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千兆城市建设 磁性元器件迎来新蓝海
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千兆城市建设 磁性元器件迎来新蓝海

2021-09-07 09:41:03 来源:电子变压器与电感网 作者:陈泽香

【哔哥哔特导读】随着千兆网络的全面建设,将会带来一片新蓝海,磁性材料厂商、磁性元器件厂商又该如何把握这一时机,入局千兆网络市场呢?

编者按

今年三月,工信部印发《“双千兆”网络协同发展行动计划(2021-2023年)》,七月发布了关于开展2021年度千兆城市建设情况总结评估工作的通知。工信部表示,通过定期组织开展千兆城市建设情况总结评估,动态掌握各地千兆城市建设进展,以点带面、融合创新,促进5G和千兆网络建设覆盖、应用普及和行业赋能,为推动经济社会高质量发展提供坚实网络支撑。《计划》的印发与评估工作的展开将有效推动我国千兆网络的建设。

随着千兆网络的全面建设,将会带来一片新蓝海。然而,从百兆网络到千兆网络,甚至是万兆网络,随着通信速率的提升,应用于当中的磁性材料、磁性元器件也面临着更多技术难点。磁性材料厂商、磁性元器件厂商应如何把握住千兆网络对其产品的技术需求,提升性能以更好入局?5G技术又能否推动千兆网络发展?千兆网络未来发展前景如何?

本期《磁性元件与电源》下设《对话》栏目,以“千兆网络”为话题,通过与上游磁性材料厂商、磁性元器件厂商,与下游应用于千兆网络市场相关产品(如路由器、光猫、交换机等)的终端厂商对上述问题进行探讨,以求为千兆网络产业链上下游带来思考,并提供力所能及的点拨。

对话导览:

  1. 当前千兆网络市场情况?应用于千兆网络市场的磁性材料、磁性元器件是否有增长?
  2. 千兆网络产品所使用的磁性材料、磁性元器件类型?
  3. 从百兆网络到千兆网络,再到万兆网络,其主要的区别在哪里?对磁性材料、磁性元器件的要求主要提升在哪些方面?
  4. 努比亚蒋权:当前推行千兆网络与万兆网络中,抗干扰能力是我们主要关注的点。其他企业认为最主要的技术难点是什么?磁性元器件厂商如何去配合终端厂商解决难题?
  5. 5G技术是否也会推动千兆网络发展?是否会提高对磁性材料、磁性元器件的要求?
  6. 千兆网络领域,国产磁性材料、磁性元器件能否实现全面替代?
  7. 千兆网络未来的市场发展前景怎么样?贵司有没有加大对这一块市场投入的计划?

对话嘉宾:

千兆

当前千兆网络市场情况?应用于千兆网络市场的磁性材料、磁性元器件是否有增长?

铭普光磁何校民:铭普生产的网络变压器等磁性元器件在2012年开始就已经大规模应用在千兆网络领域。一开始是企业网,或者说是工商业这边使用千兆网络产品比较多,近几年家用路由器也逐渐使用千兆网络了。总体来看,市场一直是稳步增长的。

泛瑞新材刘林生:千兆市场目前用量已经非常大,百兆产品慢慢进入淘汰期。数据传输速度加快会要求磁性材料特性提升,另外磁性元器件的结构也在调整成为全自动产品来替代手工。应对市场变化,磁性材料需求会大幅提升以及对应的元件同步上量。

迈翔科技汪成章:以往千兆网络中用到的网络滤波器多是采用磁环,但现在大多使用贴片共模电感来取代。主要是因为受疫情影响,多地不能实现大规模生产磁环,导致原有的订单发不出去,磁环价格提高,转而使用价格更为实惠的贴片共模电感。最近几年应用于千兆网络市场领域的磁性元器件产品每年都有20%-30%的增量。

星网锐捷陈工:我们公司一直都在关注千兆网络这一块市场,所生产的交换机、路由器等千兆网络用产品已在教育、医疗、金融等多个领域广泛应用。随着千兆城市建设,千兆网络发展,里面所需的磁性元器件近几年市场增长迅速。

海光电子欧阳顺昌:千兆网络近年来发展迅速,公司应用于千兆网络中的磁性元器件数量也在增长。

经纬达汪洪伟:目前千兆网络市场占比大幅度提升,磁性元器件市场扩大,越来越多磁性元器件厂商加速入局。

千兆网络产品所使用的磁性材料、磁性元器件类型?

