根據(jù)賽迪顧問的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,2013年中國電源模塊市場的銷售總額約為44.47億人民幣,未來幾年內(nèi)還將保持11%左右的增長速度,至2015年,該數(shù)值將躍升至55.14億人民幣。在市場高速成長的同時,近年來國內(nèi)電源模塊行業(yè)的競爭也表現(xiàn)得相當(dāng)激烈,大量新晉電源廠商的涌入,以及客戶對電源產(chǎn)品性價比的日益追求,加速了產(chǎn)品價格戰(zhàn)的“白熱化”,企業(yè)之間的兼并戰(zhàn)也愈演愈烈,很多傳統(tǒng)電源模塊公司被收購、并購,行業(yè)經(jīng)歷著不斷的“洗牌”和重建。
 廣州金升陽科技有限公司FAE部高級工程師奉啟珠 |
而從整體的產(chǎn)品供應(yīng)狀況來看,部分業(yè)內(nèi)廠商反映,目前市場在多數(shù)時間內(nèi)都處于供過于求的狀態(tài),這也使得產(chǎn)品價格一路走低,高性價比的產(chǎn)品較易獲得市場的青睞。對此,廣州金升陽科技有限公司FAE部高級工程師奉啟珠表示:“眾多電源模塊廠商正面臨著史無前例的成本壓力,這一方面要求企業(yè)強(qiáng)化對產(chǎn)品成本的控制能力;另一方面,則需要企業(yè)通過技術(shù)研發(fā)、工藝創(chuàng)新、精益生產(chǎn)等一系列措施來提升核心競爭力,借助自身的技術(shù)實力和完善的服務(wù),勇敢地迎接挑戰(zhàn)。”
通信行業(yè)一直都是電源模塊使用量最大的市場領(lǐng)域,近年來圍繞4G-LTE、數(shù)據(jù)通訊和存儲、云計算、電子商務(wù)、企業(yè)網(wǎng)等應(yīng)用,以磚型(Brick)模塊為主的電源產(chǎn)品越來越多地得到了市場人士的認(rèn)可。且在設(shè)備體積日趨小型化、散熱要求逐漸提升的趨勢下,新型電源模塊產(chǎn)品的設(shè)計大多從開關(guān)拓樸著手,來降低開關(guān)損耗;或是采用總線電源架構(gòu)、非隔離模塊的方式,實現(xiàn)更高的功率密度和轉(zhuǎn)換效率。
提升功率密度和轉(zhuǎn)換效率是關(guān)鍵
 Vicor公司亞太區(qū)售銷副總裁黃若煒 |
針對通信行業(yè)出現(xiàn)的最新應(yīng)用趨勢,Vicor公司亞太區(qū)售銷副總裁黃若煒分析道:“以數(shù)據(jù)處理應(yīng)用為例,當(dāng)前智能電話、互聯(lián)網(wǎng)、社交網(wǎng)絡(luò)、搜尋工具、云計算以及其它業(yè)務(wù)所產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù),令到市場對服務(wù)器數(shù)據(jù)中心的需求非常龐大,數(shù)據(jù)中心的耗電量往往也非常驚人,因此能源效益是數(shù)據(jù)中心必需要考慮的一大因素。”他指出,為了滿足不斷升級的市場要求,電源模塊廠家正以一個百分點,甚至零點幾個百分點的數(shù)值在提高電源模塊的能源效益,但受制于現(xiàn)有轉(zhuǎn)換器拓樸的局限,廠家前進(jìn)的步伐舉步為艱,迫切需要在兩個方面作改變,即配電架構(gòu)的效率;以及功率元器件的核心技術(shù)。
 SynQor公司中國區(qū)經(jīng)理Alan Yuan |
以Vicor目前的產(chǎn)品開發(fā)為例,采用更高的配電電壓,Vicor有直接從48V轉(zhuǎn)到負(fù)載點的VR12.5方案,減少了功耗,縮小了布線鍍銅面積,節(jié)省了轉(zhuǎn)換層級,因而減少了元件數(shù)目,提升了系統(tǒng)的整體效能。特別是公司計劃將于2014年初上市的第一顆ChiP(Converter housed in Package)技術(shù)的HVBCM,可配合380Vdc節(jié)能省電的高壓配電應(yīng)用,將轉(zhuǎn)換器放在一個全新的封裝內(nèi),集成為由多層電路板組成的磁性平板,耙磁性元件模鑄在HDIC基質(zhì)的上下方,以類此IC芯片的切割方式把模塊切割出來,產(chǎn)品功率密度可達(dá)3kw/in3,效率達(dá)98%,高度最低只有4.7mm。
