- 面向消費(fèi)電子的各種IC、無源元件、顯示屏、連接器等受創(chuàng)尤為嚴(yán)重
- 分立元件市場面臨的長期威脅仍然來自在硅片基板上的集成基本分立元件的發(fā)展趨勢
- 我國大部分制造用的傳統(tǒng)分立元件來自進(jìn)口
- 中國50多家上市的元件公司的財(cái)報(bào)顯示，綜合數(shù)據(jù)顯示2009年第一季度行業(yè)的銷售收入同比下降18%
- 在我國3G移動(dòng)通信、數(shù)字電視、載人航天工程等重大科技項(xiàng)目中，國產(chǎn)分立元件開始嶄露頭角
日前，在一個(gè)典型的電子產(chǎn)品中，IC和分立的傳統(tǒng)元件占全部電子元器件及零部件的生產(chǎn)總成本的約50%和10%，而在總安裝成本中情況恰恰相反，分立元件的安裝成本占據(jù)了50%，某些片式元件的管理和安裝成本已經(jīng)超過其價(jià)格。在利潤日趨微薄的電子產(chǎn)品，特別是消費(fèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域，對傳統(tǒng)分立元件小型化、集成化發(fā)展呼聲日益高漲。帶動(dòng)無源元件消耗量、小型化和集成化的是手機(jī)、筆記本電腦和平板電視、智能家電和發(fā)展迅猛的個(gè)人便攜電子設(shè)備，因?yàn)檫@些產(chǎn)品在設(shè)計(jì)中對電容、電阻、電感、傳感、濾波和脈沖能力的要求越來越高，而產(chǎn)品體積卻越做越小.傳統(tǒng)的三大元件中，目前需求最突出的無源元件將MLCC、厚膜片狀電阻和多層片狀電感。此外，表面貼裝繞線電感、DC膜片狀電容器、氧化鈮電容器、集成化薄膜無源器件、多片電阻陣列、表面貼裝PPTC和NTC熱敏電阻、表面貼裝可變電阻等利潤相對較高的分立元件，也將隨著消費(fèi)電子、醫(yī)療電子向新興應(yīng)用的延伸獲得集中需求。
受全球金融危機(jī)的影響，整個(gè)電子產(chǎn)業(yè)的上游企業(yè)，從芯片供應(yīng)商道分立元器件的制造商、分銷商都受到不同程度的影響，面向消費(fèi)電子的各種IC、無源元件、顯示屏、連接器等受創(chuàng)尤為嚴(yán)重。中國50多家上市的元件公司的財(cái)報(bào)顯示，2008年第四季度和2009年一季度的營收和利潤大幅下降，負(fù)增長成為主流，綜合數(shù)據(jù)顯示2009年第一季度行業(yè)的銷售收入同比下降18%，這使得很多公司憂心忡忡。隨著國家4萬億元投資的刺激經(jīng)濟(jì)計(jì)劃、3G市場啟動(dòng)以及家電下鄉(xiāng)等一列政策的落實(shí)，2009年第二季度市場開始回暖，第三季全球經(jīng)濟(jì)狀況開始穩(wěn)定，市場需求不斷釋出，因此營收表現(xiàn)更是發(fā)力上揚(yáng)，很多之前削減庫存的經(jīng)銷商，開始吃上“天天被追貨”的“苦頭”。受此鼓舞，很多國內(nèi)業(yè)者對2009年及未來的市場發(fā)展充滿信心。
長遠(yuǎn)來看，分立元件市場面臨的長期威脅仍然來自在硅片基板上的集成基本分立元件的發(fā)展趨勢。早在1996年美國電子機(jī)器制造者協(xié)會(huì)(NEMI)在報(bào)告中提出了傳統(tǒng)分立元件將被集成在電路板內(nèi)的預(yù)言。2003年有廠商提出有，可以利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器和DSP技術(shù)(德州儀器，飛利浦半導(dǎo)體(現(xiàn)在的NXP))實(shí)現(xiàn)濾波功能，利用離子植入器件可以把電容器嵌入到硅片結(jié)構(gòu)中，低溫共燒陶瓷(LTCC)模塊中的整合式無源材料，或者FR4模塊(杜邦公司，3M公司)中的整合式無源基板將取代分立無源元件。并在這些年不斷完善這方面技術(shù)。不過由于前期生產(chǎn)設(shè)備投入大，后期封裝測試成本高，目前還未被市場接受，這些新技術(shù)目前在某些專業(yè)領(lǐng)域非常興旺，相信隨著技術(shù)的不斷完善，它們的市場將繼續(xù)不斷增長。
