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全球软磁粉芯龙头,芯片电感量产元年开启
发布:2023-12-5


全球软磁粉芯龙头,新增第二、第三成长曲线。

公司是一家聚焦于软磁粉末、 金属软磁粉芯以及应用解决方案的国家高新技术企业,主要产品为气雾化制 金属软磁粉(制造合金软磁粉芯的核心材料)、合金软磁粉芯(电感元件的 核心部件)、以及电感元件(主要为芯片电感)。其中软磁粉芯为公司主业; 芯片电感作为公司第二成长曲线,为公司独创,是 AI 高算力的基础设施;合 金粉末有望成为公司第三成长曲线。2023 年前三季度公司实现营收 8.54 亿 元,同增 15%;归母净利润 1.89 亿元,同增 44%,过去三年营收利润均保 持高增长。


软磁粉芯下游高景气,研发能力行业领先。

公司所处的金属软磁粉芯行业, 下游主要为光伏、储能、新能源车、充电桩、变频空调、ups 等领域,我们预 计未来四年行业复合增速约为 32%。22 年公司软磁粉芯出货量居全球首位, 占 24%。公司产品从“铁硅 1 代”不断迭代升级至“铁硅 4 代”,已建立一 套覆盖 5kHz~2MHz 频率段应用的金属软磁粉芯体系。21、22 年研发的高单 价高性能 NPC、NPV 磁粉芯产品,目前已部分切入大功率光伏电站、高电压 新能源车等领域,渗透率逐季提升,助力公司维持高盈利水平。23 年新增河 源基地,预计年底总产能可达 4.5 万吨,24 年两大基地满产总产能约 6 万吨。


独创铜铁共烧工艺制芯片电感,今年为量产元年。

芯片电感起到为 GPU、 CPU、ASIC、FPGA 等芯片前端供电的作用,金属软磁粉制芯片电感为公司 首创,相较于传统铁氧体制电感,具备节能、体积小、饱和磁通密度大等多 重优势,更适用于 AI 等高算力应用场景。目前公司推出 FA075A、FA1005 等多个极高集成度的芯片电感系列产品,已取得英伟达等多家国际知名生产 厂商的认可,并开始大批量交付,预计年底产能达 500 万片/月,明年扩充至 1000-1500 万片/月。21、22 年公司整体电感元件业务保持 200%以上的营收 增速,23H1 实现营收 2131 万,近年来随着 AI 人工智能等新技术的爆发式发 展,芯片电感业务或将迎来井喷式增长。今年 6 月,公司与核心员工持股平 台共同投资设立惠州铂科新感技术有限公司,通过打造独立法人平台,进一 步优化资源配置,实现芯片电感业务的规模化高质量发展。


雾化制粉平台完备,研制多款合金粉末。

公司以水雾化法制得的粉末性能已 逐渐趋于气雾化法,为降本及外售可提供有利条件。公司还致力于开拓粒径 于 5-200um 范围内的多款合金粉末,最新研发的高效率非晶和纳米晶软磁粉 末适用于更高频半导体领域,未来随着 igbt 等器件频率提升,该板块市场空 间有望打开。


公司上下游供给关系


1、软磁材料概况

(1)软磁材料是电力时代和人工智能时代的重要材料

磁性材料主要可以分为永磁和软磁两类。永磁材料又称硬磁材料,这类材料能长期保留其剩磁,具有较高的矫顽力,能经受不太强的磁场干扰。软磁材料与之对应,矫顽力低,磁导率高,既容易受外加磁场磁化,又易退磁。其主要功能是导磁、电磁能量的转换与传输,被广泛应用于电能转换设备中,是电子电力时代的重要材料。

软磁材料主要可分为金属软磁、铁氧体软磁、非晶及纳米晶三类。金属软磁应用广泛,全世界年产百万吨以上,可继续细分为纯铁、硅钢、坡莫合金、金属软磁粉芯等类别,其中金属软磁粉芯性能最为优异,在光伏、储能、新能源汽车等板块广泛应用。


