國際半導體陶瓷產業技術發展現狀與趨勢

  從全球電子陶瓷產業技術水平看，日本和美國處于世界的領先地位。其中，日本憑借其超大規模的生產和先進制備技術，在世界電子陶瓷市場中具有主導地位，占有世界電子陶瓷市場50%以上的份額。美國在基礎研究和新材料開發方面力量雄厚，其注重產品的前沿技術和在軍事領域的應用，如在水聲、電光、光電子、紅外技術和半導體封裝等方面處于優勢地位。此外，韓國在電子陶瓷領域的迅猛發展也引人矚目。

多層陶瓷電容器（MLCC）產業

  電子陶瓷的主要應用領域是無源電子元件。MLCC是目前用量最大的無源元件之一，主要用于各類電子整機中的振蕩、耦合、濾波旁路電路中，其應用領域涉及自動儀表、數字家電、汽車電器、通信、計算機等行業。MLCC在國際電子制造業中占據越來越重要的位置，尤其是隨著消費類電子產品、通信、電腦、網絡、汽車、工業和國防終端客戶的需求日益增多，全球市場達到百億美元，并以每年10%~15%的速度增長。

  自2017年以來，由于供求關系所致，MLCC產品發生了若干次漲價潮。日本是MLCC的生產大國，日本的村田（nuRata）、京瓷株式會社（KYOCERA）、太陽誘電株式會社（TAIYOYUDEN）、TDK-EPC，韓國的三星電機有限公司（SEMCO）和我國臺灣地區的華新科技股份有限公司、國巨股份有限公司等都是全球著名的MLCC生產企業。

  MLCC的主流發展趨勢是小型化、大容量、薄層化、賤金屬化、高可靠性，其中內電極賤金屬化相關技術在近年來發展最為迅速，采用賤金屬內電極是降低MLCC成本的最有效途徑，而實現賤金屬化的關鍵技術是發展高性能抗還原鈦酸鋇瓷料。日本在21世紀初就已經完成了此項技術的開發，并一直保持世界領先，目前其大容量MLCC全部實現了賤金屬化。

  尺寸的小型化一直是MLCC發展的主要趨勢，隨著電子設備日益向小型化和便攜式方向發展，產品更新換代迅速，小型化產品需求強烈。實現小型化元器件的基本材料技術是陶瓷介質層的薄型化技術。當前日本企業處于國際領先地位，其生產的MLCC單層厚度已達1µm，其中，處于頂級地位的日本村田和太陽誘電株式會社的研發水平已達到0.3µm。

  介質薄層化的基礎是介質材料的微細化。在大容量薄層化MLCC元件單層厚度逐漸減小的同時，為保證元件的可靠性，鈦酸鋇作為MLCC陶瓷介質的主晶相，其顆粒尺寸需要從200~300nm進一步細化到80~150nm。未來的發展趨勢是制備出顆粒尺寸150nm的鈦酸鋇材料作為MLCC介質層的主晶相材料。

片式電感器產業

  片式電感器是另一類用量較大的無源電子元件，是三大類無源片式元件中技術最復雜的一類，其核心材料是磁性陶瓷（鐵氧體）。目前世界片式電感器的總需求量在10000億只左右，年增長速度在10%以上。在研制生產片式電感器方面，日本的生產產量約占世界總量的70%。其中TDK-EPC、村田和太陽誘電株式會社一直掌握該領域的前沿技術。

  據產業情報網（IEK）統計，在全球電感市場中，TDK-EPC、太陽誘電株式會社及村田三家企業的產量合計約占全球市場的60%左右。片式電感器發展的主要趨勢包括小尺寸、高感量、大功率、高頻率以及高穩定、高精度。其技術核心是具有低溫燒結特性的軟磁鐵氧體和介質材料。

高性能壓電陶瓷產業

  壓電陶瓷是一種重要的換能材料，其機電耦合性能優良，在電子信息、機電換能、自動控制、微機電系統、生物醫學儀器中廣泛應用。為適應新的應用需求，壓電器件正向多層化、片式化和微型化方向發展。

  近年來，多層壓電變壓器、多層壓電驅動器、片式化壓電頻率器件等一些新型壓電器件不斷被研制，并廣泛應用于電氣、機電、電子等領域。同時，在新型材料方面，無鉛壓電陶瓷的研制已取得了較大的突破，有可能使得無鉛壓電陶瓷在許多領域替代鋯鈦酸鉛（PZT）基的壓電陶瓷，推動綠色電子產品的升級換代。

  此外，壓電材料在下一代能源技術中的應用開始嶄露頭角。過去十年中，隨著無線與低功耗電子器件的發展，利用壓電陶瓷的微型能量收集技術的研究與開發受到各國政府、機構和企業的高度重視。
圖片

微波介質陶瓷產業

  微波介質陶瓷是無線通信器件的基石，廣泛應用于移動通信、導航、全球衛星定位系統、衛星通信、雷達、遙測、藍牙技術以及無線局域網（WLAN）等領域。由微波介質陶瓷構成的濾波器、諧振器及振蕩器等元器件在5G網絡中被廣泛使用，其質量在很大程度上決定了微波通信產品的最終性能、尺寸極限與成本。具有低損耗、高穩定性、可調制的微波電磁介質材料是目前國際上的核心技術。微波介質陶瓷材料在發展初期曾形成美國、日本、歐洲等國家和地區激烈競爭的局面，但隨后日本逐漸處于明顯的優勢地位。

  隨著第三代移動通信與數據微波通信的快速發展，美國、日本、歐洲均針對該高技術領域的發展進行戰略上的調整。從最近的發展趨勢看，美國將非線性微波介質陶瓷與高介電常數微波介質陶瓷材料技術作為戰略重點，歐洲側重于固定頻率諧振器用材料，而日本則依靠其產業化的優勢大力推進微波介質陶瓷的標準化與高品質化。目前微波介質材料和器件的生產水平以日本村田、京瓷株式會社、TDK-EPC公司，美國Trans-Tech公司等為最高。

半導體陶瓷產業

  半導體陶瓷是一類可以將濕、氣、力、熱、聲、光、電等物理量轉化為電信號的信息功能陶瓷材料，應用十分廣泛，是物聯網技術的主要基礎材料，如正溫度系數熱敏電阻（PTC）、負溫度系數熱敏電阻（NTC）和壓敏電阻，以及氣敏、濕敏傳感器等。熱敏陶瓷和壓敏陶瓷的產量和產值在半導體陶瓷材料中最高。

  在國際上，熱敏電阻陶瓷材料及器件以日本村田、芝浦電子株式會社、三菱集團（Mitsubishi）、TDK-EPC、石冢電子株式會社（Ishizuka），美國威世（VISHAY），德國愛普科斯（EPCOS）等公司的技術最先進，產量最大，他們的年產量總和約占世界總量的60%~80%，其產品質量好的同時價格也高。

  近年來，國外陶瓷半導體器件正向高性能、高可靠、高精度、多層片式化和規模化方向發展。目前，國外一些大企業相繼推出了一些基于多層陶瓷技術的片式化半導體陶瓷器件，成為敏感器件領域的高端產品。

注：以上內容轉載自廣州先進陶瓷展