電子陶瓷(electronic ceramics)是指具有獨特的電學、光學、磁學等性質而在電子、通訊、自動化、能源轉化和存儲等領域起關鍵作用的一類先進陶瓷材料。按應用范圍可分為固定用陶瓷、電真空陶瓷、電容器陶瓷和電阻陶瓷。

 

　　一、全球產業發展概況

 

　　1.市場規模

 

　　近年來，隨著通信、計算機、電子儀表、家用電器等下游應用的快速發展，電子陶瓷元器件的市場規模日益增長。據第三方機構的預測，全球電子陶瓷的市場規模將由2011年的1 300億美元左右，增長至2015年的2 100億美元左右，年復合增長率達到14%。

 

　　2.主要生產國

 

　　由于較高的技術壁壘，電子陶瓷行業長期被日本、美國以及一些具有獨特技術的歐洲公司所壟斷。其中，日本電子陶瓷材料門類最多、產量最大、應用領域最廣、綜合性能最優，占據全球電子陶瓷市場50%的份額，在無鉛壓電陶瓷研發上，日本論文和專利數量最多。美國在電子陶瓷的技術研發方面走在世界前列，但是產業化應用落后于日本，大部分技術停留在實驗室階段。美國電子陶瓷產品約占世界市場份額的30%，居全球第2位。歐盟主要大力發展降低消費型環境負荷的陶瓷材料。我國電子陶瓷產業已初具規模，但與日本和美國等經濟發達國家相比，尚屬起步階段。

 

　　3.電子陶瓷產業鏈

 

　　電子陶瓷產業的上游包括電子陶瓷基礎粉、配方粉等;下游應用行業包括消費電子類產品、通信通訊、汽車工業、數據傳輸以及其他電子類產品等，主要用于各類電子整機中的振蕩、耦合、濾波等電路中。中游是電子陶瓷材料及其元器件，主要包括：光纖陶瓷插芯、陶瓷封裝基座、陶瓷基片、陶瓷基體、接線端子、片式多層陶瓷電容器陶瓷、微波介質陶瓷等。

 

　　二、主要細分領域發展現狀

 

　　1.電子陶瓷粉體

 

　　電子陶瓷粉體是制造陶瓷元器件最主要的原料，其核心要求在于純度、顆粒大小和形狀等。高純、超細、高性能陶瓷粉體制造技術和工藝是制約我國電子陶瓷產業發展的瓶頸。這一技術基本掌握在日本、美國等少數發達國家。目前國際上最新的陶瓷粉體制備技術是超高溫技術，日本在超高溫技術方面占據全球領先地位。我國電子陶瓷急需的粉體主要依賴進口。

 

　　以片式多層陶瓷電容器(Multi-layer ceramic capacitors，MLCC)陶瓷粉體材料為例，其生產全球集中度較高。2013年全球MLCC陶瓷粉產量接近5萬t，并且正以每年8%的復合增速增長，國內以12%的復合速度增長。據《中國石油和化工經濟分析》報道，全球超過70%的MLCC陶瓷粉體材料由日本企業壟斷。日本堺化學(Sakai)是全球最大的電子陶瓷粉體材料生產廠商，美國Ferro及日本化學NCI分別列第2和第3位。

 

　　我國的國瓷材料在陶瓷粉生產技術和市場方面處于領先地位，掌握了瓷粉水熱法合成技術、納米分散技術和包覆技術，主要產品有MLCC配方粉、微波介質瓷粉、納米復合氧化鋯、高純超細氧化鋁等，占據全球市場10%左右的份額和國內80%的市場份額。此外，風華高科也具備MLCC配方粉的生產能力;三環集團具備添加劑的生產能力，但僅自產自用，不對外銷售;火炬電子開始研發瓷粉配方以及超精細制作工藝。國內企業的持續創新，改變高可靠MLCC及其原材料大量依靠進口的局面。

 

　　2.電子陶瓷材料及元器件

 

　　(1)高壓陶瓷

 