 飛兆半導(dǎo)體營銷策略總監(jiān)Gene Kim |
SynQor公司中國區(qū)經(jīng)理Alan Yuan也表示,模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、小型化、系統(tǒng)化是市場對電源模塊產(chǎn)品的總體需求。具體來講,模塊化使得產(chǎn)品設(shè)計、安裝更方便;標(biāo)準(zhǔn)化可確??蛻艏嫒菪赃x材和產(chǎn)品升級;小型化能節(jié)省空間,提升性能;系統(tǒng)化則幫助客戶形成整體化的解決方案。目前SynQor所有產(chǎn)品線都采用模塊化設(shè)計,并且在同樣尺寸大小的磚型產(chǎn)品中,還開發(fā)了不同功率等級的產(chǎn)品可供客戶選擇。同時他強(qiáng)調(diào)道,傳統(tǒng)的電源模塊主要針對的是二次電源,即DC-DC轉(zhuǎn)換,但現(xiàn)在,越來越多的應(yīng)用需要引進(jìn)例如交流220VAC輸入、DC-AC轉(zhuǎn)換等技術(shù),這類應(yīng)用對模塊電源提出了新的安規(guī)要求;其次在拓?fù)浞矫?,必須要有成熟的器件作支撐來完成設(shè)計;另外是對空間尺寸的要求,使得高功率密度、高效率、熱設(shè)計成為電源模塊的立足之本。
而在新型功率器件的開發(fā)上,飛兆半導(dǎo)體營銷策略總監(jiān)Gene Kim介紹道,硅功率器件的性能對于電源模塊來說非常重要,先進(jìn)的硅技術(shù)可實現(xiàn)高水平的穩(wěn)健性、高性能和小芯片尺寸;其次,封裝技術(shù)的演進(jìn)也是一項挑戰(zhàn),即如何有效地減小熱阻,或穩(wěn)定地維持單一封裝接近20個裸片和80~100根鍵合線的可制造性。飛兆半導(dǎo)體目前擁有完整的SPM智能功率模塊產(chǎn)品組合,且持續(xù)開發(fā)1200V IGBT、500V MOSFET和IC,以及具有各種占位面積和更高功率密度的封裝技術(shù)。
“目前廠商的挑戰(zhàn)主要來自于兩個方面,一是研發(fā)的整體實力,二是制造工藝及品質(zhì)控制,產(chǎn)品開發(fā)的重點主要有軟開關(guān)拓?fù)?、磁集成技術(shù)、平面變壓器等?!睆V州致遠(yuǎn)電子股份有限公司副總經(jīng)理朱旻總結(jié)道。市場對模塊電源新的需求主要體現(xiàn)在:更高的功率密度和轉(zhuǎn)換效率這兩方面,產(chǎn)生的原因包括:一是各行業(yè)對產(chǎn)品的集成度要求提高,對應(yīng)的要求電源的體積要盡可能??;同時,出于綠色節(jié)能環(huán)保的考慮,也要求提高模塊電源的轉(zhuǎn)換效率。此外,低噪音、低輻射的電源也是技術(shù)和市場的發(fā)展主流。為此,致遠(yuǎn)電子2013年新推出了有獨特性能優(yōu)勢的系列超寬壓DC-DC和大功率精密儀器專用電源。超寬壓DC-DC除具備達(dá)10:1的電壓輸入范圍,且?guī)в型晟频妮斎搿⑤敵霎惓1Wo(hù),功率密度大幅提升。
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第二頁:積極挖掘新興市場應(yīng)用潛力
第三頁:安規(guī)與RoHS 2.0認(rèn)證不容忽視
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積極挖掘新興市場應(yīng)用潛力
此外,積極開拓除通信市場之外的新興應(yīng)用領(lǐng)域,也是現(xiàn)階段廠商們贏得商機(jī)的一項法寶,其中,工業(yè)自動化、電力、軌道交通、醫(yī)療電子、可再生能源、軍工以及汽車電子等行業(yè)都是主要的熱點市場。
