共通のフットプリント (CFP) がPC市場に与える悪影響
Jeff Jullと申します。CPUの電力供給に25年近く携わってきました。また、10年間、毎年3億台以上の新しいPCに電力を供給するIntel IMVP電力供給エコシステムの実現を担当していました。過去6年間、MPS内でその専門知識を生かして、PC市場で最先端の電源管理製品を生み出してきました。
PC電源供給分野は、電源供給市場全体で各サプライヤーのソリューションが、独自のカスタム機能とピン配列 (またはフットプリント) を備えた独自の複雑なチップセットであるという点で独特です。チップセットコントローラはCPUと通信し、スマート電力段 (SPS) またはドライバ ＋ MOSFET電力段 (DrMOS) によって、CPUに供給される電圧の複雑な制御を実行します (図1参照)。さらに、チップセットはさまざまなテレメトリ情報を提供します。
図1 : チップセットコントローラ通信
チップセットは、顧客のプラットフォームごとに、パフォーマンスと効率を最大化するために手間のかかるチューニングが必要であるという点でも独特です。これらはどちらもバッテリ寿命に影響を与えるため、ラップトップPC市場ではこれらの要因が重要になります。顧客のニーズとソリューションの多様性により、各ソリューションが顧客の仕様を満たすアプリケーションに適合できるため、各電力供給ベンダーが繁栄する機会が生まれました。
さらに重要なことは、それぞれの新しいソリューションが、PC電源管理IC市場における次世代ソリューションの開発に資金を提供できることです。PC業界の基本的なルールは、「パフォーマンスに対して料金を支払う」ことです。これを念頭に置いて、一部のベンダーは、B2Bソリューションに焦点を当てた、高性能で高価格の商用PC市場に重点をおいています。その他のベンダーは、民生市場で使用されるより費用対効果の高いソリューションを作り出しています。
近年見られる世界的な半導体不足は、他の市場と同様にPC電力供給市場にも影響を与えていますが、1つの大きな違いがあります。CPU電源供給市場における供給継続性 (COS) の問題により、PCメーカーは、シングルソースのソリューションが標準であった市場でマルチソースのソリューションを作るようになりました。COSの問題に対する一見して明白なソリューションは、共通のフットプリント (CFP) 戦略の導入です
CFP戦略の一環として、各CPU電源供給ソリューション (1つのコントローラと3～9個のDrMOS部品で構成) は、デバイスの種類ごとに同じピン配列を使用します。理論的にはこれにより、顧客がベンダーから入手可能な部品を組み合わせて一致させられるため、製造プロセスで使用される部品を簡単に交換できるようになります。COSは、すべてのCPU電力供給ベンダーが市場向けに一定数の部品を生産するという前提に基づき維持されます。
CFPモデルは、サーバーCPU電力供給市場での成功によって支えられています。サーバーアプリケーションは、PCと比較してサイズと機能が異なりますが、サーバー市場のモデルがPC市場で適用可能であると簡単に想定できる共通機能 (コントローラや複数のDrMOS部品など) があります。ただし、これらの市場には重大な違いがあり、CFPモデルがPC市場に悪影響を及ぼす可能性があります。具体的には、CFP戦略は、信頼性、パフォーマンス、バッテリ寿命、そしてまさにCFPが最も改善したいこと、つまり供給継続性を損なう可能性があります。
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サーバーCPU電源供給エコシステムのCFP
サーバーのCPU電力供給エコシステムには、CFPをCOSに対する効果的なソリューションにするいくつかの要素があります :
- 長い開発スケジュール
- 長い製品ライフサイクル
- 価格競争を激化する高い部品コスト (現在の機能、物理的なサイズ、および信頼性要件によって起こされる)
これらの要素について、以下で詳しく説明します。
長い開発サイクル
