微特電機的歷史最早可追溯到 19 世紀初,隨著物理學(xué)的進步,人類對電、磁規(guī)律的掌握推動了電動機的快速發(fā)展。微特電機行業(yè)涉及材料學(xué)、流體力學(xué)、電機控制技術(shù)、微電機技術(shù)、傳感技術(shù)等,屬多學(xué)科、多技術(shù)領(lǐng)域交叉的行業(yè)。
不同學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域中的最新成果能很快在微特電機領(lǐng)域中得到應(yīng)用,尤其是新材料的發(fā)展和應(yīng)用、新一代驅(qū)動技術(shù)的應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)化控制技術(shù)的發(fā)展,都能給微特電機帶來新的發(fā)展理念,并深入到產(chǎn)品應(yīng)用中。
目前,微特電機的應(yīng)用幾乎遍布生產(chǎn)、生活的各個領(lǐng)域,從汽車到家電,從計算機到機器人,從工業(yè)生產(chǎn)到航空航天均有微特電機的身影。微特電機發(fā)揮著控制、驅(qū)動等各種功能,已成為不可缺少的基礎(chǔ)機電產(chǎn)品,它既有低中檔、低投資的勞動密集型產(chǎn)品,又有采用先進制造技術(shù)、新興電子技術(shù)和新材料技術(shù)應(yīng)用相結(jié)合的高投資技術(shù)密集型產(chǎn)品,生產(chǎn)和銷售已經(jīng)全球化。
(1)國際微特電機行業(yè)發(fā)展概況
微特電機作為基礎(chǔ)性的電子器件廣泛存在于各種機電設(shè)備中,但它本身并不構(gòu)成最終消費品,其需求方主要是各類機電設(shè)備制造商。這些機電設(shè)備的消費與經(jīng)濟發(fā)展水平密切相關(guān),如果通過這些設(shè)備的使用情況來測算,西方發(fā)達國家是微特電機最大的最終消費地區(qū),每個家庭平均擁有 80-130 臺微特電機。
相比之下發(fā)展中國家的家庭平均擁有量較低,以我國城市居民為例,每個家庭平均擁有量約為 20-40 臺(數(shù)據(jù)來源:特種電機市場分析:我國市場規(guī)模為 2,423 億元,2023 年 01 月 28 日;https://caifuhao.eastmoney.co m/ news/20230128170204584419040)。
目前,微特電機行業(yè)的生產(chǎn)強國主要是日本、德國、美國、英國、瑞士、瑞典等國家,這些國家的知名公司憑借其數(shù)十年甚至上百年的生產(chǎn)經(jīng)驗和關(guān)鍵工藝技術(shù),掌控著全球大部分高檔、精密、新型微特電機的技術(shù)和產(chǎn)品,對世界微特電機行業(yè)的發(fā)展起到了主導(dǎo)性的影響。
尤其是日本憑借其精密加工技術(shù),在電子信息產(chǎn)品用微型電機制造領(lǐng)域具有較大優(yōu)勢,代表著世界先進水平,引領(lǐng)著高檔精密微型電機的技術(shù)發(fā)展。總體而言,國際市場上日本是微特電機行業(yè)強國,掌握高端產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn);中國是微特電機的生產(chǎn)大國,掌握較大份額的中低端產(chǎn)品生產(chǎn);歐美其他發(fā)達國家在一些細分領(lǐng)域存在優(yōu)勢,例如美國在軍用微特電機的研發(fā)和生產(chǎn)方面技術(shù)實力較強。
(2)我國微特電機行業(yè)發(fā)展概況
我國微特電機行業(yè)起步于 20 世紀 50 年代,開始時主要是為滿足國防武器裝備的需要而進行研究和生產(chǎn),之后隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展,微電機的需求量越來越大,應(yīng)用也擴展到家電、信息設(shè)備、汽車等多種領(lǐng)域
。在市場需求的引導(dǎo)下,我國微電機行業(yè)通過積極考察學(xué)習國外先進技術(shù),引進各類專用設(shè)備和生產(chǎn)線開啟了規(guī)模化、專業(yè)化生產(chǎn)的進程,先后經(jīng)歷了仿制、改進、再到自主創(chuàng)新設(shè)計階段,至今已有 60 余年的發(fā)展歷史。目前我國微電機行業(yè)已形成產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn),以及關(guān)鍵零部件、關(guān)鍵材料、專用制造設(shè)備、專用測試儀器相互配套、基本完整的微電機工業(yè)體系。
