智能電表技術(shù)性不達(dá)標(biāo)致電表MCU市場(chǎng)洗牌

作為智能電網(wǎng)建設(shè)的重要一環(huán)，去年10月，國家電網(wǎng)公司出臺(tái)了新一代智能電表標(biāo)準(zhǔn)，并于去年11月進(jìn)行了第一次智能電表招標(biāo)。新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)智能電表技術(shù)性能提出高要求，這將引發(fā)智能電表制造業(yè)及相關(guān)芯片業(yè)的洗牌。

智能電表新標(biāo)準(zhǔn)具前瞻性

2009年10月，國家電網(wǎng)公司公布了智能電表新標(biāo)準(zhǔn)。新標(biāo)準(zhǔn)包括12個(gè)規(guī)范，細(xì)化了單相智能電表和三相智能電表設(shè)計(jì)、制造、管理和維護(hù)的各項(xiàng)指標(biāo)。

行業(yè)人士對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)均給予了高度評(píng)價(jià)。“國家電網(wǎng)公司制定的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)走在了歐美各國的前面。”飛思卡爾半導(dǎo)體微控制器事業(yè)部亞太區(qū)市場(chǎng)部經(jīng)理曾勁濤表示，“雖然一些歐洲國家也曾經(jīng)出臺(tái)一些智能電表標(biāo)準(zhǔn)，但中國的國家電網(wǎng)公司的新標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是全球首個(gè)如此細(xì)化、功能要求如此之高的智能電表標(biāo)準(zhǔn)。”據(jù)悉，該標(biāo)準(zhǔn)不僅對(duì)單相智能電表和三相智能電表的規(guī)格提出具體要求，還對(duì)智能電表的顯示、外觀結(jié)構(gòu)和安裝尺寸、材料及工藝等型式提出了細(xì)致的要求。

很顯然，此次國家電網(wǎng)公司制定新標(biāo)準(zhǔn)有兩大意圖：首先，新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)智能電表行業(yè)提出了統(tǒng)一的要求，將為國家電網(wǎng)公司正在規(guī)劃部署的智能電網(wǎng)打下基礎(chǔ)。因?yàn)槟壳叭珖魇∈卸加凶约旱闹悄茈姳順?biāo)準(zhǔn)，各種各樣的標(biāo)準(zhǔn)無法把全國電網(wǎng)互聯(lián)在一起。標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，將是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要一環(huán)。其次，新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)規(guī)范智能電表市場(chǎng)起到一定作用。目前，我國電表市場(chǎng)較為混亂，電表企業(yè)大大小小有上千家，價(jià)格也無規(guī)律可循。一些電力系統(tǒng)的下屬電表制造企業(yè)一年也就生產(chǎn)幾萬臺(tái)智能電表，這一局面并不利于產(chǎn)業(yè)發(fā)展。新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電表企業(yè)的綜合實(shí)力有基本的要求，因此新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于整頓市場(chǎng)、培育有創(chuàng)新能力的大廠有積極推動(dòng)作用。

未來5年是換表高峰期

2010年～2014年，中國將進(jìn)入智能電表更換高峰期。但5年內(nèi)可能更換新表的數(shù)量，目前還沒有統(tǒng)一的說法。根據(jù)國家電網(wǎng)公司5年685億元的投資，業(yè)內(nèi)人士估計(jì)國家電網(wǎng)公司將采購1.7億臺(tái)左右的AMR/AMI電表。其中75%是單項(xiàng)智能電表，25%是三項(xiàng)智能電表。2009年11月，在新標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)僅一個(gè)月之后，國家電網(wǎng)公司進(jìn)行了智能電表的首輪招標(biāo)。有說此次招標(biāo)的數(shù)量是300萬臺(tái)單相表和26.4萬臺(tái)三相表，也有說是200萬臺(tái)單相表和60萬臺(tái)三相表。最終有10多家電表企業(yè)中標(biāo)，但數(shù)量尚無統(tǒng)一說法。

