作者| 研究中心
钙钛矿已成为近期光伏市场关注的技术焦点，也不断吸引资本的眼球。
晶振
晶振是利用石英晶体的压电效应制成的频率元器件，可以产生稳定的脉冲，为电子产品提供基准频率信号，广泛运用于各类频率控制、频率稳定、频率选择和计时系统中，特别适用于对频率准确度要求较高的电子产品，如通信网络、移动终端、物联网、汽车电子、智能家居、家用电器等领域，是各类电子产品不可或缺的基础元器件。
石英晶振类别众多，可满足不同需求与应用场景
石英晶振按属性可划分为石英晶体振荡器（有源晶振）和石英晶体谐振器（无源晶振）两类。无源晶振结构相对简单，自身无法振荡，需要外部电路配合起振，具有信号电平可变、低成本、 低功耗等优势，应用场景十分丰富。无源晶振按功能和实现技术一般可分为普通无源晶振和 内臵热敏电阻的无源晶振（TSX）。
石英晶振按属性可划分为石英晶体振荡器（有源晶振）和石英晶体谐振器（无源晶振）。无源晶振结构相对简单，自身无法振荡，需要外部电路配合起振，具有信号电平可变、低成本、 低功耗等优势，应用场景十分丰富。无源晶振按功能和实现技术一般可分为普通无源晶振和 内臵热敏电阻的无源晶振（TSX）。
石英晶振起始于欧美，日本后来居上
石英晶振起始于欧美，日本后来居上。石英晶振最早起源于 1880 年居里兄弟研究水晶片时发现的压电效应，此后在欧美国家石英晶振初级产品被逐步开发成型，上世纪 40 年代日本晶振厂商开始起步，实现了石英晶振的量产。经过几十年的发展，日本晶振厂商在行业内技术领先，产值最高；美国晶振厂商研究水平较高，但产值较小，以军工产品为主；中国台湾与大陆晶振厂商起步较晚，与日系企业还存在一定差距。
全球石英晶振市场集中于日本、中国台湾、美国、中国大陆。2020 年，全球前 10 大晶振厂商合计占据 63.86%的市场份额，市场集中度较高，日本厂商以近一半的市场份额处于主导地位。2020 年市场份额前 5 名的晶振厂商中，日本厂商占据了 4 名，分别为 Epson、NDK、KCD、KDS，且市场份额均在5%以上，处于绝对领先。中国台湾地区厂商近年来发展迅速，2020 年 TXC 以 11.06%的市场份额排名第一，较 2019 年的市场份额提升 1.82%。根据测算，国内两大晶振厂商泰晶科技与惠伦晶体，2020 年在全球晶振市场中的市场份额分别为 2.39%、1.59%。
中国大陆厂商以中低端晶振市场为主。日本厂商凭借领先的技术实力，在频率、尺寸、精度方面走在行业前列，高端产品占据优势，同时受到原材料与人力成本上升的影响，逐步将毛利率较低的中低端业务转移至中国、东南亚等地区，转而专注于附加值更高的高端晶振产品。我国晶振行业起步较晚，技术实力与日本领先厂商仍存在一定差距，虽然承接日本产业转移后产值逐步加大，但以中低端晶振产品为主，具有高频率、小型化、高精度、高可靠性的高端晶振仍然主要依靠进口。面对国内 5G、新能源产业的迅速发展，中国厂商在全球 5G、新能源领域的市场份额不断提升，下游客户对高端晶振需求量快速增长。
市场规模
晶振受益于5G、物联网、可穿戴设备等市场快速扩容，市场规模超过 30 亿美金，年出货量量超过 170 亿颗。根据 CS&A 披露的不完全统计，2020 年全球频率元件产值约为 35 亿美金，年销量约为 170 亿颗。随着应用领域逐渐扩大及5G、Wi-Fi、物联网、智能穿戴等的发展，其市场规模将不断扩大。晶振市场主要以无源晶振主导，市场占比约为 90%。根据 CS&A 报告， MHz 晶体 谐振器市场占比 52.67%，KHz 晶体谐振器市场占比 37.34%，XO 晶体振荡器市场占比 4.89%，TCXO 温度补偿晶体振荡器市场占比4.54%，VCXO 压控晶体振荡器 市场占比 0.53%，OCXO 恒温晶体振荡器市场占比0.02%。
