Просмотры:0 Автор:Pедактор сайта Время публикации: 2026-02-28 Происхождение:Работает
Современная керамика является важной отраслью индустрии новых материалов. Области высокопрочной конструкционной керамики и многофункциональной функциональной керамики быстро расширяются. Среди них функциональная керамика составляет примерно 75% современной керамики, а высокоточная электронная керамика составляет 80% функциональной керамики. Благодаря росту спроса на рынке высококачественной продукции и стимулам политики в области новых материалов размер рынка электронной керамики неуклонно растет.
Электронная керамика и миниатюрные компоненты являются важной частью поддержки развития высокотехнологичных стратегических отраслей. Например, в таких областях, как связь 5G, искусственный интеллект, транспортные средства на новой энергии, промышленная автоматизация и интеллектуальная бытовая электроника, спрос на высокопроизводительные и высоконадежные электронные компоненты постоянно растет, а размер рынка достиг триллионов долларов. На международном уровне появилось несколько крупных центров производства электронной керамики и компонентов, и конкуренция становится все более жесткой. Будучи одним из мировых центров производства электроники, Китай сталкивается с проблемами со стороны международных конкурентов. Поэтому необходимо постоянно увеличивать инвестиции, а также усилия в области исследований и разработок в области электронной керамики и компонентов для повышения ее конкурентоспособности на мировом рынке.
1. Понимание электронной керамики
Определение и классификация электронной керамики .
В широком смысле, электронная керамика относится к «неорганическим неметаллическим материалам, которые обрабатываются путем искусственного измельчения неорганических порошков, со специальной структурой, точным химическим составом, соответствующими интегрированными процессами формования-спекания и процедурами обжига для достижения определенных свойств. После обработки они достигают точности размеров, необходимой для использования». электроника, связь, автоматизация, преобразование и хранение энергии.
С точки зрения применения электронную керамику можно разделить на пять категорий: керамика изолирующих устройств, керамика проводника быстрых ионов (ионная керамика), полупроводниковая керамика, пьезоэлектрическая функциональная керамика и керамика конденсатора с высокой диэлектрической постоянной. Основные компоненты, характеристики термостабильности, характеристики и основные области применения каждого вида керамики представлены в таблице ниже.
Восходящая часть состоит из поставщиков сырья и оборудования. Используемое сырье в основном делится на три категории:
① Керамические порошки для электронной техники, такие как оксид алюминия высокой чистоты и стабилизированный иттрием диоксид циркония, частично заменены отечественными продуктами. Однако до сих пор существует множество типов электронных керамических порошков, которые не могут соответствовать зарубежным образцам по высоким эксплуатационным характеристикам (зарубежным аналогам) и в основном импортируются.
② Пасты, такие как серебряные пасты с низким удельным сопротивлением и пасты из драгоценных металлов, в основном импортируются.
③ Химическая продукция в основном импортируется с американских предприятий. Оборудование, используемое для производства электронной керамики, в основном включает в себя оборудование для синтеза наноразмерных электронных керамических порошков, прецизионные экструдеры для электронных керамических пленок, оборудование для атмосферного горячего прессования и спекания, машины для лазерной резки и т. д. Некоторые из этих устройств уже производятся внутри страны, что снижает зависимость от импорта.
Основными участниками средних предприятий по производству электронной керамики являются предприятия с иностранным финансированием, крупные государственные предприятия, а также малые и средние частные предприятия. В основном они занимаются исследованиями, разработками, обработкой и продажей электронных керамических компонентов и продуктов. Все предприятия, участвующие в средней производственной цепочке, являются капиталоемкими и технологичными. В процессе исследований и производства из-за относительно сложного процесса подготовки электронной керамики достижение технологических инноваций требует поддержки специалистов по исследованиям и разработкам и высокоточного автоматизированного оборудования. В процессе подготовки каждое звено будет влиять на характеристики электронных керамических материалов, и отраслевые барьеры относительно высоки. Поэтому для снижения затрат необходимо масштабно-интегрированное управление.
Переработка в основном относится к терминальной бытовой электронике, информационным коммуникациям, автомобильной промышленности, новой энергетике, аэрокосмическому и военному секторам и т. д. Будучи одним из ключевых стратегических материалов, необходимых для развития индустрии информационных технологий нового поколения в Китае, области его применения будут продолжать расширяться, и спрос будет продолжать расти. Быстрый рост перерабатывающей промышленности будет способствовать быстрому росту спроса на компоненты, связанные с электронной керамикой.
2. Огромный спрос породил рынок объемом в триллион долларов .
