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電子陶瓷材料與元器件的發(fā)展現(xiàn)狀與需求分析

  我國是電子元件大國，多種電子陶瓷產(chǎn)品的產(chǎn)量居世界首位，已經(jīng)形成了一批在國際上擁有一定競爭力的元器件產(chǎn)品生產(chǎn)基地，同時擁有全球最大的應(yīng)用市場。然而，目前高端電子陶瓷材料市場主要為日本企業(yè)所壟斷，國內(nèi)生產(chǎn)的材料少部分用于高端元器件產(chǎn)品，大部分用于中低端元器件產(chǎn)品；國內(nèi)高水平科研成果在轉(zhuǎn)化過程中遭遇來自原材料、生產(chǎn)裝備、穩(wěn)定性等方面的瓶頸，所占市場份額相對較低。

  在產(chǎn)業(yè)技術(shù)方面，我國的電子陶瓷及其元器件產(chǎn)品生產(chǎn)基地已經(jīng)形成了相當(dāng)?shù)囊?guī)模，并擁有國際先進(jìn)的生產(chǎn)水平。其湖南省美程陶瓷科技有限公司是國內(nèi)為數(shù)不多的集電子元器件、電子材料、電子專用設(shè)備“三位一體 ” 的產(chǎn)業(yè)體系的綜合性企業(yè)；中國機械工程學(xué)會工程陶瓷專業(yè)委員會理事單位，湖南省硅酸鹽學(xué)會理事單位，湖南省先進(jìn)陶瓷產(chǎn)業(yè)鏈龍頭骨干企業(yè)。

  美程陶瓷電子元器件在行業(yè)中的龍頭骨干企業(yè)也都在國際上具有一定影響力，得到了國家一系列研發(fā)計劃的支持。并先后與湖南大學(xué)、中南大學(xué)、國防科大、長沙理工大學(xué)等高校建立長期產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系，聯(lián)合 20 家大中型企業(yè)、研究機構(gòu)和高校組建的電子技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟對于推動功能陶瓷片式元器件與無源集成產(chǎn)業(yè)陶瓷材料研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)的結(jié)合發(fā)揮了重要作用。

（一）半導(dǎo)體陶瓷產(chǎn)業(yè)

  目前，國內(nèi)多數(shù)半導(dǎo)體陶瓷及相關(guān)敏感器件的生產(chǎn)企業(yè)在 20 世紀(jì) 90 年代成立，以外資企業(yè)與民營企業(yè)為主體。外資企業(yè)以獨資或合資的方式在國內(nèi)市場迅速建立了生產(chǎn)基地，其技術(shù)優(yōu)勢顯著，產(chǎn)品性能優(yōu)良，出口量較大，在國內(nèi)高端市場上占據(jù)著主導(dǎo)地位。從技術(shù)方面看，民營企業(yè)生產(chǎn)工藝落后，在原材料、生產(chǎn)設(shè)備、檢測設(shè)備、質(zhì)量控制等我國電子陶瓷技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略思考方面還存在較大不足，導(dǎo)致國內(nèi)產(chǎn)品線單一，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以中低端為主，無法滿足高端市場的需求。從未來需求方面看，物聯(lián)網(wǎng)和傳感網(wǎng)的迅猛發(fā)展將帶來我國半導(dǎo)體陶瓷傳感器需求的爆炸式增長，未來還將面臨較大的發(fā)展空間。

（二）MLCC 產(chǎn)業(yè)

  我國 MLCC 行業(yè)規(guī)模較大。然而，由于全球頂級的MLCC 制造廠商如日本的太陽誘電株式會社、村田、京瓷株式會社、 TDK-EPC 和韓國的三星電機有限公司等大型企業(yè)陸續(xù)在中國內(nèi)地建立了制造基地，把產(chǎn)能向中國大陸轉(zhuǎn)移，目前國內(nèi)一半以上的MLCC 產(chǎn)量被外資和合資企業(yè)占據(jù)。同時，國內(nèi)市場高端 MLCC 產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口。由于缺少自主知識產(chǎn)權(quán)和先進(jìn)工藝設(shè)備，高性能陶瓷粉體、電極漿料、先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備都大量依賴于國外廠商。從市場情況看， MLCC 消費主要集中在亞洲，占全球MLCC 消費量的 75%，而中國占到一半以上。隨著移動通信產(chǎn)品等整機制造業(yè)的不斷擴張，我國的MLCC 產(chǎn)品需求仍在迅速增長。

（三）微波介質(zhì)陶瓷產(chǎn)業(yè)

  在微波介質(zhì)陶瓷材料方面，我國微波電磁介質(zhì)的研究起步較早，基本上與發(fā)達(dá)國家同步，早期主要圍繞國防軍工上的關(guān)鍵微波器件的需求開展研究開發(fā)和生產(chǎn)。近十幾年來，形成了若干個一定規(guī)模的企業(yè)，如武漢凡谷電子股份有限公司、佳利電子有限公司、大富科技股份有限公司、深圳順絡(luò)電子股份有限公司、江蘇燦勤科技股份有限公司等。但這些企業(yè)與國際知名大企業(yè)相比較，在技術(shù)水平、產(chǎn)品品種和生產(chǎn)規(guī)模上仍有較大差距。以第五代移動通信（5G）、無線互聯(lián)網(wǎng)、無線傳感網(wǎng)以及以衛(wèi)星通信與定位系統(tǒng)為代表的無線信息技術(shù)迅速崛起，對高性能微波器件提出了更高的要求，其發(fā)展空間很大。

