2024年钜泉科技研究报告:智能电表芯片龙头企业,多点布局乘网而行
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- 发布时间:2024/10/09
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钜泉科技研究报告:智能电表芯片龙头企业,多点布局乘网而行。智能电表芯片龙头企业,多细分市场份额领先。钜泉科技深耕智能电网终端设备芯片市场近二十载,逐步成长为国内智能电表芯片龙头企业,业务布局全面覆盖智能电表需求,主要产品包括电能计量芯片、智能电表MCU芯片和载波通信芯片等,凭借本土化优势和先进自主技术沉淀保持细分市场占有率领先。公司三相计量芯片在国内统招市场出货量稳居第一,主要运用于出口市场的单相SoC芯片稳居前列,单相计量芯片和MCU芯片的出货量在国内统招市场排名靠前,电力线载波通信芯片在国内外市场也占有了一定的份额。智能电表芯片市场持续增长,轮换、升级、新增、出口需求叠加。根据GII数据,...
一、智能电表芯片龙头企业,多点开花市场稳占一席
钜泉科技是国内智能电表芯片龙头企业,业务布局全面覆盖智能电表需求。公司 主要产品包括电能计量芯片、智能电表 MCU 芯片和载波通信芯片。此外,公司 积极布局BMS芯片研发,包括工业级及车规级的AFE芯片和消费类电量计芯片。 电能计量芯片实现以微电子电路为基础的电能数据计量,可以自动测量电网 电压、电流、功率、频率、功率因数、能量等,是智能电网用电信息计量系 统的核心元器件。 智能电表 MCU 芯片是系统控制核心,能够协调各系统和显示器、键盘、传 感器、电机等周边器件的操作。 电力线载波通信芯片主要应用于具有电力线载波通信功能的电能表、采集器、 集中器等智能电网用电信息采集系统终端设备,用于自动抄读、传输电能量 数据,是用电信息采集系统的核心元器件。 BMS 芯片主要作用是在电子设备系统中实现对电能的变换、分配、检测及 其他电能管理职责,是电子设备中的关键器件。
电网智能化催生应用场景拓展,下游市场机遇不断涌现。公司芯片产品主要应用 于智能电表,随着我国智能电网建设及海外亚非拉电力基础设施建设的推进,下 游需求日益增长。此外,公司芯片产品不仅应用于供电端智能电表,还在用户端 智能电力仪表、智能量测开关、低压配网、光伏发电等智能电网终端设备中起重 要作用。公司的载波通信芯片产品还可应用于通信基站、路灯控制等领域。
公司采用 Fabless 经营模式,与供应商和客户建立了长期稳定的合作关系。公 司上游合作伙伴为芯片加工企业,包括芯片制造、封装、测试企业。公司产品的 制造环节委托给专业的晶圆制造厂商和封装测试厂商进行加工,公司与晶圆制造 和封测厂商保持良好的互动,通过技术创新、工艺改进等措施进一步控制成本并 提高质量。公司产品由经销商最终销售给电网终端客户(主要为电能表生产厂商 或载波通信模块厂商)。Fabless 经营模式使得公司专注于产品的研发和销售环节, 不断提升公司产品核心竞争力。 公司技术水平突出,创新能力卓越。公司已成为国内领先的智能电表芯片研发设 计企业。与上海贝岭、复旦微电是国内智能电表 IC 市场的龙头。2018 年,由公 司提供核心设计支持的宽带(高速)载波通信芯片产品获得了国家电网首批认证 并取得了芯片级互联互通检验报告,是国内市场主流的芯片方案之一。公司参与 了电能计量领域和载波通信领域的国家标准编写,同时还是国家电网企业标准 《低压电力线宽带载波通信互联互通技术规范第 4-1 部分:物理层通信协议》 (Q/GDW11612-2016)和 IEEEP1901.1 标准的主要技术贡献者之一。

