2022年铂科新材发展现状及产品优势分析 铂科新材的金属粉末制备技术优于海内外龙头

  • 来源:东方证券
  • 发布时间:2022/06/23
  • 浏览次数:3758
  • 举报
相关深度报告REPORTS

铂科新材(300811)研究报告:从胜利走向新的胜利.pdf

铂科新材(300811)研究报告:从胜利走向新的胜利。公司以合金软磁粉芯产品为主,全球市占率第三,国内市占率第一,随着项目逐步投产行业地位进一步巩固。公司95%以上的营收来自合金软磁粉芯,是国内唯一一家以合金软磁粉芯产品为主的上市公司。全球软磁粉芯市场集中度高,公司全球市占率第三,仅次于美磁和昌星。公司在国内市占率第一,目前河源项目正在建设中,预计公司2024年的建成产能5.8万吨/年,行业地位将进一步巩固。新能源引领下游需求,预计2025年全球金属软磁粉芯市场总规模将达81亿元,2021-2025年CAGR约为18%。合金软磁材料具有高饱和磁通密度及优异的高频损耗特性,能够顺应终端需求大功率...

一、铂科新材:专注金属软磁粉芯的龙头企业

1.1 公司简介:产品主要应用于新能源及节能环保领域

深圳市铂科新材料股份有限公司(简称“铂科新材”)成立于2009年,公司是经认定的国家级高 新技术企业,自设立以来一直从事合金软磁粉、合金软磁粉芯及相关电感元件产品的研发、生产 和销售,产品和解决方案广泛应用于变频空调、光伏发电、UPS、新能源汽车、充电桩等众多新 兴领域。公司的客户主要为服务电能变换的电子元件、电气设备制造商,公司客户的主要服务对 象包括 ABB、伊顿(EATON)、华为、格力、美的、比亚迪等国内外知名企业。

公司实际控制人为杜江华先生,拥有惠州和河源两大生产基地。 公司的实际控制人为杜江华,直 接持股比例为 2.53%,通过摩码投资间接持有公司股权的 27.87%,合计实际控制公司 30.4%的 股份,成为公司第一大股东。第二大股东为郭雄志,持股占比为13.43%,是公司的核心技术人员 之一。公司目前拥有 4 家全资子公司,其中惠州铂科和铂科实业为目前主要的生产企业,惠州铂 科主要从事合金软磁粉、合金软磁粉芯及相关电感元件产品的生产,铂科实业从事合金软磁粉的 生产与销售。成都铂科的设立利于吸纳当地研发人才资源、发挥相关运营成本的优势,进一步提 升产品研发和西部市场开拓的效率;河源铂科拟分两期在河源江东新区投资建设高端合金软磁材 料生产基地。

公司生产的合金软磁材料主要应用于新能源及节能环保领域。公司上游行业主要为钢铁行业、硅 制造业、铝制造业、铜行业。铁是生产磁粉和磁芯的重要原材料之一,铁的价格直接影响公司合 金软磁粉和合金软磁粉芯的制造成本。铜铝导线是电感元件的重要原材料之一,铜铝价格也直接 影响公司电感元件的制造成本。公司生产的合金软磁材料主要应用于新能源及节能环保领域,具 体包括光伏发电、变频空调、新能源汽车、充电桩、数据中心(UPS、服务器、服务器电源、通 讯电源)、储能、消费电子、电能质量整治(有源电力滤波器 APF)、轨道交通等领域,上述领 域多为国家重点鼓励发展的行业,但其受国家政策影响较大。

