半導(dǎo)體行業(yè)深度分析:市場空間廣闊,電池管理(BMS/BMIC)芯片國產(chǎn)替代進(jìn)程加速
?■電池管理系統(tǒng)(BMS)是電池“管家”、電池“保姆”,讓電池更加“安全、高效、長壽命”工作。電池管理系統(tǒng)(BMS)主要功能是實(shí)現(xiàn)電池單元的智能化管理及維護(hù),通過狀態(tài)監(jiān)測、異常故障保護(hù)等方法,監(jiān)管電池狀態(tài),延長電池使用壽命,已在各類電子電氣設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。BMS系統(tǒng)涉及算法、硬件電路、軟件等,該領(lǐng)域長期被TI、ADI等國際模擬龍頭壟斷,市場空間廣闊。
■多重因素利好國產(chǎn)BMS產(chǎn)業(yè)發(fā)展,有望加速進(jìn)入發(fā)展快車道。一是消費(fèi)電子領(lǐng)域已經(jīng)取得突破,動力能源領(lǐng)域加大布局力度,該領(lǐng)域長期被歐美企業(yè)壟斷,但隨著國內(nèi)企業(yè)在BMS領(lǐng)域持之以恒的研發(fā)投入和應(yīng)用實(shí)踐,消費(fèi)電子領(lǐng)域產(chǎn)品性能已經(jīng)不遜色于歐美大廠,且技術(shù)難度更高的車規(guī)級BMS技術(shù)也在積極布局中。二是中國具備電子產(chǎn)品終端整機(jī)及電池產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢,在發(fā)展自主品牌BMS方面具有較強(qiáng)話語權(quán),且國內(nèi)消費(fèi)電子、新能源汽車產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)勁需求成為全球鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要動力,國產(chǎn)電池pack廠在全球市場中也已經(jīng)占據(jù)重要地位。三是政策積極扶持,國產(chǎn)替代進(jìn)程加速,我國BMS芯片長期依賴進(jìn)口,尤其是車規(guī)級AFE、ADC、MCU、隔離等芯片,近年來國家出臺眾多政策扶持汽車電子及電池管理相關(guān)芯片行業(yè)發(fā)展,自主芯片行業(yè)有望更上一層樓。
■電池管理芯片系電源管理細(xì)分賽道,主要產(chǎn)品形態(tài)包括電池計(jì)量(電量計(jì))、電池安全、充電管理等三大類芯片。電池管理芯片屬電源管理細(xì)分賽道,電池計(jì)量芯片用于確定電池的電量狀態(tài)(SoC)和健康狀態(tài)(SoH),進(jìn)行電池荷電狀態(tài)估算;電池安全芯片主要用于電池狀態(tài)監(jiān)控和電池單體均衡,避免出現(xiàn)過充、過放、過流和短路等故障;充電管理類芯片用于完成電壓轉(zhuǎn)換、調(diào)節(jié),電池充電管理以及過壓過流保護(hù)等功能。
■消費(fèi)電子市場:國產(chǎn)芯片的產(chǎn)品競爭力持續(xù)提升,市場份額快速提升。消費(fèi)電子領(lǐng)域,手機(jī)、筆記本電腦、智能穿戴(耳機(jī)、手表)、電動工具(機(jī)器人、吸塵器)等均需電池管理芯片。根據(jù)IDC等數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),2021年手機(jī)、PC、PAD、手表、耳機(jī)等銷量(部/臺)分別為13億、2.7億、1.7億、1.3億、3.1億。其中,電池安全為各類電子設(shè)備的必須芯片。隨著快充、5G、大容量電池等技術(shù)的普及,手機(jī)、筆記本電腦、PAD、高端手表及耳機(jī)則對電池計(jì)量芯片提出更高、更迫切的需求,高精度、高可靠的電池計(jì)量功能已成為主流選型。我們認(rèn)為,在消費(fèi)電子BMS領(lǐng)域,國產(chǎn)芯片性能已不遜色于TI等產(chǎn)品且有趕超趨勢,且受TI等產(chǎn)品缺貨影響,國內(nèi)龍頭企業(yè)產(chǎn)品已經(jīng)導(dǎo)入華為、小米、Oppo、Vivo、榮耀等并加速放量,未來1-2年是國產(chǎn)化份額快速提升的窗口期,相關(guān)企業(yè)業(yè)績有望得到兌現(xiàn)。
