节能环保已经成为全球经济发展的主旋律，作为具有显著大众市场消费特征的小家电产品，必须从产品制造的每一个环节，严格监控质量水准。继自2005年实行冰箱、空调强制性能效标准以来，国家相关部门将再次出台了电饭锅、电风扇、微波炉等小家电的新能效标准。产量和增长速度都相当可观的小家电已经引起相关部门对其能耗问题的关注，随着小家电市场不断地发展，将有更多小家电产品的能耗问题被业界所关注。半导体器件广泛应用于各种小家电产品中，小家电产品效能的提升，必将对应用其中的器件与IC产品提出更新的要求，并带来更多的市场机遇。

小家电能效新标准推出   拉升半导体器件市场需求

      一直以来，大家电的能耗问题是倍受重视，而小家电节能却被人忽视。随着政府节能减排的推进力度不断加大，家电全线产品的节能环保已是大势所趋，国家强制能效标准已向小家电产品正式铺开。中国微波炉、电风扇、电饭锅的产销规模庞大，庞大的产销量致使这三类产品用电量总和不容忽视。专家指出，目前我国比较耗能的小家电有微波炉、电饭煲、电风扇、电暖气、电磁炉、饮水机、电热水壶、电烤箱等。而这些高耗能的小家电产品一直没有能效标准制约，比起空调、冰箱、彩电、洗衣机等大家电，它们的能耗一点不逊色。国家有关部门制定小家电强制性能效标准首先以微波炉、电饭锅、电风扇为试点，庞大的产销量与惊人的耗电量是这些产品被列为首先试点产品的主要原因。
      2008年1月，中国标准化研究院正式宣布全面开展小家电能效标准制定工作，其中家用电磁炉是国家首批计划制定的小家电能效标准。2008年9月1日，电磁炉能效强制标准正式实施，标志着电磁灶第一次有了“国标”。《家用电磁炉能效限定值及能源效率等级》直观地将电磁炉按能效等级分为5级，1级能效最高，1~5级电磁灶产品的热效率值分别应不低于90%、88%、86%、84%和82%。另外，1、2级电磁炉产品的待机功率应不大于2瓦，3、4、5级电磁炉产品的待机状态功率应不大于5瓦。就像目前市场上的冰箱、空调等大家电必须明示能效等级一样，消费者以后也可以依据等级选购节能的电磁炉。能效限定值是电磁炉的市场准入门槛，低于能效限定值的产品属于国家明令淘汰的产品，不许生产和销售，市场上将有10%～15%的高耗能家用电磁炉产品被淘汰。
      电风扇作为小家电强制性能效标准试点之一，在电磁炉能效强制标准正式提出之前，其修改后的性能标准GB/T13380-2007《交流电风扇和调速器》已在2007年正式出台，并于当年9月正式实施。据悉，GB12021.9-200X电风扇能效标准在产品质量和安全要求上有了很好的衔接，试验方法采用GB/T13380-2007检测方法，能效标准中明确规定“交流电风扇的输入功率按照GB/T13380-2007中的相应要求进行测试；扇页直径400mm以上的交流电风扇的风量按照GB/T13380-2007的方法测量；扇页直径400mm以下（含400mm）的交流电风扇应使用风量自动测量装置进行测试”。修订后的电风扇能效标准将能效等级分为3级，1级是目标值，达到1级要求的产品是先进、高效产品，2级为节能评价值，达到节能评价值的产品也是先进、高效的产品，3级为能效限定值，低于该指标的产品为淘汰产品是禁止生产和销售的。本次重新修订的电风扇标准，增加了能效等级、节能评价值。强制实行新能效等级后，业界人士认为电风扇市场主流价位单机将提高100～200元左右，并且，市场上将有10%左右的电风扇因不符合新效能等级要求而被淘汰出局。
