2021年日本元器件产业发展报告
导语
二战后电子工业蓬勃发展,日厂占元器件行业半壁江山。
来源:兴业证券 作者:谢恒、姚康
1、崛起:二战后电子工业蓬勃发展,日厂占元器件行业半壁江山
1.1、元器件品类丰富,是电子行业基石
根据内部是否有源,电子元器件分为主动元件和被动元件。一般来说,被动元件 不必接电就可以运作,能产生调节电流电压、储存静电、防治电磁波干扰、过滤 电流杂质等的功能,主要包括电容、电阻、电感,以及变压器、晶振等。整体被 动元件市场规模超 300 亿美金,电容、电阻、电感合计占比在 90%左右,其中, 电容又是用量最大的元件,超过被动元件总产值的 65%。
电容的主要功能为滤波、耦合、谐振、旁路等,可细分为陶瓷电容器、铝电解电 容、钽电解电容、薄膜电容器四种,针对不同应用领域选择也不同。从产值来看, 陶瓷电容是最主要的电容产品,占比约 56%,其中,MLCC 占陶瓷电容市场 93% 的份额,相当于一半以上的电容器市场,产值约 130 亿美金。
电感器是能够把电能转化为磁能的元器件,主要作用是筛选信号、过滤噪声、稳定电流和抑制电磁屏蔽等。电感按照工艺结构可分为绕线电感、叠层电感、一体成型电感和薄膜电感,其中,绕线和叠层使用最广,前者 Q 值高,耐电流大,适用于电源供应电路,后者 ESR 小,散热性好,成本低,尺寸小,利于电路小型化。
电阻器在电路中主要用来调节和稳定电流与电压,可作为分流器和分压器,也可作电路匹配负载,分为碳膜电阻、金属膜电阻和绕线电阻三类。碳膜电阻是引线式电阻,方便手工安装及维修,价格也便宜,是早期普遍使用的电阻器。金属膜 电阻是迄今为止应用较为广泛的电阻,精度高、性能稳定、结构简单轻巧。绕线电阻的特点是工作稳定、耐热性能好,误差范围小,适用于大功率的场合。
晶振也属于被动元件,能够提供稳定、高精度频率源,使系统各部分保持同步。晶体单元的特性取决于切割工艺,不同的切割方式决定了晶振的振动模式、频率 范围和温度特性,目前按照切割方式可分为音叉型、AT-Cut 型和 SAW 型三种晶 振。根据 CS&A 的统计,目前晶振市场规模约 30 亿美金左右。
1.2、日本厂商占据了元器件产业的半壁江山
被动元件行业玩家主要集中在日本、韩国、中国台湾、美国和中国大陆,其中:
1) 日本厂商占据了被动元件领域的半壁江山,主要源自于二战后日本电子产品 需求旺盛(包括本土和出口),以及日本经济政策改革,对原材料采取较低关 税水平,而提高电子产品的关税,并且扶持村田、TDK、京瓷等本国寡头, 日本元器件产业蓬勃发展。
2) 美国主要有两家龙头厂商威世(Vishay)和基美(Kemet),通过持续并购做 大规模。威世成立于 1962 年,通过电阻起家,1985 年开始,威世收购了 dale Electronics、Draloric Electronics 和 Sfernice,销售快速增长,90 年代早期,威 世为了获得高容量电容市场的份额,收购了 Sprague Electric、Roederstein 和 Vitramon,2000 年后进一步收购了 Electro-Films、Cera-Mite、Spectrol 等,巩 固在无源元件的地位,另外,威世在分立半导体领域,收购了 Telefunken、 Siliconix、Infineon 的红外线元件业务和 International Rectifier 的某些分立半导 体与模块产品线等。基美成立于 1919 年,1958 年开始制造钽电容,先后收购 了 EPCOS 钽电容业务、Evox Rifa、Arcotronics、Niotan 和 NEC Tokin 等,成为全球最大的钽电容厂商,目前被国巨收购。
3) 韩国三星电机在全球被动元件行业也有举足轻重的地位,生产 MLCC、电感、 电阻等产品,主要依托三星集团在电视、手机、平板等众多电子终端拥有较 高的份额,订单有保障,可以在微利情况下快速抢占市场份额。
