PoE晶片市場潛力驚人 業者致力提供PSE與PD元件

PoE的概念很早就已存在，原因是既然實體的網路線能傳輸訊號，當然也能傳送電力，但這個概念直到2003年6月才在IEEE制定完成802.3af規格後，才開始出現較多產品提供相關功能。基本上802.3af能供給PD達12.95W電力，具有供電並分配PD端用電狀況的能力。802.3af除將供電分為0.44～3.84W、3.84～6.49W、6.49～12.95W等三個等級外，為了讓不具耗電量回報功能的PD使用，也另外規畫一個0.44～12.95W輸出等級。  

雖然802.3af標準自通過至今不過短短兩年半時間，欲搶食PoE晶片市場大餅的廠商卻已磨刀霍霍，紛紛宣布推出PoE晶片解決方案。除了美國國家半導體(National Semiconductor, NS)供應受電設備(Powered Devices, PD)晶片解決方案外，大部分廠商包括PowerDsine、凌特(Linear Technology, LTC)、德州儀器(Texas Instruments, TI)、美信積體(Maxim)、意法半導體(STMicroelectronics)等，皆具備同時提供供電設備(Power Sourcing Equipment, PSE)與PD晶片解決方案的能力。此外，深耕於乙太網路晶片解決方案的傑爾系統(Agere System)，雖然尚未推出PoE相關產品，但密切注意此市場動向。  

PSE解決方案多提供4埠  

成立於以色列的PowerDsine為一專注於PoE技術發展的IC設計公司，該公司台灣暨大陸地區總經理毛崇知(圖1)表示，PoE屬於電源管理技術的一種，目前一個埠(Port)可以提供15.4W的功率。PowerDsine的PoE晶片可支援12個埠應用，這是為了配合目前以12埠或其倍數為主的交換器架構而設計，同時該公司也有一款低埠數晶片，可支援5/8埠的交換機設備。另外，該公司新推出的PD64004A主攻SOHO路由器市場，該產品符合-40～80℃溫度規格的要求，並採用感測電阻器，可有效解決散熱問題，促使設備成本下降。  

凌特為PSE與PD應用提供許多元件，皆符合IEEE802.3af標準。該公司混合訊號產品處產品市場經理Todd Nelson(圖2)表示，目前供應LTC4258(圖3)與LTC4259兩款四路(Quad)PSE控制器，其唯一的差異在於LTC4259支援以交流訊號偵測斷電(AC Disconnect)和以直流訊號偵測斷電(DC Disconnect)雙重方式，可偵測何時PD已不再連線，而LTC4258則只支援以直流訊號偵測斷電方式。  

德州儀器第一代PSE晶片TPS2383具有8埠，第二代TPS2384具有4埠(可支援至48埠)。TPS2384採用高壓技術、100V製程設計，可增加產品可靠度，且能在-40～125℃工業溫度範圍內操作。該公司亞太區電源產品技術總監嚴宗福(圖4)表示，TPS2384還可外接微控制器，因此可簡易修改軟體，該產品在2005年的成長率達50%。  

新加入PoE晶片市場的廠商意法半導體，於2005年第三季甫推出符合802.3af標準的12埠PSE晶片樣品STE12PS。該產品整合了MOSFET、時計振盪器(Clock Oscillator)、50MHz產生器、電源管理主機控制器(Host Controller)及3.3V直流轉換器，按照110℃、130℃、150℃將溫度分成三階段控制，不需要額外的場效電晶體(Field-Effect Transistor, FET)，且具有可程式偵測識別視窗和可程式先進電源管理系統。另外，該晶片可透過修改程式化軟體支援不符標準的傳統PD設備，目前正處於推廣階段，預計2006年3月開始供貨。該公司亞太區通訊及行動多媒體事業部技術行銷經理朱慧中(圖5)表示，相較於競爭對手，STE12PS解決方案的晶片數減少20%，外部電路則減少三分之一至二分之一，相當具有競爭力。此外，傑爾系統資深經理劉仲禹亦表示，該公司亦準備搶入PoE市場，目前正在開發相關晶片解決方案。  

