01 概述02 半导体热电财产政策03 热电制冷行业开展示状和趋向 3.1 财产开展状况 3.2 热电制冷手艺的下流使用范畴 3.3 市场开展远景及市场空间
半导体热电手艺处理计划普遍使用于消耗电子、通讯、医疗尝试、汽车、产业、航天堂防、油气采矿等浩瀚范畴。特别是在通讯范畴,今朝高机能微型热电器件市场团体上仍由国际厂商或其在海内设立的子公司所主导。
半导体热电手艺次要包罗半导体热电制冷手艺和温差发电手艺两个使用标的目的,别离操纵了半导体质料的佩尔捷效应(Peltier effect)和泽贝克效应(Seebeck effect)完成了电能和热能之间的互相转换,是一种环保型制冷手艺和绿色能源手艺。
半导体热电制冷手艺所操纵的佩尔捷效应是一种当直流电经由过程两种差别导电质料组成的回路时,结点大将发生吸热或放热的征象。与机器紧缩式制冷手艺比拟,半导体热电制冷手艺的手艺道理和次要利用处景均不不异。半导体热电制冷手艺接纳直流电事情,经由过程调理事情电压和电流巨细,便可完成冷量及温度的持续、精细的掌握,统一体系在不改动构造前提下,只需调解电流标的目的便可完成冷却和加热两种形式的转换。半导体热电器件没有活动部件,因而事情时无振动,无乐音,其外形也较为灵敏,尺寸便于小型化、微型化。
注:制冷系数(Coefficient of Performance, COP)是一个权衡制冷服从的目标,代表了单元功耗所对应的吸热量,COP=吸热量(W)/输入功率(W)。COP 越大,制冷装备能源操纵服从越高。
因为半导体热电制冷手艺与机器紧缩式制冷手艺在手艺特性和手艺使用特征上,都存在较大的差别,因而两者的次要使用处景也不不异,没法完整互相替换。
(2) 制冷装备范畴的行业的市场容量与合作格式,半导体热电制冷手艺与机器紧缩式制冷手艺的市场占据率
制冷装备种类繁多、市场宏大,使用处景差别较大,除家用空调、家用型冷藏箱(包罗冰箱、酒柜、车载冰箱等)等家用制冷装备,还包罗中心空调、大型冷柜、冷库等商用、物流冷链制冷装备。今朝,还没有官方或威望调研机构对制冷装备行业的团体市场容量停止统计。
上述制冷装备中,家用型冷藏箱是同时接纳半导体热电制冷手艺与机器紧缩式制冷手艺的制冷装备。因为接纳机器紧缩式制冷手艺的家用型冷藏箱制冷系数和在大制冷量工况下的性价比高于半导体热电制冷手艺,其贩卖地区散布和浸透率都到达了较高程度。接纳半导体热电制冷手艺的家用型冷藏箱普通容积较小,仅具有冷藏功用,次要是满意人们对尺寸、静音性请求较高的糊口改进类利用需求。按照智研征询的统计数据,2017 至 2019 年,中国出口的紧缩式家用型冷藏箱的数目别离为 1,601.74 万台、1,567.71 万台、1,489.93 万台,半导体系体例冷式家用型冷藏箱数目别离为 511.49 万台、542.05 万台、545.14 万台。2017 至 2019年,半导体系体例冷式别离占家用型冷藏箱市场整体数目的 23.76%、25.25%、26.36%,市场范围和市场占据率今朝低于紧缩式家用型冷藏箱。
从合作格式看,两项手艺的市场到场者也存在较大差别。消费贩卖接纳机器紧缩式制冷手艺的家用型冷藏箱的企业次要为海尔、海信等大型红色家电企业,接纳半导体系体例冷手艺的除本公司外,次要为奥达信、中山凯腾、北方电子、多美达等企业。
半导体热电制冷与机器紧缩式制冷手艺在手艺特性、手艺使用特征、次要使用处景方面都存在较大差别,不存在互相替换的干系。关于需求精准控温的微型化部分制冷场景,如通讯范畴的光模块,和对情况顺应性、便携性、静音性请求较高的利用处景,如消耗电子范畴的啤酒机、恒温床垫,半导体热电制冷手艺凭仗控温精度高、尺寸小、无机器动弹部件、无振动、无乐音、无磨损、事情形态无安排角度请求等手艺劣势,是机器紧缩式制冷手艺所不成替换的。