(2)金属软磁粉芯为当今综合性能最好的软磁材料之一

金属软磁粉芯是由绝缘介质包覆的磁粉压制而成的软磁材料,是当今软磁材料领域综合性能最佳的软磁材料。软磁粉芯的磁性能,结合了金属软磁材料和软磁铁氧体的优势,并且改善了传统金属软磁磁导率不高的缺陷,达到了远超铁氧体软磁的饱和磁感应强度,同时因为有绝缘层的存在,其电阻率也较高。成型工艺方面,其相较非晶软磁成熟,可塑性强。软磁粉芯可以同时满足高频(KHz~MHz)使用和体积小型化的需求,并且可以加工成环形、E型、U型等,以满足不同的应用场合。

金属软磁粉芯可分为铁粉芯、羰基铁粉芯、铁硅铝磁粉芯、铁硅磁粉芯、高磁通磁粉芯、铁镍钼磁粉芯。在合金金属软磁粉芯材料中,金属铁镍类粉芯材料性能优异,但由于价格昂贵难以大规模地被采用。铁基非晶类粉芯材料,虽具有良好的磁芯损耗与饱和特性,但在技术上仍然存在可靠性、磁芯成型的压制性等结构性问题短时间难以彻底解决,大批量生产与使用仍然难以实现,在中高频工作条件下,铁硅类金属磁粉芯软磁材料是能够满足要求的理想材料之一。

铁粉芯:以纯铁粉为原料,经表面绝缘包覆后采用有机粘合剂混合压制而成。被广泛应用于储能电感器、调光抗流器、EMI噪音滤波器、DC输出/输入滤波器等。

羰基铁粉芯:由超细纯铁粉制成,具有优异的偏磁特性合良好的高频适应性。其直流偏置特性远优于其他磁粉芯,是制造高频开关电路输出扼流圈、谐振电感及高频调谐磁芯芯体较为理想的材料。

铁硅铝磁粉芯:由85%Fe、9%Si、6%Al的合金粉末生产出来的一种软磁复合材料,适用于功率因数校正电路(PFC电感器)、脉冲回扫变压器合储能滤波电感器。

铁硅磁粉芯:开发相对较晚,由94%Fe和6%Si的合金粉末制成,适用于大电流下的抗流器、高储能的功率电感器、PFC电感器等,在太阳能、风能、混合动力汽车等新能源领域中被广泛使用。

高磁通磁粉芯:磁通密度最高的磁粉芯,具有优异的直流偏置特性、低损耗和高储能特性。高磁通磁粉芯非常适用于大功率、大直流偏置场合的应用,如调光电感器,回扫变压器、在线噪音滤波器、脉冲变压器和功率回数校正电感器等。

铁镍钼磁粉芯:由17%Fe、81%Ni和2%Mo的合金粉末制成的一种粉芯材料,也称钼坡莫合金磁粉芯,具有高磁导率、高电阻率、低磁滞和低涡流损耗的特性。在磁粉芯领域中,铁镍钼磁粉芯的损耗是最低的,同时也具有最佳的温度稳定性。适合用于回扫变压器、高Q滤波器、升压降压电感器、功率因校正电感器(PFC电感器)、滤波器等。


2、下游:新能源市场蓬勃发展,高算力市场可拓展性强

(1)光伏与储能领域发展迅速,合金软磁基础稳固


软磁材料在光伏发电和储能领域主要应用于逆变器的生产。光伏逆变器和储能逆变器在很大程度上同源,两大产业相互促进,协同发展。


光储逆变器,作为光伏发电系统的核心设备,其工作原理是将光伏太阳能板所产生的可变直流电压转换成为市电频率交流电压,反馈回商用输电系统,或是供离网的电网使用。当用电低谷期电量富余时,电网的电能通过逆变器充放电控制器,对蓄电池进行充电储能。未来,逆变器还可继续优化将不规则的交流电转化为正弦波交流电流,输出的电流更稳定、安全,适用范围广、便于远距离传输,市场前景广阔。


