2011年中國(guó)模塊電源市場(chǎng)發(fā)展及預(yù)測(cè)
一、模塊電源發(fā)展簡(jiǎn)述
1.模塊電源技術(shù)簡(jiǎn)述
“電源”(Power Supply)的定義:電源是以電力電子學(xué)為核心技術(shù)的產(chǎn)品?!半娫础笔墙K端產(chǎn)品,“電力電子”是應(yīng)用技術(shù),“電源”產(chǎn)品是“電力電子”應(yīng)用技術(shù)的具體產(chǎn)品體現(xiàn)。電力電子電源通常指采用電力電子技術(shù)的電源產(chǎn)品,是電力電子設(shè)備中重要組成成員。
模塊電源或稱(chēng)電源模塊(Power Module),是指可以直接焊裝在印刷電路板上的、以模塊方式體現(xiàn)的電源供應(yīng)器。屬于電源產(chǎn)品中的一大類(lèi)別。
模塊電源的發(fā)展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾。由于模塊電源輕、小、薄的關(guān)鍵技術(shù)是高頻化,因此國(guó)外各大模塊電源制造商都十分重視新型高智能化元器件的應(yīng)用,特別是改善二次整流器件的損耗,并在功率鐵氧體(Mn-Zn)材料的應(yīng)用設(shè)計(jì)上加大科技創(chuàng)新,以提高在高頻率和較大磁通密度(Bs)下獲得高的磁性能能力,而電容器的小型化也是一項(xiàng)推動(dòng)模塊電源高功率密度的關(guān)鍵因素。SMT技術(shù)的應(yīng)用使得模塊電源取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展,在電路板兩面布置元器件,以確保模塊電源的輕、小、薄。模塊電源的高頻化就必然對(duì)傳統(tǒng)的PWM開(kāi)關(guān)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)ZVS、ZCS的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)已成為模塊電源的主流技術(shù),并大幅提高了模塊電源的工作效率。對(duì)于高可靠性指標(biāo),美國(guó)的模塊電源生產(chǎn)商通過(guò)降低運(yùn)行電流、結(jié)溫等措施以減少器件的應(yīng)力,使得產(chǎn)品的可靠性大大提高。
模塊電源技術(shù)領(lǐng)域是結(jié)合新型相關(guān)電力電子元器件與開(kāi)關(guān)拓?fù)渥儞Q技術(shù),兩者相互促進(jìn)推動(dòng)著模塊電源每年以超過(guò)兩位數(shù)字的增長(zhǎng)率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。模塊電源可分為AC/DC和DC/DC兩大類(lèi),DC/DC模塊電源設(shè)計(jì)技術(shù)及生產(chǎn)工藝在國(guó)內(nèi)外均已成熟和標(biāo)準(zhǔn)化,并已得到用戶(hù)的廣泛認(rèn)可,但AC/DC模塊電源因其自身的特性遇到較為復(fù)雜的技術(shù)和工藝制造問(wèn)題,至今還沒(méi)有大范圍的普及應(yīng)用。
電力電子技術(shù)的不斷創(chuàng)新,使模塊電源產(chǎn)業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景。要加快我國(guó)模塊電源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度,就必須走技術(shù)創(chuàng)新之路,走出有中國(guó)特色的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合發(fā)展之路,為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
高功率密度是模塊電源發(fā)展的總體趨勢(shì),一般采用模塊電源組成分布式電源系統(tǒng),設(shè)計(jì)成N+1冗余電源系統(tǒng),并實(shí)現(xiàn)并聯(lián)方式的容量擴(kuò)展。針對(duì)模塊電源運(yùn)行噪聲大這一缺點(diǎn),若單獨(dú)追求高頻化其噪聲也必將隨著增大,而采用部分諧振轉(zhuǎn)換電路技術(shù),在理論上即可實(shí)現(xiàn)高頻化又可降低噪聲,但部分諧振轉(zhuǎn)換技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用仍存在著技術(shù)問(wèn)題,故仍需在這一領(lǐng)域開(kāi)展大量的工作,以使得該項(xiàng)技術(shù)得以實(shí)用化。
近幾年由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展和分布式供電系統(tǒng)的不斷推廣,模塊電源的增幅已經(jīng)超出了一次電源。隨著半導(dǎo)體工藝、封裝技術(shù)和高頻軟開(kāi)關(guān)的大量使用,模塊電源功率密度越來(lái)越大,轉(zhuǎn)換效率越來(lái)越高,應(yīng)用也越來(lái)越簡(jiǎn)單。
