中国IC加热电表计量芯片供应市场

上网时间: 2005年01月01日? 作者:余敏? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:电子式电表? 通信?

在中国的电表市场上,电子式电表约占30?40%,其中单相电子式电表的年需求量稳定为2000万只左右,三相电子式电表已增长到600万只以上。电子式电表具有精度高、功能强、寿命长等优点,剩余60?70%的传统机械表正逐渐被电子式电表所替代。这不仅拉动了对电子式电表的核心器件――计量芯片组的需求,还吸引越来越多的国际和中国公司加入供应行列,使竞争显得白热化起来。

在过去的五年里,电子式电表中的计量芯片组一直由ADI、ST、Cirrus Logic、SAMES、TDK等国际公司占据,中国本土IC供应商因为产品性能指标和稳定性不足而缺乏竞争力。最近一两年,部分中国IC设计公司成长迅速,逐渐掌握电能计量的核心技术和产品可靠性设计技术,开发出一批低成本自主产品,他们已开始在中国和国际电表市场上崭露头角。本文将向读者介绍和分析中国IC设计公司的产品及市场现状。

集成和分立方案并存

电子式电表经过多年发展已经逐步形成了多种产品,包括普通电子式电表,以及带各种通信接口、预付费、多费率和多功能的单相和三相电表。相应的,计量芯片结合各种功能需求,衍生出多样的芯片产品。中国IC设计公司如珠海炬力、上海贝岭等在近两年也推出了他们新的自主产品。但他们在产品开发上有着不同的策略,有的推出多功能集成的整合芯片,有的则将功能进行划分,推出功能相对单一的分立芯片。

珠海炬力走全功能集成的高端路线,提供高集成度的单、三相电能计量单芯片,包含了ADC、MCU、DSP和软件编程平台。该公司计量仪表事业处处长陈强认为:“集成电路设计的宗旨就是提供越来越可靠、低成本、多功能的产品。电表中的集成电路将最终发展成为单芯片、多功能并带有通讯功能。”例如,珠海炬力的ATT7023是一款多功能、多费率单相电能计量芯片。内部由高准确度计量电路、计算内核、存储器、LCD显示驱动电路、外围逻辑接口电路等几部分组成。

此外,炬力的三相系列芯片较受市场欢迎,他们的策略是利用三相电表IC带动公司在该行业的飞跃。在炬力推出的6款计量IC中,还有4款三相电表专用芯片,主要有三个特点:先进的无功算法、提供方便客户使用的齐全的多功能参数,高可靠的软件设计。ATT7026是一颗三相电能计量单芯片,集成了6通道的16位ADC和24位DSP,通过SPI通讯接口输出三相复费率电表所需的各项电能参数。

上海贝岭股份有限公司实时分立与集成并走的策略,并更倾向于提供分立的多芯片方案。例如,该公司将功能分拆开来,提供计量芯片的同时,还提供微控制器、液晶驱动、步进马达、计度器驱动、实时时钟等周边芯片。该公司项目经理薛智峰表示,尽管很多芯片设计厂商都认定发展趋势为集成化,但电力部门对此仍怀有戒心。例如三相表,仍然希望由三颗单芯片组成,如此一来即使其中一颗出现故障,另外两相还是能够继续保持工作状态,不会造成全线“怠工”。在单相表中也同样存在这样的问题,市场中虽不乏包含了众多功能的集成产品,但用电部门倾向分散部件结合的多芯片方案,这样容易排错和解决。如BL6503即是功能较为简单的单相计量模数混合芯片。VSPACE=12 HSPACE=12 ALT="图1:上海贝岭的电表芯片BL6503及其应用。">

不过,该公司也有集成的产品,如BL0962就是三相合一的三相电子式电表的核心计量芯片,它具有外围电路简单的特点,分相电能脉冲输出,分相反相用电指示功能,还采用了特别低功耗设计。

复旦微电子主推的FM2306A也是一款集成化产品,但它并不包含ADC前端计量功能,而是对模拟转换后的数字脉冲信号进行检测、通讯、信号处理的数字芯片,用于单相多费率电表。该芯片内核采用RISC架构,将MCU和硬件实时时钟、数据EEPROM、LED和LCD驱动、ADC全部集成进来,实现电量统计、编程设置、红外和485通讯功能。