サーバープラットフォームの製品開発サイクルには、何年もかかることがあります。高品質のサーバーに要求される高い信頼性目標を達成するには、厳密な検証が必要なため、この比較的長いプロセスが必要になります。入力電力、出力電圧、および負荷遷移などあらゆる可能性のある変化を用いて、CPU電力供給システムでテストは実行されます。信頼性の保証は、短縮不可能な徹底したプロセスを通して可能です。
この厳密な検証はプラットフォーム全体で実行されるため、複数のCPU電力供給ソリューションを検証する十分な時間があり、CFPモデルを可能にします。共通のフットプリントがなければ、他のソリューションを検証するために、複数の法外な費用がかかるボードを設計して製造する必要があります。その代わり、サーバー電源管理市場は高い信頼性と長い開発サイクルを重視しているため、CFP戦略には可能な限り最高の製品の革新を推進しながら、市場の健全性を保つ可能性があります (図2参照)。
図2 : サーバーCPUエコシステム
長い製品ライフサイクル
長い製品ライフサイクル、既に説明した製品の特徴 (高信頼性と高コストなど) に加えて、(PC市場と比較して) 獲得可能な最大市場規模 (TAM) が比較的小さいということは、非常に長い間、各製品設計で利益を生むことから、オリジナル・デザインメーカー (ODM) は、非常に長い間、各製品設計で利益を生むために各サーバー製品を販売できる、または販売しなければならないということを意味します。一般的なサーバーの製造ライフサイクルは約5年ですが、PC設計の製造期間はわずか18か月です。サーバーの製品ライフサイクルが長いと、CPUの電力供給にCOSが必要になるため、CFPは保証を提供する有望な戦略です。
代表的なサーバーCPUの電力供給CFPの導入では、ODMはまず、使用する予定のサプライヤーを選択します。次に、ODMは製品寿命の販売量と予想される総販売量に関する保証を提供します。この情報によって、サプライヤーは顧客の要求を満たす製品を構築すると同時に、最初の数年間はさらに在庫を構築できます。この在庫は、他のサプライヤーの1つがCFP部品に問題を抱えている場合に、顧客に対する緩衝材になります。この在庫が最初の数年間に消費されない場合、サプライヤーは生産を停止し、その在庫を製品ライフサイクルの後半の需要を満たすために使用します。5年間の製品ライフサイクル全体で、CFPは必要かつ有益な戦略です。
高い部品コスト
サーバーは高価なため、儲かる市場です。サーバープラットフォームは、最終製品からCPU、マザーボード、冷却ソリューション、電力供給に至るまで、すべてが高価です。これらの高い価格は、高パフォーマンスと99.99%の信頼性の要求によって推進されます。この要求により、重要な電力供給部品の物理サイズも増加し、コストがさらに増加します。
サーバーの導入では、これらすべてのコスト要因の影響で、最も信頼性の高い最高のサプライヤーと部品のみが使用され、競争が大幅に制限されます。事故を秘密にできないエコシステムの中で、サプライヤーの信頼性は経験と評判によって決まります。
時間をかけて、この市場ではサプライヤーの品質と信頼性の序列を決定してきました。常に安定した部品供給で知られるサプライヤーもあれば、利益率が低下すると突然市場から撤退するという評判のサプライヤーもあります。また、それ以外に信頼性が疑わしい安価な部品という評判が高く、一般的なサーバー市場で不適格とみなされるサプライヤーもあります。このように評判の良い競合他社がいる限られた分野では、CFP戦略は電力供給部品の高い価格にほとんど影響を及ぼしません。
パソコン用CPU電源供給エコシステムのCFP
まず、PCの電源管理市場について、サーバー市場でCFPを成功させたのと同じ3つの要素 (開発ライフサイクル、製品ライフサイクル、および部品コスト) について検証します (図3参照)。
図3 : パソコン用CPU市場
短い開発サイクル
PC市場では、ほぼ毎年、新しいプラットフォームの世代が登場しています。スケジュールは猛烈に速く、OEMとそのサプライヤーは一見持続不可能なペースで新製品を生み出すことを余儀なくされています。ほぼすべての世代のPCで、CPUに対して新しい電力要件があり、新しいコントローラとDrMOS部品の開発を余儀なくされています。
