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对话:聚焦5G基站电源

2020-09-28 09:41:04 来源:电子变压器与电感网 作者:陈泽香 点击:5498

编者按:

8月17日,深圳市宣布已经正式完成5G独立组网全覆盖,率先进入5G时代。在5G引领下的深圳速度展示了新时代下,社会主义先行示范区的绝对优势和科技底蕴,也给全国各地5G建设树立典范,给5G全产业链发展带来强大的发展信心。

工信部最新统计显示,截至6月底,我国5G基站累计超40万个,近期平均每周新开通的5G基站超过1.5万个;截至7月底,5G终端连接数已达8800万。

随着全国5G基站全面推进铺设,全球5G建设紧锣密鼓开展,5G基站电源的需求量也在迅猛增加。由于5G基站相较于上一代的通讯技术下的基站,有其特殊性,给基站电源厂商,及其上游磁性元件、磁性材料、绝缘材料等企业及带来新挑战。

本期《磁性元件与电源》下设《对话》栏目,我们邀请了国内多家5G基站电源产业链知名企业代表,围绕5G基站电源、磁性元件及原材料在5G基站电源场景的应用、性能要求、市场期望值等话题展开对话,为深耕这一行业的从业者进一步了解5G基站电源行业生态提供力所能及的点拨。

 

《对话》话题导览

① 5G基站建设潮从去年年底开始发力,从企业向这一市场的产品供应量的角度来看,各位5G建设参与者感受到的市场实际需求变化如何?

② 5G基站电源与4G基站电源相比有何不同?最大的难点是什么?

③ 磁性元器件厂商在5G基站电源方面的产品类型是如何从结构方面考虑设计的?

④ 对于功率密度的新要求,磁性元件需要做哪些调整?

⑤ 从磁性材料、磁性元件角度出发,我们该如何解决功耗问题?

⑥ 有一些5G基站电源厂商测试系统不一样,磁性元件厂商如果供应多家相关厂商,会存在测试系统、客户端不一致,您是否也遇到这种问题,如何解决的?

⑦ 5G商用以后,包括基站建设和5G终端,磁性元件小型化带来的成本压力施加我们和同我们密切配合的磁性材料厂商身上,如何推动双方把成本降下来,是我们一直想要去解决的问题。

⑧ 5G基站电源供电方式有很多种,主流方式是哪几种?以及未来的供电方式有什么不一样呢?

⑨ 5G基站未来的功率大概能做到了3000W、5000W,还是6000W,像这样的功率等级有没有一个大致的规划?了解清楚这个,有利于磁性元器件厂商针对不同功率等级的需求进行设计。

⑩ 为何今年上半年和下半年的需求变动这么大?未来的5G基站电源建设趋势如何?是否长期稳定?

 

参与人员:

 

主持人:5G基站建设潮从去年年底开始发力,从企业向这一市场的产品供应量的角度来看,各位5G建设参与者感受到的市场实际需求变化如何?

德维斯邵光华:在5G基站电源市场,我们主要供应多种型号的变压器。与去年同期相比,今年3—6月,我们的产品销量增长了大概3-5倍了。但是从6月下旬开始,我们明显感觉到订单量有所下滑了。

从目前情况来看,眼下5G方面增长幅度,像5月之前那种订单火爆的场面没有了。

我认为国际环境对我们影响确实很明显,特别是近几个月来可能是受到美国进一步的政策挤压,对芯片方面可能还是有点影响。

铭普光磁刘树林:去年到今年上半年确实是多了一些,特别是一季度,铭普光磁中标了一些较大的订单,主要是组合式开关电源、一体化电源等产品。就磁性元器件来讲,我们从网口、到射频区间,都有供应变压器、电感器等多个系列产品,我们高功率、大电流的电感器需求增加明显。

伊戈尔李鹏:我们伊戈尔电气供应5G基站电源相关的磁性元件产品,今年出货量提升也很明显。

京泉华朱勇:我们还是继续保持以往的水平。

海光欧阳顺昌:我们针对5G基站电源市场,有不同的模块,对应的一些供应量不一样。

金刚磁业刘关生:随着5G的推动,我们更加看好这个市场的未来发展。根据过去一年金刚磁业发展情况来看,通讯市场、大电流电感这两个细分方向的产品已经占据我们80%的销售份额。

