產品火併加劇 PoE+成兵家必爭之地

2007-09-20
PoE市場由於應用升溫,加上高功率輸出的未來已經近在咫尺,以及新加入者的虎視眈眈,因此即將引爆新一波排名爭奪戰,各業者紛紛針對產品推陳出新,希望吸引更多用戶的目光,並以此搶下更多市占。
直至2010年前,乙太網路供電(PoE)都具有15%的年複合成長率(CAGR),加上網路監控攝影機與網路電話的飛升,更加刺激PoE市場的成長,也讓業者們在市場的活動加劇。  

以目前PoE市場排名來看,2006年底被Microsemi以2.45億美元購併的PowerDsine,在網路設備大廠思科(Cisco)以外的市場,獲得九成以上的市占率,這家以色列公司在獲得Microsemi資金奧援以後,也持續加強在PoE市場的運作,希望鞏固既有優勢外,也要拉攏更多新客戶。不過,今日的情勢與數年前已有所不同:除了在受電設備(PD)端頗受好評的美國國家半導體(National Semiconductor, NS)、獲得思科訂單挹注的凌力爾特(Linear Technology)、同時研發供電(PSE)與受電設備的德州儀器(Texas Instruments, TI)及Maxim、意法半導體(STMicroelectronics)、芯科實驗室(Silicon Laboratories)等,持續在PoE市場有所耕耘的業者以外,網路晶片大廠博通(Broadcom)的現身,也吹縐一池春水,讓PoE的市場更加混沌。  

博通在2007年6月時發表解決方案,其可提供每埠15.4與37瓦的電力,支援IEEE 802.3af規格及市面上各種高電壓應用,包含視訊電話、企業用接取點(EAP)、家用閘道器/路由器、監視攝影機、零售點終端讀取機及門禁卡掃描器等。  

圖1 博通資深PoE產品總監周晏逸說,由於看好網路供電市場的潛力,因此博通將在相關市場深耕,以提供最適合用戶的產品。

博通資深PoE產品總監周晏逸(圖1)今年稍早來台時即表示,博通近期將針對PoE大加著力。根據了解,博通相當看好乙太網路供電之發展態勢,並期望藉由該公司網路市場領域之市占率,延伸至電源供應端,以搶得更多商機。  

高功率瓦數產品陸續問世  

雖然由IEEE制定的PoE新一代標準PoE+(802.3at)還不算正式底定,目前仍停留在準802.3at(pre-802.3at)的階段,不過由於PoE+可以提供超過100%於前一代標準802.3af的功率,並帶來更多強力應用,因此也吸引業者們前仆後繼的跳入這塊市場,並透過跟隨標準掌握商機。  

PoE+之所以會受到業者這般的重視,正是因為其高達30瓦的功率,較前一代的最高12.95瓦多了一倍有餘,並得以延伸更多高功率需求的產品,因而獲得業者們全力支持新標準的問世。雖然IEEE尚未全數底定細部標準,不過相關產品已經蓄勢待發,業者紛紛透過符合pre-802.3at的產品來搶占市場。  

凌力爾特挾思科之威橫掃PoE市場  

專精在PD設備領域,並獲得思科訂單奧援、業務成長表現亮眼的凌力爾特就說,該公司已針對2埠產品提供35瓦的PD控制器元件,並在4埠應用時提供高達70瓦的功率,支持更多終端應用的步入現實。  

凌力爾特產品行銷經理Alison Steer指出,該公司一直投入不少資源在跟隨PoE+標準上,以求標準一旦確立,就能在最短的時間內推出產品。如凌力爾特在2007年9月推出的pre-802.3at產品LTC4268-1,乃為一可提供35瓦PD控制器的產品。該產品同時整合同步(Synchronous)功能、交換調整器(Switching Regulator)以最大化PoE的獨立應用。  

Steer強調,LTC4268-1可透過雙限流確保與任一供電裝置的互通性,並能處理750毫安培,具備低內阻的熱插拔金屬氧化物半導體場效電晶體(Hot Swap MOSFET),此場效電晶體(FET)內阻能降低裝置內熱能,並提升整體效率。在部分更高輸出電源應用中,則可關閉限流。  

