對話:聚焦5G基站電源

【大比特導讀】2020年5G基站建設熱潮不減,相應的基站電源需求量亦增長迅速,使得探討5G基站電源存在的技術難點與解決方式以及未來的市場發展備受從業人員關注。本期《對話》欄目便邀請了國內多家5G基站電源產業鏈知名企業代表圍繞5G基站電源這一話題展開對話。

編者按:

8月17日,深圳市宣佈已經正式完成5G獨立組網全覆蓋,率先進入5G時代。在5G引領下的深圳速度展示了新時代下,社會主義先行示範區的絕對優勢和科技底蘊,也給全國各地5G建設樹立典範,給5G全產業鏈發展帶來強大的發展信心。

工信部最新統計顯示,截至6月底,我國5G基站累計超40萬個,近期平均每週新開通的5G基站超過1.5萬個;截至7月底,5G終端連接數已達8800萬。

隨著全國5G基站全面推進鋪設,全球5G建設緊鑼密鼓開展,5G基站電源的需求量也在迅猛增加。由於5G基站相較於上一代的通訊技術下的基站,有其特殊性,給基站電源廠商,及其上游磁性元件、磁性材料、絕緣材料等企業及帶來新挑戰。

本期《磁性元件與電源》下設《對話》欄目,我們邀請了國內多家5G基站電源產業鏈知名企業代表,圍繞5G基站電源、磁性元件及原材料在5G基站電源場景的應用、性能要求、市場期望值等話題展開對話,為深耕這一行業的從業者進一步瞭解5G基站電源行業生態提供力所能及的點撥。

《對話》話題導覽

① 5G基站建設潮從去年年底開始發力,從企業向這一市場的產品供應量的角度來看,各位5G建設參與者感受到的市場實際需求變化如何?

② 5G基站電源與4G基站電源相比有何不同?最大的難點是什麼?

③ 磁性元器件廠商在5G基站電源方面的產品類型是如何從結構方面考慮設計的?

④ 對於功率密度的新要求,磁性元件需要做哪些調整?

⑤ 從磁性材料、磁性元件角度出發,我們該如何解決功耗問題?

⑥ 有一些5G基站電源廠商測試系統不一樣,磁性元件廠商如果供應多家相關廠商,會存在測試系統、客戶端不一致,您是否也遇到這種問題,如何解決的?

⑦ 5G商用以後,包括基站建設和5G終端,磁性元件小型化帶來的成本壓力施加我們和同我們密切配合的磁性材料廠商身上,如何推動雙方把成本降下來,是我們一直想要去解決的問題。

⑧ 5G基站電源供電方式有很多種,主流方式是哪幾種?以及未來的供電方式有什麼不一樣呢?

⑨ 5G基站未來的功率大概能做到了3000W、5000W,還是6000W,像這樣的功率等級有沒有一個大致的規劃?瞭解清楚這個,有利於磁性元器件廠商針對不同功率等級的需求進行設計。

⑩ 為何今年上半年和下半年的需求變動這麼大?未來的5G基站電源建設趨勢如何?是否長期穩定?

參與人員:


主持人:5G基站建設潮從去年年底開始發力,從企業向這一市場的產品供應量的角度來看,各位5G建設參與者感受到的市場實際需求變化如何?

德維斯邵光華:在5G基站電源市場,我們主要供應多種型號的變壓器。與去年同期相比,今年3—6月,我們的產品銷量增長了大概3-5倍了。但是從6月下旬開始,我們明顯感覺到訂單量有所下滑了。

從目前情況來看,眼下5G方面增長幅度,像5月之前那種訂單火爆的場面沒有了。

我認為國際環境對我們影響確實很明顯,特別是近幾個月來可能是受到美國進一步的政策擠壓,對芯片方面可能還是有點影響。

銘普光磁劉樹林:去年到今年上半年確實是多了一些,特別是一季度,銘普光磁中標了一些較大的訂單,主要是組合式開關電源、一體化電源等產品。就磁性元器件來講,我們從網口、到射頻區間,都有供應變壓器、電感器等多個系列產品,我們高功率、大電流的電感器需求增加明顯。

