空间电力电子市场规模及份额

航天电力电子市场分析

航天电力电子市场规模目前为 2025 年 3.5156 亿美元，预计到 2030 年将达到 8.0428 亿美元，复合年增长率为 18.0%。这种增长反映了对紧凑型高密度电源架构的需求不断增长，这些架构支持激增的小型卫星星座和不断扩大的政府深空计划。氮化镓 (GaN) 和碳化硅 (SiC) 器件的采用加速了，因为与传统硅相比，这些宽带隙材料的功率密度高出 3-5 倍，并改善了辐射耐受性，使设计人员能够缩小转换器占地面积并缓解热限制。卫星运营商还指定更高的总线电压来为电力推进、光通信和有源阵列天线供电，推动功率处理单元转向基于 SiC 的 100 V 以上拓扑。供应链弹性随着美国、欧盟 (EU) 和日本投资国内 GaN-SiC 制造以降低对几乎完全来自中国的镓的依赖，这已成为并行的增长动力。能够以汽车级产量提供耐辐射、高集成模块的市场进入者将在这十年间随着星座波峰的到来而抢占市场份额。

全球空间电力电子市场趋势和见解

小型卫星星座的小型化驱动的高密度电源架构

小型卫星制造商现在期望功率级在 CubeSat 级封装内提供 20-30 倍的电流，迫使供应商将先进的封装、多相调节和复杂的热接口结合在单个模块中。^{[1]Vicor 公司，“耐辐射电源模块”，vicorpower.com} 更高的密度让制造商能够将更多的质量投入到创收有效负载上，随着星座数量增加到数千，这是一个优先事项。 NASA 指出，太阳能电池阵列效率高达 32%，进一步提高了转换器必须处理的电流水平。 SPHERICAL 等欧洲初创企业通过开发软件定义的电力系统来利用这一转变，该系统可以动态重新分配总线容量，使这一功能成为可能

高吞吐量和光通信卫星的激增提高了功率预算

下一代 GEO 和 MEO 卫星使用数字处理器和光链路，将有效负载提高到数十千瓦，引人注目的集中式电源装置能够在快速负载波动下提供清洁的直流电。 NASA 的 Europa Clipper 等任务说明了这一变化：该飞船携带的太阳能电池板在寿命结束时仍能产生 700 W 的功率，并由锂离子电池支持以弥补日食。星座上类似的光学交联必须保持严格的功率噪声规格，以避免光束抖动，从而促使浪涌额定负载点转换器和耐辐射调节器的出现。热应力和振动应力。供应商现在对模块进行数百次热火循环和低温转换进行资格认证。开发可重复使用的甲烷-氧气火箭的中国汽车制造商也提出了同样的要求，扩大了重新封装以适应深真空运行的汽车衍生氮化镓半桥的潜在市场。无线功率传输方案也在研究中，以简化级分离线束，需要具有软开关拓扑的高频转换器。

氮化镓 (GaN) 和碳化硅 (SiC) 功率半导体的快速渗透

欧空局 GREAT2 等欧洲计划已经建立了抗辐射 GaN 微波器件的区域供应链，而 并行 SiC 突破使 RDS(on)×面积比前几代产品降低 40%。意法半导体已经领先地面碳化硅销售，并正在将基于沟槽的超级结结构迁移到太空级封装。该材料将高击穿场与安全性相结合优异的导热性，可实现更小、更轻的转换器，能够承受高于 100 V 的总线电压而无需降额。随着资格数据集的扩大，GaN 和 SiC 有望在 2027 年之后推出的新建星座中占据主导地位。

高一次性工程 (NRE) 和漫长的抗辐射认证

太空计划仍然需要对总电离剂量、单粒子效应和除气进行设备筛选，从而将产品推出时间延长了 18-36 个月。 NASA 将电气部件分为三个性能级别，其中 1 级部件经过详尽的测试，这会增加单位成本。为了缓解预算，Microchip 等供应商提供耐辐射 COTS 变体，将商业芯片与增强的过程控制、缩短验证时间相结合，同时满足任务可靠性要求。

