2024回顾：磁性元器件如何靠技术突围价格战

2024年磁性元件产业链价格战如火如荼，第三代半导体技术、磁集成技术及铜铁共烧工艺如何成为行业突破困境的关键？这些创新如何引领行业前行？

2024年，磁性元器件行业在激烈的市场竞争中，尤其是在价格战的白热化阶段，依然展现出了顽强的生命力和持续的创新活力。

这一年，储能领域自2023年起就已经迈入“0.5元/Wh时代”的鏖战，价格战愈演愈烈。与此同时，新能源汽车领域的价格战也再度升级，比亚迪等龙头企业对供应商提出的降本要求，因其严苛程度在行业内掀起了广泛讨论。

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此外，上游原材料价格的不断上涨，使得磁性元器件行业在夹缝中艰难生存。然而，正是在这样的逆境中，磁性元器件行业企业通过技术创新，积极寻求突破困境的道路。

01 .第三代半导体技术的突破与应用

随着科技的飞速发展，第三代半导体技术逐渐崭露头角，成为推动磁性元器件行业发展的重要力量。与传统的硅基半导体相比，第三代半导体材料如氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)具有更高的击穿电场、更高的热导率和更快的电子饱和漂移速度，这些独特的物理特性使它们在高功率、高频化的应用中表现出色，为磁性元器件行业带来了革命性的变化。

(1)性能优势明显、价格下滑 第三代半导体应用日益广泛

以SiC为例，其器件不仅体积小巧，而且开关频率损耗极低，为电源的高频化、高功率密度设计带来了显著优势。与相同规格的Si基MOSFET相比，SiC基MOSFET的尺寸可大幅减小至原来的十分之一，这一特性极大地推动了高频化应用，进而实现了更高的功率密度。

过去，SiC晶体生长过程复杂且成本高昂，包括高能耗、长时间和技术难度，制造过程中可能出现缺陷，导致成品率较低，使得SiC市场价格高昂且供给短缺。然而，近两年随着制备技术的突破和良率的提升，生产成本显著下降。同时，国内第三代半导体行业涌入大量新玩家，SiC产能得到释放，器件价格逐步降低。

第三代半导体在新能源汽车、光伏储能、充电桩、服务器、大功率电源等领域的应用日益广泛。特别是SiC和GaN等新型半导体材料的涌现，对磁性元器件的性能提出了更高要求。

中国电源学会磁技术专委会主任委员、太原理工大学的杨玉岗教授在2024联合学术年会上指出：“磁性元器件行业的发展步伐已滞后于半导体、功率器件的发展，SiC和GaN等第三代半导体材料的工作频率高，可以推进到数MHz级别，而现有的磁性材料在高频下的损耗较大，难以满足应用需求。”

以服务器电源为例，目前电源的主流频率在200KHz—1MHz之间，比较成熟的是在800KHz以下，1MHz以上的应用较少。可以说，磁性元器件已成为整机、电源模块在节能降耗、高功率密度和小型化道路上的关键挑战。

(2)磁性元器件企业如何应对第三代半导体技术挑战

为了紧跟电源高频化的发展趋势，满足市场迫切需求，磁性元器件企业在2024年主要从三个方向发力：一是结构优化，积极探索磁集成技术;二是材料创新，更加专注于高频、高饱和磁性材料及低损耗线材的研发;三是技术升级，利用AI设计技术提升磁性元器件产品设计的效率与精度。

在这一背景下，威海东兴电子有限公司作为磁性元器件行业的佼佼者，积极应对第三代半导体技术的发展，展现了其独特的战略眼光。

东兴电子研发总工张洪伟强调：“随着第三代半导体的广泛应用，传统磁性元器件的分离式设计已难以满足市场需求。因此，东兴电子不仅深入探索磁集成技术，还采用高度定制化的磁性材料与骨架设计，旨在最大化磁性元器件产品利用率并节省空间。同时，公司充分利用数模仿真技术，确保设计方案的精准无误，有效降低了后期调整成本，实现了磁性元器件产品性能与成本的双重提升。”