伊戈爾李鵬:我們伊戈爾電氣供應5G基站電源相關的磁性元件產品,今年出貨量提升也很明顯。

京泉華朱勇:我們還是繼續保持以往的水平。

海光歐陽順昌:我們針對5G基站電源市場,有不同的模塊,對應的一些供應量不一樣。

金剛磁業劉關生:隨著5G的推動,我們更加看好這個市場的未來發展。根據過去一年金剛磁業發展情況來看,通訊市場、大電流電感這兩個細分方向的產品已經佔據我們80%的銷售份額。

天通控股楊新峰:在疫情的衝擊下我們公司依舊逆勢發展,供貨量增加,後續的訂單良好。

奧立電子胡秀江:我們主要生產絕緣線,供應變壓器廠商,就用於5G基站電源方面,我們今年的量上來不少,較我們之前供應這個市場的量來看,大概增長了50%。

從我們現在情況來看,我們在5G基站電源供應方向沒有明顯的波動變化,而且我認為,電子變壓器行業在這個市場的發展勢頭挺好。

主持人:5G基站電源與4G基站電源相比有何不同?最大的難點是什麼?

海悟科技張克波:

5G主設備的功率比較大些,意味著對開關電源的功率要求也大一些,5G是4G耗電功率的三到四倍。最大的難點我覺得是單模塊的功率往比較大的方向走,這是一個趨勢。就是在單元模塊體積鎖定的情況下,要求元器件的功率越大越好。

麥格米特李明遠:5G基站電源功率要求做得更大,尺寸要做得更小,重量要做得更輕,效率還要做得特別高,此外還要保證散熱,而主要難點還是如何大幅提升功率密度。

麥格米特郭文:穩定性、效率(功率密度)、體積、散熱四個方面。主要是攻克功率密度這一塊。

長城計算機王永安:主要訴求難點包括功率要求更大,穩定性要好,對周圍環境的適應性要好,體積小型化等。

奧立電子胡秀江:我們之前也有供應絕緣線給4G基站電源,總體來說,5G基站電源功率輸出要比4G的要更大。也就意味著他們的電源設計可能要比原來更大,或者說電源承受的電流、功率密度會更大。對電子變壓器來說,客戶一方面希望節省成本,一方面又希望能夠有更高的功率。

東閣科技應冬苟:主要是對性能要求比較高、功耗的問題。

中興通訊王波:我主要關注磁性元器件廠商在5G基站電源方面的產品類型,他們從結構方面又是如何考慮設計的?

京泉華朱勇:我覺得在結構設計上,首先應該更適合自動化一些。其次,在磁性元件上更多考慮的是研發人才的投入。因為現在產品功率密度高,很多產品它已經小型化了,難度自然也大了些。所以對研發設計人員的要求相對也高一些,從設計上如果達不到要求,冒然採用自動化、機械化生產也會遇到較多麻煩。

麥格米特郭文:對於功率密度的新要求,磁性元件需要做哪些調整?

德維斯邵光華:主要通過兩個方向,一個是原材料本身的材質,另一個從工藝結構設計。

解決磁芯功率密度、穩定性、電磁兼容這幾個方面,我們主要還是通過原材料設計,我們會跟磁芯生產商溝通,要求原材料廠商提升產品性能,能夠滿足功率要求,同時我們也要考慮體積大小。

我們還需要從結構方面進行設計。比如客戶對我們產品有限高度,我們就可能考慮用切片的方式,還有骨架是不是需要新開模具等。

銘普光磁劉樹林:對於電子變壓器而言,效率方面肯定要提高,要有持續性,其功耗必定要減少。主要還是從磁性材料這方面去做功課。

伊戈爾李鵬:我們首先根據電源廠商對磁性元件大小的要求,運用伊戈爾的新技術、新材料、新工藝,來滿足我們對5G通訊電源的要求。

我們在磁性元件領域技術和上下游供應鏈整合方面,還是有自己的強項。對於磁性元件來說,磁芯是很重要的,我們可以根據電源性能要求,讓磁芯廠商和我們密切配合,將優質的磁芯方案給到我們,滿足電源廠商對磁性元件的性能要求。

其次,不一樣的生產工藝,對電源的性能影響也不同。我們在生產這方面,花很大成本投入自動化,保證產品的高可靠性和質量穩定性、一致性。

再次,在工藝設計上,像扁平立繞、平板變壓器等這些新技術我們都有應用到。

5G基站電源對於磁性元件的應用,實際上很多都還是用到傳統的變壓器、電感器,產品本來還是原來的那種,只不過現在對磁性元件的工藝、性能方面有所提高。

京泉華朱勇:5G基站電源整體來看我個人覺得還是屬於通信類,通信工業類的產品沒有多大變化。針對磁性元件來說,實際變化並不是很大,具體的變化主要是高功率密度、高效率。

