2026年4月21-23日
上海

电子展|智能化浪潮下军工电子元器件的蓬勃崛起

在当今时代,智能化的浪潮汹涌澎湃,深刻重塑着各个行业的发展格局,军工领域更是站在了这股浪潮的前沿。军工电子元器件作为现代军事装备的关键支撑,正围绕智能化以及新质新域的开拓,呈现出迅猛的发展态势。接下来电子展小编就带你领略智能化浪潮下军工电子元器件的蓬勃崛起。

军用电子元器件作为武器装备产业链上游,是军工信息化、 智能化的基石和基础支撑,是保证装备高可靠的基本单元,其质量与可靠性直接关系到装备的技术性能、研制进程以及作战能力。电子元器件是电子元件和电子器件的总称;电子元件指本身不产生电子,且对电压、 电流无控制和变换作用,又称无源器件(被动器件) ;电子器件指本身能产生电子,且对电压、电流有控制和变换作用,又称有源器件(主动器件)。被动元件主要包括电阻、电容、 电感、连接器等;主动器件主要包括分立器件和集成电路,而集成电路又主要分为模拟芯片和数字芯片。电子元器件是武器装备研制、生产和使用的战略物质基础,对实现装备功能性能指标、可靠性和维修性等通用质量特性起关键作用。

一、 产业特点——高壁垒、 稳格局、 强盈利,产业上游高景气赛道

1.1进入壁垒高 军工电子行业进入壁垒较高,行业外潜在竞争对手较难进入,行业市场化程度较低。一方面,由于武器装备的特殊属性,企业要进入武器装备采办市场,必须通过国家和用户的资质认证及产品认证,比如保密资格认证、武器装备科研生产许可证、装备承制单位资格认证,存在较高的业务壁垒。一方面,军用高可靠电子元器件产品的性能、可靠性以及供货有着更高或更特殊的要求,生产厂家需要具备从客户需求分析、原材料配方、生产工艺、质量判定到可靠性保障等一系列技术流程的深刻理解和技术积累,同时还要求企业拥有先进的研发平台、试验设备及较强的研发团队,不断推出适应特种需求的新型产品及时满足用户需求,存在较高的技术门槛。

1.2竞争格局稳 我国军用电子元器件已从仿制阶段逐步走向自主研发阶段,同时又由于军用电子产业具有较高的资质壁垒、技术壁垒和市场壁垒,行业竞争格局较为稳定,且呈现出强者愈强的马太效应,行业集中度逐步提升。以典型的被动元器件——军用连接器为例,近年来我国军用连接器行业集中度明显提升,前五大军用连接器厂家市场占比从2013年的59%提升至2020年的76%.这主要源于我国军用电子元器件产业已从仿制阶段逐步进入自主研发阶段, 头部企业在研发投入、技术储备、客户资源和服务等方面具有较高的先发优势,生产能力有保障且能更快响应军品生产需求和满足迭代更新需求,从而使得军用电子元器件产业竞争格局较为稳定。

1.3盈利能力强 军用电子元器件由于具有高壁垒稳格局等特点,行业盈利水平相对较高。一方面,军品具有可靠性高、 在复杂环境中运行稳定的特点,因此原材料价格高、工艺复杂、筛选严格, 产品价格高;同时军品从设计、试用到进入合格供应商目录开始量产需要经过多重检验,同时周期较长,国内有能力满足客户的竞争对手少议价能力较强;另一方面,军工电子处于产业链上游, 一方面产品容易形成规模效应,一方面产品成本占终端设备总成本较小,同时由于军品主要注重高可靠性和一致性,对关键军用元器件价格敏感度低。