　　超、特高壓交直流用棒形支柱絕緣子和瓷套(空心絕緣子)是超、特高壓交直流電網輸變電用的關鍵元件。2011年，國際棒瓷產業規模約30億元，瓷套產業規模約有40億～45億元;國內棒瓷總產值約10億元、瓷套總產值約15億元由于發達國家電瓷市場日漸飽和以及生產成本大幅增加，日本、美國及歐洲很多電瓷廠先后轉產或限產。

 

　　目前，國外棒瓷生產企業主要有日本有特殊陶業株式會社(NGK)和美國拉普公司，瓷套生產企業主要是NGK和美國PPC公司。國內棒瓷生產企業比較分散，唐山電瓷以110kV及以上棒形支柱絕緣子為主，國內市場占有率達到33.01%;撫順高科則以550kV棒形產品為主;西安電瓷研究所、中材高新材料股份有限公司(以下簡稱“中材高新”)中材高新等重點關注1 100kV等特高壓產品。國內瓷套生產集中度較高，華鑫電瓷電器有限公司、撫順高科電瓷電氣制造有限公司(以下簡稱“撫順高科”)、西安西電高壓電瓷有限責任公司(以下簡稱“西安電瓷”)和撫順電瓷制造有限公司占據國內市場份額的近70%。但國內低壓瓷套產能過剩，特高壓瓷套無法滿足正常需求，750kV及以上無機粘接空心瓷絕緣子主要依靠進口。唐山高壓電瓷有限公司、撫順高科、西安電瓷、中材高新已經研發出363kV和550kV空心瓷絕緣子。

 

　　(2)光纖陶瓷插芯

 

　　光纖陶瓷插芯是光纖連接器的核心部件，廣泛應用于通信、局域網、光纖到戶、高質量視頻傳輸、光纖傳感、測試儀器儀表等。根據中國電子元件行業協會統計，2013年全球陶瓷插芯市場規模約2.9億美元(約合18億元)，預計到2018年全球陶瓷插芯市場規模約4.4億美元(約27億元)。

 

　　全球主要光纖陶瓷插芯生產企業有中國的三環集團、深圳太辰光通信有限公司，日本京瓷株式會社(以下簡稱“京瓷”)、日本Adamant，韓國大源以及臺灣富士康科技集團等。三環集團占據光纖陶瓷插芯行業絕對龍頭。2013年我國陶瓷插芯產量(含在華外企)接近全球總產量的93%，三環集團占據40%以上的市場份額。

 

　　(3)燃料電池陶瓷隔膜板

 

　　燃料電池隔膜板是固體氧化物燃料電池的核心部件，其主要作用是在陰極與陽極之間傳遞氧離子和對燃料及氧化劑進行有效隔離。美國布盧姆能源公司(Bloom Energy)是全球最大的固體氧化物燃料電池生產商，而三環集團是布盧姆能源燃料電池隔膜板的核心供應商，占其燃料電池隔膜板采購份額的70%。

 

　　(4)SMD陶瓷封裝基座

 

　　SMD陶瓷封裝基座主要用于石英晶體振子芯片和聲表面波芯片的封裝。根據中國電子元件行業協會的數據，2013年全球陶瓷封裝基座的市場規模約為9.5億美元(約合人民幣57億元)，預計2017年將達到65億元。陶瓷封裝基座的生產工藝中，陶瓷生片沖孔、氣氛保護燒結等工藝環節具有較高的技術壁壘，全球市場長期被日本企業壟斷，我國陶瓷基座供應長期依賴進口。

 

　　全球陶瓷封裝基座的主要生產企業有日本京瓷、美國洛泰克(NTK)公司和三環集團。2013年，這3家企業分別占據陶瓷封裝基座市場的68%、28.6%和3.4%。日本京瓷是陶瓷封裝基座市場的絕對領導者，其全球市場份額曾一度高達80%，并憑借其壟斷地位長期享受極高毛利水平。三環集團已掌握陶瓷封裝基座的工藝技術，2013年全球市場份額約3.4%，未來將加快通用產品向小型化產品等高端領域的延伸。

 

　　(5)氧化鋁陶瓷基片

 

