DC/DC转换器市场:需求乏力挑战不少,领先厂商抱团渡冬
2006-03-01 09:08:46
来源:电源网
“这个市场表现得非常平缓,因为整个市场容量就这么大。2006年将非常难熬,价格压力很大。”电源厂商SynQor的中国区经理孙永骅在接受采访时这样对我说。的确,不同于消费电子市场有太多的“killerapp”,通信市场这两年的增长一直不愠不火,因此表现在以通信应用为主打的DC/DC模块市场也是乏善可陈。而与之相对应的是,随着通讯系统变得越来越复杂,相应地对于满足系统供电需求的技术要求却越来越高,这给电源模块厂商带来不少挑战。
DC/DC转换器市场正在趋向于体积更小的低成本模块
从通信领域的发展来看,近几年的技术更新持续不断。在无线技术、宽带技术的推动下,产生了一些新的架构和设备。爱立信电源模块亚太区市场销售部产品策略经理谢玮表示:“我们Ericsson电源模块的产品开发策略就是紧紧跟踪业界、市场、客户的新需求和产品技术发展趋势。例如,中国信息产业部已经宣布在2008年北京奥运会时肯定会正式开展3G业务,这表明在2006年将确定要颁发3G牌照和完成3G设备开发的初步定型,如同前几年在宽带和xDSL技术迅速发展一样,未来的3G产品在无线基站和功放领域都有新的市场需求和电源需求。我们会紧跟上游OEM厂商设备和技术发展的趋势,来制定和确立我们产品的开发策略和路标规划。”
不仅仅是爱立信,所有的电源模块制造商都在积极策动自己以寻求更大的市场主导权。SynQor通过设计支持当前及新兴的市场领域的先进产品,继续巩固其市场地位。除了开发十六分之一砖等新产品以支持标准电信市场以外,SynQor还提供用于以太网供电(PoE)应用的产品。孙永骅认为,过去两年内总体电源市场经历了大规模的整合,出现了众多并购活动,DC/DC转换器市场正在趋向于封装更小的低成本模块,同时电信市场的变化不定要求制造商缩短交货期。为了满足这些需求,电源公司需要有领先的技术和灵活的制造能力。
水平的阵营竞合与垂直的产业链博弈
对于整个行业市场的竞争,Vicor亚太区业务总监芮健秋这样说:“我们通常把电源模块市场细分为多品种/小批量、中品种/中批量和少品种/大批量三个部分。我们可以看到,少品种/大批量领域中的竞争最为激烈,如电信领域,而且未来将持续保持这种趋势。”竞争激烈而市场容量又非常有限,这促使厂商们在竞争的同时也在一定程度上抱成一团,以尽可能地扩大市场机会。在最引人瞩目的砖式转换器市场,业界迄今已先后成立三个联盟以确保各类砖式产品之间具有更大的兼容性,尤其是使正在推出的十六分之一砖产品标准化。孙永骅表示:“在十六分之一砖产品领域,目前三个标准不统一,这在一定程度上限制了这个市场的发展。DOSA出来后,推进了这种系列产品的发展,很多厂家开始推出相关产品。”
而DOSA阵营力主发展并规范十六分之一砖产品,在某种程度上是为了挽回当前分布式电源架构(DPA)的不利局面,想为分布式电源架构提供新的机会。传统上,电路板空间有限并要求多输出电压电源的客户,一直使用中间总线架构(IBA),通过一个总线转换器和多个POL来满足其需求。十六分之一砖模块的出现,为客户提供了使用多个十六分之一砖的选择,额定电流可高达25A,所占用的电路板空间比一些POL还小。但是,重新使用分布式电源架构可能提高系统的总体电源成本,因此系统厂商需要评估权衡其优先级是电路板空间、性能还是成本。
在电源模块市场还有一个鹬蚌两相争的例子发生在正在兴起的数字电源领域,两个阵营一方是Power-One为创始成员的Z-Alliance,另一方是以Artesyn为首的DOSA、POLA以及十几家半导体公司组成的PMBus阵营。Power-One这次对决中独当一面,不仅提供匹配这种总线方案的可编程POL,而且独家生产核心的数字电源控制芯片(DPM)。到目前为止,只有C&D一家公司通过接受技术授权的方式加入Z-One的行列阵营,生产可搭配Power-One DPM芯片的可编程的POL转换器。Power-One的中国区业务拓展经理苏镭表示,Powe-One的解决方案目前在国外已获得多家系统厂商采用,国内也有北京信威通信率先采用。