二、驱动因素——信息化建设驱动、国产替代推动、下游需求拉动

2.1国防信息化深入推进,电子装备使用率提高军用电子元器件充分享受军队信息化建设带来的电子设备用量提升。现代战争已经由以作战平台为中心的交战发展为在电子信息的基础上以战斗群为中心的交战,在此背景下,以显控、雷达、通信、导航等为代表的电子信息装备正扮演着越来越重要的角色,军工电子行业也在很大程度上改变着传统武器平台的命运和作战效能。为适应现代战争尤其是信息化战争的需求,实现军队的全面信息化以及军队的核心战斗力,国防信息体系的建设尤为重要。国防信息化分为网络化国防、信息化国防、智慧国防和智能国防四个阶段。当前以美国为代表的发达国家处于第三阶段后期,即将过渡到第四阶段,信息化装备已占50%,海军、空军信息化装备占70%。我国信息化建设起步晚,仍处于初级阶段后期 刚刚迈入到全面建设的第二阶段。我国国防总体信息化程度与西方国家各类武器系统的信息技术含量比较相距甚远,信息化水平提升空间巨大。根据商务部投资促进事务局发布的报告,预计到2025年,国防信息化开支可能会达到2,513亿元,占国防装备支出的40%,其中核心领域有望保持20%以上的复合增长。对标世界先进水平,我国信息化武器装备与美国差距较大。以空军装备为例,目前美军凭借先进的电子信息技术和先进战机研发经验,其高度综合化的航空电子系统以应用于联合攻击战斗机F-35的基于“宝石台”为代表。从体系作战角度看,美军F-35体系作战能力关注的重点是对美海上作战网络的融合,即在链接Link-16数据链已有的作战网络外,通过多功能高级数据链与美海上作战系统进行整合,并以该型机为中心,将美海基平台纳入其中,形成陆、 海、 空一体的作战体系。同时,伴随火力支援角色的转型,该型机不仅限空中火力支援平台,而是作为战场控制节点,压缩战役、战术指挥层级,通过共享战场态势,引导空中、地面、海上作战平台,遂行作战任务。在相当长的一段时间内,我国国防信息化建设都将处于快速发展阶段。而在信息化战争中,高端信息化装备离不开上游元器件的支持。

2.2自主可控驱动国产替代,国产元器件进程加速军用电子元器件作为上游核心部件技术壁垒较高,部分细分领域存在广阔的国产替代空间。武器装备元器件国产化率的进一步提高是国家的发展要求,国家出于战略、安全及成本控制等诸方面考虑,大力倡导高端军用产品国产化,减少对进口产品的依赖,为国内军用电子元器件产业提供了一个有利的政策环境及优越的市场发展空间。由于我国电子元器件的工业基础相对薄弱,国内电子设备企业产品使用的核心元器件和高端通用芯片长期需要依靠进口,但是某些西方发达国家经常采取禁运等方式来遏制我国电子设备企业的发展。随着我国经济的发展,国力的不断强盛,作为电子设备中关键要素的电子元器件必须要有更高的品质和更好的性能,尽早实现电子元器件自主可控显得尤为重要。为此,国家有关部门相继制定了一些管理办法、采取了一些措施,旨在推动我国元器件的自主发展,促使我国电子设备企业实现自主可控。

2.3新型装备列装加速,配套电子同步放量作为各类电子设备的基础,军用电子元器件受益于军队现代化建设带来的武器装备放量。我国军工行业已走过初期阶段,目前处于从发展阶段向快速扩张阶段过渡,一大批高精尖技术从对国外军事强国的“追赶模式” 到“同台竞技”,高新技术武器装备陆续列装部队,形成了品种比较齐全、结构比较合理、体系逐步完善以及主战装备、电子信息装备与保障装备配套发展的装备体系,军工核心能力建设向体系效能型转变,自主供给能力和研发能力显著提升,制造工艺水平随军工装备的大批量生产逐步走向成熟,基本具备了从“发展阶段”向“快速扩张阶段”过渡的基础。军工电子作为武器装备产业链上游,在各类装备中起底层基础支撑作用,随着新型主战武器的加速列装、 老旧装备的更新升级将会为军工电子行业带来新的市场空间。