公司多点开花,产品份额领先。公司分别自 2006 年、2013 年和 2009 年起开始 投入研发各类电能计量芯片、智能电表 MCU 芯片和载波通信芯片,并凭借高精 度、高可靠逐步成长为国内领先的计量芯片供应商和主要的智能电表 MCU 芯片 供应商。2023 年公司三相计量芯片在国内统招市场出货量稳居第一,单相 SoC 芯片出货量在出口市场也稳居前列。单相计量芯片和 MCU 芯片在国内统招市场 的出货量继续排名靠前,行业地位优势明显。此外,在载波通信芯片领域,公司 自 2009 年开始筹备研发电力线载波通信芯片,逐步完成了基于窄带 BPSK 调制 解调技术、窄带 OFDM 调制解调技术以及宽带载波技术的芯片开发。2022 年 11 月公司已通过自有品牌获取国网计量中心 HPLC 芯片互联互通检测通过报告,通 过与多家合作伙伴在国内外进行产品推广,并于 2023 年 3 月通过国网计量中心 双模通信检测。在国网全面推广双模通信技术的局面下,公司研发的高速双模通 信芯片在 2023 年内实现批量销售。
二、行业概况
1、智能电表芯片
(1)电表芯片是决定智能电表性能的关键元器件
电表可以分为单相电表和三相电表,在基本原理、结构外观、应用场景等方面存 在区别。单相电是指一根相线(俗称火线)和一根零线构成的电能输送形式。三 相交流电则是由三个频率相同、振幅相等、相位依次互差 120 度的交流电势组成 的电能输送方式。单相电表接一根火线和一根零线,对应 220V 电源,一般用于 居民用户;三相电表接三根火线和一根零线,在低压配电系统中,线电压通常为 380V,相电压通常为 220V,可用于工业用户、商户等。由于我国家庭用户数量 庞大,工业区和办公楼用户相对较少,因此国家电网招标市场以单相表为主。
下游电表厂商份额分散。国内下游市场市场化程度较高,竞争较为激烈。国家电 网智能电表及用电信息采集系统中标的生产厂商超过 100 家,近年来前十大智能 电表生产厂商份额集中(单相智能表约 39%、三相智能电表约 61%)。由于各地 市场需求多样,海外下游市场竞争仍较为分散。在发达国家市场,智能用电产品 市场主要被 Itron、Landis+Gyr、Elster 等跨国企业占据。以北美市场为例,主要 智能电表企业除了上述 3 家企业外还包括 GE Energy、Sensus、Echelon 等。
芯片是智能电表的重要组成部分,主要包括电能计量芯片、智能电表 MCU 和载 波通信芯片等。电能计量芯片可根据架构分为单芯片产品和 SoC 芯片产品。电 能计量产品可根据应用对象分为单相计量芯片和三相计量芯片。
电表芯片成本占比虽小,但作用关键、替代壁垒高。计量芯片在智能电表的成本 占比仅约为 2%,MCU 芯片占比亦仅约为 5%,核心功能芯片在智能电表的成本 结构中占比较小,低于壳体等大体积外壳材料或继电器等体积较大的标准元器件 的成本占比。然而,计量芯片、MCU 芯片等均系智能电表实现基本功能、决定 产品性能的重要零部件;而壳体作为保护部件、继电器作为标准化元器件,对产 品性能影响则相对有限,但由于其体积相对较大,成本占比反而相对较高。电表 企业根据电表芯片的各项技术指标选择相应的技术方案,因此电表生产企业与芯 片供应商形成联系紧密的共生关系。电能表厂商若变更原有电能表技术方案中所 使用的核心芯片,则意味着其技术方案发生重要变化,需重新检测认证后方可参 与电网企业的招标采购。因此,就单款电能表产品而言,电能表厂商变更其中的 核心芯片程序较为繁琐、转换成本较高,具有一定的替代壁垒。
(2)智能电表迎来新的轮换周期
疫情后中国电能表市场回暖,重回替换周期上行阶段。电能表已有约两百年历史 (19 世纪感应式电表问世),通过多年技术进步,产品不断成熟,电表的功能及 定位不断向智能化、模块化的用电终端发展。从市场需求来看,智能电表一般每 6 到 8 年需进行一次更换,一方面系智能电表有强制定期轮换要求,另一方面系 电力终端设备准确率和时效性等技术要求持续提高、智能电表标准不断迭代所致, 所以到期轮换是刚需。鉴于 2019 年以来上一轮周期大规模的智能电表逐步进入 集中更换阶段,叠加疫情期间积压的更换需求及经济复苏带来的下游需求喷发, 我们预计智能电表将会进入新一轮替换周期,招标量有望明显回升。
