實現被動元器件「高性能」的最大挑戰是什麼?

2020-12-23 國際電子商情

據《國際電子商情》報導,被動(無源)元器件市場年複合增長率在近5年內仍會達到6%左右。未來,隨著5G基站、5G智慧型手機、大數據中心、AIoT以及新能源汽車的強勁拉動,高性能MLCC、LTCC、高精密貼片電阻、貼片電感、高精度連接器、繼電器和晶振等均會有強勁的市場需求!同時,我們也看到MLCC等被動元器件正在出現國產替代的趨勢。X9jesmc

另一方面,目前汽車、工業、醫療等高端應用對電容電阻電感的精度要求卻越來越高。同時,如何做好電容電阻電感在系統中的EMI效應及幹擾分析,以及新時代鋁電解電容在精密設計時如何應對對環境的高要求等等,都成為工程師十分關注的話題。X9jesmc

2020年12月18日,ASPENCORE旗下《國際電子商情》、《電子工程專輯》和《EDN電子技術設計》於深圳華強廣場酒店舉辦「高性能被動元器件發展論壇」,邀請到是德科技、華信科科技、開步電子、深圳蘭博濾波科技有限公司/深圳市連接器行業協會、村田、臺灣金山、富士康等行業內知名企業/機構,分享了有關上述發展趨勢及技術挑戰等熱門主題。會議最後還召開「國產高性能被動器件的機會和挑戰」的圓桌論壇,共同探討了被動元器件之高性能與挑戰、國產化進程、缺貨漲價和應對方法,以及市場應用四個重要議題。X9jesmc

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圓桌討論:國產高性能被動器件的機會和挑戰

會議最後舉行圓桌論壇,探討了四個關於國產高性能被動器件的議題。X9jesmc

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主持人:王瓊芳(左1),《國際電子商情》主分析師X9jesmc

嘉賓:

江嶽峰,富士康全球採購總處資深處長X9jesmc

楊寶平,開步電子董事長X9jesmc

李科高,臺灣金山電子工業股份有限公司集團總工程師X9jesmc

馬永健,深圳蘭博濾波科技有限公司資深EMC專家、深圳市連接器行業協會EMC專家X9jesmc

議題一:被動元器件的「高性能」如何來實現?其中最大的挑戰是什麼?

江總:以MLCC產業來講的話,這是粉末材料配方的問題,也即怎麼實現高介電率的陶瓷材料。此外,電性能也比較重要,要如何獲得高溫和邦定時的穩定性。因此,被動元件的材料技術會是關鍵地方。中國大陸本地供應商在這方面還是有機會,但是如果能在海外尋找到好的技術,那就有機會縮短時間。第二是在製程管控方面,需要時間上的累積。第三是在生產設備方面,在這方面有些關鍵部分還是掌握在日商手中,如何突破這個瓶頸是個大課題。中國大陸廠商不是沒有機會而是要看怎麼做。X9jesmc

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江嶽峰,富士康全球採購總處資深處長X9jesmc

楊總:最頂級的電阻器在美國,他們的單一性能和綜合性能都是最好的。這在材料和製程等方面都不是簡簡單單就能實現的,而是要靠時間的積累。可靠性最高的元件在日本,他們有量的支撐。他們的工廠很厲害,有的設備30/40年都沒變過,但是至今1ppm以下的失效率紀錄一直都沒有被打破過。因此高性能可以總結為兩點:參數領先以及可靠性領先。X9jesmc

李總:以江總的話來講,高性能要用一個嚴苛的客戶去磨練。也就是要把市場的要求吃透了,以客戶為導向設計產品。但是要把客戶的要求理解透然後去執行是很難的。江總需要更高性能的東西,我們要按需實現、改變自己的觀念是很難的。然後就是基材。目前國產基材廠商的能力,包括對模式以及對材料基礎的研究還是不錯的。但是要怎麼做到穩定就很難。在樣品方面,國內廠商和日系臺系相比都已經很接近了,甚至反應速度很快,但是在大批量時卻跟不上。也就是說,高性能是指所有產品的高性能,而不能只是樣品。X9jesmc

