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云经济下服务器新面貌 多种磁性元件发挥作用

2020-08-05
来源:与非网

  新冠肺炎疫情发生后,对服务器市场的需求也发生了改变,《磁性元件与电源》记者近日就服务器最新发展情况和困惑,采访了产业链相关从业者,究竟哪些磁性元件在云经济下的服务器,有更大的发挥空间,疫情下,它们在服务器市场的前景又该走向何方?

  近年来,随着移动互联网企业的蓬勃发展,特别是电竞平台、电商平台、短视频平台、直播平台以及社交网络平台的不断涌现,激发了对云计算、云存储的需求,服务器的需求体量也随之陡增。

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  在这背景下,一些深耕服务器市场的磁性元件和软磁材料近几年在该市场的增量也愈发明显。新冠肺炎疫情发生后,对服务器市场的需求也发生了改变,《磁性元件与电源》记者近日就服务器最新发展情况和困惑,采访了产业链相关从业者。

  云经济下服务器新面貌

  近年来,国家鼓励 5G工业互联网发展,鼓励在制造业中运用新一代信息技术,让工业生产拥有信息化语言。

  5G 网络的建设,是当前网络转型的良好契机和驱动力,新一代通信技术的到来,信息量更加呈爆发性增长势头,本就极大的带动了数据中心建设和服务器用量需求。

  基于 5G 网络更多边缘业务的开展将对服务器的性能提出更高要求。对于未来的 5G,网络 IT 化后采用通用服务器平台,一定要保证性能的一致性,比如高带宽、低时延、稳定性的要求是比较关键的。

  国际数据公司(IDC)数据显示,2019 年全球服务器出货量为 1175 万台,同比轻微下降 0.79%。其中,2019 年第四季度全球服务器市场增长旺盛,出货量为 340 万台,抵消了前三个季度的部分下滑态势。

  数据显示,相比于 2018 年同期,2019 年第四季度全球服务器营收增加了 7.5%,达到 254 亿美元的规模。

  2019 第四季度来自 x86 服务器的营收增加了 6.3%,达到 224 亿美元;来自非 x86 服务器的营收增加了 17.7%,接近 30 亿美元。总的来说,服务器市场仍然是以 x86 服务器为最主流的产品。

  2020 年第一季度,新冠肺炎疫情不仅重创全球经济,也对中国整体 IT 市场乃至服务器市场造成了一定的冲击,全球服务器市场同样面临严峻挑战。

  根据 IDC 的数据,2020 年第一季度,全球服务器市场收入同比下降 6.0%,降至 186 亿美元。第一季度,全球服务器出货量同比下降 0.2%,降至 260 万台。

  在服务器类别方面,批量服务器收入下降 2.1%,降至 151 亿美元;中端服务器收入下降 23.0%,降至 26 亿美元以下;高端系统下降 9.1%,降至 10 亿美元以下。

  IDC 认为,随着新冠肺炎疫情在中国得到有效控制,疫情对 2020 年服务器市场的影响主要集中在第一季度,第二季度将逐步恢复,预计在下半年一些延迟的需求将被释放并弥补上半年市场需求的下滑。

  目前,国内服务器生产的供应链已基本不存在春节假期后的缺货少货现象,但从需求端来看,一些零售、交通、制造、能源等传统行业用户的需求存在延迟或缩减。

  与此同时,在疫情影响下,在线直播、视频会议人数呈现爆发式增长,带来的在线教育、企业沟通、在线医疗、游戏等互联网和公有云业务数据流量的持续增长,“云经济”越发受到重视,数据中心及服务器产业链也越发受到重视。

  现如今,全球防疫已经进入常态化,科学防疫也需“科技抗疫”,分析病毒结构、信息防疫等等这些工作都离不开云计算、大数据、AI 等新一代信息技术,更离不开服务器的支撑。以服务器支撑的大数据、计算力已然成为社会必不可少的基础设施,服务器也成为国民经济的重要产业之一。

