磁性元件与磁粉芯市场规模情况如何?

最佳答案 匿名用户编辑于2024/02/04 11:21

新能源车、充电桩、光储带动磁性元件与磁粉芯市场规模快速增长。

1. 新能源车:25 年磁元件市场规模 304 亿元,磁粉芯市场规模 30 亿元

由于新能源车的三电系统架构,较传统燃油车所需用到的磁性元件单车价值量巨幅提升。 磁性元件在新能源车中主要用于 OBC(车载充电机)、DC-DC 转换器、逆变器、电驱&电 控、BMS(汽车电池管理系统)等场景。金属磁粉芯制成的电感主要用于车载 DC/DC 变 换器中 PFC、BOOST、BUCK 等电路模型。 车载磁性元件要达车规级,需要符合 AEC-Q200 标准以及 IATF16949 等体系认证。即需要 满足磁性元件在汽车应用上的指标参数,主要在高效率、小体积、宽温、低噪音、轻量 化、高温高湿、耐腐蚀和抗风险度等方面的参数。

新能源汽车平台在高电压下运行,以提高车辆效率,减少充电时间,对升压电路 EMC 和 其他的要求更高、更复杂。根据产业链草根调研,传统汽车的磁性元件总成本约为 100-200 美元,而 400V 平台的新能源汽车的磁性元件成本将增加到 1200-1300 元;到 800V 平台后,预计新能源汽车的磁性元件成本将进一步增加。预计 23-25 年新能源车中磁性 元件单车平均价值量分别为 1200 元、1250 元、1300 元。 根据国金证券电车组参考 Marklines 预测,预计 23-25 年全球新能源汽车销量为 14.0、 18.7、23.4 百万辆,对应渗透率达到 17%、23%、29%,中国新能源车销量为 9.00、 10.74、12.49 百万辆,对应渗透率为 34%、41%、47%。测算 25 年全球新能源车用磁性元 件市场规模将达到 304 亿元,3 年 CAGR 为 32.73%。 新能源车中混动比纯动的金属磁粉芯需求量大,且软磁铁氧体也可用于电源管理系统, 但在高压高功率的 DC-DC 场景金属磁粉芯仍使用较多,预计 23-25 年金属磁粉芯占磁性 元件价值量比例分别为 8%、9%、10%,25 年全球新能源车用金属磁粉芯市场规模将达到 30 亿元,3 年 CAGR 为 49.38%。

2.充电桩:25 年磁元件市场规模 147 亿元,磁粉芯市场规模 15 亿元

“十四五”开局以来,全国多地陆续出台公共充电设施建设相关政策,将有效推动公共 充电桩建设。根据中国电动汽车充电基础设施促进联盟统计,截止 21 年底中国公共充电 桩共有 114.7 万个,同比增长 42.1%,相较于 16 年底增长了约 6.7 倍。过去五年期间中 国公共充电桩实现了 50.4%的 CAGR。截止 22 年,我国充电桩保有量 521 万个,同增 92.5%,桩车比由 17 年的 3.24 下降至 22 年的 2.50,领先全球,但距离理想的 1:1 仍有 提升空间。 随着大功率充电技术逐渐成熟,新能源车企、充电桩运营企业、电网积极研发建设大功 率超充,新能源汽车市场对快速充电桩、超级充电桩的需求也将迅速攀升。在充电桩端 部分车企加速布局自建充电网络,以提高充电效率和巩固销量。截至 22 年,共有特斯拉、 蔚来、小鹏、广汽埃安、大众、保时捷、长安阿维塔 7 家车企发布了自建或与桩企合作 共建大功率超/快充规划。

磁性元件是充电桩的核心元器件之一,起到功率因数校正、电压变换、安全隔离、消除 EMI 等关键作用。相较传统交流充电桩,快充的直流充电桩对磁性元件的需求量更大, 对于磁性元件也提出了新的性能要求,大功率、模块化成为充电桩磁性元件行业技术发 展的大趋势。金属磁粉芯制成的高频 PFC 电感等应用于充电桩的充电器上,起储能、滤 波作用。

根据产业链草根调研,磁性元器件占充电桩价值量比例约为 11%,预计 23-25 年车桩比 分别为 2.8、2.6、2.4,对应全球充电桩增量分别为 5、7.2、9.8 百万台,新增充电桩 中公共桩占比分别为 32%、34%、36%,公共桩中直流与交流占比分别为 60%、40%。预计 25 年全球充电桩磁性元件市场规模将达到 147 亿元,3 年 CAGR 为 46.24%。预计 23-25 年金属磁粉芯占磁性元件价值量比例分别为 8%、9%、10%,25 年全球充电桩用金属磁粉 芯市场规模将达到 15 亿元。

3. 光伏储能:25 年磁元件市场规模 131 亿元,磁粉芯市场规模 35 亿元

逆变器是光伏&储能核心部件,而磁性元件是光伏储能核心部件逆变器的重要组成部分, 起到储能、升压、滤波、消除 EMI 等关键作用。光伏逆变器中,将光伏电池板发出的不 稳定的直流电升压成稳定的直流电压的电路中,Boost 升压电感是其关键核心磁元件, 其后将稳定的直流电压通过逆变电路转换成 50Hz 正弦波交流电,输入电网时,必须使用 重要的大功率交流逆变电感。 光伏逆变器主要以集中式和组串式为主,集中式逆变器主要使用硅钢片电感,组串式逆 变器主要使用金属磁粉芯电感,随着组串式逆变器占比提升并逐渐成为主流,金属磁粉 芯在光伏逆变器中的市场占比还将逐年提升。

