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关于被动元器件产业的研究和介绍

作者:AG真人官网    发布时间:2019-09-07 10:59    浏览量:

  被动元件又称为无源器件,是指不影响信号基本特征,仅令讯号通过而未加以更改的等。从工作特点来看,被动元件具备自身不消耗电能,或把电能转变为不同形式的其他能量;同时只需输入信号,不需要外加电源就能正常工作等特性。

  根据不同的行业定义,对于被动器件的包含范围会有所不同,有时会将 RCL 元件等价于被动原件。本问将重点探讨 RCL 元件市场,即电容、电阻、电感市场。文中出现的被动元件,均指代 RCL 元件。整体上看,作为最为基础的电子元件, RCL 元件的总需求量稳步提升,并且随着下游终端产品的小型化、轻型化的需求,片式元件已经成为 RCL 元件的主流,成为行业发展的最重要推动因素。

  用电阻材料制成的、有一定结构形式、能在电路中起限制电流通过作用的二端电子元件称为电阻,在电路中以 R 表示。电阻器的种类有很多,通常分为三大类:固定电阻,可变电阻,特种电阻。在电子产品中,以固定电阻应用最多。

  电阻器在电路中主要用来调节和稳定电流与电压,可作为分流器和分压器,也可作电路匹配负载。根据电路要求,还可用于放大电路的负反馈或正反馈、电压-电流转换、输入过载时的电压或电流保护元件,又可组成 RC 电路作为振荡、滤波、旁路、微分、积分和时间常数元件等。电阻作为主要的电子元件之一,产量约占整个电子元件的 40%。

  各类终端产品对小型化、轻型化要求,推动全球电阻片式化率逐年上升, 2012 年全球片式电阻的产量占电阻总产量的比率已超过 90%,片式电阻的发展对电阻行业的整体发展起到了至关重要的作用。得益于全球手机进入 3G、 4G、多媒体及智能型手机时代,包括片式电容、片式电阻、片式电感等均比上一代整机增加 50%甚至几倍,片式电阻的需求随之不断增加。根据智研数据中心预测, 2012 年全球片式电阻的市场规模约为 13.48 亿美元,同比增长约 2%,至 2019 年将达到 15.49 亿美元,年均平均增长率约 2%。

  电容用字母 C 表示,直观的理解,电容器就是“储存电荷的容器”。电容器品种繁多,但基本结构和原理是相同的。即两片相距很近的金属中间被某物质(固体、气体或液体)所隔开,就构成了电容器。两片金属称为的极板,中间的物质叫做介质。若给电容器充电,电容器的两极板上就会积累电荷,电容器就有了储能的作用。电容器两端的电压越高则所容纳的电荷就越多,即储能就越大。但电容器两极板间绝缘介质的耐电强度是有限的,若两极板间的电场强度太高,就可能将绝缘介质击穿,从而使电容器短路。

  电容器是主要作用为电荷储存、交流滤波或旁路、切断或阻止直流电压、提供调谐及振荡等,广泛应用于电路中的隔直通交、耦合、旁路、滤波、调谐回路、能量转换、控制等方面。

  作为主要的电子元件之一,电容产量约占整个电子元件的 40%。随着信息技术和电子设备的快速发展,电容器需求呈现出整体上升态势, 2013 年全球电容器市场规模达到 180 亿美元,其中中国达到了 773.5 亿元人民币,预计 2019年全球将达到 222 亿美元,其中中国为 1101 亿元人民币。

  根据制造材质不同,电容器产品可分为陶瓷电容器、铝电解电容器、钽电解电容器和薄膜电容器等。陶瓷电容器的优势在于体积小、价格低、高频特性好等,常见于高频电路、噪声旁路、振荡电路等;铝电解电容器的优势有成本低、电容量大、电压范围广等,适用于大容量、中低频率电路;钽电解电容器的优势是寿命长、适宜贮存、受温度影响小,适用于储能、低频旁路、电源滤波等;薄膜电容器的优势是损耗低、阻抗低、耐压能力强等,常见于滤波器、震荡电路、储能电路等。

