中国无线充电行业概览.pdf
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1、2019年中国无线充电行业概览概览标签:无线供电、Qi标准、无线充电技术报告作者:王则烨2019/1242019 LeadL400-072-5588无线充电,即Wireless Charging Technology,又称感应充电、非接触式感应充电,是利用近场感应,由供电设备(充电器)将能量传送至接收装置,该装置使用接收到的能量对电池充电,并同时供其本身运作。无线充电仅需充电器与用电装置之间以电感耦合的方式传送能量,两者之间无需使用电线连接,因此充电器及用电装置均可实现无导电接点外露,无线充电技术源于无线电力输送技术。2014-2018年,中国无线充电行业市场规模(按销售额计)从8.2亿美元增
2、长至45.6亿美元,年复合增长率为54%。在国家政策大力支持和无线充电设备逐渐普及的背景下,无线充电设备在电动汽车、医疗设备等领域的渗透率逐渐上升,2023年中国无线充电行业市场规模有望将达到153亿美元。得益于良好的技术、社会环境,中国无线充电行业得以快速发展在技术层面,无线充电设备充电效率、功率、发热、厚度等技术问题逐渐被攻克,推动无线充电技术产业的发展。在社会层面,智能设备的发展与智能移动终端采购率的提升驱动手机等消费电子无线充电场景的形成,此外,可穿戴设备、消费电子产品等设备的进步,推动无线充电传输产业的发展。适配性和安全性是中国C端消费者最重视的必要属性适配性和安全性是中国C端消费者
3、最重视的属性,60%的C端消费者认为无线充电设备应适用于任何移动设备,而非某个特定品牌。52%的C端消费者认为安全性是无线充电设备的必要属性。此外,53%的C端消费者较关注无线充电设备的充电效率,49%的C端消费者认为电量消耗率将影响其购买意愿。无线充电设备组件成本下滑,无线充电有望进驻中阶手机无线充电行业发展初期,苹果、三星等大型终端设备厂商仅在智能手机高阶产品中导入无线充电功能,伴随无线充电设备普及率逐渐升高,入局厂商逐渐增多,无线充电相关组件生产技术日渐成熟,无线充电模组价格从几百元下降至几十元,无线充电单模装置成本已降至2.2美元左右,组件成本有望降低,无线充电功能将不仅限于高阶电子产
4、品。企业推荐:柏壹科技、微鹅科技、新页集团概览摘要52019 LeadL400-072-5588名词解释-07中国无线充电行业市场综述-08定义及分类-08无线充电方式对比-09无线充电方式技术原理解析-10发展环境解析-11中国无线充电行业产业链分析-12上游各环节利润占比分析-13上游分析-14中游分析-16下游分析-17中国无线充电行业市场规模-18中国无线充电行业发展趋势分析-19中国无线充电行业投资风险分析-20中国无线充电行业竞争格局-21行业竞争概况-21柏壹科技-22微鹅科技-24新页集团-26目录62019 LeadL400-072-5588专家观点-28方法论-29法律声明
5、-30目录72019 LeadL400-072-5588Qi标准:由全球首个推动无线充电技术的标准化组织无线充电联盟(Wireless Power Consortium,简称WPC)推出的“无线充电”标准,具备便捷性和通用性两大特征。Power Matters Alliance标准:由Duracell Powermat公司发起,专注于为符合IEEE协会标准的手机和电子设备,打造无线供电标准。A4WP标准:A4WP是Alliance for Wireless Power标准的简称,由美国高通公司、韩国三星公司及Powermat公司共同创建的无线充电联盟创建,联盟旨在为包括便携式电子产品和电动汽车
6、等在内的电子产品无线充电设备设立技术标准和行业对话机制。WPC:无线充电联盟Wireless Power Consortium,成立于2008年12月17日,是由多家独立公司组成的合作组织。联盟旨在创造和促进市场广泛采用与所有可再充电电子设备兼容的国际无线充电标准Qi。无线供电:无线能量传输或称无线电力传输是一种不经由电导体将电力能量从发电装置或供电端转送到电力接收装置的技术。插电式混合动力车:Plug-in Hybrid Electric Vehicle,PHEV,一种混合动力车辆。特征在于其充电电池除了可由车辆上的内燃机所驱动的发电机充电外,也可以使用外部电源充电。消费电子产品:Consu