天通控股杨新峰:在疫情的冲击下我们公司依旧逆势发展,供货量增加,后续的订单良好。

奥立电子胡秀江:我们主要生产绝缘线,供应变压器厂商,就用于5G基站电源方面,我们今年的量上来不少,较我们之前供应这个市场的量来看,大概增长了50%。

从我们现在情况来看,我们在5G基站电源供应方向没有明显的波动变化,而且我认为,电子变压器行业在这个市场的发展势头挺好。

 

主持人:5G基站电源与4G基站电源相比有何不同?最大的难点是什么?

海悟科技张克波:5G主设备的功率比较大些,意味着对开关电源的功率要求也大一些,5G是4G耗电功率的三到四倍。最大的难点我觉得是单模块的功率往比较大的方向走,这是一个趋势。就是在单元模块体积锁定的情况下,要求元器件的功率越大越好。

半导体研究院李明远:5G基站电源功率要求做得更大,尺寸要做得更小,重量要做得更轻,效率还要做得特别高,此外还要保证散热,而主要难点还是如何大幅提升功率密度。

麦格米特郭文:稳定性、效率(功率密度)、体积、散热四个方面。主要是攻克功率密度这一块。

长城计算机王永安:主要诉求难点包括功率要求更大,稳定性要好,对周围环境的适应性要好,体积小型化等。

奥立电子胡秀江:我们之前也有供应绝缘线给4G基站电源,总体来说,5G基站电源功率输出要比4G的要更大。也就意味着他们的电源设计可能要比原来更大,或者说电源承受的电流、功率密度会更大。对电子变压器来说,客户一方面希望节省成本,一方面又希望能够有更高的功率。

东阁科技应冬苟:主要是对性能要求比较高、功耗的问题。

中兴通讯王波:我主要关注磁性元器件厂商在5G基站电源方面的产品类型,他们从结构方面又是如何考虑设计的?

京泉华朱勇:我觉得在结构设计上,首先应该更适合自动化一些。其次,在磁性元件上更多考虑的是研发人才的投入。因为现在产品功率密度高,很多产品它已经小型化了,难度自然也大了些。所以对研发设计人员的要求相对也高一些,从设计上如果达不到要求,冒然采用自动化、机械化生产也会遇到较多麻烦。

麦格米特郭文:对于功率密度的新要求,磁性元件需要做哪些调整?

德维斯邵光华:主要通过两个方向,一个是原材料本身的材质,另一个从工艺结构设计。

解决磁芯功率密度、稳定性、电磁兼容这几个方面,我们主要还是通过原材料设计,我们会跟磁芯生产商沟通,要求原材料厂商提升产品性能,能够满足功率要求,同时我们也要考虑体积大小。

我们还需要从结构方面进行设计。比如客户对我们产品有限高度,我们就可能考虑用切片的方式,还有骨架是不是需要新开模具等。

铭普光磁刘树林:对于电子变压器而言,效率方面肯定要提高,要有持续性,其功耗必定要减少。主要还是从磁性材料这方面去做功课。

伊戈尔李鹏:我们首先根据电源厂商对磁性元件大小的要求,运用伊戈尔的新技术、新材料、新工艺,来满足我们的5G通讯电源的要求。

我们在磁性元件领域技术和上下游供应链整合方面,还是有自己的强项。对于磁性元件来说,磁芯是很重要的,我们可以根据电源性能要求,让磁芯厂商和我们密切配合,将优质的磁芯方案给到我们,满足电源厂商对磁性元件的性能要求。

其次,不一样的生产工艺,对电源的性能影响也不同。我们在生产这方面,花很大成本投入自动化,保证产品的高可靠性和质量稳定性、一致性。

再次,在工艺设计上,像扁平立绕、平板变压器等这些新技术我们都有应用到。

5G基站电源对于磁性元件的应用,实际上很多都还是用到传统的变压器、电感器,产品本来还是原来的那种,只不过现在对磁性元件的工艺、性能方面有所提高。

京泉华朱勇:5G基站电源整体来看我个人觉得还是属于通信类,通信工业类的产品没有多大变化。针对磁性元件来说,实际变化并不是很大,具体的变化主要是高功率密度、高效率。

以华为、艾默生为例,他们整个设计上面没有太多的变化,所以如果从功率密度上面来说的话,磁性元件需要调整的并不多,我觉得目前能做到97%的效率已经很高了。

海光欧阳顺昌:我们根据客户提的要求,根据实际情况,去协同寻找、开发新材料。

 

海悟科技张克波:从磁性材料、磁性元件角度出发,各家是如何解决功耗问题?