光储逆变器主要分为集中型、组串型、集散型、微型等。软磁材料主要应用于集中型和组串型逆变器。集中型逆变器的软磁用材主要是硅钢片,通过串联并行组串产生的电流,将直流电逆变为交流电。由于占地面积大,通常建造在戈壁沙漠等地区,应用于大型商业屋顶、工业厂房等。由于需要输出较大电流,即需要电抗器拥有较高的抗饱和能力,因此选取铁损率低、质量大的硅钢片。目前已研发出用取向硅钢片替代无取向硅钢做驱动电机定子,提高效能;组串型逆变器的软磁用材主要是金属软磁粉芯,为每个光伏组串配备一个逆变器,以并联的方式并网,主要应用于小型商场屋顶、停车场、居民住宅等。由于组串型逆变器开关频率较高,因此选用低功率损耗、低矫顽力的金属软磁粉芯。


光伏领域未来软磁需求复合增速约为28%。

光伏电站项目迈入“平价上网”时代,资本投资出现爆发式增长。根据中国光伏行业协会及国际能源署数据,2022年全球和中国新增光伏机装机容量分别为230GW87GW,同时光伏产业政策利好不断,据国家发改委、国家能源局印发《“十四五”现代能源体系规划》,要求加快推进大型风电光伏基地项目建设,20231月,工信部等六部门印发《关于推动能源电子产业发展的指导意见》提出:扩大光伏发电系统等智能化多样化产品和服务供给,我们预计2023年全球新增光伏装机容量为402GW2026年有望达到545GW2022-2026CAGR28%左右。

分布式占比提升带动高性能软磁材料的需求快速增长。分布式光伏电站是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式,集规模灵活可调、污染少、利用率高等优点。2023年4月,国家能源局《2023年能源工作指导意见》提出:大力推进分布式光伏发电项目建设全年风电、光伏装机增加1.6亿千瓦左右。2022 年 月,欧盟发布太阳能战略,提出充分开发屋顶太阳能。在全球降碳和能源自主趋势下,分布式光伏或将迎来历史性机遇。据CIPA数据,2017年至2022年,我国分布式光伏装机容量由19.4GW扩大到51.1GW。分布式光伏电站的发展带动了组串式逆变器需求的提升,中国组串式逆变器的渗透率由2018年的48%提升至2022年的58%,利好金属软磁粉芯市场。目前,华为已推出325KW组串式逆变器,将对500KW集中式逆变器形成替代。未来,高效能低成本的组串式逆变器还将进一步扩大其市场份额,金属软磁粉芯材料需求将持续旺盛。

逆变器替换需求同样为金属软磁粉芯带来可观的增量市场。光伏组件的寿命一般为20-25年左右,在组件的寿命周期中,至少需要更换一次逆变器。假设10年更换一次逆变器,预计2026年全球光伏逆变器替换需求为70GW

预计2026年金属软磁粉芯在光伏逆变器领域需求量8.78万吨,四年复合增速28%。根据行业生产数据,目前光伏领域软磁用量为200吨/GW,我们考虑到材料升级可能使光伏领域单耗降低,保守预计2026年光伏领域单位软磁用量为175吨/GW。按照2026年全球58%的分布式光伏电站占比的假设进行测算,2026年光伏逆变器金属软磁粉芯用量8.78万吨,2022年-2026年年CAGR约为28%。


储能领域未来软磁需求复合增速约为46%。

储能技术发展为目前新能源发电领域最重要的环节之一。“源—网—荷—储”是新型电力系统中不可或缺的四类要素。储能技术有着巨大的价值。新能源并入电网后,储能在功率上能够实现实时平衡、提升系统容量系数与能源消纳能力,削峰填谷,从而为能源安全提供保障,是新型电力系统、现代化能源体系的重要组成部分。在目前用电成本高、电网协调能力弱、供电可靠性不足的情况下,储能技术的发展尤为重要。

储能市场政策足够好、赛道足够宽。2022年以来,政策层面对储能行业给予了极大关注,一系列利好政策持续出台:20221月,《“十四五”新型储能发展实施方案》设定了新型储能的发展目标;20226月,仅地方性储能政策就发布了48条,涉及储能补贴、储能装机规划、储能设施建设等方面;2023年6月,国家能源局组织发布《新型电力系统发展蓝皮书》将“加强储能规模化布局应用体系建设”列入总体新型电力系统发展重点任务。在政策利好之下,储能行业发展增势迅猛,“新能源+储能”项目快速在全国范围内铺开。

