2024年磁性元件產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)格戰(zhàn)如火如荼，第三代半導(dǎo)體技術(shù)、磁集成技術(shù)及銅鐵共燒工藝如何成為行業(yè)突破困境的關(guān)鍵？這些創(chuàng)新如何引領(lǐng)行業(yè)前行？

2024年，磁性元器件行業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，尤其是在價(jià)格戰(zhàn)的白熱化階段，依然展現(xiàn)出了頑強(qiáng)的生命力和持續(xù)的創(chuàng)新活力。

這一年，儲(chǔ)能領(lǐng)域自2023年起就已經(jīng)邁入“0.5元/Wh時(shí)代”的鏖戰(zhàn)，價(jià)格戰(zhàn)愈演愈烈。與此同時(shí)，新能源汽車領(lǐng)域的價(jià)格戰(zhàn)也再度升級(jí)，比亞迪等龍頭企業(yè)對(duì)供應(yīng)商提出的降本要求，因其嚴(yán)苛程度在行業(yè)內(nèi)掀起了廣泛討論。

圖源包圖網(wǎng)

此外，上游原材料價(jià)格的不斷上漲，使得磁性元器件行業(yè)在夾縫中艱難生存。然而，正是在這樣的逆境中，磁性元器件行業(yè)企業(yè)通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，積極尋求突破困境的道路。

01 .第三代半導(dǎo)體技術(shù)的突破與應(yīng)用

隨著科技的飛速發(fā)展，第三代半導(dǎo)體技術(shù)逐漸嶄露頭角，成為推動(dòng)磁性元器件行業(yè)發(fā)展的重要力量。與傳統(tǒng)的硅基半導(dǎo)體相比，第三代半導(dǎo)體材料如氮化鎵(GaN)和碳化硅(SiC)具有更高的擊穿電場(chǎng)、更高的熱導(dǎo)率和更快的電子飽和漂移速度，這些獨(dú)特的物理特性使它們?cè)诟吖β省⒏哳l化的應(yīng)用中表現(xiàn)出色，為磁性元器件行業(yè)帶來(lái)了革命性的變化。

(1)性能優(yōu)勢(shì)明顯、價(jià)格下滑 第三代半導(dǎo)體應(yīng)用日益廣泛

以SiC為例，其器件不僅體積小巧，而且開(kāi)關(guān)頻率損耗極低，為電源的高頻化、高功率密度設(shè)計(jì)帶來(lái)了顯著優(yōu)勢(shì)。與相同規(guī)格的Si基MOSFET相比，SiC基MOSFET的尺寸可大幅減小至原來(lái)的十分之一，這一特性極大地推動(dòng)了高頻化應(yīng)用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了更高的功率密度。

過(guò)去，SiC晶體生長(zhǎng)過(guò)程復(fù)雜且成本高昂，包括高能耗、長(zhǎng)時(shí)間和技術(shù)難度，制造過(guò)程中可能出現(xiàn)缺陷，導(dǎo)致成品率較低，使得SiC市場(chǎng)價(jià)格高昂且供給短缺。然而，近兩年隨著制備技術(shù)的突破和良率的提升，生產(chǎn)成本顯著下降。同時(shí)，國(guó)內(nèi)第三代半導(dǎo)體行業(yè)涌入大量新玩家，SiC產(chǎn)能得到釋放，器件價(jià)格逐步降低。

第三代半導(dǎo)體在新能源汽車、光伏儲(chǔ)能、充電樁、服務(wù)器、大功率電源等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。特別是SiC和GaN等新型半導(dǎo)體材料的涌現(xiàn)，對(duì)磁性元器件的性能提出了更高要求。

中國(guó)電源學(xué)會(huì)磁技術(shù)專委會(huì)主任委員、太原理工大學(xué)的楊玉崗教授在2024聯(lián)合學(xué)術(shù)年會(huì)上指出：“磁性元器件行業(yè)的發(fā)展步伐已滯后于半導(dǎo)體、功率器件的發(fā)展，SiC和GaN等第三代半導(dǎo)體材料的工作頻率高，可以推進(jìn)到數(shù)MHz級(jí)別，而現(xiàn)有的磁性材料在高頻下的損耗較大，難以滿足應(yīng)用需求。”

