全球石英晶體元器件廠家主要在日本、美國、臺灣地區(qū)及中國大陸。美國廠商主要針對美國國內(nèi)及部分專項(xiàng)市場，供求渠道較為穩(wěn)定，產(chǎn)品單位價值較高。日本是國際石英晶體諧振器傳統(tǒng)制造強(qiáng)國。隨著電子信息行業(yè)的飛速發(fā)展和智能應(yīng)用領(lǐng)域的多元化，日本廠商進(jìn)一步加大了技術(shù)及設(shè)備的升級速度，在中高端應(yīng)用領(lǐng)域?qū)嵭辛伺潘缘南鄬夹g(shù)壟斷，具備較強(qiáng)的規(guī)模效應(yīng)和技術(shù)優(yōu)勢。2013年以后，日本廠商受到原材料和人力資源成本上升，以及全球范圍內(nèi)其他區(qū)域如中國臺灣、中國大陸等廠商產(chǎn)能擴(kuò)張等因素的影響，市場份額出現(xiàn)較大幅度下滑。日本廠商將中低端業(yè)務(wù)逐步轉(zhuǎn)移至中國，市場份額占比已經(jīng)由2011 年的59.3%下降到50%以下。


中國臺灣地區(qū)廠商近年來發(fā)展迅速，產(chǎn)品更新速度快，2017年已經(jīng)占據(jù)了全球約24.3%的市場份額，競爭實(shí)力在短時間內(nèi)也無法撼動。大陸企業(yè)起步較晚，核心生產(chǎn)設(shè)備依賴外購，產(chǎn)品主要應(yīng)用于消費(fèi)類電子和小型電子領(lǐng)域。不過近年來，大陸廠商憑借成本優(yōu)勢迅速發(fā)展，成長率顯著高于其他國家。根據(jù)日本水晶工業(yè)協(xié)會公布的數(shù)據(jù)：2017 年大陸廠商晶振銷售額約占全球的10.10%，較2010年的4.0%增長近6.1個百分點(diǎn)。

替代邏輯一：穩(wěn)固無源晶振市場份額

無源晶振在對精度要求較低、成本較高的領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。雖然無源晶振的精度、抗噪聲性能、抗干擾性能較有源晶振存在一定差距，但終端廠商在選擇晶振時也會考慮成本因素。無源晶振的價格僅為有源晶振的五分之一至十分之一，在電路中廣泛應(yīng)用。比如，移動終端的藍(lán)牙傳輸、紅外線功能，計時器及鐘表的計時功能，僅需無源晶振便能實(shí)現(xiàn)。


無源晶振產(chǎn)銷量在晶振市場中占較大份額。根據(jù)CS&A數(shù)據(jù)，2018年全球利用石英晶體制成的頻率元件產(chǎn)值為33億美元，其中無源產(chǎn)品產(chǎn)值為18億美元，占比為55.3%。石英晶體頻率元件年銷量180億顆，其中無源產(chǎn)品銷量為164.45億顆，占比為89.3%。根據(jù)壓電晶體行業(yè)協(xié)會（PCAC）的數(shù)據(jù)，國內(nèi)市場2016年石英及陶瓷等各類材料制成的無源晶振銷量達(dá)到185.7億顆，其中音叉晶體諧振器、微型SMD高頻晶體諧振器的銷量分別為85.1億只和100.6億只，銷售額分別為14.6億元和49.3億元。


疫情過后國內(nèi)廠商陸續(xù)提價，無源晶振國產(chǎn)替代迎來契機(jī)。對比四家晶振廠商低頻及高頻晶體諧振器產(chǎn)品參數(shù)，日本、臺灣、大陸廠商在無源晶振領(lǐng)域并無明顯差異。目前，中國憑借勞動力成本、市場規(guī)模優(yōu)勢，已經(jīng)發(fā)展成為無源晶振主要制造基地。2020年新冠疫情導(dǎo)致全球晶振產(chǎn)能減少，供需狀況發(fā)生轉(zhuǎn)變。3月后，中國情勢已經(jīng)逐步好轉(zhuǎn)產(chǎn)能釋放在即，晶振行業(yè)迎來國產(chǎn)替代契機(jī)。根據(jù)公開資料顯示，泰晶科技等國內(nèi)晶振企業(yè)已于2月20日對產(chǎn)品亦進(jìn)行新一輪提價，中國廠商在無源領(lǐng)域的優(yōu)勢將逐步凸顯。