关于消耗电子范畴中的恒温酒柜、电子冰箱等传统家用型冷藏箱装备,半导体系体例冷手艺在小容积、小冷量制冷场景下,具有愈加较着的性价比劣势和无振动、无噪声、尺寸小的劣势,与机器紧缩式制冷手艺构成有用的互补,是其没法完整替换的。
半导体温差发电手艺是操纵半导体质料的泽贝克效应完成热能向电能转换的手艺,其中心部件为半导体温差发电器件。半导体温差发电手艺是一种新兴的节能手艺和特别电源手艺,其次要使用处景及可替换性手艺状况以下:
半导体热电财产属于国度鼓舞开展的新兴财产,是支持消耗电子、通讯、医疗尝试、汽车、产业、航天堂防、油气采矿等诸多当代财产的枢纽手艺之一。半导体热电器件是热电整机使用、热电体系和保证高热流密度电子器件事情机能的枢纽零部件,遭到国度鼓舞、撑持和鞭策;以热电整机使用为代表的半导体热电手艺在消耗电子范畴的财产化使用满意了人们改进糊口品格的本性化需乞降对美妙糊口的神驰。半导体热电财产遭到国度订定的多项政策撑持,契合国度计谋。
半导体热电制冷手艺是操纵半导体质料的佩尔捷效应(Peltier effect)完成电能向热能转换的手艺。佩尔捷效应最早在 1834 年由法国科学家佩尔捷发明,因为其时只能利用热电转换服从较低的金属质料,佩尔捷效应没有获得实践使用。20 世纪 50 年月以后,跟着碲化铋等半导体质料的发明,热机电能较好的半导体质料使得热电转换服从大幅进步,从而使半导体热电制冷手艺进入工程理论范畴。颠末半个多世纪的开展,跟着热电质料手艺的前进和消费工艺、构造设想的连续优化,更大制冷量、更高热电转换服从、更低本钱的半导体热电器件满意了更多差别使用范畴的利用需求,财产化范围不竭扩展。
比年来,高机能微型热电制冷器件成为半导体热电制冷手艺的主要开展标的目的。跟着使用于光模块、微处置器等电子器件的快速开展,其尺寸不竭减小,集成度不竭进步,细小面积内的功耗急剧上升,部分热流密度大幅增长。半导体热电制冷手艺作为高热流密度部分自动制冷和精准控温的主要手艺处理计划,对高机能微型热电制冷器件更高的牢靠性、更小的尺寸提出了火急需求。
半导体温差发电手艺是操纵半导体质料的泽贝克效应(Seebeck effect)完成热能向电能转换的手艺,其中心部件为半导体温差发电器件。泽贝克效应是佩尔捷效应的逆历程,最早在 1821 年由德国科学家泽贝克发明。今朝,温差发电手艺最典范的使用是作为某些特别情况或牢靠性请求较高的利用处景下的特别电源,和对能量密度低、分离型低档次热能完成收受接管操纵的节能手艺。
在节能手艺方面,固然受限于发电量较小、单元发电量本钱较高、热电转换服从较低的范围性身分影响,温差发电手艺比拟于余热汽锅等传统节能手艺的市场范围仍旧较小,可是其不断遭到国度政策撑持和科研项目标重点存眷,将来跟着热电转换服从的进步和消费本钱的不竭优化,存在着大批潜伏市场使用时机。在特别电源方面,跟着集成电路的开展,智能腕表、无线传感器等微电子体系的功耗不竭低落,和可穿着电子装备市场的兴旺开展,可挪动热电联供装备的提高,使得温差发电手艺作为特别电源使用的场景逐步增加。
半导体热电制冷手艺凭仗其不成替换的灵敏性、多样性、牢靠性等劣势和特性,成为支持诸多当代财产的枢纽手艺,可以普遍使用于消耗电子、通讯、医疗尝试、汽车、产业、航天堂防、油气采矿等范畴,跟着热电手艺的前进和推行,其下流使用不竭成熟,新产物不竭出现,市场需求显现出逐年增加的态势。上述使用范畴中,消耗电子范畴是公司今朝产物的次要实践使用标的目的,通讯范畴是公司将来的重点拓展标的目的。