除了水平层面的各厂商之间的竞争,目前DC/DC模块产业本身的生存空间还受到产业链上下游的冲击,这种冲击一是源自于上游的半导体厂商开始跳过中间的模块厂商与下游系统厂商直接合作,提供自己的方案;二是一些有规模的OEM公司或设备厂商通过其强势的采购策略,不断转嫁成本压力,电源模块厂商的利润空间日渐狭窄。电源模块商场要面对来自半导体公司的竞争,现在很多半导体公司推出了模块产品或者类似的解决方案,以取代一些负载点转换器,并直接将其介绍给设备厂商,以跳过中间模块厂商获得更好的价格。
对此,利益受到影响的模块厂商业者却不以为然,Vicor的芮健秋表示,“与采用电源模块的客户相比,采用半导体公司提供的解决方案的客户仍须投入较多的工程努力来设计电源系统。客户可能在元件方面节省一些成本。但是,如果它们把可靠性、产品成本、工程成本和其它间接成本计算在内,情况可能会变成另外一种样子。半导体公司在少品种/大批量领域中的影响会比较显著。同时,我相信电源模块制造商将不断降低其成本以满足上述挑战。”
爱立信电源模块亚太区市场与销售副总裁郑建平的阐述更加直接明了,他说:“最早大家在解决电源模块完全是以元器件的离散型的解决方案,买一个电容、电阻、小的变压器就可以搭了。而我们做模块是给客户做了一个整体性的解决方案。他们现在插进来做的正是处于这两者之间。实际上,要弄清楚客户的需求在哪里非常重要。”他表示,客户的分层越来越清晰,他们把注意力放在它的专长方面,而不喜欢分散。如果它走回半成品方案,需要很多人力物力,还有涉及技术上的兼容性以及第二货源的问题等。如果是模块方案的话,管理上是非常方便的。
从具体的应用来看,据分析人士指出,在10A以下的应用中,半导体厂商有能力做很好的处理,而且在性价比方面有一定优势,但是在10A以上应用中,半导体厂商对模块厂商的冲击并不明显。从电源模块供应商的角度来看,模块电源技术已经发展多年。在标准化方面的力度也在日益加强。“通过DOSA和POLA两个联盟,市场上很多产品都实现了标准化,这样更能照顾客户的利益。我认为模块电源厂商今后会往高端市场走。半导体公司提供半导体元器件,目前主要解决低端市场,在功率散热方面不一定能很好的解决。”郑建平表示。
砖式转换器争创应用新格局
目前对标准模块的需求主要集中在数字通信领域,而且越来越多的趋势采用12V中间总线架构,从而带动了很多POL的需求。然而在通信领域,中高端设备主要还是网络产品,在这个领域传统的48V分散供电方式仍然占据着主要地位。这种领域很多低电压的需求还是直接通过砖型产品来进行变化的。在数字通信里面,POL前级模块也基本上是砖型的,POL转换器仅能执行砖式转换器的部分功能,POL转换器只在某些不需要砖式转换器全部功能的应用中对砖式转换器构成竞争,无法直接取代后者。在多数应用中, POL转换器必须与砖式转换器配合工作。
随着客户的电路板变得越来越复杂,转换器的可用电路板空间迅速缩小。这促使市场要求尺寸更小并能提供更高功率的产品。不过尺寸变小,并一定意味着性能提高,由于电路板空间变小和铜用量减少,十六分之一和八分之一砖可能达不到较大封装产品的性能水平,毕竟高功率和产品尺寸还是有一定的关系的。郑建平表示,对于所有的制造商来说,他们的要求基本都是一样的。即尺寸小,功率高,密度大,这是一个普遍的趋势,任何行业都是如此,但是有一点,不管做到多小,毕竟物理极限是存在的。此外,FET和芯片公司的技术开发,也会限制电源公司的设计选择。