根據(jù)中國工業(yè)統(tǒng)計年鑒公布的數(shù)據(jù),2020 年中國規(guī)模以上電動機企業(yè)數(shù)量有 2039 家,其中 1137 家為電動機制造企業(yè),535 家為微特電機及組件制造企業(yè),367 家為其他電機制造企業(yè)。整體來看較 2019 年多 127 家企業(yè)。初步統(tǒng)計 2022 年約有 2,270 家電機企業(yè)。
從地理分布來看,我國微特電機行業(yè)分布呈現(xiàn)“東強西弱”格局,主要集中在東部沿海地區(qū)。其中,長江三角洲、珠江三角洲、環(huán)渤海灣三大地區(qū)已形成我國微特電機的主要生產(chǎn)基地和出口基地,同時東部沿海地區(qū)也是微電機關(guān)鍵零部件材料和專用設(shè)備配套能力最強的地區(qū)。近幾年來,隨著東部沿海地區(qū)勞動力和商務(wù)成本的不斷上升和中西部地區(qū)的政策扶持,存在部分生產(chǎn)企業(yè)向中西部地區(qū)轉(zhuǎn)移的情況。
由于人力成本較低、技術(shù)水平的不斷提高和經(jīng)濟快速發(fā)展等因素,中國生產(chǎn)的微特電機具有成本相對較低、質(zhì)量較高的性價比優(yōu)勢,中國成為微特電機生產(chǎn)和出口大國,歐美等成熟市場是中國微特電機的主要出口國。
(3)微特電機行業(yè)的下游應(yīng)用
微特電機的下游應(yīng)用、行業(yè)發(fā)展與經(jīng)濟發(fā)展程度、技術(shù)水平密切相關(guān)。隨著智能化、自動化、信息化大潮在生產(chǎn)、生活各個領(lǐng)域的推進,微特電機產(chǎn)品已有數(shù)千品種,應(yīng)用領(lǐng)域也非常廣泛,主要的下游應(yīng)用包括家用電器、汽車、計算機設(shè)備、辦公設(shè)備、空氣凈化設(shè)備、醫(yī)療器械、視聽設(shè)備、工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備、機器人、電動工具等行業(yè)。
可以說,凡是需要驅(qū)動的地方基本都有微電機的身影。根據(jù)中國電子元件行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù),消費電子及家用電器是微特電機的主要應(yīng)用領(lǐng)域,分別占到 29%和 26%;武器、航空、農(nóng)業(yè)、紡織、醫(yī)療、包裝等占到 20%;汽車電子占到 13%;影像處理、工業(yè)控制及其他占比較小,分別占 7%和 5%。
數(shù)據(jù)來源:中國電子元件行業(yè)協(xié)會
近年來,隨著精密微特電機及傳動技術(shù)的發(fā)展和自動化、智能化等需求的提升,微特電機的應(yīng)用領(lǐng)域也在逐步拓展。在家用電器、汽車、工業(yè)控制等應(yīng)用領(lǐng)域保持著穩(wěn)定增長的同時,醫(yī)療器械、可穿戴設(shè)備、機器人、無人機、智能家居等新興領(lǐng)域的快速發(fā)展將為微特電機行業(yè)帶來新的增長動力。
(4)微特電機行業(yè)的需求狀況
我國微特電機行業(yè)已形成包含設(shè)計開發(fā)、關(guān)鍵材料生產(chǎn)、關(guān)鍵零部件制造、專用設(shè)備制造、專用檢測和試驗設(shè)備配套的完整工業(yè)體系,實現(xiàn)超 5,000 個規(guī)格的微特電機產(chǎn)品規(guī)?;a(chǎn)。2018-2021 年中國微特電機的需求量分別約為 125億臺、129 億臺、133 億臺、138 億臺,預(yù)計 2023 年需求量將達到 147 億臺。