　　氧化鋁陶瓷基片是片式電阻的核心部件。根據中國電子元件行業協會數據顯示，2013年全球陶瓷基片市場規模約1.57億美元(約合10.7億元人民幣)，全球陶瓷基片的市場銷售規模有望保持4%左右的增長，到2017年達到約1.84億美元(約合12億元人民幣)的規模。

 

　　目前氧化鋁陶瓷基片的主要供應商包括日本丸和、NCI、三環集團、臺灣九豪等。2012年，這幾家企業分別占據氧化鋁陶瓷基片市場的27.2%、23.5%、12.5、11.0%。國外公司氧化鋁陶瓷基片業務基本處于虧損狀態。

 

　　(6)MLCC電容器

 

　　MLCC是電容器市場中最為主流的產品，是全球市場占有率最高的電容器產品。根據中國電子元件行業協會的數據，2013年全球和國內電容器市場中陶瓷電容器占比達到49%和49.98%。其中，MLCC片式多層陶瓷電容器具有低ESR、耐高溫、耐高壓、體積小、性價比高等特點，其市場規模約占整個陶瓷電容器的93%左右。2013年全球MLCC產品市場規模為81.8億美元，中國市場規模達到359.7億元，占全球比重接近70%。中國作已成為全球陶瓷電容器生產大國和消費大國，產銷量位居全球前列。

 

　　目前全球主要的MLCC生產國包括日本、韓國、美國和中國。日本的主要生產企業有村田、京瓷、太陽誘電以及電氣化學TDK等。日本村田制作所是全球最大的MLCC陶瓷電容器生產廠家，市場占有率超過20%。京瓷公司是全球技術陶瓷領域龍頭企業，產品涵蓋無線手機和網絡設備、半導體元件、射頻和微波產品套裝、無源電子元件、水晶振蕩器和連接器以及光電通訊網絡用光電器件等。日本太陽誘電(Taiyo Yuden)是全球知名的陶瓷電容和電感等電子元器件生產商，在高容MLCC領域較為突出。美國基美公司(Kemet)在高端MLCC陶瓷電容應用領域具有一定優勢。韓國主要生產商為三星電子;中國臺灣的國巨股份有限公司和華新科科技股份有限公司也占據一定的市場份額。國內MLCC陶瓷電容器生產企業主要是風華高科、三環集團、深圳宇陽科技發展有限公司以及火炬電子、成都宏明電子科大新材料有限公司、北京元六鴻遠電子技術公司等。

 

　　(7)微波介質陶瓷

 

　　微波介質陶瓷材料是指應用于微波頻率(300MHz～30GHz頻段)在電路中作為介質材料并完成一種或多種功能的陶瓷材料。具有高介電常數、低介電損耗、溫度系數小等優良性能，是制造微波介質諧振器、濾波器、介質天線、介質導波回路等微波元器件的關鍵材料，可用于移動通訊、衛星通訊和軍用雷達等方面。預計到2015年，全球微波介質材料市場規模將超過15億美元。2015年我國微波介質陶瓷材料產量有望突破1800ts，產值將超過9億元。

 

　　微波陶瓷材料和器件的主要生產企業有日本村田公司、德國EPCOS公司、美Trans-Tech公司、Narda MICROWAVE-WEST公司、英國Morgan ElectroCeramics、Filtronic公司等，其產品的應用范圍已在300MHz～40GHz系列化，年產值均達10億美元以上。佳利電子是國內最大的微波介質陶瓷產品生產企業，具備高低溫微波陶瓷材料自主知識產權并實現產業化，其大眾導航天線、特種微波介質陶瓷、微波通訊元器件等產品處于國內領先地位。2015年，佳利電子被北斗星通收購，將進一步鞏固北斗產業鏈的上游地位。

 

　　三、我國發展的機遇、挑戰及未來展望

 

　　1.發展機遇

 

　　《中國制造2025》創新驅動發展的戰略新需求。為實現制造強國戰略，國務院發布了《中國制造2025》，在重點領域新一代信息技術產業中，提出重點發展集成電路及設備、信息通信設備等。《〈中國制造2025〉重點領域技術路線圖(2015版)》同時提出要著力發展多元件集成電路、新一代信息通信設備、航天通信系統等，以滿足移動互聯網、互聯網+、信息消費、物聯網、航空航天等業務的不斷增長需求，重點發展的關鍵戰略材料之一即是電子陶瓷。作為《中國制造2025》配套規劃的《新材料產業“十三五”發展規劃》提出加快電子陶瓷材料產業化應用。