2024年或将成为“大储之年”,软磁材料储能市场需求爆发在即。根据行业生产数据,储能逆变器多用于电化学储能,所需的金属软磁粉芯单耗为200/GW。我们预计2023年全球电化学储能新增装机量30GW,同比增长43%2026年或将达到95GW,据此测算,全球储能领域软磁需求量达1.9万吨,2022-2026CAGR约为46%


(2)新能源车市助力,合金软磁需求加速

软磁材料主要应用于新能源汽车板块的充电桩、车载AC/DC充电器、车载DC/DC变换器三个应用领域。AC/DC充电器能将输入的交流电以直流电的方式输出,是为动力电池充电的装置;DC/DC变换器能将高压小电流转化为低压大电流,用于为车上其他电子器件供电。此外,软磁材料还应用于汽车其他部件如无钥匙系统、音响喇叭、倒车影像等。充电桩领域软磁材料最广泛的应用是软磁粉芯制成的高频PFC电感,起储能、滤波作用,铁硅磁粉材料磁感应强度大,所占体积小,耐用性强,叠加分段气隙磁芯技术,可以有效规避传统变换器工作时磁通密度振幅过大、高损耗高温等缺陷,减少气隙损耗,提高转换效率、使用寿命、安全性和可靠性。

软磁材料或将为新能源车实现无线动态充电模式。随着无线充电机在新能源车中应用更为广泛、所需功率加大,未来这将成为合金软磁的又一增量市场。与传统充电相比,无线充电具有安全性、灵活性,尤其是在动态充电模式,能够对行驶过程中的电动汽车进行实时充电,更能满足消费者对电动汽车续航的要求。


高电压趋势是金属软磁粉芯需求的新看点。金属软磁粉芯主要用于EV车型的OBC电感,单车用量0.7kg,以及PHEV车型的升压电感和OBC电感,单车用量3.3kg。根据目前纯电动车和混合动力汽车的销售占比,平均每辆新能源车的金属软磁粉芯用量约1.48kg,对应2023年全球新能源汽车对金属软磁粉芯的需求为2.18万吨。为了应对EV车型续航短、充电慢等问题,行业内提出了将电压升高,由400V升至800V的解决方案,实现这一解决方案需要在DC/DC变换器上再安装一个升压电感,据草根调研数据,这将使EV车型的单车用量由原先的0.7kg提升至2.7kg左右,提升率约为300%。按照2026年新增800V高电压平台渗透率为80%,EV与PHEV销售占比7:3进行测算,平均每辆新能源车单耗2.6kg,则2026年全球新能源车软磁需求量将达到7.06万吨,2022-2026年CAGR为52%。


新能源车保有量增加带来充电桩需求提升,欧美市场充电桩放量可期。根据中国充电联盟统计,2017年我国公共+私人充电桩总数约45万个,2022年达521万个,2017-2022年CAGR为63.2%,2022年加快充电桩建设节奏,充电桩总数同比增长99%,车桩增加比为2.65:1。2023年6月,国家发改委和能源局发布《关于加快推进充电基础设施建设更好支持新能源汽车下乡和乡村振兴的实施意见》,提出适度超前建设充电基础设施,加强公共充电基础设施布局建设等意见。2023年2月,工信部发布《关于组织开展公共领域车辆全面电动化先行区试点工作的通知》,政策要求新增公桩与公共新能源车推广数量比例力争达到1:1,以及我国公共停车区域未配建充电桩比例仍有32.20%,两者都存在一定的下降空间。据BNEF数据,全球来看,2021年欧洲新能源车桩保有量之比高达12.3:1,美国车桩保有量之比高达15.9:1。2022年8月,美国制定《削减通胀法案》(IRA)扩大税收抵免上限:计划从2023年开始将单个充电站的税收抵免限额从3万美元扩大至10万美元。补贴政策力度加大,我们预计充电桩将迎来加速建设期。


