软磁材料:指在外加磁场中能被磁化,离开磁场时磁性消失的一类材料
软磁铁氧体:指由以三价铁离子作为主要阳离子成分的若干种氧化物组成,并呈现亚铁磁性或反铁磁性的材料
目前国内主要企业包括春光科技、横店东磁、天通股份、新康达、上海宝钢磁业有限公司、冠优达、海宁市联丰磁业股份有限公司、乳源东阳光磁性材料有限公司;外资竞争对手主要有日本 TDK、越峰电子材料股份有限公司。国内磁心产品的竞争格局则相对较为分散,行业内大部分企业产能规模和产品附加值较低,目前国内的横店东磁、天通股份是较早进行该项业务布局并已登陆国内资本市场的主要企业,具有较强竞争力。
1、软磁铁氧体材料发展史
20 世纪 30 年代,高频无线电新技术迫切要求既具有铁磁性且电阻率较高的材料,高电阻铁磁介质的特殊属性使磁石或其他磁性氧化物的应用成为可能。然而,纯四氧化三铁的电阻率和磁导率都不够高,因此,有必要研制新的高电阻率的磁性材料。
在 1930至 1940 年间,荷兰菲利浦实验室物理学家斯诺克(Snoek)研究出多种具有优良磁性能的含锌尖晶石型铁氧体,并明确了制备工艺过程。20 世纪 60 年代,人们开始对锰锌铁氧体的生成气氛进行研究,为制备高质量锰锌铁氧体铺平了道路。我国的铁氧体起步于 20 世纪 50 年代,当时在研究所及工厂试验室里研制。该阶段的主要产品是天线棒、中周磁心、电感磁心、载波通信用的罐形磁心及变压器磁心等。
20 世纪 80 年代是我国铁氧体工业的发展时期,生产产品多是电视机等家电产品以及电子仪表专用的中低档产品。进入千禧年后,随着我国经济发展,家电产品市场需求以及出口量逐年增加,我国铁氧体工业进入了高速发展时期。不仅产量增长,产品质量和档次也随之提高,国产化铁氧体生产设备的质量已得到保证。
近年来新兴产业的兴起,我国软磁铁氧体行业已逐步踏入如汽车电子及充电桩、通信设备、储能和光伏等新的成长轨道并蓬勃发展。该等应用不仅推动了软磁铁氧体行业自身的发展,亦促进了下游新兴产业的繁荣。
2、软磁铁氧体市场规模情况
①全球软磁铁氧体材料的市场规模
根据行研机构思瀚统计与预测,2024 年全球软磁铁氧体市场销售额达到了26.76亿美元,预计2031年将达到36.87亿美元,年复合增长率为4.8%。其中,中国是全球主要的软磁铁氧体材料生产国和市场。
②国内软磁铁氧体材料的市场规模
根据中国电子材料行业协会磁性材料分会的统计,2021 年至 2023 年我国软磁铁氧体的销量分别为 46.00 万吨、48.20 万吨和 48.00 万吨,年均复合增长率为 7.55%;2021年至 2023 年销售额分别为 112.20 亿元、106.52 亿元和 90.72 亿元。
现今,我国已成为全球规模最大的软磁铁氧体生产国。我国的软磁铁氧体材料已成熟应用于传统消费电子、工业制造及能源领域。未来,软磁铁氧体材料将重点应用于新能源汽车及充电桩、智能家居及家电、通信、高端工业制造、光伏储能、云计算、物联网等快速增长的新型消费电子领域和新基建领域。
同时,随着下游终端应用产品逐渐走向轻薄化、小型化、集成化,下游电子磁性元件需要在体积小型化的同时实现较高的功率输出,这要求软磁铁氧体材料需达到更高的功率密度,未来软磁铁氧体材料将进一步向宽温宽频、高饱和磁通密度等方向发展,满足消费电子、家用电器行业产品升级,以及新能源、光伏、5G 通讯等新兴行业发展的需要,综合性能和可靠性更优的软磁铁氧体材料更契合下游发展趋势和产业政策的方向,在单品附加值和应用数量上发展前景都更为广阔。
3、软磁铁氧体材料产业链情况