7、mer Electronics,供日常消费者生活使用之电子产品。铁氧体:一种陶瓷材料,以氧化铁为其主要成分。大部分的铁氧体是磁性材料,用来制作永久磁铁、变压器的铁芯及其他相关的应用。磁性材料:能对磁场作出某种方式反应的材料称为磁性材料。纳米晶:纳米级晶体,利用高能聚合球体,把水中钙、镁离子、碳酸氢根等打包产生不溶于水的效果,从而使水不生垢达到软化的目的。名词解释82019 LeadL400-072-5588来源:头豹研究院编辑整理中国无线充电行业市场综述定义及分类中国无线充电行业定义无线充电,即Wireless Charging Technology,又称作感应充电、非接触式感应充电,是利用近
8、场感应,由供电设备(充电器)将能量传送至接收装置,该装置使用接收到的能量对电池充电,并同时供其本身运作。无线充电仅需充电器与用电装置之间以电感耦合传送能量,两者之间无需使用电线连接,因此充电器及用电的装置均可实现无导电接点外露,无线充电技术源于无线电力输送技术。无线充电方式可分为小功率无线充电和大功率无线充电两种。小功率无线充电常采用电磁感应式,大功率无线充电常采用谐振式,由供电设备(充电器)将能量传送至用电的装置,该装置使用接收到的能量对电池充电,并同时供其本身运作之用。安全性灵活性通用性无线充电设备采用无通电接点设计,可有效避免触电风险,电力传送元件无外露,不会被空气中的水份、氧气等侵蚀,
9、不会有在连接与分离时的机械磨损及跳火等造成的损耗无需插拔数据线,无需占用多个电源插座,可实现一对多充电无线充电兼容统一标准设备进行充电,无需担心因手机品牌不同导致的充电接口差异无线充电相比有线充电的三重优势目前全球主流的无线充电标准有三种:Power Matters Alliance(PMA)标准、Qi标准、Alliance for Wireless Power(A4WP)标准。无线充电技术源于无线电力输送技术,无线充电技术的发展为消费者带来更加安全、灵活、便易的充电方式92019 LeadL400-072-5588来源:头豹研究院编辑整理由于充电器与用电装置之间以磁场传送能量,两者之间无需电
10、线连接,因此充电器及用电的装置都可实现无导电接点外露。按照无线充电原理分类,无线充电技术可分为电磁感应式、磁场共振、无线电波式和电场耦合式。无线充电方式电磁感应式磁共振式无线电波式电场耦合式英文MagneticInductionResonanceRadio ReceptionCapacitiveCoupling原理电流通过线圈,线圈产生磁场,对附近线圈产生感应电动势,产生电流发送端能量遇到共振频率相同的接收端,由共振效应进行电能传输将环境电磁波转换为电流,通过电路传输电流利用通过垂直方向耦合两组非对称偶极子而产生的感应电场来传输电力传输功率数W数W-kW大于100mW1-10W传输距离数mm-
11、cm数cm-数m大于10m数mm-cm充电效率75%-85%80%38%70%-80%优势适合短距离充电,转换效率高适合远距离充电,大功率充电,转换效率适中适合远距离小功率充电,自动随时随地充电适合短距离充电,转换效率高,发热低挑战特定摆放位置才可精确充电,易发热充电效率较低转换效率低,充电时间较长体积较大,功率较小各类型无线充电方式对比中国无线充电行业市场综述无线充电方式对比按照技术原理,无线充电技术可分为电磁感应式、磁场共振式、无线电波式和电厂耦合式四种充电方式102019 LeadL400-072-5588来源:头豹研究院编辑整理电磁感应式无线电波式磁共振式电场耦合式电磁感应式充电方式设
12、备通常在充电底座以及手机终端分别内置充电线圈,当两者靠近,发射线圈基于一定频率的交流电通过电磁感应在手机接线圈中产生一定的电流,从而将能量从发射端转移到接收端,即从充电座向手机进行供电磁共振式充电方式主要利用磁振器,磁振器是由小电容并联或串联的电感线圈组成,同样的共振频率是能量转移的必要条件。相较于电磁感应,基于磁共振的方式,无线充电实现了长距离、高效的供电,并且是一对多的供电方式无线电波式充电方式的原理是将环境电磁波转换为电流,并通过电路传输电流无线电波式无线充电方式传输距离大于10米,适用于远距离小功率充电,并且可以实现自动随时随地充电,但该充电方式转换效率较低,充电时间较长电场耦合式无线
13、充电,不使用线圈进行电磁感应,可直接通过充电座和电器之间形成高频电场,即利用通过沿垂直方向耦合两组非对称偶极子而产生的感应电场来传输电力该充电方式具有成本低,对准要求低的优点,但实际产品较少受电线圈磁场送电线圈电源磁场电源送电线圈受电线圈电波共振电路整流电路S中国无线充电行业市场综述四种无线充电方式技术原理解析按照技术原理,无线充电技术可分为电磁感应式、磁场共振式、无线电波式和电场耦合式四种充电方式112019 LeadL400-072-5588技术环境社会环境政策环境无线充电设备在充电效率、功率、发热、厚度等技术问题逐渐被攻克自2018年起,德州仪器、IDT、松下等海外企业推出无线充电大功率