盡管我國是電子產(chǎn)品的制造出口大國，但是令人尷尬的情況是，大部分制造用的傳統(tǒng)分立元件卻來自進(jìn)口，本土產(chǎn)品所占市場份額微乎其微。幾乎所有的領(lǐng)先性電子產(chǎn)品中所采用的這類基礎(chǔ)元件基本上完全被日本、韓國和中國臺灣的企業(yè)所壟斷。形成這種局面的原因主要在于，由于起步晚，國產(chǎn)分立元件產(chǎn)品主要集中在技術(shù)含量較小的中低端領(lǐng)域，因此大量新型電子元器件依靠進(jìn)口，同時(shí)，價(jià)格、渠道、服務(wù)因素也在很大程度上使得國產(chǎn)電子元件產(chǎn)品缺乏進(jìn)入整機(jī)配套體系的機(jī)會(huì)。
這一問題在“十五”期間就得到有關(guān)部門的重視，并制定出了具有針對性的提升我國分立元件產(chǎn)業(yè)競爭力的發(fā)展戰(zhàn)略：以發(fā)展新型高端元件為牽引，以關(guān)鍵材料為突破口，以提升生產(chǎn)工藝技術(shù)為著眼點(diǎn)，將“材料研究-工藝開發(fā)-元件生產(chǎn)”相結(jié)合。在有關(guān)項(xiàng)目的研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步組織力量，通過產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合，發(fā)展新型材料，突破關(guān)鍵技術(shù)，形成自主知識產(chǎn)權(quán)，全面提升我國電子元件產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和技術(shù)水平。
重點(diǎn)發(fā)展方向：針對無源電子元件高端產(chǎn)品和無源集成的關(guān)鍵技術(shù)問題：
● 能促進(jìn)量大面廣的分立元件產(chǎn)品升級換代的核心材料;
● 具有共性的關(guān)鍵元件工藝技術(shù);
● 高附加值的高端集成模塊產(chǎn)品。
經(jīng)過這些年的發(fā)展，已經(jīng)逐步形成了我國在分立元件高端產(chǎn)品和集成技術(shù)方面的自主知識產(chǎn)權(quán);發(fā)展出一系列技術(shù)指標(biāo)居國際先進(jìn)水平新型材料、元件和模塊，及其制程工藝;形成一批具有國際先進(jìn)水平的片式電子元件成果轉(zhuǎn)化基地及產(chǎn)業(yè)鏈。目前在我國3G移動(dòng)通信、數(shù)字電視、載人航天工程等重大科技項(xiàng)目中，國產(chǎn)分立元件開始嶄露頭角。國家的大規(guī)模刺激經(jīng)濟(jì)投入和全球性金融危機(jī)使得在分立元件領(lǐng)域，我國有機(jī)會(huì)拉近與先進(jìn)國家、地區(qū)的技術(shù)、市場差距，機(jī)遇已經(jīng)出現(xiàn)在眼前……
電容技術(shù)的延伸：超級電容和電容式觸摸屏
科技的發(fā)展使得一些技術(shù)和概念不再局限在傳統(tǒng)領(lǐng)域，新材料、新興市場的發(fā)展推動(dòng)了傳統(tǒng)元件技術(shù)向新興領(lǐng)域延伸。比如電容就在很多領(lǐng)域找到了新的定位。
電容式觸摸屏
就像Windows的誕生，改變了人機(jī)交互的方式，屏幕觸摸技術(shù)同樣將人機(jī)交互推向一個(gè)新的時(shí)代。經(jīng)過多年的發(fā)展，電容式觸摸屏技術(shù)開始顯示出與眾不同的優(yōu)勢。