（四）片式電感器產(chǎn)業(yè)

  我國從 20 世紀(jì) 90 年代初開始開發(fā)、生產(chǎn)片式電感器及相關(guān)材料。目前已基本建立起了一個傳統(tǒng)與新型產(chǎn)品兼顧、具有相當(dāng)經(jīng)濟規(guī)模、在國際市場占據(jù)一定地位的電感器行業(yè)，產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的 20%。其中深圳順絡(luò)電子股份有限公司已經(jīng)憑借材料和工藝方面的技術(shù)優(yōu)勢在國際競爭中占有一席之地。然而，目前國內(nèi)片式電感生產(chǎn)廠商依然存在一些問題，大部分產(chǎn)品面向消費類電子產(chǎn)品，應(yīng)用于通信領(lǐng)域和汽車電子領(lǐng)域的這類基礎(chǔ)元件主要被日本、韓國和我國臺灣的企業(yè)所壟斷。同時，低端市場的價格戰(zhàn)造成了國內(nèi)片式電感生產(chǎn)廠商利潤空間的萎縮。目前，全球市場對片式電感器的需求在不斷增長，市場結(jié)構(gòu)也在不斷變化，尤其是移動 /無線通信領(lǐng)域的增長速度驚人。以手機為代表的移動通信產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家大部分在中國，而目前大部分用于移動通信的片式電感器件由國外供貨。計算機和汽車電子也是國內(nèi)對高端片式電感器產(chǎn)品需求增長較快的領(lǐng)域。未來一段時期，我國在高端片式電感器方面的市場缺口會相當(dāng)大。

（五）高性能壓電陶瓷產(chǎn)業(yè)

  在高性能壓電陶瓷及元器件方面，我國內(nèi)地壓電陶瓷企業(yè)數(shù)量較多，但多數(shù)企業(yè)是中小企業(yè)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以低端產(chǎn)品為主。盡管在過去幾十年中我國壓電陶瓷的研究開發(fā)取得了一批有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)成果。但從目前行業(yè)的總體情況看，其市場競爭力、產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平亟待提高，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有待升級。隨著信息技術(shù)、新能源技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)以及航空航天技術(shù)的迅速發(fā)展，一些新型的壓電陶瓷器件的應(yīng)用市場將迅速崛起，成為壓電陶瓷器件的市場主體。

電子陶瓷材料重大技術(shù)需求分析

  隨著電子信息產(chǎn)品進(jìn)一步向?qū)拵Щ?、小型化、集成化、無線 / 移動化、綠色化的方向發(fā)展，電子陶瓷元器件的多功能化、多層化、多層元件片式化和片式元件集成化成為發(fā)展的主流，這些新的趨勢向電子陶瓷材料提出了一系列新的要求，如材料顯微結(jié)構(gòu)細(xì)晶化、材料功能的多樣化、電磁特性的高頻化及低損耗化等。而相關(guān)材料技術(shù)日益成為制約信息技術(shù)發(fā)展的瓶頸技術(shù)。未來若干年，電子陶瓷材料的發(fā)展亟待解決的關(guān)鍵性技術(shù)問題包括以下幾方面。

（1）用于無源元件集成和無源-有源集成與模塊化的新型電子陶瓷材料。以 LTCC 技術(shù)為平臺的無源集成技術(shù)將有更大的發(fā)展空間，而與該技術(shù)相兼容的各類功能陶瓷材料及其共燒技術(shù)是一個亟待攻克的技術(shù)瓶頸。

（2）面向電子信息系統(tǒng)多功能化的新功能電子陶瓷材料。具有電、磁、光、熱耦合行為和超常電磁特性的新型多功能陶瓷材料系統(tǒng)，以及在復(fù)雜外場或極端環(huán)境條件下工作具有穩(wěn)定性和優(yōu)異服役行為的新型信息功能陶瓷材料等。

（3）適應(yīng)新一代移動通信技術(shù)特征頻率的新型電子陶瓷材料。隨著 5G/6G 技術(shù)的發(fā)展，通信頻段逐漸從微波向毫米波推進(jìn)，而適應(yīng)更高頻段的新型電子陶瓷，特別是陶瓷介質(zhì)材料的需求將急劇增加，發(fā)展相關(guān)材料和器件迫在眉睫。

（4）滿足電子元件小型化 / 微型化的電子信息系統(tǒng)的新型電子陶瓷材料及其關(guān)鍵技術(shù)。如納米晶材料制備技術(shù)、超薄陶瓷膜成型工藝等；適用于低能耗無線／移動信息系統(tǒng)中關(guān)鍵微波元器件的超低損耗介質(zhì)陶瓷材料等。

（5）其他技術(shù)領(lǐng)域也對電子陶瓷材料提出了新的需求。在能源材料方面，固體燃料電池、太陽能電池和半導(dǎo)體照明技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展有賴于電子陶瓷材料及其制備技術(shù)的突破；隨著物聯(lián)網(wǎng)和傳感網(wǎng)的興起，種類繁多、功能各異的傳感器要求有更多和更高性能的新型敏感陶瓷材料的出現(xiàn)。