消耗电子范畴是今朝半导体热电制冷手艺最大的使用市场,其最典范的使用是在有限的空间内制冷或经由过程制冷、制热完成准确控温,如恒温酒柜、电子冰箱、冷热型饮水机、电子空调、啤酒机、恒温床垫、、手机散热夹、水离子吹风机等。
按照 MarketsandMarkets 的陈述数据,2016 年至 2018 年,半导体热电器件在消耗电子产物使用范畴的对外贩卖市场范围别离为 1.05 亿美圆、1.18 亿美圆、1.31 亿美圆,估计 2024 年将到达 2.31 亿美圆。2017 至 2020 年 1-6 月,公司使用于消耗电子范畴的半导体热电器件产物贩卖支出别离为 4,981.23 万元、5,615.21 万元、5,560.24 万元,2,882.56 万元,仍存在较大的存量及增量市场空间。
在光通讯收集旌旗灯号传输过程当中,需求利用光模块对光旌旗灯号停止放大、转换和传输。因为光模块及其内部组件机能对温度十分敏感,温度降低将惹起光功率输出削减同时波长正向漂移,因而光模块需求在必然温度下才可以停止连续不竭的数据传输。
跟着环球 5G 承载收集建立的鼓起,和视频直播、云计较、大数据中间的快速开展,对高速度光模块的依靠愈来愈重。光模块集成水平和组装密度的不竭进步,在供给壮大使勤奋能的同时,也招致了功耗和发烧量的急剧增长,对光模块散热提出了更高的请求。因而,接纳半导体热电制冷手艺对光模块停止精准的自动控温,连结其事情在温度不变的情况下,是今朝最次要确实保光模块有用事情、耽误利用寿命的手艺处理计划。
除用于光模块温控外,半导体热电制冷手艺在通讯范畴还可用于光纤放大器、基站电池柜、光通道监督器、社区大众电视天线体系、泵浦激光器、波长锁定器、雪崩光电二极管等产物的温控。按照 MarketsandMarkets 的陈述数据,2016年至 2018 年,半导体热电器件在通讯使用范畴的对外贩卖市场范围别离为 1.02亿美圆、1.11 亿美圆、1.20 亿美圆,估计 2024 年将到达 1.74 亿美圆。
除消耗电子和通讯范畴,半导体热电制冷手艺在其他范畴也有着普遍使用。在医疗范畴,次要用于冷敷装备、便携式胰岛素盒、挪动药箱,和 PCR 测试仪等尝试室中各类仪器仪表、检测装备的温度掌握;在汽车范畴,次要用于车载冰箱、车载恒温杯架、汽车调温座椅,和人机交互装备、动力电池、传感器等装备的热办理;在产业范畴,可用于对冷源展现仪、烟气冷却、CCD 图象传感器、激光二极管、测定仪等产物的精准控温;在航天堂防备畴,可用于探测器和传感器的温度掌握、激光体系冷却、飞翔服温度调理、装备外壳冷却等。
按照MarketsandMarkets于2019年8月公布的数据,2016年至2018年环球半导体热电器件贩卖市场范围为4.97亿美圆、5.51亿美圆、6.08亿美圆,估计2024年将到达10.23亿美圆。
中国事环球最次要的半导体热电器件市场之一。中国作为环球最次要的热电整机使用产物消费大国,消耗类电器产物利用需求的不竭出现和消耗需求的连续晋级,和海内大轮回为主体、海内国际双轮回互相增进的新开展格式的放慢开展,是将来的中国半导体热电器件市场范围连续增加的次要鞭策力之一。别的,跟着中国5G通讯收集建立和新能源汽车市场的兴旺开展,用于光模块温控、汽车动力电池热办理的半导体热电制冷器件市场需求也存在较大的增加空间。
按照MarketsandMarkets于2019年8月公布的数据,2016年至2018年,中国半导体热电器件市场范围别离为1.11亿美圆、1.22亿美圆、1.34亿美圆,估计2024年将到达2.15亿美圆。
