《有色金屬行業深度研究:磁材系列深度(二)高頻高功率迭代推動磁元件與磁粉芯爆發式增長-230530(24頁).pdf》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《有色金屬行業深度研究:磁材系列深度(二)高頻高功率迭代推動磁元件與磁粉芯爆發式增長-230530(24頁).pdf(24頁珍藏版)》請在三個皮匠報告上搜索。
1、 敬請參閱最后一頁特別聲明 1 核心邏輯 高頻、高功率趨勢下對軟磁材料要求高電阻率、高功率、高飽和磁通密度和低能耗。高頻、高功率趨勢下對軟磁材料要求高電阻率、高功率、高飽和磁通密度和低能耗。第三代半導體材料具有禁帶寬度大、擊穿電場高、熱導率大、電子飽和漂移速度高、介電常數小等性能,應用于新能源車、服務器電源、數據中心等諸多領域。SiC 器件擁有更小的尺寸和更低的開關頻率損耗,整體實現高頻化、高功率密度的發展趨勢,同時對配套的磁性元件也要求向高頻化、高功率、微型化、節能化的方向發展。軟磁磁芯是決定磁性元件性能的關鍵上游材料,因此對軟磁材料的選擇要求高電阻率、高功率、高飽和磁通密度和低能耗。金屬磁
2、粉芯是高頻、高功率趨勢下的最金屬磁粉芯是高頻、高功率趨勢下的最契合契合軟磁材料。軟磁材料。目前軟磁材料根據性能和使用功能不同,主要分為硅鋼片、軟磁鐵氧體、合金粉芯、非晶納米晶幾大類。軟磁復合材料(金屬磁粉芯)通過在基體鐵磁性顆粒表面包覆至少一層絕緣層來達到增加電阻率,減少渦流損耗,綜合了鐵氧體軟磁和傳統金屬軟磁特性,同時具有損耗低、磁導率高、飽和磁感強度高、電阻率高、優良的磁和熱各向同性、工作頻率范圍較寬等特點,為磁性器件的小型化、智能化、高集成化、節能化提供了可能,更加契合第三代半導體下的應用場景。新能源車、充電樁、光伏儲能新能源車、充電樁、光伏儲能等等場景帶動磁元件與磁場景帶動磁元件與磁粉
3、芯粉芯市場規模不斷擴張。市場規模不斷擴張。磁性元件在新能源車中主要用于OBC、DC-DC 轉換器、逆變器、電驅&電控、BMS 等場景,預計 25 年磁性元件市場規模 304 億元,CAGR 為 49%,磁粉芯市場規模 30 億元。磁性元件在充電樁主要用于充電器的高頻 PFC 電感等,起儲能、濾波作用,快充直流充電樁較傳統交流充電樁對磁性元件的需求量更大,預計 25 年磁性元件市場規模 147 億元,CAGR 為 46%,磁粉芯市場規模 15億元。磁性元件是光伏儲能核心部件逆變器的重要組成部分,用于 Boost 升壓電感和逆變電感等。組串式占比提升帶動磁粉芯滲透率逐年提升,預計 25 年磁性元件
4、市場規模 131 億元,CAGR 為 32%,磁粉芯市場規模 35 億元。AIAI 算力需求算力需求下芯片電感用下芯片電感用金屬金屬磁粉芯滲透率提升。磁粉芯滲透率提升。金屬磁粉芯更加順應消費電子電感高頻化、片式化、微型化的發展趨勢。芯片電感為芯片前端供電,廣泛應用于通訊電源、GPU、FPGA、電源模組等領域。GPU 供電在滿載功率下高電流導致外圍元件損耗占比較大,磁粉芯相比鐵氧體制成的芯片電感體積更小,適應大電流趨勢,降低銅損,提高工作效率。由于 GPU 數量的增加,AI 服務器相較普通服務器芯片電感價值量多 60%-220%。根據 Trendforce 預測,23 年 AI 服務器出貨量近
5、120 萬臺,同增 38.4%,占整體服務器出貨量近 9%。預計 25 年全球服務器芯片電感市場規模 18.1 億元。隨著 AI 服務器在整體服務器中占比持續提升,芯片電感市場規模將快速增長。磁性元件加速國產替代,磁粉芯技術壁壘高筑。磁性元件加速國產替代,磁粉芯技術壁壘高筑。國內磁性元件企業在光伏領域依靠逆變器產業鏈本土優勢已基本實現國產替代,車用磁性元件高端產品仍以海外企業勝美達、TDK、太陽誘電為主導,車用普通品和充電樁用磁性元件目前被國內企業可立克、海光電子、京泉華等本土企業逐步滲透。磁粉芯制造工藝復雜,客戶認證程序繁瑣,具有較高的技術門檻和市場壁壘,競爭格局較為集中,且定制化需求下產業
6、鏈協同效應凸顯,磁粉芯企業若同時具備向上磁粉制備、包覆和向下磁元件設計能力,競爭優勢將更加顯著。國內企業鉑科新材整合了磁性材料產業鏈從磁粉到電感元件的研發、生產和銷售環節,而對于專注于粉末材料或電感設計的企業向磁粉芯環節擴展則難度較大。投資建議&投資標的 金屬磁粉芯磁導率高、飽和磁感強度高、電阻率高等優點,是高頻、高功率半導體器件趨勢下的發展最快速的軟磁材料,跟隨下游磁性元件在光儲、新能源車、充電樁、高端消費電子等領域市場規模不斷擴張,AI 算力需求下芯片電感用磁粉芯滲透率提升。建議關注磁性元件產業鏈企業鉑科新材、龍磁科技、可立克(電子組覆蓋)等。風險提示 行業競爭加劇的風險;原材料價格波動風
7、險;下游行業景氣度不及預期風險。行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 2 內容目錄內容目錄 一、高功率、高頻化趨勢下對磁性元件和軟磁材料的要求.4 1.1 第三代半導體功率器件呈現高頻、高功率發展趨勢.4 1.2 對應磁性元件和軟磁材料要求高電阻率、高功率、微型化、節能化.5 二、金屬磁粉芯是高頻、高功率趨勢下的最佳軟磁材料.6 2.1 磁性元件上游關鍵材料,軟磁產品不斷迭代.6 2.2 綜合傳統金屬軟磁與鐵氧體軟磁優勢,契合高頻高功率應用場景.9 三、新能源領域需求高增長,AI 算力帶來新增量.11 3.1 新能源車、充電樁、光儲帶動磁性元件與磁粉芯市場規??焖僭鲩L.11 3.2 AI 算
8、力需求下芯片電感用磁粉芯滲透率提升.14 3.3 磁性元件加速國產替代,磁粉芯技術壁壘高筑.16 四、投資建議&投資標的.17 4.1 投資建議.17 4.2 投資標的.18 五、風險提示.22 圖表目錄圖表目錄 圖表 1:SiC 基 MOSFET 尺寸為 Si 基 MOSFET 的 1/10.4 圖表 2:SiC 基 MOSFET 損耗較 Si 基 IGBT 降低 70%.4 圖表 3:半導體材料發展與應用場景變化.4 圖表 4:半導體器件發展趨勢高頻化、高功率化.4 圖表 5:預計 2027 年全球碳化硅市場規模 62.97 億美元.5 圖表 6:磁性元器件主要分為電感器和變壓器.5 圖表
9、 7:磁性元器件產業鏈.6 圖表 8:磁性元器件中軟磁磁芯分類與應用場景.7 圖表 9:軟磁材料主要性能指標.7 圖表 10:軟磁材料發展歷史.8 圖表 11:軟磁材料磁性能應用范圍.8 圖表 12:軟磁材料性能指標對比.8 圖表 13:鉑科新材磁粉芯產品不斷迭代升級.9 圖表 14:金屬磁粉芯為多相系統結構.9 圖表 15:軟磁粉體制備工藝.10 圖表 16:金屬磁粉芯生產流程.10 圖表 17:新能源車磁性元器件應用領域.11 圖表 18:全球新能源車磁性元件與金屬磁粉芯市場規模測算.12 圖表 19:國內充電樁支持政策.12 圖表 20:充電樁磁性元器件應用領域.13 圖表 21:全球充
10、電樁磁性元件與金屬磁粉芯市場規模測算.13 圖表 22:光伏儲能磁性元器件應用領域.14 UW9YsWjWkWnPsQnQ6MbP6MpNnNsQpMjMmMmRkPoNoP9PnMmMNZpPxPNZrQrM行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 3 圖表 23:全球光儲磁性元件與金屬磁粉芯市場規模測算.14 圖表 24:電感在 UPS 中的應用.15 圖表 25:電感在 APF 中的應用.15 圖表 26:一體成型電感.15 圖表 27:芯片電感.15 圖表 28:全球服務器用芯片電感市場規模測算.15 圖表 29:全球電子變壓器市場競爭格局.16 圖表 30:全球電感器市場競爭格局.16
11、 圖表 31:2022 年全球金屬磁粉芯行業競爭格局.16 圖表 32:鉑科新材與下游和終端企業協同發展模式.17 圖表 33:國內主要金屬軟磁粉芯生產商擴產計劃.17 圖表 34:重點公司盈利預測、估值與評級.17 圖表 35:鉑科新材營收結構(百萬元).18 圖表 36:鉑科新材歸母凈利潤(百萬元)與增速(%).18 圖表 37:鉑科新材金屬磁粉芯產銷情況(噸).18 圖表 38:鉑科新材芯片電感產品.19 圖表 39:東睦股份營收結構(百萬元).19 圖表 40:東睦股份歸母凈利潤(百萬元)與增速(%).19 圖表 41:東睦股份軟磁粉芯產銷量(噸).20 圖表 42:龍磁科技營收結構(