 

　　我國國防工業發展的迫切需求。以MLCC為例，MLCC常用于航空航天、艦船、兵器、電子對抗、軍事信號監控、袖珍式軍用計算機、軍用移動通信設備等軍事裝備領域。隨著我國裝備現代化進程的加快，國內軍用MLCC在2013年的市場規模達到14.4億元，并維持在14%左右的增速，然而其進口占比高達60%～70%。在我國軍事改革加快和國防事業快速發展的大環境下，軍用電子陶瓷元器件亟待實現國產化。

 

　　2.面臨挑戰

 

　　近年來在國家相關部門的支持和推動下，我國電子陶瓷材料研發和產業化取得了較快發展，在陶瓷電阻/電容/電感、陶瓷封裝基座、陶瓷插芯等領域產業化有序推進，并逐步實現進口替代，在產業鏈的各個環節也涌現出國瓷材料、三環集團、風華高科等優質企業。但總體而言，與國外先進電子陶瓷相比，國內生產的大部分產品附加值相對較低，很多電子整機中技術含量高的陶瓷元件仍需大量進口;原料高純化、元器件高致密、大尺寸、比表面、復雜形狀、陶瓷靶材等問題亟需解決;國內部分材料的性能指標尚未達到國外同類材料的指標，裝備設備精度差，高端設備依賴進口;產學研用結合不緊密，實驗室成果缺乏重視，與實際應用脫節嚴重。為此，我國應著力突破電子陶瓷材料先進核心工程化工藝技術制約，提升電子陶瓷產業共性工藝技術創新水平，推動電子陶瓷新技術在軍民領域雙向轉移。

 

　　3.未來展望

 

　　總體來看，電子陶瓷應用領域不斷擴展，在下游需求持續增長的帶動下，產業規模將繼續擴大。從各細分領域看：

 

　　①高壓電瓷：隨著國內電網建設的快速發展，為超、特壓輸變電配套材料帶來了機遇，高壓電瓷需求將繼續增加，預計到2020年330kV及以上支柱瓷絕緣子需求量將達到4.5萬只，330kV及以上空心瓷絕緣子需求量將達到1.3萬只。

 

　　②陶瓷插芯：隨著通信產業迅速發展，無線網絡優化、傳輸網絡擴容、4G基站建設等項目加快建設，光纖陶瓷插芯產業規模進一步擴大。

 

　　③陶瓷隔膜：燃料電池作為21世紀首選的清潔能源系統，其發展受到了世界各國的大力支持。盡管目前燃料電池的市場需求有限，但發展前景看好，由此將大大帶動陶瓷隔膜的快速發展。

 

　　④陶瓷封裝基座：隨著智能手機、平板電腦、無線網絡終端設備、GPS及北斗導航等新興市場的出現，石英晶體器件的應用領域不斷拓展，陶瓷封裝基座作為石英晶體器件的配套產品，將會迎來新的增長契機。

 

　　⑤陶瓷基片：片式電阻主要應用于電腦、通信、家電、手機、數碼消費品、汽車電子、照明等領域，隨著這些領域的較快增長，片式電阻的需求不斷增加，陶瓷基片是片式電阻的核心部件，其產業規模將繼續保持增長。

 

　　⑥陶瓷電容器：陶瓷電容器作為電容器中使用最廣、用量最大的類別，隨著技術不斷進步、性能不斷提高，其下游應用領域也正不斷擴大，預計2020年我國陶瓷電容器市場規模有望超過600億元，其中MLCC有望達到550億元。我國陶瓷電容器將向超小型、高容量、高頻率、低成本及綠色環保方向發展。

 

　　⑦微波介質陶瓷：能夠滿足微波電路小型化、集成化、高可靠性和低成本的要求，隨著移動通信和現代電子設備的發展，微波介質陶瓷越來越受到人們的重視，未來發展前景廣闊。

 

圖片來源：找項目網