Common Footprint (CFP) 对 PC 市场产生的负面影响

我是 Jeff Jull,从事 CPU 供电管理工作将近 25 年。我负责英特尔的IMVP 供电生态系统研发近十年,该生态系统每年为超过 3 亿台的新 PC 供电。凭借多年的专业知识, 6年前我在MPS开始专攻电源管理产品,力争在 PC 市场上创造出行业领先的产品。
PC 供电细分市场在整个供电市场中与众不同,其每个供应商的解决方案都是独特且复杂的芯片组,具有各自的自定义功能和引脚排列(或占位)。芯片组控制器与 CPU 通信,然后执行复杂的电压控制,再由智能功率级 (SPS) 或驱动器 + MOSFET 功率级 (DrMOS) 将电压提供给 CPU(见图 1)。此外,芯片组还提供各种遥测信息。

这些芯片组的特殊之处还在于,每个客户平台都需要大量的人工调节,以最大限度地提升性能和效率;而这两者都会影响电池寿命,因此在笔记本电脑市场中非常关键。客户需求和解决方案的多样性为电源供应商创造了蓬勃发展的机会,因为每个解决方案都需适用于满足不同客户规格的应用。
更重要的是,每一种新颖的解决方案都为PC 电源管理 IC 市场中的下一代解决方案开发提供了资金。PC 行业有一个基本规则,即“你(客户)为性能付费”。考虑到这一点,不少供应商都专注于高性能和更高价格的商用 PC 市场,即专注于 B2B 解决方案;剩下的则致力于开发消费类市场中的高性价比解决方案。
与其他任何市场一样,近年出现的全球硅料短缺也对PC供电市场产生了影响。但明显不同的是,CPU 供电市场中的供应连续性 (COS) 问题推动 PC 制造商不断创新,在唯一来源解决方案成为常态的市场中开发出多源解决方案。为应对COS 问题,看似显而易见的解决方案就是采用共同占位 (Common Footprint, CFP) 策略。
作为 CFP 策略的一部分,每个CPU 供电解决方案(由 1 个控制器和 3 至 9 个 DrMOS 组件构成)对所有类型的器件都采用相同的引脚分配。从理论上讲,在制造过程中更换元件将变得非常容易,因为所有客户都可以混合和匹配使用多家供应商提供的可用元件。当每个 CPU 供电供应商都能为市场提供一定数量的元件时,COS 将得以维持。
在服务器 CPU 供电市场的成功让CFP 模型得到了印证。尽管服务器应用与 PC应用相比,无论大小还是功能都不同,但它们仍存在一些共同特性(例如一个控制器和多个 DrMOS 组件);因此很容易得出一个假设,即服务器市场的模型同样适用于 PC 市场。然而,这两个市场之间存在着重大的差异,CFP 模型可能会对 PC 市场产生负面影响。具体而言,CFP 策略可能损害可靠性、性能、电池寿命,甚至 CFP 最希望改进的东西:供应连续性。
服务器 CPU 供电生态系统中的 CFP
服务器 CPU 供电生态系统具备以下特点,使得 CFP 成为 实现COS 的有效解决方案:
开发周期长
产品生命周期长
组件成本高(受电流能力、物理尺寸和可靠性要求驱动),因此不存在逐底价格战
下面将详细描述这些特点。
开发周期长
服务器平台的产品开发周期可长达数年。为实现高质量服务器所需的高可靠性目标,产品需要严格的验证,因此其开发周期也相对较长。开发人员需要在CPU 供电系统上,根据输入功率、输出电压和负载转换的每一个可能变化进行测试。保证可靠性是一个不能缩水的周密过程。
由于严格的验证过程贯穿整个平台,因此有充裕的时间来验证多个 CPU 供电解决方案,这使CFP 模型的创建也成为可能。如果没有CFP,将需要设计和生产多个成本高昂的电路板以验证其他解决方案。相反,由于服务器电源管理市场对高可靠性的重视及其较长的开发周期,CFP 策略更有可能保持其市场繁荣健康,同时还能推动创新以提供最优产品(见图 2)。

产品生命周期长
产品生命周期长以及上文提到的高可靠性和高成本等产品特性,再加上相比PC 市场相对较小的总可用市场 (TAM),意味着原始设计制造商 (ODM) 可以,而且必须销售每个服务器产品很长一段时间,才能使每个产品设计都有利可图。典型的服务器制造生命周期约为 5 年,而 PC 的设计制造周期仅为 18 个月。服务器较长的产品生命周期需要 COS 实现 CPU 供电,而 CFP 则是提供这种保障最具前景的策略。
在典型服务器 CPU 供电的CFP 实现中,原始设计制造商首先需选择供应商,然后为其提供有关产品生命周期内的销量以及预期总销售额的保证。供应商根据这些信息生产满足制造商需求的产品,并预留几年的库存。当其他供应商之一的CFP元件出现问题时,这些预留的库存就可为客户提供缓冲。如果库存在最初几年未被消耗,供应商将停止生产并利用库存来满足产品生命周期后期的需求。在长达5 年的产品生命周期中,CFP 是一项必要且有利的策略。
元件成本高
服务器市场是一个价格高昂且因此利润丰厚的市场。其平台的所有组成部件都很昂贵,从最终产品到 CPU、主板、冷却解决方案和供电。高成本源于对高性能和 99.99% 的可靠性要求。这些要求同时也增大了关键供电部件的物理尺寸,从而进一步提高了成本。
对服务器实现而言,所有这些成本驱动因素造成的影响就是只使用最好和最可靠的供应商及其元件,这极大地限制了竞争。供应商是否可靠取决于其在整个生态系中的经验与声誉;在这个系统中,任何瑕疵都无法掩饰。
经过多年的积累,服务器市场已经形成一套明确的供应商质量和可靠性等级体系。哪些供应商能够始终稳定地提供元器件,哪些则会在利润率下降时选择退出市场都是众所周知的事情。当然,也有供应商以产品价格廉价且可靠性不稳定而著称,这使他们无法进入通用的服务器市场。在这个合格竞争对手有限的领域,CFP 策略对供电组件的高价格几乎没有影响。
PC CPU供电生态系统中的CFP
对PC 电源管理市场而言,首先要看的也是使 CFP 在服务器市场大获成功的三个要素:开发周期、产品生命周期和组件成本(见图 3)。
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