По сравнению с традиционными материалами материалы из электронной керамики обладают преимуществами, с которыми традиционные материалы не могут сравниться. Области их применения постоянно расширяются, а спрос на рынке постоянно растет. Например, в области компьютеров, ноутбуков и планшетных компьютеров для повышения производительности продуктов электронная керамика неизбежно заменит некоторые металлические и пластиковые компоненты, такие как MLCC, термисторы и пьезоэлектрические керамические динамики; в сфере связи с широким применением технологии 5G возникнет тенденция «Всеобщего Интернета», что неизбежно увеличит спрос на электронные керамические компоненты, такие как оптические датчики, детали связи 5G и кварцевые генераторы, а также керамические антенны, радиочастотные фильтры и микроволновую диэлектрическую керамику; С приходом интеллектуализации в цепочку автомобильной промышленности индустрия автомобильной электроники быстро растет, и растет спрос на электронные керамические компоненты, включая кислородные датчики, керамические воспламенители и пьезоэлектрическую керамику для ультразвуковых радаров. Быстрое развитие этих смежных отраслей будет напрямую способствовать быстрому росту рыночного спроса на электронную керамику, охватывающую всю отраслевую цепочку от базовых материалов до прецизионных компонентов.
Объем рынка электронной керамики в Китае увеличился с 34,66 млрд юаней в 2014 году до 75,64 млрд юаней в 2020 году, при этом совокупный годовой темп роста составил 13,7%. Общий спрос на электронные керамические компоненты находится в фазе роста. В ближайшие пять лет, по мере ускорения внутреннего замещения импортной продукции, размер рынка электронной керамики в Китае продолжит сохранять высокую тенденцию роста. Согласно бюджету учреждения, объем рынка электронной керамики в Китае в 2023 году достигнет 114,5 млрд юаней.
3. Ключевые направления развития электронной керамики .
l Миниатюризация &
Для удовлетворения потребностей электронных информационных технологий миниатюризация и микроминиатюризация устройств стали тенденцией развития. Различные пассивные компоненты на основе электронных керамических материалов выдвигают более высокие требования к производительности, что также является узким местом, ограничивающим реализацию миниатюризации и микроминиатюризации всей машины. В настоящее время рыночный спрос на миниатюрные и микроминиатюрные электронные керамические компоненты очень велик, например, многослойные термисторы чипового типа, чувствительные к напряжению резисторы чипового типа, многослойные пьезоэлектрические керамические преобразователи, компоненты индукторного типа чипового типа и другие примеры, такие как керамические конденсаторы чипового типа, фильтры электромагнитных помех чипового типа и микроваристоры. В настоящее время функциональные керамические компоненты типа чипа являются основной частью электронных керамических пассивных устройств и ключевым сегментом на более широком рынке электронной керамики, включая современные подложки и керамику для герметичной упаковки. Поэтому усиление исследований по миниатюризации и микроминиатюризации керамических компонентов является одним из ключевых направлений развития электронной керамики.
l Высокочастотная & Серия частот
С миниатюризацией и портативностью оконечных устройств связи значение высокоэффективной микроволновой диэлектрической керамики становится все более важным. В то же время существуют более высокие требования к характеристикам микроволновых керамических диэлектрических материалов, а также микроволновых резонаторов, микроволновых конденсаторов и микроволновых фильтров, включая такие ключевые продукты, как антенные дуплексеры, циркуляторы, изоляторы и высокочастотные подложки. Поэтому основное внимание исследований в области новых электронных компонентов уделяется разработке электронных керамических материалов с рабочими частотами в диапазоне от высоких, средних и низких серий.
l Интеграция & Модуляризация
Учитывая требования к разработке разнообразных функций, высокой степени интеграции, цифровизации и низкой стоимости электронных продуктов, электронные керамические компоненты неизбежно будут развиваться в направлениях миниатюризации, функциональной интеграции, комбинирования устройств и низкой стоимости, стимулируя инновации в таких продуктах, как интегрированные пассивные устройства (IPD), радиочастотные модули, матрицы датчиков и многослойные керамические корпуса. Для достижения миниатюризации и функциональной интеграции электронной керамики ключом является передовая технология совместного обжига гетерогенных материалов и технология низкотемпературного совместного обжига керамики, которые имеют основополагающее значение для производства усовершенствованных подложек LTCC (низкотемпературной керамики совместного обжига) и многофункциональных модулей. В настоящее время это важное направление исследований в области электронной керамики.