半砖和四分之一砖已经是一个成熟的市场,还会保留一段时间。八分之一砖市场开始成熟,可能会看到最近几年会有一个高速增长阶段。但是十六分之一砖产品毕竟还是新的东西,还需要一段时间。从产品技术发展来看,半砖产品最早出现在90年代末,当时这种产品的功率还是50W左右,后来随着技术的发展,四分之一砖面世的时候已经达到100W的功率,而那时半砖的功率则往150W、200W、250W、300W这个范围发展。八分之一砖也是以50W的功率亮相的,现在业界已经可以做到100W、150W,而目前刚刚出现十六分之一砖也是50W的功率上。
这造成了一些产品应用段的重合,不过由于老的产品仍然在维持其生命周期,所以半砖目前在市场上占的份额仍然比较大。谢玮介绍说:“在传统砖型市场确实面临着产品功率重复的现象,这也是新技术和产品发展的必然规律:新一代产品的出现必然是从替代老一代产品低功率段而开始的。目前还是半转产品占据了砖型市场的半壁江山,但未来1/4和1/8砖产品将会取代半转目前的市场地位。就目前主要的应用来看,500W以上还是全转,200-500W是半砖,100-250W是1/4砖,50-150W是1/8砖,这其中既有功率的重合又有不同的应用领域。就1/16砖来说,目前产品问世的还是在50W功率段,将有1~2年的市场推广期才会进入成熟应用。”
厂商们都表示将继续加强现有的砖式产品线,“我们将在未来几年不断扩大目前的砖式产品家广族。加上我们的在线定制模块设计程序,客户几乎可以在几秒之内获得/开发它们需要的任何DC/DC转换器。”Vicor的芮健秋说。就象所有其它行业一样,电源模块市场正在趋于成熟,预计竞争会越来越激烈。
面向未来的“数字电源”命题
对于现代的电源系统,仅仅简单地将输入电压变换成若干输出电压已经不再足够。Power-One亚太区技术总监马飞表示,一个完善的系统解决方案,除了功率变换,还必须完成功率管理以及通讯功能。对于这样的系统要求,目前流行的解决方案存在如下的缺陷:无论是电源厂家还是半导体供应商都不能提供完整的功率解决方案,因此系统工程师必须全面考虑DC/DC模块,功率管理芯片,以及分立器件;采用功率变换和功率管理分开的方式会非常显著的增加板上空间的占用。此外,在同一个系统中使用大量不同的模块会加大包括模块认证和供应链管理的工作量。
电源系统已经从单独的“必不可少的危险设备”转变成可监控的子系统。当今的系统已经开始将电源子系统视为可控制的外设来对待。这些系统可控制的电源子系统可以实现诸多优势,如节电、排序及裕度调整等。产业界包括很多半导体厂商已经开始推出一种称作“数字电源管理”的解决方案,通过一个数字内核和嵌入式通信接口对多个电源转换模块和外部元件进行控制,以提供更高的系统性能、可靠性以及更低的功耗。相关数字控制芯片有如TI 的Fusion Digital Power、Power One的ZM7000系列等。
数字电源控制的核心在于通信接口,目前在相应的系统总线方面主要形成两个派别,一是Power-One的Z-One Digital IBA,一个是以Artesyn为首的DOSA、POLA以及十几家半导体公司组成的PMBus阵营。据马飞介绍,Z-One数字电源系统通过该公司的Z-7000系列芯片来控制一组可编程的POL(最多可以达到32路)对负载供电,供电电压和电流由程序决定,在编程前,所有POL的技术参数都是一样的,通过一个由该公司提供的图形用户接口(GUI)用户可以对输出电压、顺序管理、跟踪、保护阈值等大量参数进行编程,并保存在DPM之中。