以華為、艾默生為例,他們整個設計上面沒有太多的變化,所以如果從功率密度上面來說的話,磁性元件需要調整的並不多,我覺得目前能做到97%的效率已經很高了。

海光歐陽順昌:我們根據客戶提的要求,根據實際情況,去協同尋找、開發新材料。

海悟科技張克波:從磁性材料、磁性元件角度出發,各家是如何解決功耗問題?

德維斯邵光華:從我們磁性元件角度出發,解決功耗問題,我們主要還是從磁芯方面去做改善。另外一個就是從線材方面做調整,平板變壓器用銅箔,做一個繞組結構,讓它電流能夠更大,但這種方式也需要考慮到成本的問題,相對來說,平板變壓器的成本會高一點,看雙方合作價格方面是如何彼此權衡的。

線材也是新材料的一種,我們可能會把方案給到客戶,讓客戶選擇,5G基站建設也需要考慮成本,因為膠水有問題,可能他會選擇一些集中的方法,可能選擇銅箔繞組,可能用繞組結構達到它的要求,可能選擇不用漆包線,改用銅皮,也有可能直接選用膜包線、FIW線。

銘普光磁劉樹林:從磁性元件廠商出發的角度出發,我們主要就是通過選用一些高性能磁性材料。

伊戈爾李鵬:我們主要考慮怎麼把變壓器的效率做高,磁性元件在選材的時候會考慮的高溫情況下,它的特性不要有太大的改變,效率還能提升。溫度變高的情況下,一些絕緣材料要求的耐溫等級也會提高,不過總的散熱情況把控主要還是整機廠商在統籌設計的時候去考慮的。

5G產業需要進行細分,第一個就是5G基站, 5G宏基站與上一代的宏基站,在對磁性元件的使用實際上並沒有太大差異。而5G的到來,它不止宏基站,它還有很多微基站,其使用場景對散熱要求高,整體體積也小,相應的對磁性元件的要求也高一些。

中興通訊王波:磁性元件設計的好壞,決定散熱設計的好壞,也可能就決定電源的好壞。

奧立電子胡秀江:我們有幾種方案去調整,一種是我們會給他提供一些多股線,因為多股線在電子變壓器實際應用中,在集膚效應、產生熱源上起到很大的改善作用。

此外,我們的線也更適合電子變壓器廠商自動化生產作業。

銘普光磁劉樹林:5G商用以後,有些5G相關市場的產品,對元器件小型化較為重視,即產品尺寸更小了,與此同時,磁性元件的成本也更高了,這種成本壓力也施加在與我們密切配合的磁性材料廠商身上,如何推動雙方把成本降下來,是我們一直想要去解決的問題。

海悟科技張克波:降成本的話,是整個鏈條的問題了。站在我們的角度,首先就是和我們的磁性元件供應商談判,降幅一定的百分比。

第二點是基於器件本身的採購成本,不光磁性元件,還有電池的外殼之類。一開始的時候可能還沒銷量,價格就會有點偏高,隨著發貨量的增加,其實這個東西還是有一些談價空間的,整個鏈條都要去談,從外殼到裡邊的核心單板,整體往下降。

第三點是考慮生產製造的降本。比如說在早期,由於新品效率可能不是太高的情況下,人工製造費用也就偏高了。隨著設備的成熟,工作效率不斷提升,生產製造的費用也會下降。

第四點還有方案級這種優化,這是基於跟客戶的一個溝通情況,根據客戶的需求來判定的。比如客戶以前是開發3000W,現在客戶提4000W,如果你做了4000W,那客戶從整個方案來講成本是要下降的,但是下降又不是說你一家下降,如果整個行業都是往大功率去走的話,整個行業成本也會往下降。

但是,方案現在還沒有商量,功率就往高走,其實沒什麼好處的。因為產品會分散,有1000W、2000W、3000W、4000W,分佈多了,前期物料採購成本又不具有優勢了,對第四點我還是持保留意見。