模塊電源是目前設(shè)計(jì)人員的最好選擇。以模塊式電源取代分立元件設(shè)計(jì)方案,好比用微信息處理器件代替集成電路組件,它可更靈活、更快捷地完成系統(tǒng)的開(kāi)發(fā),縮短開(kāi)發(fā)或更改設(shè)計(jì)所花費(fèi)的時(shí)間,節(jié)省人力及技術(shù)投資。
模塊電源可為專(zhuān)用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、微處理器、存儲(chǔ)器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)及其他數(shù)字或模擬負(fù)載提供供電。由于模塊電源組成的分布式供電結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)甚多,因此模塊電源廣泛用于交換、接入、移動(dòng)通訊、微波通訊以及光傳輸、路由器等通信領(lǐng)域和汽車(chē)電子、航空航天及軍工等領(lǐng)域。
目前,艾默生、愛(ài)立信,VICOR憑借強(qiáng)大的整體優(yōu)勢(shì)占據(jù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)前三的位置;中國(guó)本土品牌瑞谷科技和新雷能等發(fā)展速度較快,處于國(guó)內(nèi)企業(yè)領(lǐng)先水平,占據(jù)市場(chǎng)前三的位置。另外,一些國(guó)際品牌如:SynQor、POWER-ONE、TDK-LAMBDA等也占有很大的市場(chǎng)份額。
2.“電源”的定義
我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《直流穩(wěn)定電源通用規(guī)范》和其他行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)“電源”是這樣定義的:“電源:將來(lái)自輸入源的能量轉(zhuǎn)換成單輸出能量源或多輸出能量源的電氣或電子設(shè)備?!?BR>
3.電源變換裝置的定義和分類(lèi)
3.1 電源變換裝置的定義
把某種輸入形式的電能變換為負(fù)載能工作的電能形式的電源裝置,就是電源變換裝置。
3.2 電源變換裝置的分類(lèi)
(1) 按功率變換形式分類(lèi):
目前的輸入功率主要有交流電源(AC)和直流電源(DC)兩類(lèi);負(fù)載要求也主要有AC 和DC 兩類(lèi),所以電力電子電源產(chǎn)品有四大類(lèi): AC-DC 電源轉(zhuǎn)換產(chǎn)品;DC-DC 電源轉(zhuǎn)換產(chǎn)品;DC-AC 電源轉(zhuǎn)換產(chǎn)品;AC-AC 電源轉(zhuǎn)換產(chǎn)品。
(2) 按電源產(chǎn)品名稱(chēng)分類(lèi),主要有:
第1類(lèi):開(kāi)關(guān)電源,包含AC/DC 開(kāi)關(guān)電源,DC/DC 開(kāi)關(guān)電源,充電器等
第2類(lèi):不間斷電源(UPS 電源),包含AC UPS 電源和DC UPS 電源等。
第3類(lèi):逆變器,包含普通逆變器,LCD 背光逆變器,太陽(yáng)能逆變器等。
第4類(lèi):變頻器,包含普通變頻器,高壓變頻器等;
第5類(lèi):其它: 如交流穩(wěn)壓電源,中頻感應(yīng)加熱電源,高壓電源、電力機(jī)車(chē)電源等;
4.模塊電源產(chǎn)品分類(lèi)
模塊電源屬于電源產(chǎn)品中的一大類(lèi)別,主要包括:AC/DC模塊電源和DC/DC模塊電源兩大類(lèi)。
AC/DC模塊電源是將交流電壓變換為直流電壓。
DC/DC模塊電源是將直流電壓變換成直流電壓。
5.模塊電源的優(yōu)點(diǎn):
1)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。只需1個(gè)電源模塊,配上少量分立元件,即可獲得電源。
2)縮短開(kāi)發(fā)周期。模塊電源一般備有多種輸入、輸出選擇。用戶(hù)也可以重復(fù)迭加或交叉迭加,構(gòu)成積木式組合電源,實(shí)現(xiàn)多路輸入、輸出,大大縮短了樣機(jī)開(kāi)發(fā)時(shí)間。
3)變更靈活。產(chǎn)品設(shè)計(jì)如需更改,只需轉(zhuǎn)換或并聯(lián)另一合適電源模塊即可。
4)技術(shù)要求低。模塊電源一般配備簡(jiǎn)單的外圍濾波元件即可組成供電系統(tǒng),因此令電源設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單。
5)模塊電源外殼有集熱沉、散熱器和外殼三位一體的結(jié)構(gòu)形式,實(shí)現(xiàn)了模塊電源的傳導(dǎo)冷卻方式,使電源的溫度值趨近于最小值。同時(shí),又賦予了模塊電源良好的外殼封裝。