铭普光磁何校民:千兆网络中网络变压器是使用最为普遍的磁性元器件。在企业网的滤波电路中也会用到电感。

泛瑞新材刘林生:以往锰锌类磁环应用的比较多,但大多采用手工制造,极大影响了生产效率。现在我们研发开发出组合型磁性材料来制作可实现自动化的磁性元器件产品,提高了生产效率。如今我们用于千兆网络的新型复合型磁性材料每个月产量200kk左右,将来还会投入更多的设备提高产量。

迈翔科技汪成章:以千兆路由器为例,以往需要用4-6个磁性元器件,现在大多配4532、1210和0805三种型号的磁性元器件就能满足千兆路由器的需求。

海光电子欧阳顺昌:网络变压器的磁芯类型很简单,都是导出10k、5k的环形磁性材料。此外还需要用到漆包线,外壳采用热固性材料等。

经纬达汪洪伟:主要用到的是网络变压器以及电容式CHIP LAN。

三礼电子石凯:千兆网络用产品以往大多采用磁环,但近两年受疫情影响,共模电感使用率提高。

千兆

从百兆网络到千兆网络,再到万兆网络,其主要的区别在哪里?对磁性材料、磁性元器件的要求主要提升在哪些方面?

铭普光磁何校民:传播速率越来越高,意味着工作频率越来越高。因此万兆网络对于磁性元器件的工艺精度与材料密度的选择都提出了更高的要求。如今铭普生产的网络变压器已足以满足百兆网络、千兆网络,甚至是万兆网络对磁性元器件的技术要求。

泛瑞新材刘林生:千兆网络传播速率加快,就会要求使用低损耗、大功率的磁性材料,同时对磁性材料的稳定性、耐温性要求都会更高。针对这方面,现在泛瑞新材以及投入了一定的人力物力去进行研发。

努比亚蒋权:千兆网络用路由器在市场上已推出多年,现在公司也正在开发更高端的路由器。与百兆路由器相比,千兆路由器的平台升级了,能支持更高的速率。速率的提高便需要更高功率、抗干扰能力更强的磁性元器件。

迈翔科技汪成章:从磁性材料来讲,会开发更高频的材料以及复合型材料,磁导率越来越高。此外,共模电感也从原本的4个引脚转变成8个引脚。

三礼电子石凯:百兆、千兆、万兆网络更多是从速率的改变去定义。而随着其发展,磁性元器件总体所需的数量也在增多,同时也产生了高频化的需求。

海光电子欧阳顺昌:百兆网络、千兆网络的接口处所用网络变压器,一开始使用EP13、EP10,随着密度越来越高,产品愈发小型化,现在往EP5、EP7更小的方向走,几乎只是以往体积的一半。磁性元器件小型化之后对磁性元器件厂商生产工艺的要求也会越来越高,所以现在生产小型磁性元器件大多采用更加精细化的自动化设备来生产。

纬达达汪洪伟:从百兆到千兆、万兆,传输速率在依次递增。对于我们网络变压器材料选择上提出减少漏感、更高μi的要求,以及对工作温度提出新的挑战。百兆网络和千兆网络所需磁性元器件仅需四线传输,而万兆网络磁性元器件则需要6至8线传输才能够满足。其次,百兆千兆网络所用的磁性元器件可以通过人工来完成,而万兆网络所用的磁性元器件则需依赖自动化生产,来达到高一致性,以此来满足市场需求。

千兆

努比亚蒋权:当前推行千兆网络与万兆网络中,抗干扰能力是我们主要关注的点。其他企业认为最主要的技术难点是什么?磁性元器件厂商如何去配合终端厂商解决难题?

