2022年軟磁材料市場發(fā)展現(xiàn)狀和前景分析

1、2022年軟磁材料市場發(fā)展現(xiàn)狀和前景分析1.新能源領域核心原材料，軟磁材料市場發(fā)展迅速磁性材料指由過渡元素鐵、鈷、鎳及其合金等組成的能夠直接或間接產(chǎn)生磁性 的物質(zhì)。磁性材料是一種用途廣泛的基礎功能材料，按照磁化后去磁的難易程度可 分為永磁（硬磁）和軟磁等材料。其中，軟磁材料具有低矯頑力和高磁導率，易于磁 化，也易于退磁，其主要功能是導磁、電磁能量轉(zhuǎn)換與傳輸，廣泛應用于風電、電子、 計算機、通信、醫(yī)療、家電、軍事等領域的各種電能變換設備中。軟磁材料主要包括 金屬軟磁材料、鐵氧體軟磁材料以及其他軟磁材料。不同類型軟磁材料的性能、適用 范圍不同。軟磁材料可分為鐵氧體軟磁材料、金屬軟磁材料及其他軟磁材

2、料。金屬軟 磁材料又可分為：傳統(tǒng)金屬軟磁材料、非晶/納米晶軟磁材料和合金軟磁粉芯。一般而言，軟磁材料的性能主要由以下幾個特 性參數(shù)來表征：飽和磁化強度 Ms、 矯頑力 Hc、起始磁導率 i、最大磁導率 m 和功耗 Pc 等，在有的應用中也對剩余磁通密度 Br 提出了要求。軟磁材料的主要特點是低的矯頑力和高的磁導率，在交流情 況下使用時還要求要有低的損耗（減少鐵損）。軟磁材料的使用一般分為直流(DC)和交流(AC) 兩部分。DC 應用的主要特征是外 加場恒定(來自于電池類裝置)，最普通的 DC 應用是汽車，DC 應用中主要的磁性能 是磁導率r、矯頑力 Hc 和 Ms 等。AC 應用的特征是不斷變

3、化的磁場，AC 應用時的 主要磁性能是磁導率r、Ms 和由交變場引起的總損耗 Pc等。通常所說的軟磁材料， 根據(jù)材料電阻率的不同通常分成兩大類：金屬軟磁材料和鐵氧體軟磁材料。金屬軟 磁材料的電阻率較低，而鐵氧體軟磁材料的電阻率較高，為填補這個空隙，又發(fā)展 出了磁粉芯，其電阻率介于二者之間。圖：常用軟磁材料的性能對比金屬軟磁粉芯的特點是補充了傳統(tǒng)金屬合金和鐵氧體的空白，電源設備持續(xù)高 頻化帶動合金軟磁粉芯發(fā)展。下游應用高效率、高功率密度發(fā)展要求電源設備須具 備高性能、大功率、大容量等特性，其關鍵就是提升電源功率開關器件的高頻化能力。 同時隨著 SiC/GaN 應用的進一步推廣，電子產(chǎn)品的開關速度

4、也將朝更高頻率演進， 開關電源高頻化的能力主要取決于大功率半導體器件的技術(shù)水平。為了充分發(fā)揮功率 半導體器件的作用，在電感元件設計時需要選擇最合適的磁性材料來實現(xiàn)開關電源的 大功率高頻化，合適的磁性材料應該同時具備下列特點：（1）非常高的飽和磁通密 度；（2）方便調(diào)節(jié)的等效磁路長度，結(jié)構(gòu)上容易實現(xiàn)氣隙微小化、均勻化，防止產(chǎn) 生磁通的泄露；（3）盡可能好的高頻損耗特性；（4）優(yōu)異的直流偏置特性，取得大 電流時必要的電感量；（5）易于制作成各種特定的尺寸，對于大功率的應用，應易 于形成大型尺寸。但是在早期應用中，電力電子等大功率行業(yè)由于技術(shù)等原因，大部分產(chǎn)品工作頻 率相對較低，多數(shù)場景使用傳統(tǒng)金屬

5、合金材料如硅鋼片等就可以滿足需求。但隨著電 子開關等技術(shù)的進步，產(chǎn)品逐漸向高頻化發(fā)展，對于金屬軟磁粉芯的應用場景增多。特別是隨著新能源車、光伏以及風電等新能源領域的興起，金屬軟磁粉芯的需求日 益增多，逐漸得到重視，目前組串式光伏基本都在使用金屬軟磁粉芯材料。 以光伏逆變器為例，行業(yè)最初的產(chǎn)品主要為集中式光伏，開關頻率在 1-2KHz， 使用傳統(tǒng)的硅鋼片既可以滿足需求。但目前的組串式光伏以及分布式光伏，開關頻率 可以做到 30KHz 到 100KHz 不等，特別是隨著 SiC 的應用推廣，開關頻率有望進一 步提高，傳統(tǒng)硅鋼片已經(jīng)不能滿足其性能，金屬軟磁粉芯的應用空間得到了極大的推 廣。同時，金屬

