一：前言

電子陶瓷是無源電子元器件的核心材料，是電子信息技術的重要物質基礎。近年來，隨著電子信息技術的集成化、薄型化、智能化和小型化，基于半導體技術的有源器件和集成電路得到了迅速發展，而無源電子元件正日益成為電子元件技術發展的瓶頸。因此，電子陶瓷材料及其制備與加工技術日益成為制約電子信息技術發展的重要核心。

我國是一個無源電子元器件大國。從產品產量來看，無源元件的產量占全球產量的40%以上。然而，中國不是一個強大的國家。零部件產值不到全球產值的四分之一，高端零部件嚴重依賴進口。電子陶瓷材料和技術是制約高端元器件發展的重要因素之一。從戰略高度研究和判斷國內外電子陶瓷材料及元器件技術的發展現狀，分析我國相關領域存在的問題和對策，對促進我國高端電子元器件產業的發展具有重要意義。

二：國際電子陶瓷產業技術發展現狀與趨勢

從全球電子陶瓷產業水平來看，日本和美國都處于世界領先地位。其中，日本以其規模化的生產和先進的制備技術在世界電子陶瓷市場上處于領先地位，占據了世界電子陶瓷市場50%以上的份額[2]。美國在基礎研究和新材料開發方面實力雄厚，專注于產品前沿技術及其在軍事領域的應用，如水聲、光電、光電、紅外技術和半導體封裝等。此外，韓國在電子陶瓷領域發展迅速，備受矚目。

（一）多層陶瓷電容器（MLCC）產業

電子陶瓷的主要應用領域是無源電子元件。MLCC是應用最廣泛的無源元件之一。主要用于各種電子機械的振蕩、耦合和濾波旁路電路。其應用領域涉及自動化儀表、數字家電、汽車電器、通信、計算機等行業。MLCC在國際電子制造業中扮演著越來越重要的角色，特別是隨著消費類電子產品、通信、計算機、網絡、汽車、工業和國防終端客戶需求的不斷增長，全球市場規模已達100億美元，并以每年10%～15%的速度增長。2017年以來，由于供求關系，MLCC產品經歷了數次漲價。日本是MLCC的一個大生產國。日本的nurata、京瓷、太洋宇登、tdk epc、韓國的三星電機株式會社（Semco）、臺灣的華新科技股份有限公司和國聚股份有限公司都是世界著名的MLCC生產商。小型化、大容量、薄層化、基底金屬化和高可靠性是MLCC的主流發展趨勢。近年來，內電極基底金屬化技術發展最為迅速。降低MLCC成本的最有效途徑是采用基體金屬內電極，而實現基體金屬化的關鍵技術是研制高性能的抗還原鈦酸鋇陶瓷。日本在21世紀初就完成了這項技術的開發，并一直處于世界領先地位。目前，其大容量MLCC已全部實現了基底金屬化。小型化一直是MLCC發展的主要趨勢。隨著電子設備向小型化、便攜化方向發展，產品更新換代迅速，小型化產品需求旺盛，如圖1所示。實現元器件小型化的基本材料技術是陶瓷介質層的薄化技術。目前，日本企業在世界上處于領先地位，其生產的MLCC單層厚度已達1μM，其中處于領先地位的村田和太陽有限公司的研發水平已達0.3μM，中薄層的基礎是介質材料的微細化。為了保證MLCC的可靠性，作為MLCC主晶相的鈦酸鋇需要從200～300nm進一步細化到80～150nm。未來的發展趨勢是制備粒徑為150nm的鈦酸鋇作為MLCC介電層的主晶相。

圖 1近年來各種尺寸 MLCC 的市場占比變化

（二）片式電感器產業

片式電感是另一種耗電量大的無源電子元件，是三種無源片式元件中最復雜的一種。它的核心材料是磁性陶瓷（鐵氧體）。目前，全球片式電感的總需求量約為10億只，年增長率超過10%。在片式電感的開發和生產中，日本的產量約占世界總產量的70%。其中，tdk epc、村田和太洋電機一直掌握著這一領域的前沿技術。根據工業信息網（IEK）的統計，在全球電感器市場上，tdk-epc、太陽優電、村田三家公司的產量合計約占全球市場的60%。片式電感的主要發展趨勢是小尺寸、高電感、大功率、高頻、高穩定性和高精度。該技術的核心是具有低溫燒結特性的軟磁鐵氧體和介電材料。