德维斯邵光华:从我们磁性元件角度出发,解决功耗问题,我们主要还是从磁芯方面去做改善。另外一个就是从线材方面做调整,平板变压器用铜箔,做一个绕组结构,让它电流能够更大,但这种方式也需要考虑到成本的问题,相对来说,平板变压器的成本会高一点,看双方合作价格方面是如何彼此权衡的。

线材也是新材料的一种,我们可能会把方案给到客户,让客户选择,5G基站建设也需要考虑成本,因为胶水有问题,可能他会选择一些集中的方法,可能选择铜箔绕组,可能用绕组结构达到它的要求,可能选择不用漆包线,改用铜皮,也有可能直接选用膜包线、FIW线。

铭普光磁刘树林:从磁性元件厂商出发的角度出发,我们主要就是通过选用一些高性能磁性材料。

伊戈尔李鹏:我们主要考虑怎么把变压器的效率做高,磁性元件在选材的时候会考虑的高温情况下,它的特性不要有太大的改变,效率还能提升。温度变高的情况下,一些绝缘材料要求的耐温等级也会提高,不过总的散热情况把控主要还是整机厂商在统筹设计的时候去考虑的。

5G产业需要进行细分,第一个就是5G基站, 5G宏基站与上一代的宏基站,在对磁性元件的使用实际上并没有太大差异。而5G的到来,它不止宏基站,它还有很多微基站,其使用场景对散热要求高,整体体积也小,相应的对磁性元件的要求也高一些。

中兴通讯王波:磁性元件设计的好坏,决定散热设计的好坏,也可能就决定电源的好坏。

奥立电子胡秀江:我们有几种方案去调整,一种是我们会给他提供一些多股线,因为多股线在电子变压器实际应用中,在集肤效应、产生热源上起到很大的改善作用。

此外,我们的线也更适合电子变压器厂商自动化生产作业。

铭普光磁刘树林:5G商用以后,有些5G相关市场的产品,对元器件小型化较为重视,即产品尺寸更小了,与此同时,磁性元件的成本也更高了,这种成本压力也施加在与我们密切配合的磁性材料厂商身上,如何推动双方把成本降下来,是我们一直想要去解决的问题。

海悟科技张克波:降成本的话,是整个链条的问题了。站在我们的角度,首先就是和我们的磁性元件供应商谈判,降幅一定的百分比。

第二点是基于器件本身的采购成本,不光磁性元件,还有电池的外壳之类。一开始的时候可能还没销量,价格就会有点偏高,随着发货量的增加,其实这个东西还是有一些谈价空间的,整个链条都要去谈,从外壳到里边的核心单板,整体往下降。

第三点是考虑生产制造的降本。比如说在早期,由于新品效率可能不是太高的情况下,人工制造费用也就偏高了。随着设备的成熟,工作效率不断提升,生产制造的费用也会下降。

第四点还有方案级这种优化,这是基于跟客户的一个沟通情况,根据客户的需求来判定的。比如客户以前是开发3000W,现在客户提4000W,如果你做了4000W,那客户从整个方案来讲成本是要下降的,但是下降又不是说你一家下降,如果整个行业都是往大功率去走的话,整个行业成本也会往下降。

但是,方案现在还没有商量,功率就往高走,其实没什么好处的。因为产品会分散,有1000W、2000W、3000W、4000W,分布多了,前期物料采购成本又不具有优势了,对第四点我还是持保留意见。

骅骝新材黄奕:说到成本问题,不管是投入新产品,还是在现有的产品上面提升性能,确实都会增加成本。那么如果要降低成本,有赖于整个行业产业链的发展,只有整个行业发展起来了,规模上去了,才能真正的降低成本。