PD晶片市場恐陷價格戰  

目前已量產PD晶片的廠商包括凌特、德州儀器、美信積體及NS等，其中以德州儀器的市占率最高。德州儀器第三代PoE控制晶片TPS23750(圖6)是結合了PD晶片TPS2375和初級端直流轉換PWM控制器的高整合度元件，可於-40～85℃工業溫度範圍內操作，暫態電壓承受能力高達100V。這顆內建0.7Ω FET的控制器還採用PowerPad散熱加強型封裝，以減少系統產生的熱量。此元件的過熱關機和限流功能則為用電裝置提供更完善的保護。  

嚴宗福表示，為了滿足某些不完全相容於802.3af標準的既有系統要求，該公司還推出TPS23770整合式乙太網路用電裝置控制器，其內建的低電壓鎖定啟動電壓(UVLO Turn-on Voltage)可完全兼容既有的系統。上述兩顆元件都採用20支接腳的高功率HTSSOP封裝，其1,000顆採購量的建議零售單價皆為1.75美元。  

此外，德州儀器還將乙太網路供電技術用於整合度極高的TNETV1050網路電話系統單晶片，大幅提高乙太網路供電型網路電話的功能和可靠性。  

凌特的Nelson則表示，其PD控制晶片有LTC4257、LTC4257-1與LTC4267等型號，可承受長距離乙太電纜快速插拔中所產生的超高瞬變電壓。LTC4267包含LTC4257的所有功能與特徵，且內建一個切換穩壓控制器，可大幅簡化設計，並降低實現PoE在諸如網路電話、無線區域網路接取點與保全監視器等應用的成本。  

NS則是擁有一款專為PD設計的單晶片方案LM5071，該晶片採用NS的ABCD150-XV1高電壓類比雙極/CMOS/DMOS製程，內建採用電流模式的高頻直流/直流控制器。LM5071晶片採用標準的小型TSSOP-16封裝，另有不含鉛封裝可供選擇。採購價以1,000顆為單位，單價為1.45美元，目前已可量產供貨。  

除了上述已量產PD晶片的廠商外，PowerDsine與意法半導體則是即將推出相關產品。PowerDsine的毛崇知表示，PowerDsine相當看好PD晶片市場，正積極準備切入，預計在2006年第一季～第二季就會推出相關產品。在軟體部分，該公司預計在2006年第一季完成。他並表示，相較於PSE晶片，PD晶片的市場量更大。由於PD晶片的技術門檻低，功能大同小異，加上該公司切入的時間較晚，未來將以低價策略搶占市場。  

意法半導體的朱慧中則表示，該公司將於2006年第一季推出PD控制晶片樣品，屬端對端解決方案。  

傳統設備透過中跨設備增加PoE功能  

此外，由於目前多數企業所使用的乙太網路設備並不支援PoE技術(除非將所有設備汰舊換新)，因此PoE晶片廠商發展出一種稱為中跨設備(Mid)的產品，讓企業毋須更換現有的乙太網交換機就能將系統升級。此種中跨設備一般安裝在配線櫃中，介於乙太網交換機和PD之間，並為PD提供IEEE802.3af標準中規定的電源，可以解決PoE推廣過渡階段的不方便現象。毛崇知指出，雖說中跨設備只是過渡時期的產品，但由於過渡時間相當長，市場潛力仍備受看好。PowerDsine全新的PoE中跨設備Mid6500系列包含6、12、24與48埠產品，該公司並授權台灣乙太網路解決方案OEM/ODM廠商智翔科技製造及銷售PoE Mid產品。PowerDsine將以此授權為基礎，進一步協助更多台灣網通廠商發展先進的PoE產品。此外，包括德州儀器、意法半導體等廠商亦提供過渡的中跨設備產品。  

業者全力推廣PoE晶片市場  

目前PD晶片的應用領域仍以網路電話機、無線區域網路接取點，以及安全攝影機等市場為主。除上述應用外，WiMAX設備及桌上型電腦也開始導入，PowerDsine的毛崇知便表示，高階的桌上型電腦無法忍受資料遺失，所以更應該採用PoE。目前在美國也出現整合PoE功能的Residential Gateway之新市場，預計2006年第二季將有此Gateway產品量產上市；此外，還有一些較小的利基市場如工業用交換器逐漸萌芽，相關廠商開始討論導入PoE技術。  

