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2019年中国片式多层陶瓷电容器(MLCC)发展现状及发展趋势分析[图]

2020年03月02日 14:11:01字号:T|T

    一、概况

    MLCC(Multi-layer Ceramic Capacitors)是片式多层陶瓷电容器的英文缩写,是一种电路中广泛应用的电容器,又被称为“独石电容器”。电容器是重要的电子元器件,属于被动元件中的电路类(电阻、电容、电感,合称 LCR)元器件,是复杂电路架构的重要组成部分。电容在电路中的主要作用是储存电荷、交流滤波、旁路、提供调谐及振荡和用于微分、积分电路等。

    电容器按照介质材料分类,根据所使用的介质材料的不同分为陶瓷电容、铝电解电容、钽电解电容、薄膜电容等类型。每种介质材料所制成的电容器的性质有很大差别,分别应用于不同的领域,其中陶瓷电容占据了最多的市场份额,约 43%。

各类电容器市场份额

 

数据来源:公开资料整理

    陶瓷电容根据结构的不同又可分为单层陶瓷电容、引线式多层陶瓷电容和片式多层陶瓷电容器(MLCC)三大类。多层陶瓷电容器是在单层陶瓷电容技术的基础上,采用多层堆叠的工艺来增加层数,其电容量与电极的相对面积和堆叠层数成正比,从而在不增加元件个数、体积增加也相对有限的情况下满足了现代电子产品对于容量的需求。

陶瓷电容分类

 

数据来源:公开资料整理

    MLCC 的主要结构由陶瓷介质、端电极、内电极和涂层构成。

MLCC 内部结构

 

数据来源:公开资料整理

    二、MLCC 优良特性

    容量范围大:相对于单层电容,MLCC 的多层堆叠技术使得其具有更大的电容量。 超小体积:智能手机和平板等产品的不断更新换代带来了产品轻薄化的趋势,对应 用的电容器产生了缩小体积的迫切需求,目前产品尺寸正向 0201、01005 发展。

    低等效串联电阻:MLCC 的 ESR 一般只有几毫欧到几十毫欧,与其它类型的电容器 相差多个数量级。ESR 较小代表运行时元件自身散发热较少、从而将大部分能量用于电子 设备的运作而不是以热能的形式耗费,提高运行效率的同时也提高了电容器的使用寿命

    额定电压高:陶瓷高温烧结工艺使其结构致密,相比其它材质的电容,耐电压特性 更优秀,电压系列也更宽,可满足不同电路的需求。

    高频特性好:材料的发展使得 MLCC 在各频段都有合适的陶瓷材料来实现低 ESR 和阻抗,在高频电路中性质良好。

    无极性由于无极性,装配使用时更加方便。

陶瓷电容分类市场份额占比

 

数据来源:公开资料整理

    MLCC 产业链可以划分为上游材料、中游制造和下游应用三个部分。其中上游材料行业主要包括陶瓷粉末、电极材料和芯片三大材料。中游是各家 MLCC 制造企业。MLCC 下游的应用分为民用和军用领域两大块。民用领域最大的组成部分是消费电子和汽车,军用领域 包括航天、航空、船舶、兵器等重要国防领域,军用产品对可靠性有着更为苛刻的要求。

    随着我国电子行业的发展,中国已成为 MLCC 的重要需求市场,在下游需求的拉动下催生出一批大陆 MLCC 产业链厂商。

MLCC 产业链国内外重要厂商

 

数据来源:公开资料整理

    目前主流的 MLCC 生产工艺有干式流延工艺、湿式印刷工艺、瓷胶移膜工艺三类。随着市场对产品的要求越来越高以及高端多层陶瓷电容器的需求不断增长,湿式印刷工艺和瓷胶转移膜工艺因其制造工艺的先进性而备受关注, 已逐步成为多层陶瓷电容器制造技术的发展趋势。

    三、发展

    1、“五高一小”

    小型化:智能手机轻薄化的大趋势下,元器件的平均占用体积在增加,并且手机功能升级过程中对电容量的需求在增加,目前 0201 和 01005 等小型化 MLCC 是高端旗舰手 机的重要需求。

    高电压和高可靠性:车载领域对产品安全性要求有很高的提升,并且 MlCC 可靠性往 往对车身电子的稳定性有很大的影响;车载电子领域的平均功率远高于手机等消费电子因 此高电压产品也会有较大需求。对于供电系统、卫星及雷达等大型系统来说,其工作需要更高的电压和更大的电流,MLCC 在此领域的应用要求元件能够在更高的工作电压下保持系统的高可靠性。

    高频高温工作条件:5G 时代无线频率已进入到毫米波频段,功率和性能要求的提高需 要 MLCC 能在高频高温下工作,常用 MLCC 工作温度为 125℃左右,新型 MLCC 已经能够 耐受 260℃的高温。