l Функциональная комбинаторная & диверсификация
С усилением конкуренции на рынке информационных технологий однофункциональные электронные керамические компоненты не могут соответствовать требованиям к производительности. Объединение электронной керамики с другими материалами (полупроводниками, металлами и т. д.) для формирования композитной электронной керамики для удовлетворения потребностей применения электронных компонентов в различных областях, таких как устройства MEMS, гибкая электроника, структурная электроника и биомедицинские датчики, стало неизбежной тенденцией в развитии электронной керамики. Таким образом, усиление разработки композитной электронной керамики является одним из текущих направлений исследований, которое обеспечивает важную техническую поддержку для устройства электронной керамики и позволяет создавать современные гибридные системы, такие как пьезоэлектрические-полупроводниковые композиты и интегрированные керамико-металлические компоненты.
l не содержит свинца, & экологически чистый
Для удовлетворения требований устойчивого развития и защиты окружающей среды человеческого общества разработка экологически чистой электронной керамики стала одним из ключевых направлений исследований электронных керамических материалов. Например, разработка бессвинцовой пьезоэлектрической керамики, такой как системы на основе ниобата калия-натрия (KNN), титаната висмута-натрия (BNT) или титаната бария, для замены существующей системы на основе цирконата-титатата свинца, имеет большое значение для применения в экологически чистых приводах, сборщиках энергии и экологически чистых датчиках.
4.Основные существующие проблемы
Из-за высоких технических барьеров в производстве электронной керамики, включая ключевые материалы, такие как порошок оксида алюминия высокой чистоты, специализированные ферриты и диэлектрические составы, эта отрасль уже давно монополизирована компаниями из США, Японии и Европы. Хотя некоторые виды электронной керамики в Китае достигли передового международного уровня с точки зрения теоретических исследований и экспериментальных возможностей по сравнению с экономически развитыми странами, такими как страны Европы и Японии, они все еще находятся на начальном этапе и имеют широкий потенциал развития. В настоящее время, по сравнению с зарубежными странами, проблемы и пробелы, существующие в китайской индустрии электронной керамики, в основном включают следующие четыре аспекта, связанные с передовым производством компонентов, таких как чипы высокочастотных фильтров, прецизионные пьезоэлектрические преобразователи и многослойные варисторы.
l Недостатки в технологии приготовления высококачественных порошков .
В процессе изготовления электронной керамики решающее значение имеет качество порошка. Основным узким местом, ограничивающим развитие китайской индустрии электронной керамики, является технология получения высокочистых, высокоэффективных и сверхтонких керамических порошков, пригодных для применения в диэлектриках MLCC, материалах пьезоэлектрических актуаторов и современных полупроводниковых упаковочных основах.
В настоящее время Япония является крупнейшим производителем электронных керамических порошков в мире (с долей рынка около 65%).
С точки зрения доли мирового рынка, технология приготовления высококачественных электронных керамических порошков в Китае еще не полностью разработана. В основном он зависит от импорта. Например, для порошка оксида алюминия высокой чистоты 99,99%, используемого в керамических подложках, изоляторах свечей зажигания и износостойких покрытиях, порошок оксида алюминия, производимый японскими предприятиями, можно спекать при 1300 ℃, в то время как температура спекания на отечественных предприятиях должна быть выше 1600 ℃; Для порошка нитрида кремния высокой чистоты, необходимого для высокотемпературных компонентов двигателей, шариков подшипников и режущих инструментов, некоторые компании по-прежнему ограничивают его использование, и срочно необходимы усилия по улучшению постоянства качества порошка в исследованиях и разработках.
l Производственное оборудование для электронной керамики нуждается в усовершенствовании .
Хотя наша страна может внедрить передовое зарубежное оборудование для производства электронной керамики для повышения уровня технологии производства, объем инвестиций огромен, что в некоторой степени ограничивает развитие отечественной электронной керамической промышленности. Кроме того, отечественное оборудование для производства электронной керамики в нашей стране носит преимущественно имитационный характер, а ключевые технологии производства еще не до конца освоены, что приводит к снижению надежности и стабильности некоторых электронных керамических изделий, таких как многослойные варисторы, высокочастотные фильтры и пьезоэлектрические актуаторы, что затрудняет конкуренцию с аналогичной зарубежной продукцией. Поэтому уровень производства электронной керамической техники в нашей стране является одним из ключевых факторов, ограничивающих развитие отечественной электронной керамической промышленности.
l Эффективность трансформации отрасли производства новых продуктов низкая .