直流快充电桩扩充金属软磁粉芯需求,2026年全球充电桩软磁市场或达11.05亿元。直流快充是将三相交流电经过AC/DC模块的转化变成可以直接为电动车锂电池充电的高压直流电,核心部件就是AC/DC转化器、APFC和整流器等模块。根据行业生产数据,目前每kw金属软磁粉芯用量为0.1kg。随着电动车续航里程的不断提高,市场对补能速度提出更高的需求,叠加主机厂对快充技术的配套升级,高电压快充桩渗透率逐步提升。目前行业内100kw的充电桩已经开始量产,未来有望升级至300-400kw。保守假设由于技术升级,未来每kw金属软磁粉芯单耗会由0.1kg下降至0.06kg,则每台充电桩的金属软磁粉芯用量依然由原先的2kg大幅提升至18kg。假设至2026300-400kw充电桩的渗透率在直流充电桩中占比50%,则平均每台充电桩的单耗为10kg,据此假设测算,我们预计2026年全球金属软磁粉芯需求量约为2.21万吨,2022-2026CAGR137%


(3)变频空调逐渐渗透,合金软磁需求增长

软磁材料主要用于变频空调变频器上的PFC电感中,起到电源输入功率因数的调节、抑制电网高次谐波的储能升压电感的作用。根据产业在线数据,2022年中国空调总产量为22247万台,按照社会消费品增速进行测算,预计2026年中国空调总产量为25235万台。为满足节能降耗要求,我们预计国内变频空调的渗透率有望由目前的57%左右提升至90%左右,据此测算2026年中国变频空调产量为22711万台。假设中国空调产量占全球产量80%,2026年全球变频空调产量将升至28389万台。根据草根调研数据,每台家用变频空调软磁材料的需求量约为0.25kg,据此假设进行测算,我们预计2026年全球变频空调的软磁需求量为7.1万吨,2022-2026年CAGR为16%。


(4)数字经济与高频化推动,UPS领域合金软磁需求预期增加有望

软磁材料以磁性元器件的形式(主要以铁氧体PC44及铁硅粉芯软磁材料为主)应用于UPS的逆变器、输入端、蓄电池、DC-DC变换器等多个区域,包含主变压器,谐振电感,PFC电感,共模电感,差模电感等。

UPS(Uninterruptible Power Supply),即不间断电源,是一种含有储能装置,以逆变器为主要元件、稳压稳频输出的电源保护设备。主要应用于单台计算机、计算机网络系统或其他电力电子设备,为其提供不间断的电力供应。当市电输入正常时,UPS将市电稳压后供应给负载使用此时的UPS实质是充当一台交流市电稳压器的功能,同时它还向机内电池充电。当市电中断时,UPS立即将机内电池的电能,通过逆变器转换为220V交流电,以使负载维持正常工作,并保护负载软硬件不受损坏。软磁材料制成的UPS电感应用于高频UPS电源中,实现储能、滤波、稳压、抗干扰等功能。

UPS的基本结构是一套将交流电变为直流电的整流器和充电器,以及把直流电再变为交流电的逆变器,电池在交流电正常供电时贮存能量且维持在一个正常的充电电压上,一旦市电供电中断时,蓄电池立即对逆变器供电以保证UPS电源交流输出电压。

2022年2月,“东数西算”工程正式全面启动,国家发改委、国家能源局等联合印发通知,同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等8地启动建设国家算力枢纽节点,并规划了10个国家数据中心集群。全国一体化大数据中心体系完成总体布局设计。2023年2月,中共中央、国务院引发《数字中国建设整体布局规划》,指出系统优化算力基础设施布局,促进东西部算力高效互补和协同联动,引导通用数据中心、超算中心、智能计算中心、边缘数据中心等合理梯次布局。

大容量、模块化、定制化、高频化、大功率不间断电源(UPS)产品市场需求正在快速增长,市场需求也在向高端产品转移,模块化不间断电源(UPS)可有效提高产品容量和可靠性,将成为未来市场的主要发展方向。2022年全球UPS领域软磁用量约为2.5万吨,市场规模约为10亿元。假设行业增速保持在20%左右,则2026年全球UPS用软磁用量将达5.2万吨。

