表示,由于中國居民居住環境并不像美國那么分布分散,因此國外的無線抄表方式并不能照搬到中國,此外由于涉及水表、煤氣表的三表集抄趨勢,中國將采取何種標準之爭尚無定論,因此還是靜觀其變,目前不打算投入此類研發。


          復旦微電子的電力電子事業部技術市場工程師梁磊認為無線通訊成本過高,并且頻段分配復雜,而485方式也需要布線,適合新興社區和建筑,最簡便和適合國情的是載波芯片,省去了布線的煩瑣和空間。往往國際載波芯片因電力環境的不同在中國電力網中“水土不服”,復旦微電子依據中國電力環境特點,推出的電力載波芯片已經在福建掛表試運行,計劃在明年推廣。


          此外,對于預付費功能的需求,過去的預付費IC卡表由于IC卡與整表卡座之間的觸點受灰塵侵襲、使用壽命短、卡座故障等原因,已逐漸暴露出自身缺陷。復旦微電子提出了一種預付費的非接觸式卡表解決方案,剛剛推出了一款低成本的讀卡式芯片,還可以同樣應用于水表和煤氣表。梁磊表示將視市場需求,未來不排除載波通訊和預付費的非接觸式功能被集成到計量芯片中去的可能。


          賴以抗衡國際競爭的兩種手段


          IC設計公司均對于提高精度、多功能性能參數、可靠性方面下足功夫。珠海炬力針對電磁兼容問題,在芯片級加入了抗干擾設計,進一步保證計量的可靠性。


          上海貝嶺的薛智峰表示,中國許多fabless的IC公司由于欠缺與制造的銜接和良好溝通,往往產品品質上與試驗室的試驗結果有所偏差,一致性比較差。而貝嶺則具備自身生產的優勢,對品質的控制能夠實現無縫鏈接,完整地將設計體現在芯片上,同時產品一致性和可靠性得到保證。他介紹說,貝嶺的IC均在采用0.35微米生產工藝,還采用電源管理技術使功耗較以前的產品低40%,產品都經歷了三套測試程序:封裝廠的初測、公司內部測試部的測試、針對電表特性如小信號、偏移等專業測試,確保出廠產品是符合電表要求的。


          復旦微電子則強調盡管IC拿到國外公司流片成本上將高于國內,但品質保證更佳,因此所有產品均交付新加坡特許半導體流片。另外,復旦微電子采用了特殊管腳設計,可以抗靜電和耐高溫,減少在芯片焊接時因溫度過高造成的損耗率。


          在開發和上市時間要求越來越短的今天,IC設計公司還特別強調提供從芯片級、設計級到整表級的解決方案,以及給予廠商足夠強的本土技術支持。珠海炬力希望不僅能夠提供齊全的多功能參數測量及單一芯片,還提供簡單的外圍電路、運算、方案設計。從兩個方面提供系統級的技術支持。


          上海貝嶺公司有3位芯片級FAE,以及30人隊伍的整表設計小組,主要為集中在江浙一帶的電表制造商提供全套的整表設計方案,薛智峰認為:“我們的優勢在于計量芯片與周邊電路和元器件的整合?!必悗X計劃明年將現有市場占有率的10%提高到15%,并與整表廠商合作增加出口比例,針對電表多功能、分時計費的需求增加周邊芯片的供應。復旦微電子也有10位FAE,為客戶提供從硬件電路板參考設計、原理圖到軟件驅動程序、軟件架構設計的全套服務。


          珠海炬力的陳強表示,他們將充分依靠本土優勢,特別是相對于國際公司的語言優勢為客戶解決技術問題。該公司FAE均擁有多年整表設計經驗,因此他們還精于結合整表的設計難點,在為客戶提供芯片參考設計方案的基礎上,還通過電話、Email、MSN等網絡資源即時解決整表設計難題,甚至會直接檢測客戶送來的整表,診斷癥結所在。

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