  陶瓷电容器具备的优势包括体积小、电压范围大等特点,目前在电容器市场中占据超过 50%的市场份额。据产业信息网数据显示 2019 年全球陶瓷电容器市场有望达到 114 亿美元,而国内市场更是有望达到 577 亿元人民币。

  陶瓷电容器可以分为单层陶瓷电容器、MLCC (片式多层陶瓷电容器)及引线式多层陶瓷电容器,由于 MLCC具有低 ESR,耐高压、高温,体积小、电容量范围宽等特点,在成本和性能上都占据相当优势,下游应用较为广泛,其市场规模约占整个陶瓷电容器的 93%。

  MLCC 除有电容器隔直通交的电容通性特点外,其还有体积小,比容大,寿命长,可靠性高,适合表面安装等特点。随着 MLCC 可靠性和集成度的提高,技术不断进步、性能不断提高,目前 MLCC 已成为全球用量最大、发展最快的片式元器件之一。

  全球市场来看,预计 2020 年 MLCC 需求将达到 115 亿美元,产量需求将扩大至 48500 亿只。

  中国作为全球主要的消费电子产品生产基地,目前已成为全球 MLCC 生产大国和消费大国,产销量位居全球前列。2014 年,中国 MLCC 产量达到 16370 亿只,同比增长 19.0%,与此同时, MLCC 需求量达到 18164 亿只,同比增长 20.1%。

  电感是用漆包线、纱包线或塑皮线等在绝缘骨架或磁心、铁心上绕制成的一组串联的同轴线匝,它在电路中用字母L 表示,主要作用是对交流信号进行隔离、滤波或与电容器、电阻器等组成谐振电路。电感器件一般可以分类为插装电感器、片式电感器两大类;片式电感器又可以分类为叠层片式电感与绕线片式电感两大类。

  电感也是是电子电路中常用的元器件之一,大约占整个电子元器件配套用量的 10%~15%。尤其下游电子整机产品“轻、薄、短、小”的发展趋势决定上游电子元器件朝小型化和片式化发展是必然趋势。目前我国电感器件产量中主要由片式电感组成,未来市场份额有望扩大。

  总体而言,电感市场增速仍是确定性增长。 2010 年我国对电感需求量达到 1512 亿只,需求量同比增长 29.8%, 2015年达到 2245 亿只,预计 2016 年我国电感需求量将超过 2400 亿只,近五年我国市场对电感需求量年均增长率超过8.2%。

  从销售规模来看, 2013 年我国电感器行业销售规模达到 93.7 亿元, 2014 年底 101.4 亿元,截止 2015 年底达 112.5 亿元,预计 2016 年我国电感行业销售达到 125 亿元。

  被动器件上游主要是原材料,是生产各式被动器件的必备品;中游领域主要是制造厂商,下游主要是应用环节,主要应用领域有消费电子、汽车、家电等,其中消费电子占据行业 70%以上应用空间。具体看主流的被动器件产品,陶瓷电容原材料一般包括介电陶瓷粉、电子铝箔等。铝电解电容器的上游原材料包括电极箔、电解液、电解纸、铝壳、引线、橡胶塞等。

  其中电极箔、电解液、电解纸是三大关键部件,而电极箔又是三大部件中的核心部件。电感行业的上游原材料包括银浆、铁氧体粉、介电陶瓷粉、磁芯、导线等。电阻器的原材料主要包括有氧化铝陶瓷基板、导电浆墨等。

  被动器件下游市场主要有消费电子、汽车、工业电源照明等领域,纵观过去被动器件市场的发展,最核心驱动因素在于下游终端市场的升级发展。从 21 世纪初家电市场的蓬勃发展到 PC 电脑时代的蓬勃带动,再到手机走入智能机时代,到如今汽车电子市场的如火如荼促进,每一轮终端产品的升级都带来了被动器件市场的蓬勃发展。