软磁铁氧体材料行业产业链上游原料以包括氧化铁、氧化锌及氧化锰在内的金属氧化物为主,涉及钢铁制造行业,中游为软磁铁氧体材料及相关配套电子元件生产商,下游产品应用于新能源汽车及充电桩、智能家居及智能家电、通信电源及通信设备、绿色照明、光伏储能、物联网、医疗等领域。
4、软磁铁氧体的上游行业分析
软磁铁氧体产业链上游主要为氧化铁、氧化锰和氧化锌等原材料的供应商,原材料的质量及稳定性是确保软磁铁氧体性能和应用效果的关键。其中氧化铁为软磁铁氧体材料的主要组成成分,而其他氧化物则用于调整软磁铁氧体材料的电阻率和磁导率等磁性能参数的辅助成分。由于软磁铁氧体原材料通常向上游的钢铁和化工行业采购,其价格易受宏观经济波动影响。目前国内软磁铁氧体上游供应商整体竞争格局较为分散,但能够提供高纯度上游原材料供应商相对集中,软磁铁氧体原材料的供应数量、价格和品质受产业政策、供需关系以及市场情况等多重因素影响。
5、软磁铁氧体的下游产业情况
①新能源汽车及充电桩
软磁铁氧体作为一种高频电气特性优良、成本相对低廉、易于加工成不同形状尺寸产品的电子功能材料,广泛应用于传统燃油汽车及新能源汽车的各类电感器、变压器、扼流圈、滤波器。软磁铁氧体磁心应用于充电站充电电源中的变压器和输出滤波电感,或应用于感应式充电系统,通过初次级间的磁感应耦合实现电能传输。
此外,在有限的空间中组装更多的电子电路也容易引起电磁干扰的问题,为确保汽车电子系统的可靠运行,汽车电路中需更多配备具有抗干扰功能的高导类软磁铁氧体磁心。全球汽车产业正在进入升级与变革的关键阶段,新能源汽车相比燃油车具备鲜明的电动化、智能化和网联化特征,新能源汽车单车汽车电子设备量远高于燃油车,且带来了全新的充电基础设施需求,在新能源汽车浪潮推动下汽车电子已进入全新成长周期,成为汽车行业创新发展和各大整车厂商差异化竞争的核心要素,其产品价值量迅速提升。
根据盖世汽车研究院统计,在混合动力汽车与纯电动汽车中汽车电子成本占比将提升至47%-65%,相比传统各档次紧凑型汽车的 15%-28%大幅提升。赛迪顾问预计到 2025 年,乘用车汽车电子成本占比将达到 60%。因此,新能源汽车的渗透率与销量提升将显著带动汽车电子与新能源汽车充电基础设施市场的规模提升。
我国是目前全球最大也是增速最快的新能源汽车市场,根据中国汽车工业协会统计,2023 年,我国新能源汽车销量为 949.52 万辆,同比增长 37.88%,占全球新能源汽车销量的 66.95%。2024 年我国新能源汽车产销量分别为 1,288.8 万辆和 1,286.6 万辆,同比分别增长 34.4%和 35.5%,新能源汽车新车销量占汽车新车总销量的 40.9%,较 2023年提高了 9.3 个百分点。
2021 年 10 月国务院发布的《2030 年前碳达峰行动方案》,提出“大力推广新能源汽车,逐步降低传统燃油汽车在新车产销和汽车保有量中的占比”。根据公安部数据,2024 年底国内汽车保有量达 3.53 亿辆。其中新能源汽车的保有量达到 3,140 万辆,约占汽车总量的 8.90%。我国新能源汽车的渗透率与保有量仍有巨大的增长空间。受益于新能源汽车的渗透率与销量提升,全球与我国汽车电子市场规模均持续增长。
根据 Research Nester 的统计和预测,截至 2037 年度,全球汽车电子市场规模将由 2024年度的 3,221 亿美元提升至 9,082 亿美元,2024-2037 年年均复合增长率达 8.30%。据汽车工业协会、中商产业研究院数据,2024 年我国汽车电子市场规模将达到 11,585 亿元,2019-2024 年年均复合增长率达 9.98%。作为新能源汽车核心配套设施,充电基础设施保有量均迅速增长。
