由於市場需求不斷增加以及產能持續受限,導致互連元件、被動元件與機電元件(IP&E)的供應短缺。這種情況很可能持續數年,因為供應商擔心網際網路泡沫化週期重演,因而推遲了對於更多製造產能的投資。雖然許多人可能認為供應短缺是製造或採購的問題,事實上,站在最佳位置的設計人員也能幫忙找到長期解決方案。

編按:在各種電子設計中最普遍的元件——互連、被動與機電(IP&E)元件,目前正歴經前所未有的供應短缺。這種短缺較其他市況的區別就在於廣大的市場基礎都迫切需要IP&E元件。AspenCore Media特別報導團隊將深入剖析IP&E元件市場:哪些終端市場在爭搶這些元件?為什麼產能無法擴增?目前的價格趨勢?還有,我們是如何走到這一步的?

目前的IP&E元件短缺狀況引發重大關切。諸如多層陶瓷電容器(MLCC)、晶片電阻器等常見的元件需求均已大幅超過產量,造成供貨週期拉到40到60週。這已足以讓製造商可能擁有的正常庫存儲備耗盡,並導致產線停擺以及隨之而來的營收損失,甚至影響市場佔有率。因此,這些短缺情況成為全公司關切的問題,而不僅僅是製造或採購部門的顧慮。

針對一項設計規劃典型的物料清單(BOM)和元件規格控制,可望為這些元件找到插入式(drop-in)替代方案,但在當前市場情況下,可能不足以協助買到所需的元件。畢竟,其他公司也有類似的選擇,因此某種替代方案的市場競爭激烈的程度可能不亞於爭搶首選元件。

製造業需要替代方案,用於取代無法取得元件,但它並不是千篇一律的簡單替代品,而是使用不同的元件類型或參數值。找到這一類替代方案並進行驗證,最好是由設計團隊來完成。

例如,考慮為MLCC尋找替代方案。MLCC由於尺寸小、成本低且等效串聯電阻(ESR)低,而開始變得普及。但這類元件的交付週期將近一年,而且預計其短缺情況至少要到2020年之後才會開始緩解,因此為MLCC確保一款替代方案至關重要。

180919_RQ_component 電容器技術對於像偏置電壓等因素的響應不同,這是在選擇替代方案時需要考慮的幾個因素之一。(來源:Murata)

如果微幅的電路板重新設計是一種可行的選擇,而且電容又不那麼重要(例如旁路應用),在較不普及的更大可用封裝尺寸中就可以僅使用一個更好的電容。另一種替代方案則是並聯使用兩個較低值的電容器,以取得所需的電容。

但在許多情況下,調整印刷電路板(PCB)而為尺寸更大的替代方案保留空間,並不一定可行。在這種情況下,另一種替代方案可能是使用不同的電容器技術類型以取代MLCC,例如鉭或鋁聚合物。在這些情況下,開發人員在選擇替代方案時,除了尺寸和電容之外,還需要深入挖掘並探索電壓額定值、ESR、諧振頻率和漏電流等參數。

在供應短缺中求生存

某種特定尺寸的鉭或鋁聚合物電容器可能達到比MLCC更好的電容,因此,單個聚合物電容器可以取代兩個並聯使用的MLCC元件,這可能因而減少元件數量並提高可靠性。

進行這樣的評估必須對於電容器類型有深入的了解,但許工程師缺少這樣的認識。所幸晶片電容器和電阻器或其他IP&E元件的製造商們都非常清楚供應短缺可能給客戶造成的挑戰。

所以,他們開始提供各種協助。例如,在MLCC市場,松下(Panasonic)建立了一個「如何在MLCC短缺下求生存」(How to Survive the MLCC Shortage)的指南,比較並對比MLCC元件與其固體聚合物鋁系列元件的屬性。同樣地,Kemet也製作了一份白皮書——「MLCC短缺:當你找不到需要的電容器時」(MLCC Shortage: When You Can’t Find the Cap You Need)。

業界貿易組織也提供了建議。歐洲被動元件研究所(EPCI)詳細介紹了在鉭和MLCC電容器類型之間變換使用的「緊急救援」指南。

關於可能替代供應短缺元件的另一個資訊來源是電子產品經銷商。大多數的主要經銷商都有工程人員協助客戶解決各類設計挑戰,包括確定元件供應短缺時的替代方案。

為短缺元件確定和驗證替代方案的最佳時機是在生產庫存耗盡之前,而且要越早越好。這個時間需要採購和設計之間的合作和溝通,並在設計完成時將BOM發送給元件買家。

在預期到可能的元件供應短缺之前預先做好準備,將有助於確保生產能夠在極少或毫無中斷的情況下持續進行。這也意味著設計人員將有時間為某個問題設計解決方案,而無需急於做出決策,以避免或儘可能減輕製造停擺。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Engineering a Solution to the IP&E Shortage,by Rich Quinnell)