      2008年5月，《自动电饭锅能效限定值及能效等级》通过了我国相关主管部门的审定。本次新推的《自动电饭锅能效限定值及能效等级》标准则是对1989年发布的《自动电饭锅效率、保温电耗限定值及测试方法》(GB12021.6-1989)的首次修订，由于原标准实施了近20年，修订的内容较多，变化较大。这项标准适用于电热元件为加热源的、在常压下工作的额定功率小于等于2000瓦的电饭锅，并将电饭锅分成5个不同的额定功率产品，标准中各能效等级产品的能效指标、保温能耗指标，包括在能效指标基础上确定的能效限定值、节能评价值都是根据5个额定功率的产品分别确定的。电饭锅能效限定值是强制性淘汰的依据，金属内锅和非金属内锅电饭锅的能效限定值分别是4、5级产品的能效指标。据不完全数据统计显示，当前市场还有约10%的电饭锅产品达不到强制性能效限定值的要求，意味着将有1000万台电饭锅面临淘汰。
      据了解，下一批纳入节能降耗行列的小家电产品将涵盖电热水器、快热电水壶等常用小家电。富士通微电子(上海)有限公司产品经理彭涛（以下简称“彭经理”）认为：“小家电能效新标准的推出归根结底是适应国家提倡节能环保的政策，这一法规性要求所造成的影响，将直接依赖于法规的执行。我觉得小家电企业自身受到影响应大于上游的半导体行业，短期来说半导体器件（如功率器件，微控制器件等）会受益于此项法规，如可控硅替代继电器、IGBT、MOSFET、开关电源、功率因数调整和微控制器需求必然增加；长远来看，必然要求半导体厂商推出适应于能耗新标准的产品。”随着消费者对生活品质关注的提升，小家电产品成为城市家庭新一轮的消费热点，市场愈发显得成熟与理性，呈现出勃勃发展的生机。半导体厂商为了更好地把握住小家电市场良好的发展前景，已经将竞争重心由价格转向应用价值上，彭经理指出：“在新能效标准推出后，能够抓住小家电产品对节能环保的需求，并推出相应的新产品和方案的半导体厂商将会最终在小家电市场胜出。”

面对不同能效等级要求   实际所需决定半导体器件选择

      随着节能环保成为全球环境可持续性发展的主题，半导体产业在节能环保方面也扮演着越来越重要的角色。半导体器件广泛应用于各种小家电产品中，通过设计应用于小家电产品中，半导体器件在小家电产品整个生命周期(从制造前、使用中直至废弃以后)中对小家电市场的可持续性发展具有举足轻重的影响。而小家电能效新标准的推出引起了半导体企业的高度重视。
      彭经理说：“新标准能耗标准重新规范了电磁炉，微波炉，电饭煲和电风扇的能效指标，小家电的能耗新标准将对电子控制提出更多的要求。作为提供产品的核心控制——半导体器件将主导能耗比的提高，电源器件、微控制器、功率驱动器件和大功率器件等将会面临新的要求。”
      对于小家电来说，提升电源转换IC效率和减少待机功耗是目前实现节能的最直接解决手段。在提升开关电源转换效率上，业界通过努力开发更复杂的控制算法，使系统在应对不同环境时改变运行模式，将效率提升到90％以上，这其中也在传统模拟电源系统中引入了更多的数字电路技术。源钳位、同步整流、谐振模式等拓扑结构为业界广泛利用的设计思路。例如安森美将有源钳位用于主电源转换电路中，用有源钳位电路取代传统的复位线圈来执行变压器的复位动作。其产品NCP1280和NCP1562有源钳位电路控制器具有的软开关能力及其它独特性能，提高了功率段的效率。过去同步整流技术大多是用在电信交换机等高功率大型设备的电源上，但近年来随着一般PC或消费电子产品对低电压、大电流需求不断升高，业内纷纷舍弃功耗较大的肖特基二极管整流，改用同步整流MOSFET以降低功耗。但在100W到300W的反击电路中，由于同步整流MOSFET的极性转换感应需要很高的反向电流，传统的变压器控制电路复杂、笨重、还浪费能量。针对此问题，国际整流器（IR）公司的智能整流IC IR1167能直接感测同步整流MOSFET的电压门限值，实现了快速准确的控制，使功耗降至最低。另外，该IC还能提升1%的整体系统效率，把MOSFET温升减少10度。准谐振技术是提升电源效率、减小由经典反激电源产生EMI的良好解决方案。