根据中国充电联盟数据,2024 年,我国充电基础设施增量为 422.2 万台,同比上升 24.7%。其中公共充电桩增量为 85.3 万台,同比下降 8.1%,随车配建私人充电桩增量为 336.8 万台,同比上升 37.0%。截至 2024 年 12 月,全国充电基础设施累计数量为 1,281.8 万台,同比上升 49.1%。
充电基础设施建设能够基本满足新能源汽车的快速发展。软磁铁氧体材料将在推动新能源汽车及相关电子设备发展中发挥着重要作用,随着新能源汽车行业的快速发展,对高性能软磁铁氧体材料的需求将持续增长,亦为软磁铁氧体材料行业带来新的增长点。
②智能家居及智能家电智
能家电和智能家居系统通常需要各种类型的电感、变压器和磁性元件来控制和转换电力,以实现家居家电的各类智能控制功能。软磁铁氧体凭借良好的磁导率、电阻率和功率损耗等特性,在这些应用场景中表现出较高的适用性。物联网和人工智能的发展不断推动智能家居和智能家电产品创新,增加产品功能,提升用户体验,市场需求持续增长。
根据工信部统计数据,2016 年至 2022 年,我国智能家电市场规模从 2,608 亿元增至 6,500 亿元,年均增速超 16%;《2025—2030 年中国智能家电产业前景预测与战略投资机会洞察报告》显示,2024 年中国智能家电市场规模约为 7,560 亿元,成为支撑家居家电市场持续增长的主要动力。
2023 年,国家发改委出台《关于恢复和扩大消费的措施》,明确提出要推广智能家电、集成家电、功能化家居等产品,提升家居智能化、绿色化水平,将促进智能家居和智能家电行业的进一步增长。
随着我国刺激消费政策的加码,以及伴随着城市化进程和人口规模增速的放缓,家电行业已经进入到以改善性消费为主要特征的发展阶段,智能化、个性化、健康化的新型家电的市场渗透率具备很大的提升空间。软磁铁氧体材料的创新和发展支持智能家电和智能家居技术的演进,能够为这些领域提供更高效能、更小型化的解决方案,软磁铁氧体行业将持续从中受益。
③通信电源及通信设备
5G 通信具有超高速率、超大连接、超低时延等特性,是支撑经济社会高质量发展的新型基础设施,具有战略性、基础性和先导性作用。软磁铁氧体材料在通信领域主要用于生产 5G 基站电源中的 PFC 电感、升/降压电感、储能电感等核心磁性器件。
5G 基站电源是基站的核心器件,直接影响着基站的工作效率。5G 通信呈现高频、高速、大容量的发展趋势,5G 基站电源系统功率密度高,要求软磁材料具备饱和磁通密度大、适用于高功率密度、高效率功率变换装置、在较宽的频率、温度和湿度范围内具备良好的低功耗特性等一系列优良特性。在全球 5G 基站建设背景驱动下,高性能软磁材料的市场前景良好。
工信部发布的《2024 年通信业统计公报》显示,我国已建成全球最大 5G 网络。截至 2024 年底,全国移动通信基站总数达 1,265 万个,其中 5G 基站为 425.1 万个,比上年末净增 87.4 万个,占移动基站总数的 33.6%。
软磁铁氧体材料因其在高频信号传输和电磁兼容性方面的卓越表现,成为 5G 基站和通信设备不可或缺的关键材料。随着 5G技术的普及和应用,以及 6G、Wi-Fi7 和短距离通信技术如蓝牙、NFC 等的快速发展,软磁铁氧体材料在通信领域的应用将更加广泛,将为该行业带来新一轮的增长动力。
④数据中心
与通信设备及电源类似,软磁铁氧体材料也可用于数据中心服务器电源的 PFC 电感、升/降压电感、储能电感等核心磁性器件,对数据中心的工作效率有重要影响。
数据中心是发展数字经济所必需的算力基础设施,其产业赋能价值已经逐步凸显,市场前景广阔。近年来,随着人工智能、算力技术的迅速发展以及智能制造的迅速普及,对大数据资源存储、计算的需求大幅提升,推动数据中心市场快速增长。数据中心逐渐成为我国数字经济蓬勃发展的基础。根据思瀚产业研究院,2024 年中国数据中心市场规模预计达到 3,048 亿元人民币,呈现较快的增长趋势。