另外,还可以从内部管理的这些角度去解决。不管是从我们的原材料采购到我们的制成,还有包括我们的成品率,提升效率和良率,这些方面都是可以改进的,是整体的压缩成本。

天通控股杨新峰:由于没有统一的标准,磁材与磁性元件的下游电源厂商或终端设计方案都走不同的路线,所以需要在方案设计时能够联动配合,达到最合适的选型选材。而磁材制造商,需要加快自动化改造升级,从而降低人工成本。此外,还可通过研发,提高材料的性能来降成本。目前,天通已经在材料技术等有足够的储备来应对市场。并通过自身优势,在系统升级,设备自动化设计,改造等着手,突破传统,从而打造领先自主的磁材智能制造。

 

铭普光磁刘树林:有一些5G基站电源厂商测试系统不一样,磁性元件厂商如果供应多家相关厂商的话,会存在测试系统、客户端不一致,您是否也遇到这种问题,如何解决的?铭普光磁的做法是,与客户在铭普内部搭建测试系统,通过测试,提前把可能出现的问题模拟发现,及时解决。

中兴通讯王波:我们现在用的电源,它用到的这些零件的这些供应商,现在基本上是固定的,跟我们合作的有那么四五家,我们会找他定制,找他去打样,提前通过测试来先解决问题。

伊戈尔李鹏:我们会在工作时间和通讯电源商协同进行测试,测试内容包括高低温测试、老化测试、可靠性测试等等。

海悟科技张克波:前端的验证很关键。比如说一个电源设计,前期我开发阶段是打样10个8个,后面通过小批量去验证它的一致性。比如我说设计一个电感变压器,都会装到我的电源上实测的,实测它的温升,实测它的温度,实测它的效率。

海光电子欧阳顺昌:都要进行模拟演练的。先小批量验证的,各种实验都做好了,才可能开始大批量生产。

天通控股杨新峰:我们在研发新材料的时候,都会针对不同的客户进行调整,后续也会做相应的测试,满足客户的需求。

麦格米特郭文:因为所有的电源一旦运用到实际的场景里边,会碰到很多的环境问题,比如温度、海拔等问题,我们会利用相似的环境去模拟这种实际应用环境,然后找出应用环境中出现的一些故障或者一些问题,再针对故障点进行解决。

伊戈尔李鹏:5G基站电源供电方式有很多种,主流方式是哪几种?以及未来的供电方式有什么不一样呢?

海悟科技张克波:它的主流就是交流进直流出。这种现在是影响最大的,因为它最大的一个电源就是交流220V输入,然后输出是直流48V。我觉得应该不会有大的改变。现在基站里面电源它只是体现方式发生了变化,以前是因为那个功能模块也是交流性质,现在他切换到纯自动模块了,就不带风扇,纯靠自然冷却。但是它也是交流进,直流出。它的特性不发生变化,只是说电源本身的体现方式发生了变化,从物理形态上发生了变化,但是从电器性能上的话,它其实没有发生太大的变化。

天通控股杨新峰:5G电源方案百花齐放,但会往模块化,标准化,集成化呈现,最终离不开效率的提升。

 

伊戈尔李鹏:5G基站未来的功率大概能做到了3000W、5000W,还是6000W,像这样的功率等级有没有一个大致的规划?了解清楚这个,可有利于磁性元器件厂商针对不同功率等级的需求进行设计。

中兴通讯王波:目前还不太有这样的一个数量的比例的规划。因为每一个5G基站需求不一样,配置也不一样,所以这个没法量化,也没法评估。

海悟科技张克波:我们现在也正在跟客户研讨这个话题,因为不是说你想做得越大越好,比如说单向输入,你输入这么大的电流,怎么出来?还有一个是输入输出端口的东西,市场上现在都没有这么大的功率等级的端子接插件,都要重新去开模,就涉及到开发验证等一系列问题。现在中国移动在论证4000-6000W,到底是做哪个规格更好。总体是往大功率方向规划,但是也不能说无限的加大功率,无限制的话,还是会带来一些潜在的问题的。从5G基站电源目前的需求来看,2000-3000W是现在单机主流需求。

 

德维斯邵光华:6月下旬之后的5G基站电源市场下滑明显,我也很想知道后续这个市场的发展情况如何?

