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国内压电晶体材料行业发展如何?

时间:2021-08-11 19:43  

  压电晶体(Piezoelectric crystals),非中心对称晶体,在机械力作用下,产生形变,使带电质点发生相对位移,从而在晶体表面出现正、负束缚电荷。描述晶体材料的弹性、压电、介电性质的重要参数,如介电常数、弹性系数和压电常数等,决定了压电材料的基本性能。

  


  压电晶体材料行业主要包括压电人造水晶材料、铌酸锂、钽酸锂晶体材料及镓镧系列等新型压电晶体材料,其中市场规模较大的为压电人造水晶材料。压电晶体材料器件广泛应用于通讯、医疗、家电、汽车、智能穿戴、智能家电等领域,即与频率控制有关的各个领域所用的晶体元器件,具有产品专业性强,产业链上下游关联紧密等特点。在5G环境下,3D模组、高清视频、语音通讯未来都会用到大量晶振。AI和5G都为压电晶体产业带来很大的发展机遇,也会不断带动晶振产品的创新,往高频、小型化、耐高温等方向提升。

  国际上,压电晶体材料主要生产国家有:美国、日本、俄罗斯等。日本处于本行业主导地位,约占50%市场份额,其水晶材料生长技术领先,主要生产高端棒材;SMD用基座产量大并出口到各国;小型化全自动设备一直走在行业的前端;导电胶生产质量较为稳定;压电晶体器件用IC研发已久,技术先进,对中国出口有限制。美国水晶材料生长技术领先,生产高端产品,量小自用;检测仪器处于国际领先地位。俄罗斯水晶材料生长技术领先,生产高端产品,产量大,出口量大。

  国内压电晶体成品占世界市场约8%的格局,而材料占比大很多。但是国内压电晶体材料企业规模小、散,形成不了竞争力,在国际上没有话语权,目前全球前十的企业中还没有中国大陆企业。产品工艺相对落后,国外QMEMS工艺(以石英为原料进行精微加工(光刻)并可以提供的小型化、高性能的晶体元器件被称为QMEMS。)已大量应用,可以实现批量生产和更高的质量一致性,而国内还处在研发阶段,没有大量采用。

  一、压电石英水晶棒料

  压电石英水晶棒料是压电晶体行业的关键原材料,近年来,国内产量一直都不能满足市场需求,高端产品仍有约占总需求近一半的数量需要进口,其中压电与光学量比为6:4,其市场需求量还在增长。与之相对的是原材料、电价、人工费用的连年上涨,使得目前国内仍在生长水晶材料的厂家仅剩五、六家,从而形成价涨料缺的景象,近几年来进口量在逐年下降,国产量在增加,但仍不能满足客户需求。

  二、铌酸锂、钽酸锂晶体

  我国产品技术水平相对落后,在晶体生长与极化方面,目前国内仅仅能提供4英寸的钽酸锂晶体和6英寸的铌酸锂晶体产品,而且性能指标与国外的同类产品比尚有差距;6英寸的钽酸锂晶体和8英寸的铌酸锂晶体还处于研发阶段。国内供应的钽酸锂、铌酸锂晶片材料的去热释电技术不成熟,产品一致性较差。目前晶片的主要供应商有德清华莹、天通股份等,虽具备产业化基础,但规模效应仍不足。

  三、基座外壳

  我国49U、49U/S、UM、表晶系列已基本实现国产化,国产SMD用陶瓷基座已有近50%的产量,但仍不能满足国内成品厂家的需求,还有约50%的高端产品仍需进口,以满足国内成品厂家的需求。

  四、SMD 用导电胶

  近年来,SMD 用导电胶小部分实现了国产化,约占总用量的15%,打破了前几年完全依赖进口的局势,但质量和产量还相对较低,其中49U/S用导电胶已大部分国产化,约占总用量的60%。

  五、专用IC

  小型化SMD温补晶振、恒温晶振专用IC需求量大,完全靠进口,其专用性强,技术要求高,到目前为止国内仍不能提供,依赖进口,受制于人,而且部分国家(例如日本)在这方面对中国还存在出口限制。


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