三、发展现状——下游应用广泛, 增长确定性高

3.1特种集成电路集成电路(Integrated Circuit, IC)是一种微型电子器件或部件,采用集成电路加工工艺,按照要求将所需的晶体管、电阻、电容和电感等电子元器件连接起来,制作在同一晶圆衬底上,实现特定功能的电路。其具有体积小、重量轻、寿命长、可靠性高、性能好、便于大规模生产等优点,广泛应用国防工业、信息通信、工业制造、消费电子等国民经济中的各行各业。特种集成电路是国防信息化的硬件基础,被喻为信息化装备的“神经中枢”,广泛应用于雷达、导航、 电子对抗设备等军用装备,使军用装备的体积、重量和功耗大幅度减小,精准度大幅度提高。特种集成电路主要包括存储芯片、 GPU、 DSP、 FPGA、 MEMS、 射频芯片、 T/R组件等。

3.1.1军用模拟芯片拟集成电路主要是指由电阻、电容、晶体管等集成在一起 用来处理连续函数形式模拟信号(如声音、光线、温度等)的集成电路。常见的模拟集成电路包括各种放大器、模拟开关、接口电路、无线及射频电路、数据转换芯片、电源管理及驱动芯片等。模拟集成电路是集成电路行业的重要组成部分,占比约为16%。模拟集成电路中,通信、工业控制和汽车电子等领域将成为其市场规模增长的主要动力。根据数据显示,预计2025年能达到3340亿元,已经成为全球模拟集成电路需求非常大的市场。模拟集成电路自给率较低,国产替代市场空间大。模拟电路产品迭代较慢、生命周期长,需要长期积累经验,且下游应用场景纷繁复杂,难以形成垄断。国内军用模拟集成电路企业起步晚、工艺相对落后,在技术和规模上都与国际巨头有较大的差距。但近年来,随着国内半导体行业的快速发展,军用模拟集成电路企业也开始快速增长,逐渐缩小与国际先进水平的差距。

军用模拟集成电路——T/R组件高性能、高可靠、低成本的T/R组件是雷达的核心部件,造价占整个雷达系统造价的主要部分,其性能和质量优劣直接关系到整个雷达质量的好坏。有源相控阵T/R组件是指在雷达或通信系统中用于接收、发射一定频率的电磁波信号,并在工作带宽内进行幅度相位控制的功能模块,是有源相控阵雷达实现波束电控扫描、信号收发放大的核心组件。整个雷达系统由成百上千个辐射器按照一定的排布构成,每个辐射器后端均连接一个单独有源相控阵T/R组件,在波束形成器的控制下,对信号幅度和相位进行加权控制,实现波束在空间的扫描。因此,有源相控阵T/R组件的性能参数直接决定相控阵雷达系统的作用距离、空间分辨率、接收灵敏度等关键参数。有源相控阵T/R组件的构成主要由数控移相器、数控衰减器、功率放大器、低噪声放大器、限幅器、环形器以及相应的控制电路、电源调制电路组成。在各模块的成本构成中T/R组件占有重要比重,而射频芯片在材料成本中占有重要比重。近年来,随着新材料的应用、产品结构形式的改善、工业化技术的应用推广,T/R组件成本逐渐降低,为产品的广泛应用提供基础。

军用模拟集成电路——电源管理芯片电源管理芯片是电子设备中的关键器件,行业发展保持稳定增速。电源管理芯片是在集成多路转换器的基础上,集成了智能通路管理、高精度电量计算,以及智能动态功耗管理功能的器件,可在电子设备中实现电能的变换、 分配、检测等电能管理功能,电源管理芯片性能优劣和可靠性对整机的性能和可靠性有着直接影响。由于不同设备对电源的功能要求不同,为了使电子设备实现非常好的工作性能,需要对电源的供电方式进行管理和调控,并且电源管理芯片在各类电子设备中发挥电压和电流的管控功能,不同芯片在工作中也需要配备不同的电压、电流强度,因此,电源管理芯片在电子设备中有着广泛的应用,如消费类电子、工业控制、汽车电子、雷达等应用领域。电源IC有多种类型,其中包括多通道电源管理集成电路(PMIC)、DC/DC开关稳压器、电池管理集成电路(BMIC)、线性稳压器、监控器、定序器、电压基准等。预计到2025年,全球电源管理芯片市场规模将达到525亿美元,2020-2025年的CAGR为9.73%,其中以中国大陆为主的亚太地区是未来非常大的成长动力。