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  深圳市麦格米特电气技术有限公司销售部经理刘林群认为,随着 5G 的到来,数据暴涨,服务器也需求迭代和新增。“服务器一定会焕发新的生机,目前我看到的趋势是,服务器呈现集成化,集中管理趋势。”

  顺络电子在今年最新的半年财报在提到,随着云计算业务对服务器需求量不断增长,拉动下游电子元件需求,服务器业务对电子元件需求量巨大,电感类、微波器件、变压器等相关产品随着市场应用的持续拓展、产品系列不断创新,这些产品有望在未来市场上获得更多发展的机遇。

  集邦咨询半导体研究中心资深分析师刘家豪指出,随着 5G 开始商转,无论是电信业者还是网络服务提供者,对于服务器的需求都将会逐渐提升,预期 2020 年服务器出货将会达到高峰。

  未来,随着“互联网+”的不断深入,万物互联的潮流下,政府智慧公安、信息中心等项目的建设也将成为中国服务器产业的一大推动力。

  “服务器这个市场,我认为未来会蛮大的”,刘林群谈到,服务器发展很久了,未来仍将有诸多新的增长点。

  IDC 预计,2020 年中国 X86 服务器市场出货量将增长 2.9%。随着疫情结束后市场需求回暖以及国家将加快 5G、大数据中心、工业互联网、人工智能等七大领域新型基础设施的建设进度,中国 X86 服务器市场未来几年需求仍然会比较旺盛,年复合增长率将达到 9.1%左右。

  数据中心建设潮继续推动服务器需求

  目前国产的服务器厂商主要有浪潮、联想、华为、新华三、中科曙光,此外华勤、联宝、英业达、纬创、长城电脑等厂商也承接了许多国产服务器的生产业务。

  对于服务器厂商来说,大批量的企业级服务器才是他们最为重要的目标市场。

  实际上市场对于服务器的需求,更多的也是企业级需求,且价格相比消费级是无法比拟的,深圳华德电子有限公司工程部经理曾彬说,“对于消费类产品而言,上游厂家价格被压得很死,很难看到利润,而相对于工业类产品来说,在成本方面较为宽松。”

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  数据中心能耗预测(全球)来源:日本经济产业省 Green IT Promotion Council

  近年来,公有云、私有云的市场快速增长,大数据中心大量建设。大数据中心也是服务器最为集中使用的场合之一,“新基建”把大数据中心纳入发展范畴,进一步刺激了服务器在大数据中心的需求。从基础设施层面来,大规模数据中心建设强调集中化,一旦面向边缘侧,数据中心建设会相对分散,建设成本会很高。每个大型数据中心有数万台甚至更多服务器。

  思科预测,到 2020 年超大规模数据中心数量将从 2016 年的 300 个的基础上增长到 485 个,加之超大规模数据中心将在未来占到全部数据中心服务器安装量的 47%,因此超大数据中心未来将继续推动服务器市场。

  据中商产业研究院数据显示,2018 年全球服务器出货量将达 1080 万台。预测 2022 年全球服务器出货量达 1310 万台。

  作为全国首个国家大数据综合试验区,贵州大数据产业发展起步较早,“新基建”的提出使贵州数据产业迎来新的发展机遇。

  贵州省贵安新区经济发展局党组成员、大数据办副主任汪军介绍,以贵安新区为例,大数据产业的发展将带动上下游产业的发展。“仅服务器一项,就有上千亿元的市场。”汪军算了一笔账,目前贵安新区在建的数据中心投运后,贵安新区的服务器将达到 360 万台,平均每台服务器的售价为 5 万元,带动效应非常明显。

  贵安新区大数据办工作人员胡志杰介绍,目前,贵安新区大数据中心正在稳步建设中,华为、苹果、腾讯等数据中心将原按计划建成投产。

  服务器电源被要求更数字化、智能化

  在大数据中心等大型设备聚集场所,服务器并非如消费级那样像电脑主机般轻便,它还需搭载更多辅助模组,如服务器电源,它主要应用于服务器、存储器等设备。

  数据中心固定资产的投入是服务器电源市场的主要推动力,其市场发展前景可直接反映出服务器电源市场的供求状况及变动趋势。

  据立木信息咨询发布的《中国服务器电源市场现状与投资前景预测报告(2019 版)》显示,在服务器电源领域,市场份额主要由台达、光宝、艾默生、中国长城等企业长期占据。

