中國離晶振強國只有一步之遙

引言：晶體振蕩器，習(xí)慣稱做晶振，是電子產(chǎn)品最常用的組件，小到手機、電腦，大到汽車、飛機、導(dǎo)彈、衛(wèi)星都需要晶體振蕩器，其被譽為電子設(shè)備的心臟,在電子系統(tǒng)中扮演關(guān)鍵角色。傳說水晶具有預(yù)測未來的神奇力量，壓電水晶為制造晶體振蕩器的關(guān)鍵原料，隨著晶體振蕩器大量滲透到了電子產(chǎn)業(yè)的各個角落，其行業(yè)狀況已經(jīng)成為了直接反映市場動向的風(fēng)向標。

盡管我國晶體振蕩器技術(shù)方面有了很大的進步，在普通晶體振蕩器方面具有了一定的影響力，但在高端晶體振蕩器技術(shù)方面還很薄弱，目前迫切需要改變大而不強的局面，早日邁向晶體振蕩器強國。

一、晶體振蕩器市場規(guī)模

近幾年，由于整個晶體振蕩器市場競爭激烈，價格下滑，其營收額增長幅度十分有限,2014年全球晶體振蕩器市場營收為21.5億美元，預(yù)計2015年到2020將年復(fù)合增長5％，2020達到30億美元。其中亞太區(qū)2014年晶體振蕩器市場營收11.3億美元，預(yù)計2015年到2020將年復(fù)合增長9％，2020達到18億美元。

國內(nèi)晶體振蕩器行業(yè)近幾年發(fā)展穩(wěn)定，年產(chǎn)值約占全球總產(chǎn)值的百分之三十左右，位居世界前沿。受國內(nèi)外宏觀經(jīng)濟影響，我國晶體振蕩器產(chǎn)業(yè)雖然仍在繼續(xù)保持快速增長，但增幅狀態(tài)較比之往年有所回落。

圖1 2013-2020年全球晶體振蕩器規(guī)模（億美元）

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圖2 2013-2020亞太區(qū)晶體振蕩器規(guī)模（億美元）

二、晶體振蕩器分類

按晶體振蕩器的功能和實現(xiàn)技術(shù)的不同，可以將晶體振蕩器分為溫度補償晶體振蕩器(TCXO)、壓控晶體振蕩器(VCXO)、普通晶體振蕩器(SPXO)、恒溫晶體振蕩器(OCXO)。

溫度補償晶體振蕩器(TCXO)：

溫補晶體振蕩器是一種帶有補償系統(tǒng)的減小溫度引起的頻率變化的石英晶體振蕩器。（補償?shù)姆椒ǎ弘娍狗?、?shù)字法）

特點：用熱敏補償網(wǎng)絡(luò)來提高石英晶體的溫度特性指標，可滿足較寬溫度范圍的需要；頻率范圍：1～40 MHz;頻率穩(wěn)定度：5×10-6～5×10-7。

壓控晶體振蕩器(VCXO)：

壓控晶體振蕩器是一種用控制電壓使頻率按一定規(guī)律偏移或調(diào)制的石英晶體振蕩器。

特點：頻率可隨外加調(diào)制電壓而改變；頻率范圍：1～250MHz；頻率穩(wěn)定度：普通晶振壓控為≤（1～2）×10-3fo/n2,高穩(wěn)晶振可微調(diào)10-7。頻率微調(diào)或鎖相同步。

普通晶體振蕩器(SPXO)：

普通晶體振蕩器是一種沒有溫度控制和溫度補償裝置的，頻率溫度特性基本上由所用石英晶體確定的振蕩器。

特點：直接反映所用石英晶體的性能；可工作頻率范圍通常為1KHz～250 MHz;頻率穩(wěn)定度為10-4～10-5；一般用于本振源或中間信號。

恒溫晶體振蕩器(OCXO)：

恒溫晶體振蕩器是一種至少能控制石英晶體元件溫度基本保持恒定的石英晶體振蕩器。它利用熱力學(xué)原理，把石英晶體或全部振蕩電路放置于恒溫器內(nèi)來改善頻率溫度特性的晶體振蕩器（有一般精密和高精密晶體振蕩器之分）。

特點：加載恒溫槽內(nèi)，使石英晶體配調(diào)于零溫度系數(shù)點上，而不受外界溫度的影響，使振蕩器滿足特性指標。頻率范圍：1～250MHz（中精度），2.5，5，10 MHz（高精度）；頻率穩(wěn)定度：10-7～10-8（中精度），10-9～10-11（高精度）。