公司生产的合金软磁材料主要应用于新能源及节能环保领域。公司上游行业主要为钢铁行业、硅 制造业、铝制造业、铜行业。铁是生产磁粉和磁芯的重要原材料之一,铁的价格直接影响公司合 金软磁粉和合金软磁粉芯的制造成本。铜铝导线是电感元件的重要原材料之一,铜铝价格也直接 影响公司电感元件的制造成本。公司生产的合金软磁材料主要应用于新能源及节能环保领域,具 体包括光伏发电、变频空调、新能源汽车、充电桩、数据中心(UPS、服务器、服务器电源、通 讯电源)、储能、消费电子、电能质量整治(有源电力滤波器 APF)、轨道交通等领域,上述领 域多为国家重点鼓励发展的行业,但其受国家政策影响较大。(报告来源:未来智库)

公司深耕合金软磁粉芯产业链,坚持研发驱动。自 2009 年铂科磁材有限公司(公司前身)成立 以来,公司十余年来潜心研究、推陈出新,推出一代又一代性能更加优异的磁芯系列产品,不断 完善为下游市场提供的电能变换解决方案,在软磁材料市场享有良誉。2019 年,铂科新材料股份 有限公司在深交所成功挂牌上市。

1.2 经营概况:绝大部分营收来自金属软磁粉芯产品

受益高景气行业,公司营收稳步增长。公司 2021 年实现营业收入 7.26 亿元,同比增长 46%,呈 现高速增长态势,主要得益于光伏发电、新能源汽车等高景气行业的持续发展,以及变频空调行 业的稳步增长。而 2021 年归母净利润为 1.20 亿元,同比增长 12.9%,净利润增长率低于营业收 入主要是由于原材料采购价格上涨以及计提股权激励的股份支付费用 507 万元等因素。

公司绝大部分营收来自金属软磁粉芯,产品主要应用到太阳能光伏、变频空调、新能源汽车等行 业。公司营业收入基本来自电子元器件行业,主营业务突出,具有良好的盈利能力。其中金属软 磁粉芯为主要收入来源,占比始终保持在 90%以上,从 2016 年的 91.14%增加至 2021 年的 93.48%,合金软磁粉、磁性电感元件及其他 2021 年的主营业务占比分别为 21.52%、0.80%、 4.20%。公司的合金软磁产品应用的主要领域包括太阳能光伏、变频空调、新能源汽车及充电桩、 UPS 及电能质量治理等行业,主要直接销售客户为以上各行业用户的电感元件供应厂商。

二、公司优势:产品性能全球领先,产能扩充乘胜追 击

2.1 研发:坚定研发投入,产品性能全球领先

2.1.1 持续加大研发投入力度,股权激励绑定核心技术团队

注重研发投入以及技术团队建设,专利收获颇丰,保持自身技术的前沿性和领先性。电感磁性材 料行业的生产技术及研发以应用磁学为理论基础,与物理学、化学、电磁学、粉末冶金学等其他 学科技术相互渗透、相互交叉、相互联系,并且需要进行密不可分的交叉应用,而新进入者没有 经过多年资金、人才、研发和生产经验的投入积累,很难建立一个完整的核心技术体系,因此对 其具有较高的技术壁垒。目前,公司已积累了低氧精炼、气雾化喷嘴、超细粉制备、粉体绝缘、 高密度成型等关键核心技术,为提高产品品质、丰富产品系列奠定了坚实的基础,相关核心技术 还取得了“中国有色金属工业科学技术一等奖”等荣誉。与此同时,公司通过大力引进全球行业 优秀研发人才,保持自身技术的前沿性和领先性。

专利收获颇丰,技术优势有望持续转化为经济效益。截至 2021 年 10 月,公司已获境内授权专利 101 项,其中发明专利 5 项;境外发明专利 2 项。境内外发明专利的有效期均为 20 年,自专利申 请日开始计算,公司上述专利均为自主研发取得。公司的发明专利多为 2015年后获得,公司仍将 长期维持专利所有权,持续将技术优势转化为经济效益。