5G、万物互联场景需求旺盛，拉动晶振市场扩容。石英晶振可为电子设备提供时钟信号与基准频率信号，是各类频率控制与计时系统中不可或缺的基础元器件。随着物联网、汽车电子、5G、WiFi6 等快速发展，拉动晶振出货量不断提升。
5G 推动晶振高频化需求，单机晶振量价齐升。相较于 4G 手机，5G 手机不仅在网速上有质的提升，更是接入一系列新型应用场景的设备端口，例如 VR 游戏、云储存、3D 投影通话等。5G 手机对设备技术要求较高，单机所需晶振数量几乎是 4G 手机的两倍，且在小型化、高频低耗方面要求较高，单机所需晶振价值量显著提升。 Counterpoint Research 数据显示，2022 年 1 月，全球 5G 智能手机的销量占所有智能手机销量的 51%，历史上首次超过 4G 智能手机。5G 手机渗透率逐步提升将推动晶振市场不断增长。
晶振行业发展趋势：
小型化：电路板上空间愈加珍贵，晶振朝向小型化发展。
片式化：SMD 封装晶振具有尺寸小、易贴装等特点，已成为市场主流，目前全球石英晶振片式化率约为 70%。
高频化：随着 4G 到 5G，为实现高速、大容量、稳定的通信，需要更高频率的载波， 光刻工艺的成熟也推动了石英晶振产品向高频化发展。
高精度：早期的消费类电子 产品对石英晶振的频率精度要求多为10ppm-30ppm，目前普遍要求小于 10ppm。
高可靠性：应用于汽车电子、医疗、航空航天等高可靠性场景的晶振需要 满足零缺陷要求。
低功耗：电子产品功能变多，耗电量急剧增加，减少硬件能耗成 为延长电子设备续航时间的现实选择。
光刻工艺是晶振实现小型化以及高频化的核心技术壁垒。传统石英晶片主要采用切割、球面（斜面）研磨等机械加工方式，生产流程主要包括切割—镀银点胶—测试—封焊密封性检查—老化及模拟回流焊—打标—测试包装八道工序。当前，受下游市场需求驱动影响，晶振产品纷纷向小型化、高频化转型。从低频晶振来看，音叉晶片进行小型化时，CI 值（石英振荡损失的基准）会变大；从高频晶振来看，提高晶体单元的频率需要减少晶片厚度，还要保证特性面的均匀性，导致高频石英晶振抗震性、可靠性较差。同时石英晶振对热、震动、电池辐射等非常敏感，需要金属壳做封装。
因此，传统机械加工方式无法满足高性能和微型化的制造要求，必须采用半导体光刻加工工艺才能制造更高精度、更高稳定性、更高制程的晶体元器件。光刻工艺流程始于晶片表面处理、底胶涂抹，光刻胶覆盖，再至曝光、显影、最后经过刻蚀注入完成加工，光刻工艺加工的谐振器与振荡器可以做到Q值和频率特性和石英晶振相当；因为是硅材料，对电磁辐射不是很敏感；体积非常小、尺度在几十微米；抗震性很高，整体在抗干扰、抗震、抗冲击等可靠性方面比石英晶振会有一到两个数量级的提升；频率通过CMOS驱动芯片驱动，通过数字编程的方式来生成频率，基本上可以选择任意频点做去输出。
MEMS硅晶振属于高端晶振，目前美国SiTime占据95%的市场份额，中国有两家公司涉及MEMS硅晶片业务，北京泽声科技有限公司与麦斯塔微电子（深圳）有限公司。
本文作者可以追加内容哦 !