NS產品規格受好評  

圖2 美國國家半導體亞太區電源管理產品行銷經理吳志民表示,跟隨PoE+標準將有助於提供高功率應用的發達。
美國國家半導體同樣大力支持高功率PoE產品的問世。美國國家半導體亞太區電源管理產品行銷經理吳志民(圖2)指出,因看好未來高功率的市場發展,因而全力發展準PoE+的產品。  

目前僅專精於受電裝置的美國國家半導體,已有LM5070、LM5071、LM5072、LM5073等多款產品問世,其中尤以LM5072規格最為完善,出貨量居該產品線之冠,並頗獲客戶好評。  

儘管IEEE訂立了許多細部規範,但由於許多新式PoE設備所需的供電量,往往超過目前的規定標準,因此LM5072晶片具有特別的功能,容許晶片額外利用輔助電源提供的供電,因此其最高電流可以設定至800毫安培,使供電提升至25瓦。並輔以返馳式轉換器(Flyback Converter),提供設計簡單,低成本的解決方案。  

一般來說,返馳式轉換器適用於隔離式的多輸出供電系統,可提供低到數瓦,但最高可達20~30瓦的輸出功率。  

舉例來說,IEEE的規範包括,為了確保舊式及PoE設備均可獲得同樣安全可靠的供電能力、原有的電纜網路可繼續延用,且供電時不會造成傳送訊號衰減或出現錯誤,因而規定必須採用標準第5e類(CAT-5e)乙太網路電纜,以電纜內四對雙絞銅導線中的兩對傳送48伏特直流電。至於供電量,則分為四個級別,每埠最低供電量為4瓦,而最高供電量則為15.4瓦。  

芯科實驗室加足馬力催功率  

同樣較為著重PD領域的芯科實驗室,也對高功率的PoE+標準頗為看好。芯科實驗室PoE產品行銷經理Phil Callahan指出,該公司極為看好高功率PoE+市場的發展潛力,因此也相信自家的PD控制器產品Si3400與Si3401將帶動新型應用的發展。  

Callahan進一步透露,由於產品的基礎架構具有延伸彈性,能因應新型IEEE 802.3at標準更高的耗電需求,因此能夠大幅擴增PoE的應用版圖。  

目前芯科實驗室現有的PoE產品,鎖定的應用包括無線基地台(WAP)、網路語音通訊協定(VoIP)、無線射頻辨識系統(RFID)標籤讀取裝置、端點銷售系統(POS)、保全系統與監視攝影機等,都是亟需高功率支援的應用。  

德州儀器引領802.3at走向  

看好高功率帶來的豐富應用與龐大市場商機,晶片大廠德州儀器也沒有在PoE+的發展中缺席。事實上,德州儀器更身為IEEE pre-802.3at產業標準組織(Industry Standards Group)的主席,對於引領PoE+的走向不遺餘力。  

德州儀器指出,隨著終端應用抬頭,相關的挑戰也隨之提升。舉例來說,逐漸流行的網路視訊電話(IP Video Phones),若是附上LCD螢幕,動輒就要10~20瓦的功率;媒體閘道器(Media Gateways)也要20瓦以上;各種無線基地台(WAP)低至8瓦,高至45瓦都有可能;一般來說,RFID基地台(Base Stations)也有15~35瓦的功率需求;更別提近期最有潛力的應用,監控與網路型攝影機(Security/PTZ Cameras),在伸縮鏡頭與左右旋轉時,都需要較大功耗,約達10~25瓦之譜。  

為了將德州儀器在PoE的研發與投資發揮到最大,德州儀器同時看重PD與PSE市場(圖3),目前總計在全球已出貨一千四百萬組,在PD端已有十三款產品、PSE端有兩款產品問世,分別針對不同特性與需求供貨給客戶。