在热电手艺中,转换服从的上下起首取决于热电器件机能,但终极转换结果则由冷热端换热设想、构造设想、工况掌握计划等手艺配合决议。热电体系是一种以半导体热电器件为中心,再分离换热器、工况掌握计划所构成的体系集成安装。因为热电体系给客户供给了更完好的热电手艺处理计划,其产物附加值更高,潜伏市场范围更大。跟着半导体热电手艺处理计划厂商手艺的成熟和范围化效应的提拔,财产链合作愈加明白,愈来愈多的热电器件下旅客户也偏向于由本人组装改变为采购整套热电体系。
从热电体系的下流使用范畴之一,消耗电子范畴热电整机使用中半导体系体例冷式家用型冷藏箱的产量看,按照智研征询、国度统计局数据,2019 年环球半导体系体例冷式家用型冷藏箱产量到达 2,012 万台,中国电冷热饮水机产量到达 1,679万台。根据每台半导体系体例冷式家用型冷藏箱和电冷热饮水机最少需求一个热电体系推算(部门大冷量产物会利用多个),2019 年仅上述使用范畴市场对热电体系的利用量合计就在 3,691 万个以上。欧博体育网址
除半导体系体例冷式家用型冷藏箱和电冷热饮水机之外,热电整机使用中的恒温床垫、冰淇淋机等产物,和汽车、通讯、医疗尝试等浩瀚范畴均存在大批对热电体系的利用需求。伴跟着下流热电整机使用市场需求的连续增加,和新产物需求的不竭呈现,与之相配套的热电体系需求也将随之增加。
今朝,热电整机使用次要是伴跟着人们糊口品格不竭进步,对本性化、定制化效劳的不竭寻求而呈现的。
啤酒机是为了满意人们对高品格生啤和在家庭、集会、小型酒吧等场景下的饮用需求而呈现的。生啤又称为“鲜啤酒”,其酒液不颠末巴氏灭菌法处置,从而保留了一部门养分丰硕的酵母菌,以是口胃比一般瓶装“熟啤”更加鲜美。因为鲜啤酒需求冷藏寄存,因而已往常常在装备了专业加工装备及特别工艺除菌设备或以大容量桶装情势销售的大型酒吧、饭馆等场合才气体验。啤酒机的呈现令人们在差别场合都可以饮用滋味鲜美的生啤,产物一经推出便遭到西欧消耗者的普遍欢送。
2010 至 2019 年,环球啤酒消耗量不变,啤酒均价逐年进步,啤酒消耗风俗的不变和消耗程度的提拔,包管了啤酒机这类用于改进啤酒饮用体验的产物市场的不变开展。
恒温酒柜是因为葡萄酒有本身相宜的贮藏温度,不容易安排在冰箱中与食物一并贮藏,因而需求特地的恒温酒柜予以贮存。同时,接纳半导体系体例冷手艺的恒温酒柜能够免频仍的机器振动带来的加快成熟、沉淀物挥散等影响葡萄酒口感和品格的身分,是家庭情况中幻想的葡萄酒贮存方法。
2010 至 2019 年,环球葡萄酒消耗量及均价逐年进步,葡萄酒消耗量和消耗程度的稳步提拔,有益于恒温酒柜这类用于改进葡萄酒贮存情况、饮用体验的产物市场的进一步开展。
冻奶机次要用于冷藏鲜奶,使鲜奶连结最好口感,经常使用于搭配咖啡机在家庭、咖啡馆等场合利用。2015 至 2018 年,环球咖啡消耗量稳步增加,冻奶机产物市场远景优良。
2015 至 2018 年环球咖啡消耗量,(单元:万袋,每袋 60KG),数据滥觞:国际咖啡构造
除上述产物外,恒温床垫比拟于电热毯,其操纵水在床垫水道中的轮回同时完成冷却、加热,完成了就寝温度的智能调理。该床垫不只使在享用温馨温度的同时免受噪声的袭扰,同时包管了人身宁静。电子冰箱比拟于紧缩机制冷冰箱,具有没有乐音、尺寸松散的劣势,满意了人们在旅店客房、汽车、寝室等对乐音掌握、尺寸请求较高的利用处景下对冰箱的需求。冰淇淋机比拟于接纳紧缩机制冷手艺的商用冰淇淋机体积更小、价钱更低、维修便利、食物宁静性更高,令人们在家中就可以享用便宜冰淇淋的糊口兴趣。