恒溫晶體振蕩器(OCXO)是通信基站里的核心部件，主要是提供網(wǎng)絡(luò)通信的同步信號源。

三、晶體振蕩器競爭格局

日本在晶體振蕩器產(chǎn)業(yè)上一直處于領(lǐng)先地位，行業(yè)產(chǎn)值可以占到全球晶體振蕩器行業(yè)產(chǎn)值的60%，剩余的部分被歐美、中國大陸和***地區(qū)瓜分。

其中Epson、NDK、KDS是我們耳熟能詳?shù)娜毡揪w振蕩器品牌，TXC、HELE是我國***晶體振蕩器知名廠家,本土有東晶電子、東光電子，南京華聯(lián)興電子，晶源電子等晶體振蕩器企業(yè)。

歐美日系廠商憑借在晶體振蕩器產(chǎn)業(yè)起步較早、基礎(chǔ)深厚的優(yōu)勢，在市場上具有較高的知名度，并在高端產(chǎn)品線擁有較高的市占率，但隨著近年來中國大陸及***地區(qū)石英晶體振蕩器廠商的崛起，使得這一市場的格局更為多元化

我們重點對二家日本晶體振蕩器廠商（NDK/KDS）和一家我國***地區(qū)晶體振蕩器廠商(TXC)近幾年營收分析，看到由于全球經(jīng)濟復(fù)蘇緩慢，終端需求疲弱，再加上競爭激烈導(dǎo)致價格不斷下滑，晶體振蕩器廠商營收普遍差強人意。在市場需求不佳和產(chǎn)品競爭日益加劇下，盈利能力下降。

圖3 NDK 2013-2015年 營收(億美元）

圖4 KDS 2013-2015年 營收(億美元）

圖5 TXC 2012-2015年 營收(億美元）

四、晶體振蕩器發(fā)展趨勢

世界電子元件的技術(shù)發(fā)展來看，總體來說，貼片式（SMD）已經(jīng)成為衡量電子元件技術(shù)發(fā)展水平的重要標志之一，其中在以貼片式為主的同時，也在往小型化發(fā)展，隨著電子設(shè)備小型化進程的加速，電子元件復(fù)合化和集成化的步伐也在加快。 石英晶體振蕩器振正進入以新型晶體振蕩器系列為主體的新一代元器件時代，它將基本上取代傳統(tǒng)元器件。新型晶體振蕩器體現(xiàn)了當代和今后電子產(chǎn)品向微型化、薄型化，低功耗，響應(yīng)速率快、高分辨率、高精度、高功率、多功能和智能化等的發(fā)展趨勢。同時，產(chǎn)品的安全性和綠色化也是影響其發(fā)展前途和市場的重要因素。

晶體振蕩器有以下發(fā)展趨勢：

1、小型化、薄片化和片式化：為滿足移動電話為代表的便攜式產(chǎn)品輕、薄、短小的要求，石英晶體振蕩器的封裝由傳 統(tǒng)的裸金屬外殼覆塑料金屬向陶瓷封裝轉(zhuǎn)變。例如TCXO這類器件的體積縮小了30～100倍。采用SMD封裝的TCXO厚度不足2mm。　　

2、高精度與高穩(wěn)定度，無補償式晶體振蕩器總精度也能達到±25ppm，VCXO的頻率穩(wěn)定度在10～7℃范圍內(nèi)一般可達±20～100ppm，而OCXO在同一溫度范圍內(nèi)頻率穩(wěn)定度一般為±0.0001～5ppm，VCXO控制在±25ppm以下?！　?/p>

3、 低噪聲，高頻化，在GPS通信系統(tǒng)中是不允許頻率顫抖的，相位噪聲是表征振蕩器頻率顫抖的一個重要參數(shù)。OCXO主流的產(chǎn)品相位噪聲性能有很大改善。除 VCXO外，其它類型的晶體振蕩器最高輸出頻率不超過200MHz。例如用于GSM等移動電話的UCV4系列壓控振蕩器，其頻率為 650～1700MHz，電源電壓2.2～3.3V，工作電流8～10mA?！?/p>

