2022年软磁材料市场发展现状和前景分析.docx

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1、2022年软磁材料市场发展现状和前景分析1.新能源领域核心原材料，软磁材料市场发展迅速磁性材料指由过渡元素铁、钻、镁及其合金等组成的能 够直接或间接产生磁性的物质。磁性材料是一种用途广泛的 基础功能材料，按照磁化后去磁的难易程度可分为永磁（硬 磁）和软磁等材料。其中，软磁材料具有低矫顽力和高磁导率, 易于磁化，也易于退磁，其主要功能是导磁、电磁能量转换 与传输，广泛应用于风电、电子、计算机、通信、医疗、家 电、军事等领域的各种电能变换设备中。软磁材料主要包括 金属软磁材料、铁氧体软磁材料以及其他软磁材料。不同类型 软磁材料的性能、适用范围不同。软磁材料可分为铁氧体软 磁材料、金属软磁材料及其他

2、软磁材料。金属软磁材料又可 分为：传统金属软磁材料、非晶/纳米晶软磁材料和合金软磁 粉芯。一般而言，软磁材料的性能主要由以下几个特性参数来 表征：饱和磁化强度Ms、矫顽力He、起始磁导率也、最大 磁导率和功耗Pc等，在有的应用中也对剩余磁通密度Br 提出了要求。软磁材料的主要特点是低的矫顽力和高的磁导率, 在交流情况下使用时还要求要有低的损耗（减少铁损）。应GPU芯片电感。未来随着元宇宙、自动驾驶、人工智能应 用的兴起，GPU的使用量将持续加大，公司作为潜在GPU 板卡供应商，未来将会受益。根据Jon Peddie Research发布的市场报告，2021H1英伟 达PC GPU出货量达360

3、0万颗以上，AMD PC GPU出货量达 4000万颗以上。以英伟达GPU为例，其GPU模组中大概需 要8-16个芯片电感，随着软磁材料芯片电感的市场渗透率持 续提高，芯片电感有望成为公司未来一个新的增长点。2.4.全行业变频化趋势，带动变频空调市场发展公司合金软磁粉芯应用于变频空调变频器上的高频板载 PFC电感中，在变频空调输入整流电路中，起到电源输入功 率因数的调节、抑制电网高次谐波的储能升压电感的作用。与传统定频空调相比，变频空调具有快速制冷（制热）、 节能、温度精准控制、电压适应范围宽等优点。空调新能效 标准与2020年7月正式实施，现有低能效、高耗电定频空调、 三级能效变频空调将面临

4、淘汰，变频空调将逐渐成为空调行业 后续新增市场及原有产品替代的核心动力，进而带动对上游 合金软磁材料的采购需求增长。产业在线数据显示，2020年 我国变频空调产量为8336.4万台，2015-2020年CAGR达 16.7%, 2020年我国家用空调产量占全球82.7%。据中研普华 产业研究院预测，未来五年我国空调销量年增长率为10%-12%o我们预计2021年全球变频空调领域软磁粉芯市场将达 4.4 亿元,2025 年将达 6.2 亿元,2021-2025 年 CAGR 为 8.9%。中国变频空调产销量图：中国变频空调产销量25新基建带动数据中心发展，UPS需求持续增长公司合金软磁粉芯制成的

5、UPS电感应用于高频UPS电源 中，起到储能、滤波、稳压等功能。2020年4月发改委明确新基建范围，其中数据中心为建 设重点之一。在政策驱动以及大数据、物联网、5G等信息产 业的带动下，我国数据中心业务市场规模保持稳定增长， UPS作为保障数据中心可靠运行的关键，其需求也同样迅速 增长。根据中国IDC圈的数据，2020年，中国互联网数据中 心业务市场规模达到2238.7亿元。随着数据中心等新基建建 设步伐加快，未来UPS将迎来较大市场空间。前瞻产业研究 院预计我国UPS市场规模将于2026年超过210亿元。软磁材料的使用一般分为直流(DC)和交流(AC)两部分。DC应用的主要特征是外加场恒定(

6、来自于电池类装置)，最普 通的DC应用是汽车，DC应用中主要的磁性能是磁导率r、 矫顽力He和Ms等。AC应用的特征是不断变化的磁场，AC 应用时的主要磁性能是磁导率r、Ms和由交变场引起的总 损耗Pc等。通常所说的软磁材料，根据材料电阻率的不同通 常分成两大类：金属软磁材料和铁氧体软磁材料。金属软磁 材料的电阻率较低，而铁氧体软磁材料的电阻率较高，为填补 这个空隙，又发展出了磁粉芯，其电阻率介于二者之间。常用软磁材料的性能对比软磁材料悒和磁通密电阻率P度Bs (T)(|4Q*cm)磁致伸缩系数 |A|(xlO)居里温度 Tc (X)大功率场合 磁芯抗饱和 途径综合成本蚊4合金伏4A粉芯-1.