以服務(wù)器電源為例，目前電源的主流頻率在200KHz—1MHz之間，比較成熟的是在800KHz以下，1MHz以上的應(yīng)用較少。可以說(shuō)，磁性元器件已成為整機(jī)、電源模塊在節(jié)能降耗、高功率密度和小型化道路上的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

(2)磁性元器件企業(yè)如何應(yīng)對(duì)第三代半導(dǎo)體技術(shù)挑戰(zhàn)

為了緊跟電源高頻化的發(fā)展趨勢(shì)，滿足市場(chǎng)迫切需求，磁性元器件企業(yè)在2024年主要從三個(gè)方向發(fā)力：一是結(jié)構(gòu)優(yōu)化，積極探索磁集成技術(shù);二是材料創(chuàng)新，更加專注于高頻、高飽和磁性材料及低損耗線材的研發(fā);三是技術(shù)升級(jí)，利用AI設(shè)計(jì)技術(shù)提升磁性元器件產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率與精度。

在這一背景下，威海東興電子有限公司作為磁性元器件行業(yè)的佼佼者，積極應(yīng)對(duì)第三代半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，展現(xiàn)了其獨(dú)特的戰(zhàn)略眼光。

東興電子研發(fā)總工張洪偉強(qiáng)調(diào)：“隨著第三代半導(dǎo)體的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)磁性元器件的分離式設(shè)計(jì)已難以滿足市場(chǎng)需求。因此，東興電子不僅深入探索磁集成技術(shù)，還采用高度定制化的磁性材料與骨架設(shè)計(jì)，旨在最大化磁性元器件產(chǎn)品利用率并節(jié)省空間。同時(shí)，公司充分利用數(shù)模仿真技術(shù)，確保設(shè)計(jì)方案的精準(zhǔn)無(wú)誤，有效降低了后期調(diào)整成本，實(shí)現(xiàn)了磁性元器件產(chǎn)品性能與成本的雙重提升。”

而磁集成技術(shù)，作為磁性元器件應(yīng)對(duì)第三代半導(dǎo)體發(fā)展的有效手段之一，在2024年受到了行業(yè)前所未有的關(guān)注。

02. 磁集成技術(shù)的革新與發(fā)展

磁集成技術(shù)是將多個(gè)磁性元器件集成在一個(gè)磁芯上，實(shí)現(xiàn)磁路共享和繞組共享的技術(shù)。這種技術(shù)可以減小磁性元器件的體積、重量和成本，提高系統(tǒng)的可靠性和性能。2024年，眾多磁性元器件企業(yè)紛紛推出了磁集成系列產(chǎn)品，磁集成技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展階段。

已推出磁集成設(shè)計(jì)的部分磁性元器件企業(yè)
整理自Big-Bit產(chǎn)業(yè)研究室

(1)磁性元器件磁集成產(chǎn)品方案優(yōu)勢(shì)

器件數(shù)量減少。磁集成技術(shù)通過(guò)整合多個(gè)磁性元器件，可以顯著減少所需器件的數(shù)量。以光儲(chǔ)逆變器為例，采用磁集成方案后，電感等磁性元器件的數(shù)量可以大幅減少。比如京磁新能源的雙交錯(cuò)逆變方案中LLC電路的電感用量可從原來(lái)的6顆減少至3顆;雙路三相的逆變器中，網(wǎng)側(cè)PFC功率電路中3顆電感可集成為1顆，LLC諧振電路中電源電感用量可從8顆減少至4顆。

京磁新能源磁集成產(chǎn)品

體積縮減。磁集成產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上更加緊湊，體積大幅減小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用磁集成技術(shù)后，磁性元器件體積可以減少25.68%左右。如泰科斯德推出的充電樁電源磁集成產(chǎn)品，通過(guò)將諧振電感集成到變壓器上，體積減少了20%-30%。

成本下降。隨著所需器件數(shù)量和減少和體積的縮減，磁集成產(chǎn)品所需原料成本下降。以磁集成耦合電感為例，其成本一般能降低約20%。

銘普22kW車載OBC三相磁集成變壓器

(2)磁性元器件磁集成產(chǎn)品方案挑戰(zhàn)