3.1.2军用数字芯片数字集成电路是集成电路的核心,规模占比超80%。数字集成电路可细分为逻辑芯片、微处理器和存储芯片,逻辑芯片包括CPU、 GPU、 FPGA等,微处理器包括MCU和MPU等,存储芯片包括DRAM和NOR等。军用数字集成电路种类众多,应用范围覆盖海陆空天等领域,市场空间和潜力巨大。当前芯片国产化率还不够高,部分中高端产品技术尚未突破,但国内集成电路市场竞争格局较为稳定,叠加“十四五” 国防武器装备的电子化信息化智能化的需求增加,电子信息系统价值量占比逐步增大,军用集成电路产业发展将稳定向上。

军用数字集成电路——FPGA

数字集成电路是集成电路的核心,可细分为逻辑芯片、 微处理器和存储芯片,逻辑芯片包括CPU、GPU、FPGA等,微处理器包括MCU和MPU等,存储芯片包括DRAM和NOR等。

FPGA是现场可编程门阵列的简称,可以有效解决原有器件门数较少的问题,应用广泛,市场空间大。相比专用电路,FPGA灵活性高;相比可编程器件,FPGA电路规模更大、更多元,布线资源丰富、可重复编程和集成度高。在功能设计灵活、适应能力强、兼容配合优势、制造开发周期短、总体持有成本低等优势的加持下, FPGA应用范围遍及人工智能、航空航天、数据中心、医疗、通讯、 安防、汽车电子等多个热门领域。得益于高度的灵活性和强大的并行处理能力,FPGA可以在云计算、终端设备及其中间的全部应用中发挥作用,因此市场规模不断扩大。随着国产替代进程的进一步加速,中国FPGA市场需求量有望持续扩大。预计到2025年, 中国FPGA市场规模将达到约332.2亿元。FPGA芯片行业呈现集中度较高的态势,国外厂商占据优势。

3.1.3军用传感器

传感器是数据采集的核心,直接影响数据传达、处理和应用。传感器能够将声、光、电、力、图像、温度等一系列物理化的信息转化成模拟信号/数字信号,为后续储存和运算提供数据支持。传感器技术以其技术含量高、渗透能力强、市场前景广等特点和位居信息技术三大支柱之一的地位,长期以来受到发达国家的高度重视和大力支持。传感器产业链大致可分为研究与开发→设计→制造→封装→测试→应用等环节。目前,我国在传感器研发、设计、代工生产、封装测试、应用已形成完整的产业链。传感器技术已在高技术武器和军用装备中起到“军力倍增器”的作用。传感器在军事上的应用非常广泛,将在未来的高技术战争中更加扩大作战的时域、空域和频域,更加影响和改变作战的方式和效率,大幅度提高武器的威力和作战指挥战场管理能力。在实战中,各类武器装备一方面靠外部传感器快速发现与精确测定并打击敌方目标;另一方面靠各种内部传感器保证武器装备本身处于非常好的状态,发挥非常大的效能。