从电网网架结构视角看,“发、输、变、配、用”中,有千余种各类节点设备, 电表是其中节点设备之一。电能表产品的主要功能是准确计量电能的消耗,实现 电力贸易结算,核心技术是提升电能计量的安全性、可靠性和准确性。从智能电 网视角看,国际上将智能电网建设的结构划分为 AMI(Advanced Metering Infrastructure)高级计量架构、ADO(Advanced Distribution Operation)高级 配电运行、ATO(Advanced Transmission Operation)高级输电运行和 AAM (Advanced Asset Management)高级资产管理四大领域,其中 AMI 实现市场 用户信息的智能计量与交互,同时为上游输电乃至综合管理的整体协调性提供实 时的下游市场数据,是连接市场端和供给端的重要纽带,也是增强电力分配及增 值服务科学合理性的重要基础。

电网智能化加快,推动新一轮发展。2021 年后,在“双碳”政策和“十四五” 规划的推动下,国内智能电网建设快速推进,电力投资不断增加,电力能源向新 能源和清洁能源转型。智能电表作为智能电网数据采集的基本设备之一,其市场 需求日益增长。以新能源为主体的新型电力系统更加需要大量的信息采集和运行 分析,电能表计量的数据需要实时被抄读,满足贸易结算和负荷管理的要求,以 确保电网的安全稳定和可靠供电。根据 GII 的数据,2021 年中国智能电表市场 规模达到 405 亿元,同比增长 8%,预计 2021-2027 年 CAGR 达到 8%,预计到 2027 年将达到 606 亿元。
(3)IR46 标准升级带动量价齐升
我国电能表标准做出较大革新,逐步与国际 IR46 标准接轨。国际法制计量组织 (OIML)在 2012 年发布了电能表国际建议《有功电能表》(IR46)。IR46 要求 电能表的电能计量功能与非计量功能应该在逻辑上独立,非计量功能软件的升级 不能影响计量部分的准确度、稳定性和数据可追溯,支持计量部分的独立性与其 余功能部分的扩展性。我国作为 OIML 的成员国,需要采纳并执行 IR46 标准。 同时,按照国网泛在电力物联网和南网数字电网的建设规划,智能电表作为感知 层设备的战略地位明显提升,更多高级应用需求也催促标准向 IR46 的转变。
符合 IR46 的智能物联表的全面推行已成为必然趋势。目前我国集中招标的电能 表依据的 GB/T17215 国家标准体系主要根据国际电工委员会(IEC)标准而制 定,与之相比,IR46 标准在计量误差要求、功率因数、环境适应性、谐波影响、 负载平衡等方面均有更高要求。智能物联表是我国电能表第四代产品,在具备电 能计量、数据处理、实时监测、自动控制等功能的第三代智能化电能表基础上进 一步向模块化用电终端发展。
新技术规范引进,带动电能表价格提升。2020 年 8 月,国家电网发布了《单、 三相智能电能表(2020 版)通用技术规范》、《单、三相物联表用电能质量模组 通用技术规范》。其中,①智能电表(2020 版)在设计原则上向 IR46 国际建议 靠拢,对 IR46 标准进行了部分适应;②智能物联表采用 IR46 标准设计,同时 首次采用扩展功能模组和嵌入式操作系统,用于管理模组应用软件统一开发。新 标准发布后,2021 年第二批 2 级单相和 1 级三相智能电表均价分别升至 214 元 /只、553 元/只,相较于新标准落地前的 2020 年第一批分别上涨了约 31%、38.6%。 随着单价较高的智能物联表渗透率不断提升,有望支撑电表招标金额持续上行。 智能物联表渗透率持续提升,大规模招标有望开启。2020 年国家电网开启了智 能物联表的小规模试点。2020-2023 年,国家电网智能物联表招标总量分别为 1.95、13.05、137.51 和 275.90 万只,其渗透率分别为 0.04%、0.75%、2.00% 和 3.76%,招标量和渗透率均呈迅速上升趋势,智能物联表需求逐步放大。2023 年 8 月,国家电网更新发布了《单、三相智能物联电能表通用技术规范》,新标 准的出台将推动现有电表的升级改造和存量大规模轮换,智能物联表领域有望迎 来新一轮大规模招标。
(4)通信技术升级支持交互能力持续提升
智能电网用电信息采集领域的通信包括远程通信和本地通信,远程通信的作用是 完成主站系统和现场终端之间的电能信息传输,本地通信的主要任务是实现现场 终端和现场设备仪表之间的数据传输,本地通信方式主要包括 RS-485 总线通信、 低压电力线载波通信、微功率无线通信等。
