Ev aletleri yükseltmeleri SOI için büyük talep getiriyor, yerli cipsler piyasaya nasıl girebilir?
1. Ev aletleri için SOI güç yongası endüstrisinin gelişme durumu
(1) Sanayi şirketleri ve ürünleri
Yüksek sıcaklık direnci, anti-elektromanyetik girişim, düşük güç tüketimi ve yüksek entegrasyon gibi üstün performansıyla SOI güç yongaları, klimalar, buzdolapları, çamaşır makineleri ve diğer ev aletleri için motor tahrik yongalarında kullanıma uygundur. Şu anda, yalnızca Toshiba ve Infineon, SOI teknolojisine dayalı motor sürücü yongası çözümleri sağlayabilir.
Toshiba'nın SOI teknolojisi kullanılarak geliştirilen birinci nesil akıllı güç yongası (IPD) ürünü TPD4142K, 500V / 1A 2005 yılında seri üretime başladı. Toshiba, 2017 yılında iki adet ikinci nesil IPD ürünü TPD4204F ve TPD4206F'yi piyasaya sürdü. Yeni nesil ürünün anma akımı 2,5A'ya yükseltilerek yonga alanı yarı yarıya azaltılır. Toshiba'nın IPD ürünleri esas olarak klimalar (Şekil 1), hava temizleyicileri ve diğer ev aletlerinin fan motorlarında kullanılmaktadır.
Şekil 1 Toshiba'nın IPD ürünleri, ev tipi klimaların iç ve dış ünitelerinin fan motorlarını çalıştırmak için kullanılabilir (kırmızı kutu)
Toshiba'nın IPD ürünleri, yüksek seviyede entegrasyon ile invertörlerin SOI alt tabakaları üzerinde monolitik entegrasyonunu sağlamıştır.İkinci nesil IPD'nin alanı, "SOP30" paketini kullandıktan sonra yalnızca 20.0mm x 14.2mm'dir. Bununla birlikte, SOI'ye entegre LIGBT yanal bir cihazdır ve çıkış akımı küçüktür, bu nedenle yüksek akım veya yüksek güç uygulama gereksinimlerini karşılayamaz.
Toshiba ile karşılaştırıldığında, Infineon'un CIPOSTM akıllı güç modülü (IPM), entegrasyon ve güç kapasitesini dengeleyen bir motor sürücüsü çip çözümünü benimser (Tablo 1). Infineon invertöründeki üç fazlı invertör yapısı silikon IGBT ve SOI geçit sürücü çipi (EiceDRIVER ), sonraki bir paketleme süreci ile entegre edilen bağımsız çiplerdir (Şekil 2).
Bu devre yapısı, SOI anti-parazit yeteneği ve toplu silikon IGBT yüksek gücünün avantajlarına tam anlamıyla katkıda bulunabilir ve motor sürücü yongasının daha büyük akım ve daha yüksek güçte uygulama yeteneğini büyük ölçüde geliştirebilir.Örneğin, ev tipi klimalarda, Infineon'un EiceDRIVER Fan motoru sürücü çipi için kullanılabilir ve ayrıca daha yüksek çıkış akımına (> 4A) sahip kompresör motor sürücü çipi için de kullanılabilir. Şu anda Infineon, 2ED ve 6ED olmak üzere iki EiceDRIVER geçit sürücü yonga serisi ürününe güveniyor ve klimalar, buzdolapları, çamaşır makineleri, davlumbazlar, fanlar ve elektrikli süpürgeler gibi ev aletleri için motor sürücü yongalarının ihtiyaçlarını karşılamak için 500'den fazla çözüm geliştirdi.
Tablo 1 Toshiba ve Infineon'un motor sürücü çip çözümlerinin karşılaştırması
Şekil 2 Infineon'un motor sürücü yongasının dahili devre şeması, burada SOI geçit sürücü devresi (kırmızı çerçeve) ve üç fazlı çevirici yapısı (yeşil çerçeve) bağımsız yongalardır.
(2) Süreç işleme platformu
SOI BCD işlemi genellikle SOI güç cihazlarını ve entegre devreleri hazırlamak için kullanılır. Şu anda, dünyadaki bir düzineden fazla şirket SOI BCD işleme kapasitesine sahiptir (Tablo 2). Beyaz eşyanın temsil ettiği ev aletlerinde motor sürücü yongalarının gerilime dayanma kabiliyeti 600V ve üzeri olduğundan, birçok işlem platformu arasında sadece NXP, Toshiba ve Infineon yüksek gerilim cihazlarının işleme ihtiyaçlarını karşılayabilmektedir.Ayrıca bu üç firmanın SOI'si BCD işlem platformunun işlem düğümü en gelişmiş olanıdır. Bunların arasında, Toshiba ve Infineon'un SOI BCD platformları, ev aletleri motor sürücü yongaları için olgun üretim ve tasarım hizmeti yeteneklerine sahipken, NXP'nin EZ-HV işlem platformu esas olarak entegre enerji tasarruflu lamba özel sürücü yongaları üretmek için kullanılır. Ancak şimdilik Toshiba ve Infineon bu alanda harici dökümhane hizmetleri sağlamıyor, ancak eksiksiz bir motor sürücü çipi çözümleri seti sağlamak için IDM kullanıyor.