12、億元).20 圖表 43:龍磁科技歸母凈利潤(億元)與增速(%).20 圖表 44:公司軟磁項目建設情況.20 圖表 45:可立克營收結構(億元).21 圖表 46:可立克扣非歸母凈利潤(億元)與增速(%).21 圖表 47:順絡電子營收結構(億元).22 圖表 48:順絡電子歸母凈利潤(億元)與增速(%).22 行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 4 一、高功率、高頻化趨勢下對磁性元件和軟磁材料的要求 1 1.1.1 第三代第三代半導體功率器件半導體功率器件呈現呈現高頻、高功率高頻、高功率發展發展趨勢趨勢 大功率、高密度快充電源逐漸成為市場主要發展趨勢,以硅材料為基礎的各種電力電子器件逐
13、漸接近其理論極限值,難以在高壓、高溫、高頻等特定環境使用。目前以氮化鎵(GaN)、碳化硅(SiC)等為代表的第三代寬禁帶半導體材料具有禁帶寬度大、擊穿電場高、熱導率大、電子飽和漂移速度高、介電常數小等獨特的性能,顯示出比傳統功率器件更優異的特性,正以高速增長趨勢被應用于光伏逆變器、新能源汽車、充電樁、儲能、服務器電源、數據中心、5G 基站等諸多領域。SiC 器件擁有更小的尺寸和更低的開關頻率損耗。相同規格的 SiC 基 MOSFET 與 Si 基MOSFET 相比,其尺寸可大幅減小至原來的 1/10,導通電阻可至少降低至原來的 1/100。根據功率密度公式,更小的尺寸更有利于實現高頻化,進一步
14、實現高功率密度。另外,相同規格的 SiC 基 MOSFET 較 Si 基 IGBT 的總能量損耗可大大降低 70%。圖表圖表1 1:SiSiC C 基基 MOSFETMOSFET 尺寸為尺寸為 SiSi 基基 MOSFETMOSFET 的的 1 1/10/10 圖表圖表2 2:SiSiC C 基基 MOSFETMOSFET 損耗較損耗較 SiSi 基基 IGBTIGBT 降低降低 7 70%0%來源:科銳公司官網,國金證券研究所 來源:應用材料官網,國金證券研究所 對于大部分 IGBT 模塊,在光伏、新能源車、充電樁領域的開關頻率很多在 100khz 的水平,當三代半導體開始使用后,開關頻率將
15、提升至幾百 khz 甚至兆赫茲的水平,且電壓升高、功率密度提升,可以耐受更高的溫度。目前受限制的是碳化硅成本還較高,但SiC MOSFET 在諸多行業中的順利推廣應用,其背后驅動力也基本都是廣義上的成本,即采用此類型器件之后,在系統層面帶來的經濟效益會超出增加的采購成本。Yole 預計碳化硅功率器件市場規模將由 21 年 10.9 億美元增長至 27 年 62.97 億美元,復合增長率達34%。未來碳化硅市場空間逐步擴大,IGBT 向寬禁帶半導體發展是必然的趨勢。圖表圖表3 3:半導體半導體材料發展與應用場景變化材料發展與應用場景變化 圖表圖表4 4:半導體器件半導體器件發展發展趨勢趨勢高頻化
16、、高功率化高頻化、高功率化 來源:2021 年全球半導體產業研究報告,國金證券研究所 來源:英飛凌官網,國金證券研究所 行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 5 圖表圖表5 5:預計預計 2 2027027 年全球碳化硅市場規模年全球碳化硅市場規模 62.9762.97 億美元億美元 來源:Yole,國金證券研究所 1 1.2.2 對應磁性元件和軟磁材料要求高電阻率對應磁性元件和軟磁材料要求高電阻率、高功率、微型化、節能化、高功率、微型化、節能化 半導體功率器件的發展是隨著半導體材料的第一代、第二代、第三代禁帶寬度的逐漸打開以及功率密度的提高決定的,同時對配套的磁性元器件也提出了更高的性能要
17、求。目前半導體器件在于成本端的考量,實際上限制電源性能的,是配套的磁性元器件技術的進步,滯后于半導體器件的發展。磁性元器件是利用電磁感應原理,將電能和磁能相互轉換,從而達到能量轉換、傳輸的電子元器件,主要分為變壓器和電感器兩大類。變壓器是實現電能變換或把電能從一個電路傳遞到另一個電路的靜止電磁裝置。電感器將電能轉化為磁能而存儲起來,主要功能為通直流阻交流,對交流信號進行隔離、濾波或與電容器、電阻器等組成諧振電路。圖表圖表6 6:磁性元器件主要分為電感器和變壓器磁性元器件主要分為電感器和變壓器 來源:CSDN,國金證券研究所 磁性元器件隨著半導體功率器件的發展和技術的進步,向高頻化、高功率、微型
18、化、節能化的方向發展:1)高頻化:開關頻率的提升;2)高功率:電壓升高帶來功率密度的提升;3)微型化:開關頻率、功率密度的提升對體積和重量要求減??;4)節能化:能耗降低,轉化效率提高。行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 6 磁性元器件的組成主要由磁芯材料加上外面的繞組(銅、鋁),性能的決定因素是內部的磁芯材料,由軟磁材料制成。磁性元器件高頻化、高功率、微型化、節能化的發展趨勢下,對軟磁磁芯的要求:1)高電阻率:高頻化下的渦流損耗要大幅降低,即要求高電阻率;2)高功率:大功率密度要求材料要抗飽和,要求好的直流偏置的性能;3)高飽和磁通密度:器件的微型化要求磁芯尺寸小,意味著單位體積內磁矩多;
19、4)低能耗:高效節能要求材料能耗較低。圖表圖表7 7:磁性元器件產業鏈磁性元器件產業鏈 來源:京泉華招股說明書,國金證券研究所 二、金屬磁粉芯是高頻、高功率趨勢下的最佳軟磁材料 2 2.1.1 磁性元件上游關鍵材料,磁性元件上游關鍵材料,軟磁產品不斷迭代軟磁產品不斷迭代 軟磁材料是指矯頑力較小,容易磁化,也容易退磁的一類磁性材料,具有磁滯損耗小、磁導率高、飽和磁感應強度高等特點。作為磁性元器件的磁芯,軟磁材料要向高電阻率、高功率、高飽和磁通密度、低能耗方向發展。根據性能和使用功能不同,軟磁磁芯主要分為硅鋼片、軟磁鐵氧體、合金粉芯、非晶納米晶幾大類。行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 7 圖
20、表圖表8 8:磁性元器件中軟磁磁芯分類磁性元器件中軟磁磁芯分類與應用場景與應用場景 來源:CSDN,國金證券研究所 評判軟磁材料性能好壞的主要磁參數有磁導率、飽和磁化強度、磁損耗等。高的飽和磁化強度有利于得到高的初始磁導率,磁導率高使得軟磁材料在較低的外部磁場強度下就可以獲得較大的磁感應強度以及高密度磁通量。交變磁化時軟磁材料會在磁場作用下產生渦流,發生能量損耗,使得材料有效工作磁通降低。降低渦流損耗有兩種途徑:一是減小顆粒尺寸,二是增大電阻率,即降低電導率。圖表圖表9 9:軟磁材料主要性能指標軟磁材料主要性能指標 參數參數 解釋解釋 飽和磁感應強度 Bs 磁性材料磁化到飽和時的磁感應強度,其
21、大小取決于材料成分。一般情況下越高越好,較高的飽和磁通密度有利于實現器件的小型化。磁導率 表示材料在磁場中導通磁力線的能力。在給定的磁感應強度下,磁導率越高,材料越容易被磁化到這個磁感應強度。根據使用要求選擇,一般越高越好。矯頑力 Hc 表示材料磁化難易程度的量,取決于材料的成分。矯頑力越小,材料越容易磁化和退磁。電阻率 表示對電流阻礙作用,與渦流損耗直接相關,電阻率越大,材料的渦流損耗越小,且使用頻率越高,電阻率的影響越大,所以一般而言電阻率越高越好。居里溫度 Tc 磁性材料中自發磁化強度降到零時的溫度,決定了磁性器件工作的上限溫度。磁致伸縮系數 鐵磁性物質在磁化時,沿著磁化方向會發生長度的
22、伸長或縮短的現象,會在使用過程中造成噪音,一般情況下越小越好。磁芯損耗 用作磁芯(或鐵芯)的磁性材料將從交變電磁場中吸收能量中以熱的形式耗散掉的那部分能量,由磁滯損耗、渦流損耗和剩余損耗三部分組成。來源:新材料在線,國金證券研究所 從軟磁材料的歷史看,經歷從傳統金屬軟磁鐵氧體軟磁非晶、納米晶軟磁軟磁復合材料(金屬磁粉芯)四個發展階段,金屬磁粉芯結合了傳統金屬軟磁與鐵氧體軟磁的優點,應用領域不斷擴張,工業化程度逐漸超過其他軟磁材料。1)傳統金屬軟磁 純鐵價格低廉儲量豐富,是最早投入使用的軟磁材料,但電阻率很低只能在低頻或直流下工作。硅鋼在 19 世紀末被成功開發,電阻率是電工純鐵的數倍,易于批量