6)質(zhì)優(yōu)可靠。模塊電源一般均采用全自動(dòng)化生產(chǎn),并配以高科技生產(chǎn)技術(shù),因此質(zhì)量穩(wěn)定、可靠。
7)用途廣泛:模塊電源可廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)車(chē)艦船、軍工兵器、發(fā)電配電、郵電通信、冶金礦山、自動(dòng)控制、家用電器、儀器儀表和科研實(shí)驗(yàn)等社會(huì)生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域,尤其是在高可靠和高技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的重要作用。
三、2010年中國(guó)模塊電源市場(chǎng)分析
2010年,中國(guó)經(jīng)濟(jì)快速?gòu)?fù)蘇,GDP增長(zhǎng)達(dá)到 10.3%,在經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的促進(jìn)下,工業(yè)生產(chǎn)和投資出現(xiàn)了回暖增長(zhǎng)現(xiàn)象,我國(guó)規(guī)模以上電子信息產(chǎn)業(yè)銷(xiāo)售收入規(guī)模達(dá)7.8萬(wàn)億元,同比增長(zhǎng)29.5%。規(guī)模以上電子信息制造業(yè)工業(yè)增加值增長(zhǎng)16.9%,其中模塊電源市場(chǎng)共計(jì)銷(xiāo)售額達(dá)31.57億元,同比增長(zhǎng)11.5%,增長(zhǎng)率比2009年上升2.3%。
回顧近幾年中國(guó)模塊電源市場(chǎng)的發(fā)展態(tài)勢(shì),可分為三個(gè)階段:2008年之前,市場(chǎng)持續(xù)快速穩(wěn)定發(fā)展,增長(zhǎng)率維持在10%以上;2008年隨著全球金融危機(jī)的到來(lái),電源市場(chǎng)的增長(zhǎng)率不斷下滑,進(jìn)入低谷期;自2009年下半年開(kāi)始,在中國(guó)一系列經(jīng)濟(jì)刺激的政策拉動(dòng)下,中國(guó)模塊電源市場(chǎng)走出低谷,進(jìn)入回暖期。 2006-2010年中國(guó)模塊電源市場(chǎng)銷(xiāo)售額情況(見(jiàn)表1、圖1)。
一直以來(lái),模塊電源市場(chǎng)廠商眾多,集中度較低,市場(chǎng)排名前10家廠商的市場(chǎng)占有率不到60%,而其中多半是國(guó)際品牌,本土品牌整體競(jìng)爭(zhēng)力水平不高。全球爆發(fā)金融經(jīng)濟(jì)危機(jī)以后,中國(guó)政府連續(xù)出臺(tái)多項(xiàng)積極的投資政策,加快了3G建設(shè)步伐,加大了在通信鐵路電力新能源等領(lǐng)域的投資,使中國(guó)本土的經(jīng)濟(jì)環(huán)境明顯好于國(guó)際經(jīng)濟(jì)環(huán)境。部分國(guó)際模塊電源品牌在歐美市場(chǎng)遭受重創(chuàng),降低了對(duì)中國(guó)大陸模塊電源市場(chǎng)的投資力度和競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度,這給中國(guó)本土模塊電源企業(yè)進(jìn)一步擴(kuò)大在國(guó)內(nèi)高端模塊電源的市場(chǎng)創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。2010年,從中國(guó)模塊電源市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看,艾默生憑借在電源行業(yè)的綜合實(shí)力和影響力穩(wěn)居市場(chǎng)第一的地位,其次是愛(ài)立信,VICOR憑借其模塊電源在軍工領(lǐng)域的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)占據(jù)市場(chǎng)第三的位置;中國(guó)本土品牌瑞谷科技和新雷能發(fā)展速度較快,處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。SynQor、 POWER-ONE、TDK-LAMBDA等國(guó)際品牌市場(chǎng)份額有所下滑。2010年中國(guó)模塊電源市場(chǎng)各品牌市場(chǎng)份額(見(jiàn)圖2)。