而磁集成技术，作为磁性元器件应对第三代半导体发展的有效手段之一，在2024年受到了行业前所未有的关注。

02. 磁集成技术的革新与发展

磁集成技术是将多个磁性元器件集成在一个磁芯上，实现磁路共享和绕组共享的技术。这种技术可以减小磁性元器件的体积、重量和成本，提高系统的可靠性和性能。2024年，众多磁性元器件企业纷纷推出了磁集成系列产品，磁集成技术进入快速发展阶段。

已推出磁集成设计的部分磁性元器件企业
整理自Big-Bit产业研究室

(1)磁性元器件磁集成产品方案优势

器件数量减少。磁集成技术通过整合多个磁性元器件，可以显著减少所需器件的数量。以光储逆变器为例，采用磁集成方案后，电感等磁性元器件的数量可以大幅减少。比如京磁新能源的双交错逆变方案中LLC电路的电感用量可从原来的6颗减少至3颗;双路三相的逆变器中，网侧PFC功率电路中3颗电感可集成为1颗，LLC谐振电路中电源电感用量可从8颗减少至4颗。

京磁新能源磁集成产品

体积缩减。磁集成产品在设计上更加紧凑，体积大幅减小。实验结果表明，采用磁集成技术后，磁性元器件体积可以减少25.68%左右。如泰科斯德推出的充电桩电源磁集成产品，通过将谐振电感集成到变压器上，体积减少了20%-30%。

成本下降。随着所需器件数量和减少和体积的缩减，磁集成产品所需原料成本下降。以磁集成耦合电感为例，其成本一般能降低约20%。

铭普22kW车载OBC三相磁集成变压器

(2)磁性元器件磁集成产品方案挑战

系统挑战：干扰问题。磁集成后，由于各磁性元器件之间的相互作用，可能会产生复杂的电磁干扰问题，影响系统的稳定性和性能。针对这一难题，京磁新能源总工程师海来布曲分享了他们的产品解决方案，采用全新的变压器设计方法，将原边和副边分成几层或几道，以分散漏磁通，有效降低了电磁干扰。

器件挑战：自动化问题。磁集成产品的生产工艺相对复杂，对自动化生产线的适应性和兼容性提出了更高要求。且由于磁集成产品往往需要高精度的组装和检测环节，因此起自动化生产线需要具备高度的灵活性、可配置性和智能化水平。

变压器+谐振电感 图源京泉华官网

散热问题。由于结构紧凑，磁集成产品的散热成为一大挑战，需要采取有效的散热措施以确保产品的长期稳定运行。具体来说，需要企业通过优化产品设计，如增加散热面积、采用导热性能更好的材料等，来提高磁性元器件产品的散热能力。同时，还可以引入先进的散热技术，如液冷散热、热管散热等，以进一步提升产品的散热效果。

磁芯设计。磁集成技术对磁芯的设计提出了更高要求，需要精确计算和优化磁芯的形状、尺寸和材料，以满足系统的性能需求。值得一提的是，以前不同磁性材料在不同频率段有明确的应用区隔。近年来随着材料技术的发展，铁氧体材料、金属磁粉芯、非晶纳米晶等材料之间的特性开始交叉，给磁性元器件企业带来更广泛的材料选择。

线材选择。磁集成产品的线材选择也至关重要，需要综合考虑电流承载能力、电阻损耗、耐热性能等因素，以确保产品的性能和可靠性。同时，线材的布局和走线也需要精心设计，以避免电磁干扰和散热问题。

普晶电子磁集成磁性元器件产品

未来，磁性元器件企业还需要不断投入研发和创新，提高设计和制造水平。同时，也要加强磁性材料、线材等产业链企业的合作和交流，共同推动磁集成技术的发展和应用。

03. 芯片电感的发展与铜铁共烧工艺

2024年，全球AI算力呈现出高速发展的态势，为芯片电感市场带来了前所未有的机遇。

(1)算力发展带动芯片电感市场需求

据TrendForce集邦咨询的分析报告，本年度全球服务器整机出货量预计达到约1365.4万台，其中AI服务器全年出货量更是将激增至167万台，年增长率高达41.5%，占比攀升至约12.1%。这一增长速度远超传统服务器，无疑为芯片电感市场注入了强劲的动力。