通信技术协议从 645 协议向 698 协议全面升级。2017 年国网出台了新的技术规 范,按照新的技术规范要求,智能电表通讯协议由“面向过程的 645 协议”升级 为“面向对象的 698 协议”,随后 2020 版智能电表通讯协议仅支持 698、不再 支持 645。相较于仅适用于采集终端和智能电表之间的 645 协议,698 协议采用 面向对象思想建模,具有互操作性强、高度灵活、可配置和可扩展性等特点,大 大提高了用电信息采集成功率、业务执行成功率、数据溯源性和安全性。 电力物联网建设将持续加强通信能力需求。国家电网正在进行泛在电力物联网的 建设,其对于智能电表满足新能源接入、能效管理、居室防盗、储能管理等泛在 业务的性能方面提出了更高要求,同时,国家电网还在加快“全覆盖、全采集、 全控费”的建设,积极推进双向互动和水表、电表、气表、热量表“四表集抄” 等新业务的应用,用电信息采集系统也开始向支持双向通信、实时电价模式的高 级测量体系过渡,将持续提升电力系统对于通信能力的需求,促使通信技术不断 迭代演进升级。
(5)电表出口市场成为新增长极
全球智能电网建设推动海外市场需求增长。从全球市场整体来看,在全球电力需 求稳定增长的背景下,各国能源体系变革加快,电力系统结构变化带来的新特性 以及充电桩等应用场景的扩展也进一步带动了智能电网市场规模加速扩大。作为 其中数据收集、监测及交互的基础设施,智能计量市场也随之稳步增长,Markets and Markets 发布的《Smart Meter Market Global Forecast》预测全球智能计量 市场规模将从 2022 年的 219.10 亿美元增至 2027 年的 324.59 亿美元,复合增 长率为 8.2%。具体到智能电表,Frost&Sullivan 发布的《Global Smart Electricity Metering Growth Opportunities》预测全球智能电表市场规模将从 2022 年的 78.00 亿美元增长至 2027 年的 107.00 亿美元,复合增长率为 6.5%。
从地区及部署进度来看,全球智能电网建设可以分为三个典型建设阶段。一为美 国、欧盟、中国及部分发达国家或地区,智能电网投资处于领先阶段。例如德国 已于 2023 年生效相关法规强制部署智能电表,2025、2028、2030 年底分别要 求达到 20%、50%、95%的渗透率,年均复合增长率超 30%。二为东欧、亚洲 及拉美部分国家,现处于智能电网改造和大规模投资建设期。例如印尼已计划到 2035 年总共安装 3500 万个 AMI,年均复合增长率超 30%。三为拉美及非洲, 现处于智能电网建设初期。 国内电表厂商出口新兴市场带动芯片搭船出海。由于新兴市场的本土电力企业供 应能力有限,进口依赖度高。而且国内智能电表厂商在全球市场具备较强竞争力, 随着我国与新兴市场国家的合作不断深化,海外智能电网建设成为我国智能电能 表行业市场规模新的增长点,促进了我国智能电表行业的海外市场拓展和出口增 长,同时带动芯片搭船出海。
三相表出口需求增长迅速,亚非拉地区智能电表市场增长潜力巨大。三相表出口 市场 2017 年至 2021 年的年均复合增长率达到了 16.21%,成为近年来增速最快 的市场,并且自 2020 年起和国网统招市场一同成为三相计量芯片最主要的目标 市场。2020 年,由于下游表厂出口交付的沙特项目全部采用三相表方案,使得 出口数量异常飙升,剔除相关影响后,出口三相表市场需求仍然处于持续提升的 态势。根据 IoT Analytics,南亚、拉丁美洲和非洲等智能电表渗透率较低地区将 加速升级老化电网基础设施和建设智能电网步伐,智能电表市场增长潜力较高。
2、BMS 芯片
