5G基站電源的技術(shù)發(fā)展和未來(lái)趨勢(shì)在哪里？

5G網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展加速擴(kuò)大了5G基站建設(shè)的規(guī)模，為5G基站電源市場(chǎng)預(yù)備了廣闊的市場(chǎng)空間。目前來(lái)說(shuō)，5G基站電源市場(chǎng)的現(xiàn)狀如何?未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)怎么走?這又給半導(dǎo)體廠商帶來(lái)了哪些市場(chǎng)機(jī)遇?

前言

隨著5G技術(shù)的快速發(fā)展，5G基站的建設(shè)和部署已經(jīng)成為各國(guó)的重要戰(zhàn)略。而電源作為5G基站不可或缺的組成部分，也受到了越來(lái)越多的關(guān)注。一個(gè)穩(wěn)定和可靠的電源系統(tǒng)對(duì)于5G基站的正常運(yùn)行和通信質(zhì)量來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。目前，5G基站電源市場(chǎng)也在不斷發(fā)展壯大。本文就分析5G基站電源市場(chǎng)的現(xiàn)狀、趨勢(shì)和機(jī)遇，以提供具有價(jià)值的市場(chǎng)性參考和幫助。

我國(guó)5G基站總數(shù)已達(dá)284.4萬(wàn)個(gè)

隨著5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的不斷加速和5G應(yīng)用的普及，5G基站的建設(shè)規(guī)模大幅擴(kuò)大。據(jù)中國(guó)信通院副院長(zhǎng)王志勤6月27日在5G發(fā)展創(chuàng)新論壇上表示，截至2023年5月，我國(guó)5G基站總數(shù)已達(dá)284.4萬(wàn)個(gè)，縣城以上行政區(qū)覆蓋率達(dá)100%，實(shí)現(xiàn)“縣縣通5G”，中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通已共建共享5G基站超100萬(wàn)個(gè)，實(shí)現(xiàn)了從城市到農(nóng)村的延伸。

作為5G基站的供電設(shè)備，5G基站電源在基站運(yùn)行過(guò)程中有著至關(guān)重要的作用。5G基站電源的工作原理是將市電或其他能源轉(zhuǎn)換為適合5G基站使用的電能，從而為5G基站提供穩(wěn)定可靠的電源供應(yīng)，確保5G基站的正常運(yùn)行。

得益于5G基站的建設(shè)數(shù)量大幅增加，5G基站電源需求量在近年來(lái)大大增加，其市場(chǎng)正在迅速發(fā)展。根據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)，2019年全球5G基站電源市場(chǎng)規(guī)模約為13億美元，預(yù)計(jì)到2025年將達(dá)到40億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率約為20%。

目前，5G基站電源市場(chǎng)的主要參與者包括華為、愛(ài)立信、三星、中興通訊等知名通信設(shè)備廠商以及一些專業(yè)的電源供應(yīng)商。這些公司在5G基站電源領(lǐng)域具有較強(qiáng)的技術(shù)實(shí)力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，并且在市場(chǎng)上占據(jù)著較大的份額。

未來(lái)幾年，隨著5G技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，5G基站電源市場(chǎng)將繼續(xù)保持快速發(fā)展的趨勢(shì)。但隨著新材料、智能化技術(shù)和電池技術(shù)的不斷進(jìn)步，電源系統(tǒng)的效率和可靠性將得到進(jìn)一步提高，5G基站電源市場(chǎng)將會(huì)出現(xiàn)更多的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

5G基站電源的技術(shù)難點(diǎn)或挑戰(zhàn)

隨著5G基站電源的深入應(yīng)用，5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的快速革新給基站電源帶來(lái)了很大的技術(shù)挑戰(zhàn)。中興通訊研發(fā)總工熊勇表示，站點(diǎn)數(shù)量劇增導(dǎo)致站址尋址困難、建設(shè)周期長(zhǎng)、租金高、電費(fèi)高等問(wèn)題，而功耗劇增也導(dǎo)致市電、電源、電池、制冷等擴(kuò)容困難。為應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題，中興通訊應(yīng)用各種創(chuàng)新技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)極速部署、極簡(jiǎn)應(yīng)用、智能運(yùn)維和高效節(jié)能。其中包括從極簡(jiǎn)房站到極簡(jiǎn)柜站、自動(dòng)場(chǎng)景識(shí)別和參數(shù)優(yōu)化、故障診斷和根因分析、高效功率變換和光伏/綠能疊加、端邊云能源管理和全網(wǎng)能效優(yōu)化等。

基于第三代半導(dǎo)體材料的系統(tǒng)效率可達(dá)到98%以上，目前通信電源的終端客戶還是更多考慮成本和效率之間的平衡。安森美先進(jìn)方案部現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師吳焱輝就表示，5G傳輸速度快，單個(gè)基站覆蓋面積小，基站數(shù)量大，單個(gè)基站的功耗也大幅增加，導(dǎo)致電源的功率也大幅增加，散熱會(huì)成為一個(gè)基站的關(guān)鍵問(wèn)題，從而要求電源具有更高效率和更高的功率密度。為應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題，安森美就推出了SiC MOS第三代產(chǎn)品、SiC二極管和模塊產(chǎn)品、GaN MOS和雙面散熱的MOSFET等。

然而，受限于驅(qū)動(dòng)、PCB布局、封裝技術(shù)工藝制造，以及價(jià)格和系統(tǒng)可靠性等多重因素，目前第三代半導(dǎo)體材料在5G基站電源側(cè)使用的占比較小，仍不足10%，但其滲透率正在迅速提高。

另外TI資深現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師Given Ding提到，目前5G基站的部署量在高速增長(zhǎng)，在可持續(xù)發(fā)展的時(shí)代背景下，5G基站也會(huì)更小、更輕、更加綠色。而電源方案的功耗，效率以及面積是重要影響因素，PA供電電源、板級(jí)電源等部分都有很大的優(yōu)化空間。

如何保持5G基站電源市場(chǎng)的產(chǎn)品及技術(shù)優(yōu)勢(shì)?