  美磁软磁产品供应服务器及其电源已有多年,该公司大中华区总监马征说,“这几年服务器电源求量增长得很快,尤其是从去年下半年到今年上半年。”

  在整体行业绿色节能发展背景下,高密度场景应用需求、能耗、资源整合等多方面的挑战给当前的数据中心产业提出更高的要求,因此在市场需求推动下,服务器电源被要求更加节能环保,更加催生对数字化、智能化服务器电源的需求。

  现阶段,随着“AI+5G”时代的到来,服务器的需求也愈发呈现抖升态势,带动服务器电源、磁性元件等产业链在该领域找到发展的突破口。

  今年年初,雅特生科技在开放计算峰会上宣布推出全新的 CRPS 服务器电源系列,该系列电源,提供了 550W 至 2400W 等不同功率以供选择,不同型号各有不同的额定功率,让生产计算系统、网络配件和存储系统等基础结构设备的厂商可以因应不同需要。

  深圳市航嘉驰援电气股份有限公司变压器事业部第一负责人朱乔生告诉记者,“我们服务器电源已经做得相对比较成熟,主要聚焦在通讯、安防等领域,联想、大疆、海康安防等企业都普遍用到了航嘉服务器电源产品。”

  刘林群说,麦格米特电气也有一些电源产品专门供给电力、通信、医疗、数据中心等领域的服务器。

  伊戈尔环形立绕功率电感器也普遍用于通讯电源、服务器电源等电源装置,主要为 1KW—几十 KW 的各种高频开关电源设备。

  解决功耗,从器件材料源头抓

  数据中心是专门用于维护和管理存储大量数据的服务器的设施。随着信息量的迅速增长,功耗和电力成本的增加已成为数据中心必须面对的严峻问题。

  数据中心通常需要大量高速通信环境、高级安全保证、可靠的抗震设备和内部发电机,以及放置服务器的空间。要在这些条件下维持运行,功耗是一大挑战。

  数据中心的功耗主要来自 IT 设备,包括服务器和用于冷却散热的空调。这些设备运行产生的功耗预计会进一步增加。

  虽然数据中心也在努力降低功耗,包括促进直流供电和提高整个中心的空调效率,但根本解决方案是减少服务器本身产生的热量。

  为此,需要提高电子电路的功率效率,为解决这个难题,一些磁性元件或磁性材料都从自家产品着手,从初始源头降低功耗。

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  TDK 推出了可减少数据中心服务器发热量的小型电源解决方案。他们于近期开发了一款小型直流 - 直流转换器,采用 3D 封装技术,将 IC 与 TDK 的电感器集成在一起并缩小了尺寸和高度。能够以小尺寸实现超高电流密度,它可以靠近 IC 放置,避免因布线产生功耗,有助于防止服务器发热。

  提高服务器功率电感可靠性、实用性

  自互联网产业发展以来,服务器、服务器电源便是磁性元件和磁性材料厂商重点关注的市场之一,服务器和服务器电源中都使用了多个磁性元件,一些知名的磁性元件和磁性材料厂家也不断根据市场需求,推出更符合当前服务器技术特性的产品。

  顺络电子在上月发布的今年半年财报中提到,随着云计算业务对服务器需求量不断增长,一方面,电感类、微波器件、变压器等相关产品有望在未来市场上获得更多发展的机遇,但另一方面也对电子元件的可靠及高效提出更高要求。

  目前,电子行业产品小型化已经成为一种发展趋势,巨大的市场压力及潜在需求促使了性能更佳、体积更少的终端元件快速出现,电路板上大功率终端元件的广泛应用也增加了对更精细电感器的需求。