替代邏輯二：TCXO 及TSX訂單增長，國產(chǎn)替代空間巨大

經(jīng)過2017-2018年晶振市場低迷期，部分日企整生合產(chǎn)線。有源晶振可針對晶體的頻率溫度特性做相應(yīng)的補(bǔ)償，多用于高速通信、導(dǎo)航、汽車電子等領(lǐng)域。2015年-2016年4G建設(shè)對溫補(bǔ)晶振需求旺盛，日本各廠商紛紛擴(kuò)張產(chǎn)線。而2017年后，移動通信行業(yè)步入4G到5G過渡階段，溫補(bǔ)晶振需求疲軟，前期擴(kuò)產(chǎn)導(dǎo)致庫存積壓。日本廠商和全球代理商開始消化庫存，溫補(bǔ)晶振價格一度大幅下跌。石英晶振市場規(guī)模在2018年下滑10.11%，至29.4億美元。巨頭NDK公司有源業(yè)務(wù)在18及19財年連續(xù)下滑，KDS業(yè)務(wù)收入也進(jìn)入負(fù)增長階段。部分小廠商關(guān)閉生產(chǎn)線進(jìn)行整合，實(shí)力較強(qiáng)的龍頭企業(yè)則專注高附加值產(chǎn)品，市場集中度進(jìn)一步提升。例如，以京瓷為代表的部分日系晶振廠甚至剝離2520、2016尺寸溫補(bǔ)晶振產(chǎn)線，轉(zhuǎn)而主攻毛利率更高的1612尺寸產(chǎn)品。


2019下半年有源晶振市場供需情況發(fā)生轉(zhuǎn)變，2520及2016溫補(bǔ)晶振訂單增多。供給端：由于此前部分日本晶振原廠和材料供應(yīng)商將生產(chǎn)線遷至東南亞等地，導(dǎo)致部分型號產(chǎn)品交貨周期延長，有源晶振又回到供不應(yīng)求的狀態(tài)。需求端：移動通信市場5G基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加速，汽車領(lǐng)域配置ADAS等設(shè)備的高端車型滲透率提升，綜合導(dǎo)致晶振市場回暖。

5G基站、汽車電子及物聯(lián)網(wǎng)等高科技領(lǐng)域?qū)?520（2.5mm*2.0mm）、2016（2.0mm*1.6mm）兩種尺寸的溫補(bǔ)晶振和熱敏晶體需求較高，該型號產(chǎn)品訂單增長，逐步出現(xiàn)量價齊升的態(tài)勢。

低成本的熱敏晶體可在一定程度上替代溫補(bǔ)晶振。熱敏晶體和溫補(bǔ)晶振都是在特殊環(huán)境下使用的頻率元件，可以改善其頻率溫度補(bǔ)正。熱敏晶體的原理是在普通貼片晶振基礎(chǔ)上增加一顆熱敏電阻以及一顆變?nèi)荻O管，利用變?nèi)荻O管的容變功能與熱敏的傳感功能相結(jié)合，形成帶有溫度傳感功能的熱敏石英晶振。熱敏晶振在工作過程中受到了溫度感應(yīng)時可以使晶體產(chǎn)品在工作過程中保持一個精準(zhǔn)的不變的溫度，使晶振產(chǎn)品的精度給CPU提供信號的同時又能避免因?yàn)闇囟鹊膯栴}給晶振造成頻率較大的偏差。帶有溫度傳感的熱敏晶振是溫補(bǔ)晶振的替代品，其成本低廉、生產(chǎn)快捷，但精度弱于溫補(bǔ)晶振。例如，TCXO溫補(bǔ)晶振的頻率偏差在±0.5ppm 的范圍，晶振給CPU控制中心提供的信號接收到的線路導(dǎo)航精準(zhǔn)偏差在3-5米范圍內(nèi)；而熱敏晶振頻率偏差為±10PPM，導(dǎo)航偏差約為200米。