凌特的Nelson則指出，該公司的主要PoE晶片應用包括乙太網路交換設備、中跨設備、配電盤、網路電話機、無線區域網路接取點及保全監視器等。他進一步解釋，PoE晶片市場仍新，其初期的應用主要是網路電話。許多乙太網路交換器廠商已開發PoE交換機制，以支持其自家的PoE電話系統與協力廠商的網路電話；隨著無線區域網路接取點的加入，PoE晶片市場將進一步擴大。  

初期，PoE晶片市場之所以遲滯不前，是因為PD製造商等待且觀察是否有足夠多已安裝的PSE，而PSE製造商則在等待以了解客戶是否需要PD。Nelson表示，現在市場的成長已經掃除這些疑慮，且新的應用如保全監視器也已出現。此外，企業級交換設備具有PSE功能已相當普遍，且正逐漸往下普及到單純功能的交換設備。  

對於多數PSE晶片供應商來說，主力用戶多是大型企業。毛崇知表示，對於許多歐美大型企業來說，由於乙太網路的插座、布線等成本相當高，非常適合採用PoE，因此PowerDsine一開始便鎖定在12埠高階PoE產品。  

嚴宗福也表示，德州儀器的產品以使用於大型企業用戶乙太網路設備為主，供應中小企業用戶市場仍屬少量。至於SOHO用戶需求多偏向1埠或2埠交換器，可採用4埠PoE晶片解決方案，若以家庭用戶來說，其無線區域網路接取點市場量相當大，但以目前晶片價格來看，尚無法被家庭用戶廣泛接受。目前該公司的客戶遍及台灣、中國大陸、德國與美國，由於13W功率限制，目前PD晶片客戶多從事開發網路電話機與無線區域網路接取點。  

朱慧中則表示，意法半導體已提供STE12PS發展套件(圖7)予北美、歐洲等地的大型乙太網路交換器廠商，未來主力將放在24/48埠中大型乙太網路交換器市場，預計該公司的產品在2006下半年能夠量產。  

不過，毛崇知表示，從2005下半年開始，SOHO用戶對於PoE晶片的需求逐漸增加，再加上網路電話機、無線區域網路接取點的安全性與普及性提高，PoE晶片市場逐漸加溫，專案數明顯增加，全球知名PoE交換器品牌廠商皆積極推動。  

802.3at增加傳輸電力 擴大應用範圍  

為了進一步擴大PoE應用範圍，802.3已根據美國電子電機工程師學會(IEEE)PoEPlus Study Group規畫的原則，在2005年9月正式成立新的工作小組802.3at。802.3at工作小組將負責建立新一代升級版PoEPlus標準，目前已知802.3at將把供電能力提升到30W，在擁有這個等級的供電容量後，預期可為新一代具視訊能力的網路電話、無線區域網路接取點、保全攝影機，及高功率設備如筆記型電腦與精簡型電腦提供所需電力。  

除了802.3at的規格制定外，IEEE也正著手整理名為802.3-2005的規格。802.3-2005是以802.3at為基礎，也就是改成由標準開始制訂年份為名的完整PoE規範名稱。可預期的是，在新版PoE技術規格完成後，除了具有更大供電能力外，也會加強供電管理功能，方便更多公眾與消費型電子具有上網能力。  

對於新標準PoEPlus，多數廠商皆樂觀其成，且積極參與標準制定並開發新一代PoE晶片解決方案。毛崇知指出，目前802.3af標準提供15.4W電力，主要應用於網路電話機、無線區域網路接取點，及安全攝影機等市場，而下一版支援更高功率，且將不更動現有任何纜線，預期在2007年就可以完成制定提供33～35W的802.3at標準，也進一步將PoE應用拓展至影像電話機、筆記型電腦等市場，且PoE設備產品的能見度將大幅增加。  

針對PoE新一代標準802.3at，目前PowerDsine已可提供Pre-standard晶片樣品，該晶片提供高達33W電力，可結合更多應用。已有封閉應用市場廠商採用該晶片，由於不需應用產品具備互通性，所以廠商不要求晶片標準化。  