新材黃奕:說到成本問題,不管是投入新產品,還是在現有的產品上面提升性能,確實都會增加成本。那麼如果要降低成本,有賴於整個行業產業鏈的發展,只有整個行業發展起來了,規模上去了,才能真正的降低成本。

另外,還可以從內部管理的這些角度去解決。不管是從我們的原材料採購到我們的製成,還有包括我們的成品率,提升效率和良率,這些方面都是可以改進的,是整體的壓縮成本。

天通控股楊新峰:由於沒有統一的標準,磁材與磁性元件的下游電源廠商或終端設計方案都走不同的路線,所以需要在方案設計時能夠聯動配合,達到最合適的選型選材。而磁材製造商,需要加快自動化改造升級,從而降低人工成本。此外,還可通過研發,提高材料的性能來降成本。目前,天通已經在材料技術等有足夠的儲備來應對市場。並通過自身優勢,在系統升級,設備自動化設計,改造等著手,突破傳統,從而打造領先自主的磁材智能製造。

銘普光磁劉樹林:有一些5G基站電源廠商測試系統不一樣,磁性元件廠商如果供應多家相關廠商的話,會存在測試系統、客戶端不一致,您是否也遇到這種問題,如何解決的?銘普光磁的做法是,與客戶在銘普內部搭建測試系統,通過測試,提前把可能出現的問題模擬發現,及時解決。

中興通訊王波:我們現在用的電源,它用到的這些零件的這些供應商,現在基本上是固定的,跟我們合作的有那麼四五家,我們會找他定製,找他去打樣,提前通過測試來先解決問題。

伊戈爾李鵬:我們會在工作時間和通訊電源商協同進行測試,測試內容包括高低溫測試、老化測試、可靠性測試等等。

海悟科技張克波:前端的驗證很關鍵。比如說一個電源設計,前期我開發階段是打樣10個8個,後面通過小批量去驗證它的一致性。比如我說設計一個電感變壓器,都會裝到我的電源上實測的,實測它的溫升,實測它的溫度,實測它的效率。

海光電子歐陽順昌:都要進行模擬演練的。先小批量驗證的,各種實驗都做好了,才可能開始大批量生產。

天通控股楊新峰:我們在研發新材料的時候,都會針對不同的客戶進行調整,後續也會做相應的測試,滿足客戶的需求。

麥格米特郭文:因為所有的電源一旦運用到實際的場景裡邊,會碰到很多的環境問題,比如溫度、海拔等問題,我們會利用相似的環境去模擬這種實際應用環境,然後找出應用環境中出現的一些故障或者一些問題,再針對故障點進行解決。

伊戈爾李鵬:5G基站電源供電方式有很多種,主流方式是哪幾種?以及未來的供電方式有什麼不一樣呢?

海悟科技張克波:它的主流就是交流進直流出。這種現在是影響最大的,因為它最大的一個電源就是交流220V輸入,然後輸出是直流48V。我覺得應該不會有大的改變。現在基站裡面電源它只是體現方式發生了變化,以前是因為那個功能模塊也是交流性質,現在他切換到純自動模塊了,就不帶風扇,純靠自然冷卻。但是它也是交流進,直流出。它的特性不發生變化,只是說電源本身的體現方式發生了變化,從物理形態上發生了變化,但是從電器性能上的話,它其實沒有發生太大的變化。

天通控股楊新峰:5G電源方案百花齊放,但會往模塊化,標準化,集成化呈現,最終離不開效率的提升。

伊戈爾李鵬:5G基站未來的功率大概能做到了3000W、5000W,還是6000W,像這樣的功率等級有沒有一個大致的規劃?瞭解清楚這個,可有利於磁性元器件廠商針對不同功率等級的需求進行設計。

中興通訊王波:目前還不太有這樣的一個數量的比例的規劃。因為每一個5G基站需求不一樣,配置也不一樣,所以這個沒法量化,也沒法評估。

海悟科技張克波:我們現在也正在跟客戶研討這個話題,因為不是說你想做得越大越好,比如說單向輸入,你輸入這麼大的電流,怎麼出來?還有一個是輸入輸出端口的東西,市場上現在都沒有這麼大的功率等級的端子接插件,都要重新去開模,就涉及到開發驗證等一系列問題。現在中國移動在論證4000-6000W,到底是做哪個規格更好。總體是往大功率方向規劃,但是也不能說無限的加大功率,無限制的話,還是會帶來一些潛在的問題的。從5G基站電源目前的需求來看,2000-3000W是現在單機主流需求。

德維斯邵光華:6月下旬之後的5G基站電源市場下滑明顯,我也很想知道後續這個市場的發展情況如何?