高性能半导体衬底的供应链限制

中国生产全球 98% 的镓，出口管制限制了向美国国防承包商的镓运输，使情况复杂化 获得 GaN 晶圆。欧洲已推出耗资 8,930 万欧元（1.0265 亿美元）的 TRANSFORM 项目，将 33 个合作伙伴联系起来，打造一个摇篮跨越七个国家的电子到封装设备 SiC 供应链。^{[2]TRANSFORM 项目，“构建欧洲 SiC 供应链”，transformproject.eu} 美国同样向 BAE Systems plc 和 Rocket Lab 等公司提供 CHIPS 法案拨款，以建立国内 外延生长和衬底能力。

细分市场分析

按组件：电源模块驱动集成

电源转换器在 2024 年占据首位，占空间电力电子市场份额的 31.89%，突显了它们在恶劣轨道下调节阵列和电池能量方面的核心作用 状况。尽管收入较小，但电源模块的复合年增长率为 19.21%，因为设计人员将控制、开关和散热器集成到单个模块中，使电路板面积减半并延长平均无故障时间。移位多夫这与任务规划者推动工厂式航天器生产有关，其中通用模块占用空间简化了装配线。

对宽带隙开关的重视加速了模块的采用，因为 GaN 和 SiC 结温可以超过 200 °C，允许更高密度的堆叠而无需降额。 Vicor 的耐辐射模块通过提供 104 W/in³ 同时承受 50 krad 总剂量暴露来说明这一趋势。滤波器和稳压器对于抑制传导噪声仍然至关重要，但随着数字电源片上系统设备内部较大功能的崩溃，它们的价值份额持平。总的来说，这些动态使航天电力电子市场走上了与地面服务器架构相呼应的功能整合之路。

按电压范围：高功率系统加速

到 2024 年，低于 28 V 的平台将占据航天电力电子市场规模的 38.24%，因为传统 28 V 总线在 LEO 和 GEO 航天器中占主导地位。然而，SE在电力推进级和高吞吐量有效负载的推动下，100 V 以上的电压以 18.37% 的复合年增长率增长最快，这些负载需要千瓦级功率，同时 I²R 损耗最小。星座构建者选择 100–120 V 主总线，因此同一线束可为推进器、天线和处理器供电，无需多个中间转换器。

28–50 V 频段的系统仍然具有相关性，其中军事传统和标准化连接器简化了跨平台重用。对于需要中等功率和更严格效率目标的合成孔径雷达 (SAR) 微型卫星来说，50-100 V 的利基市场稳步增长。随着适合 650 V 线路的 GaN 器件成为标准，制造商正在重新考虑内部分配以减少铜的重量。这一设计重点增强了航天电力电子市场的长期前景。

按平台划分：深空任务引领增长

卫星为航天电力电子市场提供了 2024 年收入的 66.81%，特别是安宁立方级图像鸟到 20 kW GEO 宽带飞行器。然而，深空探测器和着陆器显示出最高的势头，复合年增长率为 20.55%，因为阿耳忒弥斯、火星样本返回和月球基地计划都需要能够在多年巡航和日食阶段运行的抗辐射转换器。

运载火箭所占份额较小，但具有战略重要性，因为可重复使用的助推器给航空电子设备带来了新的循环压力。空间站和栖息地项目——商业低地球轨道站和计划中的月球表面发电厂——增加了另一条需求途径，因为生命维持负载需要冗余的、人类安全的电力通道。这些平台共同实现了收入来源多元化，并增强了空间电力电子市场的多细分市场实力。

按应用划分：在轨服务兴起

通信卫星在 2024 年保留了 42.14% 的收入，证实宽带星座仍然是空间电力电子的主要引擎网卡市场。由于保险公司和监管机构向运营商施压，要求其降低拥挤轨道的风险，在轨服务和碎片清除飞行器的复合年增长率为 24.20%。这些车辆依赖于机械臂、接近传感器和电力推进的精确功率控制来执行精细的 Delta-V 机动。

地球观测不断扩大用于气候分析，而导航和监视项目则投资于需要超清洁转换器输出的抗干扰有效载荷。政府科学任务（行星探测器和太阳物理观测站）在长达数十年的时间内推动了对超稳定电源的需求，推动组件制造商扩展资格协议，这一因素最终加深了进入太空电力电子市场的壁垒。