铭普光磁何校民:最主要的技术难点是抗干扰问题。因为就正常通信功能来说,当前国内磁性元器件厂商生产的产品基本都能满足万兆网络的要求,但是万兆网络中产生的干扰对于磁性元器件来说也是一个重要的技术难点。先前就有客户需要生产高密度的交换机,体积非常小,同时带有四五十个孔,产生很大的干扰,而一般来说,磁性元器件中所用共模电感的频率都是比较低,难以抗干扰,对磁性元器件的工艺设计、抗干扰性要求很高,这对于磁性元器件厂商来说是一个挑战。不过最终,铭普通过不断地试验调试,提高了磁性元器件的抗干扰力,满足了客户的需求。

海光电子欧阳顺昌:频段变宽,对EMI抗干扰的要求会越来越高,许多以往没考虑到的参数要求现在也会考虑更加全面,这也是当前主要的技术难点。

经纬达汪洪伟:当前千兆网络、万兆网络推行主要技术难点在于需要大量普及矢量分析仪等量测设备普及,提高产品自动化水平以此来提升产品一致性,并且能够在不过多提升成本的情况下实现高传输速率。为此,磁性元器件厂商需提升客户端万兆光口测试能力,共建试验平台相互合作测试,与客户做到技术标准统一。此外,磁性元器件厂商还要加强与终端客户的沟通交流,根据客户实际应用情况进行产品的改善和提升。

中兴物联李总监:除了对抗干扰能力提出需求,以保持高速传输。从用户角度出发,保持网络稳定性也是我们关注的重点。

5G技术是否也会推动千兆网络发展?是否会提高对磁性材料、磁性元器件的要求?

赛尔通信林彬:由于5G小基站下沉社区,一般没有专用的PTN等通信网络设备和5G小基站对接,从经济性考虑,多采用光猫作为通信载体,因此光猫的速率要和5G的通信速率匹配上,从速率上讲,100M的光猫无法匹配5G的带宽,必须要使用千兆及以上速率的网络。从政策方面来看,“双千兆”计划指出要实现固定和移动网络普遍具备千兆到户”的能力。这也说明了5G无线网络和千兆有线网络同步发展的趋势。

中兴物联李总监:5G无线网络和千兆有线网络应用领域不同,各有利弊,相辅相成。如在商场这类人流密切之地,有线传输会更稳定;而在郊区等人口密集程度不高的地方,无线的应用会更多,因为拉线的成本造价高。

铭普光磁何校民:5G技术的发展在一定程度上也推动千兆网络的发展。据我了解,现在有的5G用路由器可以直接接收外面的5G信号转化成局域网的信号,从而提高千兆网络的速率,增加了千兆网络的应用场景。

经纬达汪洪伟:5G技术在应用端与千兆网络形成优势互补,通过实现万物互联,物联网、网络通信等更多的网络端口都需要大量数据传输,同时加速了网络端口提升。5G技术应用要求磁性元器件企业推动工业手臂应用,提高企业自动化生产能力。并且传输速率的提升,还开拓了磁性元器件的新市场,对上游磁性元器件厂商的研发创新能力、以及产能、一致性等提出更高的要求。

星网锐捷陈工:现在我们推出的路由器就有支持千兆双频合一及5G优先接入技术,无感知切换,让用户始终保持高速率上网。所以说千兆和5G是共同推动的。速率的提高自然也会对磁性材料、磁性元器件提出高频、稳定性的要求,这就需要磁性材料厂商、磁性元器件厂商配合研发生产。

泛瑞新材刘林生:虽然两者应用在不用领域,但是相互支撑、相辅相成。不过5G大多应用在移动设备上,因此对磁性材料稳定性,感值,耐温,强度都有更高要求。

迈翔科技汪成章:5G技术的发展在一定程度上也推动了千兆网络的发展,提高了传输速率,因此对发射端、接收端的芯片影响较大。对于磁性元器件来说,相对影响较少。

5G

千兆网络领域,国产磁性材料、磁性元器件能否实现全面替代?

