供需平穩，石英晶振仍占據主流應用市場(chǎng)

根據市場(chǎng)分析機構MarketsandMarkets Analysis的預測，全球石英組件市場(chǎng)的需求量自2014至2020年的復合成長(cháng)率約為7.8%。在石英晶體振蕩器部分，今年的市場(chǎng)雖略顯供大于求，但總體上產(chǎn)品的價(jià)格變化不大，基本保持穩中有降的態(tài)勢，市場(chǎng)競爭集中體現在低頻晶振產(chǎn)品線(xiàn)上。長(cháng)期以來(lái)，歐美日系廠(chǎng)商憑借在石英頻率組件產(chǎn)業(yè)起步較早、基礎深厚的優(yōu)勢，在市場(chǎng)上具有較高的知名度，并在高端產(chǎn)品線(xiàn)擁有較高的市占率，但隨著(zhù)近年來(lái)中國大陸及臺灣地區石英晶體振蕩器廠(chǎng)商的崛起，使得這一市場(chǎng)的格局更為多元化。

 

應用需求呈多樣化

 

EPSON(中國)有限公司電子元器件市場(chǎng)和銷(xiāo)售總監程偉民

 

石英晶體振蕩器從功能分類(lèi)上講，可分為SPXO標準頻率晶體振蕩器、VCXO壓控頻率晶體振蕩器、TCXO溫度補償晶體振蕩器和OCXO恒溫晶體振蕩器等。在應用范圍上，石英晶體振蕩器已被廣泛應用于消費、通信、工業(yè)、汽車(chē)等電子行業(yè)中，并且現階段各領(lǐng)域對石英晶體振蕩器產(chǎn)品都提出了不同的使用要求。

 

EPSON(中國)有限公司電子元器件市場(chǎng)和銷(xiāo)售總監程偉民詳細分析道：“例如，在通信行業(yè)，隨著(zhù)通信頻率和帶寬的提高，在要求石英晶體振蕩器基頻頻率提高的同時(shí)，還強調石英晶體振蕩器的相位噪聲和相位抖動(dòng)必須減少，以滿(mǎn)足通信質(zhì)量的要求。在汽車(chē)和工業(yè)應用中，往往會(huì )面對高溫等嚴酷的工作環(huán)境，這對于石英晶體振蕩器的可靠性提出了更高的需求。而在消費電子領(lǐng)域，除了產(chǎn)品的小型化之外，還必須考慮成本最優(yōu)化，以滿(mǎn)足激烈的市場(chǎng)競爭要求。”

 

為了實(shí)現產(chǎn)品的小型化設計，泰藝電子股份有限公司通過(guò)多項專(zhuān)利技術(shù)，如封蓋后分離的壓電諧蕩組件制造方法、時(shí)頻組件制造方法及照相制版腐蝕技術(shù)等，以半導體加工技術(shù)發(fā)展SLAM制造工藝，有效控制成本，積極開(kāi)發(fā)微小型化石英產(chǎn)品。

 

該公司產(chǎn)品經(jīng)理謝寬洲表示，未來(lái)SMD型石英晶振的市場(chǎng)需求將會(huì )持續增大，目前泰藝電子已完成多項高精度及小型化SMD型石英組件，如2.0x1.6x0.5mm高精度SMD石英晶體振蕩器及2.5x2.0x0.9mm高精度石英晶體振蕩器，并正向更小型的1.6x1.2 mm產(chǎn)品邁進(jìn)。另外，公司還推出了包括符合通信設備Stratum 3及Small cell專(zhuān)用的7.0x5.0mm及5.0x3.2mm SMD型TCXO溫度補償石英振蕩器，以及次世代小型化SMD型VCXO可變電壓控制石英振蕩器等產(chǎn)品，均可充分供應高速網(wǎng)絡(luò )與通信設備市場(chǎng)所需。

 