(5)全球合金软磁总需求高速增长,未来四年复合增速约32%

自新能源产业兴起,全球软磁粉芯总需求量持续高速增长,预计到2026年全球总需求量将达到32万吨,对应市场空间118亿,2022-2026年CAGR为32%。其中增幅较快的三个下游需求依次是充电桩、新能源汽车、以及储能,CAGR分别为135%、51%、44%。


3、顺应AI时代需求,芯片电感性能领先

(1)电感器是重要的三大基础元器件之一

电感器俗称电感,又称扼流器、电抗器、动态电抗器,是能够将电能储存为磁能的元件,是三大基础电子元器件之一。电感的特性是阻碍电流的变化,电感器在电路中主要起到滤波、振荡、延迟、陷波等作用,还有筛选信号、过滤噪声、稳定电流及抑制电磁波干扰等作用。

电感的工作原理为当导线内通过交变电流时,导线内部及周围产生交变磁场,由楞次定律可知该磁力线会阻止原本磁力线的变化。因此,当通过电感的交变电流增大时,部分电能转化为磁能,并储存起来,形成阻碍作用,减缓电流增加;当通过电感的交变电流比较稳定时,电感内部和附近的电磁场也较为稳定,几乎对电流不产生影响,相当于导线;当通过电感的交变电流减小时,电流产生的磁能弱于电感存储的磁能,这时存储的磁能部分转化为电能,减缓电流的减少。


以功能分类,电感可以分为射频电感、功率电感(电源类电感)和一般电路用电感。射频电感主要用途包括耦合、共振;功率电感主要用途包括变化电压和扼流;而一般电路用电感用于声音、视频等普通模拟电路、共振电路等。

以材料分类,可分为陶瓷芯、铁氧体和软磁粉末电感。其中,铁氧体铁芯一般用于射频电感,其高导磁特性使得铁芯在一定体积下可有较高的电感量。但较低的饱和磁通密度特性,使其可耐受的饱和电流较低。软磁粉末电感更适用于高频场景,常见的软磁粉末有铁镍钼合金、铁硅铝合金及铁镍合金等,相比铁氧体材料,具备更高饱和磁通密度,更好饱和电流特性和温度稳定特性,其磁导率在铁芯饱和时缓慢下降,因此电感量也降低得比较缓和,具有较好的直流偏置特性。

以工艺结构分类,电感可分为绕线型、叠层型、薄膜型和一体成型电感,其中一体成型电感具有小体积、耐大电流、强抗电磁干扰、低阻抗、稳定温升电流的特性。

顺应行业发展,一体成型电感逐渐成为主流。随着电子行业发展,电子产品开始呈现“小型化、集成化、多功能化、大功率化”的发展趋势,行业迫切需要体积小,大功率,成本低、适用于集成安装的电感产品。而插件电感、绕线片式电感等传统电感并不满足下游中高端智能产品的需求,因此一体成型电感应运而生,以其优异的特性为行业所认可,并逐渐成为主流选择。

一体成型电感,又称模压电感,由金属粉末材料、电极和线圈组成,线圈本体埋入金属软磁粉末内部压铸而成,引脚为绕组本体的引出脚,直接成形于座体表面。由于一体成型电感的磁结构为全封闭,因此具有良好的磁屏蔽性,抗电磁干扰强,EMI抑制效果好;并且由于一体成型没有磁芯间隙,不易产生啸叫噪声,帮助提升安装质量。此外,与铁氧体类绕组电感器相比,使用金属软磁粉末使其实现耐大电流、低阻抗的特点。

(2)AI大模型时代来临,算力需求拉动GPU增长

算力是人工智能发展的三大核心要素之一。Al构建模型有两大阶段,第一阶段是用超大算力和数据构建预训练模型;第二阶段是在预训练模型上进行针对性训练。这两个过程都涉及大功率高频计算,算力需求极高。2023年10月,我国工信部等六部门印发《算力基础设施高质量发展行动计划》,计划到2025年,算力规模超过300 EFLOPS,智能算力占比达到35%,存储总量超过1800EB,先进存储容量占比达到30%以上,且在工业、金融、医疗、交通等每个重点领域内打造30个以上应用标杆。