  现有技术中,服务器电源供应的功率电感主要包括磁芯和线圈两部分,其中两个线圈端子的引出位置一般设置在磁芯侧棱的中间位置,并分别连接有端电极,当磁芯体积缩小时,端电极也会对应缩小,由此便会带来阻抗变大等问题。

  而当前所面临的主要问题在于,既要满足不断增加电流的需求,又要节省线路板的使用面积,意味着在电源供应设计有限的设计空间内,电感的体积、阻抗都要越来越小,以保证满足越来越大的饱和电流需求。

  此种设置方式的功率电感难以同时实现缩减尺寸和降低阻抗,导致饱和电流提升难度大,效果不好,可靠性低。

  业内人士针对现有技术的不足,提供一种服务器功率电感配置方法,在保证了功率电感原有电气性能的基础上,通过将端电极的形状及位置进行合理优化,可以有效缩减功率电感的整体尺寸和降低阻抗,同时增大的端电极面积,更有利于功率电感工作时的散热,可进一步提升电感的温升电流,从而提高功率电感的整体可靠性和实用性。

  云计算下的电感器

  云计算服务,是一种可以从另一个 Web 服务或软件访问的在线应用,使用的软件和数据均存储在服务器上。

  事实上,互联网生活下的人们,都已经在不经意间使用了云计算服务,它不仅仅基于单个服务器,还将多个服务器与云计算架构组件彼此互联,提供了可以代替或补充 UPS 解决方案的托管和虚拟备份服务。

  目前的云服务发展尚处于起步阶段,正在蓄势待发,将来可能成为一种主流技术,为我们带来目前难以想象的全新应用。

  深圳海光电子在云计算市场主要提供的产品类型为:高频变压器、高频电感、互感器、功率电感,此外,海光电子还为服务器单板提供功率电感、大电流电感、一体成型电感。

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  近些年来,一体成型电感(Molding Choke)凭借其小型化、大功率化等多个技术特性,更是得到许多服务器厂商的垂青。铂恩氏电子有限公司亚太区产品经理程荣说,铂恩氏电子当前与服务器厂商的合作,主要也是提供一体成型电感。

  与传统电感比起来,安徽博微田村电气有限公司一体成型电感负责人钱小龙博士认为,一体成型电感优势主要体现在:一是大电流大功率,相同体积下通过的电流量很高,是传统电感到 4-5 倍;二是 EMI 会比较好,电磁特性平稳。很多传统电感的铜线都在外面,有很大的漏感,会干扰其他元器件。而一体成型电感,它的整个铜线是被包覆在材料里面,属于全封闭结构,可有效降低电磁干扰。

  此外,一体成型电感在高频和高温环境下仍保持优良的温升电流及饱和电流特性、工作频率覆盖范围广。由于其良好的技术特性,一体成型电感的应用逐渐从电脑计算机、扩散到服务器、服务器电源产品。

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  近年来,胜美达多次推出新的电感器产品,这些产品的技术特性普遍适用于服务器。

  胜美达表示,为了实现高电气性能和高磁屏蔽性,CDMC 系列采用金属复合材料和一体成型的结构。因此,这类产品具有低损耗,大电流的特点,适用于平板电脑、笔记本电脑、服务器。

  深圳市航嘉驰源电气股份有限公司产品中心经理肖远志说,他们除了供应服务器电源产品,还成立了磁性元件性能检测团队,为寻求更优质的磁性元件保驾护航。

  服务器下的网络变压器

  由于服务器涉及传输网、交换网和接入网等数据传输方面的需求,经纬达科技总经理方正涛指出,在通信类型的服务器设备中,其中较为关键的磁性元件就是网络变压器。

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  他透露,长期以来,经纬达就与服务器重要厂商长城、浪潮,以及华为系厂商有密切合作,主要向他们供给网络变压器、电源变压器等元器件产品。