（三）高性能壓電陶瓷產業

壓電陶瓷是一種重要的能量交換材料，其機電耦合性能優異，廣泛應用于電子信息、機電能量交換、自動控制、MEMS、生物醫學儀器等領域。為了滿足新的應用需求，壓電元件正朝著多層化、芯片化、小型化方向發展。近年來，人們開發了多層壓電變壓器、多層壓電驅動器、片式壓電頻率器件等新型壓電器件，并廣泛應用于電氣、機電、電子等領域。同時，無鉛壓電陶瓷的研發在新材料方面也取得了很大突破。無鉛壓電陶瓷有可能在許多領域取代鋯鈦酸鉛（PZT）基壓電陶瓷，促進綠色電子產品的升級換代。此外，壓電材料在下一代能源技術中的應用也開始出現。近十年來，隨著無線和低功耗電子器件的發展，壓電陶瓷微能量采集技術的研究和開發受到了政府、機構和企業的高度重視。

（四）微波介質陶瓷產業

微波介質陶瓷是無線通信設備的基石。它廣泛應用于移動通信、導航、全球定位系統、衛星通信、雷達、遙測、藍牙技術、無線局域網等領域[7]。微波介質陶瓷制成的濾波器、諧振器和振蕩器廣泛應用于5g網絡中，其質量在很大程度上決定了微波通信產品的最終性能、尺寸限制和成本。微波電磁介質材料以其低損耗、高穩定性和高調制性能成為當今世界的核心技術。微波介質陶瓷材料發展之初，在美、日、歐等國家和地區曾有過激烈的競爭，但后來日本逐漸處于明顯的主導地位。隨著3G移動通信和數據微波通信的快速發展，美國、日本和歐洲對這一高科技領域的發展進行了戰略調整。從近期的發展趨勢來看，美國以非線性微波介質陶瓷和高介電常數微波介質陶瓷技術為戰略重點，歐洲以定頻諧振器材料為主，而日本則依托其產業化優勢，大力推進微波介質陶瓷的標準化和高質量化。目前，微波介質材料和器件的生產水平居村田、京瓷、tdk epc和trans tech之首。

（五）半導體陶瓷產業

半導體陶瓷是一種能將濕度、氣體、力、熱、聲、光、電等物理量轉化為電信號的信息功能陶瓷材料。正溫度系數熱敏電阻（PTC）、負溫度系數熱敏電阻（NTC）、壓敏電阻、氣體傳感器、濕度傳感器等是物聯網技術的主要基礎材料，應用廣泛。在半導體陶瓷中，熱敏陶瓷和壓敏陶瓷的產量和產值最高。世界上熱敏電阻陶瓷材料和器件技術先進，產量最大的有日本村田、智普電子株式會社、三菱集團、tdk epc、石冢、維賽、EPCOS等公司。其年產量約占世界總產量的50%～60%～80%，產品質量好，但價格也高。近年來，國外陶瓷半導體器件正朝著高性能、高可靠性、高精度、多芯片、大規模的方向發展。目前，國外一些大型企業已經推出了一些基于多層陶瓷技術的芯片半導體陶瓷器件，成為敏感器件領域的高端產品。

三、我國電子陶瓷材料與元器件的發展現狀

我國是電子元器件大國，各種電子陶瓷產品產量居世界第一。形成了一批具有國際競爭力的零部件生產基地，擁有世界上最大的應用市場。但目前高端電子陶瓷材料市場主要被日本企業壟斷。國產材料中有一小部分用于高端零部件，大部分用于中低端零部件。在轉化過程中，國內高水平科研成果遇到了來自原材料、生產設備、穩定性等方面的瓶頸，市場占有率相對較低。

工業技術方面，我國電子陶瓷及元器件生產基地已形成相當規模，并具有國際先進的生產水平。其中，奉化高新技術股份有限公司是國際產業體系中為數不多的集電子元器件、電子材料、電子專用設備為一體的綜合性企業；順洛電子股份有限公司在片式電感器和LTCC產品方面具有明顯的國際競爭優勢；潮州三環（集團）有限公司、深圳市神州三環（集團）有限公司、深圳市宇揚科技發展有限公司等陶瓷電子元器件行業的龍頭企業在世界上也有一定的影響力，并得到了國家一系列研發計劃的支持。由清華大學和奉化高新技術股份有限公司牽頭，與20家大中型企業、科研院所和高校共同組建的電子技術創新戰略聯盟，對推動功能陶瓷芯片元件和無源集成陶瓷材料的研究與開發相結合具有重要作用。