最早導(dǎo)入觸摸技術(shù)的市場是工業(yè)控制領(lǐng)域，其目的是將繁復(fù)且面積龐大的機(jī)械設(shè)備控制盤，整合到單一窗口、多重分頁的屏幕上，當(dāng)時(shí)使用的是中大尺寸電阻屏。然而電阻屏的壽命與耐受性不足等缺憾，實(shí)在無法滿足工控領(lǐng)域的需求。直到2003年前后，由于電阻屏制造成本降低，開始有小尺寸被應(yīng)用在PDA、GPS等可攜式產(chǎn)品中，觸摸技術(shù)正式進(jìn)入消費(fèi)性市場。不過，就消費(fèi)電子市場而言，電阻屏有很多不盡人意的地方。2006年，采用小尺寸電容式觸摸屏的iPhone問世，蘋果出色的營銷能力加上電容式觸摸屏高品質(zhì)的光學(xué)特性與多點(diǎn)觸摸功能，立刻掀起一陣風(fēng)潮，成為近年來最受矚目的觸摸技術(shù)。
電容式觸摸技術(shù)偵測的信號來自于因觸碰而引起的微量變化。按工作原理的不同，可大略分為表面電容式觸摸技術(shù)(SCT)與投射電容式觸摸技術(shù)(PCT)。前者常見于大尺寸戶外應(yīng)用，如公共信息平臺及公共服務(wù)平臺(POS機(jī))等產(chǎn)品上，諸如iPhone等小尺寸消費(fèi)電子設(shè)備則大量使用PCT技術(shù)。
與目前市場占有率最高的電阻式觸摸(電阻技術(shù)的延伸產(chǎn)物)技術(shù)相比，電容式觸摸技術(shù)具有多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)：高達(dá)97%的穿透率與更真實(shí)的色彩呈現(xiàn);觸摸功能的實(shí)現(xiàn)只需輕觸甚至不必實(shí)際與屏接觸;更長的使用壽命，電容屏的觸摸壽命約為兩億次，為四線電阻屏(一百萬次)的兩百倍，五線電阻屏(四千萬次)的五倍。
iSuppli調(diào)查表示，預(yù)計(jì)2012年全球觸摸板產(chǎn)值將由2006年的24億美元上升到44億美元。目前在這一領(lǐng)域已經(jīng)云集了100多家制造商和300家裝配公司與輔助機(jī)械供應(yīng)商。其中電容式觸摸板在iPhone的帶動(dòng)下將會(huì)迅速取代其他技術(shù)，成為市場主流。
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超級電容
所謂超級電容，可以理解為容量超大的電解電容。不過這顆電容的用途與以往大相徑庭，它是被當(dāng)做電池來使用的。超級電容的容值通常在1F以上，與電路中常見的幾百、幾千uF的電解電容相比，容量足足大了1000倍，工作電壓范圍從1.5V到160V甚至更高。隨著電容值和電壓增加，其體積也會(huì)增加。電容值在數(shù)十法拉左右的早期超級電容是個(gè)大塊頭，主要用于大型電源設(shè)備。具有低電壓工作能力的小體積超級電容則常用作消費(fèi)電子設(shè)備中的短期備用電源(比較高端的UPS)。隨著最近技術(shù)的進(jìn)步，將超級電容的工作電壓提高到25Vdc時(shí)，體積增加不到一倍，這也意味這顆器件更加優(yōu)秀的電容屬性。不過超級電容應(yīng)用并不是一帆風(fēng)順，早在2006年，上海就有采用超級電容的為電池的公交車投入試運(yùn)行，不過故障率奇高，一個(gè)星期時(shí)間7輛車就只剩下2輛還在正常工作，這使得超級電容真正進(jìn)入汽車市場的腳步被迫放慢。
經(jīng)過近些年發(fā)展，超級電容的體積越做越小，品質(zhì)越來越穩(wěn)定，性能越來越像電池。目前，5F以上的超級電容已經(jīng)開始應(yīng)用于許多便攜式和手持式產(chǎn)品中，有些甚至替代了電池。在汽車領(lǐng)域更是發(fā)展迅猛，由于充電時(shí)間短，電解質(zhì)材料環(huán)保等因素，很多制造商對超級電容作為混合動(dòng)力汽車的電力能源來源寄予厚望，希望超級電容早日從概念車上轉(zhuǎn)至通用車輛中。