UCC28600是TI公司一款8引脚准谐振控制器，能够显著提升消费类电子系统与AC电源适配器的能量效率。该款反激PWM器件不仅可在轻负载条件下实施准谐振控制技术与频率返送操作，而且还采用专用引脚，以禁用待机工作下的功率因数校正（PFC）级。此外，UCC28600还针对高达200W的低能耗电源集成了各种高级保护功能，其中包括逐周期电源限制与过电流打嗝重启模式。UCC28600可使高清电视、LCD与等离子数字电视中待机电源在有效功率模式下的效率超过88%，而无负载功耗级别不到300mW。通过控制算法拓扑图提高小家电电源转换效率，需要根据不同的小家电产品所具有的特性而进行选择。上海普芯达电子有限公司市场部经理顾强（以下简称“顾经理”）表示：“源钳位、同步整流、谐振模式等拓扑结构都能使用在小家电产品中，由于小家电产品种类较多，要采取哪种设计更有优势就需要根据具体的产品特性去决定，如，谐振模式拓扑结构是比较适用于电磁炉、微波炉等小家电产品中。”
      基于小家电产品在日常生活中的应用习惯，其待机功耗已经引起了业界企业广泛关注。在修订后的《自动电饭锅能效限定值及能效等级》标准中，就增加了待机能耗和保温能耗两个考核值，所有符合能效指标要求的产品必须先符合待机能耗和保温能耗考核值。对于具有待机功能的自动电饭锅，修订标准将其待机能耗设定在最高2W。虽然国际上有向1W待机能耗发展的趋势，但能效标准定制者考虑到由于目前国内绝大多数电饭锅达不到1W，所以电饭锅待机能耗设定在最高不超过2W。而目前已经有一些产品待机能耗为1.5W左右，所以，在经过数据验证之后，修订标准将待机能耗分成两类：对于具有待机功能的产品，待机能耗不得超过2W；如果要申请节能产品认证，则待机能耗不能高于1.6W。”而对于想要出口欧美等地的中国小家电OEM和EMS厂商而言，能否满足国际强制执行的待机功耗法规非常重要。当前，业界通常采用跳周期模式、软跳周期模式、减少切换开关频率模式以及脉冲模式等技术来降低待机能耗。为满足更低的待机功耗，待机时关闭PFC成为潜规则。在电源中插入PFC电路后，由于PFC电路本身也会消耗功率，所以会影响转换器的转换效率。在这方面，众多IC厂商通过自己的控制技术，一般在轻载或空载的时候选择关闭PFC。
      除了要在整体上寻找更好的节能办法，从新出台的小家电能效标准内容中我们不难发现，同种小家电产品具有不同等级的能效要求，所以同种的产品面对不同能效等级要求在选择所应用的半导体器件产品时，需要考虑对器件类型、性能和成本等方面所存在的不同要求。彭经理指出：“不同等级能效要求，对于产品应用的电子元器件在性能和成本上必然有不同要求。”他分析道：“如电饭煲，能耗高的可能不需要使用微控制器，使用热电阻和模拟比较器就够了，而定时功能可能使用机械定时开关就可以了，而能耗低的产品就需要增加控制器的硬件和软件开发成本；再如电磁炉，如果需要提高能耗比，所使用的微控制器，驱动器件和IGBT就需要性能更好，自身功耗更低，这样成本也就提高了。而如果需要新的控制方法，如变频控制，可能对微控制器有更高的要求，处理速度要求更快，新的软件算法的开发成本和难度也必然增加。”他认为：“如果将一个产品或解决方案应用到不同功耗要求的产品上并保持相应的能效，对半导体厂商产品成本必然增加，而要求的控制方法也更高。我认为半导体厂商需要根据实际所需而选择使用不同的产品来针对不同功耗需求。”
      顾经理表示：“在不同的小家电产品中，传统使用的整流管、开关管等控制方式并不一定都能达到新能效标准的节能要求，随着小家电档次不断提升，应用MCU进行控制将会比传统的功率器件控制办法取得更好的效果。”

新能效标准出台带来市场新契机  半导体企业积极投入其中

