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                      技術前沿:磁性元器件
                      作者:未知 來源:AIOT大數據 時間:2023-11-21 瀏覽:Loading... 點贊:0次
                      磁性元器件主要產品包括網絡變壓器、片式電感、功率磁性元器件,已廣泛用于網絡通信領域,并在新能源汽車、工業電源等領域。
                      網絡變壓器
                      網絡變壓器是眾多網絡通信設備必需的基礎元器件之一,在通信設備中起著傳輸信號、隔離高壓、阻抗匹配、抑制電磁波干擾等作用。目前,公司網絡變壓器包括DIP(DualIn-linePackage,雙列直插封裝)、SMD(SurfaceMountDevices,表面貼裝器件)等子類。
                      網絡變壓器的主要功能是傳輸信號、隔離高壓、阻抗匹配、抑制電磁波干擾等,是網絡通訊設備的核心電子元器件之一。網絡變壓器由塑膠外殼、磁芯、漆包線,通過特殊的繞制方法制成,其中由磁芯和漆包線組成基本的變壓器線圈,可廣泛應用于網絡通信領域,具體用于交換機、路由器、服務器、機頂盒、電腦、網絡電視、網絡攝像頭等設備。

                      片式電感
                      片式電感作為網絡通信、消費電子、安防設備、汽車電子等電子設備的基礎電子元件,是利用電磁電路設計技術,搭配精密自動化繞線技術生產的新型SMD磁性元器件,采用成熟的SMT技術發展出來的全自動化產品。片式電感符合電子產品“短小輕薄”的發展趨勢,網絡通信、消費電子、安防設備、汽車電子等產業的快速發展對片式電感的需求量將大幅增長。
                      片式電感利用電磁電路設計技術,搭配精密自動化繞線技術生產的新型SMD磁性元器件,采用成熟的SMT技術發展出來的全自動化產品。主要用于篩選信號、過濾噪聲、穩定電流及抑制電磁波干擾等??蓮V泛應用于網絡通信、消費電子、安防設備等領域,具體用于路由器、服務器、網絡攝像頭、平板電腦、網絡電視等設備。

                      功率磁性元器件
                      功率磁性元器件是電源裝置的基礎元器件之一,在電子電路中起著電壓變換、能量轉移、儲能濾波、隔離高壓或篩選信號、穩定電流及抑制電磁波干擾的作用。