7、0-2.15707-1。*0-0.1*500-770女生帙2.15*10-12*19-26*770隹(含通，,Si 含量，高6 5)*1.6-2.12*23-80取向：-1-3 七靠向：*740开女依“福0. 9-1.1*80*0*500依(SOMi)1.5-40-25500开口假商铁修铁0.7560*0*450升A序M商典型Ifci-Zn 帙轨体*0. 3-0. 55-107-108*14-21*120-270最优*PNi-Zn 帙体-021O*-10s*5-26-70开庶故依K4.4A (1K101)1.56*120-180*27-30-415刊等校高欣*纶来的 (1K107)1.25*8

8、07. 5-2*570开七序fi魅商结好生高通好#于。现好不开反我好软磁材料悒和磁通密电阻率P度Bs (T)(|4Q*cm)磁致伸缩系数 |A|(xlO)居里温度 Tc (X)大功率场合 磁芯抗饱和 途径综合成本蚊4合金伏4A粉芯-1.0-2.15707-1。*0-0.1*500-770女生帙2.15*10-12*19-26*770隹(含通，,Si 含量，高6 5)*1.6-2.12*23-80取向：-1-3 七靠向：*740开女依“福0. 9-1.1*80*0*500依(SOMi)1.5-40-25500开口假商铁修铁0.7560*0*450升A序M商典型Ifci-Zn 帙轨体*0. 3-0

9、. 55-107-108*14-21*120-270最优*PNi-Zn 帙体-021O*-10s*5-26-70开庶故依K4.4A (1K101)1.56*120-180*27-30-415刊等校高欣*纶来的 (1K107)1.25*807. 5-2*570开七序fi魅商结好生高通好#于。现好不开反我好滕高功率高跚期率loffl密度高电阻率图：常用软磁材料的性能对比金属软磁粉芯的特点是补充了传统金属合金和铁氧体的 空白，电源设备持续高频化带动合金软磁粉芯发展。下游应 用高效率、高功率密度发展要求电源设备须具备高性能、大 功率、大容量等特性，其关键就是提升电源功率开关器件的高 频化能力。同时随着

10、SiC/GaN应用的进一步推广，电子产品 的开关速度也将朝更高频率演进，开关电源高频化的能力主 要取决于大功率半导体器件的技术水平。为了充分发挥功率 半导体器件的作用，在电感元件设计时需要选择最合适的磁性 材料来实现开关电源的大功率高频化，合适的磁性材料应该 同时具备下列特点：（1）非常高的饱和磁通密度；（2）方 便调节的等效磁路长度，结构上容易实现气隙微小化、均匀化, 防止产生磁通的泄露；（3）尽可能好的高频损耗特性；（4） 优异的直流偏置特性，取得大电流时必要的电感量；（5）易 于制作成各种特定的尺寸，对于大功率的应用，应易于形成 大型尺寸。但是在早期应用中，电力电子等大功率行业由于技术等

11、 原因，大部分产品工作频率相对较低，多数场景使用传统金 属合金材料如硅钢片等就可以满足需求。但随着电子开关等 技术的进步，产品逐渐向高频化发展，对于金属软磁粉芯的应 用场景增多。特别是随着新能源车、光伏以及风电等新能源领域的兴 起，金属软磁粉芯的需求日益增多，逐渐得到重视，目前组 串式光伏基本都在使用金属软磁粉芯材料。以光伏逆变器为 例，行业最初的产品主要为集中式光伏，开关频率在l-2KHz, 使用传统的硅钢片既可以满足需求。但目前的组串式光伏以及 分布式光伏，开关频率可以做到30KHz到lOOKHz不等，特别是随着SiC的应用推广，开关频率有望进一步提高，传统 硅钢片已经不能满足其性能，金属