2010年，國家電網(wǎng)公司肯定會(huì)在春節(jié)后進(jìn)行多次招標(biāo)，預(yù)計(jì)今年國內(nèi)將更換3000萬臺(tái)到5000萬臺(tái)智能電表。

新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)MCU提出高要求

此次智能電表新標(biāo)準(zhǔn)提出的技術(shù)要求非常高，為此，所有電表企業(yè)都需要重新設(shè)計(jì)方案。而對(duì)于電表MCU企業(yè)而言，新標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求也具有巨大的挑戰(zhàn)性。“從總的功能上來說，原來廠家設(shè)計(jì)的微控制器(MCU)，幾乎沒有能夠滿足國家電網(wǎng)公司新標(biāo)準(zhǔn)的。”恩智浦半導(dǎo)體大中華區(qū)微控制器產(chǎn)品市場(chǎng)助理經(jīng)理王維表示，“因此，每家企業(yè)現(xiàn)在都在針對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)新產(chǎn)品。”

記者了解到，對(duì)比老標(biāo)準(zhǔn)，新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電表在計(jì)量、費(fèi)控、通信、功耗、電子線路布線上均有更高要求。“為此，一些原先MCU的附加功能變成了必需的功能。”意法半導(dǎo)體大中國區(qū)MCU產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理JamesWiart介紹說，“例如更高的計(jì)算能力(DMIPS)來滿足電表高性能的要求；更多的存儲(chǔ)器使更復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理成為可能；更多的I/O以支持周邊器件，如SPI、I2C、智能卡、SUART以及RTC等。”

具體說來，過去非常簡(jiǎn)單的表需要8KFlashMCU，現(xiàn)在，60KFlash以上的MCU才能滿足新標(biāo)準(zhǔn)的基本要求。同時(shí)，MCU的串口至少是3路甚至更多。而且，由于新標(biāo)準(zhǔn)要求在電池供電情況下電表至少運(yùn)行5年，因此，平均來看，整表的電流強(qiáng)度要低于30微安。分配到MCU上，MCU的電流強(qiáng)度要在幾微安到10微安左右。

國家電網(wǎng)公司新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

《智能電能表功能規(guī)范》《單相智能電能表型式規(guī)范》《三相智能電能表型式規(guī)范》《0.2S級(jí)三相智能電能表技術(shù)規(guī)范》《0.5S級(jí)三相智能電能表技術(shù)規(guī)范》《0.5S級(jí)三相費(fèi)控智能電能表(無線)技術(shù)規(guī)范》《1級(jí)三相費(fèi)控智能電能表(無線)技術(shù)規(guī)范》《1級(jí)三相費(fèi)控智能電能表(載波)技術(shù)規(guī)范》《1級(jí)三相費(fèi)控智能電能表技術(shù)規(guī)范》《1級(jí)三相智能電能表技術(shù)規(guī)范》《單相智能電能表技術(shù)規(guī)范》《智能電能表信息交換安全認(rèn)證技術(shù)規(guī)范》

特色MCU新方案挑戰(zhàn)老方案

目前，對(duì)比市場(chǎng)上的老方案，一些新MCU（微控制器）方案提供了更加適合電表應(yīng)用的功能。

方案一：飛思卡爾MZ系列單片機(jī)

設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)貼近電表設(shè)計(jì)需求

該系列產(chǎn)品兼容性高。系列產(chǎn)品采用同一套開發(fā)工具，軟件和模塊移植性強(qiáng)，大大減少開發(fā)時(shí)間，降低開發(fā)成本。外置LCD驅(qū)動(dòng)，簡(jiǎn)化電路板布線。讓客戶把LCD驅(qū)動(dòng)和LCD放在一起，減少布線，提高方案抗干擾能力。5V芯片。雖然3V芯片比5V芯片在降低功耗方面更有優(yōu)勢(shì)，但是目前計(jì)量芯片和載波模塊都是5V的，在同一方案中有兩個(gè)不同的電壓域就需要做各種轉(zhuǎn)換，增加了系統(tǒng)的成本并降低了可靠性。為此，MZ系列最終設(shè)計(jì)為5V芯片。