微特電機制造行業(yè)的增長主要由下游需求拉動,在汽車電動化、工業(yè)自動化的驅(qū)動下全球微特電機市場將繼續(xù)穩(wěn)定增長。由于成本優(yōu)勢及巨大的產(chǎn)品應(yīng)用市場,我國已經(jīng)取代日韓,成為中、低檔微特電機的主要生產(chǎn)國;同時隨著技術(shù)進步和微電機應(yīng)用范圍的拓展,我國企業(yè)正逐步擴大中、高檔微特電機的生產(chǎn)規(guī)模和國際市場份額。根據(jù) Allied Market Research 預(yù)測,2021-2030 年全球微特電機市場規(guī)模復(fù)合增長率將達到 4.10%,預(yù)計到 2030 年全球微特電機市場規(guī)模將達到 560.66 億美元。根據(jù) WIND 數(shù)據(jù)顯示,我國微特電機市場規(guī)模從 2018 年的 1,024.1 億元增長至 2021 年的 1,343.7 億元,期間復(fù)合增長率為 9.48%,微特電機作為各領(lǐng)域支撐產(chǎn)品,以及系統(tǒng)中不可缺少的執(zhí)行元件和動力元件,其市場規(guī)模預(yù)計將繼續(xù)增長,到 2023 年達到 1,610.4 億元。微特電機主要應(yīng)用品類如下:
①信息設(shè)備用微特電機
上世紀 80 年代開始,以個人電腦的普及應(yīng)用為標志,全球經(jīng)濟信息化水平迅猛提高,各種信息處理設(shè)備、通信設(shè)備大量出現(xiàn)。這些產(chǎn)品及相關(guān)半導(dǎo)體制造設(shè)備、輸入輸出設(shè)備、存儲設(shè)備都涉及微特電機的使用。
信息產(chǎn)業(yè)也因此成為微特電機應(yīng)用的一個重要增長點。以個人電腦為例,其使用的微特電機包括:硬盤驅(qū)動電機、磁頭定位電機、CPU 風扇電機、顯卡風扇電機、電源風扇電機、光驅(qū)主軸電機、光驅(qū)激光頭電機、軟驅(qū)主軸電機、軟驅(qū)磁頭電機等。通信設(shè)備方面,智能手機普遍需要震動微特電機。目前,盡管這些產(chǎn)品的市場規(guī)模增長存在放緩的可能,但其龐大的市場存量帶來了巨大的更新替代需求。預(yù)計微特電機在該領(lǐng)域的需求將保持穩(wěn)定或溫和上漲。
根據(jù)工業(yè)和信息化部發(fā)布的數(shù)據(jù),2022 年,規(guī)模以上電子信息制造業(yè)增加值同比增長 7.6%,分別超出工業(yè)、高技術(shù)制造業(yè) 4 個和 0.2 個百分點;出口交貨值同比增長 1.8%,營業(yè)收入同比增長 5.5%,利潤總額同比下降 13.1%,固定資產(chǎn)投資同比增長 18.8%,比同期工業(yè)投資增速高 8.5 個百分點。
②家用電器用微特電機
微特電機廣泛運用于家電行業(yè)。目前全球家電市場穩(wěn)步增長,在全球范圍內(nèi),家電市場規(guī)模持續(xù)增長,根據(jù) Statista 的預(yù)測,2023 年全球家電市場收入規(guī)模將達到 7,200 億美元,2023-2028 年市場增速預(yù)計達到 4.81%。
我國幅員遼闊、人口眾多、市場基礎(chǔ)好,家電市場有良好的基本面支撐。從供給端來看,我國家電企業(yè)持續(xù)進行轉(zhuǎn)型升級和技術(shù)創(chuàng)新,研發(fā)能力顯著提高,創(chuàng)新產(chǎn)品層出不窮,呈現(xiàn)出新品種多、新功能強、新趨勢足的特點,拓展了家電
品類的內(nèi)涵和外延,豐富了我國消費者的產(chǎn)品選擇范圍;從消費端來看,我國人均可支配收入逐步提高,城鄉(xiāng)收入消費差異持續(xù)縮小,直播等新興營銷方式盛行,以及政府持續(xù)推出促進消費的相關(guān)政策,均使得我國家電市場需求保持旺盛,市場規(guī)模不斷擴大,消費者升級、購置家電的意愿較高。
此外,中國農(nóng)村家電保有量仍有較大空間,微特電機需求穩(wěn)健增長。2015-2021 年,中國農(nóng)村居民空調(diào)百戶保有量從 38.8 臺增長至 89 臺,復(fù)合增長率達到 14.84%;中國城鎮(zhèn)居民空調(diào)百戶保有量從 114.6 臺增長至 161.7 臺,復(fù)合增長率達到 5.91%(數(shù)據(jù)來源:國家統(tǒng)計局)。農(nóng)村與城市的家電百戶保有量差距不斷減小,但仍有一定差距,依據(jù)中國的農(nóng)村體量,為未來家電提供充足空間。
③汽車用微特電機
微特電機在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用隨著汽車工業(yè)的發(fā)展而不斷擴大。為了提高汽車使用的舒適度,改善操控體驗,越來越多的汽車制造商以電機驅(qū)動代替手動控制的機械裝置。此外,對于以電力驅(qū)動的新能源汽車而言,電機還構(gòu)成其動力系統(tǒng)。