  智能手机的迅速普及是过去推动被动元件成长的最重要动力。 2016 年,根据IDC的数据,全球智能手机出货量为14.7 亿部,同比增长仅为 2.3%,标志着智能手机进入了存量市场。尽管如此,智能手机功能方面的提升对于被动元件的拉动依然非常明显,智能手机市场仍然是被动元件最重要的市场。

  汽车电子领域增速较高, 汽车电子化率的不断提升拉动了被动元件的需求。此外, 在政策刺激下新能源汽车市场增速迅猛,全球新能源乘用车 2016 年 12 月的销量首次突破 10 万辆,同比增长 20%,而全年累计销售则达到 77.4万辆,较 2015 年增长 40%,占全球整体汽车市场的份额大约为 0.85%。

  而这对被动器件市场提出了新要求,电动汽车的电池充电、电压转换、逆变器等电路中需要使用大量高电压、大容量、耐高温的器件,新能源汽车有望在未来接力智能手机成为下一轮爆发应用,带动整体被动器件产品实现新一轮升级发展。

  竞争格局看,高端被动器件产品基本被国外巨头垄断,国内市场主要是集中在低端低壁垒产品领域。以 MLCC 举例来看,目前中国是全球主要的 MLCC 产销国, 2014 年中国 MLCC 产量约为 9580 亿只,需求量约为 2.24 万亿只,但是国内 MLCC 产品在大量出口国外市场的同时还大量从国外市场进口高端产品。产业集中度来看,整体 MLCC 行业集中度逐步提升,巨头企业纷纷选择兼并收购方式提升行业地位,呈现强者恒强局面。

  2008 年爆发全球金融危机, MLCC 市场重新洗牌。日本村田,先后兼并罗姆松下MLCC 事业部继续雄居首位,而后起之秀三星电机经过近十年发展已超越其他对手位居次席,并直逼村田形成两强争霸格局。太阳诱电,TDK(收购 EPCOS),京瓷/AVX(京瓷控股 AVX)仅能保持第二军团地位。巨集团兼并了华亚、宸远,台湾华新科集团兼并了汇侨、一等高电子后,在产能规模上这两家台企也成为了全球 MLCC 第三大军团。

  中国台湾旺诠于 2014 年收购新加坡电阻企业 ASJ,巨 2016 年收购凯美,持续的行业整合下 MLCC 市场集中度逐步攀升,目前三大厂商村田、三星电机与太阳诱电合计占有 68.5%市场空间。

  同样在铝电解电容领域,日本、台湾地区、韩国和中国大陆是全球铝电解电容器的主要生产国家和地区,全球前五大铝电解电容器厂商有四家是日本企业,其分别是: Chemi-con、 Nichicon、 Rubycon 和 Panasonic。 2013 年前四大厂商市场占有率约为 55%,而在 2015 年前五大厂商市场占有率接近 56%,铝电解电容市场处于寡头垄断时期。

  面对被动器件下游市场的迅速变化,中游厂商必须做到强技术研发来应对下游市场客户的新要求。技术实力是保障产品质量的核心,以电容器为例,电容器是电子电路中不可或缺的元器件,其质量的稳定性和可靠性很大程度上决定着整个电子产品的稳定性和寿命。如一盏高端LED灯保证寿命达到 40000 小时、高端镇流器保证寿命达到 5 年以上,这要求其关键元器件之一的铝电解电容器在高温、高电压、高纹波电流等严苛条件下长期稳定工作,如质量不过关则整机寿命将大大缩短。

  同时,下游终端市场单体产品使用的被动器件几乎都是几百个计数,某款产品出货量上到千万级别就会产生数亿被动器件需求量。生产规模低于客户的基础采购量或者规格不全、综合配套能力较差的企业难以产生规模经济效益,生产成本往往较高,在行业竞争中处于劣势而逐渐被淘汰。行业龙头企业由于自动化生产程度较高,生产效率领先,进一步提高了其在全球的竞争力。

  村田制作所是全球领先的电子元器件制造商。公司于 1944 年 10 月成立, 1950 年 12 月正式改名为村田制作所。主力商品是陶瓷电容器,高居世界首位。其他具领导地位的零件产品计有陶瓷滤波器,高频零件,感应器等。