4) 中国台湾自 20 世纪 70 年代以来,涌现了国巨、华新科、乾坤、禾伸堂、奇 力新等一批优秀的元器件厂商,主要受益于美日产能转移,中国台湾代工产 业快速发展,以及政策支持,带动上游元器件产业发展,在全球占据一席之 地,不过在技术水平上,和日美厂商相比仍有较大差距。
5) 中国大陆元器件产业起步较晚,近年来随着电子产业向中国大陆转移,以及 中美贸易战下供应链安全的迫切需求,本土元器件产业迎来黄金发展期,以三环集团、风华高科、顺络电子、法拉电子、江海股份、艾华集团等为代表 的国产厂商在各个细分领域崭露头角,未来成长空间巨大。
具体来看,在 MLCC 行业,根据国巨披露的数据,村田以 31%的市占率排名第一, 其次是三星电机市占率 19%,国巨收购 Kemet 后市占率达到 15%,太阳诱电市占率在 13%左右,前五大厂商占据超过 85%的份额,集中度很高。而在性能、可靠性要求最高的车用 MLCC 领域,日本厂商更是占据垄断地位,村田、TDK、太阳诱电等日厂市占率在 90%左右。
在铝电解电容领域,根据 Paumanok 在 2019 年发布的全球铝电解电容器市场份额 排行,日本元器件贵弥功、尼吉康和 Rubycon 位居前三,中国大陆的艾华集团排 名第四。在薄膜电容领域,日本企业也是主要供应商,市场份额排名前五的企业 分别为日本的松下、美国的基美(被国巨收购)、中国大陆的法拉电子、日本的尼 吉康和 TDK。
在贴片电阻领域,国巨占有 34%的份额,日本厂商 KOA、Rohm 和松下则分别占据 9%、6%和 6%的份额。在电感行业,日本被动元件龙头企业村田、TDK 和太阳诱电的份额分别为 14%、13%和 13%,三家厂商就瓜分了 40%的份额,市场地位可见一斑。
在晶振行业,前五大厂商分别为 Epson、NDK、KCD、晶技和 KDS,合计份额为 49%,其中除晶技外,其余四家均为日本厂商。不难发现,在被动元器件的各个 领域,日本厂商都凭借着高精尖的技术水平、可靠且稳定的产品质量获得了极高 的市场份额。
1.3、二战后电子工业的蓬勃发展是日本元器件产业崛起的大背景
日本元器件产业的崛起离不开电子产业高速发展的大背景。二战后,日本经济经 历了高速的增长时期,1968 年即成为全球第二大经济体,被称为日本战后经济奇 迹。而日本电子产业发展的黄金时期则在 1970-1985 年,在这 15 年间,日本的产 业结构发生了很大的变化,对钢铁和原油的需求减少,对硅的需求则与日俱增。
民用电子产品的需求是产值增长的主要贡献,大部分又出口到日本以外国家,彩 色电视机和家用录像机(VTR)是两个典型产品。根据日本财务省的贸易统计, 日本的彩色电视机从 1965 年开始出口,至 1985 年,出口额已达 0.6 万亿日元;同样的,日本 VTR 的出口额 1985 年超过了 1.6 万亿日元。
下游终端需求的强劲增长为上游电子元器件的发展培育了丰沃的土壤。以 DRAM为例,在大型机的拉动下需求快速增长,日立、NEC、富士通、三菱、东芝五大企业联合筹资研发,开发出低成本、高可靠性的产品,1975-1985 年间 DRAM 的市场份额从不足 10%提升至接近 80%。
被动元器件亦是如此,在 1970-1985 年代日本电子产业的快速发展期打下了坚实 的基础,即使 1990 初期日本泡沫经济在达到巅峰后破灭,自此陷入“失去的三十 年”,但日本厂商凭借着精益求精的工匠精神,在元器件领域持续深耕,产品竞争力遥遥领先,仍占据被动元件领域的半壁江山。
2、巅峰:垂直一体化+多品类扩张,村田、TDK、京瓷、太诱成全球标杆
2.1、村田:电子元器件领域创新先行者,多项产品全球第一
2.1.1、陶瓷电容起家,全球化扩张+多领域拓展,成就行业霸主