随着国家数字经济建设的推动,5G 通信与数据中心领域将继续保持高速增长,通信技术的发展亦将带动基站建设替换及配套软磁材料需求的提升。
⑤光伏储能
以软磁铁氧体为代表的软磁产品在光伏与储能行业主要应用于光伏逆变器与储能逆变器中的变压器、电感器等磁性器件的生产。光伏逆变器是光伏发电系统的核心设备,可以将光伏组件产生的直流电转换为电能质量符合并网标准要求的交流电。光伏逆变器性能直接影响到光伏发电系统的发电效率及运行稳定性。
储能逆变器结构与光伏逆变器有相似之处,其主要作用是根据需要实现电池与电网间电能的双向转换与流动,是储能系统的核心设备,其性能直接影响储能系统的运行效率及稳定性。新增光伏装机规模直接影响光伏逆变器的出货量与市场规模。近年来,随着全球各国光伏相关政策的推行以及相关产业技术的进步,光伏发电成本大幅下降,光伏装机规模增长迅猛。
根据 CPIA(中国光伏行业协会)数据,2024 年全球光伏新增装机量达530GW,同比增长超 35.90%。在政策引导和市场需求双轮驱动下,我国光伏产业在制造业规模、产业化技术水平、应用市场拓展、产业体系建设等方面均已位居全球前列。
根据国家能源局数据,2024 年全国光伏新增装机 278GW,同比增长 28%,2024 年,全国光伏发电量 8,341 亿千瓦时,同比增长 44%。基于“2030 年碳达峰”“2060 年碳中和”的大背景,光伏行业长期成长空间广阔,国际能源署预测数据显示,全球为实现1.5 摄氏度温控目标,2024 至 2030 年,全球每年光伏发电新增装机规模需在 500GW 至700GW。
到 2030 年,全球光伏新增装机在各种电源形式中的占比将达到 70%。储能是可再生能源大规模发展的关键支撑技术,具有消除电力峰谷差,实现光伏、风电等新能源平滑输出、调峰调频和备用容量等作用,是智能电网、可再生能源高占比能源系统、能源互联网的重要组成部分和关键支撑技术,也是满足新能源发电平稳接入电网的必要条件之一。
根据 CNESA(中关村储能产业技术联盟)数据,截至 2024 年底,我国电力储能累计装机首超百吉瓦,达到 137.9GW。2021 年以来我国储能行业已完成了商业化初期探索,进入规模化发展阶段。综上,软磁铁氧体是光伏储能核心器件中的重要材料,光伏储能行业的快速发展将为软磁铁氧体材料带来巨大的市场需求和发展机遇。
6、软磁铁氧体行业发展趋势
(1)新兴产业将探索更多的应用场景,带动行业发展
受益于智能消费电子、新能源、通信、数据中心及储能等领域发展的共同推动,软磁铁氧体将在该等新兴产业探索更多应用场景。随着新能源汽车的迅速普及,软磁铁氧体在电控系统等关键组件中的应用将迎来强劲增长,随着可再生能源的不断发展,软磁铁氧体在风能和太阳能发电系统中的需求也将急剧上升,以提高能源的转换效率。
5G 技术为软磁铁氧体市场带来新的机遇,在高频电子设备的制造中,微波吸收器和高频变压器等元件对软磁材料高性能的需求将拉动市场增长。物联网的快速发展将促使软磁铁氧体在智能化设备的传感器和电感元件中广泛应用。数据中心和储能领域的不断创新应用亦将进一步拉动软磁材料市场需求。此外,在氮化镓及碳化硅半导体领域,软磁铁氧体材料被用于高效率的功率转换器件,这些器件能够承受更高的工作频率和温度,适用于新一代的高功率电子应用。