面对这一市场蓝海，铂科新材、横店东磁、三钛科技、东睦科达等磁性元器件产业链上的领军企业纷纷抢滩布局，加大研发投入，优化生产流程，以期在激烈的市场竞争中占据有利地位，更好地满足市场需求。

服务器 图源包图网

在这一背景下，芯片电感的生产技术成为了关键。其中，铜铁共烧工艺作为芯片电感制造的核心技术之一，受到了广泛的关注和应用。

(2)铜铁共烧工艺的优势

铜铁共烧工艺是一种将铜粉和铁磁性材料通过精密的共烧工艺紧密结合在一起的创新技术。该技术不仅融合了铜材料卓越的导电性能，还充分发挥了铁磁性材料出色的磁性能，从而能够制备出高性能、高可靠性的磁性元器件。具体而言，铜铁共烧工艺具有以下显著的优势：

优异的的散热性能：因为芯片电感采用的合金软磁粉芯属于合金材质，相较于铁氧体的陶瓷体材质导热系数更高，同时在工艺上采用一体压制成型，使得导热铜片紧密贴合磁芯，散热效果更好。

降低损耗：铜铁共烧工艺通过优化材料组合和共烧工艺，显著降低了芯片电感的损耗。有实验数据表明，采用铜铁共烧工艺的芯片电感在相同工作条件下，损耗可降低约20%-30%，这对于提高电子设备的能效具有重要意义。

推动片上集成：铜铁共烧工艺使得电感从分立元件向片上集成迈出了关键一步。通过该技术，电感元件可以被直接集成到芯片上，从而大大减小了电子设备的体积和重量，提高了其集成度和可靠性。

支持小型化与高效化：随着电子设备向小型化、高效化方向发展，铜铁共烧工艺的应用显得尤为重要。该技术不仅能够满足高性能磁性元器件的需求，还能够为电子设备的小型化、高效化提供有力支持。

(3)铜铁共烧工艺的应用前景

随着电子制造业的蓬勃发展和对高性能磁性元器件需求的日益增长，铜铁共烧工艺的应用范围也在不断扩大。从传统的通信、消费电子领域，到新兴的AI服务器、数据中心等高算力应用场景，铜铁共烧工艺都展现出了其独特的优势和广阔的市场前景。

以铂科新材为例，该公司自2020年开始入局芯片电感领域。据铂科新材2024半年度报告，其针对芯片电感市场开发出适用 5 kHz~2 MHz 高频段的金属软磁复合材料，并结合独创的高压成型铜铁共烧工艺，制造出了高效、小型、高可靠的芯片电感产品。

图源铂科新材2024半年度报告

这一突破不仅为公司打开了半导体供电领域的新赛道，还使得芯片电感业务迅速成长为公司的第二条增长曲线。

04. 结语

2024年，磁性元器件行业在价格战白热化的背景下，通过技术创新成功找到了突破困境的道路。第三代半导体技术、磁集成技术和铜铁共烧工艺的发展，不仅推动了磁性元器件行业的技术进步，也为行业未来的发展指明了方向。

展望未来，随着新能源汽车、储能、AI等领域的快速发展，磁性元器件行业将迎来更加广阔的市场空间和发展机遇。同时，行业内的竞争也将更加激烈和复杂。为了保持竞争优势和持续发展，磁性元器件企业需要不断投入研发和创新，提高产品质量和技术水平。同时，也需要加强产业链上下游企业的合作和交流，共同推动磁性元器件行业的进步和发展。

在技术创新和市场需求的双重驱动下，磁性元器件行业必将迎来更加美好的未来。

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审核编辑 黄宇