按最终用户：科学部门加速

随着投资按需流入巨型星座，商业客户贡献了 2024 年销售额的 55.32%发射服务和新兴的太空旅游。军事和民事政府机构仍然是深空和安全通信鸟类的主要买家，但科学学术界的发展速度最快，复合年增长率为 19.40%。大学主导的 CubeSat 项目利用低成本发射共享来进行功率点跟踪、自主电池管理和热调节方面的实验，从而刺激了对多功能、低价 COTS+ 组件的需求。

这种不断扩大的最终用户群缓冲了收入波动，并强调了为什么航天电力电子行业在周期性发射率的情况下仍能保持弹性。随着协作科学任务的增加，根据科学拨款预算定制零件编号同时保持辐射耐受性不变的供应商将获得增量份额。

地理分析

得益于 NASA 数十亿美元的月球到火星路线图，北美在 2024 年创造了 36.91% 的收入， 五角大楼卫星安全城市升级，以及一批 NewSpace 公司聚集在加利福尼亚州、科罗拉多州和佛罗里达州。强大的风险投资和 CHIPS 法案激励措施扩大了 GaN 和 SiC 外延片的区域制造足迹，增强了抵御镓供应冲击的能力。加拿大增加了利基有效载荷功率专业知识，而墨西哥培育了一个以大学科技园为基础的小型但不断增长的卫星组装生态系统。

亚太地区是增长最快的区域，复合年增长率为 18.78%。中国拥有 500 多家私营航天公司，并在近地轨道通信和月球采样返回器方面投入巨资，刺激了国内对抗辐射转换器的需求。^{[3]Space Daily，“中国商业航天部门增长”，spacedaily.com} 印度的成本效益 任务和日本的机器人技术重点同样提高了地区的采用率。韩国和东盟新兴成员国加入通过子系统出口和小型发射器的供应链，共同巩固亚太地区作为未来空间电力电子市场焦点的地位。

由于欧空局的技术计划、欧洲组件计划以及国家对天基太阳能演示器的投资，欧洲占据了强势地位。德国、法国和意大利拥有领先的 GaN MMIC 工厂，而英国则专注于卫星组装和在轨服务。 SOLARIS 对千兆瓦级轨道发电站的研究可以解锁当今航天器上无法实现的长时间高压转换器运行。在其他地方，巴西在南美洲的活动中处于领先地位，而随着阿联酋和沙特阿拉伯各自向太空基础设施投入数十亿美元的预算，中东地区的活动也加速进行，从而增强了该地区对飞行级功率级的需求。

竞争格局

竞争活动强度适度巩固。许多传统航空航天供应商（Microchip Technology、德州仪器、霍尼韦尔和意法半导体）控制着各种抗辐射稳压器、PWM 控制器和负载点转换器。意法半导体拥有全球 SiC 器件市场 32.6% 的份额，使其在衬底采购方面具有规模优势。^{[4]《今日半导体》，“ST 引领 2024 年 SiC 器件市场”， semi-today.com} 这些现有企业将传统的飞行数据与长期采购协议结合起来，使得替换变得困难。

战略差异化以宽带隙集成为中心。霍尼韦尔斥资 19 亿美元收购 CAES，扩大了其抗辐射微电子产品范围。与此同时，Onsemi 收购了 Qorvo 的碳化硅结型场效应晶体管 (SiC JFET) 资产，以支持分立器件到模块的发展目标是电动汽车和航天器。 Vicor 等利基创新者瞄准板级架构，采用分比式电源解决方案，减少配电损耗，赢得高吞吐量卫星的插座。政府支持进一步影响竞争：Teledyne 斥资 7.1 亿美元收购 Excelitas 增强了光功率控制，BAE Systems 和 Rocket Lab 各自获得了 CHIPS 拨款，以扩大美国的代工产能。

新进入者必须清除辐射评估、基板纯度和密封封装的高资本门槛。然而，在轨服务飞行器、月球表面微电网和天基太阳能整流天线中仍存在空白前景。随着航天电力电子市场扩展到传统卫星总线之外，将宽带隙开关与数字遥测、故障隔离和网络安全固件捆绑在一起的公司已准备好开拓利基市场。