从上述产品来看,目前供应市场上集成和分立的解决方案并存,还有一部分外围功能集成的芯片产品,而且并未出现哪一方具备明显优势的迹象。究其原因,仍是市场需求导向所致,一方面电子式电表属于工业级计量产品,对精度和可靠性要求较高,产品的优劣还依赖于时间的检验,因此该行业属于慢热型行业;另一方面,由于部分省市存在电表芯片指定品牌甚至型号的原因,无法获得电力局认证和进入供应圈成为他们进军广大市场的拦路虎。但我们相信不论是集成还是分立,谁提供的产品和方案品质可靠性更好、性价比更高,谁就一定能赢得市场和客户的信赖。从未指定地区、三相计量和单相周边电路入手进入供应商行列则是各商家结合自身技术实力和市场能力采取的不同市场策略。

IC厂商关注新功能需求

供电部门对于电表集抄和远程抄表的需求,使IC设计公司开始考虑是否开发通讯功能芯片,但采用何种通讯方式看法不一。而目前市场上存在的无线、RS-485、红外、电力载波等通讯方式均在小批量试用中。贝岭表示,由于中国居民居住环境并不像美国那么分布分散,因此国外的无线抄表方式并不能照搬到中国,此外由于涉及水表、煤气表的三表集抄趋势,中国将采取何种标准之争尚无定论,因此还是静观其变,目前不打算投入此类研发。

复旦微电子的电力电子事业部技术市场工程师梁磊认为无线通讯成本过高,并且频段分配复杂,而485方式也需要布线,适合新兴社区和建筑,最简便和适合国情的是载波芯片,省去了布线的烦琐和空间。往往国际载波芯片因电力环境的不同在中国电力网中“水土不服”,复旦微电子依据中国电力环境特点,推出的电力载波芯片已经在福建挂表试运行,计划在明年推广。

此外,对于预付费功能的需求,过去的预付费IC卡表由于IC卡与整表卡座之间的触点受灰尘侵袭、使用寿命短、卡座故障等原因,已逐渐暴露出自身缺陷。复旦微电子提出了一种预付费的非接触式卡表解决方案,刚刚推出了一款低成本的读卡式芯片,还可以同样应用于水表和煤气表。梁磊表示将视市场需求,未来不排除载波通讯和预付费的非接触式功能被集成到计量芯片中去的可能。

赖以抗衡国际竞争的两种手段

IC设计公司均对于提高精度、多功能性能参数、可靠性方面下足功夫。珠海炬力针对电磁兼容问题,在芯片级加入了抗干扰设计,进一步保证计量的可靠性。

上海贝岭的薛智峰表示,中国许多fabless的IC公司由于欠缺与制造的衔接和良好沟通,往往产品品质上与试验室的试验结果有所偏差,一致性比较差。而贝岭则具备自身生产的优势,对品质的控制能够实现无缝链接,完整地将设计体现在芯片上,同时产品一致性和可靠性得到保证。他介绍说,贝岭的IC均在采用0.35微米生产工艺,还采用电源管理技术使功耗较以前的产品低40%,产品都经历了三套测试程序:封装厂的初测、公司内部测试部的测试、针对电表特性如小信号、偏移等专业测试,确保出厂产品是符合电表要求的。

复旦微电子则强调尽管IC拿到国外公司流片成本上将高于国内,但品质保证更佳,因此所有产品均交付新加坡特许半导体流片。另外,复旦微电子采用了特殊管脚设计,可以抗静电和耐高温,减少在芯片焊接时因温度过高造成的损耗率。

在开发和上市时间要求越来越短的今天,IC设计公司还特别强调提供从芯片级、设计级到整表级的解决方案,以及给予厂商足够强的本土技术支持。珠海炬力希望不仅能够提供齐全的多功能参数测量及单一芯片,还提供简单的外围电路、运算、方案设计。从两个方面提供系统级的技术支持。

上海贝岭公司有3位芯片级FAE,以及30人队伍的整表设计小组,主要为集中在江浙一带的电表制造商提供全套的整表设计方案,薛智峰认为:“我们的优势在于计量芯片与周边电路和元器件的整合。”贝岭计划明年将现有市场占有率的10%提高到15%,并与整表厂商合作增加出口比例,针对电表多功能、分时计费的需求增加周边芯片的供应。复旦微电子也有10位FAE,为客户提供从硬件电路板参考设计、原理图到软件驱动程序、软件架构设计的全套服务。

珠海炬力的陈强表示,他们将充分依靠本土优势,特别是相对于国际公司的语言优势为客户解决技术问题。该公司FAE均拥有多年整表设计经验,因此他们还精于结合整表的设计难点,在为客户提供芯片参考设计方案的基础上,还通过电话、Email、MSN等网络资源即时解决整表设计难题,甚至会直接检测客户送来的整表,诊断症结所在。

作者:余敏

标签 DSP?? MCU??

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