海悟科技张克波:国家已经把5G基站建设当成重点任务,发展前景肯定不错。现在5G的铺设,不管从国家层面,还是运营商层面都很重视,所以我觉得不会差,肯定是我们要重点关注的方向,肯定是要做的,现在我们要关心的不是做不做的问题,而是怎么做得更好。

今年主要是因为疫情,以及国家政策推动的原因,导致上半年各个供应商备了很多的货,所以需求量增长迅速,到了7、8月份之后,各个运营商不是没需求了,需求是必然的,只不过他们是在消磨库存。

我认为后续几年5G基站市场,只要不出现像今年这种疫情,就不会再像今年出现这种特殊情况了。因为从明年开始,5G基站基本就会持续加大投入去布点,这样才能满足用户的新要求,所以5G基站建设的量应该还是要增加的,未来三四年的话也会一直增加,而且这个市场目前相对也比较稳定,要对这个市场抱有信心。

天通控股杨新峰:目前受疫情影响,全球规模化的基建稍有停滞。短期看,5G的市场下滑是暂时的,但必是发展增量趋势。未来智能化城市,智慧生活都离不开5G。而5G基站从数据中心,宏站,微站等都是全新建设,而非原4G基站的改造。相当于一个从无到有的新兴事物,在全球遍地建设。天通做为上游磁材厂商,已经蓄势待发,对应此市场的快速发展。

中兴通讯王波:上半年,因为国家政策的动员,各大城市都在建5G基站,跟基站配套的通讯电源肯定要跟上,所以上半年需求量可能就大。

从中兴供应的产品来看,我们去年年底预测今年的高峰是在大概5-10月份,结果因为年初疫情对经济带来的影响,建设提前到3月份,开始大量发货,所以我们在7月份就已经把前面第一波需求发完了。

然后从9月份开始,所有的5G基站的建设基本上就停止了,只有一些小的站,它对应的功率小,它用到的通讯电源肯定就少,肯定总体的需求就会降下来。如今一些大城市基本完成了国家今年的既定任务,需求量就降下来了。

如果要再次有上半年这样高峰值的需求的话,还是需要国家那边政策的推动它。如今三大运营商在招标,如果招标结果出来了,下一波需求基本上也就快了。

从国家给的政策以及我们收到的消息来看,今年四季度到明年还是有很高的需求,也可以看出国家希望通过5G,带来包括工业互联网、汽车等产业的发展,所以我觉得内循环实际上确实也给磁性元件厂商带来很大的机遇。

但是这里面也是存在挑战的,比如我们去年预测的5月份才开始批量发货,我们给各个合作伙伴也是这么要求的,但是市场需求一下子提到3月份,我们企业面临政策的突变,如何在需求骤然降临下,保证产品质量,通过自动化提高产品产量和质量,也就是企业的应对能力,这是在座各位需要考虑的一个挑战。

具体什么时候需求量再暴增,我们不清楚,它受政策影响还是比较大的。从我们能够获取的消息来看,5G建设的高峰期,还在后面,我们今年相当于是小试牛刀,我们也可以看到,今年上半年,5G确实带动了我们一些磁性元件企业的发展,希望我们的合作伙伴能够在磁性元件供应方面继续坚定的支持我们。

 

结语:

总体来说,2019年到2020年上半年,5G基站电源确实给一些磁性元件参与厂商发展增色不少,但大份额需求量过后,一些厂商感受到这一市场出现了短时搁浅。

从各位嘉宾的提问和观点的碰撞来看,他们也都深刻体会到,5G基站的发展是政策引导型产业,关注最新5G基站相关政策动态,保留及时响应生产的能力,同时保证产品高品质输出,是磁性元件厂商镇守5G基站电源市场的必备技能。

从各方的认知以及国家层面的顶层设计来看,5G基站的发展方向不会改变,但“暴增”的时刻未知,我们也期待有磁性元件厂商及其原材料厂商,能在等候这一市场的同时,坐好“冷板凳”,在市场需要的时候,终端出现困难的时候,能从各家专长出发,亮出惊艳的表现。

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