持续加大研发投入力度,扩充研发团队。作为国家高新技术企业,公司始终将技术创新作为发展 驱动力,坚持自主研发,并通过持续性的技术开发投入,不断打磨升级核心技术,深入原子层面 研究材料特性。2017 年以来,公司研发投入占营业收入保持在 5%-6%,随着营业收入的持续提 升,公司 2021 年的研发费用达 4242 万元,再创历史新高。截至 2021 年公司的研发人员扩充至 92 人,研发人员占比提升至 7.3%。保证公司能够适应下游应用需求的变化,具备快速市场反应 能力,能根据市场需求变化进行材料创新和产品各方面性能指标突破。

开展股权激励计划,促进核心骨干人员与公司的共同发展,保持公司技术团队稳定。公司不断鼓 励创新精神,实施科学的人力资源制度与人才发展规划,加快对各方面优秀人才的引进和培养。 一方面,公司建立了与现代化企业制度相适应的薪酬分配机制,充分平衡薪酬规划在成本控制及 提高企业经营效益中的杠杆作用。2021 年,公司推动首期股权激励计划,建立了股东与经营管理 层及核心骨干人员之间的利益共享、风险共担机制。另一方面,公司根据技术人员的实际情况, 制定科学合理的职业发展路径,促进技术人员和公司的共同发展,加强技术人员对企业的依存度, 从而发掘人才、留住人才,保持公司技术人员的可持续性和稳定性。

2.1.2 金属粉末制备技术优于海内外龙头

水雾化粉末损耗低,含氧量低,形状几乎呈球形,适于压制成粉芯。软磁合金粉末作为制备金属 软磁粉芯的原材料,是决定磁粉芯性能的关键因素之一。软磁合金粉末通常有水雾化和气雾化等 生产方法,据姚丽姜 2005 年在《上海钢研》发表的《降低 FeSiAl 磁粉芯损耗方法研究》,将两 种方法制成的置于 100KHz 频率、0.1T 磁场的条件下测试性能,气雾化粉末的损耗和磁导率都要 比水雾化粉末低得多。根据粉末的显微照片可见,水雾化粉末形状极不规则,且带有尖角,压制 成型时绝缘膜较易破坏,导致电阻率降低,高频损耗增大。而气雾化粉末几乎呈球形,因此,气 雾化粉末更利于压制成粉芯。气雾化制粉技术已经成为了生产高性能合金粉末的主要方法。

软磁合金粉末的粒径越细、含氧量越低,则制备的磁粉芯的软磁性能越好。气雾化制备工艺,向 高纯度、超细粒方向发展。对比气雾化粉末和水雾化粉末的工艺特点可以发现,软磁合金粉末的 粒径越细,制备的磁粉芯的软磁性能越好。首先,金属软磁粉末中的杂质多以氧化物的形态存在, 这些金属氧化物会对粉末的压制成型产生不良影响,还会附着在金属粉末表面导致绝缘包覆层的 均匀性、致密性降低,包覆效果变差。其次,软磁合金粉末的含氧量越低,制备的磁粉芯的软磁 性能越好。另一方面,金属软磁粉末的颗粒尺寸对磁粉芯涡流损耗的影响非常大,涡流损耗随粉 末粒径变细而降低。气雾化法制备金属粉末的工艺和技术也在不断改进,向高纯度、超细粒方向 发展。

掌握高端气雾化粉末制备核心技术,有针对性地开发合金粉末,确保成型后的产品具有优异的直 流偏置和损耗特性。公司专注于高端的气雾化制粉技术,拥有气雾化、真空雾化、离心雾化等制 粉平台,持续探索新的雾化技术,掌握了低氧高纯度合金粉末制备技术、超细气雾化合金粉末制 备技术、高球度粉末制备技术等多项核心技术。

离心雾化具有球形度好、粒度分布窄、产量高、生产效率高等优点,已被广泛应用于化工及 材料粉末的生产。

真空雾化的优势在于粉末的氧含量低、氧化物夹杂物少。

并且能够根据客户的需求,从软磁粉末的成分、粒度分布及粉体形貌等多维度定制化开发合金软 磁粉末,针对高频、大电流等不同应用领域开发不同的合金粉末,确保成型后的产品具有优异的 直流偏置和损耗特性。