村田成立于 1944 年,创始人村田昭在京都四条大宫北的旧染布厂挂上了“村田制 作所”的招牌,以氧化钛陶瓷电容器起家。创始人村田昭在 1954 年就为村田制定 了“磨砺精湛技术、实践科学管理、供应独特产品、贡献文化发展、积聚信誉为本、 谋求企业繁荣、彼此互助互惠、至诚感谢合作、同心同德经营”的经营理念,并一 直延续至今。“Innovator in Electronics”是村田集团全球共有的标语,意在开拓新市 场、新产品、新的事业领域,成为“电子行业的创新者”。凭借着几十年如一日的 工匠精神以及对市场需求敏锐的洞察力,村田的业务触角不断延伸,产品包括电 容器、压电产品、其他元器件和模块。公司 2020 财年实现营业收入 16301.93 亿 日元,同比增长 6.3%,总职工数达 75184 人。
在收入结构方面,2020 财年公司电容器业务实现收入 6265 亿日元,占总收入的 比重为 38.5%;压电产品收入 1293 亿日元,占比 8%;模块收入 4841 亿日元,占 比 29.7%;其他元器件收入为 3876 亿日元,占比 23.8%。其中,电容器是主要收 入增长点,收入同比增长 12%,因为受疫情影响,线上工作和学习的需求增加, PC 销量有所提升。此外,智能机和汽车也贡献了部分增量。
从下游应用领域来看,通讯领域实现收入 8049 亿日元,占总收入比重的 49.5%;计算机及通信设备收入 2915 亿日元,占比 17.9%;汽车电子实现收入 2732 亿日元,占比 16.8%;计算机及周边设备实现收入 2915 亿日元,占比 17.9%;家电和 其他实现收入 1861 亿日元,占比 11.4%;AV 实现收入 719 亿日元,占比 4.4%。同样受在线教育和在线会议的拉动,计算机及通信设备同比增长 26.5%,AV 同比 增长 17.8%。
回顾村田、TDK、京瓷、太诱等厂商 2010 年以来的股价表现,走势基本一致,主 要有三轮上涨。第一轮是 2012 年下半年开始到 2015 年中,3G 向 4G 升级,智能 机销量快速增长,通信制式的升级也拉动电子元件单机用量提升,村田这几年收入也都实现了 15%以上的快速增长。第二轮是 2016 年中到 2018 年中,由于日本 厂商削减中低端产能、韩国厂商拉长交货周期、台厂囤积库存,MLCC 进入价格 上涨周期,村田在 2017、2018 年收入都实现了较快增长。在 2019 年底行业去库 存结束后,受益 4G 到 5G 的升级,汽车电动化、智能化趋势加速,MLCC 再次进 入新一轮景气上行周期,村田的股价再次腾飞。
我们梳理了村田近 30 年的经营情况,收入体量稳步增长,仅在 2001 年 IT 泡沫、 2008 年全球金融危机、2011 年日本大地震、2016 年受大客户影响通讯模组收入 下滑等几次情形收入出现一定幅度的下滑。2020 财年,村田实现营业收入 16302 亿日元,同比增长 6.3%,实现净利润 2371 亿日元,同比增长 29.5%,预期 2021 财年收入和净利润分别增长 1.8%、1.2%。2010-2020 年收入复合增长率 10.19%, 净利润复合增长率达 16.06%,增长稳定持续。
公司的电子元件产品几乎被用于所有电子设备中,如智能手机、电视机、电脑、汽车等。一直以来,以小型化、高功能化著称的村田电子元件产品始终支持着电子设备的发展,多个产品都在全球占据了相当可观的份额。
以 MLCC 为例,一部高端智能手机的平均使用量为 1000 颗,一台高功能汽车的 平均用量为 8000 颗,村田在该领域占据了全球 40%的份额(村田官网数据,与上文统计口径不同)。而其他产品,例如村田在 EMI 抑制滤波器占据 35%份额,在 SAW 波滤波器的份额为 50%、在多层 LC 滤波器的份额为 40%,在微型电池(氧化银电池)、振动传感器、陶瓷谐振器和高频电感领域,村田则分别占据 40%、95%、75%和 30%的份额。
在村田的所有产品中,电容器是公司最重要的业务,根据公司财报,2019 财年电 容器业务为公司贡献了 37%的收入,对营业利润的贡献则更大,我们预计电容器 部分的营业利润占比在 60%-70%左右。