溫補(bǔ)晶振&熱敏晶體國產(chǎn)替代空間巨大，中國企業(yè)逐步實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破?；輦惥w聘請國外具有先進(jìn)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)學(xué)識的高級人才，實(shí)現(xiàn)了TCXO器件產(chǎn)品的技術(shù)研發(fā)，向壓電石英晶體產(chǎn)品全系列發(fā)展。泰晶科技也研發(fā)出廣泛應(yīng)用于移動通信和汽車電子領(lǐng)域的2520、2016兩種型號熱敏晶體。對比日本、臺灣、大陸五家公司產(chǎn)品數(shù)據(jù)，大陸企業(yè)將逐步突破熱敏晶體和溫補(bǔ)晶振技術(shù)，進(jìn)一步縮小和日、臺企業(yè)的差距。

替代邏輯三：突破光刻技術(shù)，推進(jìn)小型化、高精度發(fā)展

（1）MEMS技術(shù)可解決傳統(tǒng)機(jī)械加工的局限

高穩(wěn)定性的晶體元器件晶體單元/晶體振蕩器按照切型主要分為三種：（1）kHz級的晶體單元采用音叉型結(jié)構(gòu)振動子；（2）MHz級的晶體單元采用AT型結(jié)構(gòu)振動子；（3）百M(fèi)Hz超高頻晶體單元采用SAW型振動子，溫度特性曲線和音叉型振動子類似。隨著下游產(chǎn)品對晶振抗振性、相位噪聲等、尺寸小型化等參數(shù)要求越來越高，傳統(tǒng)機(jī)械加工的局限性逐漸顯露。

音叉型晶振缺陷：單元尺寸壓縮后將難于取得良好的振蕩特性。當(dāng)石英振動子的尺寸從1.2×1.0mm減小到1.0×0.8mm時，串聯(lián)電阻值（CI值）會升高30%左右，也就是說音叉型晶體單元尺寸壓縮后將難于取得良好的振蕩特性。

AT切型晶振缺陷：傳統(tǒng)機(jī)械加工難以滿足嚴(yán)格的公差要求。AT切割是目前使用最廣泛的石英晶體類型之一，常用于高頻晶振。典型的超小型胚料尺寸小于3.5*0.63mm，加工難度大幅增加。大規(guī)模生產(chǎn)小型晶體時，需要將公差控制在2um以內(nèi)，而傳統(tǒng)機(jī)械加工難以滿足嚴(yán)格的公差要求。

超高頻晶振缺陷：多次倍頻導(dǎo)致相噪損失嚴(yán)重。晶振工作頻率通常與晶片厚度成反比，傳統(tǒng)機(jī)械加工最適合的頻率范圍為1-40MHz（對應(yīng)晶片厚度0.04mm）。以傳統(tǒng)方式生產(chǎn)百M(fèi)Hz晶振需要將晶片加工至超薄，從而導(dǎo)致出現(xiàn)穩(wěn)定性差及易破損的缺點(diǎn)。因此，生產(chǎn)百兆赫茲高頻晶振通常采用10MHz 成熟產(chǎn)品作為基準(zhǔn)頻率源，并經(jīng)過多次倍頻獲得所需信號。但這樣導(dǎo)致電路復(fù)雜，相噪損失嚴(yán)重。

微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)的有效應(yīng)用為石英晶體的加工提供了技術(shù)借鑒和啟發(fā)。MEMS技術(shù)利用IC加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)微納米尺度加工，在加工精度、加工手段、EDA(計算機(jī)輔助設(shè)計)等方面具有先天優(yōu)勢，因此石英晶體技術(shù)與MEMS技術(shù)的結(jié)合成為必然趨勢。

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