В мире существует более 200 видов керамических материалов и 2000 видов прикладной продукции. Подавляющее большинство отечественной электронной керамической промышленности все еще находится на лабораторной стадии, и существует значительный разрыв с целью индустриализации. Органическое сочетание промышленности, науки и исследований еще не достигнуто. Кроме того, некоторые продукты трудно популяризировать из-за таких проблем, как производственные затраты и надежность. Поэтому Китаю необходимо ускорить темпы догоняющего развития в исследованиях и применении новых продуктов.
l В отрасли отсутствуют крупные ведущие предприятия.
В нашей стране действует более 300 предприятий, связанных с электронной керамикой, но большинство из них представляют собой малые и средние микропредприятия (около 70%), продукция которых относительно монотонна, имеет высокую себестоимость и неконкурентоспособна на рынке. Кроме того, в процессе исследований и разработок наблюдается недостаток независимых инноваций; принятие принципа невмешательства в развитие привело к избытку мощностей в производстве продукции. Например, в последние годы наблюдался переизбыток предложения пенокерамики и керамических режущих инструментов, в результате чего некоторые малые и средние предприятия с трудом выживали и даже обанкротились.
5. Глобальная конкурентная среда электронной керамики
В настоящее время на мировом рынке электронной керамики в основном доминируют иностранные производители электронной керамики.
С точки зрения технологических инноваций, ключевые технологии подготовки сердечников для электронных керамических материалов, такие как передовое ленточное литье, многослойный совместный обжиг и прецизионная микрообработка для таких компонентов, как фильтры SAW, модули LTCC и пьезоэлектрические преобразователи, по-прежнему контролируются производителями из Европы, США, Японии и Южной Кореи. По доле рынка японские предприятия производят наибольшее количество видов электронной керамики, имеют лучшие общие характеристики, самые широкие области применения и наибольшую производительность. Они удерживают значительное лидерство на мировом рынке электронной керамики (около 50% доли); В Соединенных Штатах процесс развития электронной керамической промышленности немного медленнее, и на их долю приходится около 30% мировой доли рынка электронной керамики, занимая второе место; Европейский Союз уделяет больше внимания разработке энергосберегающих и экологически чистых электронных керамических материалов для применения в твердооксидных топливных элементах, термобарьерных покрытиях и биокерамических датчиках, а его доля в электронной керамике составляет примерно 10% мирового рынка.
Промышленность электронной керамики в нашей стране возникла относительно поздно и до сих пор имеет значительный отрыв от экономически развитых стран, таких как США и Япония. В области исследований и разработок электронной керамики еще предстоит пройти долгий путь.
6.Предложения по содействию развитию индустрии электронной керамики .
(1) Усилить поддержку национальной политики. Основные технологии предприятий электронной керамической промышленности Китая в основном зависят от импорта, и им не хватает определенных независимых инновационных возможностей. Это неизбежно ограничит развитие предприятий и затруднит повышение конкурентоспособности их продукции на рынке. Таким образом, Китаю следует и дальше усиливать политическую поддержку развития электронной керамики, повышать привлекательность внутреннего капитала, увеличивать поддержку фондов исследований и разработок, развивать китайские бренды, реализовывать стратегию крупных компаний, а также способствовать росту и расширению отечественных предприятий.
(2) Укрепить фундаментальные исследования и инновации, повысить международную конкурентоспособность, увеличить инвестиции в исследователей и фонды, в целом укрепить возможности исследований и разработок, укрепить прямые контакты и сотрудничество между различными исследовательскими подразделениями, создать комплексный орган исследований и разработок, основанный на исследованиях новых материалов и обладающий сильным опытом и исследовательскими способностями в области исследований в области применения устройств, сосредоточенных на таких областях, как тонкопленочные сегнетоэлектрики, высокодобротная микроволновая керамика и гибкие пьезоэлектрические композиты; создать эффективный механизм, который сможет быстро и эффективно трансформировать достижения и конкретно реализовать сочетание сотрудничества «промышленность-университет-исследование».
(3) Координировать планирование деятельности добывающих и перерабатывающих предприятий в цепочке производства электронных керамических материалов и компонентов, охватывающей от диэлектрических порошков и ферритовых сердечников до современных подложек и интегрированных функциональных модулей, укреплять цепочку поставок сырья для обеспечения поставок высокочистых и высокостабильных предшественников электронной керамики, таких как титанат бария, оксид цинка и альтернативы цирконату титаната свинца, энергично проводить исследования и разработки высокотехнологичного технологического оборудования для точного и точного нанесения рисунка. спекание и автоматическая сборка способствуют независимым инновациям в области пассивных компонентов, таких как микросхемные индукторы, фильтры подавления электромагнитных помех и кварцевые генераторы с температурной компенсацией, а также общей конструкции оборудования, а также укрепляют разработку соответствующих стандартов.
