1、全球军用电源行业市场规模情况
据Reportlinker预测,到2025年低,全球下一代军用电源市场规模有望从2019年的92.5亿美元增长到156.5亿美元,年复合增长率为7.74%。
全球军用电源市场规模增长趋势:
单位:亿美元
资料来源:Reportlinker
2、中国军工电源市场规模
我国近期公布的2021年国防军费预算已达到1.35万亿,增速6.8%,近10年复合增长速达9.4%。据《新时代的中国国防》披露,我国国防费用由人员生活费、训练维持费、装备费构成,其中装备费用近年占比快速提升,从2010年的33.2%提升至2017年的41.1%,达到4288.35亿元。未来随着经济持续增长带来的红利,军费投入增速将与经济增长正相关。在武器装备加速换装列装、先进武器装备电子系统价值量占比提升两大逻辑驱动下,军用模块电源市场正蓬勃发展。
由于军工涉密原因,目前军用电源行业内无细分市场规模的统计数据。从军用电源行业整体来看,据中国电源学会统计的我国电源行业市场规模数据,按照中金公司研究部对军用电源占整体电源市场规模4%的假设进行测算,我国军用电源行业市场规模在2021年达到144.12亿元人民币。
2019年—2021年中国军用电源市场规模
单位:亿人民币
数据来源:中国电源学会、中金公司研究部
二、军工电源未来发展趋势
1、模块化
为使电源设备更为便捷的满足各类武器装备电子系统的应用需求,电源厂商将实现特定电源转化功能的电路进行独立模块化设计和封装,使其可与其他模块化产品进行任意组合,以便捷的方式搭建满足客户需求的电源系统产品。同时,为使电流应力(即工作电流与额定电流的比值)降低,用电系统通常需要运用多个独立单元进行并联工作,通过各模块化电源共同平分承载电流,可以有效降低电路故障率、保证整体系统的正常运行。
2、集成化、小型化
集成化设计可以使电源产品结构更加紧凑,在提升电源功率密度、减少引线长度的同时,提高了整体系统的可靠性。尤其在航空航天及导弹装备等对体积要求较高的应用领域中,集成化设计能够使得电源设备实现小型化、轻型化,从而减轻起飞及飞行重量,增大其他关键功能单元的空间。同时,上游芯片等电子元器件的集成化发展趋势也为电源产品的集成化提供了保障。
3、数字化
通过可编程芯片可实现针对电源产品闭环反馈控制回路的数字化控制,代替传统单一参数的模拟控制,同时取代模拟电路中的功能电路和保护电路,能够简化外围硬件电路设置、缩小电源产品尺寸。采用数字化技术,通过嵌入式软件能够实现对电源工作状态的实时监控,并实现上位机对电源功能的控制,使电源更加智能化,具有控制精度高、温度飘移小、功能扩展性强等优势。数字化控制相对模拟控制拥有诸多优势,未来将有广阔的市场应用。
三、模块电源的两种工艺
目前模块电源按工艺分为微电路电源(PCB工艺)和厚膜电源(厚膜工艺),二者均可使电源集成度进一步提升:
1、PCB工艺:是指运用自动化设备,将表面贴装元器件安装、焊接在印制好的PCB板上,而后进行入壳封装并形成模块电源产品的过程。
2、厚膜工艺:采用丝网印刷、烧结等厚膜工艺在同一基片上制作无源网络,而后在其上组装半导体器件芯片、单片集成电路、微型元件等,再外加封装形成模块电源产品。
微电路电源和厚膜电源各有千秋。
由于二者工艺差异,厚膜电源通常成本及技术难度更高、可靠性更好、可存储时间更长、温度范围更宽、体积重量更小,主要应用于航空航天领域;微电路电源成本较低、大功率表现更好、通用性更强,除航空航天外还广泛应用于通讯等领域。
厚膜电源和微电路电源对比:
\ | 厚膜电源 | 微电路电源 |
重量 | 较轻 | 较重 |
体积 | 较小 | 较大 |
成本 | 较高 | 较低 |
制造工艺 | 较为复杂 | 较为简单 |
可靠性 | 较高 | 适中 |
高功率密度模块中的表现 | 适中 | 好 |
工作温度范围 | -55°C—125°C 更适用于高温环境 | -55°C—105°C 适用于高温环境 |
应用领域 | 国内主要用于航空航天 | 国内主要用于航空航天、通讯 |
代表厂商 | Interpoint、VPT、电子43所、电子24所、振华微电子 | Vicor、SynQor,新雷能 |
资料来源:新雷能官网、中信证据研究部
四、军用电源行业竞争格局
国内电源模块行业起步较晚,美国Vicor、Interpoint、VTP等厂商长期主导我国军用电源模块市场。2018年以前,国内军用模块电源国产化率不足20%。自2018年中美贸易摩擦以来,国家对国防军工“自主可控”的意识大幅加强,截止目前,我国军用电源行业已逐步实现了由国产品牌对国外主流品牌的进口替代,并向上游元器件全国产化替代的方向继续前行。
1、中国的模块电源供应商主要有两大类
一类是Vicor、Lambda、Ericsson等国际公司。
另一类是国内电源供应商主要有:新雷能、中电科43所、中电科24所、振华微电子(振华科技子公司)、四川升华、上海军陶、华耀电子等。
海外主要模块电源厂商:
公司名称 | 品牌产品 | 简要情况 |
Vicor | 模块电源 定制电源 | 全球最大的高密度电源模块供应商,致力于为全球电源系统设计人员提供高级、高性能模块化解决方案,范围涵盖从高度专业化电子设备的小型、独立制造商,到原始设备制造商(OEM)及其合同制造商。其军工产品应用广泛,模块电源产品在我国军工航空航天领域多有应用。 |
Interpoint | 模块电源 定制电源 | 主要提供生产DC-DC转换器和EMI滤波器,在苛刻的军工和航天环境中具有良好的可靠性。产品覆盖航空、航天、军事、医疗等多个领域。 |
VPT | 模块电源 定制电源 | 公司提供高密度、低型面,轻体积的DC-DC转换器,EMI滤波器,并为航空电子,军事和空间应用领域提供定制工程服务。 |
GAIA | 模块电源 定制电源 | 公司原是法国汤姆逊公司电源研究开发部,后划分出GAIA公司专业生产电源产品。公司获得欧洲军标DESC,其产品均列于DESC的PPL产品清单中。GAIA提供超过3000种不同规格的小功率工业用及军用电源,已广泛使用在航空,铁路及军用产品中。 |
资料来源:各公司官网,中信证券研究部
2、国内外差距逐步缩小,技术为国产替代内核驱动。
近年来,国内模块电源厂商在大功率、高可靠、高功率密度等技术领域不断取得突破,部分模块电源产品已可对标国际先进水平。微电路电源而已,新雷能高压全砖模块电池产品已可在输入电压、输出功率等指标中对标Vicor产品,甚至在转化效率上更优;厚膜电源而言,中电科43所、振华微电子等公司产品可兼容Interpoint、VTP、IR、DDC等国外公司同类产品,可研制航天一院、五院、八院要求的LMS、CAST、SAST等级产品,国产电源可在各主要参数上对标国外竞品,甚至在抗辐照等领域更优。
国内外主要厂商大功率全砖模块参数对比