有刷电机电动车线路图(有效输出电压为传统三线马达17倍，PDL六线电机控制芯片企业「山河半导体」加速落地家电、电动汽车等行业)

Posted 2023-05-29

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有刷电机电动车线路图(有效输出电压为传统三线马达17倍，PDL六线电机控制芯片企业「山河半导体」加速落地家电、电动汽车等行业)

作者｜韦世玮

自2021年我国“十四五”规划正式提出“双碳”目标以来，各行各业都在积极践行着绿色、节能、环保的理念，通过创新技术进一步提升自身的节能优势。

从半导体的角度看，电机控制芯片作为影响各类电器设备的关键零部件之一，它在管理能效方面发挥着巨大作用。日前，36氪接触到的「山河半导体」则是一家专注研发三相六线电机控制芯片与模组的公司。

山河半导体前身是中国香港PDL公司，PDL成立于2018年12月，主要面向家用电器、机器人、电动汽车等市场，研发电机控制芯片及模块，帮助客户提高产品电机能效和性能，实现降本增效。2021年8月，公司已成功流片第一颗IC芯片P2830，主打用在直流风扇中，如今第二颗IC P2850已基本设计完成。

实际上，我国作为世界上最大的中小型电机生产、使用和出口大国，电机产品种类繁多，整个中小型电机行业一直保持着较高的增长态势，广泛应用于家用电器、医疗器械、电动工具、商业设备、个人护理等领域。

从市场份额来看，前瞻产业研究测算2020年我国电机市场规模占全球市场的30%，而美国和欧盟分别占比27%和20%。此外，中国电器工业协会中小型电机分会对63家企业统计显示，2020年我国中小型电机行业工业总产值为627.06亿元，工业销售产值614.49亿元。

在庞大的中小型电机市场需求下，电机控制IC市场同样不可小觑。若仅考虑中国冰箱、家用空调、家用电风扇的年产/销量，每年家电市场对电机控制芯片或模组的总需求至少达到4.56亿件。同时，据国外统计机构Yole Developpment数据，预计2023年全球电机模块市场将达13.2亿美元（约83.4亿人民币）。

目前在电机领域，传统的三相三线马达有着近10%-25%不可避免的能源损耗，其过高的能耗越来越难满足各行各业愈发严格的生产环保法规要求。同时，其较低的单位电压扭矩转速也让产品性能开发逐渐遇到瓶颈，更别说高昂的材料成本对芯片生产工艺提出的更高要求。

山河半导体创始人&CEO刘振韬告诉36氪，多年前他曾发明了一项关于多相交流电机结构及其驱动电路的专利，成功拿到美国发明专利保护了三相六线无刷直流电机的使用。简单地说，只需对传统三相三线马达进行部分改动，即可提升整个马达的性能。但在他看来，这一技术落地最大的难点在于三相六线马达供应链生产配套的不足，市面上几乎没有适合用于六线技术的马达控制芯片，而这也是他决定成立山河半导体的重要原因。

如今，山河半导体的第一颗芯片P2830已成功流片，该芯片内置场效应管最高电压20V、最大电流1A，输出最高功率达20W，可覆盖超70%的直流风扇市场。当最高功率输出大于20W时，P2830的另一封装可驱动外置场效应管，以解决最大功率要求的限制。

山河半导体的P2830芯片

刘振韬谈道，基于山河半导体的PDL（无刷直流电机）六线技术能够解决传统三线马达在能效、电压和成本方面的不足：

一是电压方面，传统马达方案为三线半桥驱动，而公司为六线全桥驱动，有效输出电压时传统方案的1.7倍，可有效提高扭矩和转速，进一步提升产品性能；
二是马达能效方面，公司采用的全桥驱动技术在电能利用效率上，比半桥三线技术提高了10%-25%；
三是材料及成本方面，六线马达与三线马达的结构相同，只需调整连接方法即可适配，同时还减少了10%峰值震荡电压，让马达的运转更为安静。

更重要的是，与TI、英飞凌等国外巨头，以及峰绍科技、中颖电子等国内同行相比，山河半导体最大的差异化优势在于，大部分玩家主要聚焦三相半桥技术，基本采用65nm-90nm制程工艺，频率为100MHz-200Mhz，但只能驱动单个或两个马达，且需要高速CPU进行运算（峰绍科技为全硬件算法，无需CPU驱动）。

但山河半导体的PDL-P2830芯片采用三相六线控制+全桥驱动，兼容三相三线，并基于全硬件算法处理，使用ASIC进行运算，运算延时小、速度快、功耗低、驱动效率高，只需采用250nm成熟制程（频率为25MHz），即可以单片资源同时推动至少5个马达，大大降低了整体方案的材料及工艺成本。

这一系列技术的实现与山河半导体的核心团队息息相关。其中，公司创始人&CEO刘振韬为英国牛津理工学院电子/电气工程理学学士、香港大学工程硕士，曾任职于RCL半导体、摩托罗拉、思睿逻辑（Cirrus Logic）、希迪亚微电子（Chipidea）等知名企业，有着丰富的半导体行业及技术开发经验；联合创始人&CTO李展升毕业于香港科技大学电子工程系，曾任职于信泰半导体、摩托罗拉、飞思卡尔半导体等企业，有着超20年全定制IC设计、模拟IC设计和应用经验。

目前，山河半导体已和台积电、三星电子、华虹半导体、艾美特、联想、金羚、Honestar、Alco Holdings等企业达成合作伙伴关系。其中，金羚基于山河半导体PDL-P2830芯片开发的PLD六线技术方案，使可充电风扇马达驱动模组实现了24.8%的能源节约和20%的电池成本。

与此同时，公司还初步规划了芯片产品路线图，计划在2022-2025年间，逐步完成四代三相六线电机控制芯片的流片和量产，逐步覆盖风扇、电动自行车、白色家电、智能机器人、电动汽车等市场。

接下来一年，山河半导体将主要落实P2850芯片的市场推广，并计划完成3000万人民币的Pre-A轮融资，主要用于股东结构优化、物料、运营和流片四个方面。值得一提的是，公司在今年初已启动将主体从香港迁至深圳，之后深圳总部主要负责产品平台调试、客户资源拓展等工作，香港办公室则主要负责芯片设计。