由于模塊電源具有設(shè)計(jì)周期短、可靠性高、系統(tǒng)升級(jí)容易等特點(diǎn),網(wǎng)絡(luò)通訊領(lǐng)域、軍工(包括航空航天等)領(lǐng)域是其主要應(yīng)用行業(yè)。2010年,中國(guó)模塊電源在通訊和軍工兩個(gè)行業(yè)的市場(chǎng)份額達(dá)88%,其中網(wǎng)絡(luò)通訊行業(yè)銷(xiāo)售額達(dá)16.29億元,而軍工行業(yè)(包括航空航天等)銷(xiāo)售額為11.49億元;其它則包括電力系統(tǒng)、交通、新能源等行業(yè)。DC/DC模塊電源體積小,轉(zhuǎn)換效率高,適用于對(duì)電源要求很高的場(chǎng)合。其90%的應(yīng)用領(lǐng)域是通信設(shè)備內(nèi)部供電,其它如工業(yè)控制、電力系統(tǒng)、鐵路信號(hào)、移動(dòng)通信基站等設(shè)備也有所應(yīng)用。而AC/DC模塊主要應(yīng)用在工業(yè)儀表、家用電器、工業(yè)控制、集散控制系統(tǒng)等領(lǐng)域。 2006-2010年中國(guó)模塊電源市場(chǎng)行業(yè)應(yīng)用情況(見(jiàn)表2)
分行業(yè)來(lái)看,中國(guó)模塊電源市場(chǎng)在網(wǎng)絡(luò)通訊領(lǐng)域中的市場(chǎng)集中度相對(duì)較高,市場(chǎng)前5個(gè)品牌的市場(chǎng)份額達(dá)到59.6%,其中艾默生以3.36億元的規(guī)模,占據(jù)本行業(yè)最大的市場(chǎng)份額,達(dá)到20.6%;愛(ài)立信、瑞谷、新雷能、SynQor等企業(yè)依次位列其后。而軍工領(lǐng)域(包括航空航天)大部分市場(chǎng)仍然被進(jìn)口品牌所占據(jù),本土企業(yè)做得上規(guī)模的模塊電源企業(yè)數(shù)量并不多。
進(jìn)口品牌中,VICOR占據(jù)市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)地位,市場(chǎng)份額近20%,其他還有INTERPOINT、 VPT、GAIVA、IR等;而本土企業(yè)中中國(guó)電子科技集團(tuán)第43所、中國(guó)電子科技集團(tuán)第24所、新雷能、西安微電子技術(shù)研究所(771所)、陜西華經(jīng)微電子(895廠)等在軍工領(lǐng)域都有產(chǎn)品涉足,依據(jù)不同的質(zhì)量和可靠性要求應(yīng)用在不同的場(chǎng)合。2010年中國(guó)模塊電源市場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)通訊領(lǐng)域市場(chǎng)份額見(jiàn)圖3。
四、2011-2015年中國(guó)模塊電源市場(chǎng)預(yù)測(cè)
2011-2015年,隨著中國(guó)步入“十二五”發(fā)展階段,經(jīng)濟(jì)快速恢復(fù)穩(wěn)定增長(zhǎng)勢(shì)頭;國(guó)際產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移持續(xù)加深;中國(guó)通訊領(lǐng)域3G及4G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè),三網(wǎng)融合、物聯(lián)網(wǎng)、流媒體、光纖寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的持續(xù)深入;中國(guó)國(guó)防科技工業(yè)保持15%以上的增長(zhǎng),武器裝備的科研建設(shè)和探月工程等重大工程的實(shí)施;以及高速鐵路、中國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展等,預(yù)計(jì)中國(guó)模塊電源市場(chǎng)仍然將保持10%以上的增長(zhǎng)速度發(fā)展。中國(guó)模塊電源市場(chǎng)2011-2015年市場(chǎng)銷(xiāo)售額預(yù)測(cè) (見(jiàn)表3、圖4)。
從未來(lái)五年的行業(yè)分布來(lái)看,隨著通信與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用水平越來(lái)越高,行業(yè)發(fā)展趨于成熟,行業(yè)的硬件投資比重會(huì)逐漸減少,另由于通信領(lǐng)域的電源需求保有率較高,因此其模塊電源的需求不太可能出現(xiàn)大幅度增長(zhǎng),未來(lái)的市場(chǎng)份額將逐漸下降。由于目前中國(guó)國(guó)防投入比重相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家還處于較低水平,未來(lái)5年有穩(wěn)定提高的趨勢(shì),預(yù)計(jì)模塊電源在軍工(包括航空航天)行業(yè)將持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展;而隨著一些新興行業(yè)的快速發(fā)展,以往占市場(chǎng)比重不大的行業(yè)如電力、交通、新能源等對(duì)模塊電源的需求呈現(xiàn)出了快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭,增長(zhǎng)速度相對(duì)較快。2011-2015年中國(guó)模塊電源市場(chǎng)行業(yè)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)(見(jiàn)表4、圖5、6、7、8、9)。