23、生產,價格便宜并且穩定性好,但是應用頻率限制在幾百赫茲,目前主要用于變壓器鐵芯。坡莫合金初始磁導率較高,但價格昂貴,電阻率較低,并且制造工藝復雜,應用范圍有限。2)鐵氧體軟磁 鐵氧體軟磁于 1935 年問世,由具有磁性的 Fe2O3與其他金屬氧化物配置燒結而成,具有較高的電阻率和磁導率,成功解決了高頻條件下高損耗的問題。但較低的初始磁導率和飽和磁化強度,導致其磁能存儲能力差,限制了其在高磁能密度和高功率需求的應用,使其更適合于高頻和低功率場景。3)非晶及納米晶軟磁 行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 8 非晶和納米晶軟磁于 20 世紀 60 年代在美國和日本首次進行工業化生產。非晶合金是通
24、過在生產金屬軟磁材料的冶金過程中加入玻璃化元素(硅、硼、碳等),通過快淬技術使其成為非晶態。在保留金屬軟磁高飽和磁感應強度和高磁導率的同時提高了電阻率,渦流損耗得以降低,是中低頻領域電能傳輸優選材料,目前主要應用于配電變壓器領域。納米晶材料得益于其高飽和磁密、高磁導率等優點,相比較于鐵氧體軟磁材料,在追求小型化、輕量化、復雜溫度的場景下,有著顯著優勢,但價格在幾萬-幾十萬/噸,成本較高。4)軟磁復合材料(金屬磁粉芯)軟磁復合材料(SMC)又稱金屬磁粉芯,于 20 世紀 80 年代產業化。金屬磁粉芯是在鐵磁性粉末顆粒表面包裹絕緣介質后,采用粉末冶金工藝壓制成所需形狀得到的磁芯,具有分布式氣隙、溫
25、度特性良好、損耗小、直流偏置特性佳、飽和磁通密度高等特點,結合了傳統金屬軟磁和鐵氧體軟磁的優勢,可以滿足電力電子器件小型化、高功率密度、高頻化,集成化的要求,被作為功率因數校正(PFC)電感、輸出濾波電感、諧振電感、EMI差模電感和反激式變壓器鐵芯用于光伏逆變器、儲能逆變器、新能源汽車、充電樁、服務器電源、UPS 電源、5G 通信等領域。圖表圖表1010:軟磁材料發展歷史軟磁材料發展歷史 圖表圖表1111:軟磁材料軟磁材料磁磁性能性能應用范圍應用范圍 來源:Fe/NiZn 鐵氧體軟磁復合材料的制備與性能研究,國金證券研究所 來源:高磁導率低損耗鐵基軟磁復合材料的制備與降損機理,國金證券研究所
26、圖表圖表1212:軟磁材料性能指標對比軟磁材料性能指標對比 鐵氧體軟磁鐵氧體軟磁 傳統合金傳統合金 金屬磁粉芯金屬磁粉芯 非晶合金非晶合金 納米晶合金納米晶合金 名稱 錳鋅鐵氧體 鎳鋅鐵氧體 硅鋼片 坡莫合金 鐵粉芯 鐵硅鋁粉芯 高磁通粉芯 鐵基非晶 鐵基納米晶 成分 鐵氧化物和其它金屬 含硅小于4.5%的鐵硅合金 含鎳 35%-90%鎳鐵合金 100%鐵 硅 5.5%,鋁9%的鐵硅鋁合金 鐵含量 50%的鎳鐵合金 鐵、硅、硼、碳等 鐵、硅、硼、銅等 飽和磁感應強度(T)0.35-0.4 1.8-2.1 1.5 1.4 1.05 1.5 1.56 1.25 磁導率(h)22-100 15-10
27、-75 26-125 14-200 200-800 200-800 電阻率(m)103-104 45 45 11 80 100 130 90 居里溫度()110-350 750 450 700 500 500 410 570 價格(萬元/噸)2-5 1-2-3-5 3-5 10-20 5-100 優點 較高的電阻率和磁導率,高頻下低損耗 電阻率高于純鐵,批量生產,價格便宜 初始磁導率高 分布式氣隙,高飽和磁通密度,高磁導率,適合高功率場景,性價比高 飽和磁感應強度高、導磁率高,電阻率較高 適合追求小型化、輕量化和復雜溫度的場景 缺點 初始磁導率和飽和磁化強度低,高功率場景受限 應用頻率限制在幾
28、百赫茲 電阻率較低,價格昂貴,制造工藝復雜 高頻場景仍在滲透中 成本較高,噪音較大 成本較高 應用場景 高頻低功率 中低頻,變壓器鐵芯-中高頻高功率 中低頻,配電變壓器 中高頻 來源:我國軟磁鐵氧體材料與器件產業現狀與發展趨勢,國金證券研究所 行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 9 2 2.2.2 綜合傳統金屬軟磁與鐵氧體軟磁優勢,契合綜合傳統金屬軟磁與鐵氧體軟磁優勢,契合高頻高功率應用場景高頻高功率應用場景 金屬磁粉芯主要包括鐵粉芯、鐵硅磁粉芯、鐵硅鋁磁粉芯、高磁通磁粉芯以及鉬坡莫磁粉芯五類,其中鐵粉芯逐步被淘汰;鐵硅系粉芯損耗低、成本低,應用場景最為廣泛。且根據下游性能需求不同,細分產
29、品眾多,國內上市公司鉑科新材從“鐵硅 1 代”不斷迭代升級至“鐵硅 4 代”,建立了一套覆蓋 5kHz-2MHz 頻率段應用的金屬磁粉芯體系,可滿足眾多應用領域的性能需求,公司還推出了面向碳化硅時代的新型 NPV 系列磁粉芯,保留了出色的直流偏置能力,并且磁芯損耗實現了大幅優化,為電源模塊節省銅線、提升效率做出巨大貢獻。圖表圖表1313:鉑科新材磁粉芯產品鉑科新材磁粉芯產品不斷迭代升級不斷迭代升級 來源:鉑科新材公司公告,國金證券研究所 從結構來看,軟磁復合材料(金屬磁粉芯)可以理解為一個多相系統,通過在基體鐵磁性顆粒表面包覆至少一層絕緣層來達到增加電阻率,減少渦流損耗。金屬磁粉芯綜合了鐵氧體
30、軟磁和金屬軟磁特性,同時具有損耗低、磁導率高、飽和磁感強度高、電阻率高、優良的磁和熱各向同性、工作頻率范圍較寬等特點,不僅克服了鐵氧體飽和磁感強度較低的缺點,而且彌補了金屬軟磁合金高頻下渦流損耗大的缺陷,在中高頻下有著廣闊的應用前景。圖表圖表1414:金屬磁粉芯金屬磁粉芯為多相系統結構為多相系統結構 來源:高磁導率低損耗鐵基軟磁復合材料的制備與降損機理,國金證券研究所 從制備工藝看,金屬磁粉芯是通過在磁粉顆粒表面涂抹絕緣介質,然后利用粉末冶金工藝將其壓制成所需形狀得到的,包括磁粉顆粒制備、粒度配比、絕緣包覆、壓制成型、熱處理幾個步驟。1)磁粉顆粒制備:顆粒形貌直接影響其流動性、密度、絕緣包覆、
31、成型效果和強度,對磁粉芯性能有重要影響,主要工藝有機械破碎法和霧化法。機械破碎法簡單、低成本,磁粉顆粒不規則有利于絕緣包覆和成型,但易被壓碎,導致性能惡化。霧化法分為水霧化和氣霧化,其中氣霧化粉末球形度好,雜質含量低;水霧化粉末形貌屬于不規則形狀,成本較低。還原法和羰基法制作出的鐵粉孔隙小密,粉末細、純度高,但同時成本較高。行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 10 圖表圖表1515:軟磁軟磁粉體制備工藝粉體制備工藝 方法方法 工藝流程工藝流程 一般特征一般特征 羰基法 羰基金屬在低溫下容易分解為金屬及 CO 氣體,因此利用金屬鐵等與一氧化碳合成為金屬羰基化合物,再熱分解為金屬粉末和一氧化碳
32、 粉末顆粒呈球狀、非常細、純度很高 還原法 利用焦炭、木炭、無煙煤、水煤氣、轉化天然氣、分解氨、氫等固體或氣體還原劑還原鐵精礦、軋鋼鐵鱗等鐵的氧化物制取海綿狀的鐵 不規則海綿狀,中低松裝密度、純度與壓縮性一般 電解法 外加電壓形成電解反應,通過電解熔鹽或鹽的水溶液使得金屬粉末在陰極沉積析出 粉末顆粒為樹枝狀或片狀,松裝密度高、純度好、壓制性好 霧化法 氣霧化 用高速氣流將熔融的金屬液在霧化器內切斷、分散、裂化而成為微小液滴,再經分級、混粉等工序精制而成 粉末球形度好,雜質含量低 水霧化 用高壓水將熔融的金屬液在霧化器內切斷、分散、裂化而成為微小液滴,再經脫水、烘干、生粉高溫還原、粉餅破碎、篩分
33、、合批等工序精制而成 形狀不規則、純度、松裝密度和壓縮性較高,品種豐富,可生產預合金鋼粉,成本低 機械粉碎法 通過壓碎、擊碎和磨削等作用將固態金屬碎化成粉末 工藝簡單、產量大 來源:粉體網,粉末冶金實用工藝學,屹通新材招股書,國金證券研究所 2)粒度配比:對磁粉芯內部氣隙的影響,從而影響到磁粉芯的微觀結構和性能。合理的粒度配比可以提高磁粉芯直流偏置性能,降低損耗。磁粉內部由于氣隙的存在,導致磁粉芯內部出現較大的退磁場從而使磁粉芯不易磁化到飽和,氣隙越大則退磁場越強,磁粉芯直流偏置性能越優異。隨著磁粉中細粉比重的增加,有效磁導率降低,直流偏置性能更優異,低頻損耗增高,高頻損耗減小。3)絕緣包覆:
34、主要作用為降低渦流損耗、調節氣隙大小以改善直流偏置性能。根據絕緣層種類主要分為有機包覆和無機包覆,有機包覆層可以選擇環氧樹脂、丙烯酸、聚酯和聚氨酯等熱固性樹脂,無機包覆層可以選擇氧化物、磷酸鹽和硫酸鹽等。相比于有機包覆,無機包覆如磷酸鈍化工藝對磁粉芯性能有了很大提升?;瘜W包覆絕緣層較均勻,且易于控制,生產成本較低且工藝簡單,是目前工業上運用最廣泛的絕緣包覆工藝。4)壓制成型:將已絕緣的磁粉與脫模劑、粘結劑混合均勻后,壓制成所需要的壓坯,工業上一般采用模具壓制成型的方式。成型壓強越大,磁粉芯磁導率越高、抗拉強度越高、磁滯損耗降低。5)熱處理:主要目的為緩解成型過程中引入的殘余內應力,又稱為去應力
35、退火。經過退火后,成型的坯體內部由于顆粒變形、缺陷、孔洞等因素引起的殘余內應力會得到緩解,相應的磁性能會得到進一步的提升。根據目前金屬磁粉芯根據目前金屬磁粉芯技術路徑技術路徑,磁粉制備與磁粉制備與粒度粒度配比是最重要環節,決定磁粉芯性能;配比是最重要環節,決定磁粉芯性能;絕緣包覆技術壁壘較高,包覆層的添加量以及厚度和均勻程度仍絕緣包覆技術壁壘較高,包覆層的添加量以及厚度和均勻程度仍需需不斷優化改進;壓制不斷優化改進;壓制成型的壓強可能是其他傳統粉末冶金材料的上千倍,模具設計是主要的研發方向;標準成型的壓強可能是其他傳統粉末冶金材料的上千倍,模具設計是主要的研發方向;標準磁粉芯隨著電力電子器件的
36、發展已經不能滿足需求,結合下游的定制化要求增加,材料磁粉芯隨著電力電子器件的發展已經不能滿足需求,結合下游的定制化要求增加,材料廠對于磁元件磁路的設計能力也逐廠對于磁元件磁路的設計能力也逐漸變為核心競爭力。漸變為核心競爭力。圖表圖表1616:金屬磁粉芯生產流程金屬磁粉芯生產流程 來源:軟磁磁粉芯和燒結軟磁材料:結構、性能、特點和應用,國金證券研究所 行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 11 金屬磁粉芯是未來高頻、高功率應用場景的最佳選擇金屬磁粉芯是未來高頻、高功率應用場景的最佳選擇。鐵氧體軟磁由于飽和磁通密度很小,只有金屬的幾分之一,提供同樣磁通量,體積會比金屬磁性材料大好幾倍,因此不符合
37、器件小型化的趨勢。另外因為其亞鐵磁結構的耦合,弱于鐵磁性的耦合,居里溫度較低,在大功率應用場合下熱穩定性差。金屬磁粉芯的高飽和磁感應強度、高磁導率和低損耗都為磁性器件的小型化、智能化、高集成化、節能化提供了可能,更加契合第三代半導體的應用場景。從應用場景看,金屬磁粉芯目前主要應用頻率在 100kHZ 以下,在光伏逆變器(升壓電感和逆變電感)、新能源車(車載充電機、DCDC 轉換、電機驅動控制系統)、儲能、電能質量等高功率領域居多。還有一部分應用頻率在幾百 kHZ 到幾 MHZ 的頻段,如手機里面的一體成型電感,對應的磁粉粒徑基本小于 20 微米。根據不同頻段的終端應用領域,金屬磁粉芯未來的發展
38、方向:1)新能源和工業電源領域(百 kHZ 以下):隨著碳化硅或氮化鎵的使用,會逐步提升到300kHZ 的頻段。金屬磁粉芯需要進一步提高抗飽和能力、降低損耗、降低成本、提高抗腐蝕能力。目前主要通過磁路設計或者把不同材料的磁粉混合,制成復合粉芯。2)消費電子領域(MHZ),用于 kHZ 磁粉芯的粉末顆粒尺寸在 100 微米,MHZ 尺寸降到 10微米,來降低渦流損耗。但顆粒尺寸下降導致磁導率大幅下滑,高頻渦流損耗偏高,穩定性差。目前 MHZ 頻段消費電子粉末主要用羰基鐵粉,但羰基鐵粉損耗較高,非晶納米晶粉末在高頻下高電阻率是 MHZ 下貼片電感的最佳選擇,但目前國內企業涉及較少,未來的研發方向是
39、用低成本批量制備高磁導率低渦流損耗的微米或者亞微米量級的粉末。3)工頻領域(10kHZ 以下),應用在電機、電網的高頻變壓器或工頻的大功率電抗器。目前面臨的問題主要是材料和電機的磁路設計能力。跟硅鋼相比,金屬磁粉芯磁導率低,主要的解決辦法是用高鐵含量的大顆粒磁粉,加上高密度制備工藝。三、新能源領域需求高增長,AI 算力帶來新增量 3 3.1.1 新能源新能源車車、充電樁、充電樁、光儲光儲帶動磁帶動磁性性元件與磁粉芯元件與磁粉芯市場規模市場規??焖僭鲩L快速增長 3.1.1 新能源車:25 年磁元件市場規模 304 億元,磁粉芯市場規模 30 億元 由于新能源車的三電系統架構,較傳統燃油車所需用到
40、的磁性元件單車價值量巨幅提升。磁性元件在新能源車中主要用于 OBC(車載充電機)、DC-DC 轉換器、逆變器、電驅&電控、BMS(汽車電池管理系統)等場景。金屬磁粉芯制成的電感主要用于車載 DC/DC 變換器中 PFC、BOOST、BUCK 等電路模型。車載磁性元件要達車規級,需要符合 AEC-Q200 標準以及 IATF16949 等體系認證。即需要滿足磁性元件在汽車應用上的指標參數,主要在高效率、小體積、寬溫、低噪音、輕量化、高溫高濕、耐腐蝕和抗風險度等方面的參數。圖表圖表1717:新能源車磁性元器件應用領域新能源車磁性元器件應用領域 來源:可立克公司公告,國金證券研究所 新能源汽車平臺在
41、高電壓下運行,以提高車輛效率,減少充電時間,對升壓電路 EMC 和其他的要求更高、更復雜。根據產業鏈草根調研,傳統汽車的磁性元件總成本約為 100-行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 12 200 美元,而 400V 平臺的新能源汽車的磁性元件成本將增加到 1200-1300 元;到 800V平臺后,預計新能源汽車的磁性元件成本將進一步增加。預計 23-25 年新能源車中磁性元件單車平均價值量分別為 1200 元、1250 元、1300 元。根據國金證券電車組參考 Marklines 預測,預計 23-25 年全球新能源汽車銷量為 14.0、18.7、23.4 百萬輛,對應滲透率達到 17
42、%、23%、29%,中國新能源車銷量為 9.00、10.74、12.49 百萬輛,對應滲透率為 34%、41%、47%。測算 25 年全球新能源車用磁性元件市場規模將達到 304 億元,3 年 CAGR 為 32.73%。新能源車中混動比純動的金屬磁粉芯需求量大,且軟磁鐵氧體也可用于電源管理系統,但在高壓高功率的 DC-DC 場景金屬磁粉芯仍使用較多,預計 23-25 年金屬磁粉芯占磁性元件價值量比例分別為 8%、9%、10%,25 年全球新能源車用金屬磁粉芯市場規模將達到30 億元,3 年 CAGR 為 49.38%。圖表圖表1818:全球新能源車全球新能源車磁性元件與磁性元件與金屬磁粉芯市
43、場規模測算金屬磁粉芯市場規模測算 20222022 2023E2023E 2024E2024E 2025E2025E 全球新能源車銷量(百萬輛)10.8 14.0 18.7 23.4 磁性元器件單車平均價值量(元)1200 1200 1250 1300 磁性元器件市場規模(億元)130 168 234 304 金屬磁粉芯價值量占比(%)7%8%9%10%金屬磁粉芯單車平均價值量(元)84 96 112.5 130 金屬磁粉芯市場規模(億元)9 13 21 30 來源:中汽協,EVsales,鉑科新材公司公告,wind,國金證券研究所 3.1.2 充電樁:25 年磁元件市場規模 147 億元,磁
44、粉芯市場規模 15 億元“十四五”開局以來,全國多地陸續出臺公共充電設施建設相關政策,將有效推動公共充電樁建設。根據中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟統計,截止 21 年底中國公共充電樁共有 114.7 萬個,同比增長 42.1%,相較于 16 年底增長了約 6.7 倍。過去五年期間中國公共充電樁實現了 50.4%的 CAGR。截止 22 年,我國充電樁保有量 521 萬個,同增92.5%,樁車比由 17 年的 3.24 下降至 22 年的 2.50,領先全球,但距離理想的 1:1 仍有提升空間。隨著大功率充電技術逐漸成熟,新能源車企、充電樁運營企業、電網積極研發建設大功率超充,新能源汽車市場對
45、快速充電樁、超級充電樁的需求也將迅速攀升。在充電樁端部分車企加速布局自建充電網絡,以提高充電效率和鞏固銷量。截至 22 年,共有特斯拉、蔚來、小鵬、廣汽埃安、大眾、保時捷、長安阿維塔 7 家車企發布了自建或與樁企合作共建大功率超/快充規劃。圖表圖表1919:國內充國內充電樁支持政策電樁支持政策 時間時間 文件文件/會議會議 內容內容 2023 年 2 月 工業和信息化部關于組織開展公共領域車輛全面電動化先行區試點工作的通知 1)新增公共充電樁(標準樁)與公共領域新能源汽車推廣數量(標準車)比例力爭達到 1:1,高速公路服務區充電設施車位占比預期不低于小型停車位的 10%2)優化中心城區公共充電