馬總:在電磁兼容方面,從用戶方來講,不是他們要什麼就生產什麼,而是要在怎麼達到他的目的,包括材料和工藝。同時,要告訴用戶如何使用才能發揮到最大效率,比如最佳的工作頻率範圍。用戶不知道這些,而作為生產商,也就是專家,就要指導他們去合理使用。第二,設計問題。我們對進口器件去仿製時要思考為什麼要用這種結構、材料。在導電率、介電係數等方面要做物理化學試驗去分析。高性能牽涉到應力應變、可靠性、使用壽命等問題。舉個簡單的例子,防靜電。對於老式的繞線電阻,靜電、過壓、過流等問題都不用在乎,但是對於新的薄膜電阻,這是種切片器件,很薄,對這樣的器件做幾百上千伏的靜電放電,每放一次電就會對金屬層打一次,這就會不斷發生粒子轉移。大家可能聽說過,晶片的失效有45%是由於靜電放電而不是老化導致的,這時PN結不斷受到靜電打擊,這個薄層就很容易受到擊穿。因此,我們就需要思考,在生產工藝過程中靜電放電指標能否達到?X9jesmc

議題二:在材料、工藝、技術、設備四個方面,高性能被動元器件國產化進程處於什麼狀態?

江總:據我的判斷,除了MLCC外,其他國產都很有機會。國產鋁電、電感、LTCC接近中上水平。但他同時補充,MLCC分為高中低容量幾個等級,國內廠商在中低容量方面還可以,這在手機和IoT方面用得多,小型化也有幾家廠商在做。但是高容值還是有距離(至少5年以上)。X9jesmc

楊總:我們有四大類產品,其中有兩類的材料是自己在做的,但是不建議同行去效仿,因為零件賺的錢可能填不平,要實現盈利這個過程太漫長。公司要考慮永續發展的問題,從供應鏈安全方面來講,如果材料受制於人,那麼公司隨時都有可能關門。所以我們一開始就做材料。雖然整個過程很辛苦,但是代表了一個趨勢,就是國內被動元器件廠商要去關注材料的開發,要掌握一定核心技術。另外要培養自己可靠、穩定的材料合作夥伴,這樣才能可持續發展。雖然國內廠商可能存在五年十年的差距,但是中國人勤奮,這個速度可能會加快,因此我們很快就會有機會。X9jesmc

李總:成功的公司有很多原因,補充一點,就是人才。在移動網際網路資訊這麼發達、人性這麼張揚的時代,研發人員的流失,包括基礎研究,對產業的升級是衝擊。材料、設備都需要人去駕馭。在人不穩定的情況下去談發展、談突破就不可能實現。解決方案是通過建立激勵制度實現穩定團隊的構建,穩定了軍心才會有突破。作為臺資廠,這個現象我們也看見,有些公司很難成長,後來才發現是找不到連續的人才提供支持。另外,移動網際網路快速發展,有很多偶然的因素都會讓必然的發展而受限。X9jesmc
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楊寶平,開步電子董事長X9jesmc

馬總:以蘇聯和美國的產品做對比,美國的產品微型化輕量化,蘇聯的傻大笨粗,但是性能並不輸美國,因此不是材料的問題。用現有材料做出高質量的產品是一個目標。比如,五年前國外高速連接器的速率達到4Gbps,現在達到40Gbps,這往往不是材料所取得的成績,而是結構、工藝所取得的突破。基礎研究、基礎試驗一定要做。以前的設備都是學蘇聯的,現在沒了。產品質量性能怎麼提高,靠蒙不合適。X9jesmc

議題三:能否對2021年整體的被動元器件的供需、價格走勢、原廠擴產計劃做一個判斷,同時分析目前LTCC的缺貨漲價的原因以及應對方法?