铭普光磁何校民:当前千兆网络市场,国产磁性元器件基本占有80%以上的市场份额。除了部分高精度的产品需要引进国外的磁性元器件以外,大部分都能实现国产替代。

泛瑞新材刘林生:据我了解,国内磁性材料的产量全世界产量80%以上,除了部分领域的高精度产品可能还需要用到国外磁性材料以外,基本能实现国产替代。此外,如今磁性材料领域投入了越来越多的人力物力进行研发,品质也在不断提升,几乎满足国内不同市场领域对磁性材料的需求。

经纬达汪洪伟:近年,国内磁性元器件行业快速发展,出现许多优秀的磁性元器件厂商,无论是在产量、产品性能,都能够在多个领域实现磁性元器件的国产替代。虽然国内磁性元器件行业发展迅速,但相比于国外的竞争对手,国内仍存在的缺乏原材料技术创新能力的问题。

迈翔科技汪成章:在千兆网络领域,磁性元器件已能全面实现国产替代。实际上,除少数叠层类电感仍存在一定技术难点以外,其他市场领域所需的磁性元器件几乎都能全面实现国产替代了。

三礼电子石凯:磁性元器件相对其他零部件来讲,可以说是比较早就实现了各个领域的国产替代。在千兆网络甚至是万兆网络领域,磁性元器件在技术层面基本都能满足需求。

海光电子欧阳顺昌:基本上不同终端市场领域的客户找到我们,我们都能提供符合他们要求的磁性元器件。在千兆网络这一领域,同样如此。据我了解,国内的磁性元器件大多能满足我国终端厂商的需求,实现全面国产替代。

千兆网络未来的市场发展前景怎么样?贵司有没有加大对这一块市场投入的计划?

经纬达汪洪伟:千兆网络未来市场前景广阔,目前经纬达科技生产的百兆、千兆、万兆网络变压器产品中,千兆网络变压器产品年产量占比突破70%,因此布局千兆网络市场,是我司未来的重点发展方向。

赛尔通信林彬:赛尔通信是一家专业从事通信技术服务和相关物联网产品、无线深度覆盖产品研发及解决方案的国家级高新技术企业。未来几年,公司会持续在千兆网络方面进行投入和经营。

努比亚蒋权:公司一直都有关注千兆网络这一市场领域。但是今年疫情阴霾未散、芯片缺货、原材料涨价,这都会给现在以及未来一段时间内的市场造成一定的影响。

泛瑞新材刘林生:现在我们已经在积极布局千兆网络这一块市场,很多磁性材料都有应用于光猫、路由器等产品中,接下来还会建设场地,引进相关设备,不断扩充这一市场领域的产能,以满足日益增长的市场需求。

千兆

结语:

据安永发布的《全球光通信产业白皮书》表述,2020年,全球光通信下游市场收入规模达1.4万亿人民币,这个数字还将以每年平均约18%的增速保持高速增长。到2025年,有望创造约3.2万亿人民币的下游应用市场空间。千兆网络、万兆网络的逐步建设将撬动这万亿市场,给产业链企业带来广阔的市场发展空间。

通过对话嘉宾的分享我们得知,千兆网络、万兆网络最主要的技术难题是抗干扰能力,保持稳定性。以及随着从百兆网络向千兆网络、万兆网络升级,传播速率越来越高。这也对磁性材料、磁性元器件的稳定性、感值、耐温、强度提出更高要求。为此磁性元器件厂商往往通过选用新型复合型磁性材料提高产品性能,并通过自动化设备来提高工艺精度与产品品质。

5G技术与千兆网络技术逐步成熟,加之我国近几年大力推动“双千兆”建设,无疑给踏足“千兆网络”市场领域的企业们打了一剂强心剂。谈及当前与未来千兆网络的市场发展前景时,除少部分企业表示可能会因芯片、原材料、疫情等原因影响千兆网络市场以外,大部分磁性材料厂商、磁性元器件厂商和终端厂商,都表示近几年来千兆网络市场一直呈增长状态,对未来的市场亦保持乐观态度。

随着“双千兆”时代来临,千兆城市建设,磁性元器件迎来新蓝海。磁性元器件厂商应积极配合终端厂商解决技术难题,提高产能的同时提高产品功率、稳定性与耐温性,牢牢把握此次发展机遇!

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