相比较于昌星(CSC)和安泰科技的同类产品,铂科新材的铁硅系合金软磁粉末的粒径更细,相 对更优质。韩国的昌星(CSC)是亚洲最早起步的合金软磁生产企业,在国内历来占有较大市场 份额,国内的安泰科技目前在软磁粉末领域的综合实力位居世界前列, 可选取两家企业的同类产 品进行比较。以常规的铁硅系合金软磁粉末为例,铂科新材的大部分铁硅系合金软磁粉末的粒径 为 28-35μm,一部分达到了 18-22μm,昌星(CSC)和安泰科技的同类粉末的平均粒径分别为 40-70μm、45μm 左右。此外,铂科新材的含氧量比安泰科技略高 100mg/kg 作用,基本持平。因 此,铂科新材的铁硅系合金软磁粉末的粒径更细,相对更优质。

铂科新材的超细合金软磁粉末比昌星(CSC)粒径更细,比安泰科技氧含量更低。在超细金属粉 末方面,同为铁硅铬系合金软磁粉末,铂科新材和安泰科技的平均粒径已经分别达到 10-12μm 和 9.9-10.2μm,水平明显高于昌星(CSC)的同类产品。铂科新材和安泰科技的超细合金软磁粉末 在粒径上相差无几,但安泰科技的氧含量高达 2200-2400mg/kg,铂科新材的氧含量低于 500mg/kg,铂科新材的超细合金软磁粉末在氧含量方面优于安泰科技。(报告来源:未来智库)

2.1.3 主流软磁粉芯产品性能国内领先

磁芯损耗,越低越好;直流偏置,越高越好。磁粉芯是一种具备磁电转换功能的软磁材料,要求 具有高饱和磁感应强度、高磁导率、良好的直流偏置特性,以及在高频条件下损耗较低、温升小 等特点。其中,磁芯损耗和直流偏置是描述软磁粉芯性能的两个重要指标。

磁芯损耗:磁芯在高磁通密度下的单位体积损耗或单位重量损耗,磁性材料损耗过大导致发 热,该指标越小越好。由三部分组成:磁滞损耗、剩磁损耗和涡流损耗。

直流偏置:在直流偏置电流作用下,由于饱和作用,磁芯的磁导率呈现减小趋势。该指标越 大越好。

主流的合金软磁粉芯产品包括 High Flux、Fe6.5Si、FeSiAl、FeNi 等系列,国内主要的厂商基本 覆盖了以上主流系列,并各自为产品命名。选取各厂商相同系列的产品进行性能的比较。

主流产品系列中,铂科新材一部分明显优于其他产商,另一部分仅略逊于东睦科达,整体水平国 内领先。比较相同磁导率(μ=60)的同系列产品、相同工作频率(100kHz)情况下的性能参数。 铂科新材 High Flux 和 Fe6.5Si 系列的产品在磁芯损耗和直流偏置方面明显优于其他厂商的同类产 品;FeSiAl 和 FeNi 系列的产品在性能参数方面略逊于东睦科达。

2.1.4 高端软磁粉芯产品性能超国际龙头

高端产品赶超国际龙头,顺应国产替代。随着电子元器件高频化、小型化和低功耗化的发展,要 求金属软磁粉芯在高频电流环境下具有高饱和磁感应强度、高磁导率、高直流叠加特性和低损耗。 以铂科新材的铁硅三代 NPA 材料磁芯为例,NPA 能够适应 500kHz 的高频工作环境,可对标 Magnetis(美磁)的高频铁硅铝 KoolMµHƒ 材料。对比二者的磁损曲线和直流偏置特性可发现, NPA 的磁芯损耗明显优于 KoolMµHƒ,而在直流偏置特性方面与 KoolMµHƒ 相差无几。公司的高 端产品已经达到甚至赶超了世界一流水平,能够顺应软磁粉芯的国产替代趋势。