海悟科技張克波:

國家已經把5G基站建設當成重點任務,發展前景肯定不錯。現在5G的鋪設,不管從國家層面,還是運營商層面都很重視,所以我覺得不會差,肯定是我們要重點關注的方向,肯定是要做的,現在我們要關心的不是做不做的問題,而是怎麼做得更好。

今年主要是因為疫情,以及國家政策推動的原因,導致上半年各個供應商備了很多的貨,所以需求量增長迅速,到了7、8月份之後,各個運營商不是沒需求了,需求是必然的,只不過他們是在消磨庫存。

我認為後續幾年5G基站市場,只要不出現像今年這種疫情,就不會再像今年出現這種特殊情況了。因為從明年開始,5G基站基本就會持續加大投入去布點,這樣才能滿足用戶的新要求,所以5G基站建設的量應該還是要增加的,未來三四年的話也會一直增加,而且這個市場目前相對也比較穩定,要對這個市場抱有信心。

天通控股楊新峰:目前受疫情影響,全球規模化的基建稍有停滯。短期看,5G的市場下滑是暫時的,但必是發展增量趨勢。未來智能化城市,智慧生活都離不開5G。而5G基站從數據中心,宏站,微站等都是全新建設,而非原4G基站的改造。相當於一個從無到有的新興事物,在全球遍地建設。天通作為上游磁材廠商,已經蓄勢待發,對應此市場的快速發展。

中興通訊王波:上半年,因為國家政策的動員,各大城市都在建5G基站,跟基站配套的通訊電源肯定要跟上,所以上半年需求量可能就大。

從中興供應的產品來看,我們去年年底預測今年的高峰是在大概5-10月份,結果因為年初疫情對經濟帶來的影響,建設提前到3月份,開始大量發貨,所以我們在7月份就已經把前面第一波需求發完了。

然後從9月份開始,所有的5G基站的建設基本上就停止了,只有一些小的站,它對應的功率小,它用到的通訊電源肯定就少,肯定總體的需求就會降下來。如今一些大城市基本完成了國家今年的既定任務,需求量就降下來了。

如果要再次有上半年這樣高峰值的需求的話,還是需要國家那邊政策的推動它。如今三大運營商在招標,如果招標結果出來了,下一波需求基本上也就快了。

從國家給的政策以及我們收到的消息來看,今年四季度到明年還是有很高的需求,也可以看出國家希望通過5G,帶來包括工業互聯網、汽車等產業的發展,所以我覺得內循環實際上確實也給磁性元件廠商帶來很大的機遇。

但是這裡面也是存在挑戰的,比如我們去年預測的5月份才開始批量發貨,我們給各個合作伙伴也是這麼要求的,但是市場需求一下子提到3月份,我們企業面臨政策的突變,如何在需求驟然降臨下,保證產品質量,通過自動化提高產品產量和質量,也就是企業的應對能力,這是在座各位需要考慮的一個挑戰。

具體什麼時候需求量再暴增,我們不清楚,它受政策影響還是比較大的。從我們能夠獲取的消息來看,5G建設的高峰期,還在後面,我們今年相當於是小試牛刀,我們也可以看到,今年上半年,5G確實帶動了我們一些磁性元件企業的發展,希望我們的合作伙伴能夠在磁性元件供應方面繼續堅定的支持我們。

結語:

總體來說,2019年到2020年上半年,5G基站電源確實給一些磁性元件參與廠商發展增色不少,但大份額需求量過後,一些廠商感受到這一市場出現了短時擱淺。

從各位嘉賓的提問和觀點的碰撞來看,他們也都深刻體會到,5G基站的發展是政策引導型產業,關注最新5G基站相關政策動態,保留及時響應生產的能力,同時保證產品高品質輸出,是磁性元件廠商鎮守5G基站電源市場的必備技能。

從各方的認知以及國家層面的頂層設計來看,5G基站的發展方向不會改變,但“暴增”的時刻未知,我們也期待有磁性元件廠商及其原材料廠商,能在等候這一市場的同時,坐好“冷板凳”,在市場需要的時候,終端出現困難的時候,能從各家專長出發,亮出驚豔的表現。

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