この短いターンアラウンドが、ソリューションの電流能力の向上と、マザーボードと電力供給のサイズを縮小するための絶え間ない活動と組み合わさると、CPU電力供給サプライヤーとその顧客は、単一のソリューションの検証に常に追われていると言っても過言ではありません。CFP戦略とは、異なるサプライヤーの部品が1つのソリューションで使用されると、混合 / 整合された検証とともに、検証すべきソリューションが増えることを意味します。CFP戦略を効果的に実行する唯一の方法は、すべての検証作業で工程を省くことです。その結果、本番環境での未知の侵害により、すべてのソリューションが危険にさらされます。PCエコシステムの短い開発サイクルでは、CFPモデルに対する時間がありません。
短い製品ライフサイクル
すでに述べたように、PC市場は12～18か月ごとに新製品を大量生産しています。ほとんどの場合、これは次世代製品で頻繁に変更が行われるからで、OEM PC工場の生産ライフサイクルでもあります。CFP戦略の目標は、18か月の生産期間中、COSを維持することです。
サーバー市場のCFPサイクルの初期では、サプライヤーは早期に在庫を構築し、後で売却することができますが、PC市場でこれは不可能です。要求される生産量は非常に急速に増減して、在庫がすべて消費されるため、在庫を構築する時間がありません。また、在庫を完売できる保証もありません。これにより、サプライヤーは販売しなければならない部品が残るか、さもなければ、お金を失うリスクがあります。その結果、どのサプライヤーからも部品の供給を受けられなくなります。さらに、新規注文の処理には通常、製品ライフサイクル全体の約3分の1に相当する6か月かかります。短いPCエコシステムのライフサイクルでは、CFPがCOSの目標を達成するのに十分な時間がありません。
混在する価格のPC電力供給部品のコスト
サーバー市場には高価格 ($$$$) の電力供給部品市場があるのに対し、PC市場には安い ($) 部品と高価格 ($$) 部品の両方が混在しています。高価格や低価格のPCのように、常にパフォーマンスに見合った料金を支払う必要があり、さまざまな価格帯で多くの選択肢があります。PC市場における2つの価格区分は、「商用」 (例 : ビジネス向けの高速で信頼性の高いPC、またはIT部門から受け取ったPC) と「民生用」 (例 : 大型店でブラックフライデーに購入するもの) として知られています。
商用区分では、半導体業界や市場の技術リーダーが提供する高価格なPCのCPU電力供給部品を使用します。これらのデバイスは、製品に新しい機能を追加するティア1企業によって製造されています。これは、顧客が「もつべきもの」とは思わなかった機能です。
これらのサプライヤーは、すべてのPCのデザインウィンに途方もない時間を費やす高品質のフィールドエンジニアに投資しています。このセグメントのエンジニアは、電源供給部品をプログラムおよび調整して、サポートされているすべてのPCで可能な限り最高のパフォーマンスを実現します。この強固で成長しているPCエコシステムは、以下の共生関係により、よりすぐれたユーザーエクスペリエンスを提供し、次世代の技術を進化させます。
- 電力供給にカスタマイズされた独自のソリューションを使用するというPCメーカーの取り組み
- 最高の技術と世界クラスのサポートを提供するサプライヤーの取り組み
民生向けPCへの電力供給の場合、サプライヤーはCPU要件のみを満たす部品を開発します。その部品は単に動作するだけなので、特別な調整は必要ありません。このレベルでは、パフォーマンスやバッテリ寿命などの要素は考慮されていません。電力供給ソリューションをできるだけ安価にするために、一部のPCメーカーは、PCの動作が停止するまでコンデンサを1つずつ取り外して、その後、元に戻しています。これらのCPU電源部品は安価ですが、最低限の要件しか満たしていません。
商用PCの電源管理市場では、CFP戦略により、商用市場に参入するのに単に「十分によい」部品のための扉が開かれ、PCメーカーとサプライヤー間での取り組みの必要がなくなります。この共生関係の終わりは、エコシステムを価格競争に変え、電力供給性能とバッテリ寿命に関するPCテクノロジーの進歩を停滞させます。
