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固态电容市场分析
发布者:威海鑫泰电子有限公司 日期:2014-11-15 09:42 点击数:
固态电容市场分析
中澳 钟生 13410178344
1、计算机市场
广义上的计算机市场包括两个方面,一个是大家所熟知的个人计算机(PC)领域,另一个是基于X86构架下的另一个大类应用——工控主板。
在计算机主板中,发热量最大的有三个部分:CPU、北桥芯片、场效应管。通常 CPU 和北桥芯片都会使用专用的散热装置降低温度,但是用于 CPU 供电的场效应管却没有任何的散热措施。通常情况下,MOSFET 紧贴主板装配,借助主板进行散热,从而直接将热量传递给其周围的电容器。由于电脑长时间连续工作,直接导致整个主板发热量直线上升。热量在电容器周围积聚从而导致电容器工作温度上升。在各类电容器中,高分子固体铝电解电容器具备最优异的温度特性。出于安全以及寿命因素的考虑, 在 CPU 供电电路中采用高分子固体铝电解电容器是大势所趋。
另一方面从电源质量来考虑。我们已经知道 ESR 越低,电容充放电的速度越快,这个性能直接影响到供电电路的性能。目前,CPU 的功耗非常大,主频已远远超出1GHz,CPU 的峰值电流达到 80A 或更多,输出滤波电容已经接近工作临界点。尤其是当 CPU 由低功耗状态转为全负荷状态时,这种瞬间(一般小于 5 毫秒)切换需要的大量能量均来自CPU 供电电路中的电容,此时需要电容器拥有高速充放电的能力可以在瞬间输出高峰值电流,保证充足的电源供应,确保 CPU 稳定工作。高分子固体铝电解电容器在超低阻抗方面不断改进使其成为 CPU 供电的最佳选择。
由于目前 CPU 的频率不断提升,功耗随之增大,主机箱内温度越来越高。常规铝电解已经很难满足CPU的供电要求。而且 CPU 内核数目的增加, 电脑主板 CPU 周围所需电容数目也相应上升。
下表是电脑 CPU 内核数目与主板周围电容器数目对照:

下图是NICHICON公司在华硕主板上的固态电容使用情况,对比下图我们可以看到,在 Core 2 Duo CPU 采用的 Socket775 结构升级到Corei7 CPU 采用的 Socket1366 机构后,主板上电容器数目显著增加了。经初步目测观察这两款华硕生产的全固态电容器主板,我们发现主板 电容器数目由Socket775 结构下的 30 颗左右上升到 Socket1366 结构下的超过 70 颗。在 CPU 周围的电容器数目由不到 10 颗上升到接近 20 颗。

同样,在以我们现在的客户华北科技为代表的,生产的工控主板的客户中,固态电容的使用也成为了行业普遍接受的一个硬件选用标准。并且,由于工控主板稳定性要求高,工作场合环境恶劣,工控主板类客户更换为高分子固态电容器的需求相比PC用户更加迫切。

2、消费电子市场
由于高分子固体铝电解电容器优异的导电特性,其 ESR 值显著低于其它电容器。极低的 ESR 特性赋予高分子固体电容器优异的消除干扰能力。在 LC 滤波器电路中采用高分子固态电容器后,由于其在消除干扰能力上的提高,电路的实现可以更简化。 由下图可以看出,在 LC 滤波电路中采用的两个液态电解电容器和一个电感器可以用一个高分子固体电容器完全取代而且性能相当。

未来终端的设计会继续朝紧密小型化方向发展,电子元器件自身性能的革命性的提高对于电路设计的改进具有特别重大的意义。以电视机产品为例,全球电视机出货量保持稳定的增长。 Displaysearch 预计 2011 年全球电视出货量将达到 2.5 亿台。以 LCD 技术为主的平板电视产品已经占据了主流的地位。在 2010 年第二季度,全球平板电视出货占总电视机出货比率已经超过 80%,在发达国家地区已经没有传统CRT 电视的市场了。在中国,平板电视机的出货占比已经由 2009 年初的 60%上升到 2010 年 10 月的 86%。目前的 LCD 电视已经开始推广使用高分子固体电容器。我们估计高清的荧光背光 LCD TV 至少需要 40 颗固态电容器,LED 背光 LCD 电视由于内部温度会高一些,因而对温度稳定性好的固态电容器的需求量会多一些。我们测算全球的电视市场对高分子固体电容器的需求量也将超过百亿只。
3、安防行业
安防行业分为两块,前端摄像机和后端DVR。
在后端DVR市场中,据统计,2010年中国DVR(包括不同路数、各种压缩板卡的DVR,下同)出货量约为370万台,总路数约为1700万路,,总金额约为56亿元较2009年增长约为40%。而同时按照《中国安防行业“十二五”发展规划》中指出,中国在“十二五”中DVR消费将保持在20%的年增长率。这预示着到2015年DVR年消费金额将达到150亿元,出货量达到约900万台。

按系统结构来分的话,DVR还是要分为两大类:基于PC架构的PC式DVR和脱离PC架构的嵌入式DVR。笔者从太平洋安防市场针对工程商和采购商们进行调查访问结果分析,目前市场主流DVR产品还是嵌入式,粗略估算,嵌入式DVR和PC式DVR的市场份额比例差不多将近6:4。

这预示着,到2015年,PC式DVR年出货量将达到360万台。由于构架体系与电脑主板相同,应用与单台PC式DVR的固态电容数量也约为40颗,由此可以推断,至2015年,全国在X86构架的DVR项目中,使用的固态电容数量将达到1.5亿只。
4、其他行业固态电容应用
由于固态电容本身的特性:低ESR值,高纹波电流,阴极材料为固态高分子材料,但漏电流较大。决定了其在电源滤波效果上会远远超过其他电容,尤其是针对一些长时间工作,工作环境温度较高,并且工作电流较大的场合,固态电容更是广大工程师在设计电路时不可替代的选择。目前现有主要市场应用为PC产品,另外还包括如数字机顶盒(STB),游戏机,平板电脑等领域,但由于固态电容本身优良的特性,可以为电路电源部分的性能优化提供很好的帮助,所以在接下来的时间里,高分子固态铝电解电容器会为更多的人所接受,最终像电脑主板行业一样,将固态电容的应用与否,作为衡量产品设计档次的一个重要指标。
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