逐步升级完善至“铁硅四代”,丰富公司产品阵容,实现 MHz级产品覆盖。公司始终以终端应用 需求为产品开发方向,基于掌握的关键核心技术,从“铁硅一代”金属磁粉芯逐步升级完善,建 立了一套覆盖 5kHz~2MHz 频率段应用的金属磁粉芯体系,可满足众多应用领域的性能需求,牢 牢抓住终端用户。目前,公司已推出行业领先、具有更高频低损耗特性的“铁硅四代”,能够在 1MHz 的频率表现出较好的磁芯损耗。另外,还推出了 NPN-LH、NPG 等软磁粉芯系列、芯片电 感及高磁导率吸波材料等,极大丰富了公司产品阵容。

2.2 盈利:制粉制芯一体化生产,吨毛利行业领先

铂科新材的单吨售价与东睦科达相近,但吨毛利大幅高于东睦科达。上市公司中,能够将软磁材 料营收、成本、销量单独列示的公司较少,囿于数据的可得性选取东睦科达、横店东磁做对比。 单吨售价方面,横店东磁的软磁材料包括铁氧体与软磁粉芯,因此吨售价和吨毛利相对偏低。东 睦科达是东睦股份旗下专门从事软磁粉芯生产的子公司,其部分系列的软磁粉芯产品性能与铂科 新材相差无几,因此单吨售价也接近。而在单吨毛利润方面,东睦科达则大幅低于铂科新材,主 要在于东睦科达并不自产金属粉末,需要向德清鑫晨公司购买气雾化铁硅铝粉末等产品,东睦科达也是德清鑫晨公司的唯一客户。即使综合东睦科达与德清鑫晨的利润表来看,2019-2021 年 “科达+鑫晨”合计的吨毛利比铂科新材低数千元。

原材料价格变动是 2021 以来影响产品成本和毛利率的主要因素。以 2021 年 Q1-Q3 为例,公司 的主营业务成本中,制造费用和直接材料占比分别为 41%和 37%,是影响主营业务成本变动的主 要因素。制造费用主要是水电能源及氮气费用、辅助生产人员工资、辅材、生产用厂房设备折旧 摊销和维修费用等,近年单位产品的制造费用小幅波动,保持相对稳定。公司采购的主要原材料 包括纯铁、铁硅铝退火粉、金属硅、铝锭等,这些大宗原材料价格变动是 2021年以来影响产品成 本和毛利率的主要因素。

铂科新材的金属粉末基本实现自给,制粉制芯一体化生产,吨原材料、人工、其他费用大幅低于 “科达+鑫晨”。据 2019 年数据,铂科新材的单吨成本约为 1.91 万元,“科达+鑫晨”的单吨成 本约为 2.78 万元。其中,最大的差别在原材料方面,铂科新材相对低了约 0.91 万元/吨,原因在 于铂科新材几乎所有的金属粉末都能够实现自产,因此原材料以纯铁、硅、铝锭为主,相应的吨 制造费用也会相对高一些。

德清鑫晨的全部合金粉末均销给东睦科达,由于产能相对不足等原因, 还需外购合金粉末后销售给浙江东睦科达。以 2021 年为例,德清鑫晨外购了超过 2800 万元的铁 硅铝合金粉末,提高了原材料的平均价格。而由于部分金属粉末并非自产,吨制造费用则相对偏低。此外,由于东睦科达和德清鑫晨此前所有权并不完全集中在东睦股份,而铂科新材的一体化 协同相对成熟、规模相对经济,铂科新材在吨人工成本和吨其他成本方面均较低。