12、软磁粉芯的应用空间得到了 极大的推广。同时，金属软磁粉芯在消费电子领域，未来也将会抢占 部分铁氧体的市场。与铁氧体相比，软磁粉芯的优势在于两 者在电阻率（决定铁损）相差不多的情况下，其饱和磁通密 度（决定铜损）和居里温度以及噪音等参数远好过铁氧体。同 时价格方面没有明显高出铁氧体太多，性价比优势明显。在消费电子领域，主控SOC电压越来越低，而随着数据 处理量的增加功耗却在持续增加，这也就意味着电流在不断 增加。在这种场景下，具有高磁饱和密度的金属软磁粉芯替 代铁氧体就有了很大优势。以GPU供电为例子，通常GPU 需要BUCK供电，工作电压为1.1V-1.2V （随着工艺节点提 高而降低），满载

13、功率大概需要150W左右，这就意味着电流 需要达到136A左右。以8路buck供电为例，每路电流18A 左右，在这种场景下，外围元件损耗占比较大。如果使用金 属软磁粉芯，由于其比铁氧体更高的磁饱和密度，可以缩小 电感体积，降低铜的使用量，最终降低铜损，提高工作效率。所以在很多消费电子领域，特别是大功率的使用应用场景，例如GPU和FPGA等的供电模块，使用粉芯要比铁氧体 更有优势（损耗低），同时由于芯片工艺节点逐渐向7nm、5nm的方向演进，导致工作电压更低，电流更大，金属软磁 粉芯的应用场景会更多。目前公司已经和英伟达、英飞凌、 AMD和华为等厂商开展进一步合作，产品进行送样阶段。随着我国产业

14、制造能力不断提升以及世界知名磁材制造 企业向中国转移生产，我国磁材行业的技术水平、质量和生 产规模将进一步提升，多种合金软磁产品将逐步实现国产替 代。国内从事软磁业务的其他上市公司，其软磁业务多为铁氧 体软磁材料，与公司所生产的合金软磁粉芯及相关电感元件 在产品的具体应用上有较大的差别，直接竞争关系较弱。同 时，铁氧体软磁行业发展时间长、技术相对稳定，由于企业较 多、竞争激烈，行业整体盈利水平偏低。公司2021年前三季度营收5.22亿元，预计全年营收达7 亿元以上，将大幅超过其主要竞争对手，龙头地位稳固。受 益于光伏、新能源汽车等新能源行业的发展，合金软磁材料 的需求增长迅速。目前国内能够规模

15、化提供铁硅、铁硅铝粉芯 的企业较少，公司在合金软磁粉芯领域的竞争对手包括 ChangsungCorp.（韩国昌星）、Magnetics （美磁）、东睦股 份等。2.软磁材料产品应用领域景气度高，未来市场空间巨大公司合金软磁材料制成的电感元件广泛应用于光伏、储 能、变频空调、新能源汽车及充电桩、UPS等领域。在“碳中和背景下，全球能源体系重构势在必行。随着各国大力发展 新能源产业，光伏、储能和新能源汽车进入快速发展阶段，公 司在下游高景气度下有望快速发展。此外，公司新产品芯片 电感可广泛应用于服务器、通讯电源、GPU、FPGA、电源模 组、笔记本电脑等领域，目前已完成中试，并开始搭建小批量 生产

16、线，有望开拓公司第二成长曲线。2.1. 光伏、储能装机量持续增加，助力软磁粉芯需求增长 逆变器中，电感是核心原件，约占其直接材料成本的 13%o而电感磁芯的材料特性直接决定了电感的品质，因此 磁芯又是电感元件的核心部件。在光伏等新能源发发电领域, 因为其本身产生的电不能直接并网，都需要通过逆变器和DC- DC等电源管理电路对其进行整理和变换最终并网。因此逆变 器是新能源领域的核心部件。在逆变器中，电感主要被用于 交流侧的滤波和直流侧的升压，特别是在分布式光伏，由于 输入电压普遍相对不高，所以需要在逆变器前加升压模块，这 也加大了对电感量的需求。光伏是公司近年来公司的主要市场，合金软磁粉芯在光