新能源产业带动 BMS 市场规模大幅提升。电池管理系统(BMS),也称电池管 家,主要功能是监测电池的电压、电流、温度等参数信息,以智能化管理及维护 各个电池单元,防止电池出现过充电和过放电,延长电池的使用寿命。BMS 产 业链上游材料包括 PCB 板、芯片、电子元件、线束、LED 显示屏等,其中芯片 技术是产业链核心。软件算法依赖于各环节数据积累,是 BMS 的关键核心。BMS 下游应用主要包括:消费电池(3C 数码)、动力电池(电动车)和储能电池(国 防军工、可再生能源、通讯、医疗健康等)。据 GGII 预测,至 2025 年中国储能 BMS 市场价值达到 178 亿元(含出口海外),年复合增长率达到 47%;到 2027 年我国新能源汽车销量将达到 1750 万辆,届时将带动动力锂电池 BMS 市场规 模突破 300 亿元。

电池管理芯片(BMIC, Battery Management IC)是电源管理芯片(PMIC, Power Management IC)的重要细分领域。BMIC 是电池管理系统的核心器件,包括电 池安全芯片、电池计量芯片、充电管理芯片等。BMIC 涉及大量专利技术壁垒, 国外大厂产品品类齐全,具有先发优势。海外企业占据电源管理芯片市场全球 80%以上份额,以德州仪器(TI)、亚德诺(ADI)、英飞凌(Infineon)、恩智浦 (NXP)、意法半导体(ST)、新唐(NUVOTON)等为代表的海外企业在产品 线完整性及整体技术水平上保持领先优势。我国产业起步较晚,但在政策扶持和 持续研发投入的推动下,国产替代逐渐加速。
近年来,随着下游通讯、消费电子、工业、储能、新能源汽车等领域技术快速发 展,下游应用对电池管理芯片产品的性能要求不断提升,推动电池管理芯片向高 精度、低功耗、微型化、智能化方向演变,同时促进了全球电池管理芯片市场的 持续增长。根据Frost&Sullivan的统计,2021年全球电池管理芯片出货量为319.3 亿颗,预计未来仍将保持快速增长。
电池管理芯片要求高,国产化率低。相较于其他电源管理芯片,电池管理芯片对 于可靠性、精度和低功耗设计要求更高,国内电源管理芯片企业业务主要集中于 DC/DC 转换器、LED 驱动器等,目前涉及电池管理芯片的公司仍然较少,电池 管理芯片的国产化率显著低于电源管理芯片行业整体国产化率,预计国产化率在 10%左右。BMS 产品中的主要 IC 类芯片整体工作模式是通过 AFE 模拟前端芯 片完成电池端电压、电流和温度等信息的采集,并通过 AD 转换器转换为数字值, 再传输至 MCU 处理器芯片计算 SOC(State of Charge,电池的荷电状态)、SOH (State of Health,电池健康状态)等参数。
三、公司产品
1、智能电表芯片:持续推动技术升级,市场领先地位稳固
(1)三相计量芯片稳居第一,单相计量芯片排名第二
在计量芯片市场,公司逐步替代了 ADI、TDK、Atmel、Cirrus Logic 等国际厂商。 三相计量芯片市场绝对领先。在三相计量芯片领域,公司是绝对领先的芯片 原厂供应商。出货量从 2019 年至 2021 年逐年增长,已经接近两网公司统 招和出口市场的需求总量。 单相计量芯片市场排名居前。在单相计量芯片领域,公司在统招市场是仅次 于上海贝岭的第二参与者,也是该市场最主要的芯片原厂供应商之一。与公 司相比,上海贝岭更侧重于单相计量芯片市场,出货量处于领先地位,钜泉 科技凭借对产品的持续投入和技术积累也占据了一定市场份额,单相计量芯 片在国内统招市场的出货量继续排名靠前,行业地位优势明显。
高精度计量芯片市场地位领先。公司拥有的高精度 ADC、高精度基准电压、高 精度端子测温技术等自主算法可以设计满足电能计量核心需求的高精度产品。国 网统招产品中对计量精度要求最高的 0.2S 级三相表的中标表厂全部运用了公司 的芯片方案,展现了公司在计量精度方面优秀的设计能力。公司的上一代单、三 相计量 AFE 芯片已经升级到 10000:1 的精度,同时具有检测谐波等电能质量功 能,已进入量产推广中,有助于进一步提升公司市场份额。新一代三相 AFE 计 量芯片已经进入送样阶段,产品具有很强的核心技术优势,计量精度可提升到 20000:1,并提供完整的电能质量功能,完全符合未来国南网招标的需求,有助 于进一步稳固公司在三相计量市场的领先地位。