2.3 产能:募投项目逐步释放,产能接近翻倍

随着节能环保产业发展,公司产能基本饱和。随着低碳经济的发展、社会环保意识的不断提高以 及国家产业政策的鼓励和支持,光伏发电、变频空调、5G、新能源汽车、储能等节能环保产业市 场迎来新一轮的发展契机。软磁材料作为节能环保产品所需的基础功能性材料,蕴含着巨大的市 场增长空间和持续的发展潜力。与此同时,电力电子技术的发展对磁性元件提出了高频化、集成 化、平面化、阵列化、模块化及高效率的新要求。在此情境下,公司产能基本饱和,但仍然无法 满足客户的所有订单需求。

两次募投项目,新建产能。为了避免产能规模的制约,保持在全球竞争的核心竞争力,公司 2019 年首次公开发行、2022 年发行可转债新建软磁材料产能,通过新建生产车间、引进先进生产和监 测设备、建设自动化生产线,以扩充产能、实现工艺升级和产品迭代,从而满足下游市场需求, 增强公司的盈利能力和行业竞争力。

募投项目逐步释放产能,至 2024 年公司磁材产能将达 5.8 万吨。公司在 2019 年募投的高性能软 磁产品生产基地扩建项目,规划建设产能 9000 吨,截至 2021 年 9 月已投产 8000 吨。2022 年募 投的高端合金软磁材料生产基地建设项目,拟新建 4 条年产 5,000 吨合金软磁粉芯的生产线,建 设周期为 3 年,预计第 2 年开始陆续投产并达产 25%,第三年达产 75%,第 4 年达产 100%,共 计新增产能 2 万吨。

项目建成并投产后,一方面将有效缓解公司现有产能不足的压力,以巩固和 扩大原有客户的采购份额,开辟新客户促进新增产能消化,另一方面将助力公司产品向新能源汽 车及充电桩、储能、数据中心、电能质量整治等领域的发展步伐,加快满足客户的新需求。另外, 河源工厂将采用公司当前最先进的生产工艺和自动化方案,建成后将大幅提高公司产能和产品品 质一致性,降低生产成本。根据产能投放计划,预计至 2024 年公司磁材产能将达 5.8 万吨。(报告来源:未来智库)

三、芯片电感:携手英飞凌,培育第二增长极

3.1 市场拓展:为什么选择英飞凌?

与英飞凌建立合作伙伴关系,推广下游应用。2021 年 6 月,公司与英飞凌科技亚太私人有限公司 (简称“英飞凌”)签署《系统开发合作伙伴协议》,正式建立合作伙伴关系。根据协议约定, 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,在特定的 应用领域,共同开发、设计满足市场和客户需求的系统解决方案,并在推广和销售环节开展更为 密切的合作。

英飞凌是一家全球领先的半导体产品、集成电路、相关软件、服务和解决方案提供 商。本次协议签订后,公司加入英飞凌合作伙伴计划,将英飞凌的优势资源进行分享、结合与互 补。双方在一致认可的方向与目标前提下,通过携手合作,将各自产品、技术、客户及市场等优 势资源共享,从而达成一种双赢的模式。公司的加入,是对英飞凌合作伙伴网络的强大补充。同 时,借助英飞凌的合作网络,公司的产品及服务将推广给更多客户,以更好的满足电源行业高频 化和小型化的发展趋势。

英飞凌的功率半导体市占率全球第一。功率半导体是电子装置中电能转换与电路控制的核心,主 要用于电压、频率、直流交流转换等功能。2020 年全球功率半导体总市场约 209 亿美元,英飞凌 的市占率达 19.7%,位列全球第一;2020 年全球微控制器总市场约 219 亿美元,英飞凌的市占率 达 13.9%,位列全球第四。

