- 面向消費(fèi)電子的各種IC、無(wú)源元件、顯示屏、連接器等受創(chuàng)尤為嚴(yán)重
- 分立元件市場(chǎng)面臨的長(zhǎng)期威脅仍然來(lái)自在硅片基板上的集成基本分立元件的發(fā)展趨勢(shì)
- 我國(guó)大部分制造用的傳統(tǒng)分立元件來(lái)自進(jìn)口
- 中國(guó)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(guó)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(guó)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(guò)其價(jià)格。在利潤(rùn)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(duì)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(wú)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(duì)電容、電阻、電感、傳感、濾波和脈沖能力的要求越來(lái)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(wú)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(wú)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(rùn)相對(duì)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(wú)源元件、顯示屏、連接器等受創(chuàng)尤為嚴(yán)重。中國(guó)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(yíng)收和利潤(rùn)大幅下降，負(fù)增長(zhǎng)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(guó)家4萬(wàn)億元投資的刺激經(jīng)濟(jì)計(jì)劃、3G市場(chǎng)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(chǎng)開始回暖，第三季全球經(jīng)濟(jì)狀況開始穩(wěn)定，市場(chǎng)需求不斷釋出，因此營(yíng)收表現(xiàn)更是發(fā)力上揚(yáng)，很多之前削減庫(kù)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(guó)內(nèi)業(yè)者對(duì)2009年及未來(lái)的市場(chǎng)發(fā)展充滿信心。
長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，分立元件市場(chǎng)面臨的長(zhǎng)期威脅仍然來(lái)自在硅片基板上的集成基本分立元件的發(fā)展趨勢(shì)。早在1996年美國(guó)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(wú)源材料，或者FR4模塊(杜邦公司，3M公司)中的整合式無(wú)源基板將取代分立無(wú)源元件。并在這些年不斷完善這方面技術(shù)。不過(guò)由于前期生產(chǎn)設(shè)備投入大，后期封裝測(cè)試成本高，目前還未被市場(chǎng)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(chǎng)將繼續(xù)不斷增長(zhǎng)。
盡管我國(guó)是電子產(chǎn)品的制造出口大國(guó)，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(lái)自進(jìn)口，本土產(chǎn)品所占市場(chǎng)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(guó)和中國(guó)臺(tái)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(guó)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(guó)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(wèn)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(duì)性的提升我國(guó)分立元件產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)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(guò)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(shí)產(chǎn)權(quán)，全面提升我國(guó)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(duì)無(wú)源電子元件高端產(chǎn)品和無(wú)源集成的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題：
● 能促進(jìn)量大面廣的分立元件產(chǎn)品升級(jí)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(guò)這些年的發(fā)展，已經(jīng)逐步形成了我國(guó)在分立元件高端產(chǎn)品和集成技術(shù)方面的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán);發(fā)展出一系列技術(shù)指標(biāo)居國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)產(chǎn)分立元件開始嶄露頭角。國(guó)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(guó)有機(jī)會(huì)拉近與先進(jìn)國(guó)家、地區(qū)的技術(shù)、市場(chǎng)差距，機(jī)遇已經(jīng)出現(xiàn)在眼前……
電容技術(shù)的延伸：超級(jí)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(chǎng)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(guò)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(shì)。
最早導(dǎo)入觸摸技術(shù)的市場(chǎng)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(yè)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(wú)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(chǎng)。不過(guò)，就消費(fèi)電子市場(chǎng)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(wèn)世，蘋果出色的營(yíng)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(lái)最受矚目的觸摸技術(shù)。
電容式觸摸技術(shù)偵測(cè)的信號(hào)來(lái)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(tái)及公共服務(wù)平臺(tái)(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(chǎng)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(zhǎng)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(wàn)次)的兩百倍，五線電阻屏(四千萬(wàn)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(chǎng)主流。
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超級(jí)電容
所謂超級(jí)電容，可以理解為容量超大的電解電容。不過(guò)這顆電容的用途與以往大相徑庭，它是被當(dāng)做電池來(lái)使用的。超級(jí)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(jí)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(jí)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(jí)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(guò)超級(jí)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(jí)電容的為電池的公交車投入試運(yùn)行，不過(guò)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(jí)電容真正進(jìn)入汽車市場(chǎng)的腳步被迫放慢。
經(jīng)過(guò)近些年發(fā)展，超級(jí)電容的體積越做越小，品質(zhì)越來(lái)越穩(wěn)定，性能越來(lái)越像電池。目前，5F以上的超級(jí)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(duì)超級(jí)電容作為混合動(dòng)力汽車的電力能源來(lái)源寄予厚望，希望超級(jí)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(lái)幾年內(nèi)，超級(jí)電容的能量?jī)?chǔ)存能力將出現(xiàn)質(zhì)的飛躍。目前的超級(jí)電容產(chǎn)品放電速度是傳統(tǒng)電池的10倍，而能量?jī)?chǔ)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(lái)幾年內(nèi)得到扭轉(zhuǎn)。屆時(shí)，超級(jí)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?，F(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(guó)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(cè)電路有天然的記憶能力，即使電力中斷亦然。概括來(lái)說(shuō)，憶阻器是一種有記憶功能的非線性電阻。通過(guò)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(chǔ)數(shù)據(jù)的功能。不過(guò)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(wú)人去證實(shí)。直到去年，來(lái)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(lái)呼應(yīng)蔡教授的預(yù)測(cè)。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(guò)去50年來(lái)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(guò)了這個(gè)器件。讓電荷以一個(gè)方向流過(guò)，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(jiǎn)單地說(shuō)，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(guò)了它。這一簡(jiǎn)單想法的被證實(shí)，將對(duì)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(chǔ)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(jué)到。憶阻器最簡(jiǎn)單的應(yīng)用就是構(gòu)造新型的非易失性隨機(jī)存儲(chǔ)器，或當(dāng)計(jì)算機(jī)關(guān)閉后不會(huì)忘記它們?cè)?jīng)所處的能量狀態(tài)的存儲(chǔ)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(wú)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。