在消耗电子范畴,愈来愈多可使用半导体热电手艺改进糊口品格的使用处景和对应的热电整机使用,正伴跟着人们对美妙糊口的寻求而不竭出现。
今朝,啤酒机、恒温酒柜、恒温床垫等热电整机使用的次要消耗市场还集合于西欧兴旺国度,次要缘故原由是这些地区的消耗者对糊口品格的请求和消耗程度较高。2018 年,我国城镇住民人均住房修建面积到达 39 平方米;2019 年,天下住民人都可安排支出到达 30,732.85 元/年,天下住民人均消耗收入到达 21,558.85元/年,呈逐年增加态势。
跟着中国消耗者寓居情况的改进、可安排支出和人均消耗收入的不变增加,人们的糊口风俗和消耗风俗逐步晋级,对电器产物的小型化、静音、环保、宁静等本性化请求更高,以半导体热电制冷手艺为中心的热电整机使用产物凭仗无振动、无噪声、控温精准、冷量调理便利、牢靠性高、构造松散、绿色环保的特性在家居糊口中被愈来愈多的消耗者所喜爱。别的,跟着需求利用热电整机使用改进糊口品格的使用处景不竭出现,也为具有中心手艺和财产链整合才能的企业带来了宽广的开展远景。
半导体系体例冷式家用型冷藏箱是热电整机使用产物中的次要种别之一,包罗啤酒机、恒温酒柜、电子冰箱、冻奶机等冷藏箱产物,不包罗恒温床垫、冰淇淋机等非冷藏箱类产物。今朝,半导体系体例冷式家用型冷藏箱次要消耗市场还集合于西欧兴旺国度,而中国则是最次要的制作基地之一,承接来自环球的定单需求。
2010 年至 2019 年中国半导体系体例冷式家用型冷藏箱出口金额,单元:万美圆数据滥觞:智研征询
根据细分使用范畴差别,半导体热电器件及热电体系市场显现出差别的合作格式。按照 MarketsandMarkets 和 Transparency 的市场调研陈述,和行业内次要企业官方网站的相干营业引见,今朝使用于通讯、汽车、航空国防等范畴的高机能半导体热电器件及热电体系市场,次要把握在日本 Ferrotec、KELK Ltd.,俄罗斯 RMT,美国 Phononic、Gentherm 等外资企业或其在海内设立的子公司手中,这些企业手艺气力薄弱,在相干范畴具有先发劣势和丰硕的行业经历。而海内大部门企业因为起步较晚,还处于手艺提拔阶段,手艺程度与国际先辈程度比拟另有必然差异。
21 世纪以来,跟着我国成为环球消耗类热电整机使用产物制作大国,动员了海内财产链上游半导体热电器件和热电体系企业的快速开展,市场与政策的两重指导下我国半导体财产手艺程度不竭提拔。特别是在消耗电子范畴,因为该范畴对热电器件和热电体系的机能和牢靠性请求相对较低,市场次要被我海内资企业依托本钱和性价比劣势所占有。跟着我国高端制作业的开展,部门海内手艺气力较强的内资企业,在持续开辟新型使用,做大消耗范畴市场的同时,也逐步开端向通讯、汽车范畴市场开辟。
今朝,热电整机使用产物市场次要到场者为我海内资企业及外洋品牌厂商在海内设立的消费企业。此中,在内销市场,我海内资企业次要经由过程 ODM 形式为外洋品牌厂商朝工消费,而在内销市场则次要接纳 ODM 和自立品牌运营相分离的形式。
因为热电整机使用市场开展工夫较短,尚处于生长阶段,各种新型手艺处理计划亦屡见不鲜,行业内还没有构成具有把持效应或具有明显品牌劣势的企业。将来,跟着热电整机使用产物功用需求的日渐提拔,和西欧兴旺国度对热电整机使用产物的能效、环保尺度请求愈来愈高,具有较强研发才能的热电整机使用制作企业将在市场所作中获得劣势,市场集合度将逐步提拔。
因为半导体热电财产属于细分行业,市场到场者次要为非上市公司或上市公司团体营业的一部门,未表露其热电手艺相干营业的详细支出,因而没法核算各市场到场者的市场占据率。