英飞凌的 IGBT 市场规模全球领先。IGBT 是功率半导体的典型产品,全称为“绝缘栅双极型晶体 管”,是一种功率半导体器件,应用广泛,市场增长潜力大。从总营收规模以及各类产品的市占 率来看,英飞凌的 IGBT 市场规模全球领先。。根据英飞凌 2021 财年的投资者报告,2020 年 IGBT 分立器件全球市场规模为 15.9 亿美元,英飞凌的市占率达 29.3%;2020 年 IGBT 模块全球 市场规模为 36.3 亿美元,英飞凌的市占率达 36.5%;2020 年 IPM 模块全球市场规模为 14.3 亿美 元,英飞凌的市场占有率为 11.3%,居全球第三位。

IGBT 下游应用市场与软磁粉芯下游应用高度重合,构成了铂科新材与英飞凌合作的基础。IGBT 是能源转换与传输的核心器件,是电力电子装置的“CPU”。采用 IGBT 进行功率变换,能够提 高用电效率和质量,具有高效节能和绿色环保的特点,是解决能源短缺问题和降低碳排放的关键 支撑技术。据 Yole 数据,2020 年全球 IGBT 市场规模共计 54 亿美元,其中工业控制和家电应用 的市场规模分别为 17 亿美元和 13 亿美元,分别占比 32%和 24%,其他主要应用领域还有新能源 汽车、轨道交通、光伏、直流充电设施等。IGBT 下游应用市场与软磁粉芯下游应用高度重合,由 此构成了铂科新材与英飞凌合作的基础。

2026 年全球 IGBT 用电感市场规模或将超过百亿人民币。据 Yole 在 2021 年发布的《IGBT 成长: 供应链正在进行预期的重塑》,预计至 2026 年全球 IGBT 的市场规模将达到 84 亿美元,2020- 2026 年的复合增长率为 7.5%。其中,新能源汽车领域的增长最为显著,其次是家用电器和工业 控制领域。对 TDK 的电感与英飞凌的 IGBT 元件的批发价格,在各应用领域中,IGBT 用的电感 的价格约为 IGBT 元件整体的 1/4~1/3。我们预计 2026 年全球 IGBT 用电感市场规模或将达到 21- 28 亿美元,换算为人民币约为 138-185 亿元。

3.2 应用延伸:英飞凌为什么需要铂科?

全球数据中心业务的服务器规模和市场规模不断扩大。世界主要国家均在积极引导数据中心产业 的发展,数据中心市场规模不断扩大。2018-2021 年,全球每年新增投入使用的服务器规模超过 6000GW,全球数据中心的市场收入呈稳步提升,2021 年达 679 亿美元。

数据中心能耗高,提高电源系统的功率密度,有助于降低损耗、提升散热效率,因此要求 电子元 器件向小型化发展。数据中心是名副其实的“用电大户”,2010-2020 年我国数据中心耗电量的 复合增速超过 16%,预计 2020 年总耗电量将达到 2249 亿千瓦时,占 2020 年全社会用电量的 3.3%。从耗能的组成来看,IT 设备和软件的能耗占比最大,约为 42%,影响 IT 系统能耗的主要 因素是电源输入模块与设备专业组件;制冷系统用来维持数据中心温度、湿度,能耗占比约为 40%;电气系统能耗占比约 18%,其中不间断电源(UPS)能耗最高。高能耗背景下,数据中心 面临的首要问题就是产生的巨大热量。从电源管理的角度来说,提高功率密度有助于降低损耗、 提高散热效率,因此要求电子元器件向小型化发展。

GaN 具有优异的高功率密度和高频特性,英飞凌的 GaN 晶体管技术有助于提高功率效率、缩小 尺寸、减轻重量和降低成本。英飞凌的芯片和传感器系统能够在电动汽车、运输、通信、数据中 心、生产设施和建筑物中实现可持续的创新高能效电源管理解决方案,有助于每个用电环节减少 耗电量和损耗。为了提高设备的用电效率,英飞凌推出了 GaN(氮化镓)、碳化硅(SiC)等多 种解决方案。