盡管隨著中國(guó)信息化建設(shè)的不斷深入,中國(guó)模塊電源市場(chǎng)在未來(lái)仍有很大的發(fā)展空間,然而,在日趨激烈的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下,如何能在市場(chǎng)中生存并長(zhǎng)足發(fā)展始終是電源生產(chǎn)商需要面對(duì)的問(wèn)題。
為此,行業(yè)建議:
國(guó)際廠商
1、降低價(jià)格,加快本土化進(jìn)程;除了VICOR憑借其在軍工市場(chǎng)的品牌影響力持續(xù)保持其在軍工行業(yè)的市場(chǎng)地位,只有艾默生和愛(ài)立信憑借其相對(duì)成熟的本土化運(yùn)作在中國(guó)市場(chǎng)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展,其他如TDK-Lambda、POWER-ONE、SynQor等本土化進(jìn)程緩慢的國(guó)外品牌均表現(xiàn)欠佳。目前,從市場(chǎng)價(jià)格水平來(lái)看,國(guó)際品牌的產(chǎn)品平均價(jià)格仍然處于較高水平,然而,隨著本土品牌的快速發(fā)展,以及用戶(hù)選購(gòu)模塊電源時(shí)更加看重產(chǎn)品的性?xún)r(jià)比以及服務(wù)的實(shí)惠性,本土化經(jīng)營(yíng)是大勢(shì)所趨;
2、關(guān)注新應(yīng)用領(lǐng)域,培育新興市場(chǎng);目前模塊電源的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛,除了通訊和軍工,其他工業(yè)如電力、鐵路、新能源等應(yīng)用領(lǐng)域的潛力很大。未來(lái)幾年,模塊電源市場(chǎng)在其他工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展速度將會(huì)明顯高于通訊和軍工領(lǐng)域。對(duì)于客戶(hù)單一的國(guó)際品牌,需要盡快關(guān)注其他應(yīng)用領(lǐng)域,積極培育新興市場(chǎng)。
國(guó)內(nèi)廠商
1、依托本土優(yōu)勢(shì),開(kāi)拓海外市場(chǎng);盡管模塊電源中國(guó)市場(chǎng)正處于快速發(fā)展時(shí)期,有很大的發(fā)展?jié)摿?,然而,未?lái)5年,4,50億的市場(chǎng)容量對(duì)于數(shù)量龐大的國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)者來(lái)說(shuō)畢竟有限。如果眼光始終局限在中國(guó)本土市場(chǎng),將會(huì)很大程度上影響到企業(yè)的發(fā)展空間。
2、加大研發(fā)投入,增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力;模塊電源市場(chǎng)國(guó)內(nèi)品牌之所以整體實(shí)力較弱歸根結(jié)底是由于技術(shù)落后于世界發(fā)達(dá)國(guó)家水平,盡管近幾年,隨著瑞谷、新雷能、迪賽等一些優(yōu)秀的國(guó)內(nèi)品牌的技術(shù)研發(fā)的帶動(dòng),中國(guó)模塊電源相關(guān)技術(shù)與國(guó)際水平的差距在很大程度上縮小了,公司仍然需要加強(qiáng)或者是保持高水平的研發(fā)投入,增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力,力爭(zhēng)趕超國(guó)際領(lǐng)先水平。
3、加強(qiáng)信息化建設(shè),提升管理水平;目前,相對(duì)于國(guó)際品牌,受制于投入資金、公司總體架構(gòu)、管理者認(rèn)識(shí)等因素,模塊電源國(guó)內(nèi)企業(yè)的信息化程度仍然較低。模塊電源本土企業(yè)必須建立起有效的信息管理平臺(tái),使企業(yè)將市場(chǎng)、研發(fā)、物流、生產(chǎn)、質(zhì)量、供應(yīng)商、財(cái)務(wù)、服務(wù)等多種因素有機(jī)結(jié)合,推動(dòng)業(yè)務(wù)流程重組,促進(jìn)組織結(jié)構(gòu)優(yōu)化,有效降低成本,擴(kuò)大企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)范圍,從而極大地提升企業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)力,提高在模塊電源市場(chǎng)的整體地位。
評(píng)論