6、軟磁粉芯在消費電子領域，未來也將會搶占部分鐵氧體的市場。與 鐵氧體相比，軟磁粉芯的優(yōu)勢在于兩者在電阻率（決定鐵損）相差不多的情況下，其 飽和磁通密度（決定銅損）和居里溫度以及噪音等參數(shù)遠好過鐵氧體。同時價格方面 沒有明顯高出鐵氧體太多，性價比優(yōu)勢明顯。在消費電子領域，主控 SOC 電壓越來越低，而隨著數(shù)據(jù)處理量的增加功耗卻在 持續(xù)增加，這也就意味著電流在不斷增加。在這種場景下，具有高磁飽和密度的金 屬軟磁粉芯替代鐵氧體就有了很大優(yōu)勢。 以 GPU供電為例子，通常 GPU需要 BUCK 供電，工作電壓為 1.1V-1.2V（隨著 工藝節(jié)點提高而降低），滿載功率大概需要 150W 左右，這就意味著

7、電流需要達到 136A 左右。以 8 路 buck 供電為例，每路電流 18A 左右，在這種場景下，外圍元件 損耗占比較大。如果使用金屬軟磁粉芯，由于其比鐵氧體更高的磁飽和密度，可以縮 小電感體積，降低銅的使用量，最終降低銅損，提高工作效率。所以在很多消費電子領域，特別是大功率的使用應用場景，例如 GPU 和 FPGA 等的供電模塊，使用粉芯要比鐵氧體更有優(yōu)勢（損耗低），同時由于芯片工藝節(jié)點逐漸向 7nm、5nm 的方向演進，導致工作電壓更低，電流更大，金屬軟磁粉芯的應用 場景會更多。目前公司已經(jīng)和英偉達、英飛凌、AMD 和華為等廠商開展進一步合作， 產(chǎn)品進行送樣階段。隨著我國產(chǎn)業(yè)制造能力不斷

8、提升以及世界知名磁材制造企業(yè)向中國轉(zhuǎn)移生產(chǎn)，我 國磁材行業(yè)的技術(shù)水平、質(zhì)量和生產(chǎn)規(guī)模將進一步提升，多種合金軟磁產(chǎn)品將逐步實 現(xiàn)國產(chǎn)替代。國內(nèi)從事軟磁業(yè)務的其他上市公司，其軟磁業(yè)務多為鐵氧體軟磁材料， 與公司所生產(chǎn)的合金軟磁粉芯及相關電感元件在產(chǎn)品的具體應用上有較大的差別，直 接競爭關系較弱。同時，鐵氧體軟磁行業(yè)發(fā)展時間長、技術(shù)相對穩(wěn)定，由于企業(yè)較多、 競爭激烈，行業(yè)整體盈利水平偏低。公司 2021 年前三季度營收 5.22 億元，預計全年營收達 7 億元以上，將大幅超 過其主要競爭對手，龍頭地位穩(wěn)固。受益于光伏、新能源汽車等新能源行業(yè)的發(fā)展， 合金軟磁材料的需求增長迅速。目前國內(nèi)能夠規(guī)模化提供

9、鐵硅、鐵硅鋁粉芯的企業(yè)較 少，公司在合金軟磁粉芯領域的競爭對手包括 ChangsungCorp.（韓國昌星）、 Magnetics（美磁）、東睦股份等。2.軟磁材料產(chǎn)品應用領域景氣度高，未來市場空間巨大公司合金軟磁材料制成的電感元件廣泛應用于光伏、儲能、變頻空調(diào)、新能源汽 車及充電樁、UPS 等領域。在“碳中和”背景下，全球能源體系重構(gòu)勢在必行。隨著 各國大力發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)，光伏、儲能和新能源汽車進入快速發(fā)展階段，公司在下游 高景氣度下有望快速發(fā)展。 此外，公司新產(chǎn)品芯片電感可廣泛應用于服務器、通訊電源、GPU、FPGA、 電源模組、筆記本電腦等領域，目前已完成中試，并開始搭建小批量生產(chǎn)線，有