46、網絡建設布局,加強公路沿線、郊區鄉鎮充換電基礎設施建設和城際快充網絡建設。充分考慮公交、出租、物流、郵政快遞等充電需求,加強停車場站等專用充換電站建設。2023 年 4 月 中共中央政治局會議 提及鞏固和擴大新能源汽車發展優勢,加快推進充電樁、儲能等設施建設和配套電網改造 2023 年 5 月 國務院常務會議 部署加快建設充電基礎設施,更好支持新能源汽車下鄉,提出適度超前建設充電基礎設施,創新充電基礎設施建設、運營、維護模式 來源:新華社,國金證券研究所 磁性元件是充電樁的核心元器件之一,起到功率因數校正、電壓變換、安全隔離、消除 EMI 等關鍵作用。相較傳統交流充電樁,快充的直流充電樁對磁性
47、元件的需求量更大,對于磁性元件也提出了新的性能要求,大功率、模塊化成為充電樁磁性元件行業技術發展的大趨勢。金屬磁粉芯制成的高頻 PFC 電感等應用于充電樁的充電器上,起儲能、濾波作用。行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 13 圖表圖表2020:充電樁磁性元器件應用領域充電樁磁性元器件應用領域 來源:可立克公司公告,國金證券研究所 根據產業鏈草根調研,磁性元器件占充電樁價值量比例約為 11%,預計 23-25 年車樁比分別為 2.8、2.6、2.4,對應全球充電樁增量分別為 5、7.2、9.8 百萬臺,新增充電樁中公共樁占比分別為 32%、34%、36%,公共樁中直流與交流占比分別為 60%
48、、40%。預計25 年全球充電樁磁性元件市場規模將達到 147 億元,3 年 CAGR 為 46.24%。預計 23-25年金屬磁粉芯占磁性元件價值量比例分別為 8%、9%、10%,25 年全球充電樁用金屬磁粉芯市場規模將達到 15 億元。圖表圖表2121:全球全球充電樁充電樁磁性元件與金屬磁粉芯市場規模測算磁性元件與金屬磁粉芯市場規模測算 20222022 2023E2023E 2024E2024E 2025E2025E 全球新能源車銷量(百萬輛)10.8 14.0 18.7 23.4 車樁比 3.0 2.8 2.6 2.4 全球充電樁增量(百萬臺)3.6 5.0 7.2 9.8 公共樁占比
49、(%)30%32%34%36%公共樁中直流占比(%)60%60%60%60%公共直流樁增量(萬臺)64.8 96.0 146.7 210.6 公共直流樁單價(萬元)5.0 5.0 5.0 5.0 公共交流樁增量(萬臺)43.2 64.0 97.8 140.4 公共交流樁單價(萬元)0.5 0.5 0.5 0.5 公共樁市場規模(億元)345.6 512.0 782.5 1123.2 私人交流樁增量(萬臺)252.0 340.0 474.7 624.0 私人交流樁單價(萬元)0.3 0.3 0.3 0.3 私人樁市場規模(億元)75.6 102.0 142.4 187.2 全球充電樁增量市場規模
50、(億元)421.2 614.0 924.9 1310.4 磁性元器件價值量占比(%)11%11%11%11%磁性元器件市場規模(億元)47 69 104 147 金屬磁粉芯價值量占比(%)7%8%9%10%金屬磁粉芯市場規模(億元)3 6 9 15 來源:中汽協,中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟,國金證券研究所 3.1.3 光伏儲能:25 年磁元件市場規模 131 億元,磁粉芯市場規模 35 億元 逆變器是光伏&儲能核心部件,而磁性元件是光伏儲能核心部件逆變器的重要組成部分,起到儲能、升壓、濾波、消除 EMI 等關鍵作用。光伏逆變器中,將光伏電池板發出的不穩定的直流電升壓成穩定的直流電壓的電路
51、中,Boost 升壓電感是其關鍵核心磁元件,其后將穩定的直流電壓通過逆變電路轉換成 50Hz 正弦波交流電,輸入電網時,必須使用重要的大功率交流逆變電感。光伏逆變器主要以集中式和組串式為主,集中式逆變器主要使用硅鋼片電感,組串式逆變器主要使用金屬磁粉芯電感,隨著組串式逆變器占比提升并逐漸成為主流,金屬磁粉芯在光伏逆變器中的市場占比還將逐年提升。行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 14 圖表圖表2222:光伏儲能磁性元器件應用領域光伏儲能磁性元器件應用領域 來源:可立克公司公告,國金證券研究所 根據 CPIA 數據,22 年全球光伏新增裝機 230GW,根據國金證券研究所電新組預測,23-2
52、5 年全球新增裝機分別為 350、430、510GW,全球儲能新增裝機量分別為 33、45、60GW。根據產業鏈草根調研,逆變器中磁性元件成本占比超過 10%,單 GW 中磁性元件平均價值量為 2300 萬左右,儲能磁性元件價值量大于光伏。預計 25 年全球光伏和儲能逆變器用磁性元件市場規模為 131 億元。金屬磁粉芯主要用于組串式逆變器,組串式價格、占比均高于集中式,預計磁性元件中金屬磁粉芯價值量占比 30%,25 年全球光伏和儲能用金屬磁粉芯市場規模在 35 億元。圖表圖表2323:全球全球光儲光儲磁性元件與金屬磁粉芯市場規模測算磁性元件與金屬磁粉芯市場規模測算 20222022 2023
53、E2023E 2024E2024E 2025E2025E 全球光伏新增裝機量(GW)230 350 430 510 全球儲能新增裝機量(GW)20.5 33 45 60 磁性元器件單 GW 價值量(萬元)2300 2300 2300 2300 磁性元器件市場規模(億元)58 88 109 131 金屬磁粉芯價值量占比(%)30%30%30%30%金屬磁粉芯單 GW 平均價值量(萬元)690 690 690 690 金屬磁粉芯市場規模(億元)16 24 30 35 來源:CPIA,國家能源局,國金證券研究所 3 3.2 2 A AI I 算力需求算力需求下芯片電感用磁粉芯滲透率提升下芯片電感用磁
54、粉芯滲透率提升 近年來金屬磁粉芯隨著新能源車、充電樁、光伏儲能等領域的發展需求增速較快,此外磁粉芯在數據中心、電能質量整治、消費電子、服務器等領域的滲透率也逐步提升,隨著磁粉芯技術的不斷突破,不同頻段的應用場景持續擴張,市場潛力空間大。金屬磁粉芯產品在數據中心領域主要應用于不間斷電源(UPS)、通訊電源和服務器電源中,實現儲能、濾波、穩壓等功能。UPS 是一種含有儲能裝置,以逆變器為主要元件、穩壓穩頻輸出的電源保護設備。主要應用于單臺計算機、計算機網絡系統或其他電力電子設備,為其提供不間斷的電力供應。伴隨 5G、人工智能、云計算等新一代數字技術發展,數據中心作為數據中樞和算力載體迎來可持續發展
55、的動能,隨之勢必帶動服務器,以及配套大功率用電設備(UPS、通訊電源、服務器電源)需求的持續增長。根據 IMARC Group 預測,22 年全球 UPS 市場規模將達到 77 億美元,預計 28 年將達到 107 億美元,23 年到 28 年的 CAGR 為 5.25%。金屬磁粉芯產品在電能質量整治領域主要應用在有源濾波器(APF)中。電力網絡中使用的大量非線性負荷(如逆變器、整流器、變頻器、開關電源等),產生了大量的諧波以及新能源分布式電源并網(如風電并網)所產生電壓偏差、電壓波動等電能質量問題,給電網安全穩定運行帶來了嚴重影響。金屬軟磁粉芯制成的高頻濾波電感應用于有源濾波器(APF)中,
56、起濾波等作用。APF 裝置能快速補償負荷的諧波電流而防止諧波電流流入行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 15 電網系統造成諧波污染。伴隨著國家對電能質量整治領域投資的加大,將帶動電能治理質量設備需求的進一步增長。圖表圖表2424:電感在電感在 UPSUPS 中的應用中的應用 圖表圖表2525:電感在電感在 A APFPF 中的應用中的應用 來源:鉑科新材招股書,國金證券研究所 來源:鉑科新材招股書,國金證券研究所 金屬磁粉芯制成的微型功率電感可應用于手機、平板電腦和筆記本電腦等消費電子中。隨著微電子電路以及表面貼裝技術的不斷突破,輕、薄、短、小成為衡量電子整機產品的重要標志,從而推動了電子