系統(tǒng)挑戰(zhàn)：干擾問(wèn)題。磁集成后，由于各磁性元器件之間的相互作用，可能會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的電磁干擾問(wèn)題，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能。針對(duì)這一難題，京磁新能源總工程師海來(lái)布曲分享了他們的產(chǎn)品解決方案，采用全新的變壓器設(shè)計(jì)方法，將原邊和副邊分成幾層或幾道，以分散漏磁通，有效降低了電磁干擾。

器件挑戰(zhàn)：自動(dòng)化問(wèn)題。磁集成產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝相對(duì)復(fù)雜，對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線的適應(yīng)性和兼容性提出了更高要求。且由于磁集成產(chǎn)品往往需要高精度的組裝和檢測(cè)環(huán)節(jié)，因此起自動(dòng)化生產(chǎn)線需要具備高度的靈活性、可配置性和智能化水平。

變壓器+諧振電感 圖源京泉華官網(wǎng)

散熱問(wèn)題。由于結(jié)構(gòu)緊湊，磁集成產(chǎn)品的散熱成為一大挑戰(zhàn)，需要采取有效的散熱措施以確保產(chǎn)品的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。具體來(lái)說(shuō)，需要企業(yè)通過(guò)優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，如增加散熱面積、采用導(dǎo)熱性能更好的材料等，來(lái)提高磁性元器件產(chǎn)品的散熱能力。同時(shí)，還可以引入先進(jìn)的散熱技術(shù)，如液冷散熱、熱管散熱等，以進(jìn)一步提升產(chǎn)品的散熱效果。

磁芯設(shè)計(jì)。磁集成技術(shù)對(duì)磁芯的設(shè)計(jì)提出了更高要求，需要精確計(jì)算和優(yōu)化磁芯的形狀、尺寸和材料，以滿足系統(tǒng)的性能需求。值得一提的是，以前不同磁性材料在不同頻率段有明確的應(yīng)用區(qū)隔。近年來(lái)隨著材料技術(shù)的發(fā)展，鐵氧體材料、金屬磁粉芯、非晶納米晶等材料之間的特性開(kāi)始交叉，給磁性元器件企業(yè)帶來(lái)更廣泛的材料選擇。

線材選擇。磁集成產(chǎn)品的線材選擇也至關(guān)重要，需要綜合考慮電流承載能力、電阻損耗、耐熱性能等因素，以確保產(chǎn)品的性能和可靠性。同時(shí)，線材的布局和走線也需要精心設(shè)計(jì)，以避免電磁干擾和散熱問(wèn)題。

普晶電子磁集成磁性元器件產(chǎn)品

未來(lái)，磁性元器件企業(yè)還需要不斷投入研發(fā)和創(chuàng)新，提高設(shè)計(jì)和制造水平。同時(shí)，也要加強(qiáng)磁性材料、線材等產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的合作和交流，共同推動(dòng)磁集成技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

03. 芯片電感的發(fā)展與銅鐵共燒工藝

2024年，全球AI算力呈現(xiàn)出高速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，為芯片電感市場(chǎng)帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇。

(1)算力發(fā)展帶動(dòng)芯片電感市場(chǎng)需求

據(jù)TrendForce集邦咨詢的分析報(bào)告，本年度全球服務(wù)器整機(jī)出貨量預(yù)計(jì)達(dá)到約1365.4萬(wàn)臺(tái)，其中AI服務(wù)器全年出貨量更是將激增至167萬(wàn)臺(tái)，年增長(zhǎng)率高達(dá)41.5%，占比攀升至約12.1%。這一增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)超傳統(tǒng)服務(wù)器，無(wú)疑為芯片電感市場(chǎng)注入了強(qiáng)勁的動(dòng)力。

面對(duì)這一市場(chǎng)藍(lán)海，鉑科新材、橫店?yáng)|磁、三鈦科技、東睦科達(dá)等磁性元器件產(chǎn)業(yè)鏈上的領(lǐng)軍企業(yè)紛紛搶灘布局，加大研發(fā)投入，優(yōu)化生產(chǎn)流程，以期在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)有利地位，更好地滿足市場(chǎng)需求。

服務(wù)器 圖源包圖網(wǎng)

在這一背景下，芯片電感的生產(chǎn)技術(shù)成為了關(guān)鍵。其中，銅鐵共燒工藝作為芯片電感制造的核心技術(shù)之一，受到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。

(2)銅鐵共燒工藝的優(yōu)勢(shì)