4、低功能，快速啟動，低電壓工作， 低電平驅(qū)動和低電流消耗已成為一個趨勢。電源電壓一般為3.3V。許多TCXO和VCXO產(chǎn)品，電流損耗不超過2mA。石英晶體振蕩器的快速啟動技術(shù)也取 得突破性進展。例如日本精工生產(chǎn)的VG—2320SC型VCXO，在±0.1ppm規(guī)定值范圍條件下，頻率穩(wěn)定時間小于4ms。日本東京陶瓷公司生產(chǎn)的 SMD TCXO，在振蕩啟動4ms后則可達到額定值的90%。在預(yù)熱5分鐘后，則能達到±0.01ppm的穩(wěn)定度。

五、晶體振蕩器價格趨勢

通常石英晶體振蕩器加工流程有數(shù)十道復(fù)雜的工序，從石英切割、購買基座、起振晶片，用特殊導(dǎo)電膠將石英及晶片黏帖在陶瓷基座上，并進行填充氮氣密封數(shù)；其對工廠的生產(chǎn)品質(zhì)管理有著極為嚴格的要求。而這也是品牌與非品牌石英晶體振蕩器成本差別較大的重要原因，如 EPSON、NDK、TXC、KDS等對品質(zhì)工藝的管理較高，而他們產(chǎn)品的成本也一直居高不下。

除了品牌與非品牌的成本因素，還有許多因素會與晶體振蕩器的價格相關(guān)。盡管晶體振蕩器的參數(shù)比較多，但是影響價格的指標主要是工作溫度和溫度穩(wěn)定性。一般溫度范圍越寬、穩(wěn)定性要求越小的晶體振蕩器價格越高。

晶體振蕩器行業(yè)已經(jīng)非常成熟，因此晶體振蕩器價格逐年下滑。2005年晶體振蕩器平均價格大約為2元人民幣，而到2011年下滑到1.2元，2012年大約為1.1，下滑幅度8%-10%。

近幾年晶體振蕩器市場雖略顯供大于求，但總體上產(chǎn)品的價格變化不大，基本保持穩(wěn)中有降的態(tài)勢。

圖6 晶體振蕩器平均價格趨勢

六、國產(chǎn)晶體振蕩器產(chǎn)業(yè)需由大變強

雖然我國生產(chǎn)的晶體振蕩器產(chǎn)量已居世界首位，但整個生產(chǎn)的晶體振蕩器以低附加值的低端產(chǎn)品為主，而高附加值的高端產(chǎn)品很少，并且一般生產(chǎn)的產(chǎn)品都是出口國際市場，已經(jīng)進入無利可圖的境地。

我國每年晶體振蕩器使用量約超過13-15億顆，而80%完全是依靠進口，高端晶體振蕩器產(chǎn)品，幾乎是百分之百進口，尤其是高端的溫補晶體振蕩器和壓控晶體振蕩器，主要來自日本，美國，歐洲等廠牌生產(chǎn)。

比如目前嚴重缺貨的26M、2520貼片溫補晶體振蕩器，國內(nèi)廠商還未見有可替代產(chǎn)品，國產(chǎn)晶體振蕩器產(chǎn)業(yè)還遠遠不能滿足我國整機系統(tǒng)發(fā)展要求。

未來幾年，無論是全球市場還是國內(nèi)市場，電子信息產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展將會給晶體振蕩器產(chǎn)業(yè)帶來廣闊的市場應(yīng)用前景，新產(chǎn)品的問世層出不窮，這是都為晶體振蕩器開闊了新的應(yīng)用市場。

和任何行業(yè)一樣，晶體振蕩器也有技術(shù)壁壘，中國晶體振蕩器技術(shù)發(fā)展比較遲，比較慢，盡管現(xiàn)在晶體振蕩器技術(shù)方面有了很大的進步，已涌現(xiàn)如東晶電子、東光電子，南京華聯(lián)興電子，晶源電子等名牌企業(yè)，在普通晶體振蕩器方面具有了一定的影響力，但在高端領(lǐng)域還是和日本企業(yè)，歐美企業(yè)，我國***企業(yè)有很大差距。不可否認，我們在某些關(guān)鍵技術(shù)方面還是受制于人，在高端晶體振蕩器技術(shù)方面還很薄弱。

國內(nèi)晶體振蕩器廠商必須重視基礎(chǔ)能力的提升，加大研發(fā)投入，形成有自己特色的技術(shù)積累。只有苦練內(nèi)功，才能贏得未來發(fā)展的先機。通過持續(xù)提升自身的技術(shù)水平，靠能力取勝，靠創(chuàng)新取勝。

我們期待我國晶體振蕩器制造產(chǎn)業(yè)大而不強的局面能夠盡快扭轉(zhuǎn)，成為晶體振蕩器產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的制造強國。