10、望 開拓公司第二成長曲線。2.1.光伏、儲能裝機量持續(xù)增加，助力軟磁粉芯需求增長逆變器中，電感是核心原件，約占其直接材料成本的 13%。而電感磁芯的材料 特性直接決定了電感的品質(zhì)，因此磁芯又是電感元件的核心部件。在光伏等新能源 發(fā)發(fā)電領域，因為其本身產(chǎn)生的電不能直接并網(wǎng)，都需要通過逆變器和 DC-DC 等電 源管理電路對其進行整理和變換最終并網(wǎng)。因此逆變器是新能源領域的核心部件。在 逆變器中，電感主要被用于交流側(cè)的濾波和直流側(cè)的升壓，特別是在分布式光伏，由 于輸入電壓普遍相對不高，所以需要在逆變器前加升壓模塊，這也加大了對電感量的 需求。光伏是公司近年來公司的主要市場，合金軟磁粉芯在光伏領域主

11、要應用于光伏 逆變器中，每 GW 光伏裝機根據(jù)廠商的電路和控制算法不同，約需要軟磁粉芯 210 噸-250 噸不等。光伏逆變器作為光伏發(fā)電系統(tǒng)中的核心裝置，其市場規(guī)模隨著光伏 市場的強勁增長而不斷擴大。在組串式光伏逆變器中，光伏電池板發(fā)出的不穩(wěn)定的直 流電經(jīng) Boost 電路升壓成穩(wěn)定的直流電，升壓電感則是 Boost 電路的關鍵磁元件。而 后穩(wěn)定的直流電經(jīng)逆變電路轉(zhuǎn)換成 50Hz 正弦波交流電，輸入電網(wǎng)時，須使用大功率 交流逆變電感，而這兩種電感元件的磁材料大多采用高性能鐵硅類粉芯材料。合金軟磁粉芯同樣應用于儲能領域（充放電及逆變模塊）。光、風等自然條件多 變，導致光伏、風電輸出功率不穩(wěn)定，

12、無法時刻滿足并網(wǎng)的功率要求，儲能系統(tǒng)則可 以解決光伏、風力發(fā)電系統(tǒng)間歇性和不穩(wěn)定性的問題，還能解決電壓脈沖、涌流、電 壓跌落和瞬時供電中斷等動態(tài)電能質(zhì)量問題。我們預計 2021 年全球光伏領域軟磁粉芯市場將達 9 億元，2025 年將達 18.3 億 元，2021-2025 年 CAGR 達 19.6%。隨著光伏發(fā)電成本不斷降低和發(fā)電效率逐年提升， 全球光伏平價時代正式來臨。全球光伏裝機量不斷增長，儲能產(chǎn)業(yè)也快速發(fā)展。據(jù) Solar Power Europe 預測，2025 年全球光伏市場新增裝機可達 346.7GW，2021- 2025 年年復合增速 15%。據(jù)中關村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟保守預測

13、，十四五期間我國儲 能系統(tǒng)累計裝機年復合增長率有望超 60%，2025 年儲能系統(tǒng)累計裝機 將達到35.5GW-55.9GW。未來隨著光伏發(fā)電以及儲能產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，作為逆變器核心材 料的合金軟磁材料將迎來新增長，光伏將成為軟磁粉芯最大的下游應用領域。2.2.新能源汽車高確定性市場，提升軟磁粉芯需求空間新能源汽車，包括純電車和混動車，都需要一系列 AC/DC和 DC/DC產(chǎn)品對電壓 進行變換從而驅(qū)動電機和為電池充電。公司合金軟磁粉芯制成的電感主要應用于汽車 逆變器以及車載 DC/DC 轉(zhuǎn)換器中。每臺純電動汽車、插電式混合動力汽車分別需要 軟磁粉芯 1Kg-1.5kg、3-4kg。未來汽車高壓化

14、趨勢 600V-800V 的轉(zhuǎn)變，會對電感用 量有進一步提高。我們預計 2021 年全球新能源汽車領域軟磁粉芯市場將達 5.9 億元，2025 年將達 15.4 億元，2021-2025 年 CAGR 達 27%。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2020 年我國新能 源汽車銷量為 136.7 萬輛，同比增長 10.9%；其中純電動汽車銷量為 111.5 萬輛， 11.6%。碳達峰、碳中和背景下，汽車電動化已成為全球趨勢，國務院辦公廳于 2020 年 11 月印發(fā)了新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035 年），明確了電動汽車 長期發(fā)展方向，即到 2025 年新能源汽車新車銷售量達到汽車新車銷售總量的