銅鐵共燒工藝是一種將銅粉和鐵磁性材料通過(guò)精密的共燒工藝緊密結(jié)合在一起的創(chuàng)新技術(shù)。該技術(shù)不僅融合了銅材料卓越的導(dǎo)電性能，還充分發(fā)揮了鐵磁性材料出色的磁性能，從而能夠制備出高性能、高可靠性的磁性元器件。具體而言，銅鐵共燒工藝具有以下顯著的優(yōu)勢(shì)：

優(yōu)異的的散熱性能：因?yàn)樾酒姼胁捎玫暮辖疖洿欧坌緦儆诤辖鸩馁|(zhì)，相較于鐵氧體的陶瓷體材質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)更高，同時(shí)在工藝上采用一體壓制成型，使得導(dǎo)熱銅片緊密貼合磁芯，散熱效果更好。

降低損耗：銅鐵共燒工藝通過(guò)優(yōu)化材料組合和共燒工藝，顯著降低了芯片電感的損耗。有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，采用銅鐵共燒工藝的芯片電感在相同工作條件下，損耗可降低約20%-30%，這對(duì)于提高電子設(shè)備的能效具有重要意義。

推動(dòng)片上集成：銅鐵共燒工藝使得電感從分立元件向片上集成邁出了關(guān)鍵一步。通過(guò)該技術(shù)，電感元件可以被直接集成到芯片上，從而大大減小了電子設(shè)備的體積和重量，提高了其集成度和可靠性。

支持小型化與高效化：隨著電子設(shè)備向小型化、高效化方向發(fā)展，銅鐵共燒工藝的應(yīng)用顯得尤為重要。該技術(shù)不僅能夠滿足高性能磁性元器件的需求，還能夠?yàn)殡娮釉O(shè)備的小型化、高效化提供有力支持。

(3)銅鐵共燒工藝的應(yīng)用前景

隨著電子制造業(yè)的蓬勃發(fā)展和對(duì)高性能磁性元器件需求的日益增長(zhǎng)，銅鐵共燒工藝的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大。從傳統(tǒng)的通信、消費(fèi)電子領(lǐng)域，到新興的AI服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心等高算力應(yīng)用場(chǎng)景，銅鐵共燒工藝都展現(xiàn)出了其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和廣闊的市場(chǎng)前景。

以鉑科新材為例，該公司自2020年開(kāi)始入局芯片電感領(lǐng)域。據(jù)鉑科新材2024半年度報(bào)告，其針對(duì)芯片電感市場(chǎng)開(kāi)發(fā)出適用 5 kHz~2 MHz 高頻段的金屬軟磁復(fù)合材料，并結(jié)合獨(dú)創(chuàng)的高壓成型銅鐵共燒工藝，制造出了高效、小型、高可靠的芯片電感產(chǎn)品。

圖源鉑科新材2024半年度報(bào)告

這一突破不僅為公司打開(kāi)了半導(dǎo)體供電領(lǐng)域的新賽道，還使得芯片電感業(yè)務(wù)迅速成長(zhǎng)為公司的第二條增長(zhǎng)曲線。

04. 結(jié)語(yǔ)

2024年，磁性元器件行業(yè)在價(jià)格戰(zhàn)白熱化的背景下，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新成功找到了突破困境的道路。第三代半導(dǎo)體技術(shù)、磁集成技術(shù)和銅鐵共燒工藝的發(fā)展，不僅推動(dòng)了磁性元器件行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，也為行業(yè)未來(lái)的發(fā)展指明了方向。

展望未來(lái)，隨著新能源汽車、儲(chǔ)能、AI等領(lǐng)域的快速發(fā)展，磁性元器件行業(yè)將迎來(lái)更加廣闊的市場(chǎng)空間和發(fā)展機(jī)遇。同時(shí)，行業(yè)內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)也將更加激烈和復(fù)雜。為了保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和持續(xù)發(fā)展，磁性元器件企業(yè)需要不斷投入研發(fā)和創(chuàng)新，提高產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平。同時(shí)，也需要加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的合作和交流，共同推動(dòng)磁性元器件行業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展。

在技術(shù)創(chuàng)新和市場(chǎng)需求的雙重驅(qū)動(dòng)下，磁性元器件行業(yè)必將迎來(lái)更加美好的未來(lái)。

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審核編輯 黃宇