消费电子降温也没有“浇灭”MLCC扩产的决心,工业和车规级需求将持续增长

发布时间:2022-11-08  

【导读】近日,日本MLCC大厂京瓷株式会社社长谷本秀夫宣布,为了应对积层陶瓷电容(以下简称:MLCC)与日俱增的需求,将投资150亿日元(约合7.3亿元人民币),在日本鹿儿岛国分工厂厂区内建设第5-1-2工厂,目标是将其MLCC产能提高20%。新厂房将于2023年2月开始建设,2024年5月投产。


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MLCC被称为“工业大米”,应用领域极其广泛,在当下最为火热的汽车电子以及数据中心领域中的应用被不断挖掘,需求仍在激增,将MLCC推上顶峰。但由于近期智能手机、平板、PC的需求下降,消费电子市场持续疲软,MLCC市场也被波及,让市场整体走势难以掌控。但这似乎并没有动摇各大厂商对MLCC的信心,都在将扩产MLCC当成首要任务。


汽车电动化、智能化带动车用MLCC强劲增长


陶瓷电容器作为基础被动元器件,占据了电容市场近56%的份额,其中,MLCC因其优秀的耐高温、耐高压、体积小、电容量范围宽等特点,占据了超过九成的陶瓷电容器市场。


国内电子元件头部企业宇阳科技战略开拓中心总监、车载业务部副总陈永学曾表示,如果没有MLCC,就无法让使用最先进的半导体加工技术生产的CPU、DSP、GPU、FPGA等的芯片发挥最佳效能。


MLCC的历史是"小型化和大容量化的历史"。


MLCC市场应用主要分布在智能手机、汽车电子、家电、工控、数据中心等领域。特别是在汽车电子这个最为火热的领域,MLCC广泛应用于汽车的娱乐影音、导航通信、安全控制、智能座舱、智能驾驶以及三电系统等各个模块。


汽车电动化、智能化也影响着MLCC市场的需求变化。创道投资咨询总经理步日欣表示:“单台燃油车大约需要3000~4000颗MLCC,而一辆新能源汽车则需要的MLCC数量则高达1.7~1.8万颗,且以高端型号为主。”


依照美国汽车工程师学会(SAE)的定义,自动驾驶等级可以分为 L0、L1、L2、L3、L4、L5 共六个逐步递进的等级,SAE自动驾驶等级跃升结合汽车电动化的发展,将大幅提升MLCC的需求。赛迪顾问集成电路产业研究中心一级咨询专家池宪念介绍到,L0级传统燃油车所需MLCC数量约为3000颗,L2级混合动力车需要MLCC超过6000颗,L3级纯电动车需要MLCC超过10000颗。


京瓷表示,由于ADAS(先进驾驶辅助系统)和EV技术的升级,预计MLCC的需求将继续扩大。


芯谋研究高级分析师张彬磊向《中国电子报》记者指出,汽车电子化水平的大幅提升,从影音娱乐系统到ADAS系统到完全自动驾驶系统等,都促进了车用MLCC的增长。根据芯谋研究的预测,新能源汽车销售年均增速超30%,2025年新能源汽车在销售汽车中的占比将超过50%,是2021年销售量的5倍,由此带来的汽车MLCC市场增长将达到20亿美元市场。


什么是陶瓷电容?


现阶段研制开发高电压陶瓷电容器有钛酸钡基瓷和钛酸锶。第一类钛酸钡基陶瓷材料有不错的交流耐压性能与介电系数,但存在着介质温度升高、绝缘电阻降低等问题。最后表明:钛酸锶晶体在-250℃时居里温度为-250℃,是一种顺电体,且无自发极化,在高电压下,陶瓷材料介电系数变化小,tgδ及电容变化率小,因此它作为高压电容器介质具有不错的优势。


是片式电子元件中运用最普遍的一种,又被称为片形独石电容器,具有尺寸小、高精度等特点,可贴装在印制电路板、混合集成电路基片上,有效缩小了电子信息终端产品的体型、重量,提高了产品可靠性。随着IT产业向微型化、轻量型、高性能、多功能化方向发展,2010年的远景目标纲要中有指示,将表面贴装件等新电子元件作为电子产业的发展重点。