■新能源汽車市場:市場空間廣闊,可靠性要求極高,仍被ADI/TI壟斷,國內(nèi)企業(yè)前瞻布局。根據(jù)CleanTechnica等數(shù)據(jù),2021年全球新能源乘用車?yán)塾?jì)銷量達(dá)649.54萬輛,同比漲108%;根據(jù)工信部數(shù)據(jù),2021年,我國新能源汽車銷售352.1萬輛,同比增長1.6倍。據(jù)頭豹研究院和電車資源網(wǎng),新能源汽車中,動力電池成本占比約40%。動力電池中BMS及熱管理系統(tǒng)合計(jì)成本占比約10%,車用BMIC涉及AFE、MCU、主動/被動均衡電路、隔離與接口芯片等。部分國內(nèi)企業(yè)已開始車用多節(jié)電池管理類產(chǎn)品的研發(fā)布局,但該市場仍被歐美等模擬龍頭企業(yè)壟斷,如ADI、TI、ST、英飛凌、NXP、瑞薩、松下等。我們認(rèn)為,在新能源汽車領(lǐng)域,國內(nèi)龍頭企業(yè)正從不同角度切入動力BMS,未來3-5年產(chǎn)品及技術(shù)有望得到突破,隨著國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈在全球話語權(quán)的提升,車用BMS業(yè)務(wù)有望成為國產(chǎn)鋰電管理企業(yè)的第二成長曲線。
■儲能市場前景廣闊:儲能技術(shù)主要包括熱儲能、電儲能、氫儲能等,其中電化學(xué)儲能在電力系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛。通過電化學(xué)儲能技術(shù),電能以化學(xué)能的形式存儲下來,并適時(shí)反饋回電力網(wǎng)絡(luò)。從技術(shù)路徑來看,電化學(xué)儲能的實(shí)現(xiàn)靠儲能電池實(shí)現(xiàn),儲能電池主要以鋰離子電池、鉛蓄電池和鈉基電池等儲能技術(shù)為主。電池管理系統(tǒng)(BMS)是電化學(xué)儲能系統(tǒng)的重要組成部分,主要負(fù)責(zé)電池的監(jiān)測、評估、保護(hù)以及均衡等。完整的電化學(xué)儲能系統(tǒng)主要由電池組、電池管理系統(tǒng)(BMS)、能量管理系統(tǒng)(EMS)、儲能變流器(PCS)以及其他電氣設(shè)備構(gòu)成。根據(jù)國際能源網(wǎng)等數(shù)據(jù),儲能系統(tǒng)的成本構(gòu)成中,電池是儲能系統(tǒng)最重要的組成部分,成本占比60%;其次是儲能逆變器,占比20%,EMS(能量管理系統(tǒng))成本占比10%,BMS(電池管理系統(tǒng))成本占比5%,其他為5%。
■相關(guān)標(biāo)的:模擬IC企業(yè)、數(shù)模混合IC企業(yè)及MCU企業(yè)各具特色,從不同角度進(jìn)軍電池管理。電池計(jì)量芯片屬數(shù)模混合型芯片,電池安全、充電管理芯片功能則更貼近傳統(tǒng)電源管理芯片。電池計(jì)量芯片的核心涉及計(jì)量算法、AFE/ADC及計(jì)算電路等,主要技術(shù)壁壘體現(xiàn)在計(jì)量精度、管理電池串?dāng)?shù)、平臺電壓、功耗水平等,其中AFE自帶ADC庫侖計(jì)等能測電流等數(shù)據(jù),但沒有處理器核,無法處理電流數(shù)據(jù),一般需要配合MCU等實(shí)現(xiàn)電量計(jì)功能,這是中穎電子(模擬+MCU)、芯海科技(ADC+MCU)等為代表的數(shù)模混合IC企業(yè)切入電池計(jì)量賽道的邏輯,同時(shí)中穎電子具備電池安全芯片產(chǎn)品。賽微微電則聚焦電池管理賽道,提供計(jì)量、安全及充電管理產(chǎn)品。以圣邦股份、力芯微、希荻微為代表的領(lǐng)軍模擬IC企業(yè),在電源管理產(chǎn)品技術(shù)方面有深厚積淀,產(chǎn)品更多覆蓋充電管理芯片或電池安全芯片。英集芯為國內(nèi)電源管理芯片、快充協(xié)議芯片重要供應(yīng)商。以國芯科技、兆易創(chuàng)新、納思達(dá)(極海)等為代表的MCU/CPU企業(yè),則發(fā)揮其計(jì)算、控制優(yōu)勢,自研BMSMCU,或配合自研、外采AFE芯片布局鋰電管理解決方案。納芯微隔離與接口芯片應(yīng)用于汽車BMS,實(shí)現(xiàn)國內(nèi)主流廠商批量供貨。以比亞迪半導(dǎo)為代表的企業(yè),聚焦車規(guī)產(chǎn)品技術(shù)研發(fā),且具備應(yīng)用場景優(yōu)勢,BMS領(lǐng)域進(jìn)展同樣值得期待。欣旺達(dá)、德賽電池、寧德時(shí)代等作為國內(nèi)領(lǐng)軍電池PACK企業(yè),將受益電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展及國產(chǎn)化替代。
■風(fēng)險(xiǎn)提示:研發(fā)進(jìn)度不及預(yù)期,市場開拓不及預(yù)期,國產(chǎn)化替代不及預(yù)期。