      根据最新发布的《2008年中国小家电市场研究报告》（以下简称为“报告”）显示，虽受金融危机影响，出口严重受挫，但利润相对丰厚的小家电领域仍是众多家电厂商新的投资点。据“报告”相关统计数据显示，2008年小家电行业逆势增长，销售额达1101.9亿元，比2007年增长13.4%。日前，赛迪顾问对小家电未来市场做出预测，2009年全国小家电销售额将达1200多亿元，而到2011年全国小家电销售额将超过1500亿元。小家电市场巨大的市场潜力早已经吸引众多半导体器件厂商纷纷投入其中，如在业界有“烹饪专家”之称的英飞凌，就为电磁炉、电饭锅等小家电产品带来了高性能低成本的应用方案。英飞凌科技公司工业及家电功率器件高级经理马国伟博士针对电磁炉等软开关应用带来第三代逆向导通IGBT（RC3），RC3结合沟槽栅、场中止技术，同时减小Vcesat和Eoff，比起RC2的IGBT，软开关下减小15%，薄晶圆技术带来最低Vcesat-比RC2减小6.5%。RC3拥有最低的饱和压降，可以节省散热器和风扇成本；软且快的开关特性，EMI的降低简化了滤波器，具有更安全、坚固的设计伴随者更大的热设计余量，RC3损耗更接近于理想的开关。
      随着新能效标准的出台，小家电产品门槛越来越高，节能技术逐渐成熟，对于众多半导体公司而言，这是开启节能省电产品的商机。顾经理表示：“随着小家电产品节能环保要求的不断提升，不仅促进半导体节能技术的发展，还将扩张更多的半导体器件在该领域的应用。小家电市场之所以广受半导体企业关注，是因为它能有效为企业打开市场扩张的局面。”
      富士通微电子自身具有的0.5um到60nm的IC晶圆制造工艺和产线应用于小家电中也能应对低能耗的要求，同时富士通微电子也将会提供变频控制算法来支持小家电厂商和方案设计公司。彭经理说：“集成更多的模拟功能，提供更强的性能，更低功耗的产品也是富士通微电子MCU发展的一个方向。我们将通过以下方面来提高产品市场竞争力：8位MCU应用新的工艺技术，集成模拟外设（如模拟比较器，LCD驱动等），提供参考设计帮客户节省成本。”顾经理则表示：“尽管在很多小家电产品中是不需要使用MCU进行控制的，但随着小家电产品档次不断提升，对MCU的使用必会有所增加。”
      节能、环保将成为更多小家电产品的法规性要求，而小家电产品本身又将具备越来越强的功能，对于小家电产品中半导体器件技术与应用发展趋势，彭经理表示：“应用于小家电产品中半导体器件的技术与用发展趋势，对于控制器将是8位微控制器为主，其处理频率会要求更高，如从8MHz到20MHz，模拟外设和数字外设会更多集成于MCU片内，而外设性能会有更高要求，比如10bit ADC，高频率的PWM，存储器将集成EEPROM或者数据Flash等。”
      “随着小家电产品对性价比最优化的追求以及环保节能要求不断提高，8位MCU将成为小家电主流应用。”顾经理如是表示。
      针对未来商机而言，小家电新能效标准的出台，为半导体企业提供了新的市场机遇。彭经理说：“传统的小家电产品往往偏重于外观设计、功能和成本，而对产品的节能指标不太重视，因此其中应用分立器件和低成本电子器件的使用较多，这对于上游半导体厂商是一个巨大的市场但同时也是一个价格竞争异常激烈的市场。所幸环保节能的要求使得新能效标准法规化，这会使得小家电市场趋于良性发展。”
      小家电产品受消费者需求变化所影响，其具有生命周期短的特点，而随着消费者对小家电产品要求的不断提高，小家电产品功能变化快。为提升解决方案的完整性及客户的掌握程度，半导体企业需要紧贴客户需求，或积极寻求策略联盟或整合，以取得更大商机。当前，受金融危机所影响，“出口转内销”是小家电厂商的重要突破点，面对中国力推的家电下乡也将为小家电行业带来新的发展契机。