（一）MLCC產業

我國傳銷行業規模龐大，已形成一批以奉化高新技術股份有限公司、深圳市宇揚科技發展有限公司為代表的具有國際競爭力的大型企業，在國際競爭中占有一席之地。然而，作為世界頂級的MLCC制造商，如太陽浴公司、村田公司、京瓷公司、TDK-EPC和三星電氣有限公司等中國大型企業都在中國大陸建立了制造基地，將產能轉移到中國大陸。該國一半以上的MLCC產量被外資和合資企業占據。同時，國內市場高端MLCC產品主要依靠進口。由于缺乏自主知識產權和先進的工藝裝備，高性能陶瓷粉體、電極糊和先進的生產設備很大程度上依賴國外廠家。從市場情況看，MLCC消費主要集中在亞洲，占全球MLCC消費的75%，而中國則占一半以上。隨著移動通信產品等整機制造業的不斷擴張，我國對MLCC產品的需求仍在快速增長。

（二）片式電感器產業

我國從上世紀90年代初開始研制片式電感器及相關材料，目前已基本建立起一個既有傳統產品又有新產品、經濟規模可觀、在國際市場上有一定地位的電感器產業，產量約占世界總產量的20%。其中，深圳市順羅電子有限公司憑借其在材料和工藝方面的技術優勢，在國際競爭中占有一席之地。然而，目前國內芯片電感生產企業還存在一些問題。產品多為消費類電子產品，用于通信和汽車電子領域的基礎元器件主要由日、韓、臺企業壟斷。同時，低端市場的價格戰也使得國內芯片電感廠商的利潤率縮水。目前，全球芯片電感市場需求不斷增長，市場結構也在發生變化，尤其是在移動/無線通信領域。以手機為代表的移動通信產品制造商大多在中國。目前，移動通信中使用的片式電感大多由國外供貨。計算機和汽車電子也是國內高端芯片電感器需求快速增長的領域。未來，我國高端片式電感的市場缺口將相當大。

（三）高性能壓電陶瓷產業

在高性能壓電陶瓷及元器件方面，國內壓電陶瓷企業數量眾多，但多為中小企業，產品結構以低端產品為主。幾十年來，我國壓電陶瓷的研究和開發取得了一批具有自主知識產權的技術成果。但從目前行業整體情況看，其市場競爭力、產業技術水平有待提高，產品結構有待升級。隨著信息技術、新能源技術、生物醫學和航天技術的飛速發展，一些新型壓電陶瓷器件的應用市場將迅速崛起，成為壓電陶瓷器件的主要市場。

（四）微波介質陶瓷產業

在微波介質陶瓷材料方面，我國對微波電磁介質的研究起步較早，與發達國家基本同步。早期的研究、開發和生產主要針對國防和軍工關鍵微波器件的需求。近十年來，武漢方谷電子有限公司、佳利電子有限公司、大富科技有限公司、深圳市順羅電子有限公司、江蘇燦勤科技有限公司等一批具有一定規模的企業已經形成，但在技術水平、產品品種、生產等方面還存在較大差距與國際知名企業的規模。以第五代移動通信（5g）、無線互聯網、無線傳感器網絡和衛星通信定位系統為代表的無線信息技術的迅速崛起，對高性能微波器件提出了更高的要求，具有很大的發展空間。

（五）半導體陶瓷產業

目前，國內半導體陶瓷及相關敏感器件制造企業大多成立于上世紀90年代，以外資企業和民營企業為主體。外資企業以獨資或合資的形式在國內市場迅速建立生產基地，技術優勢顯著，產品性能優良，出口量大，在國內高端市場占據領先地位。從技術上看，民營企業生產技術落后，在原材料、生產設備、檢測設備、質量控制等方面還存在很大不足，導致國內產品線單一，產品結構低端，無法滿足高端市場的需求。從未來需求來看，物聯網和傳感器網絡的快速發展將帶來我國半導體陶瓷傳感器需求的爆發式增長，未來將有更大的發展空間。

四、電子陶瓷材料重大技術需求分析

隨著電子信息產品向寬帶化、小型化、集成化、無線化/移動化和綠色化的進一步發展，多功能、多層次、芯片與芯片集成的電子陶瓷元件已成為主流。這些新趨勢對電子陶瓷材料提出了一系列新的要求，如材料微觀結構的細化，材料功能的多樣化，高頻低損耗的電磁特性，相關材料技術日益成為制約信息技術發展的瓶頸技術。未來幾年，電子陶瓷材料發展中需要解決的關鍵技術問題包括以下幾個方面。

（1） 一種新型電子陶瓷材料及其實現電子信息系統小型化/電子元器件小型化的關鍵技術。如納米晶材料制備技術、超薄陶瓷成膜技術等；適用于低能無線/移動信息系統關鍵微波器件的超低損耗介質陶瓷材料等。