在低空飞行器中,软磁铁氧体用于稳定和高效的电源管理系统,保障飞行器的飞行性能和安全。在人工智能领域,软磁铁氧体材料在 AI 芯片的冷却系统和电源管理中发挥作用,支持高性能计算和数据处理。而在人形机器人领域,软磁铁氧体则被用于精确的电机控制和传感器系统中,为机器人提供稳定而高效的动力支持和感知能力。这些新兴领域的技术进步和应用创新,不仅推动了软磁铁氧体材料技术的发展,也为软磁铁氧体市场带来了广阔的发展空间和新的增长点。
(2)磁集成技术、混合磁路技术推动行业纵深发展
1)磁集成技术
磁集成技术是利用各磁性元件磁路中磁通的分布特点以及各个绕组间的磁通耦合关系,将各种功能的磁性元件集成在一个磁心结构上。通过合理利用磁性元件的杂散参数,磁集成技术可有效减小磁性元件体积、重量、损耗。纹波电流的减小以及电源动态性能的提升,对变换器功率密度的增强和整体性能改善有重要意义。磁集成技术的出现,为电子设备的小型化、高性能化提供了新的路径。例如,差模、共模电感集成,高频变压器与谐振电感集成,正、反激变压器集成。磁集成技术在智能手机、平板电脑、电动汽车、能源储存系统、医疗设备和航天航空器材等领域有广泛应用。磁性材料对于磁集成技术研究至关重要,选择具有较高饱和磁感应强度、较低矫顽力和较低损耗的磁性材料,可提高磁性元件性能,并减小开关电源体积。
2)混合磁路技术
混合磁路是指在磁路上有两种或两种以上磁性材料。目前应用较多的是磁粉心、铁氧体、非晶材料混合磁路,该等磁路可结合磁粉心、非晶材料的高饱和特性及铁氧体的低损耗特性,减小磁心体积,降低磁性元件整体损耗,从而提高磁性元件的功率密度和整体性能。混合磁路技术满足了用户小型化、轻量化、节能化和集成化的应用需求。随着新能源、通信、储能等行业快速发展,混合磁路技术通过组合材料提高性能,对新兴应用提供了关键技术支持。
(3)生产制造向自动化、智能化方向发展
随着我国制造业的转型升级,软磁铁氧体制造领域正在向更加智能化和自动化的方向发展。具体如下:
引入智能生产设备:通过智能控制系统和传感技术,使软磁铁氧体的生产设备实现自动化调控和实时监测,有助于提高生产效率、降低人为错误,减少生产浪费
建立自动化生产线:自动化生产线通过物联网设备连接,实现设备间信息交流,提高生产线的整体效率,快速适应订单变化,缩短制造周期
智能质量控制:通过机器视觉和传感器技术实现对软磁铁氧体产品质量的实时监测和自动判别,有助于提高产品一致性并减少次品率
数字化制造过程:通过实时数据采集和分析,优化生产计划、维护计划和资源利用,使得制造商能够更好地了解生产环境,及时作出决策
远程监控与维护:通过物联网技术实现对软磁铁氧体生产设备的远程监控和维护,有助于快速响应设备故障,减少停机时间,提高过程可靠性
智能化和自动化的发展趋势不仅提高了软磁铁氧体制造的效率和质量,同时也为制造商提供了更多灵活性,使其能够适应市场的不断变化和需求的不断增长。
(4)产业整合加速,优势企业规模效应显现
在我国软磁铁氧体材料行业以中小型制造商为主,该等中小型制造商通常专注于生产标准产品,但在技术革新和规模扩张方面存在局限。随着技术进步和市场需求的变化,尤其在智能消费电子、通信技术和新能源等关键领域的快速发展,对软磁铁氧体材料的品质和性能要求日益严格。技术迭代推动行业格局调整,能够迅速适应市场需求、不断创新产品并保证产品质量稳定性的企业将获得更多市场份额。
国家政策的导向亦鼓励领先企业通过资源整合和战略重组,提升市场竞争力。小型制造商的产品通常缺乏差异化,难以在成本控制和产品创新上与大型企业竞争。在经济环境不断变化的背景下,原材料成本波动、技术标准的提升以及市场需求的不确定性,都可能对这些企业的运营造成压力。
因此,拥有先进技术和规模优势的企业将更容易适应市场的变动,引领行业向更高端、更专业化的方向发展。这将促进整个行业的健康竞争,提高整体竞争力,同时也预示着行业集中度的逐步提高,形成由少数领先企业主导的市场新格局。