目前5G基站電源市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。相關(guān)的5G基站電源廠商不僅需要加大研發(fā)投入、提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，而且需要加強(qiáng)合作伙伴關(guān)系、拓展市場(chǎng)渠道以及提供優(yōu)質(zhì)的售后服務(wù)等多種策略，才能在市場(chǎng)中保持產(chǎn)品和技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

更值得關(guān)注的是，與傳統(tǒng)基站電源相比，5G基站電源在功率密度、能效、智能化程度和可靠性等方面有著更高的要求和更大的挑戰(zhàn)。特別是5G基站電源模塊的穩(wěn)定性和可靠性方面，其溫度、電壓波動(dòng)、器件選擇、過(guò)載保護(hù)等因素都可直接關(guān)系到5G基站的正常運(yùn)行和通信質(zhì)量，其設(shè)計(jì)壽命平均為10年以上。因此，在5G基站電源模塊的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中都需要充分考慮以上各種因素，并采取相應(yīng)的措施來(lái)保證其正常運(yùn)行及長(zhǎng)期的穩(wěn)定性和可靠性。

5G基站電源系統(tǒng)中涉及多種半導(dǎo)體器件，一般包括MOSFET晶體管、IGBT晶體管、二極管、可控硅、隔離放大器、DC-DC變換器、AC-DC變換器等。TI資深現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師Kevin Wen認(rèn)為，5G基站電源的發(fā)展主要向著解決方案小型化、高頻化、高可靠性以及效率提升的目標(biāo)前進(jìn)。

同時(shí)，隨著5G基站數(shù)量增加，單個(gè)基站的功耗也將大幅增加，電源需求量更大，而對(duì)半導(dǎo)體器件產(chǎn)品的功率密度要求也越來(lái)越大。在保證產(chǎn)品的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和可靠性的同時(shí)，其功率密度也至關(guān)重要。安森美先進(jìn)方案部現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師吳焱輝表示，對(duì)于半導(dǎo)體廠商來(lái)說(shuō)，高效和高密度、高可靠性還是通訊電源市場(chǎng)的趨勢(shì)。

此外，智能化芯片、電池管理芯片和傳感器芯片等技術(shù)，將幫助半導(dǎo)體器件廠商在市場(chǎng)中保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

5G基站電源市場(chǎng)發(fā)展有何走向?

在未來(lái)幾年，5G基站電源市場(chǎng)還將繼續(xù)保持快速發(fā)展的趨勢(shì)。不過(guò)隨著5G基站數(shù)量的增加，電源的功耗也會(huì)隨之增加，因此高效節(jié)能的電源系統(tǒng)將會(huì)成為市場(chǎng)的主流。在設(shè)計(jì)和制造電源模塊時(shí)，需要采用高效功率變換技術(shù)、光伏/綠能疊加等手段，以提高電源的效率和節(jié)能性。

在5G基站電源市場(chǎng)中，智能化技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛。例如，自動(dòng)場(chǎng)景識(shí)別和參數(shù)優(yōu)化、故障診斷和根因分析等技術(shù)可以提高電源的運(yùn)行效率和可靠性。此外，伴隨5G基站電源的功率密度和效率的提高，傳統(tǒng)的硅材料已經(jīng)無(wú)法滿足需求，而SiC和GaN等新材料將得到更廣泛的應(yīng)用。相信隨著終端市場(chǎng)對(duì)新器件應(yīng)用的熟悉，第三代半導(dǎo)體材料將會(huì)逐漸取代原有硅MOSFET。

同樣，電池作為5G基站電源系統(tǒng)中不可或缺的組成部分，其技術(shù)也將得到進(jìn)一步提升。例如，新型的鋰離子電池、鈉離子電池等技術(shù)將得到更廣泛的應(yīng)用。

可以預(yù)測(cè)的是，在未來(lái)幾年中，5G基站電源市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也將越來(lái)越激烈。市場(chǎng)份額前幾名的企業(yè)將繼續(xù)保持其領(lǐng)先地位，同時(shí)一些新興企業(yè)也將逐漸嶄露頭角。

結(jié)語(yǔ)：

總而言之，5G基站電源市場(chǎng)在未來(lái)幾年中將繼續(xù)保持快速發(fā)展的趨勢(shì)，同時(shí)也將面臨更多的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。隨著新材料、智能化技術(shù)和電池技術(shù)的不斷進(jìn)步，電源系統(tǒng)的效率和可靠性將得到進(jìn)一步提升。同時(shí)，市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)局面不容忽視，5G基站電源廠商需要采取更多的市場(chǎng)策略以保持其競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

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審核編輯 黃宇