该方法封装简单,密封性能好,可有效地隔离异性电极。MLCC可在电子线路上起储存电荷、阻隔直流、滤波、反干扰、区分不同频率以及实现电路调节等功能。它可以部分替代有机薄膜电容和电解电容,在高频开关电源、计算机网络电源和移动通讯设备中,极大地提高了高频开关电源的滤波性能和抗干扰能力。


(1)对BaTiO3来讲,晶界层陶瓷电容晶粒生长发育比较完整的BaTiO3半导体表面,涂覆恰当的金属氧化物,在恰当的温度下热处理,氧化膜与BaTiO3形成低共溶液相,沿开口气孔和晶界迅速扩散,在陶瓷内部形成一层薄薄的固溶体绝缘层。这一薄的固溶体绝缘层具有很高的电阻率,尽管陶瓷粒子内部还是以半导体为主,但是整个陶瓷体在显介电常数上表现出2×104~8×104的高质量绝缘介质。


(2)表面陶瓷电容,电容器的微型化,即电容器以最大限度小的体型得到尽可能大的容量,是电容器发展的趋势之一。对分离电容器组件来讲,微型化的基本途径有两条:①尽量提高介质材料的介电常数;②使介质层厚度尽量减小。对于陶瓷材料,铁电陶瓷具有非常高的介电常数,但是,要想用铁电陶瓷制作普通铁电陶瓷电容时,陶瓷介质很难实现。第一是由于铁电陶瓷强度低,在薄板上易碎裂,难以实际生产操作;第二,陶瓷介质很薄,易产生各种组织缺陷,生产工艺困难。


国际大厂逐步退出中低端市场,5G与新能源产业拉动高端MLCC需求。


2008-2016年,由于金融危机后全球市场需求疲软,同时由三星4电机和村田等头部厂商发起一波价格战,导致MLCC需求与价格常年处于低位,行业增速较缓。


2017年,随着5G和汽车电子需求拉动,村田和三星电机退出低端市场,重点布局汽车与工控等领域,中低端市场出现供需反转,MLCC价格暴涨,整体市场规模也来到了历史高点,2019年行业进入下行周期,2019年Q4行业触底回暖,至2021年终行业走出需求缓慢回升之路。


未来随着能源革命与计算通讯产业变革,5G通信和汽车电子等需求的放量,工业级和车规级MLCC市场规模将进一步扩展。


国产替代迎来机遇,产业变革提振需求


分地区来看,中国是MLCC最大的应用市场,2021年约占全球市场的52.23%。我国MLCC产品主要还是以进口为主,尤其是高端MLCC产品,主要从日本进口。


2021年,中国MLCC进口量为3.45万亿颗,同比增长12%;出口量为2.02万亿颗,同比增长23.9%。MLCC已经成为我国第二大进口电子元器件,仅排在芯片之后。由于近年来贸易摩擦与疫情频发,全球供应链被破坏,国内终端厂商开始将供应链往国内转移,同时日韩等大厂纷纷退出中低端MLCC市场,国内厂商抓住国产替代的机遇,不断提升市场份额。


目前消费电子是MLCC最大的应用领域,约占据MLCC下游应用60%以上的份额。


未来随着智能手机处理能力的持续提高,功能模块不断增多,MLCC用量将会持续增长。


以iPhone为例,iPhone 5S单台MLCC使用量400颗左右,iPhone 6为780颗,iPhone 7为850颗,iPhone 8为1000颗,iPhone X为1100颗,呈现翻倍以上的用量需求,并且对小型化及高容量要求更高。


同时5G手机在2G-4G既有频段基础上,预计新增大量新的频段,手机射频前端的数量也需要增加,配套被动元器件用量也将随之提升,尤其是超小型MLCC的需求大增。相较于MLCC在4G手机的使用量,5G手机中的MLCC用量,Sub-6Ghz的手机平均用量增长10-15%,mmWave手机则预计增加20-30%。