                      網絡變壓器工藝流程

                      片式電感工藝流程

                      功率磁性元器件工藝流程

                      磁性元器件行業概況
                      磁性元器件是實現電能和磁能相互轉換的電子元器件,屬于電子元器件行業領域的重要分支,是保證電器電子設備穩定工作的重要基礎元器件。磁性元器件應用領域非常廣泛,覆蓋了網絡通信、汽車電子、工業電源、消費電子、安防設備、智能家居、醫療電子等眾多領域。磁性元器件品類眾多,每種產品的型號和規格均存在一定差異。
                      得益于應用領域的廣泛性,磁性元器件未來具有良好的市場發展空間。在網絡通信領域,磁性元器件主要應用于路由器、交換機、服務器、機頂盒、光纖收發器、網絡電視、終端通信設備等網絡通信產品;新能源汽車領域,新能源汽車配置電池、電機、電控等電子系統,車載電子產品應用場景較傳統燃油車更加廣闊,新能源汽車電子磁性元器件使用率更高,同時新能源汽車充電樁也會涉及磁性元器件的應用;在工業電源領域,通信電源、服務器電源、電力電源、醫療電源等電源設備都需要磁性元器件;在消費電子領域,智能手機、平板電腦、筆記本電腦等消費電子產品的電源模塊、充電器都會涉及磁性元器件的應用。
                      行業市場需求及發展趨勢
                      磁性元器件是電子設備的基礎元器件之一,在電子元器件產業中具有重要的地位,屬于電子設備制造產業鏈的上游,其市場需求及發展趨勢與下游應用領域的發展緊密相關。磁性元器件下游應用領域包括網絡通信、新能源汽車、工業電源、安防設備、消費電子等,下游產品需求的快速增長直接帶動了市場對磁性元器件的需求。
                      (1)網絡通信設備
                      全球網絡通信設備市場規模整體呈增長趨勢,而我國網絡通信設備市場增速更快。網絡通信設備是用于網絡連接、維持數據傳輸的設備,屬于信息化建設所需的基礎架構產品,涵蓋路由器、交換機、服務器、機頂盒、5G基站等設備。網絡通信設備是磁性元器件應用的重點領域。
                      ①路由器市場情況
                      在高質量網絡連接需求迫切、Wi-Fi6技術普及與應用、國家大力推行以5G和千兆光網為代表的“雙千兆網絡”的背景下,路由器設備將迎來新一輪迭代更新,路由器中實現網絡信號傳輸功能的核心組件就是網絡變壓器,路由器的更新換代將極大增加對磁性元器件的市場需求,推動磁性元器件的發展與技術迭代升級。Wi-Fi6路由器升級改造成為必然發展趨勢,具體情況如下:
                      第一,隨著網絡質量要求的不斷提高,以及物聯網、大數據等技術驅動聯網設備的持續增加,傳統Wi-Fi性能在面對新興應用場景下顯得捉襟見肘。
                      第二,教育、醫療、制造、政府、金融等都在加快數字化轉型的步伐,遠程辦公、線上教育、視頻會議、智慧醫療等應用場景快速發展,使用網絡的終端設備數量持續攀升,迫切需要強大的網絡支撐達到數字通訊順暢的用戶體驗,也促使Wi-Fi6技術強勢發展,帶動了路由器產品的升級改造。
                      第三,我國政府大力推動5G和千兆光網建設,推動移動寬帶和固定寬帶雙雙進入千兆時代。隨著千兆網絡的滲透,AP端口(AccessPoint)設備將升級替代,Wi-Fi6路由器能夠發揮千兆網絡的速度。我國網絡基礎設施建設提速,會帶來路由器大范圍的升級換代,從而大幅增加Wi-Fi6路由器的采購需求。
                      根據IDC數據,2017年至2020年,我國路由器市場規模由31.9億美元增長到37.6億美元,預計到2024年市場規模將較2020年增長23.67%,達到46.5億美元。

                      ②大數據中心市場情況
                      在5G疊加云計算、大數據、物聯網、人工智能等新一代信息技術的大背景下,高清視頻、VR/AR、智能交通、智慧醫療、自動駕駛等領域的數據傳輸和存儲量呈現爆炸式增長,數據中心作為數據存儲和應用的關鍵基礎設施,其重要性越發凸顯。2020年3月4日召開的中央政治局常務委員會會議提出,加快5G網絡、數據中心等新型基礎設施建設速度,數據中心被中央正式列入新基建。數據是貫穿新基建的生命線,數據中心是新基建有序運行的基礎保障,被視為“新基建的基礎設施”、經濟高質量發展的“數字底座”。
                      數據中心主要有6個核心組件,分別是服務器和機架、能源系統、網絡連接系統(網絡交換機)、安全系統、自動化管理工具、冷卻系統。
                      根據中國信息通信研究院發布的《數據中心白皮書(2020年)》,截至2019年底,我國在用數據中心機架總規模達到315萬架,近5年年均增速超過30%,大型以上數據中心增長較快,數量超過250個,機架規模達到237萬架,占比超過70%;規劃在建大型以上數據中心超過180個,機架規模超過300萬架,保持持續增長勢頭。2019年我國IDC行業市場收入達到878億元左右,近三年復合增長率約26%,預計未來仍將保持快速增長勢頭。
                      A、交換機
                      交換機是基于以太網進行數據傳輸的多端口網絡設備,每個端囗都可以連接到主機或網絡節點,主要功能就是根據接收到數據幀中的硬件地址,把數據轉發到目的主機或網絡節點。交換機是數據中心不可缺少的網絡設備,在數據中心里發揮著重要作用。
                      受益于新基建政策推動的數據中心建設,未來中國的交換機市場規模有望保持平穩增長,磁性元器件的需求有望進一步得到提升。