算力是AI芯片底层土壤,未来算力需求将呈爆发式增长。根据IDC数据,未来5年我国智能算力规模CAGR将达52.3%。国内外企业加速布局AI大模型,以增加训练数据集和模型参数的方式,提高模型的通用能力,训练量增加和训练速度提高拉动算力需求增长。

高算力训练浪潮拉动AI服务器市场需求。从全球AI服务器市场规模来看,据IDC统计,预计2023年全球AI服务器市场规模为211亿美元,2025年达317.9亿美元,2023-2025CAGR22.7%。出货量方面,2022年全球AI服务器出货量约85.5万台,同比增加8.5%,预计2023年达120万台,同比增长38.4%,占整体服务器出货量近9%2026年达267万台,2022-2026CAGR约为29%。从中国AI服务器市场看,2022年我国大陆AI服务器销售额为72.55亿美元,预计到2027年销售额将达到163.99亿美元,2022-2027CAGR17.7%。出货量方面,2022年我国大陆AI服务器出货量达28.4万台,预计到2027年达到65万台,2022-2027CAGR17.9%

AI服务器需求量提升拉动GPU需求增长。GPU芯片多用于图形图像处理、复杂的数学计算等场景,可较好支持高度并行的工作负载。目前GPU可应用于PC、服务器、智能驾驶和移动端,其中,AI服务器是GPU市场主要的增长动力,主要用于数据中心的模型训练以及边缘侧和端侧的推理工作。AI芯片中,GPU占据主要市场,2022年国内人工智能芯片市场中,GPU芯片所占市场份额达89%。目前AI服务器多采用CPU+加速卡的异构形式,其中主要形式是CPU+GPU,以实现更快的计算速度和更大的计算量。从全球市场看,根据Verified Market Research统计,2021年GPU市场规模为334.7亿美元,预计到2030年达到4773.7亿美元,2021-2030年CAGR约为33.3%。从国内看,据IDC统计,2023年H1中国加速芯片的市场规模超过50万张,其中GPU卡占有90%的市场份额,超过45万张。

(3)金属软磁粉制芯片电感主为GPU等高算力芯片供电

金属软磁粉制芯片电感应用场景广。芯片电感是一种特殊形式的一体成型电感,位于芯片的供电模块,起到为芯片前端供电的作用,以维持主板和显卡中的各种芯片的正常工作。供电模块通过降压、稳压及滤波使GPU和CPU持续获得稳定和大小适中的电压和电流。芯片电感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。

大功率领域中,金属软磁粉制芯片电感开始取代铁氧体芯片电感。按材质分,芯片电感分为铁氧体芯片电感和金属软磁粉制芯片电感。前期的芯片电感主要采用铁氧体材质,但铁氧体单位体积中储存的磁能较低,饱和磁通密度较低,通常只有纯铁的1/3~1/5,限制了它在要求较高磁通密度的低频强电和大功率领域的应用。因此,随着目前电源模块的小型化和应用电流的增加,铁氧体芯片电感体积和磁饱和特性已经很难满足当前的发展需求。

目前由于高算力的需求上升,对适应大功率场景的芯片需求激增,因此对元器件芯片电感的性能要求也有所增加,而金属软磁粉以其更好的特性开始逐步替代铁氧体材料。金属软磁粉制芯片电感具有较高的BS值,约为0.8-1.6特斯拉,可以承受80A的大电流,并且可以实现一级降压,具有高效节能、小体积等特点,能够响应大电流变化的优势,更加符合目前高算力趋势下的应用需求。

随着芯片性能升级,功率也不断提升,而芯片供电需要稳定低电压的状态,因此只能通过加大电流维持高功率的需求,对芯片电感提出更高的耐大电流要求。相比传统铁氧体芯片电感,金属软磁粉制芯片电感以其更优异的磁饱和特性,可以更好耐受大电流,更适用于高性能GPU,应用于AI服务器等高功耗的应用场景。


文章来源:幻影智库

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