电能计量芯片发展趋势:电能计量芯片属于数模混合集成电路,其核心技术是高 精度模拟信号采样和计量算法,其中模拟信号采样通过高精度 ADC 实现,计量 算法的实现主要有两种方式,一种方式是采用搭建构成硬核算法的专用计量芯片, 另一种方式是采用 DSP 或 MCU 搭配外部软件编程;在生产工艺方面,目前芯 片的整体工艺水平已普遍达到 0.11μm(110nm)以下制程,工作电压也从 5V 逐步降低至 3.3V 或宽电压。随着泛在电力物联网的发展,电能计量芯片将应用 于更多领域,对芯片产品的功能、性能功耗提出了更高的要求。
(2)MCU 芯片排名第二,成长为统招市场主要芯片原厂供应商
高算力电表 MCU 产品加速国产替代进程,国内统招市场排名第二。目前,电表 MCU 芯片市场参与者还包括复旦微、上海贝岭、智芯微(下属杭州万高)以及 部分外商。其中,复旦微凭借在下游表厂方案的覆盖度和出货量,在国内统招市 场占有率长年稳居第一。钜泉科技作为市场后进入者,自 2013 年起投入开发了 基于 32 位核微处理器技术的 MCU 芯片产品,投入市场后凭借其稳定的性能和 低功耗设计迅速抢占了市场;自 2017 年起凭借领先于竞争对手推出的配备 256k flash 的 MCU 产品快速切入市场抢占竞争对手份额,逐步抢占原先由瑞萨电子、 OKI 和 ST 占据的份额,并在国内统招市场最终与复旦微共同割据绝大部分份额。
公司提前布局持续创新,打造全面竞争优势。未来随着国家电网符合 IR46 标准 的下一代智能物联电能表技术规范的落地和推广,对下一代电表 MCU 芯片的运 算速度、能耗、稳定性和内部整合能力等方面提出了更高的要求,相应的,其生 产成本和销售价格也将大幅提高,未来随着智能物联表对当前智能电能表产品迭 代的持续推进,电表 MCU 的市场空间也将持续扩大。钜泉科技初版物联表单三 相计量芯已量产并交付终端客户参与试点,同时已提前布局物联表管理芯的研发, 可以满足新一代智能物联表的需求。公司新一代高性能带 CAN Bus 的 MCU 初 步设计工作已完成,目前处于流片阶段。满足智能物联网新一代高规格的管理芯 片在送样阶段,内置 32bit MCU、150MHz、1M flash、1M RAM 的主要参数指 标,该产品上市后能够为电表客户提供更具性价比和竞争力的产品。 电表 MCU 芯片发展趋势:当前主控 MCU 芯片普遍采用 32 位的 ARM Cortex-M 内核,运行频率十几到几十 MHz,并普遍采用嵌入式闪存工艺制造,集成 128-512KB 大容量嵌入式 flash,以及 8-64KB 嵌入式 SRAM,并集成了温度传 感器、LCD 液晶驱动等接口以及高精度 RTC 等丰富外设,拥有极低功耗。此外, 智能电表对主控 MCU 也有较高的可靠性要求,必须满足较大的温度范围并支持 宽电压工作,还要求长期稳定运行能力。随着新一代智能物联表技术规范的实施, 电网企业将对智能物联表管理芯(MCU)的运算速度、处理能力、存储容量、 外设拓展和工作寿命等方面提出更高的要求,而芯片工艺将向55nm及以下发展。
(3)把握海外发展机遇,SoC 芯片搭船出海
SoC 方案在出口市场成为首选。SoC 芯片集成了计量模块、微处理器(MCU)、 时钟芯片(RTC)等功能模块,能有效降低智能电表芯片成本。目前由于国内电 力部门对 SoC 产品的可靠性尚存疑虑,因此招标方案以分立器件方案为主。但 出口市场对计量模块是否分立一般没有要求,而且一些发展中国家存在窃电和断 电问题,SoC 方案在特殊情况下能保持较低功耗,以确保计量数据不丢失。因此, 综合考虑成本和防窃电需求,出口市场的电表厂商更倾向于采用 SoC 方案。 出口市场以单相 SoC 芯片为主。出口市场的下游需求主要来自居民用户安装的 单相智能电表,因而出口电表采用的电能计量 SoC 芯片也以单相为主。三相 SoC 方案对比分立方案对于利润的提升并不明显,而且三相SoC芯片市场容量较小, 芯片设计企业投入研发动力不强,因此三相电表出口厂商主要采用分立方案。