                      B、服務器
                      服務器的主要功能是計算和存儲,是大數據中心的重要節點,其需求的根據是數據量的提升,5G和云計算時代數據量的爆發式增長,以及“新基建”政策推動了政企私有云的建設和公有云的發展,極大提升了全社會對數字基礎設施數據負載量的需求,服務器將直接受益于大數據中心規模的擴張。
                      根據IDC數據,2021年我國服務器市場規模為250.9億美元。隨著國家“十四五”規劃的推進以及新基建的投資,未來五年中國服務器市場將保持健康穩定增長。IDC預測,中國整體服務器市場的未來五年復合增長率將達到12.7%,2025年中國整體服務器市場規模預計將達到424.7億美元。

                      ③機頂盒市場情況
                      近年來,受國家IPv6部署的大規模推動,機頂盒市場將迎來重大技術革新,并擁有良好的增量市場空間。磁性元器件作為機頂盒的重要元件,未來也將迎來較大的市場發展機遇。IPv6是用于替代現行版本互聯網IP協議(IPv4)的下一代IP協議,具有更大的地址空間。隨著5G、物聯網和工業互聯網等應用融合發展,全球對IP地址的需求將持續增長,IPv6的廣泛應用成為必然發展趨勢。
                      目前,我國運營商網絡中接入網、城域網和骨干網等領域,IPv6已經獲得全面支持,機頂盒等網絡設備正面臨著大規模升級改造變革及換機潮。格蘭研究數據顯示,2021年我國機頂盒新增出貨量為7,216萬臺,同比增長8.4%。
                      隨著支持IPv6的機頂盒全面升級改造、換機更新,配套的磁性元器件需求量將顯著增長;同時,磁性元器件在技術參數、產品規格方面面臨較大的升級改造,將逐漸朝小型化、高頻化的方向發展,以滿足新一代機頂盒的產品外觀及性能需求。

                      ④5G基站市場情況
                      相對于4G網絡,5G網絡采用了毫米波技術,信號頻率高、覆蓋范圍小、繞射能力差、抗干擾能力弱。因此,5G采取了“宏基站+小基站”組網覆蓋的模式,在覆蓋相同區域條件下,5G基站的建設需要更密集。要達到現有4G網絡的覆蓋水平,對應5G基站總數需提升。未來隨著5G通信技術的商業化及其“宏站+小站”組網模式的進一步布局,5G基站的數量將會成倍增加。
                      根據工信部數據,截至2021年末,我國4G基站總數為590萬個,共建成5G基站142.5萬個。根據《“十四五”信息通信行業發展規劃》,預計2025年每萬人擁有5G基站數26個,按14.1億總人口計算,2025年國內5G基站目標數將超過366萬個,5G基站將在2021年至2025年迎來大規模建設期。