  随着公司顺利进入苹果产业链,村田迎来了业绩稳定增长期,下游智能手机的蓬勃发展为村田提供了良机。 2017 年度之前公司营收与净利润均能得到稳定的增长,但是受制于苹果销量不佳,公司 2017 年业绩出现下滑。 2017 年公司实现营收 11355 亿日元,同比下滑 6.22%,实现净利润 1573 亿日元,同比下降 26.67%。

  公司毛利率变现稳定, 2017 年产品毛利率略微下滑整体毛利率水平为 38.1%。产品结构上,公司第一大产品收入来源为电容器产品,收入占比为 40.6%。

  村田公司成功的关键在于持续的创新推动,依靠内部自身研发实现横向布局材料、制造、分销等产业链,纵向提升产品的种类。村田开发创新的工作方针主要有以下四个方面:第一个方面通过利用独创的材料技术,先进的工艺和商品的革新设计,强烈支援现有事业的发展;第二个方面挑战高新技术、开创新事业;第三个方面追求材料的极限性能;第四个方面在商品和科学技术方面。在外部拓展方面,公司也紧密依靠收购兼并,快速布局新产品。

  关键的并购活动为村田打开了发展空间, 2017 年公司宣布购并意大利的无线射频技术新创企业 ID-Solutions,购并金额应超过 20 亿日圆,意图布局物联网相关事业。

  国巨现今为全球第一大芯片电阻制造商、全球第三大积层陶瓷电容供货商,在磁性材料领域则名列全球第四。公司在全球有广大的经销点,国巨目前有 28 个营销/服务据点、 9 座生产基地、 8 座 JIT 实时发货中心,及 2 个研发中心。

  国巨许多种类的产品都瞄准在关键的垂直市场,包括手机,平板计算机,工业/电力,再生能源,医疗和汽车应用。

  公司主要产品有芯片电阻以及积层陶瓷电容,合计占据公司 80%以上份额。产品广泛应用于下游消费电子、汽车、工业等领域,毛利率表现上公司产品表现稳定, 2016 年整体毛利率略有提升至 24.51%。

  4 月苹果 MLCC 及 R-Chip 产品供应商、全球第一大电阻生产商和全球第三大被动原件制造商巨向代理商和客户发函宣布晶片电阻 R-CHIP 和晶片电容 MLCC 价格向上调整 10%。 6 月国巨发布年内第二波涨价通知,第三季起 MLCC 涨价 15%-30%,交货周期延迟 1.5 到 6 个月。其他厂商也纷纷响应,台湾 MLCC、 R-CHIP 大型制造商华新科技向客户和分销商通知由于 2017 年第二季度所有原材料价格上涨,将调整第三季度合约价格。

  被动器件原材料受到大宗商品复苏周期影响,自从 2016Q2 季度以来价格普遍上升,增加了被动器件厂商的生产成本。分析各大被动器件的原材料来看,铜、银、镍等金属是核心的原材料,占据成本约为 60%。

  MLCC 核心的原材料包括陶瓷粉体材料、内部电极材料(主要是镍内浆)以及外部电极材料(主要是铜浆)三部分。因 MLCC 技术广泛使用的 BME(贱金属电极)具有成本低、性能优的特点,得到迅速发展。到目前为止,BME MLCC 已经占到全部 MLCC 的 90%以上。 BME MLCC 所使用的内部电极材料为镍,外部电极材料为铜。

  因国内 BME MLCC 的电极技术发展滞后,内部电极材料和外部电极材料基本依赖进口。特别是高端的大容量MLCC 所采用的镍浆和铜浆因其技术难度大,长期被国外垄断。随着 MLCC 容量的不断提高,镍电极浆料在MLCC 原材料成本中的比重越来越高并成为第一大原材料。目前主要的浆料厂家有日本昭荣、住友、则武等。

  MLCI 片式电感采用贵金属浆料(银浆)作为主要材料,银浆(内电极银浆和外电极银浆)市场总量约 350 吨/年,总值约为 22 亿元。目前主要的 MLCI 银浆厂家有美国杜邦、贺利氏、日本昭荣等,其中内电极银浆因其更高的技术要求仍绝大部分依赖进口,国内厂家仅在外电极浆料方面取得一定的市场份额。