积极把握海外发展机遇,单相 SoC 出口市场攀升第一。在出口市场,公司产品 通过下游电表企业远销海外市场,随着我国与海外各国合作的深入,国内智能电 表厂商依靠较强的全球竞争力积极参与海外智能电网建设,随着国内智能电表行 业海外市场规模的扩张,终端芯片的海外需求将持续释放,海外市场将继续成为 公司新的利润增长动力。在单相 SoC 芯片市场,公司在不断占据德州仪器、矽 力杰和瑞萨电子的市场空间,占有率逐步攀升至出口市场第一位。目前,单相 SoC 芯片市场的主要参与者包括钜泉光电、上海贝岭、智芯微下属杭州万高科技 股份有限公司,此外尚有小部分的市场份额被数家外商割据。公司单相计量 SoC 已经顺利完成 55nm 制程的研发和流片,进入小批量生产阶段,在降低成本、提 升计量精度的同时,进一步优化加解密算法,海外市场占有率有望持续提升。
(4)载波芯片把握国内高速双模机遇,拓展海外 OFDM 市场
载波通信业务布局持续推进,高速双模通信芯片已完成量产。钜泉科技深耕电力 线载波通信芯片领域十余年,在此期间,公司顺应行业发展趋势,经历三代 HPLC 芯片和三代无线通信芯片的研发,在 HPLC 和无线通信领域均形成了丰富的技术 储备,能够满足智能电网双模通信芯片研发需求。一直以来,公司坚持技术创新, 围绕载波通信芯片领域进行研发投入,在国网 2022 年下半年开始全面推广双模 通信技术的局面下,公司于 2023 年 3 月通过国网计量中心双模通信检测,研发 的高速双模通信芯片也已经完成量产,正在进行市场推广中。
双模通信技术性能优异,载波芯片将成市场研究重点。高速双模通信 (HPLC+HRF)是在高速电力线载波(HPLC)通信基础上叠加高速微功率无线 (HRF)传输的通信技术,集成了高速载波带宽大、传输速率高等优点以及微功 率无线传输通信距离远、通信稳定等优点,具备更优异的电网用电采集成功率和 环境适应能力,有效解决网络“孤岛”站点通信难题。《双模通信互联互通技术 规范》(Q/GDW12087)对芯片的整合能力以及功能、性能都提出了较高的要求, 适用于双模通信技术的载波芯片将成为市场的重点研究方向之一。
智芯微主导国内载波通信芯片市场,多厂商合作抢占市场份额。国内载波通信芯 片由智芯微占据了市场绝对份额,由于各网省在确保智芯微份额的基础上又限制 了单个厂商的中标比例,载波通信芯片的参与者相比电能计量芯片和电表 MCU 芯片市场更多。2016 年末至 2019 年末,公司与前景无忧在国内两网公司用电信 息采集领域建立专属合作关系,通过设计开发符合国网标准的高速载波芯片核心 方案的方式,支持前景无忧以自有品牌芯片通过国家电网测试认证,并提供后续 量产服务和量产芯片产品。2019 年末,双方将专属合作关系变更为战略合作关 系。根据《环球表计》和电力喵公众号的统计,2018 年至 2021 年,前景无忧的 HPLC 芯片分别占据了 2.72%、2.78%、1.90%和 2.36%的市场份额。 拓展宽带载波芯片的合作渠道。在与前景无忧合作关系变更为战略合作关系后, 公司以自主品牌通过更多合作伙伴在国网范围内进行产品推广,公司先后与智芯 微、西安晖润、友讯达等公司开展了宽带载波业务的合作,并已与科大智能、林 洋能源等多家合作伙伴签订相关合作协议,力争在宽带载波通信芯片市场进一步 打开局面,提高整体出货量和市占率。

积极推动载波芯片产品扩展应用。在未来,公司将积极抓住市场机遇,致力于在 载波通信及相关芯片领域取得新的突破。除了传统的用电信息采集市场,公司载 波通信芯片同时也在智能配电网低压侧负荷开关、分布式光伏、照明控制等应用 场景深化研发。在以出口为主的 OFDM 载波芯片市场方面,公司符合 G3-PLC 国际标准的芯片自 2020 年推出后,对 Semtech、瑞萨电子、ST 等国际厂商构 成了直接竞争;而在载波通信功率放大器芯片方面,公司 2018 年底推出的 PA 芯片一经推出后替代了部分由德州仪器等国际厂商占据的市场份额。
(5)顺应智能电网应用多元化趋势
随着我国政策大力支持与智能电网建设的迅速扩张,我国智能电网的应用端也在 不断多元化。目前,智能电网领域的应用已经扩展到智能量测开关、智能融合终 端和低压配网系统等多个领域。