微特電機是汽車上的關(guān)鍵零部件之一。汽車的雨刷器、空調(diào)、后視鏡、天窗、電動門窗、電子剎車、電子轉(zhuǎn)向機、大燈隨動轉(zhuǎn)向、暖風電機等部件皆需要使用微特電機。普通汽車中一般存在 20-30 個微特電機,而高檔汽車中使用的微特電機能達到 80 個甚至更多。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù),2022 年我國汽車產(chǎn)銷分別完成 2,702.1 萬輛和 2,686.4 萬輛,產(chǎn)銷量同比分別增長 3.4%和 2.1%,為汽車微電機的應(yīng)用提供了廣闊的國內(nèi)市場。
受益于全球電動化趨勢,新能源車驅(qū)動電機市場前景廣闊。全球電動化趨勢明確,歐洲碳排政策保持力度,多國制定禁燃時間表,全球頭部車企相繼落實電動化戰(zhàn)略,國內(nèi)新能源車市場也將持續(xù)擴容,全球電動化將帶來新能源車驅(qū)動電機市場需求的高速增長,是電機行業(yè)新的重要增長點。我國 2022 年新能源汽車產(chǎn)量 700.3 萬臺(數(shù)據(jù)來源:國家統(tǒng)計局),全球 2022 年新能源汽車銷售量 1,065萬臺(數(shù)據(jù)來源:同花順 iFinD),按照 2 臺/輛的驅(qū)動電機裝機量、2,000 元/臺的驅(qū)動電機單價估算國內(nèi)新能源車驅(qū)動電機市場規(guī)模約 280.12 億元,全球新能源車驅(qū)動電機市場規(guī)模約 426 億元。
汽車電子化趨勢明確單車微特電機需求有較大潛力,除新能源動力系統(tǒng)將變速箱增加/改為 1-2 個驅(qū)動電機外,電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電子懸架系統(tǒng)、汽車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)、汽車巡航控制系統(tǒng)、ABS、車身系統(tǒng)(車窗、門鎖、座椅、后視鏡、雨刷、天窗等)將大量使用到微特電機。5G 背景下智能駕駛進入商用階段,車用電機的數(shù)量將持續(xù)增長。
④各類機械設(shè)備、機器人、武器裝備、醫(yī)療保健設(shè)備等用微特電機
除了上述領(lǐng)域外,微特電機在大量其它領(lǐng)域也扮演重要角色。工業(yè)自動化裝備、醫(yī)療健康器械,辦公自動化設(shè)備、機器人、航空航天裝備、軍用武器系統(tǒng)都大量使用了各種微特電機。微特電機已由過去簡單的啟動控制、動力提供的目的,發(fā)展到對其速度、位置、轉(zhuǎn)矩等的精確控制。同時,為了適應(yīng)各種工作環(huán)境的需求,微特電機越來越演化成品種繁多、功能各異、具有一定智能化水平的機電一體化模塊。
上述領(lǐng)域的規(guī)模和發(fā)展與經(jīng)濟發(fā)展水平息息相關(guān),未來隨著全球經(jīng)濟信息化、自動化、智能化水平的進一步提高,高端工業(yè)裝備、機器人系統(tǒng)、醫(yī)療器械必然以更高質(zhì)量和更大數(shù)量得以普及,微特電機作為這些領(lǐng)域不可或缺的基礎(chǔ)零部件和模塊,其市場需求將同步提升。
以國內(nèi)市場來看,《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和 2035 年遠景目標綱要》明確提出聚焦新一代信息技術(shù)、生物技術(shù)、新能源、新材料、高端裝備、新能源汽車、綠色環(huán)保以及航空航天、海洋裝備等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),加快關(guān)鍵核心技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用,增強要素保障能力,培育壯大產(chǎn)業(yè)發(fā)展新動能。這些戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)對微特電機有重要依賴,這些領(lǐng)域的發(fā)展和突破必然要求微特電機行業(yè)的加速發(fā)展,特別是在高端精密微特電機方面將創(chuàng)造巨大市場需求。