  片式电阻浆料由电阻浆(钌浆)、导电浆(银钯浆)、银浆、玻璃浆等构成,其中电阻浆(钌浆)为高度垄断的状态,目前只有住友、杜邦、田中贵金属等少数几家公司生产。电阻浆料市场总量约为 25 亿元左右,其中导电浆(银钯浆)和银浆、玻璃浆均有国产化,电阻浆(钌浆)因其技术要求高,开发成本高的特点,目前国内尚没有进行产业化生产。

  从去年下半年开始,铜线、锡、铁帽、组分棒、油漆以及包装纸箱等产品出现不同程度的涨幅,原材料价格的上涨,导致利润空间被进一步挤压,龙头企业开始提价向下转移成本,主导了第一波由于材料成本上升进行的大规模涨价活动。

  全球主要 MLCC 主要生产厂家有美国基美、日本村田、京瓷、丸和、 TDK、韩国三星机电、巨、华新科、禾伸堂、信昌;大陆有名的则是宇阳、风华高科、三环、火炬电子。从全球市场占有率来看,村田与三星电机合计占据市场 52%份额。

  回顾过去几年发展史,三星电机为了取得高份额采取了大规模扩大产能的策略,导致市场出现了 MLCC 价格持续下滑危机并且也造成了产品良率低下等问题。 2016 年以来公司率先进行转变经营策略,收缩产能重视产品质量延长交货期限。日本厂商方面, 2016 年第一季度日本元器件大厂 TDK 宣布面向旗下大型一级代理商发布了硬性取消部分

  未交订单的通知,涵盖约 360 多个产品型号,涉及 7 亿只代理商订单。除此之外, TDK 还要求客户另寻供应商。日韩 MLCC 厂商开始调整策略,产能逐步转向车用、工业类小型化的高容、高规产品以及RF组件。升级产品结构同时逐步放弃中低端市场转向汽车电子与工控等市场,造成中低端被动器件供给上的缺口。

  受益智能手机市场持续创新,一部普通 4G 手机需要 300-400 颗 MLCC, iPhone7 用量更达到 700 颗,且多为小尺寸,而今年恰逢消费电子创新周期年,下一代苹果手机的巨大创新引发全体智能机行业创新热潮,扩大了对于被动器件的需求。日电贸指出 iPhone8 的备货期至少半年起,且数量极为庞大至少上亿支,由于 MLCC 新增产能有限并且日本厂商只针对车用器件扩充产能,苹果的备货潮或将导致供需缺口扩大。在汽车电子方面,需求同样持续火热。

  汽车智能化带动汽车电子需求强劲,据了解由于汽车用被动组件平均每台高达 5000 颗,日系厂商 TDK、太阳诱电及村田等自去年开始逐渐停产大尺寸中高容 X5R(X7R)MLCC,将产能转向小尺寸、车规等高容 MLCC,三大日商亦从去年下半年开始陆续释单约 10%。

  供应紧张、需求旺盛下造成下游市场的进一步缺货预期,下游手机厂商纷纷提前进行备货,这就更加加剧了市场的紧张。下半年各大智能手机品牌也将启动备货周期,预计供需缺口延续。

  日本与韩国选择放弃中低端产品市场,转移订单给台湾企业,台企的 MLCC 厂商最先受益此次涨价潮。从产业链了解到的信息表明台湾 MLCC 大厂国巨产线%,供应处于小幅度吃紧阶段;华新科也表示 MLCC 产能处于高负载。而此次的供需缺口有望延续至年底,从台湾厂商资本开支来看目前扩产意愿强烈,纷纷在越南等地开设新的工厂,而受制于上游原材料的紧缺缺期内产能释放有限,所以短时期内供需的缺口仍然存在。