本文从战略和产品两个维度来回顾村田的发展历程。在公司战略方面,村田的发 展可以简单分为两个阶段,第一阶段是 1944-2005 年的全球化规模扩张,第二阶 段是 2006 年以后的并购拓展领域。
自 1944 年创立以来,村田在创业之地和横滨分别设立研发中心,并在多个国家成 立子公司和工厂,业务范围遍布全球。1972 年,村田在新加坡设立了 MurataElectronics Singapore(Pte.)LTD.,开始了陶瓷电容器的当地生产,这是村田最早 的海外生产基地,是其朝着跨国企业进军的第一步。随后,公司又将业务触角伸 向亚洲、欧洲、美洲等地,彻底发展为国际化的电子元件制造商。
根据村田 2020 年的价值报告,公司拥有海外关联公司 62 家,海外员工数 42851 名,职责包括地区统筹、生产、销售和开发,海外销售额占比超过了 90%。而覆 盖全球的业务版图也让公司能够更好地提供高质量的产品和服务,及时满足客户 的需求。
2006 年至今,村田通过多次并购不断丰富产品线和应用领域。2006 年村田收购美国德州的 Sychip 公司、2012 年收购瑞萨的功率放大器业务和 RF Monolithics Inc、 2014 年收购 Peregrine 半导体、2017 年收购意大利 ID Solution 等公司布局和加强 无线射频与通信模块领域;2007 年收购 C&D 科技电源电子事业部、2016 年收购索尼的锂离子电池业务,布局和加强电源、电池领域,此外还通过收购加强了在功率半导体、晶振、传感器、材料等领域的实力。
最近的一次收购发生在 2019 年,随着不断蔓延的 VR 和 5G 的快速发展,不管是追求真实游戏体验的娱乐领域、还是远程医疗过程中需要向患者提供触觉反馈的医疗领域等各领域,村田都看到对触觉体验的需求越来越大,因此于 2019 年底宣 布收购了研究“3D 触力觉技术”的 MIRAISENS 公司,希望将触力觉应用于各种产业领域。
通过全球化扩张和并购战略,村田不断完善现有业务并拓展新业务,因而得以享 受电子行业的发展浪潮。
其次是产品策略上,村田以市场需求为导向推出新产品,获取市场份额。1944 年起,公司抓住通信设备的普及,在日本首次实现收音机温度补偿用钛酸钡陶瓷电 容器的量产。1950 年代,晶体管收音机面世,设备小型化、轻量化,公司推出陶 瓷滤波器、PTC 热敏电阻。1960 年代,公司开发出独石陶瓷电容器(即 MLCC), 应对电子元器件需求的扩大。1970-80 年代,随着车载电话、耳机音响普及,推出 陶瓷介质滤波器、陶瓷谐振器和铁氧体磁珠,MLCC 也迎来放量。1990-2000 年代的互联网浪潮、2010 年代的移动互联网浪潮,村田持续开发出小型化 MLCC、 电感,以及通信模块产品。目前进入 5G 时代,汽车电子化加速,村田又率先开 发出更小型化和大容量产品。
2.1.2、深挖材料潜力,打磨工艺,构筑核心竞争力
我们认为,村田的核心竞争力主要来自材料、工艺、设备的垂直一体化和精益求 精、坚持创新的工匠精神这两者的融合。
村田在成立之初就有“只开发独特产品”的原则,从上游材料、薄膜成型、烧制到 加工和精加工、检查和包装,基本都一手包办,由自家公司进行材料开发、工艺 开发、产品开发、生产技术开发,并进行垂直整合,全球分散生产,而且拥有行 业内名列前茅的生产能力,因此面对客户需求能够快速而及时地响应。
以材料技术为例,村田秉承“好的电子设备来自好的电子元器件,好的电子元器件 来自好的材料”的理念,将客户需求的性能重新返回材料,通过坚持从源头进行管 理和开发的姿态,不断升级材料加工技术,包括粉体粒径的控制,微量添加物的 分散控制等等,创造出了具有优异特性的功能陶瓷材料,例如电介质、压电体、 磁性体、热释电体、半导体,村田将陶瓷材料的潜力挖掘得淋漓尽致。