15、 20%左 右。此舉進一步提升了新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的確定性，目前我國新能源汽車仍有較大 發(fā)展空間，有望實現(xiàn)并超過 2025 年目標。EVTank 預計，2030 年全球新能源汽車市 場銷量將達到 4000萬輛，滲透率將達到 50%左右，屆時 90%以上的新能源汽車將是 純電動汽車，而中國將是全球最大的新能源汽車市場。2.3.元宇宙、自動駕駛、云計算拉動GPU 需求，GPU 等全新應 用構(gòu)建公司第二成長曲線芯片電感產(chǎn)品可廣泛應用于服務器、通訊電源、GPU、FPGA、電源模組、筆記本 電腦、礦機等領域。以 GPU 供電為例子，通常 GPU 需要 BUCK 供電，工作電壓為 1.2V （隨著工藝節(jié)點

16、提高而降低），滿載功率大概需要 150W 左右，這就意味著電流需要達 到 136A 左右。以 8 路 buck 供電為例，每路電流 19A 左右，在這種場景下，外圍元件 損耗占比較大。如果使用金屬軟磁粉芯，由于其比鐵氧體更高的磁飽和密度，可以縮 小電感體積，降低銅的使用量，最終降低銅損，提高工作效率。所以在很多消費電子 領域，特別是大功率的使用應用場景，例如 GPU 和 FPGA 等的供電模塊，使用粉芯要 比鐵氧體更有優(yōu)勢（損耗低），同時由于芯片工藝節(jié)點逐漸向 7nm、5nm 的方向演進， 導致工作電壓更低，電流更大，金屬軟磁粉芯的應用場景會更多。目前公司已經(jīng)和英偉達、英飛凌、AMD 和華為等

17、廠商開展進一步合作，產(chǎn)品進行 送樣階段。2021 年 6 月 10 日，公司與英飛凌簽署系統(tǒng)開發(fā)合作伙伴協(xié)議，雙方 將基于公司的金屬磁粉芯、芯片電感元件等產(chǎn)品與英飛凌的半導體產(chǎn)品進行組合，通 過共同開發(fā)的方式，完成芯片電感賽道的戰(zhàn)略布局。同時，公司與英偉達、AMD 達成 合作，將為兩家公司供應 GPU 芯片電感。未來隨著元宇宙、自動駕駛、人工智能應用 的興起，GPU 的使用量將持續(xù)加大，公司作為潛在 GPU 板卡供應商，未來將會受益。根據(jù) Jon Peddie Research 發(fā)布的市場報告，2021H1 英偉達 PC GPU 出貨量達 3600 萬顆以上，AMD PC GPU 出貨量達 4

18、000 萬顆以上。以英偉達 GPU 為例，其 GPU 模 組中大概需要 8-16 個芯片電感，隨著軟磁材料芯片電感的市場滲透率持續(xù)提高，芯 片電感有望成為公司未來一個新的增長點。2.4.全行業(yè)變頻化趨勢，帶動變頻空調(diào)市場發(fā)展公司合金軟磁粉芯應用于變頻空調(diào)變頻器上的高頻板載 PFC 電感中，在變頻空 調(diào)輸入整流電路中，起到電源輸入功率因數(shù)的調(diào)節(jié)、抑制電網(wǎng)高次諧波的儲能升壓電 感的作用。與傳統(tǒng)定頻空調(diào)相比，變頻空調(diào)具有快速制冷（制熱）、節(jié)能、溫度精準控制、 電壓適應范圍寬等優(yōu)點?？照{(diào)新能效標準與 2020 年 7 月正式實施，現(xiàn)有低能效、高 耗電定頻空調(diào)、三級能效變頻空調(diào)將面臨淘汰，變頻空調(diào)將逐漸成為空調(diào)行業(yè)后續(xù)新 增市場及原有產(chǎn)品替代的核心動力，進而帶動對上游合金軟磁材料的采購需求增長。 產(chǎn)業(yè)在線數(shù)據(jù)顯示，2020 年我國變頻空調(diào)產(chǎn)量為 8336.4 萬臺，2015-2020 年 CAGR 達 16.7%，2020 年我國家用空調(diào)產(chǎn)量占全球 82.7%。據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院預測， 未來五年我國空調(diào)銷量年增長率為 10%-12%。 我們預計 2021 年全球變頻空調(diào)領域 軟磁粉芯市場將達 4.4 億元，2025 年將達 6.2 億元，2021-2025 年 CAGR 為 8.9%。圖：中國變頻空調(diào)產(chǎn)銷量2.5.新基建帶動數(shù)據(jù)中心發(fā)展