（2） 它是適應新一代移動通信技術特征頻率的新型電子陶瓷材料。隨著5g/6G技術的發展，通信頻段逐漸由微波向毫米波發展，對新型電子陶瓷，尤其是陶瓷介電材料的需求將急劇增加，因此開發相關的材料和器件迫在眉睫。

（3） 用于無源元件集成和無源-有源集成及模塊化的新型電子陶瓷材料。基于LTCC技術的無源集成技術將有更大的發展空間，而兼容的功能陶瓷材料及其共燒技術是有待解決的技術瓶頸。

（4） 用于電子信息系統多功能化的新型功能電子陶瓷材料。具有電、磁、光、熱耦合特性和超常電磁特性的新型多功能陶瓷材料體系，以及在復雜外場或極端環境條件下具有穩定性和優異使用性能的新型信息功能陶瓷材料。

（5） 其他技術領域也對電子陶瓷材料提出了新的要求。在能源材料方面，固體燃料電池、太陽能電池和半導體照明技術的進一步發展，有賴于電子陶瓷材料及其制備技術的突破；隨著物聯網和傳感器網絡的興起，各種不同功能的傳感器要求出現越來越高性能的新型敏感陶瓷材料。

五、我國電子陶瓷產業發展面臨的主要問題

當前我國在電子陶瓷及其元器件產業發展中面臨的主要問題包括以下幾點。

（一）社會重視程度嚴重不足

電子陶瓷材料在電子信息技術中的重要地位僅次于半導體。然而，與半導體技術相比，社會各界的關注嚴重不足。正如日本村田（中國）株式會社社長丸山英一所指出的：中國在國家政策上對芯片和半導體有支持，但對元器件的支持力度不大，所以中國的元器件企業更多的是自主發展。由于社會投入不足，缺乏吸引高層次人才的機制，研發力量薄弱，研發經費不足，難以適應不斷變化的研發需求。

（二）研究成果轉化機制有待完善

我國電子陶瓷材料的研究和開發分散在少數高校、科研院所和少數大型企業。在高校和科研院所，它們屬于材料與構件的不同領域，側重點不同，相互脫節，缺乏對材料、工藝與構件集成的系統研究。研發成果向產業化轉化不及時、不充分。高校、科研院所和企業在體制上相互分離，溝通與合作不夠。缺乏及時有效轉化成果、實現產學研結合的有效機制。高校和科研院所的研究成果往往停留在實驗室階段，沒有對產品進行小規模試驗和量產驗證，企業的研發往往由于缺乏實驗分析設備而不夠深入。

（三）國內產業鏈對自主創新的支撐不完善

電子陶瓷材料處于產業鏈的上游，前端是原材料，后端是元器件。由于元器件的工藝設備和技術標準主要來自國外，國內原材料在穩定性和一致性方面與國外產品還有差距，制約了國產電子陶瓷材料在元器件中的大規模應用。特別是一些原材料由于與現有元器件技術不兼容，難以獲得應用，使得國內電子陶瓷材料及元器件難以進入行業領先地位。

（四）規模化生產工藝裝備水平有待提高

目前，國內高端電子陶瓷材料和元器件仍以進口為主。由于技術升級速度快，先進技術難以進入國內，導致規模化生產水平難以在世界上處于領先地位。以國內陶瓷無源元件行業的龍頭企業為例，奉化高新技術股份有限公司、順羅電子股份有限公司、宇揚科技發展有限公司都是以生產芯片元器件為主的國內骨干企業，但其高端產品技術水平與tdk epc、太陽油電等國際知名企業存在較大差距。

六、電子陶瓷產業發展的戰略目標和路徑

（一）總體思路

進一步加大電子陶瓷材料及相關元器件研發投入，重點突破電子陶瓷高端材料、先進加工技術和關鍵裝備技術，加快電子陶瓷材料及元器件全產業鏈的國產化和自主創新，形成相關技術的自主知識產權體系和技術優勢，完善電子陶瓷材料產業化機制，建立國際先進的電子陶瓷材料研發體系和生產基地，以及世界一流的元器件制造基地。MLCC在我國超薄基體金屬內電極中的應用低溫燒結高性能片式電感及其鐵氧體材料、高性能壓電陶瓷及其新元件的產業化技術，高儲能密度介質陶瓷及其工程制備技術、微波介質陶瓷產業化技術、半導體陶瓷及敏感元件產業化技術等已達到國際領先水平。

（二）戰略目標

面對信息技術等領域的迫切需求，要進一步加強電子陶瓷技術的研發和產業升級的支撐，突破阻礙產業技術進步的關鍵技術，使我國在這一領域的技術水平走在世界前列。力爭2025年大部分時間接近美國和日本，2035年成為世界高端電子陶瓷材料和元器件的主要來源地（見圖2）