不同于其它的电源管理解决方案,它不需要用户提供I2C接口、主机处理器或非易失性内存。此外,每一路POL还可以通过并联最多10个POL来达到输出功率的提升,电流最高达到200A。马飞表示,采用这种解决方案后不再需要功率管理控制器、FET管、开关、监控以及各种无源器件,从而减少了板上空间,降低了系统成本。但是目前只有Power-One和C&D的可编程POL可以搭配这种DPM芯片使用,而后者正是由Power-One进行技术授权。
DC/DC转换器市场正在趋向于体积更小的低成本模块
从通信领域的发展来看,近几年的技术更新持续不断。在无线技术、宽带技术的推动下,产生了一些新的架构和设备。爱立信电源模块亚太区市场销售部产品策略经理谢玮表示:“我们Ericsson电源模块的产品开发策略就是紧紧跟踪业界、市场、客户的新需求和产品技术发展趋势。例如,中国信息产业部已经宣布在2008年北京奥运会时肯定会正式开展3G业务,这表明在2006年将确定要颁发3G牌照和完成3G设备开发的初步定型,如同前几年在宽带和xDSL技术迅速发展一样,未来的3G产品在无线基站和功放领域都有新的市场需求和电源需求。我们会紧跟上游OEM厂商设备和技术发展的趋势,来制定和确立我们产品的开发策略和路标规划。”
不仅仅是爱立信,所有的电源模块制造商都在积极策动自己以寻求更大的市场主导权。SynQor通过设计支持当前及新兴的市场领域的先进产品,继续巩固其市场地位。除了开发十六分之一砖等新产品以支持标准电信市场以外,SynQor还提供用于以太网供电(PoE)应用的产品。孙永骅认为,过去两年内总体电源市场经历了大规模的整合,出现了众多并购活动,DC/DC转换器市场正在趋向于封装更小的低成本模块,同时电信市场的变化不定要求制造商缩短交货期。为了满足这些需求,电源公司需要有领先的技术和灵活的制造能力。
水平的阵营竞合与垂直的产业链博弈
对于整个行业市场的竞争,Vicor亚太区业务总监芮健秋这样说:“我们通常把电源模块市场细分为多品种/小批量、中品种/中批量和少品种/大批量三个部分。我们可以看到,少品种/大批量领域中的竞争最为激烈,如电信领域,而且未来将持续保持这种趋势。”竞争激烈而市场容量又非常有限,这促使厂商们在竞争的同时也在一定程度上抱成一团,以尽可能地扩大市场机会。在最引人瞩目的砖式转换器市场,业界迄今已先后成立三个联盟以确保各类砖式产品之间具有更大的兼容性,尤其是使正在推出的十六分之一砖产品标准化。孙永骅表示:“在十六分之一砖产品领域,目前三个标准不统一,这在一定程度上限制了这个市场的发展。DOSA出来后,推进了这种系列产品的发展,很多厂家开始推出相关产品。”
而DOSA阵营力主发展并规范十六分之一砖产品,在某种程度上是为了挽回当前分布式电源架构(DPA)的不利局面,想为分布式电源架构提供新的机会。传统上,电路板空间有限并要求多输出电压电源的客户,一直使用中间总线架构(IBA),通过一个总线转换器和多个POL来满足其需求。十六分之一砖模块的出现,为客户提供了使用多个十六分之一砖的选择,额定电流可高达25A,所占用的电路板空间比一些POL还小。但是,重新使用分布式电源架构可能提高系统的总体电源成本,因此系统厂商需要评估权衡其优先级是电路板空间、性能还是成本。
在电源模块市场还有一个鹬蚌两相争的例子发生在正在兴起的数字电源领域,两个阵营一方是Power-One为创始成员的Z-Alliance,另一方是以Artesyn为首的DOSA、POLA以及十几家半导体公司组成的PMBus阵营。Power-One这次对决中独当一面,不仅提供匹配这种总线方案的可编程POL,而且独家生产核心的数字电源控制芯片(DPM)。到目前为止,只有C&D一家公司通过接受技术授权的方式加入Z-One的行列阵营,生产可搭配Power-One DPM芯片的可编程的POL转换器。Power-One的中国区业务拓展经理苏镭表示,Powe-One的解决方案目前在国外已获得多家系统厂商采用,国内也有北京信威通信率先采用。