此外,5G基站建设也在推动MLCC需求增加。5G有高频、短波的特性,信号可传输距离变短,全球4G网络基站约500万台,而5G网络覆盖,需要的基站数量近3倍,约为1500万台。5G基站数量增加,且数据流增大,需要更多的处理芯片和模块,单台基站MLCC的用量也会提升。


汽车电子领域,随着汽车电动化与智能化的不断深入,对车规级MLCC的需求持续增长。


相对消费电子产品,车规产品主要为中大尺寸,对于产品一致性、可靠性、高容值、高耐压、耐温有着更高要求,相似规格的料号,车载级的价格远高于消费级。


电动化程度不同的车型,对MLCC的需求量也有所不同,传统的燃油车单车用量约为3000颗,而一辆纯电动汽车需要的MLCC数量可达到18000颗,单车MLCC的使用数量会随着电动化水平的提升而增加。未来随着新能源汽车渗透率的增加,单车智能化水平的提升,车规级MLCC将会成为推动MLCC行业的重要增量。


先进陶瓷是新材料领域最具潜力赛道


先进陶瓷已逐步成为新材料的重要组成部分,成为许多高技术领域发展的重要 关键材料,备受各工业发达国家的极大关注,其发展在很大程度上也影响着其他工 业的发展和进步。由于先进陶瓷特定的精细结构和其高强、高硬、耐磨、耐腐蚀、耐 高温、导电、绝缘、磁性、透光、半导体以及压电、铁电、声光、超导、生物相容等 一系列优良性能,被广泛应用于国防、化工、冶金、电子、机械、航空、航天、生物 医学等国民经济的各个领域。


电子陶瓷是无源电子元件的核心材料,是电子信息技术的重要材料基础。


近年来,随着电子信息技术日益走向集成化、智能化和微型化,以半导体技术为 基础的有源器件和集成电路迅速发展,无源电子元件日益成为电子元器件技术的发 展瓶颈。而电子陶瓷材料及技术是制约高端元件发展的重要因素之一,越来越成为 制约电子信息技术发展的核心技术之一。从战略高度研判国内外电子陶瓷材料与元 器件技术的发展现状,分析我国相关领域的问题及对策,对于推动我国高端电子元 器件产业的发展具有重要意义。


我国是无源电子元件大国但不是强国。从产品产量上看,我国无源元件的产量占到了全球的 40%以上,多种电子陶瓷产品的产量居世界首位,已经形成了一批在国 际上拥有一定竞争力的元器件产品生产基地,同时拥有全球最大的应用市场。然而, 我国但元件产值不足全球产值的四分之一,高端元件大量依赖进口。目前高端电子 陶瓷材料市场主要为日本企业所垄断,国内生产的材料少部分用于高端元器件产品, 大部分用于中低端元器件产品;国内高水平科研成果在转化过程中遭遇来自原材料、 生产装备、稳定性等方面的瓶颈,所占市场份额相对较低。在产业技术方面,我国的 电子陶瓷及其元器件产品生产基地已经形成了相当的规模,并拥有国际先进的生产 水平。


光学陶瓷行业:纳米晶显示陶瓷爆发在即


目前,对透明陶瓷尚无明确的定义,通常将直线透过率大于 40%的陶瓷概括为 透明陶瓷。陶瓷是一种多晶材料,当光通过时,由于其内部的晶界、气孔或杂质的存 在,会产生吸收、散射、双折射等效应,从而导致光强大幅度降低,因此一般陶瓷是不透光的。透明陶瓷作为无机透明材料,与单晶和玻璃相比,单晶大多采用提拉法 制备,难以制得大尺寸材料;玻璃制备工艺简单,容易制得大块,但其机械性能较 差,且由于玻璃的无序环境,声子能量高,大大降低掺杂离子的发光效率;而透明陶 瓷既具有陶瓷的高强度、耐高温,化学稳定性好等优点,又兼备玻璃良好的光学透 过性,同时作为一种晶体材料,激活离子掺杂浓度高,其晶体场环境能有效改善发 光离子的发光效率。


来源:贤集网



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