凌特亦將針對PSE與PD應用，持續推出晶片產品。Nelson表示，該公司在IEEE群組內投入較高功率PoE標準中很活躍，一旦標準完成後，將會有支援性產品推出，此外，也會有針對特殊市場區隔的產品。  

朱慧中也表示，意法半導體亦將提供符合PoEPlus標準的4埠PSE晶片STE12PS-AT，該晶片可提供30W電力，預計在2006年底與802.3at標準一同發布。  

根據市場研究機構VDC研究報告，PoEPlus標準的最初受益者將是PTZ攝影機(Pan-Tilt-Zoom Camera)、電子販賣亭(Electronic Kiosk)和筆記型電腦，它們都需要25～45W的電力才能正常運轉。VDC更指出，更大功率PoE技術的另一大應用領域是音訊設備，將推動PoE技術進入娛樂市場。  

電力影響PoE系統效能  

PoE的傳輸電力大小除了會影響應用範圍，也決定系統效能。Nelson表示，PoE系統的效能可從以下幾個方面來看：最重要的就是公共設施的高可靠性，廠商可藉由選擇適當的外部元件如變壓器中的濾波元件來提升可靠性，如此電源應用不會與資料傳輸相互干擾，這對超高速乙太網路(Gigabit Ethernet, GbE)應用而言更加重要；布線與散熱考量也會衝擊系統的可靠性；另一個檢視點是互操作性，符合IEEE標準不一定保證來自不同製造商的產品可以一起工作；對於一個PD而言，在被偵測與正常操作之間有些未定義、有可能被PSE錯誤解讀的區域，從而可能讓一個合法PD不被供電。  

在提供PSE與PD雙元件的利基下，凌特可深入了解這些問題且已經克服這些潛在的問題。Nelson表示，可供應電力的大小也是影響效能的因素之一，目前凌特正參與IEEE制定傳輸更高功率的PoEPlus標準，且該公司已有一些應用電路以及新產品，已可達到此要求。  

此外，PoE晶片還面臨到一些技術難題，劉仲禹認為，PoE與連接插頭(Connector)連接時容易產生電磁兼容(EMC)問題，所以擁有連接插頭設計能力的廠商亦有跨入PSE晶片市場的潛力。嚴宗福則表示，德州儀器正在考慮開發高埠數產品，目前最大困難點在於散熱問題，及市場需求未大量湧現，該公司預計將針對高功率需求推出第三代PSE晶片。  

GbE影響PoE技術發展  

除了新標準802.3at將牽動PoE技術發展，乙太網路本身的技術發展也具有影響力。目前PoE在快速乙太網路(10/100 Ethernet)上，是透過RJ-45接口，使用電纜四對線中的兩對來傳輸資料，另外兩對線傳輸電力。隨著傳輸速率逐漸升級至GbE，只須透過兩對線，便能同時傳輸資料與電力。  

嚴宗福則表示，由於無線USB與快速乙太網路的速度差不多，所以可能會取代快速乙太網路，一旦價格競爭力提高，快速乙太網路的部分市場恐將被瓜分，而此價格關鍵點將在2006年出現，所以快速乙太網路升級至GbE為必然之趨勢，此趨勢對於PoE晶片來說，主要的影響在於變壓器。  

台灣PoE交換器市場待開拓  

展望未來幾年PoE設備市場發展，毛崇知表示，2005年時具有PoE功能的乙太網路交換設備占整體交換設備比例14～15%，預期2006年時可超過25%，2007年時則可達35～40%，目前台灣新開發的乙太網路交換設備中，有50%比例具有PoE功能。  

但是，雖然PoE市場前景一片看好，台灣卻缺乏PoE交換器市場，毛崇知指出，由於台灣未有PoE系統整合廠商、台灣企業用戶也尚未全面積極採用網路電話、政府與中華電信在推廣方面不夠積極，再加上多數用戶對於PoE知識不足等原因，所以目前在台灣尚未出現PoE交換器市場。雖然華碩、合勤等設備廠商皆推出自有品牌PoE產品，但則以外銷至歐美地區為主。  

(詳細圖表請見新通訊61期3月號)