除了水平层面的各厂商之间的竞争,目前DC/DC模块产业本身的生存空间还受到产业链上下游的冲击,这种冲击一是源自于上游的半导体厂商开始跳过中间的模块厂商与下游系统厂商直接合作,提供自己的方案;二是一些有规模的OEM公司或设备厂商通过其强势的采购策略,不断转嫁成本压力,电源模块厂商的利润空间日渐狭窄。电源模块商场要面对来自半导体公司的竞争,现在很多半导体公司推出了模块产品或者类似的解决方案,以取代一些负载点转换器,并直接将其介绍给设备厂商,以跳过中间模块厂商获得更好的价格。
对此,利益受到影响的模块厂商业者却不以为然,Vicor的芮健秋表示,“与采用电源模块的客户相比,采用半导体公司提供的解决方案的客户仍须投入较多的工程努力来设计电源系统。客户可能在元件方面节省一些成本。但是,如果它们把可靠性、产品成本、工程成本和其它间接成本计算在内,情况可能会变成另外一种样子。半导体公司在少品种/大批量领域中的影响会比较显著。同时,我相信电源模块制造商将不断降低其成本以满足上述挑战。”
爱立信电源模块亚太区市场与销售副总裁郑建平的阐述更加直接明了,他说:“最早大家在解决电源模块完全是以元器件的离散型的解决方案,买一个电容、电阻、小的变压器就可以搭了。而我们做模块是给客户做了一个整体性的解决方案。他们现在插进来做的正是处于这两者之间。实际上,要弄清楚客户的需求在哪里非常重要。”他表示,客户的分层越来越清晰,他们把注意力放在它的专长方面,而不喜欢分散。如果它走回半成品方案,需要很多人力物力,还有涉及技术上的兼容性以及第二货源的问题等。如果是模块方案的话,管理上是非常方便的。
从具体的应用来看,据分析人士指出,在10A以下的应用中,半导体厂商有能力做很好的处理,而且在性价比方面有一定优势,但是在10A以上应用中,半导体厂商对模块厂商的冲击并不明显。从电源模块供应商的角度来看,模块电源技术已经发展多年。在标准化方面的力度也在日益加强。“通过DOSA和POLA两个联盟,市场上很多产品都实现了标准化,这样更能照顾客户的利益。我认为模块电源厂商今后会往高端市场走。半导体公司提供半导体元器件,目前主要解决低端市场,在功率散热方面不一定能很好的解决。”郑建平表示。
砖式转换器争创应用新格局
目前对标准模块的需求主要集中在数字通信领域,而且越来越多的趋势采用12V中间总线架构,从而带动了很多POL的需求。然而在通信领域,中高端设备主要还是网络产品,在这个领域传统的48V分散供电方式仍然占据着主要地位。这种领域很多低电压的需求还是直接通过砖型产品来进行变化的。在数字通信里面,POL前级模块也基本上是砖型的,POL转换器仅能执行砖式转换器的部分功能,POL转换器只在某些不需要砖式转换器全部功能的应用中对砖式转换器构成竞争,无法直接取代后者。在多数应用中, POL转换器必须与砖式转换器配合工作。
随着客户的电路板变得越来越复杂,转换器的可用电路板空间迅速缩小。这促使市场要求尺寸更小并能提供更高功率的产品。不过尺寸变小,并一定意味着性能提高,由于电路板空间变小和铜用量减少,十六分之一和八分之一砖可能达不到较大封装产品的性能水平,毕竟高功率和产品尺寸还是有一定的关系的。郑建平表示,对于所有的制造商来说,他们的要求基本都是一样的。即尺寸小,功率高,密度大,这是一个普遍的趋势,任何行业都是如此,但是有一点,不管做到多小,毕竟物理极限是存在的。此外,FET和芯片公司的技术开发,也会限制电源公司的设计选择。
半砖和四分之一砖已经是一个成熟的市场,还会保留一段时间。八分之一砖市场开始成熟,可能会看到最近几年会有一个高速增长阶段。但是十六分之一砖产品毕竟还是新的东西,还需要一段时间。从产品技术发展来看,半砖产品最早出现在90年代末,当时这种产品的功率还是50W左右,后来随着技术的发展,四分之一砖面世的时候已经达到100W的功率,而那时半砖的功率则往150W、200W、250W、300W这个范围发展。八分之一砖也是以50W的功率亮相的,现在业界已经可以做到100W、150W,而目前刚刚出现十六分之一砖也是50W的功率上。