14、解决方案,充电电流可达800mA,高通、英特尔、联发科等海外处理器厂商,德州仪器、博通、IDT等独立厂商开始推广兼容磁感应与磁共振接收器的多模无线充电系统单晶片(SoC)。无线充电设备大功率化可减少消费者的充电时间,提高用户体验。现有多模化芯片可支持最大输出功率超过7W,同时Qi标准已实现了从5W至9W至15W 的不断突破。智能设备的发展与智能移动终端采购率的提升驱动手机等消费电子无线充电场景的形成智能设备、可穿戴设备、消费性电子产品等设备的进步推动无线充电传输产业的发展。目前,无线充电设备应用较广泛的场景为消费电子无线充电场景,如宜家的台灯底座、星巴克的吧台、部分品牌店铺可为手机无线充电,此
15、外,在车载场景中,部分汽车品牌提供可兼容部分手机品牌的无线充电器,如奥迪、宝马、福特、本田、奔驰等品牌汽车内提供可兼容iPhone8的无线充电器。此外,蔚来汽车最新发布的ES8搭载无线充电器功能,可为苹果、三星等旗舰机型进行充电。自2016年起,国家发展改革委和国家能源局关于印发能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)的通知。通知的总体目标为提升中国能源自主创新能力,其中无线充电技术作为现代电网关键技术被列为发展重点。政策名称颁布日期颁布主体政策要点上海市鼓励电动汽车充换电设施发展扶持办法2016-06上海市发展改革委等七部对无线充电等新技术,及充电设备投资给予30%的财政资金补贴能源
16、技术革命创新行动计划(2016-2030年)2016-04发改委、能源局通知以电动汽车无线充电为突破点和应用对象,政府制造研发高效率、低成本的无线电能传输系统政府现代能源体系建设力度持续加大,引领、支撑无线充电行业发展无线充电行业相关政策中国无线充电行业市场综述发展环境解析政府在现代能源体系建设力度持续加大,为行业发展提供良好政策环境,无线充电技术的持续突破拓展无线充电产品应用场景122019 LeadL400-072-5588来源:头豹研究院编辑整理中国无线充电行业市场综述产业链分析(1/6)无线充电设备资源供应商无线充电服务供应商消费主体无线充电产品供应商软件系统集成商无线充电解决方案服务
17、商硬件供应商 方案设计行业利润占据上游整体利润的40%芯片厂商利润占比近30%线圈模组由防磁片和铜制线圈组成,原料成本占据无线充电模组制造成本的40%系统集成行业技术壁垒较高,需手机系统设计经验积累,海外消费电子品牌占据90%市场份额需求主体需求主体C端用户To BTo C 60%的C端消费者认为无线充电设备的通用性较重要 52%的C端消费者认为安全性是无线充电设备的必要属性。近90%的大中型无线充电设备厂商推出的无线充电产品覆盖消费级、工业级、电动汽车级医疗设备厂商品牌店铺车企消费电子厂商中国无线充电技术的持续突破吸引中游较多厂商入局,产品普及度的上升推动下游需求主体购买意愿的增强13201
18、9 LeadL400-072-5588环节难易程度利润占比竞争格局发展趋势芯片研制35%以高通、德州仪器、英特尔、IDT等海外巨头为主未来电源芯片行业将持续向高集成度、高充电效率、低功耗发展方案设计25%苹果、高通、特斯拉等海外厂商占据70%的市场份额。中兴、信维等中国本土通信电子企业占据30%的市场份额行业技术门槛降低,利润空间萎缩,部分方案设计服务商退出市场磁性材料生产20%日本TDK、村田等电子元器件企业技术实力强劲。中国实力较强的本土企业包括横店东磁、宁波韵升、天通股份、信维通信等技术壁垒逐渐降低,众多中国本土厂商切入该市场线圈模组制造10%信维通信、立讯精密、硕贝德等中国本土企业具有
19、较强竞争力寻找可替换防磁原料,降低线圈模组整体成本模组制造10%模组制造行业主要由中国本土零组件厂商参与,代表性企业包括普瑞赛斯、立讯精密、信维通信等模组的封装制造环节技术要求相对较低,行业利润率较低,培养企业差异化优势将成为行业未来发展趋势无线充电上游主要包括方案设计、芯片制造、磁性材料生产、模组制造等环节,据行业专家介绍,在无线充电行业发展初期,芯片研制和方案设计环节利润占比较高,其中方案设计行业利润占据上游整体利润的40%,芯片厂商利润占比近30%,自2010年起,无线充电联盟(WPC)颁布Qi(无线充电标准)协议,Qi协议中公布了短距离(40mm,1.6英寸)低功率无线感应式电力传输互