根据 CPIA 数据,22 年全球光伏新增装机 230GW,根据国金证券研究所电新组预测,23- 25 年全球新增装机分别为 350、430、510GW,全球储能新增装机量分别为 33、45、60GW。 根据产业链草根调研,逆变器中磁性元件成本占比超过 10%,单 GW 中磁性元件平均价值 量为 2300 万左右,储能磁性元件价值量大于光伏。预计 25 年全球光伏和储能逆变器用 磁性元件市场规模为 131 亿元。金属磁粉芯主要用于组串式逆变器,组串式价格、占比 均高于集中式,预计磁性元件中金属磁粉芯价值量占比 30%,25 年全球光伏和储能用金 属磁粉芯市场规模在 35 亿元。

4. AI 算力需求下芯片电感用磁粉芯渗透率提升

近年来金属磁粉芯随着新能源车、充电桩、光伏储能等领域的发展需求增速较快,此外 磁粉芯在数据中心、电能质量整治、消费电子、服务器等领域的渗透率也逐步提升,随 着磁粉芯技术的不断突破,不同频段的应用场景持续扩张,市场潜力空间大。 金属磁粉芯产品在数据中心领域主要应用于不间断电源(UPS)、通讯电源和服务器电源 中,实现储能、滤波、稳压等功能。UPS 是一种含有储能装置,以逆变器为主要元件、 稳压稳频输出的电源保护设备。主要应用于单台计算机、计算机网络系统或其他电力电 子设备,为其提供不间断的电力供应。伴随 5G、人工智能、云计算等新一代数字技术发 展,数据中心作为数据中枢和算力载体迎来可持续发展的动能,随之势必带动服务器, 以及配套大功率用电设备(UPS、通讯电源、服务器电源)需求的持续增长。根据 IMARC Group 预测,22 年全球 UPS 市场规模将达到 77 亿美元,预计 28 年将达到 107 亿美元, 23 年到 28 年的 CAGR 为 5.25%。 金属磁粉芯产品在电能质量整治领域主要应用在有源滤波器(APF)中。电力网络中使用 的大量非线性负荷(如逆变器、整流器、变频器、开关电源等),产生了大量的谐波以及 新能源分布式电源并网(如风电并网)所产生电压偏差、电压波动等电能质量问题,给 电网安全稳定运行带来了严重影响。金属软磁粉芯制成的高频滤波电感应用于有源滤波 器(APF)中,起滤波等作用。APF 装置能快速补偿负荷的谐波电流而防止谐波电流流入电网系统造成谐波污染。伴随着国家对电能质量整治领域投资的加大,将带动电能治理 质量设备需求的进一步增长。

金属磁粉芯制成的微型功率电感可应用于手机、平板电脑和笔记本电脑等消费电子中。 随着微电子电路以及表面贴装技术的不断突破,轻、薄、短、小成为衡量电子整机产品 的重要标志,从而推动了电子元件向高频化、片式化、微型化、薄型化、高精度、高功 率、模块化和智能化发展。金属磁粉芯由于具有磁导率高、饱和磁感高、损耗低、防锈 性能好等优点,更加顺应电感的技术发展趋势。 芯片电感起到为芯片前端供电的作用,可广泛应用于服务器、通讯电源、GPU、FPGA、电 源模组、笔记本电脑、矿机等领域。GPU 供电满载功率下电流较大,外围元件损耗占比 较大,金属磁粉芯相比铁氧体制成的芯片电感拥有更高的磁饱和密度,可以缩小电感体 积,降低铜使用量,降低铜损,提高工作效率。

AI 服务器一般配置 4-8 颗 GPU,根据部分 GPU 搭载 6 颗电感,AI 服务器一共需要 24-48 颗电感。根据铂科新材公告,单颗芯片电感价值量在 3-10 元,约 1 美元,则单台 AI 服 务器芯片电感价值量在 24-48 美元。根据产业链调研,单台普通服务器芯片电感价值量 约 15 美元,因此 AI 服务器相较普通服务器芯片电感价值量多 60%-220%。 根据 Trendforce 数据,22 年全球服务器出货量约 1400 万台,搭载 GPU 的 AI 服务器年 出货量占整体服务器比重近 1%,约 14 万台,23 年 AI 服务器(包含搭载 GPU、FPGA、 ASIC 等)出货量近 120 万台,同增 38.4%,占整体服务器出货量近 9%,至 26 年将占 15%。预计 23-25 年全球服务器出货量分别为 14.7、15.8、17 百万台,单台服务器芯片 电感价值量按照 15 美元,预计 25 年全球服务器芯片电感市场规模 18.1 亿元。随着 AI 服务器在整体服务器中占比持续提升,芯片电感市场规模将快速增长,目前该领域以海 外企业 TDK、村田等的铁氧体产品为主,未来升级替代空间巨大。