57、元件向高頻化、片式化、微型化、薄型化、高精度、高功率、模塊化和智能化發展。金屬磁粉芯由于具有磁導率高、飽和磁感高、損耗低、防銹性能好等優點,更加順應電感的技術發展趨勢。芯片電感起到為芯片前端供電的作用,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。GPU 供電滿載功率下電流較大,外圍元件損耗占比較大,金屬磁粉芯相比鐵氧體制成的芯片電感擁有更高的磁飽和密度,可以縮小電感體積,降低銅使用量,降低銅損,提高工作效率。圖表圖表2626:一體成型電感一體成型電感 圖表圖表2727:芯片電感芯片電感 來源:麥捷科技官網,國金證券研究所 來源:中關村在線,國金證券研究所
58、AI 服務器一般配置 4-8 顆 GPU,根據部分 GPU 搭載 6 顆電感,AI 服務器一共需要 24-48顆電感。根據鉑科新材公告,單顆芯片電感價值量在 3-10 元,約 1 美元,則單臺 AI 服務器芯片電感價值量在 24-48 美元。根據產業鏈調研,單臺普通服務器芯片電感價值量約 15 美元,因此 A AI I 服務器相較普通服務器芯片電感價值量多服務器相較普通服務器芯片電感價值量多 6 60%0%-220%220%。根據 Trendforce 數據,22 年全球服務器出貨量約 1400 萬臺,搭載 GPU 的 AI 服務器年出貨量占整體服務器比重近 1%,約 14 萬臺,23 年 A
59、I 服務器(包含搭載 GPU、FPGA、ASIC 等)出貨量近 120 萬臺,同增 38.4%,占整體服務器出貨量近 9%,至 26 年將占 15%。預計 23-25 年全球服務器出貨量分別為 14.7、15.8、17 百萬臺,單臺服務器芯片電感價值量按照 15 美元,預計 25 年全球服務器芯片電感市場規模 18.1 億元。隨著 AI服務器在整體服務器中占比持續提升,芯片電感市場規模將快速增長,目前該領域以海外企業 TDK、村田等的鐵氧體產品為主,未來升級替代空間巨大。圖表圖表2828:全球全球服務器用芯片電感市場規模測算服務器用芯片電感市場規模測算 20222022 2023E2023E
60、2024E2024E 2025E2025E 全球服務器出貨量(百萬臺)14 14.7 15.8 17 單臺服務器芯片電感價值量(元)106 106 106 106 全球服務器芯片電感市場規模(億元)14.9 15.6 16.8 18.1 行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 16 來源:TrendForce,國金證券研究所 3.3 3.3 磁性元件加速磁性元件加速國產替代,國產替代,磁粉芯磁粉芯技術壁壘技術壁壘高筑高筑 根據中國電子元件行業協會數據,全球電子變壓器制造商主要集中在中國大陸、中國臺灣及日本等國家和地區,主要企業包括臺達、TDK、勝美達、海光電子、京泉華、可立克等,中國大陸企業約
61、占全球 47%的市場份額;全球電感器主要制造商集中在日本、美國、中國大陸、中國臺灣、韓國、德國等國家和地區,日系廠商村田、太陽誘電、TDK 等占據全球 40%-50%的市場份額,中國大陸企業約占全球 16%的市場份額。歐美、日本及中國臺灣廠商由于發展歷史較長,憑借技術、品質和品牌等方面的優勢,在磁性元件市場具備先發優勢。我國磁性元件制造業起步相對較晚,早期主要靠成本、服務等優勢從事代工生產,隨著電子信息制造業向國內轉移,本土企業研發實力的不斷提升,已涌現出一批擁有自主品牌的規?;就翉S商,如順絡電子、可立克、京泉華、等,在產品質量、技術研發方面得到了國內外大客戶的認證。對于不同終端應用領域,車
62、用磁性元件中技術要求高、可靠性高的產品仍以海外企業勝美達、TDK、太陽誘電等為主導,因海外廠商技術、品牌積累深厚,而對于車用普通磁性元件目前已被本土企業可立克、海光電子等逐步滲透。光儲用磁性元件基本實現國產化替代,主因國內光伏逆變器廠商占據全球 70%市場份額,可立克、京泉華等廠商依托本土供應鏈優勢占據絕大部分份額。充電樁用磁性元件技術要求低于車用,可立克、京泉華等本土廠商成功進入英可瑞、英飛源、特銳德、華為、ABB 等國內外一線客戶供應鏈。圖表圖表2929:全球全球電子變壓器電子變壓器市場市場競爭格局競爭格局 圖表圖表3030:全球電感器市場競爭格局全球電感器市場競爭格局 來源:中國電子元件
63、行業協會,國金證券研究所 來源:中國電子元件行業協會,國金證券研究所 金屬軟磁粉芯制造工藝復雜,客戶認證程序繁瑣,具有較高的技術門檻和市場壁壘。金屬磁粉芯外資生產企業主要有韓國昌星(CSC)、美磁、阿諾德、韓國東部集團,國內企業鉑科新材、東睦股份等近年來在下游市場的不斷滲透,市場份額快速提升。22 年鉑科新材和東睦科達分別占比 24%、17%,美國美磁和韓國昌星市占 17%。圖表圖表3131:2022022 2 年全球金屬磁粉芯行業年全球金屬磁粉芯行業競爭格局競爭格局 來源:各公司公告,國金證券研究所 電感屬于被動元件中定制化成分較多的產品,根據不同的下游需求在電流大小、電感量行業深度研究 敬
64、請參閱最后一頁特別聲明 17 大小和工作頻率三者之間進行權衡,定制化需求使得產業鏈上下游企業協同研發生產。從產業鏈各個環節技術壁壘看,磁性元件的技術壁壘在于軟磁材料,軟磁材料的技術壁壘在于磁粉設計、配比和包覆,因此對于軟磁材料企業,一方面需要突破核心粉末制備技術,另一方面定制化下需要元件磁路的設計能力,兩者結合能夠具備核心市場競爭力。以鉑科新材為例,公司整合了磁性材料產業鏈從磁粉到電感元件的研發、生產和銷售環節,而對于專注于粉末材料或電感設計的企業向軟磁環節擴展會有一定的難度。圖表圖表3232:鉑科新材與下游和終端企業協同發展模式鉑科新材與下游和終端企業協同發展模式 來源:鉑科新材公司公告,國
65、金證券研究所 國內金屬磁粉芯企業目前以鉑科新材、東睦股份為主,新進入者龍磁科技規劃從粉末到電感元件全產業鏈布局。電感行業格局分散,磁粉芯行業格局不斷集中,高增速需求下粉芯企業產能不斷擴張,鉑科新材惠東、河源兩大生產基地擴產,東睦股份在山西新規劃 6 萬噸粉芯產能。圖表圖表3333:國內主要金屬軟磁粉芯生產商擴產計劃國內主要金屬軟磁粉芯生產商擴產計劃 公司公司 目前產能(萬噸目前產能(萬噸/年)年)規劃總產能(萬噸規劃總產能(萬噸/年)年)鉑科新材 3.3 6.3 東睦股份 3 10 龍磁科技 0.5 1 橫店東磁 0.5 1 來源:各公司公告,國金證券研究所 四、投資建議&投資標的 4 4.1
66、.1 投資建議投資建議 金屬磁粉芯磁導率高、飽和磁感強度高、電阻率高等優點,是高頻、高功率半導體器件趨勢下的發展最快速的軟磁材料,跟隨下游磁性元件在光儲、新能源車、充電樁、高端消費電子等領域市場規模不斷擴張,AI 算力需求下芯片電感用磁粉芯滲透率提升。建議關注磁性元件產業鏈企業鉑科新材、東睦股份、龍磁科技、可立克(電子組覆蓋)、順絡電子(電子組覆蓋)等。圖表圖表3434:重點公司盈利預測、估值與評級重點公司盈利預測、估值與評級 代碼代碼 簡稱簡稱 股價(元)股價(元)EPSEPS(元)(元)PEPE 評級評級 2023E2023E 2024E2024E 2025E2025E 2023E2023
67、E 2024E2024E 2025E2025E 300911.SZ 鉑科新材 104.16 2.67 3.72 4.81 38.96 27.95 21.65-600114.SH 東睦股份 7.73 0.42 0.6 0.68 18.38 12.88 11.35-300835.SZ 龍磁科技 29.22 1.67 2.39 3.36 21.2 14.9 10.6 買入 002782.SZ 可立克 15.35 0.8 1.16 1.55 19.23 13.19 9.87-002138.SZ 順絡電子 23.61 0.82 1.11 1.49 27.34 20.32 15.16 買入 來源:wind