军用传感器——惯性传感器

惯性技术是决定载体运行、运行安全和控制的核心关键技术, 对于信息化战争中的武器装备具有重要意义。惯性技术广泛应用于战斗机、巡航导弹、洲际导弹、核潜艇、水面舰艇、陆地战车等武器及卫星、飞船、航天飞机、运载火箭等航天器等国防军事领域的必备导航设备。此外,随着惯性导航技术的不断发展及市场需求的驱动,惯性传感器的类型不断更新换代及推陈出新,功能日益完善,惯性导航产品已扩展到各种工业应用、消费电子及仪器设备等诸多民用领域。惯性传感器是惯性导航系统和组合导航系统的核心部件,主要包括陀螺仪、加速度计等。陀螺仪是用以测量运动载体相对惯性空间的角运动的惯性传感器。加速度计是利用检测质量块的惯性力来测量载体加速度的敏感装置。陀螺仪、加速度计都说属于惯性导航产业链的上游。

高精度、小型化、高可靠性、多传感器融合是惯性传感器行业发展的大趋势。精度是惯性技术的核心指标,始终指引着陀螺、加速度计及系统技术的发展;惯性技术综合性能日益提升,体现在体积减小、质量减小、功耗降低、成本降低、可靠性提高,环境适应性增强;惯性导航器件向卫星、惯性深、紧组合以及多种传感器融合应用方向发展。目前光纤陀螺技术处于成熟阶段,原子陀螺等新型惯性仪表不断涌现,技术成熟度持续提升。惯性传感器是惯导系统的核心装置,高端陀螺仪仍依赖进口。目前我国在中低端陀螺仪已基本实现了国产化, 高端陀螺仪仍依赖进口。对于精度需求不高的民用惯导系统,上游陀螺仪供给充分,价格稳定。军品市场仍以国家队的科研院所和少量配套企业为主,民营企业多集中在中游。

军用传感器——光纤传感器

光纤传感器是以光学量转换为基础,以光信号为变换和传输的载体,利用光导纤维输送光信号的一种传感器。光纤传感器主要由光源、光导纤维(简称光纤)、光检测器和附加装置等组成。光纤传感器随着光纤通信技术的实用化有了迅速发展,且以体积小、重量轻、检测分辨率高、灵敏度高、测温范围宽、保密性好、抗电磁干扰能力强、抗腐蚀性强等明显优于传统传感器的特点,广泛应用于工业生产、医疗卫生、国防工程等重要部门。光纤传感器在军事上的应用主要包括光纤陀螺仪、光纤光栅传感器、光纤水声传感器、 分布式光线传感器和智能复合材料中的光纤传感器。其技术特点主要包括精度高、抗电磁干扰、使用寿命长、测量对象广泛和可分布式测量。光纤传感器市场规模增长稳定,进口替代空间大。

军用传感器——红外传感器

红外传感器军民用市场广阔。红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种,其辐射强度与物体表面温度呈正相关。所有温度高于绝对零度(-273℃)的物质均会不断辐射红外线,红外线能量的大小与物体表面的温度和材料特性直接相关,温度越高,红外线能量就越大。红外探测器是红外热像仪的核心部件之一,用来探测、 识别和感知红外辐射探测器水平直接决定了形成的可见图像的清晰度和灵敏度。红外探测器可以分为制冷型和非制冷型。制冷型红外热像仪灵敏度高,造价高,主要应用于军事、航天等高端领域。非制冷型红外热像仪成本低、功耗低、灵敏度不高主要应用于民用领域,也可以满足一般军用需求。红外热成像仪早期运用在军事领域,其具有隐蔽性好、抗干扰性强、目标识别能力强、全天候工作等特点。在防空系统、地基深空监视设备、夜视设备、导弹防御系统、海军和陆基成像和监测系统以及其他前瞻性军用红外系统上都有广泛的应用。近年来,红外热像装备由于其在全天候目标探测上的明显优势,已经成为了反恐领域的主要侦查警戒装备。

电子展小编认为,军工电子元器件围绕智能化、新质新域的快速发展,不仅是技术进步的体现,更是军事变革的必然要求。它们如同军事装备的神经与大脑,不断进化升级,为现代军事力量的建设和发展注入强大动力,助力国家在军事领域的战略竞争力不断提升。

文章来源:民营军企服务