金升陽是國內(nèi)大型電源模塊生產(chǎn)廠商之一,目前電源模塊的年產(chǎn)能約為1,500萬只,也是較早進(jìn)入工控和電力行業(yè)的一家廠商,對于這類市場,奉啟珠表示,在工控行業(yè)的DCS系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)、工業(yè)儀器儀表等;電力行業(yè)的FTU應(yīng)用、智能斷路器等方面都會大量應(yīng)用到電源模塊。如今,金升陽可針對這兩個行業(yè)提供五十多個系列、超過三百余款的電源模塊產(chǎn)品與應(yīng)用方案。另外,在經(jīng)過1年多的準(zhǔn)備后,今年金升陽第一款鐵路專用電源正式面世,該電源滿足鐵路機(jī)車標(biāo)準(zhǔn),具備40~160VDC超寬電壓輸入;同時,在今年1月份,金升陽還通過了TS16949汽車質(zhì)量管理體系認(rèn)證,全面進(jìn)軍汽車電子行業(yè)。
 環(huán)隆科技股份有限公司研發(fā)經(jīng)理喬伯倫 |
SynQor則是目前能夠提供醫(yī)療級電源模塊產(chǎn)品的少數(shù)幾家供應(yīng)商之一。在針對這一市場的開發(fā)中,SynQor大膽嘗試,將DC/DC中的一些先進(jìn)技術(shù)移植到傳統(tǒng)分立元件組成的AC/DC電源產(chǎn)品上,其中ACuQor系列產(chǎn)品在3’×5’的空間能做到峰值功率500W,5V輸出效率達(dá)到90%以上;CFQor系列通過心臟除顫測試論證,可配合市場上所有的AC-DC電源產(chǎn)品使用。另一方面,為了更好地滿足應(yīng)用需求,SynQor正逐步開始為客戶提供系統(tǒng)級的解決方案。例如,在交流方面,有PFC模塊和IQ4H系列模塊組合;在直流方面,有濾波器模塊和全系列標(biāo)準(zhǔn)模塊組合;在鐵路領(lǐng)域,有鐵路專用外圍保護(hù)電路和RailQor模塊組合;在燃料電池領(lǐng)域,可以提供高壓非隔離NQ60和NQ90系列模塊;在軍工領(lǐng)域,則有Hi-Rel和MCOTS系列模塊,以及用這些模塊組成的可配置電源VME系列、VPX系列以及MultiQor系列的產(chǎn)品。
“現(xiàn)階段車載軌道交通與工業(yè)級交換機(jī)對電源模塊的需求量較大,”臺灣環(huán)隆科技股份有限公司研發(fā)經(jīng)理喬伯倫補(bǔ)充道,“且對開發(fā)技術(shù)的要求也更嚴(yán)謹(jǐn),未來產(chǎn)品將朝向小型化的緊湊設(shè)計、高效率、綠色環(huán)保及解決散熱等重大難題的方向發(fā)展?!蹦壳?,環(huán)隆科技正結(jié)合模塊間的控制與智能通信技術(shù)開發(fā)數(shù)字電源模塊,應(yīng)用于高端市場對模塊使用情況的控制與數(shù)據(jù)記錄,以進(jìn)一步提升系統(tǒng)的可靠性。
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第三頁:安規(guī)與RoHS 2.0認(rèn)證不容忽視
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安規(guī)與RoHS 2.0認(rèn)證不容忽視
不同的應(yīng)用市場對電源模塊的要求雖各有不同,但總體來說,安全可靠性仍是首要考慮的產(chǎn)品性能之一。以工業(yè)應(yīng)用為例,由于設(shè)備的使用環(huán)境通常極其惡劣,因此對于產(chǎn)品的穩(wěn)定、可靠及耐用性的要求也更高?!半娫醋鳛殡娮酉到y(tǒng)的心臟器件,一旦出現(xiàn)異常,就可能導(dǎo)致供電系統(tǒng)的崩潰,甚至?xí)驗槭U(kuò)散,致使整個系統(tǒng)癱瘓。為此,近年來,客戶對模塊電源的可靠性要求越來越高,對電源的短路保護(hù)功能、EMI性能以及電磁兼容性都有更高的要求標(biāo)準(zhǔn)。”奉啟珠說。