作為本土供應商的代表，北京晶宇興科技有限公司王佳彬介紹說(shuō)，隨著(zhù)便攜式電子設備薄型化的設計趨勢，晶振產(chǎn)品在小尺寸開(kāi)發(fā)上要求能夠實(shí)現從直插到貼片的各種尺寸。另外，針對不同的應用環(huán)境，也要求晶振產(chǎn)品能夠滿(mǎn)足更寬的工作溫度范圍，如：工業(yè)級應用要求的-40～85度、汽車(chē)級應用要求的-40～125度；軍品級應用要求的-55～125度。同時(shí)，產(chǎn)品的輸出形式也要多樣化，其中包括SINE、TTL、CMOS、LVPECL、LVDS、HCSL等。目前，晶宇興推出的產(chǎn)品規格最小可達到2520，同時(shí)2016(2.0x1.6mm)也正在加緊研發(fā)之中。據介紹，晶宇興目前產(chǎn)能主要以石英晶體振蕩器為主，貼片晶體和振蕩器合計產(chǎn)能約為8kk/月，其中包括汽車(chē)級、軍品級、工業(yè)級。

 

 

通信領(lǐng)域進(jìn)入高頻化

 

另一個(gè)重要趨勢是，隨著(zhù)通信技術(shù)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展，加上影音視頻的發(fā)達，帶動(dòng)無(wú)線(xiàn)與有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳輸量增加，這些讓市場(chǎng)對于石英頻率組件的高頻系列產(chǎn)品需求不斷提高。

 

“隨著(zhù)移動(dòng)通信市場(chǎng)的持續熱絡(luò )，帶動(dòng)了無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )設備端與通信基礎建設市場(chǎng)的迅猛成長(cháng)，尤其是在數字高清影音產(chǎn)品取代傳統影音器材的影響下，用戶(hù)對高頻、低噪聲及小型化SMD石英組件的需求也隨之增加。”據謝寬洲介紹，泰藝電子正積極開(kāi)發(fā)適合網(wǎng)絡(luò )通信業(yè)應用的TCXO溫度補償石英振蕩器、VCXO電壓控制石英振蕩器以及高頻石英振蕩器，配合既有的歐美市場(chǎng)并擴大中國及印度等新興市場(chǎng)，成為泰藝電子未來(lái)發(fā)展的主要目標之一。

 

 

北京晶宇興科技有限公司經(jīng)理王佳彬

 

近期，EPSON推出了基頻可達到3GHz的EV1409壓控石英聲表面波振蕩器以滿(mǎn)足光纖通信的要求。程偉民表示，目前晶振產(chǎn)品在技術(shù)開(kāi)發(fā)上的主要趨勢體現在更高的基頻、更好的相位噪聲和相位抖動(dòng)參數等指標，以滿(mǎn)足高通信帶寬的需求，為此，EPSON公司開(kāi)發(fā)了石英聲表面波振蕩器和高基頻振蕩器等產(chǎn)品，來(lái)滿(mǎn)足該應用要求。此外，EPSON還推出了應用光刻石英加工技術(shù)的SG-210等石英晶體振蕩器以針對產(chǎn)品小型化和降低成本的要求；還推出了新一代的可編程石英晶體振蕩器產(chǎn)品SG-8003系列，從而實(shí)現了對市場(chǎng)供應的快速響應。

 

另?yè)嘎?，基于對未?lái)石英晶體振蕩器市場(chǎng)需求增長(cháng)的預測，EPSON在今年加大投入對SPXO 等產(chǎn)品的產(chǎn)能進(jìn)行提升；同時(shí)為了增強產(chǎn)品市場(chǎng)競爭力，EPSON還利用全新的光刻石英加工技術(shù)，相對于傳統的機械加工方式，大大減少了石英晶片的加工成本。

 

