（一）產業(yè)公司及其產品
憑借耐高溫、抗電磁干擾、低功耗、高集成等優(yōu)越性能，SOI功率芯片適合用于空調、冰箱、洗衣機等家電的電機驅動芯片中。目前市面上只有Toshiba和Infineon兩家公司能夠提供基于SOI技術的電機驅動芯片解決方案。
Toshiba利用SOI技術研制的500V/1A第一代智能功率芯片（IPD）產品TPD4142K于2005年開始批量生產。2017年，Toshiba又推出了兩款第二代IPD產品TPD4204F和TPD4206F。新一代產品的額定電流提高到2.5A，芯片面積減小了一半。Toshiba的IPD產品主要用于空調（圖1）、空氣凈化器等家電的風扇電機中。
圖1 Toshiba的IPD產品可用于家用空調室內和室外機的風扇電機驅動中（紅框）
Toshiba的IPD產品實現了逆變器在SOI襯底上的單片集成，集成度較高，其第二代IPD采用“SOP30”封裝后的面積僅為20.0mm x 14.2mm。但是，集成在SOI上LIGBT是橫向器件，其輸出電流較小，因此不能滿足大電流或者高功率的應用需求。
與Toshiba相比，Infineon推出的CIPOSTM智能功率模塊（IPM）采用的電機驅動芯片解決方案在集成度和功率容量方面做了平衡（表1）。Infineon的逆變器中三相逆變結構體硅IGBT和SOI柵極驅動芯片（EiceDRIVER?）是獨立芯片，通過后道封裝工藝集成在一起（圖2）。
這種電路結構能夠充分發(fā)揮SOI抗干擾能力和體硅IGBT大功率的優(yōu)勢，大大提升了該電機驅動芯片在更大電流、更高功率的應用能力，例如在家用空調中，Infineon的EiceDRIVER?除了可以用于風扇電機驅動芯片，也可以用于輸出電流更大（＞4A）的壓縮機電機驅動芯片。當前，Infineon依托2ED和6ED兩個EiceDRIVER?柵極驅動芯片系列產品，開發(fā)出超過500種解決方案，能夠滿足空調、冰箱、洗衣機、抽油煙機、風扇、吸塵器等家電電機驅動芯片的需求。
表1 Toshiba和Infineon的電機驅動芯片解決方案比較
圖2 Infineon的電機驅動芯片內部電路圖，其中SOI柵極驅動電路（紅框）和三相逆變結構（綠框）是獨立的芯片。
（二）工藝加工平臺
制備SOI功率器件及集成電路通常采用SOI BCD工藝。目前，全球有十幾家公司具備SOI BCD工藝加工能力（表2）。由于以白色家電為代表的家電中的電機驅動芯片的耐壓能力要求在600V及以上，因此在眾多工藝平臺中，只有NXP、Toshiba和Infineon能夠滿足高壓器件加工需求，另外，這三家公司的SOI BCD工藝平臺的工藝節(jié)點最為先進。其中NXP的EZ-HV工藝平臺主要用于生產一體化節(jié)能燈專用驅動芯片，Toshiba和Infineon的SOI BCD平臺則擁有成熟的家電電機驅動專用芯片的生產制造和設計服務能力。但就目前來看，Toshiba和Infineon在該領域并不對外提供代工服務，而是采用IDM的方式提供一整套電機驅動芯片解決方案。
表2 全球知名廠商的SOI BCD工藝（技術平臺沒有單獨命名的統(tǒng)稱為SOI-BCD）
二、我國發(fā)展家電用SOI功率芯片面臨的機遇和挑戰(zhàn)
（一）機遇：我國家電用SOI功率芯片市場規(guī)模巨大
目前我國大陸已是全球最大的白色家電生產基地，約占全球白色家電產能的60%—70%，其中空調約占全球80%的產能，冰箱和洗衣機約占50%左右。如圖3所示，從2013年起，我國白色家電的年產量突破3億臺。近幾年來，盡管白色家電剛需基本達到飽和，產量趨于穩(wěn)定，但是產品結構有所轉化，由傳統(tǒng)的低端產品逐漸向中高端產品轉化，白色家電行業(yè)消費升級趨勢明顯。白色家電，尤其是智能白色家電低功耗化、靜音化和低震動化的發(fā)展趨勢將帶動SOI功率芯片和模塊的需求增長。本文以我國空調、冰箱、洗衣機為代表的白色家電的產量為基礎數據，以Infineon的EiceDRIVER? SOI柵極驅動芯片芯片為代表產品，估算我國家電用SOI功率芯片的市場規(guī)模。假定一臺空調中需要3顆SOI柵極驅動芯片，一臺冰箱和一臺洗衣機中各需要1顆SOI柵極驅動芯片，推算出的SOI功率芯片需求量如圖4所示。粗略估計，2017年僅我國白色家電對SOI功率芯片的需求量就高達7億顆。如果再加上空氣凈化器、抽油煙機、吸塵器等多種家電，SOI功率芯片的需求量將突破10億顆。按照Infineon的定價，每顆SOI功率芯片的價格在1.24~3.24美元，推測SOI功率芯片的市場規(guī)模在10~30億美元之間。
圖3 2010-2107年我國冰空洗產量統(tǒng)計（中商產業(yè)研究院）
圖4 2010-2017年我國家電用SOI功率芯片需求量估算
（二）挑戰(zhàn)：我國家電用SOI功率芯片生產制造能力薄弱
家電用SOI功率芯片是一種定制化的專用芯片，其電路設計和制造復雜，常常依賴于技術研發(fā)工程師的經驗，因此技術門檻較高。家電用SOI功率芯片供應商Toshiba和Infineon采用的是IDM經營模式，它們依托自家的SOI BCD加工平臺開展研發(fā)和生產，成功地規(guī)避了專用芯片開發(fā)的風險，形成了壟斷優(yōu)勢。對比來看，我國家電用SOI功率芯片生產制造能力十分薄弱，缺乏SOI BCD加工平臺。目前我國僅有華潤上華能夠提供200V SOI BCD代工服務，但華潤上華尚不具備家電用SOI功率芯片的制造能力。開發(fā)這種新型高壓專用芯片需要花費大量的資源和時間，且開發(fā)出的產品市場前景存在不確定性，因此，以華潤上華為代表的代工廠研發(fā)定制化工藝的動力不足。
分析可知，我國發(fā)展家電用SOI功率芯片的當務之急是打造完整的產業(yè)鏈。就當前我國產業(yè)發(fā)展現狀來看，重新組建IDM公司可能性較低，一個較為可行的方案是SOI BCD代工廠（例如華潤上華）與大客戶（例如格力）共同合作研發(fā)定制化工藝。