圖3 不同於其他業者,德州儀器同樣看好PD與PSE端產品,並認為可透過適當的產品組合將效能發揮到最大。

博通產品加速問世  

至於博通,也加速其在相關市場的活動力。博通近期發表的新產品包括BCM59101B與BCM59103B乙太網路供電控制器,與目前市面上其他對手廠商的PoE解決方案相較,其特別加強整合度與每埠電力,成為博通據以與競爭對手產生區隔的解決方案。周晏逸透露,該兩款產品分別支援IEEE802.3af及pre-IEEE802.3at規格,透過高整合度的單晶片設計,較競爭產品減少30%的零件數,同時得以簡化電路板設計。其中BCM59103B針對較高電壓的無線、視訊與保全技術領域應用,可提供超越原始IEEE802.3af規格、每埠達37瓦電力的功能。  

這兩款乙太網路供電控制器接腳互為相容,允許客戶互相支援。如BCM59101B可作為成本效益、以802.3af規格為基礎的解決方案;BCM59103B則在較高電壓的應用有所著墨,可替換BCM59101B以提供每埠37瓦的電力,透過增強電壓,將乙太網路交換器的應用延伸至802.11n無線接取點、視訊以及保全技術領域。BCM59101B支援4埠IEEE 802.3af PoE設備,每埠傳輸電量達15.4瓦;BCM59103則是4埠pre-802.3at規格的PoE元件。  

新興標準爭議仍在  

在IEEE推動的標準中,802.3af對用戶端供電的原始設定是15瓦,802.3at則是30瓦以上。雖然將電力普及於標準的乙太網路建設中,並可合併語音、影像及數據等三合一服務(Triple Play)傳輸,同時簡化網路設計、減少維修、節省時間、成本和資源,因此被視為帶動未來成長的最大因素。不過,目前802.3at規格尚未最後定案,在每個線纜最大可達之電流的參數上有所爭議,因而略有拖延,一般預計2008年應可底定。  

整合產品大勢所趨  

除了同樣看好新一代PoE標準的問世以外,為了與競爭對手帶來差異,各家業者也在產品本身上推陳出新,以求吸引特定族群的用戶,或打入過去無人接觸的市場。  

芯科實驗室的PD控制器產品Si3400與Si3401,整合了晶片內建二極體橋接器、瞬態突波抑制器以及切換調節場效電晶體等元件的PoE控制器。Callahan說,這種整合設計相較於其他解決方案,可節省二十五個外部元件。較少的外部元件,不僅增進整個產品的可靠度,更簡化供應鏈,讓客戶能減少1.5美元的物料成本(BOM)。  

偏好整合式元件的業者透露,在系統達到更高的整合度以後,須要管理的元件和須要測試的系統也隨之減少,故能提高生產過程的良率,減少重製的機率。  

Steer則表示,凌力爾特的LTC4268-1除了特別重視電流模式交換調整器外,亦包含NoOpto回授架構,能提供IEEE 802.3隔離而不需光隔離器電路。回授放大器能於返馳期間透過變壓器繞組感測輸出電壓,並利用此電壓穩壓輸出。  

LTC4268-1搭載的變壓器能從輸入供電隔離負載並提供回授,以此改善輸出瞬變響應和整體可靠性。同步返馳轉換器因提供低元件數設計,可獲得額外的輸出。另外,前文提及的同步整流,則為具備多重輸出的應用,提供更高輸出電源、更高轉換效率及改善互穩壓優點。  

美國國家半導體則加強電源管理與脈寬調整(Pulse Width Modulation)控制器的功能。其LM5070整合了多項微控制器,並將切換式電源供應(Switch Mode Power Supply, SMPS)系統同樣整合入晶片中,可減少控制器之大尺寸。  

在PSE端,博通新款乙太網路PSE控制器特色包括整合功率MOSFET、高效率直流控制器(DC-to-DC)、交流斷路器(AC Disconnect)與LED控制電路。此外,這些新型PoE控制器免除了過去使用的高耗電感應電阻器,使整體PoE子系統能達到較佳的散熱效能。BCM59101與BCM59103內建的微控制器(MCU),亦可提供動態電源管理以滿足第二層分類器(L2 Classification)與時序控制的需求。  

德州儀器的TPS23841則具備25瓦的高功率、21.5~57伏特的彈性空間,並可在攝氏-40~125℃的溫度間正常運作。據悉,TPS23841在工業用、醫學領域裝置都有發揮空間,同樣可在高功率乙太網路交換器、中跨設備(Midspan)或是家用/辦公室(SOHO)的分享器上有所表現。

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