發力5G基站電源，安森美高功率、模塊化設計方案有何獨特之處？

（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?！卑采老冗M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?！靶』緦τ诤昊径?，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?！蹦畴娦旁O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?！?br />
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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