20、连标准,标准的统一为方案设计行业降低了技术门槛,同时降低了行业利润率,方案设计行业利润占比逐渐降低。相较于其他核心环节,模组制造环节的技术含量相对较低,与其他电子零部件的制造工艺差距较小,中国本土厂商在模组制造环节具有竞争优势,可快速切入该市场,但利润空间有限。中国无线充电行业市场综述产业链上游各环节利润占比(2/6)来源:中国信通院,头豹研究院编辑整理无线充电行业上游利润集中在芯片研制和方案设计环节,磁性材料生产、模组制造等环节面临利润空间较小中国无线充电行业产业链上游各环节利润占比142019 LeadL400-072-5588来源:头豹研究院编辑整理电源芯片:无线充电设备中的芯片包括发射
21、端(无线充电发送器)芯片和接收端(无线充电接收器)芯片,发射端芯片负责将输入电源按照特定频段的无线电信号(Qi、PMA、A4WP均规定了不同的频段)发送给对方,接收端端芯片负责将无线电信号转换为电能,从而完成充电过程。电源芯片行业技术门槛较高,因此中国无线充电行业芯片(覆盖接收端与发射端)市场多以高通、德州仪器、英特尔、IDT等海外巨头为主,未来电源芯片行业将持续向高集成度、高充电效率、低功耗发展。方案设计:方案设计环节通常由终端厂商提出需求,方案厂提供设计方案,难度和附加值较高,但行业利润率高达32%。在无线充电方案设计环节,苹果、高通、特斯拉等海外厂商占据70%的市场份额,中国竞争力较强的
22、本土企业包括中兴、信维、万安科技等通信电子企业,中兴与万安科技布局汽车无线充电领域,信维为三星NFC无线充电设备供货商。状态机5V整流桥LDO第一代接收端芯片电路框图单模:Qi第二代接收端芯片电路框图5V12V全同步整流桥(低频)LDOMCUIO存储器12C双模:Qi、PMA5V12V全同步整流桥(高频)BUCKMCUIO存储器12CUART第三代接收端芯片电路框图多模:Qi、PMA、A4WP中国无线充电行业市场综述产业链上游分析(3/6)高通、德州仪器、英特尔、IDT等海外巨头占据无线充电行业上游方案设计、电源芯片环节主要市场份额无线充电接收端芯片演化152019 LeadL400-072-
23、5588来源:露天拍卖网、东莞嘉泓电子科技官网、材料科技在线、头豹研究院编辑整理线圈模组:线圈模组由防磁片和铜制线圈组成,该原料的制造成本占据无线充电模组制造成本的40%,防磁片的功能为防范电磁干扰影响行动通讯芯片,通常防磁片采用常见的磁性元件,防磁原料成本占据线圈模组整体成本的70%,因此降低防磁片成本成为行业的关注焦点,部分企业替换防磁原料以降低主要零部件制造成本,例如高创电子以奈米晶制成的新一代防磁片以取代旧有防磁片,目前高创电子研发的新型防磁片以进入量产阶段。铜制线圈负责产生或接收电源能量,防磁片和铜制线圈的品质将影响无线充电设备的效率。磁性材料:无线充电涉及的磁性材料包括发射端磁材和
24、接收端磁材,发射端磁材为永磁体(永磁铁氧体、稀土钕铁硼永磁体)和软磁铁氧体,接收端使用软磁铁氧体。磁性材料可用于增强发射和接收线圈间磁通量,提高传输率,同时作为发射和接收之间的定位装置,便于终端设备快速淮确定位。软磁铁氧体产品在无线充电中的主要作用是增高感应磁场和屏蔽线圈干扰。目前布局磁性材料市场的海外企业包括TDK、村田等电子元器件企业,中国本土企业包括横店东磁、宁波韵升、天通股份、信维通信等。WPC密线线圈FPC线圈MQPRF扁平线圈示意图制作工艺铜股线密集绕线铜箔刻蚀扁平线间距绕线厚度较厚厚度可变范围小、较薄厚度可变范围大、超薄效率较低适中集肤效应最低、效率较高成本适中较高较低各类型充电
25、线圈方案对比铁氧体非晶纳米晶示意图成分镍锌锰锌铁基非晶铁基纳米晶应用接收端接收端发射端接收端和发射端接收端和发射端效率60%-65%66%-70%70%-73%70%-74%优势适应度高技术成熟柔软超薄磁感度强柔软超薄磁感度强不足易脆较厚制造较难易脆较厚制造较难难穿孔难穿孔不同磁性材料在无线充电中的作用中国无线充电行业市场综述产业链上游分析(4/6)防磁片和铜制线圈的品质将影响无线充电设备的效率,寻找可替代原料,降低防磁片成本成为线圈模组行业关注焦点162019 LeadL400-072-5588(1)中游无线充电系统方案商(2)中游无线充电设备厂商来源:露天拍卖网,头豹研究院编辑整理 无线充
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