“通信技術(shù)的快速發(fā)展、數據傳輸速度的不斷提高，帶動(dòng)了晶振產(chǎn)品頻率的提升；同時(shí)在可穿戴設備、智能家居及物聯(lián)網(wǎng)中廣泛應用的BLE、ZigBee等技術(shù)對晶振也提出了低功耗的要求。”村田(中國)投資有限公司產(chǎn)品工程師馬廣良說(shuō)。目前村田正在開(kāi)發(fā)1612尺寸(1.6×1.2mm)的高精度石英晶體振蕩器以及用于車(chē)載的汽車(chē)級晶振產(chǎn)品。其中，1612尺寸晶振——XRCFD-F/XRCMD-F系列能夠滿(mǎn)足Wi-Fi/BT等無(wú)線(xiàn)通信對時(shí)鐘精度的要求，且具有出色的質(zhì)量、良好的量產(chǎn)性和性?xún)r(jià)比，適用于可穿戴設備、通信模塊等應用。在汽車(chē)電子方面，村田開(kāi)發(fā)的2016尺寸(2.0x1.6mm)車(chē)載用水晶振蕩子——XRCGB-F-A系列符合汽車(chē)電器件可靠性測試標準AEC-Q200，在-40～+125℃的溫度范圍內的溫漂被控制在+/-35ppm之內，滿(mǎn)足了汽車(chē)Ethernet等下一代車(chē)載LAN和圖像處理器等對晶體的精度要求。目前這兩款產(chǎn)品均已開(kāi)始量產(chǎn)。

傳統晶振vs.MEMS振蕩器

 

近年來(lái)，來(lái)自于MEMS振蕩器等新型產(chǎn)品的沖擊也在影響著(zhù)石英晶振市場(chǎng)的發(fā)展。“盡管與傳統晶體振蕩器相比，MEMS振蕩器在交貨周期、供貨靈活度等方面有較為明顯的優(yōu)勢，但其在電流和抖動(dòng)值上略差。”王佳彬認為，現階段在對精度要求較高、高速通信或需要極佳信噪比性能的應用中，仍然會(huì )以傳統晶體振蕩器為主；而在對價(jià)格較為敏感、對抖動(dòng)值要求不高的市場(chǎng)中，MEMS振蕩器則可能會(huì )更有應用優(yōu)勢，不同技術(shù)類(lèi)型的產(chǎn)品將在各自的市場(chǎng)領(lǐng)域中獲得自己的發(fā)展空間。

 

 

村田(中國)投資有限公司產(chǎn)品工程師馬廣良

 

對此，馬廣良表示認同：“晶振作為廣泛應用的時(shí)鐘元件，具有精度高、穩定性好等優(yōu)點(diǎn)，未來(lái)仍會(huì )保持較大的市場(chǎng)份額，MEMS可能會(huì )占有部分對小型化要求較高的市場(chǎng)或某些特定的應用場(chǎng)所中。”

 

程偉民還補充道，相對硅基材料的MEMS振蕩器，傳統石英晶體振蕩器的優(yōu)勢還是在于頻率穩定的特性。最早選用石英的壓電效應來(lái)制作石英晶體振蕩器，就是基于石英材料的穩定性，例如在全溫范圍內的頻率穩定度，而硅材料隨著(zhù)溫度的變化其電子遷移率有很大變化，很難控制，經(jīng)過(guò)數字溫度補償后，又帶來(lái)了相位噪聲和相位抖動(dòng)較大，功耗增加等問(wèn)題。

 

所以，目前硅基MEMS振蕩器還只應用于對頻率特性要求不高的應用領(lǐng)域，而對頻率特性較高的通信等市場(chǎng)的TCXO、VCXO產(chǎn)品全部還是應用石英晶體振蕩器。

 

展望未來(lái)市場(chǎng)的發(fā)展，謝寬洲指出，對于局端應用的網(wǎng)通設備及電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，新型器件要想能夠順利替換發(fā)展歷史及技術(shù)都很成熟且兼具高精度及低耗能的石英振蕩器，仍有很多障礙需要克服。“石英本身?yè)碛袦囟认禂敌?、高Q值(即低損耗)的物理特性，再加上石英原料取材容易的經(jīng)濟特性，因而成為廣泛應用在各類(lèi)電子設備中的基本組件，以石英為基礎的頻率組件在精準度、溫度漂移、相位噪聲等指標性能上，比硅材料要表現更優(yōu)異。”他說(shuō)。