江總:今年由於疫情,整個新產品的開發進度延期了一兩個月。今年由於5G的關係,MLCC發生缺貨。而由於疫情的關係,5G受到延後。由於疫情所引發的宅經濟,原本預期不太好的平板和筆記本市場反而變好了。明年會比較好,主要還是在5G。宅經濟下受到在家辦公的需求,伺服器、網通市場可能會比較好。現在談擴產已經來不及,2018年和2019年供應商所考慮的市場都是伺服器、醫療和電動車這些。現在談擴產就太晚了。受到5G的需求以及疫情的助長,LTCC會比較緊張,但是產能會陸續開出來,也不一定會非常緊張。2021年應該不會出現2018年所出現的恐慌。5G不能只看被動元器件,因為晶圓是缺的,所以被動元件反而會平緩些。X9jesmc

國產被動元件進入富士康,以item來看,國內外差不多,但是從金額看,中國大陸和臺灣只佔1/3,因為國外做的是高端。中國大陸廠商在電動車、車用、醫療和IoT等方面都有機會。歡迎中國大陸這樣的廠商來和我們合作,但是如果是以copy的方式還是很難的。我們歡迎新技術。X9jesmc

楊總:電阻市場一直都很平穩,我們不做低端。現在有點漲價不叫漲價,而是價值回歸。原本電阻賣得太便宜了,5000個電阻一盒只賣幾塊錢,太過分了。工廠要經營,利潤要有。電阻供貨沒問題,問題是處在MLCC等元件上。X9jesmc

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李科高,臺灣金山電子工業股份有限公司集團總工程師X9jesmc

李總:聽江總說,明年被動元件會緊張一點點,但是後來又說會受到主動器件的綁架。也就是說一開始我以為會漲價,但是後來就好像會維持。講到缺不缺貨,電容我們也不缺。今年下半年確實是晶圓缺貨,CPU缺貨,而導致我們整個產業延期交貨。被動元件在整個市場不佔話語權。X9jesmc

江總對李總回應到,因為PCB上一定是主被動相配套,作為採購,我們看到,明年最緊張的是晶圓,然後面板也會比較緊張。這是個系統組裝的問題,如果被動不是第一名的話,相較於晶圓的緊張、面板等關鍵元器件的緊張,排名不會靠前。你有電阻電容,沒有IC搞不了。X9jesmc

議題四:哪些應用端越來越需要以及為什麼需要「高性能」被動元器件?國內原廠要走進「汽車、工業、醫療」等高端市場,如何找到突破口?

前半問(哪些應用需要高性能被動元件):X9jesmc

楊總:和我們相關的是儀器儀表,精密電阻是其基礎,要得到穩定的電流和電壓,就需要穩定的電阻。極限參數需要通過儀器儀表來測量,國內很多專家在這方面走在前面。表計也需要使用高性能元件。外國公司的產品好也不能全信,它可能欺負你沒有設備測。因此我們自己有設備測量就很關鍵,被動元件在這方面就有機會。X9jesmc

李總:最原始的驅動需求是利潤。緊扣今天的主題高性能,只有做別人不能做的東西,才能精準扣住需求,才能拿到利潤。這也涉及到人。利潤比較高的有車載用鋁電解電容,50V~100V,在90V~230V情況下能夠承受40到50A,泰科都要好幾百美元,很有利潤。但是也要看競爭對手的情況,利潤是個動態的過程。X9jesmc

後半問(國產廠商的突破口):X9jesmc

江總:汽車要求的可靠性高。中國本地廠商的機會是,市場就在本地。如果能夠維持一定的技術可靠度,讓車廠、醫療廠商都覺得你值得信賴,那麼就有機會。X9jesmc

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馬永健,深圳蘭博濾波科技有限公司資深EMC專家、深圳市連接器行業協會EMC專家X9jesmc

馬總:談到高性能,有一句話是「選好元器件,治好電路板」。最高性能要求的是航空航天,然後是軍品、汽車,民用就最差。民用產品不行了就換個,但是飛機可不行,那個可換不了。只要通過EMI認證的,就全是要求高性能的,這是基本要求。有時候不是你的產品沒有高性能,而使合適的應用平臺在哪裡。X9jesmc

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