Tablo 2 Dünyaca ünlü üreticilerin SOI BCD süreci (ayrı ayrı adlandırılmayan teknoloji platformları topluca SOI-BCD olarak adlandırılır)
2. Çin'in ev aletleri için SOI güç çipleri geliştirirken karşılaştığı fırsatlar ve zorluklar
(1) Fırsat: Çin'in ev aletleri için SOI güç yongası pazarı çok büyük
Şu anda, Çin'in anakarası, dünyanın en büyük beyaz eşya üretim üssü olup, küresel beyaz eşya üretim kapasitesinin yaklaşık% 60 ila% 70'ini oluşturmaktadır ve bunların dünya üretim kapasitesinin yaklaşık% 80'ini klimalar, buzdolapları ve çamaşır makineleri yaklaşık% 50'sini oluşturmaktadır. Şekil 3'te görüldüğü gibi 2013 yılından bu yana Çin'deki yıllık beyaz eşya üretimi 300 milyon adedi aştı. Son yıllarda beyaz eşya talebinin temelde doygunluğa ulaşmasına ve üretimin istikrar kazanmasına rağmen, ürün yapısı geleneksel düşük kaliteli ürünlerden orta-üst düzey ürünlere değişmiş ve beyaz eşya sektörünün tüketim artış eğilimi ortadadır. Düşük güç tüketimi, sessizlik ve düşük titreşim ile akıllı beyaz eşya başta olmak üzere beyaz eşyaların gelişme trendi, SOI power chip ve modüllere olan talebi artıracaktır. Bu makale, Çin'in klimaları, buzdolapları ve çamaşır makineleri tarafından temsil edilen beyaz eşyaların çıktılarını temel veri olarak kullanır ve Çin'deki ev aletleri için SOI güç yongalarının pazar boyutunu tahmin etmek için temsili bir ürün olarak Infineon'un EiceDRIVER SOI geçit sürücü yongasını kullanır. Bir klimanın üç SOI geçit sürücü yongası gerektirdiği ve bir buzdolabı ve bir çamaşır makinesinin her biri bir SOI geçit sürücü yongası gerektirdiği varsayıldığında, hesaplanan SOI güç yongası talebi Şekil 4'te gösterilmektedir. Sadece Çin'in beyaz eşyalarında SOI power chip talebinin 2017'de 700 milyona ulaşacağı tahmin ediliyor. Hava temizleyicileri, davlumbazlar, elektrikli süpürgeler gibi birden fazla ev aleti eklenirse, SOI güç yongalarına olan talep 1 milyarı aşacaktır. Infineon'un fiyatlandırmasına göre her bir SOI power yongasının fiyatı 1,24 ile 3,24 ABD doları arasında, SOI power yongalarının pazar büyüklüğünün 1 ile 3 milyar ABD doları arasında olduğu tahmin ediliyor.
Şekil 32010-2107 Çin'in buzlu hava yıkama üretim istatistikleri (Çin Ticari Sanayi Araştırma Enstitüsü)
Şekil 42010'dan 2017'ye kadar Çin'de ev aletleri için SOI güç yongalarına tahmini talep
(2) Zorluk: Çin'in ev aletlerinde kullanılan SOI güç yongaları için zayıf üretim kapasitesi
Ev aletleri için SOI güç yongası, özelleştirilmiş özel bir yongadır. Devre tasarımı ve üretimi karmaşıktır ve genellikle teknik araştırma ve geliştirme mühendislerinin deneyimine dayanır, bu nedenle teknik eşik yüksektir. Ev aletleri için SOI güç yongaları tedarikçileri olan Toshiba ve Infineon, IDM iş modelini benimsiyorlar Ar-Ge ve üretim yapmak için kendi SOI BCD işleme platformlarına güveniyorlar, özel yonga geliştirme riskinden başarıyla kaçınıyor ve bir tekel avantajı oluşturuyorlar. Buna karşılık, Çin'in ev aletleri için SOI güç yongaları üretim kapasitesi çok zayıftır ve bir SOI BCD işleme platformundan yoksundur. Şu anda, yalnızca China Resources Shanghua, Çin'de 200V SOI BCD dökümhane hizmetleri sağlayabilir, ancak China Resources Shanghua, ev aletleri için SOI güç yongaları üretim kapasitesine henüz sahip değil. Bu yeni tip yüksek voltaj özel çipinin geliştirilmesi, çok fazla kaynak ve zaman gerektirir ve geliştirilen ürünlerin pazar beklentileri belirsizdir.Bu nedenle, China Resources Group tarafından temsil edilen dökümhane, özelleştirilmiş süreçler geliştirmek için yetersizdir.
Analiz, Çin'in ev aletleri için SOI güç çipleri geliştirmesindeki en büyük önceliğin eksiksiz bir endüstriyel zincir oluşturmak olduğunu gösteriyor. Çin'in endüstriyel gelişiminin mevcut durumu açısından, IDM'yi yeniden düzenleme olasılığı düşüktür SOI BCD dökümhaneleri (China Resources Shanghua gibi) ve büyük müşterilerin (Gree gibi) müşterek olarak özelleştirilmiş süreçler geliştirmesi daha uygun bir çözümdür.