相较于传统硅材料,氮化镓(GaN)料具备更高的临界电场、独具出色的动态导通电 阻、更低的电容,尤其为适用于功率半导体器件。氮化镓晶体管已成为全球上升势头最快的功率半导体器件。CoolGaN™是英飞凌的一种高效的 GaN 晶体管技术,可在高达 600V 的电压范围内 进行功率转换,服务于消费电子、服务器、数据通信等;而且该技术能够提高散热过程的能效, 是增效节能的关键,有助于提高功率效率、缩小尺寸、减轻重量和降低成本。

(1)普通电感

铂科新材的软磁粉芯的损耗低于英飞凌当前使用的软磁材料,且具有较高的饱和磁通密度,能够 进一步小型化。英飞凌为 CoolGaN™600V 电子模式功率晶体管推出了解决方案,电路中包含了 3 个软磁材料的电感,分别作为谐振电感和输出电感,软磁原材料来自 Micrometal(微金)和 Magnetics(美磁)。在 500kHz 的工作频率下,铂科新材的 NPX 软磁粉芯的损耗低于英飞凌当 前使用的软磁材料,且具有较高的饱和磁通密度,能够进一步小型化,或将替代英飞凌目前使用 的一部分的软磁材料。

(2)贴片电感

贴片电感具有通直流、阻交流的特性,能够降低电流,保护芯片。贴片电感起到为芯片前端供电 的作用,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。 电脑或者服务器主板上面的芯片需要供电才能运算,一般供电电压不超过 1V,如果电压太高容易 击穿芯片,所以需要芯片电感对电路降压。电感具有通直流、阻交流的特性,因此有“交流电阻” 的说法。

铂科新材的 NPX在高频下的磁芯损耗与部分铁氧体材料相当,能够形成替代。软磁铁氧体最主要 的优势就在于能够在高频工作环境下表现低损耗,因此主流芯片电感主要采用铁氧体材质。在另 一套 GaN高电子迁移率晶体管(HEMTs)方案中,英飞凌为晶体管配备了 EATON的贴片电感, 该贴片电感型号是 DR127-471-R,为铁氧体材质。选取 EATON 型号相近的 DR1040 贴片电感作 比较,可以发现,在 500kHz 的情况下,NPX 铁硅 4 代磁粉芯产品的损耗已经接近于铁氧体,在 磁感应强度越大的情况下越接近。NPX 磁粉芯在 500kHz 的工作频率下,与部分铁氧体的损耗相 当,能够形成替代。

铂科新材开发的金属粉芯电感比传统铁氧体电感性能优异、节省空间。电压从 24V 或更高降低到 1V,电压下降同时电流相应要提升十多倍。传统芯片电感普遍采用铁氧体,电路需要几级变压, 比如从 48V 先降到 24V,再降到 12V,再降至 1V;金属软磁芯片电感可以直接从 24V 降到 1V, 金属粉芯的特点是可以承受大电流、大功率。同等条件下,金属软磁芯片电感体积可下降约 70% 左右。传统铁氧体芯片电感,优点是损耗低,缺点是 Bs 值低(0.3-0.5 特斯拉),温度稳定性差, 需要开气隙并采用粘接工艺。

公司做出来金属芯片电感的优势是 Bs 在 0.8-1.6 特斯拉之间,目前 NPX 产品的损耗接近于铁氧体,但体积比铁氧体小三倍到四倍,可节约 70%的体积空间。另一方 面,金属软磁粉芯在频率稳定性和温度稳定性等方面都优于铁氧体等材料。公司基于多年来在金 属软磁粉末制备和成型工艺上的深厚积累,区别于传统一体成型工艺,采用独创的高压成型结合 铜铁共烧工艺,研发出具有行业领先性能的芯片电感,未来市场前景非常广阔,有望形成优势替 代。


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

相关报告
评论
  • 相关文档
  • 相关文章
  • 全部热门
  • 本年热门
  • 本季热门
  • 全部热门
  • 本年热门
  • 本季热门
  • 最新文档
  • 最新精读
分享至