PC市場におけるCFP戦略の支持者は、新しい技術を受け入れようとしていますが、技術的な要求により価格が高くなる可能性があります。しかし、最近の半導体の制約により、PCメーカーの調達チームは、PCを確実に生産し続けるために必要なあらゆる手段で部品を入手するという無制限の権威を突きつけられています。こういったチームは、ほとんどの場合、可能な限り低価格の部品を選択します。2022年の後半から2023年に入って半導体がさらに入手可能になると、「部品を手に入れるために何でも買う」という考え方はすぐに「最も安い部品を手に入れる」に戻って来るでしょう。PCの場合、CFP戦略は最下位モデルの競争を増大させます。
最後の難問
ごく最近、ノートPC市場ではCFP不足の例があり、各プラットフォームでは3.3VのDC/DCコンバータが必要です。毎年2億個以上の必要部品を供給している企業が少なくとも5社あります。それらはすべて同じ形状、適合性、および機能特性を持っているため、ノートブックの設計ではこれらのサプライヤーの部品を使用できます。最近、低コストの (そして結果として) 市場シェアトップの業者が、3.3Vコンバータの生産を突然停止しました。おそらく利益率の高い製品を優先した為と思われます。
COSのこの大きな混乱は、CFPモデルでは問題にならないはずです。部品には少なくとも4つの他のソースがあるからです。しかし、業界での半導体の制約により、主要サプライヤーが市場から撤退することによって生じたギャップを埋めるのに必要な在庫を持っているサプライヤーが他にはありませんでした。需要を満たす新しい在庫の生産には6か月かかります。さらに、この3.3Vコンバータは約5年間使用されており、少なくとも今後2年間 (それほどでなくても) 使用され続けるでしょう。これを考えると、ライフサイクルの最初に総売上高が保証されていれば、サプライヤーはかなりの在庫を構築できた能性があります。いずれにせよ、実行可能なCFP戦略があれば、エコシステムにおけるこのような大きなギャップを防ぐことができたはずです。
3.3Vコンバータの不足をもたらした欠落部分は、メーカーとサプライヤー間の取り組みに基づく関係です。非常に多くのサプライヤーがあるため、PCメーカーは常にどこからか供給が受けられると想定していました。一方、各サプライヤーは、他のサプライヤーがエコシステムを安定させてくれると想定していたため、収益性の高い機会を優先して、利益率の低い3.3Vコンバータの製造を減らしました。
PC電源管理市場で、CFP戦略を導入する際の最後の難問は、サプライヤーの数が時間の経過とともに減少し、COSの整合性が保証されるどころか損害を与えるということです。安価な民生用CPU電源部品が商用市場でテストされる場合、権限を与えられた調達管理チームがサプライヤー間の価格を比較し、「使用に十分な」部品の発注を受け入れることを決定します。これにより、ASPは衰退し、技術的リーダー (サプライヤーの約35%) は市場から出ていかざるを得なくなります。
結論
過去2年間の半導体の制約は、業界と世界に大きな打撃を与えました。PCの世界のすべての部品とあらゆる場所の電子機器が影響を受けています。最高レベルの経営陣がCOSを推進していることは理解できます。これらの利害関係者は、サプライヤーの数と (おそらく) 利用可能な部品の数を増やす必要があると誤って信じているため、すべての部品がCFPに準拠することを望んでいます。
独自のPC CPU電源チップセットのエコシステムのこの分析により、PC電源管理市場の2つのサブシステム (商用および民生用) がCFPモデルには適合しないことがわかりました。実際、この市場にCFP戦略を適用すると、必要最低限のもので落ち着く市場になり、電力損失とバッテリ寿命が低下するリスクがあり、ユーザーエクスペリエンスに悪影響を与える可能性が高くなります。
CFPの古いパラダイムに依存するのではなく、PC電源供給市場は進化し、COSの新しいモデルを採用する必要があります。そのようなアプローチの1つとして、既存のサプライヤーがIPライセンスを取得することで、新しいベンダーがそのサプライヤーの部品を製造できるようになります。これにより、一次サプライヤーが採用した独自の設計と同一の部品の新しい供給源が提供され、追加の検証も必要ありません。PC市場は革命的な変化によって動いており、サプライチェーンもそれに合わせて変化する時が来ています。
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