    高容量:MLCC 由于无极性和高可靠性等优点,成为替代钽电容的最佳选择。为此新 型材料和加工技术不断向高容量化方向发展。

    小型化、高容量和高电压等核心技术参数的升级的往往会遇到技术的瓶颈,目前看未来的 突破主要是以来陶瓷材料和陶瓷加工工艺的进步,未来核心的技术包括:多层技术,打印技术,电容层薄化技术,双极材料技术。

    2、整体需求稳定,车载、5G 等高景气

    随着 5G 时代的到来,新一轮的增长机遇已经打开。

全球智能手机季度出货量及同比

 

数据来源:公开资料整理

    手机对 MLCC 需求有望大幅增长。通信技术从 2G 发展到 3G、4G,再进入如今的 5G,传 输速度,可用功能都在不断升级,所使用的频段也在上升,每台设备所需要的 MLCC 数量 也相应增加。MLCC 单机数量由 2G 的 166 个增加到 4G 的 700 个;预计到 5G,单机 MLCC 用量将增加到 1000 个。

不同制式手机平均 MLCC 估计用量

 

数据来源:公开资料整理

中国 5G 基站数量规划及预测

 

数据来源:公开资料整理

    5G 的高传输速度和广覆盖将需要搭建更多更复杂的基站,带来 MLCC 需求的攀升。5G 的毫米波段和 sub-6G 频段的使用,需要更密集的基站布置。5G 时代所需的基站数量远高于 4G,大量的 5G 宏基站、毫米波微基站、sub-6 微基站对于相关被动元器件的需求也将大幅提升。2019 年全国共建成 5G 基站超 13 万个,远高于规划数量,预计,国内 5G 基站相对于预期会加快部署从而带来 MLCC 需求端更显著的增长。

    5G 网络的应用部署为万物互联提供了硬件条件, 联网设备大幅增加。AR/VR&IOT 等新场景应用拉动了被动元件需求。2018Q4-2019Q3, 国内可穿戴设备增长均以高于 30%的速度增长。预计到 2020 年,全球物联网终端设备将由 2016 年的 64 亿部增长至 208 亿部,年复合增长率高达 34.26%。

中国可穿戴设备季度出货量及同比增长

 

数据来源:公开资料整理

2016-2020 年全球物联网终端设备数目

 

数据来源:公开资料整理

    TWS 耳机、智能手表等新型可穿戴设备的推广成为消费电子业内新的热点,未来几年有望 保持高速增长态势,成为推动 MLCC 需求增长的新动能。 汽车电子按照功能不同可以分为汽车电子控制装备和车载电子装置两类。生活水平的提高 使得消费者对驾驶舒适感的需求提升,各大汽车厂商都不断尝试在车内搭载更多影音娱乐 功能的可能性。
汽车电子需求强劲,也带动了 MLCC 用量的提升。驾驶性能的提高和车用娱乐的普及,带来了汽车电子化率的提升,每辆电动汽车使用的 MLCC 数量不断增加。 2018 年平均单车 MLCC 用量已经超过 1000 只,高端汽车的用量则达到 10000 只/辆,且仍在继续增长。

2018 年单台汽车 MLCC 需求量

 

数据来源:公开资料整理

    智研咨询发布的《2020-2026年中国MLCC行业发展现状调查及投资发展潜力报告》数据显示:我国 2018 年新能源汽车产销量分别 达到 127 万辆和 125.6 万辆。销量增速 61.6%,连续 5 年增速超过 50%,2011-2018 年年均 复合增长率超过 100%。从月度数据来看,下半年销量通常高于上半年,2019 年下半年受 补贴退坡和个人需求羸弱影响,销量有所下降。在未来新能源汽车的 MLCC 使用数量方面, 相对于先用的燃油车将呈现显著增长。根据调查数据显示,特斯拉 Modle3 单车 MLCC 用量约为 9200 只,Modle S 和 Modle X 的单车用量均在 10000 只以上,相对于目前燃油 车平均用量增加数倍之多。

2016-2019 汽车市场对高容 MLCC 需求量

 

数据来源:公开资料整理

2016-2019 新能源汽车月度销量及同比

 

数据来源:公开资料整理

    单台汽车的 MLCC 的需求量显著 高于单台智能手机的需求,市场前景广阔。早在 2016 年,日系厂商就宣布调整产能,集 中精力进行高端 MLCC 的研发和生产。韩国 MLCC 龙头,市场份额全球第二的三星电机公 司于 2018 年底正式关闭了成立 18 年之久的天津手机厂,投资 24 亿美元,将天津厂改建 成为生产车用 MLCC 的产线。

特斯拉各车型单台 MLCC 用量

数据来源:公开资料整理

    3、MLCC高端国产化

    从全球市场份额看,日系厂商占有较明显的领先优势。在全球前十大 MLCC 厂商中,日系厂商全球市场销量占有率为五成左右,日系各大厂商在高端产品及核心原材料陶瓷粉末技术上领先其他厂商,产能规模上也大于其他地区,在行业内有较大话语权,优势明显。

