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)公司出臺了新一代智能電表標準，并于去年11月進行了第一次智能電表招標。新標準對智能電表技術(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?！吨袊娮訄蟆穼⑨槍χ悄茈姳鞰CU市場進行解析。
國家電網(wǎng)公司新標準規(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級三相智能電能表技術(shù)規(guī)范》《0.5S級三相智能電能表技術(shù)規(guī)范》《0.5S級三相費控智能電能表(無線)技術(shù)規(guī)范》《1級三相費控智能電能表(無線)技術(shù)規(guī)范》《1級三相費控智能電能表(載波)技術(shù)規(guī)范》《1級三相費控智能電能表技術(shù)規(guī)范》《1級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證技術(shù)規(guī)范》
智能電表新標準具前瞻性
2009年10月，國家電網(wǎng)公司公布了智能電表新標準。新標準包括12個規(guī)范，細化了單相智能電表和三相智能電表設(shè)計、制造、管理和維護的各項指標。
行業(yè)人士對新標準均給予了高度評價?！皣译娋W(wǎng)公司制定的標準已經(jīng)走在了歐美各國的前面?！憋w思卡爾半導體微控制器事業(yè)部亞太區(qū)市場部經(jīng)理曾勁濤表示，“雖然一些歐洲國家也曾經(jīng)出臺一些智能電表標準，但中國的國家電網(wǎng)公司的新標準應該是全球首個如此細化、功能要求如此之高的智能電表標準?！睋?jù)悉，該標準不僅對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致的要求。
很顯然，此次國家電網(wǎng)公司制定新標準有兩大意圖：首先，新標準對智能電表行業(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)。因為目前全國各省市都有自己的智能電表標準，各種各樣的標準無法把全國電網(wǎng)互聯(lián)在一起。標準的統(tǒng)一，將是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要一環(huán)。其次，新標準對規(guī)范智能電表市場起到一定作用。目前，我國電表市場較為混亂，電表企業(yè)大大小小有上千家，價格也無規(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)幾萬臺智能電表，這一局面并不利于產(chǎn)業(yè)發(fā)展。新標準對電表企業(yè)的綜合實力有基本的要求，因此新標準對于整頓市場、培育有創(chuàng)新能力的大廠有積極推動作用。
未來5年是換表高峰期
2010年～2014年，中國將進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)人士估計國家電網(wǎng)公司將采購1.7億臺左右的AMR/AMI電表。其中75%是單項智能電表，25%是三項智能電表。2009年11月，在新標準出臺僅一個月之后，國家電網(wǎng)公司進行了智能電表的首輪招標。有說此次招標的數(shù)量是300萬臺單相表和26.4萬臺三相表，也有說是200萬臺單相表和60萬臺三相表。最終有10多家電表企業(yè)中標，但數(shù)量尚無統(tǒng)一說法。
2010年，國家電網(wǎng)公司肯定會在春節(jié)后進行多次招標，預計今年國內(nèi)將更換3000萬臺到5000萬臺智能電表。
新標準對MCU提出高要求
此次智能電表新標準提出的技術(shù)要求非常高，為此，所有電表企業(yè)都需要重新設(shè)計方案。
而對于電表MCU企業(yè)而言，新標準的技術(shù)要求也具有巨大的挑戰(zhàn)性?！皬目偟墓δ苌蟻碚f，原來廠家設(shè)計的微控制器(MCU)，幾乎沒有能夠滿足國家電網(wǎng)公司新標準的?！倍髦瞧职雽w大中華區(qū)微控制器產(chǎn)品市場助理經(jīng)理王維表示，“因此，每家企業(yè)現(xiàn)在都在針對新標準設(shè)計新產(chǎn)品?！?
據(jù)悉，對比老標準，新標準對電表在計量、費控、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?！币夥ò雽w大中國區(qū)MCU產(chǎn)品市場經(jīng)理JamesWiart介紹說，“例如更高的計算能力(DMIPS)來滿足電表高性能的要求；更多的存儲器使更復雜的數(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，過去非常簡單的表需要8KFlashMCU，現(xiàn)在，60KFlash以上的MCU才能滿足新標準的基本要求。同時，MCU的串口至少是3路甚至更多。而且，由于新標準要求在電池供電情況下電表至少運行5年，因此，平均來看，整表的電流強度要低于30微安。分配到MCU上，MCU的電流強度要在幾微安到10微安左右。
電表MCU行業(yè)將重新洗牌
由于第一次招標給予廠家的準備時間非常短，第一次中標的方案并不是非常優(yōu)化的方案，這些方案主要以通過測試為主。記者了解到，在第一次招標后，所有的智能電表企業(yè)和MCU企業(yè)進行的大量設(shè)計都圍繞方案優(yōu)化和成本降低展開。
根據(jù)市場調(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市場上，日系企業(yè)NEC/瑞薩占有60%左右的市場，接下來是微芯16%，德州儀器9%，意法半導體5%，飛思卡爾3%。在第一次招標中，由于時間緊迫，多數(shù)客戶只能在已有方案上進行改動，因此，估計MCU的市場分布變化不大。而第一次招標之后，電表廠商要根據(jù)新標準開展新的設(shè)計，MCU企業(yè)也會抓住新標準提供的新機遇，展開新一輪激烈的競爭。預計將會有大量的新方案進入智能電表市場，參與未來的招標。
市場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)品相對更加封閉，軟件不太開放，客戶不易切換到其他平臺上；與此同時，日系產(chǎn)品8位和32位芯片采用不同平臺，客戶開發(fā)單相電表、三相電表以及設(shè)備需要維護兩個獨立的開發(fā)平臺，開發(fā)時間長，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，我們認為智能電表MCU市場將進行新一輪洗牌。實際上，像飛思卡爾這些動作較快的廠商，已經(jīng)推出新的產(chǎn)品系列，其在第一次招標中就成功將自己的市場占有率提高了一倍。
特色MCU新方案挑戰(zhàn)老方案
目前，對比市場上的老方案，一些新MCU（微控制器）方案提供了更加適合電表應用的功能。
方案一：飛思卡爾MZ系列單片機
設(shè)計細節(jié)貼近電表設(shè)計需求
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，大大減少開發(fā)時間，降低開發(fā)成本。外置LCD驅(qū)動，簡化電路板布線。讓客戶把LCD驅(qū)動和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，但是目前計量芯片和載波模塊都是5V的，在同一方案中有兩個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)計為5V芯片。
方案二恩智浦ARM核心單片機
ARM平臺易于開發(fā)
恩智浦Cortex-M0和Cortex-M3單片機方案。目前重點方案包括LPC1700和LPC1100。
恩智浦對Cortex-M0進行了精簡處理，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，可以做到無縫快速移植。統(tǒng)一平臺可以節(jié)省研發(fā)成本，降低研發(fā)時間?？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
提供全系列智能電表元器件
意法半導體STM8L和基于ARMCortex-M3STM32的方案。
意法半導體提供全系列智能電表元器件，包括MCU、計量IC、電源供電、實時時鐘、電力線載波及存儲器等。而且，各類元器件完全符合新標準要求。