近期麻省理工學(xué)院實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)表明，在未來幾年內(nèi)，超級電容的能量儲存能力將出現(xiàn)質(zhì)的飛躍。目前的超級電容產(chǎn)品放電速度是傳統(tǒng)電池的10倍，而能量儲存能力在體積相同的條件下則只有后者的50%。這一不利局面將在未來幾年內(nèi)得到扭轉(zhuǎn)。屆時(shí)，超級電容將真正進(jìn)入一個(gè)更為廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。
隱藏在電路中多年的第四類元件——憶阻器
兩篇時(shí)隔三十七年的論文
基礎(chǔ)電子學(xué)教科書列出了三種基本的電路元件：電阻器、電容器和電感器。現(xiàn)在隨著第四類元件的發(fā)現(xiàn)與證實(shí)，傳統(tǒng)的觀念正在發(fā)生轉(zhuǎn)變。
早在1971年，美國加州大學(xué)伯克利分校的華裔科學(xué)家蔡少棠教授就發(fā)表了題為《憶阻器：下落不明的電路元件》的論文，論文指出，除電容、電感和電阻之外，電路中還應(yīng)該存在第四種基本元件——憶阻器。這篇論文提供了憶阻器的原始理論架構(gòu)，推測電路有天然的記憶能力，即使電力中斷亦然。概括來說，憶阻器是一種有記憶功能的非線性電阻。通過控制電流的變化可改變其阻值，如果把高阻值定義為“1”，低阻值定義為“0”，則這種電阻就可以實(shí)現(xiàn)存儲數(shù)據(jù)的功能。不過這一發(fā)現(xiàn)在當(dāng)時(shí)并未引起重視。因此，就像這篇論文的標(biāo)題一樣很快就“下落不明”了。
一隔近40年，憶阻器的存在一直無人去證實(shí)。直到去年，來自惠普實(shí)驗(yàn)室下屬的信息和量子系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的4位研究人員，證實(shí)了憶阻現(xiàn)象在納米尺度的電子系統(tǒng)中確實(shí)是天然存在的，他們以《尋獲下落不明的憶阻器》為論文標(biāo)題來呼應(yīng)蔡教授的預(yù)測。在這樣的系統(tǒng)中，固態(tài)電子和離子運(yùn)輸在一個(gè)外加偏置電壓下是耦合在一起的。這一發(fā)現(xiàn)可幫助解釋過去50年來在電子裝置中所觀察到的明顯異常的回滯電流—電壓行為的很多例子。
研究人員表示，憶阻器器件的最有趣特征是它可以記憶流經(jīng)它的電荷數(shù)量。蔡教授原先的想法是：憶阻器的電阻取決于多少電荷經(jīng)過了這個(gè)器件。讓電荷以一個(gè)方向流過，電阻會(huì)增加;如果讓電荷以反向流動(dòng)，電阻就會(huì)減小。簡單地說，這種器件在任一時(shí)刻的電阻是時(shí)間的函數(shù)———或多少電荷向前或向后經(jīng)過了它。這一簡單想法的被證實(shí)，將對信息技術(shù)科學(xué)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
憶阻器將變革存儲方式
科學(xué)家指出，只有在納米尺度上，憶阻的工作狀態(tài)才可以被察覺到。憶阻器最簡單的應(yīng)用就是構(gòu)造新型的非易失性隨機(jī)存儲器，或當(dāng)計(jì)算機(jī)關(guān)閉后不會(huì)忘記它們曾經(jīng)所處的能量狀態(tài)的存儲芯片。電腦會(huì)回到你關(guān)閉時(shí)的相同狀態(tài)。同樣原理，憶阻器可讓手機(jī)在使用數(shù)周或更久時(shí)間后無需充電，也可使筆記本電腦在電池電量耗盡后很久仍能保存信息。憶阻器也有望挑戰(zhàn)目前數(shù)碼設(shè)備中普遍使用的閃存，因?yàn)樗哂嘘P(guān)閉電源后仍可以保存信息的能力。利用這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)制成的芯片，將比目前的閃存更快地保存信息，消耗更少的電力，占用更少的空間。概括一下憶阻器的應(yīng)用前景：如果憶阻器夠快，那么DRAM、Flash進(jìn)博物館;如果憶阻器成本夠低，那么溫徹斯特硬盤就得進(jìn)博物館。