方案二恩智浦ARM核心單片機(jī)

ARM平臺(tái)易于開發(fā)

恩智浦Cortex-M0和Cortex-M3單片機(jī)方案。目前重點(diǎn)方案包括LPC1700和LPC1100。

恩智浦對(duì)Cortex-M0進(jìn)行了精簡(jiǎn)處理，指令更易使用，易于被原來使用8位和16位MCU的工程師接受。而且，在M0核上采用C語言編程，代碼效率更高，程序所占容量更小，可節(jié)省綜合成本。此外，產(chǎn)品基于ARM平臺(tái)，可以做到無縫快速移植。統(tǒng)一平臺(tái)可以節(jié)省研發(fā)成本，降低研發(fā)時(shí)間?？蛻粢子讷@得相關(guān)代碼、資料和其他信息。在工具、軟件上易獲得更好的支持。

方案三STM8L和STM32單片機(jī)

提供全系列智能電表元器件

意法半導(dǎo)體STM8L和基于ARMCortex-M3STM32的方案。

意法半導(dǎo)體提供全系列智能電表元器件，包括MCU、計(jì)量IC、電源供電、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、電力線載波及存儲(chǔ)器等。而且，各類元器件完全符合新標(biāo)準(zhǔn)要求。

電表MCU行業(yè)將重新洗牌

由于第一次招標(biāo)給予廠家的準(zhǔn)備時(shí)間非常短，第一次中標(biāo)的方案并不是非常優(yōu)化的方案，這些方案主要以通過測(cè)試為主。記者了解到，在第一次招標(biāo)后，所有的智能電表企業(yè)和MCU企業(yè)進(jìn)行的大量設(shè)計(jì)都圍繞方案優(yōu)化和成本降低展開。

根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研公司iSuppli在2009年第二季度公布的調(diào)研數(shù)據(jù)，在單相表MCU市場(chǎng)上，日系企業(yè)NEC/瑞薩占有60%左右的市場(chǎng)，接下來是微芯16%，德州儀器9%，意法半導(dǎo)體5%，飛思卡爾3%。在第一次招標(biāo)中，由于時(shí)間緊迫，多數(shù)客戶只能在已有方案上進(jìn)行改動(dòng)，因此，估計(jì)MCU的市場(chǎng)分布變化不大。而第一次招標(biāo)之后，電表廠商要根據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)開展新的設(shè)計(jì)，MCU企業(yè)也會(huì)抓住新標(biāo)準(zhǔn)提供的新機(jī)遇，展開新一輪激烈的競(jìng)爭(zhēng)。預(yù)計(jì)將會(huì)有大量的新方案進(jìn)入智能電表市場(chǎng)，參與未來的招標(biāo)。

市場(chǎng)上占有率較高的日系MCU產(chǎn)品存在一些典型的問題。例如，日系MCU產(chǎn)品相對(duì)更加封閉，軟件不太開放，客戶不易切換到其他平臺(tái)上；與此同時(shí)，日系產(chǎn)品8位和32位芯片采用不同平臺(tái)，客戶開發(fā)單相電表、三相電表以及設(shè)備需要維護(hù)兩個(gè)獨(dú)立的開發(fā)平臺(tái)，開發(fā)時(shí)間長，成本高；而且，日系產(chǎn)品沒有集成RTC和EEPROM，電表整體成本較高。

而新智能電表MCU在上述問題上都有革命性創(chuàng)新，因此，我們認(rèn)為智能電表MCU市場(chǎng)將進(jìn)行新一輪洗牌。實(shí)際上，像飛思卡爾這些動(dòng)作較快的廠商，已經(jīng)推出新的產(chǎn)品系列，其在第一次招標(biāo)中就成功將自己的市場(chǎng)占有率提高了一倍。