(電子發燒友網報道 文/ 章鷹)近日,智能電源和傳感技術領域的領導廠商安森美發布了2022財年營收報告,報告顯示,安森美2022財年實現營收83.26億美元,同比增長24%,營收創歷史記錄;凈利潤19.02億美元,同比增長88%;營業利潤率28.3%,同比提升9.2pct;毛利率為49%,同比提升8.7pct,主要系公司專注于電動汽車、ADAS、替代能源和工業自動化等長期大趨勢。
圖:來自Onsemi官網財報截圖
2023年,全球5G部署加速,GSMA最新數據顯示,超過90多個國家和地區的200多家運營商已宣布提供5G業務。截止2023年3月底,中國5G基站部署超過234萬個,占據全球5G基站的60%。5G基站的大量部署,帶動對基站電源產品的強勁需求。在可持續發展的時代背景下,5G基站會更小,更輕,更加綠色。電源方案的功耗,效率以及面積是重要影響因素,如何優化5G基站電源是業內廠商面對的挑戰。
2023年全球5G通信電源市場的趨勢如何?5G宏基站電源模塊開發和設計上面臨功率密度、效率、可靠性和散熱等挑戰,安森美有何領先的產品解決方案?在5G 小基站領域,對電源效率提升和功率密度要求變高,有哪些行之有效的電源解決方案?帶著這些熱點問題,電子發燒友記者采訪了安森美先進方案部現場應用工程師吳焱輝,他帶來了精彩的市場和技術前瞻。
圖:安森美先進方案部現場應用工程師 吳焱輝
5G通信電源是藍海市場,高效率、高功率電源解決方案需求迫切
5G通信的建設給開關電源企業帶來了巨大商機。根據安信證券研究中心的數據,5G通信電源的市場規模預計為315億元人民幣。而巨大商機也同時給通信電源設計者帶來了新的挑戰。
“從4G到5G時代是一個跨時代的變革,5G速率更快,但隨之而來的問題,整體的功耗大幅增加,散熱和可靠性面臨挑戰,高效率,高功率密度需求更急迫。”安森美先進方案部現場應用工程師吳焱輝對電子發燒友記者表示。
行業專家對記者表示,2022年和2023年,5G市場電源出貨量增長比較大,特別是5G基站、以及5G中回傳相關的路由設備、交換設備、光模塊及相關板卡設備,這種是模塊電源較大的出貨對象。
吳焱輝強調,2023年安森美將繼續專注于更大電流,更高效率,更高功率密度發展。
安森美推出多款5G基站電源方案
由于5G通信需要采用Massive MIMO等技術,5G基站的AAU單扇區輸出功率由4G的40W~80W上升到200W甚至更高,同時由于處理的數據量大幅度增加,BBU(基帶處理單元)的功率也大幅增加,其功率已經超過1000W。5G通信對電能需求增大意味著對通信電源的效率要求更高。
“2023年5G基站電源客戶和服務器電源客戶的需求和去年相比,整體功耗變大,動態要求更高,功率密度更高。” 吳焱輝指出。
針對5G宏基站電源模塊開發和設計上面臨功率密度和效率的挑戰,安森美推出了4mm*6mm, 5mm*6mm的功率級, 最大電流可以到100A,效率超過95%,而且安森美是唯一一家在功率級的上管使用30V的MOSFET,能夠大大提升產品在應用過程的可靠性。針對MOSFET,安森美有比競爭對手更好的雙面散熱產品,工藝成熟,可靠性高。所有產品可以滿足通訊產品的可靠性測試,包括雙85(85°C和85%濕度)測試。
針對功耗問題,安森美先進方案部現場應用工程師吳焱輝認為主要的應對舉措包括:采用更高效工藝制程的芯片、更節能的器件材料,引進更科學的散熱方法,以及通過更先進的功率封裝技術進行節能提升效率。
2023年,5G小基站需求日益旺盛。“小基站對于宏基站而言,更多是為了擴容需要,導致電源替換效率要更高,比如要達到98%以上的變換效率。二是它的功率密度提升,在更小的體系能夠支持更多的功率輸出。”某電信設備供應商對記者表示。安森美為小基站客戶推出了30A的POL,輸入電壓12V,輸出電壓在1.8V的時候,效率超過95%,采用RPM的控制架構,最大開關頻率支持1MHZ,可以大大節省輸出電容和PCB的面積。
2023年和2024年,隨著AI大數據領域、以及超級計算機或者超級計算單元等應用的迅猛發展,大電流和高功率密度模塊、以及高能量密度的電源需求日益旺盛。
“高性能的AI芯片電流更大,最大電流可能到1000A,需要更多的相數來支持,AI芯片主要支持的電源協議是AVS和PWM_VID。針對這些應用,安森美推出了16相的控制器。” 吳焱輝分析說,“針對服務器,目前主要分為三類,intel,AMD和ARM,其中intel 和AMD都有自己的電源協議,ARM基本都是支持AVS協議。針對AI GPU和服務器CPU,安森美推出了16相,12相,8相的控制器,客戶可以根據電流大小選擇。”
吳焱輝表示,安森美(onsemi)在過去一年推出了VRM的整體方案(控制器和功率級), 控制器支持N+M=12的兩個rail的輸出,最大電流可以到800A,全數字方案。不同型號的功率級, 4mm*5mm的封裝支持最大電流35A~55A,5mm*6mm的封裝支持最大電流60A~100A,4mm*6mm的封裝支持最大電流100A;高集成的大電流負載點電源POL (最大30A), 最好的動態性能,可以減少30%的輸出電容,高集成的Efuse(60A), 這些方案都可以應用在服務器和5G產品。
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