                      5G基站的大規模建設與運營將會對磁性元器件形成廣闊的市場需求,具體情況如下:
                      一方面,5G基站對射頻器件、電感等磁性元器件有較高的需求量。5G頻段均工作在高頻頻段區間,高頻率無線設備電路復雜度將顯著增加,而在高頻電路中需要大量運用磁性阻抗匹配器件來匹配元器件的阻抗和電路或系統的特性阻抗,同時要實現極低的插損。因此,5G基站將顯著增加對射頻器件、電感等磁性元器件的需求。
                      另一方面,5G發展為基站電源帶來巨大擴容需求,能夠帶動對磁性元器件的市場需求。5G基站設備具有高頻率、高功率、高耗能的特點,5G單站功耗達到了4G單站功耗的2.5-3.5倍,由于5G基站設備功率大幅提升,因此要求電源功率同步提升,即要求電源提供更高的輸入功率,進而導致電源容量的大幅增加。在現有供電系統的基礎上,基站電源存在較大的擴容和新建需求,市場需求旺盛。平板變壓器、電感等磁性元器件作為5G通信基站電源設備儲能和能源轉換的核心元器件,受下游需求的快速擴張,存在巨大的增量市場空間。
                      新能源汽車
                      隨著全球環境污染、能源安全等問題的加重,世界各國高度重視低污染且對石油依賴性較低的新能源汽車的發展。新能源汽車替代傳統燃油汽車,實現電動化發展,已經成為必然趨勢,是人類應對氣候變化及生態問題的重要選擇。
                      世界各國已經推出限制或禁止生產銷售傳統能源汽車的時間表和政策,紛紛出臺各種政策加大對新能源汽車產業的扶持力度,各大汽車廠商也加大了對新能源汽車產業的布局,在各國和車企的努力下,新能源汽車產業快速發展,未來新能源汽車將成為主流發展趨勢。
                      新能源汽車的快速發展將會直接帶動汽車電子、新能源汽車充電樁的發展,大幅增加對磁性元器件的市場需求。
                      ①新能源汽車電子
                      伴隨著“人工智能、物聯網、大數據、信息通信”等新一代信息技術的快速發展,“電動化、網聯化、智能化、共享化”已成為汽車產業發展潮流和趨勢。由于新能源汽車用電池、電機、電控替代了傳統燃油車的動力系統,電池、電機和電控都是建立在智能化和網絡化的基礎之上,因此新能源汽車是實現“電動化、網聯化、智能化、共享化”的載體,能夠支持更多的電子設備,電子設備應用場景相較于傳統燃油車更加廣闊。新能源汽車的電池、電機、電控系統,以及電動化所帶來的自動駕駛系統、信息娛樂與網聯系統等電子系統的快速迭代升級,導致新能源汽車電子產品的數量及占整車成本的比重較傳統燃油車大幅提升。

                      根據蓋世汽車統計,純電動汽車和混合動力汽車的汽車電子占整車成本的比重分別達到65%和47%,中低端汽車電子占整車成本的比例僅為15%。隨著新能源汽車的高速發展及汽車電子產品應用范圍的逐漸擴大,新能源汽車電子市場空間巨大。

                      ②新能源汽車充電樁
                      新能源汽車行業的爆發式增長,將帶動與之數量相匹配的配套充電設施的同步建設,以滿足新能源汽車的充電需求。根據中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟,我國充電樁數量快速增長,由2015年末的6.6萬個增長至2021年末的261.7萬個。長期看,國家會大力鼓勵和支持充電樁設施建設,充電樁市場空間巨大。

                      綜上,新能源汽車單車用磁性元器件數量的提升疊加新能源汽車銷量的增長,以及新能源汽車充電樁的大規模建設,將極大增加對磁性元器件的市場需求。
                      工業電源
                      工業電源作為轉化及穩定電能的供應裝置,是滿足負載電力功率需求的設備,為各類工業用電子設備不可或缺的重要部件,能夠廣泛應用于機械、電力、鐵路、航空、石化和醫療等行業。磁性元器件在工業電源領域應用廣泛,通信電源、服務器電源、電力電源、醫療電源等都需要磁性元器件。
                      根據西部證券研究報告,MarketsandMarkets預測,2019年全球工業電源市場規模99億美元,到2024年將增長至128億美元,年均復合增長率為5.4%。
                      消費電子
                      消費電子主要包括智能手機、臺式和筆記本電腦、平板電腦以及智能可穿戴設備等。
                      消費電子產品本身對磁性元器件的需求較大,其中網絡變壓器能夠應用于臺式和筆記本電腦網絡接口端,起到傳輸信號、隔離高壓等作用;平板變壓器、電感主要應用于消費電子產品的電源模塊、充電器,起到電壓變換、隔離高壓、篩選信號等作用。

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