在陶瓷材料中积累的技术,又被利用到可带来新功能的材料开发之中,除了陶瓷 材料外,村田还积极研究电极材料、有机材料等。
在加工工艺方面,村田有着高超的预处理技术,在电子元器件的小型化、薄型化 及高性能化方面,起着举足轻重的作用,目前已经能够稳定生产 0.5μm 厚度以下的薄膜介质。品控方面,村田利用故障分析系统,对材料的物性、电气特性、组成及构造的评价采用有效的科学分析方法,从而为客户提供村田高可靠性的产品和技术。
多年来的积累让村田建立了从材料到产品的一条龙生产系统,独立开发出了材料技术和基本技术,并拥有其他公司所没有的专业技术。通过持续性的技术开发投资,村田能够不断开发新品,实现产品差异化。村田 2011 年以来每年新产品销售比例均保持在 30%以上, 2015 年甚至高达 45%。
公司每年研发支出持续提升,2019 年研发费用达 1025 亿日元,占营业收入比重的 6.7%。多年来,该比重始终保持在 6%以上。同时,知识产权战略作为村田事 业战略和开发战略的一部分,得到相当的重视,根据国际专利申请排名,2019 年, 村田的保有专利件数在日本 9136 件,在外国 14239 件,排日资企业第 8 位,全球 第 23 位。
依靠着独家技术与上游材料、工艺、设备机械、制造品管的垂直一体化战略,除 了能够削减成本,也是高获利率、竞争力的来源。一切自制,村田将一切制程“黑箱化”,树立差异化门槛,能够始终保持高竞争力。2020 财年,村田销售毛利率 达 37.9%,净利率为 11.93%,与同为被动元件龙头的三星电机、TDK、京瓷、太诱相比,位于行业前列。
除了垂直一体化之外,精益求精、坚持创新的工匠精神同样重要,村田更是将此 发挥到了极致。创始人村田昭在 1954 年的经营理念重点提及“磨砺精湛技术、供应独特产品”,坚守技术堡垒,通过创新不断提升产品的附加价值,而非低成本竞争。同时,精益求精的工匠精神十分切合元器件行业需要的能力,因为在材料、工艺、设备领域都需要长时间的探索积累 Know-how,村田是几个元器件大厂中少数几个没有延伸到终端应用的厂商之一,始终专注于元器件的研发,这也是公司每次都能及时推出满足市场需求的产品的原因。
2.1.3、未来看好汽车电子和医疗领域
汽车领域
村田将汽车市场定位为继通信市场之后的基础市场,使其成为收益的支柱。智能汽车电动化趋势明显,电子动力传动系统、ECU 设备和 ADAS 中均需要使用大量的电子元件。
根据村田的测算,随着电动化、智能化加速渗透,高容值 MLCC 用量 5 年内会有接近翻倍增长,高可靠性 MLCC 用量会有近 3 倍提升。
汽车客户采用的元件向小型化发展,主要尺寸由 1608M(1.6×0.8mm)向 1005M (1.0×0.5mm)转变,且对温度的要求也更高。村田凭借着多年的技术积累,开 发出可靠性更高的材料,为了实现元件的小型化和高可靠性、高性能,村田不断提高陶瓷材料的开发和加工技术、检查技术,持续为社会创造新的价值。
医疗领域
村田的第二项构想则是从长期的视角出发,在能源、医疗保健领域持续发起挑战。在早期,村田就提出过“主动智能”生活的概念。例如,在智能医疗领域可以做到 在身体还没有做出反应之前,就用精确的感知与科学的方式提取身体发出的信号 并且实现健康、舒适的生活。
在 2014 年,村田即推出了“间接接触 BCG 心脏冲击扫描解决方案”,该方案能够 分析人体的心脏机能指标,是由村田在芬兰收购的 VTI 公司(现命名为 MFI)和 欧洲领先的医疗机构合作研究的。
此外,村田还提出了医疗用 RFID(Radio Frequency Identification,无线射频识别) 解决方案以助力医用物联网建设。RFID 技术具有识别距离远、读取时间短、精确 度高、数据存储量大等优势,仅以一个标签就能提供一个集成解决方案,近年来 在医疗样本管理、追踪等领域获得了越来越广泛的运用。若贴在试管和培养皿上, 则能够实现自动检测、计数、验证、鉴定等管理,有效提高血样测试和实验效率。即使在低温、潮湿环境下也能快速读取,实现快速检测。