钜泉科技在智能电表以外的应用领域多有布局,助力智能电网建设。公司在深耕 智能电表的同时,顺应智能电网应用多元化趋势布局智能量测开关、光伏、充电 桩等应用领域。如在智能量测开关领域,公司的三相计量芯片和物联表三相计量 芯可直接应用于智能量测开关,目前已通过经销商向三圣凯瑞和正泰电器等终端 客户批量供货。在低压配网自动化领域,公司产品已经在智能配电终端、断路器 等设备上小批量应用。公司的载波通信芯片已在光伏发电领域实现了批量供货, 下游终端客户包括阳光电源、固德威。
2、BMS 芯片:技术同源优势显现,布局卓有成效
顺应市场发展趋势,大力开拓 BMS 芯片市场。在国产 BMS 芯片产业加速发展 的趋势下,钜泉科技顺应市场发展趋势,将芯片技术延伸至以电池管理为主的新 能源领域以及工业自动化控制领域。根据公司《关于使用部分超募资金投资建设 张江研发中心建设项目的公告》,公司计划开设 BMS 产品线研发及实验基地,将 投入于“应用于动力电池及储能电池的 BMS AFE(模拟前端)芯片”、“应用于 数码产品的 BMS 电量计芯片”和“应用于储能领域的 BMS MCU 芯片”三个研 发项目,并将打造一支专业性强的 BMS 研发队伍。 充分发挥 ADC 技术同源优势,撬动公司研发实力。钜泉科技现有的计量芯片与 BMS 模拟前端同源,核心技术均是高精度 ADC 的研发及应用。公司在应用于工 业领域的芯片设计技术方面积累深厚,公司在电能计量领域拥有高精度 ADC、 高精度基准电压、高精度端子测温技术、实现电能相关数值计量的算法等核心技 术;基于以上技术,公司可以实现工业级芯片抗干扰能力、稳定性、高精度、多 功能且低功耗的等特性。同时公司还拥有电芯电化学特性建模及参数提取能力, 并完成了高精度的电芯荷电状态估计、电芯健康度估计等 BMS 系统核心算法的 开发。这些优势使得钜泉科技在 BMS 芯片市场上具备竞争优势,并有望在 BMS 芯片产业取得更好的发展。
研发进展顺利,首颗工规级 AFE 芯片进入送样测试。根据公司公告,公司 BMS AFE 芯片项目已完成研发,首颗工规级 BMS AFE 芯片目前进入客户送样测试阶 段。公司于 2024 年 8 月获得国家新能源汽车技术创新中心颁发的 ISO26262 功 能安全流程认证证书(ASIL D 等级),并已提前布局研发车规级 AFE 芯片,后 续该类芯片的上市能进一步丰富公司产品线,提升公司盈利能力。此外,公司 BMS 电量计芯片也已进展过半。
与桓能签订战略合作协议,共同合作开发电芯+BMS 的解决方案。2023 年初, 公司以 0 美元对价(但承担 210 万美元注册资本出资义务)受让取得浙江桓能芯 电科技有限公司 5.25%的股权(注:截至 2023 年末稀释至 4.45%)。桓能是锂 离子电池研产销一体化公司,其采用锂电池纯水性工艺及水溶性粘结剂来取代传 统的油性粘结剂和易燃有毒有机溶剂,桓能计划分期建设 6GWh 锂电池产能(一 期建设 1GW 项目于 2022 年内开始分段投产)。双方还签署了《战略合作协议》, 充分发挥双方在 BMS 产业链各环节的领先优势(比如钜泉科技设计的方案可以 在桓能测试磨合,有利于加速 BMS 芯片应用导入市场),实现协作共赢。
与耀泉签订技术开发合同,加快产品研发进程。2024 年 6 月,公司公告全资子 公司拟与中国台湾的耀泉科技有限公司签订技术开发(委托)合同,双方决定在 高性能锂电 BMS AFE 的性能和工艺指标等项目进行合作开发。本次合作开发主 要分为 5 个阶段,分别为双方合作项目启动、IC 设计文档开发、IC 设计前端、 IC 设计后端、项目验收,本项目研究开发的总费用预计 600.00 万元。通过双方 合作开发,加速技术创新的进程,提高开发效率,有助于进一步提升产品性能和 工艺指标。通过与关联方进行合作开发,能使 BMS 芯片产品和技术更快的推向 市场,促进公司 BMS 业务的快速推广,提升公司整体竞争力。
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