  IDC 报告称,全球智能手机厂商在 2016 年第四季度出货量达 428.5 万台,比上一季度的 4.07 亿台增长 6.9% 。2016年全年,全球智能手机市场总共出货了 14.7 亿台,是历史最高的出货量,但相比 2015 年的 14.3 亿台仅增长了 2.65%。Counterpoint 针对全球手机市场的最新调研显示,中国智能机市场 2016 年出货量达到了 4.65 亿台,为全球智能机出货量大约贡献了 1/3,相比较去年中国品牌 YOY 环比增长 6%。

  对比 2016Q1 与 2017Q1,国内手机品牌出货量与市场份额均实现了提升,华为出货量约为 3400 万部全球市占率达到 9%, OPPO 与 vivo 紧随其后。国内智能机广阔的市场为被动器件厂商提供了良好的市场发展机会,巨大的手机出货量背后为国内被动器件产品实现国产替代化提供了机遇。

  消费电子迈入存量市场中,创新成为推动产业升级的关键所在。从苹果手机的创新来看,今年苹果将带来新一代的,创新产品苹果 8,这也是今年消费电子的热点之一。但从苹果 8 备货来看,所需要的被动器件尤其是 MLCC 就提高了一倍。而苹果手机新引入的无线充电等功能,也将增加对于线圈电感的需求。新的手机功能开发势必将扩大对于被动器件的需求量,而创新也将是未来消费电子的主旋律,正在扩散到国内的手机品牌。

  多频段增加了被动器件使用量:苹果和三星的历代旗舰手机,其被动元件的数量都超过 1000 个。而红米手机为了追求极限的性价比,一般只能达到 600 个左右。支持较多频段的手机,其被动元件往往使用较多。一般市面上的旗舰机型,一般都会考虑配备NFC模块,并且支持较多频段。如 iPhone6 最高支持高达 20 个 LTE 频段,扩大了对于被动器件的需求量。

  无线充电技术使用:无线充电领域主要由 WPC 和AirFuel 两大联盟组成。 WPC 所主推的 Qi 标准,采用的原理是电磁感应技术,电流通过线圈,线圈产生磁场,对附近线圈产生感应电动势,从而产生电流。这就要求手机和充电器需要对齐贴近,否则耦合度低,无法充电。

  AirFuel 是由 PMA 和 A4WP 合并,标准由原来的 A4WP 制定而来,主推电磁共振技术。其技术原理是基于谐振器件(电感和电容)发送端能量遇到共振频率相同的接收端,由共振效应进行电能传输。电磁共振对于充电距离更加的灵活,而且可以同时给多台充电,但其共振频率为 6.78MHz,与NFC/RFID的频率会产生干扰。

  随着苹果加入 WPC,无线充电市场将迎来发展机遇,而国内各大手机厂商可能会争相效仿。但无论哪种无线充电技术,谐振器件(电感和电容),整流,稳压,射频( RF)组件等被动器件都是必不可少的,因此随着充电技术的变革,被动器件的需求也将大幅增长。

  消费电子轻薄化要求现有的被动器件在做的足够小的基础上发挥最大的效用,高技术门槛创造了产品提价的空间。为了实现手机的超薄化设计,迎合消费者的需求,被动器件需要从高规格转向低规格设计,也需要性能的进一步提升, 技术创新为企业提升产品价值提供了契机。产品创新升级驱动下,能带来更高毛利率水平,同时也是企业进入核心大客户的保障。

  整体上看,中国大陆作为最重要的消费电子产品生产基地,需要有自身强大的供应链体系作为支撑。今年以来,国内各个手机厂商面临供应链掣肘的问题屡见不鲜,客观上说明国内的供应链还不强,还有很大的成长空间。

  从国内被动器件厂商供给来看,当前主要布局在低端市场,产品具备高性价比;中高端市场也在努力研发,与国外厂商技术差距逐步缩小,具备打入国内品牌手机产业链的基础。 日韩、台湾、中国大陆三层竞争结构逐步形成,中低端及一般性市场被日韩企业让出,台湾企业扩产进度相对保守,国内企业产能加速释放, 结合国内企业创新带来的需求释放,大陆供应链将迎来一波关键成长机会。

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