圖 2電子陶瓷發展路線圖

（三）重點發展方向

1、新一代電子陶瓷元器件及材料

重點突破MLCC、片式電感、陶瓷濾波器等大型無源電子元器件所需的高端電子陶瓷材料技術，開發具有自主知識產權的材料配方和規模化生產技術，形成穩定的生產規模。重點突破高端電子陶瓷元器件材料精密成形加工關鍵技術和裝備，確保薄多層陶瓷技術關鍵納米陶瓷材料的獨立穩定供應，形成自主研發和生產無源集成關鍵設備的能力。

（1） 高性能、低成本MLCC材料和組件。加強高性能抗還原陶瓷介電粉末材料及規模化生產；重點研發薄功能陶瓷成型技術及設備、納米晶陶瓷燒結技術、超薄多層陶瓷結構內電極技術等。

（2） 新型芯片電感器和關鍵材料。加強高性能低溫燒結鐵氧體和低介電損耗陶瓷粉體材料的規模化生產；研究開發多層陶瓷精密互連技術和設備，微型化微波段芯片電感布線設計技術。

（3） 高性能多層芯片敏感元件和材料。重點研究了高性能片式熱敏、氣敏、濕敏、壓敏、光敏陶瓷的規模化生產技術，微納多層片式熱敏陶瓷傳感器的制備技術和表征技術。

（4） 高性能壓電陶瓷材料。重點研究了壓電陶瓷材料的凈尺寸成形與加工及其產業化技術、壓電微電源用高性能多層壓電材料的制備及產業化技術、高性能復合材料的先進制備技術多層無鉛壓電陶瓷材料及工程化和產業化用新元件。

（5） 新一代電磁波介質陶瓷材料。針對5g/6G通信技術的新型電磁波介質材料，重點研究了片式高頻低損耗微波介質陶瓷及其規模化生產技術、片式高性能低成本復合電磁波介質的規模化生產技術和設備陶瓷及其基礎材料，人造片式電磁波介質的設計、制備及規模化生產技術。

2、無源集成模塊及管件材料與技術

無源集成技術的應用和產業化在很大程度上取決于LTCC技術的突破。目前，雖然已經開發出一些具有不同優點的無源集成技術，但主流技術仍然是LTCC。一方面要優化LTCC材料的性能和制備方法，提高其在國際高端應用中的比重；另一方面要結合其他幾種無源集成技術，研究開發相應的關鍵材料，關鍵技術和重要模塊。

（1） LTCC用電磁介質材料系列研究。重點研究具有一系列介電常數和磁導率的陶瓷粉體和生產帶，能夠滿足LTCC的性能和工藝要求，在LTCC材料領域形成了自己的知識產權。

（2） 無源集成模塊關鍵制造技術研究。重點介紹了無源集成模塊制備的關鍵工藝，如厚膜和薄膜制備工藝、微孔形成和灌漿工藝、精密導體漿料印刷工藝、陶瓷共燒工藝等。

（3） 無源集成模塊設計與測試方法。研究內容包括無源集成模塊設計軟件的開發、新型無源集成結構特性的仿真與仿真、高集成度無源集成模塊的設計以及無源集成模塊的測試技術。

七、政策建議

該領域的電子陶瓷材料和部件在中國已經形成了良好的工業技術基礎。然而，作為重要的戰略性新材料，電子陶瓷在高端電子陶瓷領域的強勢發展仍受到一些關鍵材料技術、工藝技術和裝備技術的制約。要實現我國高端電子陶瓷產業的引領發展，迫切需要加強頂層統籌。

（1） 將無源元件和關鍵電子陶瓷材料、無源電子元件納入國家半導體產業戰略布局，在國家重大研發計劃中設立專項無源元件項目，支持微電子產業發展，將國家支持芯片產業發展的各項優惠政策延伸到電子陶瓷和無源電子元器件產業。

（2） 要加大科研人員和經費投入，普遍增強研發力量，加強各研究單位之間的直接聯系與合作，打造以新材料研究為基礎的綜合性研發機構，具有較強的設備應用研究背景和研究能力，建立能夠及時有效轉化成果，實現產學研結合的有效機制。

（3） 統籌電子陶瓷材料及元器件產業鏈上下游企業，加強原材料供應鏈建設，確保高純度、高穩定性電子陶瓷原材料供應，大力開展高端工藝裝備研發，加強無源元件和整機行業設計自主創新，加強相關標準建設。（來源：中國工陶）