68、,國金證券研究所 注:股價截至 2023 年 5 月 30 日,未評級公司采用 wind 一致預期 行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 18 4.2 4.2 投資標的投資標的 4.2.1 鉑科新材:金屬磁粉芯龍頭,芯片電感打造第二成長曲線 公司聚焦于金屬軟磁粉末、金屬軟磁磁芯及相關電感元件的研發、生產與銷售,覆蓋了整個金屬軟磁粉芯的產業鏈。其產品以鐵硅系金屬軟磁為主,通過自主創新,公司掌握了鐵硅、鐵硅鋁等粉末研發、制造、絕緣、成型的整個金屬磁粉芯全制程體系及核心技術。22 年公司營收 10.66 億元,同增 46.81%;毛利率為 37.64%,同比+3.80pcts;歸母凈利潤 1.93
69、 億元,同增 60.52%。公司盈利能力在行業內處于高位,且不斷進行工藝改進、產品升級和產能擴張,通過管理提升、規模效益等方式降本。圖表圖表3535:鉑科新材鉑科新材營收營收結構結構(百萬元)(百萬元)圖表圖表3636:鉑科新材歸母凈利潤鉑科新材歸母凈利潤(百萬元)與增速(百萬元)與增速(%)來源:wind,國金證券研究所 來源:wind,國金證券研究所 公司始終以終端應用需求為產品開發方向,基于掌握的關鍵核心技術,從“鐵硅一代”金屬磁粉芯逐步升級完善,建立了一套覆蓋 5kHz-2MHz 頻率段應用的金屬磁粉芯體系,可滿足眾多應用領域的性能需求,牢牢抓住終端用戶。目前已推出行業領先、具有更高頻
70、低損耗特性的“鐵硅四代”,性能兼容部分軟磁鐵氧體及非晶、納米晶材料。公司通過多年持續的材料技術積累和應用解決方案創新,取得了包括 ABB、比亞迪、格力、固德威、華為、錦浪科技、美的、麥格米特、TDK、臺達、威邁斯、陽光電源、伊頓、中興通訊等眾多國內外知名企業的認可并建立了長期穩定合作關系。公司 22 年軟磁粉芯產量 3.1 萬噸,銷量 3.04 萬噸,產銷率 99.1%。23 年新增河源基地產能,預計產量可達 4-4.5 萬噸,新產能落地及惠東基地技改帶來產能增長,將進一步滿足訂單需求。圖表圖表3737:鉑科新材金屬磁粉芯產銷情況鉑科新材金屬磁粉芯產銷情況(噸)(噸)來源:wind,國金證券研
71、究所 公司的芯片電感具有更高的效率、更強的耐熱性和可靠性,芯片電感性能行業領先。公司與英飛凌基于合金軟磁粉、合金軟磁粉芯和芯片電感等產品的多領域多終端合作,在車載、家電等終端領域進行了深入的技術交流。相較原產品,效率有所提高,體積可減少 50-70%,耐熱性和可靠性也更好。公司基于多年來在金屬軟磁粉末制備和成型工藝上行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 19 的深厚積累,區別于傳統一體成型工藝,采用獨創的高壓成型結合銅鐵共燒工藝,研發出具有行業領先性能的芯片電感,更加符合未來大算力的應用需求。公司已經推出了多個芯片電感系列產品,包括集成度極高的單線、多層線芯片電感,并取得了多家國際知名芯片廠
72、商的驗證和認可。同時,隨著產品的升級迭代和市場認可度提升,公司也在持續夯實生產工藝,全力加速自動化生產線的建設,為后續快速增長的市場需求做好生產準備。圖表圖表3838:鉑科新材芯片電感產品鉑科新材芯片電感產品 來源:wind,國金證券研究所 4.2.2 東睦股份:軟磁業務快速發展,粉末冶金平臺型企業 東睦股份主要業務包括粉末冶金壓制成形零件(PM)、金屬注射成形零件(MIM)和軟磁復合材料即軟磁金屬軟磁粉芯(SMC)三大板塊,是國內唯一同時擁有合金粉末、鐵粉芯、合金磁粉芯三大粉末冶金業務的企業。22 年公司實現營收 37.26 億元,同增 3.8%,通過降本增效,加快產品升級換代;歸母凈利潤
73、1.56 億元,同增 473%,此前原材料價格上漲影響逐步減弱。公司軟磁材料營收占比逐年增長,22 年達到 18.9%,毛利率為 22.4%,同增 4.22pcts。圖表圖表3939:東睦股份營收結構(百萬元)東睦股份營收結構(百萬元)圖表圖表4040:東睦股份歸母凈利潤(百萬元)與增速(東睦股份歸母凈利潤(百萬元)與增速(%)來源:wind,國金證券研究所 來源:wind,國金證券研究所 公司 22 年磁粉芯銷售量 2.25 萬噸,規劃在山西布局“年產 6 萬噸軟磁材料產業基地項目”,鞏固在軟磁材料行業中的頭部地位,增加光伏和家電領域的磁粉芯產能,提升對5G 通信等領域的供給保障。行業深度研
74、究 敬請參閱最后一頁特別聲明 20 圖表圖表4141:東睦股份軟磁東睦股份軟磁粉芯粉芯產銷量(噸)產銷量(噸)來源:wind,國金證券研究所 4.2.3 龍磁科技:軟磁產業鏈一體化布局,收購微逆企業向終端延伸 公司主要業務為永磁鐵氧體材料的研發、生產和銷售。公司計劃通過全產業鏈打造軟磁及器件項目-粉料制備、粉芯產品(金屬磁粉芯、鐵氧體粉芯)、電感器件三位一體全面發展,其中軟磁粉芯業務由龍磁金屬負責,電感器件業務由龍磁新能源負責。22 公司年實現營收 9.28 億元,同增 15.3%;實現歸母凈利潤 1.05 億元,同降 19.76%;實現扣非凈利潤 0.86 億元,同降 29.52%。22Q4
75、 公司單位燃料成本、人工成本顯著上升;導致業績略低于預期。圖表圖表4242:龍磁科技營收龍磁科技營收結構(億元)結構(億元)圖表圖表4343:龍磁科技歸母凈利潤龍磁科技歸母凈利潤(億元)(億元)與增速(與增速(%)來源:wind,國金證券研究所 來源:wind,國金證券研究所 22 年公司永磁濕壓磁瓦實現銷量 3.34 萬噸,同增 16%,產能已擴至 4 萬噸/年。永磁產能穩健提升,軟磁有望貢獻利潤。公司濕壓磁瓦產能計劃年底達到 5 萬噸/年,24 年底實現 6 萬噸/年,有望占到全球 10%的份額。公司軟磁項目致力于構建“磁粉-磁芯-電感”一體化產業鏈,金屬磁粉芯產能 5000 噸/年,光伏
76、類大客戶仍處于認證階段;軟磁鐵氧體產能 6000 噸/年,產品認證測試同步進行;車載和光伏類繞線型電感一期產能已實現 1200 萬只/年,二期已開工,預計 23 下半年投產;一體成型電感業已建成兩條自動化生產線,視客戶開發進度投放產能,軟磁業務有望今年開始盈利。此外公司在 22 年 12 月收購恩沃新能源 51.43%股權,23 年納入合并報表。恩沃新能源主要從事歐洲市場的微型逆變器業務,22 年出貨 15-16 萬套,產品以一拖一 300W、360W和一拖二 560W、720W 為主,主要銷往葡萄牙、奧地利、德國、瑞士、哥倫比亞等歐美國家,預計 23 年產能將擴張至 60 萬套,持續開拓美國
77、市場。軟磁產品的價值量約占微型逆變器總成本的 10%,公司軟磁產品用于恩沃的微型逆變器中,產業鏈進一步延伸到應用端,完善公司在新能源領域的產業布局。圖表圖表4444:公司軟磁項目建設情況公司軟磁項目建設情況 產品產品 公告時間公告時間 項目概述項目概述 項目實施主體項目實施主體 投產情況投產情況 行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 21 產品產品 公告時間公告時間 項目概述項目概述 項目實施主體項目實施主體 投產情況投產情況 金屬磁粉芯 2020 年 6 月 項目投資不超過 5000 萬元,建設年產 5000 噸鐵硅鋁、鐵硅金屬粉芯生產線 龍磁金屬科技有限公司 已經投產 高頻磁性器件(電感
78、)2021 年 1 月 投資不超過 2500 萬元,建設 4 條高頻磁性器件(電感)生產線,項目達產后年產高頻磁性器件(電感)1200 萬只 龍磁新能源技術有限公司 已經投產 2021 年 4 月 項目總投資不超過 7 億元,投資建設年產 5000 萬只各類高頻磁性器件(電感)項目生產線、磁性材料基礎科學研究中心、超細金屬粉末研究中心、金屬軟磁芯與高頻器件一體化研究中心以及其他新型功能材料研究中心等,設立龍磁科技總部運營中心(分兩期,一期 1200 萬只已經投產,二期正在建設)龍磁新能源技術有限公司 二期正在建設 軟磁鐵氧體 2021 年 6 月 投資 9000 萬元在六安市金寨縣建設年產 6
79、000 噸高性能軟磁鐵氧體生產線 龍磁金屬科技有限公司 已經投產 來源:wind,國金證券研究所 4.2.4 可立克:新能源業務持續高增,收購海光協同發展 公司是全球領先的磁性元件和電源技術解決方案供應商,主要從事電子變壓器和電感等磁性元件以及電源適配器、動力電池充電器和定制電源等開關電源產品的開發、生產和銷售業務。公司持續向新能源磁性元件市場拓展,成功積累了大眾、比亞迪、蔚小理等新能源汽車領域,陽光、錦浪、上能電器等光伏領域,盛弘、英飛源等充電樁領域的頭部客戶資源。22 年獲得磁性元件廠商海光電子控制權,海光電子下游客戶包括華為、陽光、錦浪等知名企業,后續公司有望與海光電子實現產品結構與客戶
