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本文援引于报告《2020年中国石英晶体元件行业概览》,首发于头豹科技创新网(www.leadleo.com)。
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晶体谐振器如何满足未来终端通讯设备工作需求?
石英晶体谐振器是石英晶体元器件的核心产品,是利用电信号频率等于石英晶片固有机械谐振频率时晶片因压电效应产生谐振现象的原理制成的谐振器件。晶体谐振器可将电能和机械能相互转化,以提供稳定、精确的单频振荡器,因此,晶体谐振器属于核心时间元件和频率元件。
晶体谐振器产品特性完美匹配科技生产需求
石英晶体谐振器(简称“晶体谐振器”)指利用石英晶体的压电效应而制成的频率元件,该元件主要由石英晶片、基座、外壳、银胶、银等成分组成。
晶体谐振器主要利用石英晶体本身的压电效应与逆压电效应产生频率,发挥频率控制作用。晶体谐振器需要频率信号的电路,在一定范围内均可以利用石英晶体压电效应振荡取得,因而属于电子设备的必备基础元器件。
目前,晶体谐振器广泛应用于通讯领域、笔记本电脑、网络产品(网络控制、网络接口及适配器、网络连接器、网络检测设备)、家用电器、汽车电子以及航天航空产品等方面。
晶体谐振器类别通常以切割方式、频率、精度、尺寸、封装模式以及用途的不同进行区别,其中根据频率特性,常见的石英晶体谐振器可分为音叉和高频晶体谐振器。
深度解析晶体谐振器产品特性
新型石英晶体谐振器主要生产工艺可分为清洗、被银、点胶、微调、中测、封焊、检漏、老化、测试、打标、编带、包装等步骤。总体而言,SMD石英晶体振荡器与SMD谐振器相比,振荡器比谐振器多了震荡回路,其生产工艺流程基本相同。
石英晶体谐振器选用设备核心在于先进性、功能性、适应性和经济性,其选用的设备包括排片机、真空溅镀机、真空微调机、自动装载机、上片点胶机、全自动封焊机等关键设备61台,同时配套部分国产先进设备。
下游终端电子产品需求明显,晶体谐振器需求扩大
近年来中国电子信息行业发展迅速,中国市场对电子元件的需求逐步显现。截至2019年,因宏观经济疲软和疫情等因素,全球电子元器件市场整体需求受到影响,中国晶体谐振器产品产量和产值的增速有所下滑。晶体谐振器作为智能电子产品的零部件,下游应用领域为电子类产品,其市场的增长很大程度上依附于电子类产品的增长。此外,中国是消费类电子产品的主要生产国,80%以上的手机在大陆地区生产,对中国智能手机、平板电脑厂商的配套水平提出较高的要求。尤其是近年来智能手机功能更新速度愈加快速,开发周期缩短,对晶体谐振器提出较高要求。
目前,5G发展迅速,智能化是智能手机、平板电脑发展的主要潮流,伴随晶体谐振器的进步与生产工艺创新,从而拉动对晶体谐振器的需求。2015年中国晶体谐振器市场规模(以出货量计)从4.5亿片增长到2019年的8.9亿片,2015-2019年,晶体谐振器行业市场保持平稳高速增长,其年均复合增长率达到18.5%。
在未来的五年内,随着电子信息技术的升级和相关基础元器件的产业转移进一步深入,将对晶体谐振器市场发展形成有力支撑。在下游应用行业稳定增长的基础上,石英晶体谐振器应用市场需求规模也将逐步扩大。
5G发展趋势下,晶体谐振器生产需求明显
面对5G在传输速率和系统容量等方面的性能挑战,天线数量需要进一步增加,硬件上大规模天线阵列由多个天线子阵列组成,子阵列的每根天线单独拥有移相器、功率放大器、低噪放大器等模块。大规模天线阵列将带来天线的升级及数量需求,同时射频模块(移相器、石英晶体振荡器、功率放大器、低噪放大器等)的需求将爆发,只要是跟通信有关的产品就会用到晶体振荡器,比如SATA、光纤通信、10G以太网、超速光纤收发器、网络交换机等网络通讯设备中都会用到晶体振荡器。
随着网络设备所要处理的数据工作量增多、图像高清化、实时数据处理成像等不同需求对设备的高速处理性能以及高精度处理要求愈加变高,因此,上述产品需求可进一步促进晶体振荡器的大规模运用。
未来精密化晶体谐振器发展趋势明显,推动下游终端元件发展迅速
从技术发展趋势看,在下游电子产业发展的推动下,晶体谐振器产品开发方向主要呈以下发展态势:
小型化
随着电子产品不断向小型化方向发展,为之配套的晶体谐振器也随之向小型化方向发展。晶体谐振器小型化包含两方面的内容:(1)晶体谐振器由含引线的产品向不含引线的表面贴装元件方向发展;(2)SMD晶体谐振器向小尺寸方向发展(8,045→7,050→6,035→5,032→3,225→2,520→2,016)。
低耗化
同时,低功耗设备成为受国家政策鼓励,下游应用市场的整体节能发展趋势,必然要求下游产品各个功能组件具有更低功耗。电子产品在移动终端小型化的同时,功能也逐渐增多,耗电量急剧增加,减少硬件能耗成为延长电子设备续航时间的发展趋势。因此,未来晶体谐振器需向低电压工作、更低功耗发展。
高频化、高精度、模块化
在通讯行业的移动电话、无线局域网络等系统逐步向高频化、高传输速度发展,同时对其相应的精确度要求也同步提高。目前,为适应下游电子产品自动化大规模装配的需要,晶体谐振器趋向于模块化方向发展。
深度见解:中国晶体谐振器需求市场急剧上升,政府加快推动产业升级
针对中国晶体谐振器行业竞争格局,在高档晶体谐振器产品领域,主要以欧美知名企业间竞争为主,并在高端客户方面占据了较大的优势。在中档晶体谐振器产品领域,以知名中国企业间竞争为主,竞争重点是在满足较高品质标准下的相对低廉价格。在低档晶体谐振器产品领域,主要以众多小型民营企业之间的竞争,价格是此类企业竞争核心。