17、伏领域主要应用于光伏逆变器中，每GW光伏装机根据厂商 的电路和控制算法不同，约需要软磁粉芯210吨-250吨不等。 光伏逆变器作为光伏发电系统中的核心装置，其市场规模随着 光伏市场的强劲增长而不断扩大。在组串式光伏逆变器中，光优电池板发出的不稳定的直流电经Boost电路升压成稳定 的直流电，升压电感则是Boost电路的关键磁元件。而后稳 定的直流电经逆变电路转换成50Hz正弦波交流电，输入电网 时，须使用大功率交流逆变电感，而这两种电感元件的磁材 料大多采用高性能铁硅类粉芯材料。合金软磁粉芯同样应用于储能领域（充放电及逆变模 块）。光、风等自然条件多变，导致光伏、风电输出功率不 稳定，无法时刻

18、满足并网的功率要求，储能系统则可以解决 光伏、风力发电系统间歇性和不稳定性的问题，还能解决电压 脉冲、涌流、电压跌落和瞬时供电中断等动态电能质量问题。我们预计2021年全球光优领域软磁粉芯市场将达9亿元, 2025 年将达 18.3 亿 元，2021-2025 年 CAGR 达 19.6%。随着 光伏发电成本不断降低和发电效率逐年提升，全球光伏平价 时代正式来临。全球光伏装机量不断增长，储能产业也快速发 展。据Solar Power Europe预测，2025年全球光伏市场新增装 机可达346.7GW, 2021-2025年年复合增速15%。据中关村 储能产业技术联盟保守预测，十四五期间我国储

19、能系统累计 装机年复合增长率有望超60%, 2025年储能系统累计装机将 达到未来随着光伏发电以及储能产业的持 续发展，作为逆变器核心材料的合金软磁材料将迎来新增长, 光伏将成为软磁粉芯最大的下游应用领域。2.2. 新能源汽车高确定性市场，提升软磁粉芯需求空间 新能源汽车，包括纯电车和混动车，都需要一系列 AC/DC和DC/DC产品对电压进行变换从而驱动电机和为电 池充电。公司合金软磁粉芯制成的电感主要应用于汽车逆变 器以及车载DC/DC转换器中。每台纯电动汽车、插电式混合 动力汽车分别需要软磁粉芯lKg-1.5kg、3-4kgo未来汽车高 压化趋势600V-800V的转变，会对电感用量有进一

20、步提高。我们预计2021年全球新能源汽车领域软磁粉芯市场将达 5.9 亿元，2025 年将达 15.4 亿元，2021-2025 年 CAGR 达 27%。 据中国汽车工业协会统计，2020年我国新能源汽车销量为 136.7万辆，同比增长10.9%；其中纯电动汽车销量为111.5 万辆，11.6%o碳达峰、碳中和背景下，汽车电动化已成为全 球趋势，国务院办公厅于2020年H月印发了新能源汽车产 业发展规划（2021-2035年），明确了电动汽车长期发展方 向，即到2025年新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总 量的20%左右。此举进一步提升了新能源汽车产业发展的确 定性，目前我国新能源汽车仍

21、有较大发展空间，有望实现并 超过2025年目标。EVTank预计，2030年全球新能源汽车市 场销量将达到4000万辆，渗透率将达到50%左右，届时90% 以上的新能源汽车将是纯电动汽车，而中国将是全球最大的 新能源汽车市场。2.3. 元宇宙、自动驾驶、云计算拉动GPU需求，GPU等 全新应用构建公司第二成长曲线芯片电感产品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。以GPU供电 为例子，通常GPU需要BUCK供电，工作电压为1.2V （随 着工艺节点提高而降低），满载功率大概需要150W左右，这 就意味着电流需要达到136A左右。以8路buck供电为例

22、， 每路电流19A左右，在这种场景下，外围元件损耗占比较大。 如果使用金属软磁粉芯，由于其比铁氧体更高的磁饱和密度， 可以缩小电感体积，降低铜的使用量，最终降低铜损，提高 工作效率。所以在很多消费电子领域，特别是大功率的使用 应用场景，例如GPU和FPGA等的供电模块，使用粉芯要比 铁氧体更有优势（损耗低），同时由于芯片工艺节点逐渐向 7nm、5nm的方向演进，导致工作电压更低，电流更大，金 属软磁粉芯的应用场景会更多。目前公司已经和英伟达、英飞凌、AMD和华为等厂商开 展进一步合作，产品进行送样阶段。2021年6月10日，公司 与英飞凌签署系统开发合作伙伴协议，双方将基于公司 的金属磁粉芯、芯片电感元件等产品与英飞凌的半导体产品进 行组合，通过共同开发的方式，完成芯片电感赛道的战略布 局。同时，公司与英伟达、AMD达成合作，将为两家公司供