你可能听过被动元件,但不一定知道积层陶瓷电容,MLCC是电子设备中的核心部件,也被称作“电子大米”,由于单个电容比大米还小,再加上它是iPhone和高级汽车不可或缺的元件,也是用量最大的被动元件之一,
据有关数据显示:年全球的MLCC市场规模将达到.4亿美元,陶瓷电容是由意大利人发明,后来经过美国人改良逐渐形成MLCC,MLCC是采用陶瓷制造的,可以存储电能,至于ML是多层的缩写,指的是多层导电和绝缘材料,这种材料能使陶瓷电容在手机内等狭小的空间内具备更高的性能,二十世纪七十年代,随着计算机的迅速发展,MLCC逐渐成为电子产品中必不可少的零配件,然而在这股浪潮中,受惠的并不是改良者美国人,而是日企,如今在MLCC前五大厂商当中,日企就占了其中的三名,加起来拿下了全球过半的市占率,那么日企是如何称霸MLCC市场呢?
相信大家都知道被动元件到底是什么,电子元件分为两类,主动和被动,两者的差别在于是否需要电源驱动,如果不是专业人士很少会去了解,但被动元件的发展对电子业来说十分重要。在三大被动元件中,电阻器的作用是控制电流和电压,电感器则是过滤各种干扰信号,防止电磁波干扰并稳定电流,而电容器是主要的电能储存元件,起到了耦合和协同作用,其中电容器的市场规模最大,可以分为陶瓷电容、铝质电容及钽质电容等。
目前最受欢迎的MLCC就是积层陶瓷电容,也被称作贴片电容,那么陶瓷电容如何这么受市场欢迎呢?主要是因为它的物理特性,不仅耐高压、高热,还在高频使用时损失率较低,并且MLCC能晶片化使积体缩小,再加上价格便宜及稳定性高等优势,非常适合大量生产,虽然铝质电容的电容值高,但晶片化程度仅次于MLCC,性能容易受到环境影响,至于钽质电容的优点也有很多,不过污染问题难解决,而且还特别昂贵,所以早期的智慧型手机都是使用陶瓷电容,而现在的5G功能手机里头就有超过个MLCC。
其实不止传统的电子产品,汽车业也需要用到被动元件,尤其近年来电动车及自驾车等新创产品普及,以往一辆车只需要近颗被动元件,进入电动车时代后,有些产品设计需要用到的被动元件数量甚至高达上万颗,那么MLCC又是怎么发展而来的呢?
早在年代,意大利人隆巴迪就发明了陶瓷介质的电容,随后在年代经过美国人改良,将钛酸盐引入作为原材料,生产出成本较低的陶瓷电容器,后来又将陶瓷电容用于小型、精度要求极高的军用电子设备当中才有了MLCC的雏形,到了年左右MLCC开始商品化,然而随着混合IC和计算机的不断发展,MLCC很快成为电子设备中不可或缺的零配件,现在的陶瓷电容约占整体电容市场的70%左右,不过让人意外的是在这场浪潮中吃到红利的不是改良MLCC的美国人,而是日企,日本MLCC的兴起和20世纪70年代日本的电子产业和汽车工业的迅速发展有着很大的联系,在过去的15年里,日本电子业产值增加了五倍,内需增加了三倍,出口增加了11倍,索尼、东芝、NEC等知名企业也先后崛起,同时也带动了被动元件需求激增,再加上美国的技术转移和当时日本廉价的劳动力,也带动了村田制作所、TDK、太阳诱电等MLCC企业也高速成长。
目前全球前五大MLCC厂商有村田、三星电机、国巨、太阳诱电和TDK,单是村田的市占率就高达31%,如果从全球的竞争格局来看,MLCC厂商分为三大梯队,第一梯队是日韩厂商,第二梯队是美国,国内厂商则是第三梯次,这些厂商在中低端MLCC都具备相当规模的生产能力,但高端市场仍掌握在日企手中,尽管这些年,MLCC市场也经历了不少波动,
早在年MLCC市场就曾掀起一次涨价潮,当时由于日企大厂退出一般标准型的MLCC市场走向高端产品,比如:车用、工业和智慧型手机等毛利较高的MLCC产品,然而中低端市场的企业并没有跟上脚步引发产能不足,导致价格暴增,除此之外,MLCC产地主要集中在东南亚等地,但受到疫情影响,像村田、太阳诱电也分别暂停部分工厂营业,这就导致很多人担心一旦MLCC短缺,电子产业将断粮,不过后来遇上芯片严重短缺,许多车厂除了减产别无选择,因而减缓了对MLCC的需求,那么日企在MLCC领域都有哪些优势呢?
首先是丰富的经验,在MLCC产业刚萌芽阶段,日企就开始在此领域布局,在将近80年的发展中,日企累积了丰富的生产研发经验,这些经验形成了强大的技术壁垒,使后来的追赶者在短时间内难以追上。
其次是领先的工艺技术。在MLCC生产技术上,日企拥有明显的优势,在叠层印刷技术上,可以实现堆叠层数超过层的量产水平,介质厚度接近一微米,凭借着高精度的技术,日企可以做一次性生产百万件的MLCC产品,且几乎没有不合格产品,在共烧技术上,日本在MLCC烧结专用装置技术上领先,不仅有各种氮氢气窑炉,也在装置自动化精度方面也有明显优势。
最后就是掌握上游产业链,在材料方面,MLCC的原料包括MLCC粉体材料和金属电极,其中粉体材料包括了碳酸钡、氧化钛、钛酸镁等材料,而这些材料基本上都是被日商所垄断,比如:65%的电子陶瓷粉体市场由日企占据,其中日本堺化学就占了27%,是全球最大的陶瓷粉体生产商,而村田、TDK、太阳诱电所使用的陶瓷粉体也都是自研自用,作为产品的核心技术,日企研制的产品也不对外贩售,而在金属电极方面,一般原本都是采用贵金属的钯银电极,但日企率先采用贱金属的镍电极,是MLCC电极材料的成本大幅下降,另外在设备方面,包括制造MLCC用堆叠机、印刷机、切片机等装置上,日企也占据领先地位,这一切都让日企巩固自身的优势,提升竞争力。
总的来说,日企之所以能够垄断MLCC产业,可能和工匠精神有关,虽然工匠精神有时候意味着刻板守旧,但另外一方面,工匠精神也代表着不断追求更高的技术,几十年如一日地打磨着某款产品,这种工匠精神在变化缓慢的产业中出乎意料地发挥了巨大的作用,回顾日本的优势产业,包括光阻剂,矽晶圆这些产业都属较稳定,变化缓慢,需要长时间打磨的产业,而被动元件也是一样,MLCC从诞生之初到现在,最大的变化就是体积愈来愈小,容量愈来愈大,在功能上几乎没有什么变化,日企有足够的时间去累积技术和生产经验,形成强大的竞争力,再加上掌握核心原料的绝对优势,更让日企有称霸全球MLCC的底气。