80、協同。受益新能源車、光伏、充電樁等市場需求旺盛,疊加海光電子并表,公司營收快速增長。22 年公司實現營收 32.68 億元,同增 98.17%;實現歸母凈利潤 1.11 億元,同增323.46%,實現扣非凈利潤 1.77 億元,同增 214.35%。22 年公司磁性元件營收占比74.4%,開關電源營收占比 22.6%。圖表圖表4545:可立克可立克營收結構(億元)營收結構(億元)圖表圖表4646:可立克可立克扣非歸母凈利潤(億元)與增速(扣非歸母凈利潤(億元)與增速(%)來源:wind,國金證券研究所 來源:wind,國金證券研究所 公司聚焦三大新能源領域磁性元件研發。1)新能源汽車領域:OB
81、C、DC/DC 轉換器以及逆變器等方面應用的磁性元件設計取得突破,具有高可靠性、高功率密度、高集成、高自動化制造等優勢;2)光伏儲能領域:已成功研發了 320KW 級別的大功率光伏逆變器用升壓電感和逆變電感,具有領先的技術優勢和競爭力,同時公司已經形成光伏用升壓電感、逆變電感以及輔助變壓器等系列產品;3)充電樁領域:已量產 15KW-30KW 級別的充電樁模塊用磁性元件;成功研發水冷式 40KW 級別的充電樁模塊用磁性元件;開發出了單拓撲結構、高可靠性、高功率密度的 50KW&60KW 的快充三相水冷變壓器和電感;超級快充方面,公司開發出了 175KW&350KW 超級快速充電樁用水冷高頻磁性
82、元件。4.2.5 順絡電子:國內片式電感龍頭,新能源業務打開成長空間 公司為國內片式電感龍頭公司,主要產品為磁性器件、微波器件、敏感器件(傳感器)、精密陶瓷、其他業務(PCB、電容等)。公司核心產品片式電感市場份額位列國內第一、全球綜合排名前三,同時也是世界上少數能夠生產 01005 射頻電感的企業之一。12-22 年公司營收從 7.45 億元增長到 42.38 億元,10 年收入 CAGR 超 20%。22 年公司實現歸母凈利潤 4.3 億元,同比下滑 45%,主要系消費電子以及通訊行業市場景氣度不高,行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 22 終端應用訂單同比下降所導致。預計隨著消費市場
83、景氣度企穩、新型市場持續增長、產能利用率及人工效率的回升,公司毛利率將會逐步改善。圖表圖表4747:順絡電子順絡電子營收營收結構(億元)結構(億元)圖表圖表4848:順絡電子歸母凈利潤(順絡電子歸母凈利潤(億億元)與增速(元)與增速(%)來源:wind,國金證券研究所 來源:wind,國金證券研究所 近年來公司持續擴展磁性器件產品類型,并逐漸往小尺寸與汽車電子領域發展。公司的微波器件包括各種濾波器、耦合器等,主要采用 LTCC 工藝,高端濾波器產品與 5G 基站用介質濾波器已經實現量產交付。敏感器件包括熱敏電阻、壓力敏感元件等,精密陶瓷產品包含導電陶瓷、陶瓷手機殼等。當前公司業務收入仍以電感為
84、主,其他類業務占比較小,隨著新能源產業的不斷發展,汽車與儲能磁性元件將會是未來公司的重點方向。五、風險提示 行業競爭加劇的風險。未來隨著新能源行業的發展,磁性元件市場空間進一步擴張,但仍需緊密觀察國內外競爭對手的相關進度,市場有競爭加劇的風險。原材料價格波動風險。磁性元件行業的上游為磁材和銅材,相對而言對上游大宗材料(銅)和專用材料(磁材)的議價能力不足,若原材料價格持續性上漲,可能對磁性元件行業毛利率構成一定壓力。下游行業景氣度不及預期風險。光伏裝機量、新能源汽車產量不及預期,對磁性元件行業公司營收造成影響。行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 23 行業行業投資評級的說明:投資評級的說明
85、:買入:預期未來 36 個月內該行業上漲幅度超過大盤在 15%以上;增持:預期未來 36 個月內該行業上漲幅度超過大盤在 5%15%;中性:預期未來 36 個月內該行業變動幅度相對大盤在-5%5%;減持:預期未來 36 個月內該行業下跌幅度超過大盤在 5%以上。行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 24 特別聲明:特別聲明:國金證券股份有限公司經中國證券監督管理委員會批準,已具備證券投資咨詢業務資格。本報告版權歸“國金證券股份有限公司”(以下簡稱“國金證券”)所有,未經事先書面授權,任何機構和個人均不得以任何方式對本報告的任何部分制作任何形式的復制、轉發、轉載、引用、修改、仿制、刊發,或以任
86、何侵犯本公司版權的其他方式使用。經過書面授權的引用、刊發,需注明出處為“國金證券股份有限公司”,且不得對本報告進行任何有悖原意的刪節和修改。本報告的產生基于國金證券及其研究人員認為可信的公開資料或實地調研資料,但國金證券及其研究人員對這些信息的準確性和完整性不作任何保證。本報告反映撰寫研究人員的不同設想、見解及分析方法,故本報告所載觀點可能與其他類似研究報告的觀點及市場實際情況不一致,國金證券不對使用本報告所包含的材料產生的任何直接或間接損失或與此有關的其他任何損失承擔任何責任。且本報告中的資料、意見、預測均反映報告初次公開發布時的判斷,在不作事先通知的情況下,可能會隨時調整,亦可因使用不同假
87、設和標準、采用不同觀點和分析方法而與國金證券其它業務部門、單位或附屬機構在制作類似的其他材料時所給出的意見不同或者相反。本報告僅為參考之用,在任何地區均不應被視為買賣任何證券、金融工具的要約或要約邀請。本報告提及的任何證券或金融工具均可能含有重大的風險,可能不易變賣以及不適合所有投資者。本報告所提及的證券或金融工具的價格、價值及收益可能會受匯率影響而波動。過往的業績并不能代表未來的表現??蛻魬斂紤]到國金證券存在可能影響本報告客觀性的利益沖突,而不應視本報告為作出投資決策的唯一因素。證券研究報告是用于服務具備專業知識的投資者和投資顧問的專業產品,使用時必須經專業人士進行解讀。國金證券建議獲取報
88、告人員應考慮本報告的任何意見或建議是否符合其特定狀況,以及(若有必要)咨詢獨立投資顧問。報告本身、報告中的信息或所表達意見也不構成投資、法律、會計或稅務的最終操作建議,國金證券不就報告中的內容對最終操作建議做出任何擔保,在任何時候均不構成對任何人的個人推薦。在法律允許的情況下,國金證券的關聯機構可能會持有報告中涉及的公司所發行的證券并進行交易,并可能為這些公司正在提供或爭取提供多種金融服務。本報告并非意圖發送、發布給在當地法律或監管規則下不允許向其發送、發布該研究報告的人員。國金證券并不因收件人收到本報告而視其為國金證券的客戶。本報告對于收件人而言屬高度機密,只有符合條件的收件人才能使用。根據
89、證券期貨投資者適當性管理辦法,本報告僅供國金證券股份有限公司客戶中風險評級高于 C3 級(含 C3 級)的投資者使用;本報告所包含的觀點及建議并未考慮個別客戶的特殊狀況、目標或需要,不應被視為對特定客戶關于特定證券或金融工具的建議或策略。對于本報告中提及的任何證券或金融工具,本報告的收件人須保持自身的獨立判斷。使用國金證券研究報告進行投資,遭受任何損失,國金證券不承擔相關法律責任。若國金證券以外的任何機構或個人發送本報告,則由該機構或個人為此發送行為承擔全部責任。本報告不構成國金證券向發送本報告機構或個人的收件人提供投資建議,國金證券不為此承擔任何責任。此報告僅限于中國境內使用。國金證券版權所有,保留一切權利。上海上海 北京北京 深圳深圳 電話:021-60753903 傳真:021-61038200 郵箱: 郵編:201204 地址:上海浦東新區芳甸路 1088 號 紫竹國際大廈 7 樓 電話:010-85950438 郵箱: 郵編:100005 地址:北京市東城區建內大街 26 號 新聞大廈 8 層南側 電話:0755-83831378 傳真:0755-83830558 郵箱: 郵編:518000 地址:深圳市福田區金田路 2028 號皇崗商務中心 18 樓 1806