MLCC 下游需求分布

 

数据来源:公开资料整理

    贸易战推动产业链转移,20-21 年步入收获期。贸易战中美国针对部分中国企业实施制裁, 并对中国商品加征高额关税,提高了下游终端客户经营的成本和难度。基于对生产经营安全性和稳定性的考虑,下游部分大客户将配套供应链向国内转移,国内企业订单有望增加。

    随着供应链调整逐步完成,20-21 年国内 MLCC 生产企业有望进入收获期,取得实质性的业绩成长。

    普通 MLCC 国内已实现从材料到生产的自主化,高端产品技术方面仍有欠缺,上游的高端陶瓷 粉末技术主要掌握在日本企业为代表的海外企业手中。中美贸易战的发生带来了国内 MLCC产业升级的机会。研发投入的提高、下游客户订单量的增长叠加政策推动,高端 MLCC 产品有望在技术上取得突破,加速国产化。

    MLCC 产品的上游主要是瓷料、电极材料等原材料供应商。上述材料特性对产品性能具有关键性的作用。瓷料全球供货商较为集中,美国及日本的材料公司处于全球市场的领先地位,部分我国台湾省企业也能够生产供应较高端的产品。

    终端客户将供应链向国内转移,国内 MLCC 公司迎来发展机遇,向国内材料企业采购的订单数量也会相应的增加,产业转移将沿整条供应链进行,给国内材料企业带来向高端化发展的机遇。2017-2018 年的景气周期中,以国瓷材料为代表的材料企业营收利润增速保持在 30%以上。

2012-2019Q3国瓷材料年度营收及增速

 

数据来源:公开资料整理

2012-2019Q3国瓷材料年度归母净利润

 

数据来源:公开资料整理

    4、军工 MLCC

    现代化目标推进军用 MLCC市场发展。军工类 MLCC 主要为国防工业服务。随着智能制造、 电子信息产业迅猛发展带来的国内基础电子工业飞速提升。

    国防建设现已进入补偿式发展阶段,国家 投入增长空间大。电子化、信息化、智能化和实战化的趋势带来目前各项武器装备对军工 电子迫切的提升换代需求,军工电子系统上下游均面临迭代替换趋势。上述趋势将激活整 个军工电子行业的市场空间。

    在国内军工电子领域,MLCC 大量应用于卫星、飞船、火箭、雷达、导弹等武器装备。军用电子系统所处的环境相较民用产品而言更加严酷,对性能的要求具有特殊性,需要按照不同的军用标准,在高温、高压、严寒、高冲击等极端条件下进行严格的可靠性控制和检验,保证产品能适应不同的军备和作战需求。

    国际局势紧张,军备需求提升。多个国家已经公布新一年军费支出预算,军费增长普遍较快。美伊局势变幻莫测,中东地区紧张局势再起。我国国防建设和装备更新换代加速是未来的大趋势。

    高业务壁垒阻碍新竞争对手进入,市场格局稳定。军用客户在选用 MLCC 产品时,均将配套厂家的产品使用可靠性历史作为其至关重要的必备条件。目前军方客户选择的配套厂商基本为产品可靠性高、配套历史长的国内企业。定制供应商目录的管理模式是业内主流模式。因行业壁垒较高,MLCC 军品市场格局相对稳定,现有国内军品配套厂家主要有鸿远电子、火炬电子、成都宏明电子科大新材料有限公司等。

    对于军用高可靠类的 MLCC 产品而言,其产品的附加值高。一方面,配套产品批次多、数量少、特殊要求多;另一方面,产品技术含量高,质量控制及检测要求严格,工艺控制难度大,设备性能要求高。另外,军工行业准入门槛较高,配套企业承担的责任重大,市场竞争格局相对稳定,因此相关产品的利润率处于较高水平。

鸿远电子、风华高科历史毛利率对比

 

数据来源:公开资料整理

    2020 年 1 月 13 日在《我国卫星通信产业发展研究》,小卫星产业迅速发展,将成为卫星制造市场的带动力量,预计 2025 年全球小卫星制造和发射市场规模将超过 200 亿美元。

    现有中高轨道通信卫星仅解决全球基本覆盖问题,技术特点无法满足全球互联接入需求。

    低轨卫星互联网星座可实现:高带 宽、高性能全球覆盖、可便携式\嵌入式终端、低成本、边际成本的全球互联服务。目前全 球互联网渗透率增长已明显放缓,且中低收入地区放缓更为明显。为了实现全球更大范围 的互联互通,解决无互联网人群的使用问题,中美均已开始建设全球卫星互联网。未来几 年内卫星使用规模将大大增加,给供应链上游军用 MLCC 市场带来较大增量。

中国星座计划

 

数据来源:公开资料整理

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