这造成了一些产品应用段的重合,不过由于老的产品仍然在维持其生命周期,所以半砖目前在市场上占的份额仍然比较大。谢玮介绍说:“在传统砖型市场确实面临着产品功率重复的现象,这也是新技术和产品发展的必然规律:新一代产品的出现必然是从替代老一代产品低功率段而开始的。目前还是半转产品占据了砖型市场的半壁江山,但未来1/4和1/8砖产品将会取代半转目前的市场地位。就目前主要的应用来看,500W以上还是全转,200-500W是半砖,100-250W是1/4砖,50-150W是1/8砖,这其中既有功率的重合又有不同的应用领域。就1/16砖来说,目前产品问世的还是在50W功率段,将有1~2年的市场推广期才会进入成熟应用。”
厂商们都表示将继续加强现有的砖式产品线,“我们将在未来几年不断扩大目前的砖式产品家广族。加上我们的在线定制模块设计程序,客户几乎可以在几秒之内获得/开发它们需要的任何DC/DC转换器。”Vicor的芮健秋说。就象所有其它行业一样,电源模块市场正在趋于成熟,预计竞争会越来越激烈。
面向未来的“数字电源”命题
对于现代的电源系统,仅仅简单地将输入电压变换成若干输出电压已经不再足够。Power-One亚太区技术总监马飞表示,一个完善的系统解决方案,除了功率变换,还必须完成功率管理以及通讯功能。对于这样的系统要求,目前流行的解决方案存在如下的缺陷:无论是电源厂家还是半导体供应商都不能提供完整的功率解决方案,因此系统工程师必须全面考虑DC/DC模块,功率管理芯片,以及分立器件;采用功率变换和功率管理分开的方式会非常显著的增加板上空间的占用。此外,在同一个系统中使用大量不同的模块会加大包括模块认证和供应链管理的工作量。
电源系统已经从单独的“必不可少的危险设备”转变成可监控的子系统。当今的系统已经开始将电源子系统视为可控制的外设来对待。这些系统可控制的电源子系统可以实现诸多优势,如节电、排序及裕度调整等。产业界包括很多半导体厂商已经开始推出一种称作“数字电源管理”的解决方案,通过一个数字内核和嵌入式通信接口对多个电源转换模块和外部元件进行控制,以提供更高的系统性能、可靠性以及更低的功耗。相关数字控制芯片有如TI 的Fusion Digital Power、Power One的ZM7000系列等。
数字电源控制的核心在于通信接口,目前在相应的系统总线方面主要形成两个派别,一是Power-One的Z-One Digital IBA,一个是以Artesyn为首的DOSA、POLA以及十几家半导体公司组成的PMBus阵营。据马飞介绍,Z-One数字电源系统通过该公司的Z-7000系列芯片来控制一组可编程的POL(最多可以达到32路)对负载供电,供电电压和电流由程序决定,在编程前,所有POL的技术参数都是一样的,通过一个由该公司提供的图形用户接口(GUI)用户可以对输出电压、顺序管理、跟踪、保护阈值等大量参数进行编程,并保存在DPM之中。
不同于其它的电源管理解决方案,它不需要用户提供I2C接口、主机处理器或非易失性内存。此外,每一路POL还可以通过并联最多10个POL来达到输出功率的提升,电流最高达到200A。马飞表示,采用这种解决方案后不再需要功率管理控制器、FET管、开关、监控以及各种无源器件,从而减少了板上空间,降低了系统成本。但是目前只有Power-One和C&D的可编程POL可以搭配这种DPM芯片使用,而后者正是由Power-One进行技术授权。
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