  网络变压器是计算机服务器之间双向交流数据电压信号链条中的一个环节。信号通过这个环节时,不可避免的会有一些衰减,插入损耗就是衡量信号衰减程度的一项指标。

  对同一个网络变压器来讲,它对信号衰减程度与信号的频率有关。而网络变压器在这其中起到信号耦合,阻抗匹配,波形修复,信号杂波控制和高电压隔离等作用。

  在有线局域网中,服务器、路由器、计算机等设备之间采用双绞线(UTP)联接。由于连接电缆和双绞线很长(可能达到数十米),直接将处在两地的电子设备联接会带来很多问题。

  为了保证网卡的集成电路芯片安全、减小外界 EMI 造成的误码和抑制计算机内部的电磁噪声向空中发射能量,需要在网卡与 UTP 联接处加一个网络变压器,才能更好解决上述问题。

  目前,市面上的网络变压器种类繁多,主要有单口、双口、多口、10/100BASE、1000BASE-TX 和 RJ45 接口集成型网络隔离变压器等。这些变压器都普遍存在种类多,使用人力多,制程复杂等问题。

  为解决这类问题,西北台庆推出了 X’former 变压器。它与传统变压器相比,X‘former 变压器具有特性稳定、元件排列固定、网络延迟低、EMI-RE 效果佳、抗雷击能力佳,整体成本低等优点。

  由于网络设备需要更小型化、模块化和高品质的安装组件,网络变压器作为一个关键组件,其特性也有必要对应下一代以太网。铭普光磁董事长杨先进透露,从客户的设计需求来看,5G 设备网络变压器的形态、样式等各方面都发生了很大的改变。应对服务器技术要求,网络变压器需要进一步满足高速对应、高可靠性需求。

  而为解决传统网络变压器手工良率低、交期不稳定、安全隐患多等问题,铭普光磁近年就加大了其新型的网络变压器——片式网络变压器的市场推广工作。杨先进认为,片式网络变压器很好地解决了传统技术所存在的问题,它在产品结构、工艺设计、原材料改进、生产自动化等方面有重大改进。

  服务器成为部分软磁厂商占比较重业务

  7 月 25 日,横店东磁发布今年半年度业绩快报,快报显示,今年上半年,该公司的营业总收入为 31.73 亿元,同比增长 3.2%;净利润为 3.44 亿元,同比增长 7%。

  横店东磁表示,他们软磁产业板块收入有所提升,主要得益于 5G、云计算、数据中心、高端消费电子等领域需求增加。据介绍,横店东磁软磁材料主要用于变压器、PC 电源、无线充电模组、4G、5G 通信基站、路由器、服务器等领域。

  美国磁性材料公司亚太区销售总监马征说,从服务器硬件发展历程来看,服务器电源领域已然算是磁性材料行业较为传统的市场。据他透露,“服务器电源占美磁比重还是比较大的,基本上我们很多小尺寸产品都有用于服务器。”

  创瑞科技推出的 WSM 系列电感、伊顿推出的 DR 系列鼓形磁芯电感器,也都被应用于台式机和服务器。

  服务器是金刚磁业产品最重要的终端市场,他们非常重视在 5G、大数据中心等市场领域的材料开发和技术研发投入。

  金刚磁业总经理刘关生表示,金刚磁业在成立之初,他们就重点聚焦在通讯、大数据中心、服务器市场,在 5G 的带动下,他们更加看好这个市场的未来发展。2019 年,他们磁性材料在通讯市场、大电流电感这两个细分方向的产能占据了 80%以上了。近年来,他们为解决下游服务器等终端市场的技术需求,不断研发推出新的适合市场需求的新材料,并取得较为喜人的回报。

  刘关生说:“我们重点在材料技术上进行了一系列突破,目前我们新推出的 JCP28、JCP38 材料在客户端的反响非常不错。”

  据了解,金刚磁业 JCP28 材料是一款具有优良直流叠加性能的锰锌软磁铁氧体材料,目前已经能够达到行业一流的水平,采用 JCP28 材料制作的大电流功率电感器,可广泛应用于基站收发台(BTS)、服务器、电压调节模组(VRM)等多个领域,目前,他们已与国内多家知名厂商就该产品建立了合作关系。


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