電源的可靠性是一項系統(tǒng)工程,據(jù)介紹,金升陽花了近5年的時間建立了包括可靠性物料平臺、失效分析平臺、研發(fā)平臺、流程管控平臺、制造平臺、人員培訓(xùn)平臺和客戶服務(wù)平臺在內(nèi)的七大產(chǎn)品可靠性平臺,同時將成本管理貫穿于整個產(chǎn)品的生命周期中,大力推行精益生產(chǎn)模式,全方位地保證電源產(chǎn)品的可靠性要求。2013年金升陽推出的定電壓R2代產(chǎn)品采取DFMEA和PFMEA措施,從失效機(jī)理層面、器件層面、制造工藝層面到客戶應(yīng)用層面進(jìn)行可靠性改進(jìn)與提升,并從元器件特性優(yōu)化、PCB布板優(yōu)化、生產(chǎn)工藝改進(jìn)、質(zhì)量管控等方面加大投入,產(chǎn)品的實際失效率從第一代電源模塊300ppm的不良率降低到現(xiàn)在R2代產(chǎn)品的70ppm,不僅提高了客戶系統(tǒng)的可靠性,同時也降低了客戶的使用成本。
拓哲(廣州)電子科技有限公司總經(jīng)理謝聯(lián)軍也以電源模塊在4G技術(shù)以及高速鐵路領(lǐng)域的應(yīng)用為例,表示道:“高可靠性、高穩(wěn)定性是電源模塊所必須要具備的性能指標(biāo),且隨著國家節(jié)能降耗政策的落實,高效率、大功率、高PF值也將對電源模塊的性能提出了更苛刻的要求,電源模塊技術(shù)的開發(fā)重點主要在于更嚴(yán)格的工程驗證、更全面的保護(hù)功能設(shè)計、更長時間的整機(jī)可靠性運行測試,以及更精益求精的制造技術(shù)?!蓖卣苤饕獙W⒂陔娏白詣踊O(shè)備領(lǐng)域,產(chǎn)品已涵蓋從0.25W到100W的DC-DC模塊及5W到1000W的AC-DC、DC-DC電源供應(yīng)器,未來公司還將計劃開發(fā)導(dǎo)軌式電源及專業(yè)LED電源。
 RECOM Asia Pte Ltd中國區(qū)總經(jīng)理Harry Gu |
另外,值得注意的是,新的RoHS(電子電氣設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令)指令已于2012年7月21日生效,各成員國在2014年1月2日前被要求將其納入本國立法,與RoHS1.0相比,新的RoHS2.0要求條款更加復(fù)雜。RECOM Asia Pte Ltd中國區(qū)總經(jīng)理Harry Gu說:“目前客戶對產(chǎn)品的性能及市場認(rèn)證特別重視,此外,也非常關(guān)注產(chǎn)品的環(huán)保性能。今年RECOM更新了所有產(chǎn)品組合的RoHS認(rèn)證,保證產(chǎn)品都能完全符合RoHS2.0標(biāo)準(zhǔn)。RoHS新標(biāo)準(zhǔn)是在新的EU標(biāo)準(zhǔn)(2011/65/EU)下的最新更新,并將成為CE制造要求的一部分。RECOM的產(chǎn)品同樣也符合REACH標(biāo)準(zhǔn),無論是在生產(chǎn)過程還是最終成品中都沒有大規(guī)模地使用任何不被允許的化學(xué)物質(zhì),保證客戶能放心地銷售以及出口到國外市場。”
據(jù)了解,RECOM的模塊電源產(chǎn)品主要應(yīng)用于環(huán)境比較苛刻、耐高溫、耐振動和沖擊、高可靠性和高耐壓的設(shè)備中。特別是在軌道交通和醫(yī)療設(shè)備等高端應(yīng)用中,RECOM已開發(fā)出一系列獲得全球各種相關(guān)市場認(rèn)證的產(chǎn)品,幫助減輕客戶端產(chǎn)品獲得相應(yīng)市場認(rèn)證的壓力。如RECOM的RPR系列電源模塊擁有EN50155認(rèn)證(鐵路應(yīng)用-電子設(shè)備用于車輛,其包括EN50121:鐵路應(yīng)用-電磁兼容性);Re-inforce(增強(qiáng)型絕緣)電源模塊也已經(jīng)過認(rèn)證符合醫(yī)療設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)IEC/EN 60601的嚴(yán)格要求,適用于各種要求高隔離耐壓和低漏電的醫(yī)療應(yīng)用中。
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責(zé)編:Quentin