而村田 2019 年 12 月收购“3D 触觉技术”供应商 MIRAISENS,也是有意在医疗领 域发力,希望推进在远程医疗期间需要给患者提供触觉反馈的医疗领域等范围内 的“3D 触力觉技术”开发。未来,村田还将继续在医疗领域进行开发研究,以实现 更高的社会价值。
2.2、京瓷:电子陶瓷之王,从零部件到解决方案,书写胜利方程式
2.2.1、精密陶瓷起家,从零部件拓展到解决方案,打造陶瓷巨头
京瓷成立于 1959 年 4 月,初始注册资金 300 万日元,取名为“京都陶瓷株式会社”, 创立之初专门从事精密陶瓷的研发和生产。公司的经营理念是追求全体员工物质 与精神两方面幸福的同时,为人类和社会的进步与发展做出贡献。目前,京瓷集团在全球的业务领域已涉及原料、零件、设备、机器,以及服务、网络等各个方面,被称为电子陶瓷之王。京瓷集团 2020 财年(官网称为 2021 财年,本文为了和村田保持一致)实现营业收入 15268.97 亿日元,同比下滑 4.5%,拥有集团公司 298 家,拥有员工 75505 名。
2021 财年开始,京瓷将重新划分事业部,将之前汽车等工业零部件、半导体零部件、电子元器件、信息通信、办公文档解决方案、生活与环保六大业务板块,重新划分为核心零部件、电子零部件、解决方案三大业务板块。
按照新的划分,2020 财年,京瓷核心零部件板块收入 4246.69 亿日元,占比 27.8%, 其中汽车等工业零部件业务实现营业收入 1358.84 亿日元,占比 8.9%;半导体部件实现营业收入 2635.95 亿元,占比 17.3%。电子零部件板块收入 2730.02 亿日元,占比 17.9%。解决方案板块收入 8352.13 亿日元,占比 54.7%,其中工业工具业务 收入1930.66亿日元,占比12.6%;信息通信板块收入2327.39亿日元,占比15.2%;办公文档解决方案板块收入 3162.26 亿日元,占比 20.7%。
按地区划分,日本仍是最主要的市场,占比 36%,亚洲(除日本)、欧洲和美洲分 别占比 26%、18%和 17%。
我们梳理京瓷近 30 年的经营情况,整体趋势与村田相近,收入体量稳健增长,1991 年至今收入复合增长率 4.28%,净利润复合增长率 4.23%。2020 财年,京瓷实现营业收入 15268.97 亿日元,同比下滑 4.5%;实现净利润 902.14 亿日元,同比下滑 21.0%。收入下滑主要是受设备及系统业务板块中智能机和办公设备的影响,零部件业务则保持稳健增长。此外,智慧能源业务计提了 115 亿日元的减值损失, 也对利润造成了影响。京瓷预期2021财年收入和营业利润分别增长13.3%、59.2%。
回顾京瓷的发展历程,即“胜利方程式”:零部件→终端产品→机器→系统产品→ 服务贸易。从京瓷创立到 2000 年以前,京瓷以陶瓷技术为核心,主要精力在于横向拓展精密陶瓷零部件,包括 IC 用陶瓷多层封装产品、收购 Elco 切入连接器领域、收购 AVX 巩固在 MLCC 和其他被动元器件领域的实力。2000 年以来,京瓷 通过持续并购向下游终端和机器设备延伸,包括手机、医疗器械、打印机、工具、太阳能系统等,同时补全液晶显示、PCB、镜头等零部件,成长为一个扎根电子元器件、业务辐射四周的综合性集团。
2.2.2、立足京瓷哲学,材料、工艺、设备一体化构筑竞争壁垒
我们认为,京瓷的核心竞争力来自于两点:
1)立足于京瓷哲学的优秀经营管理模 式:阿米巴;
2)持续深耕,做到材料、工艺、设备垂直一体化。
京瓷的创始人稻盛和夫被称为日本四大“经营之圣”之一,先后创办的两家企业:京瓷和 KDDI,均为世界五百强,并且半年时间让日航扭亏,运用的都是同一种 经营模式“阿米巴”。阿米巴经营最初是稻盛在京瓷公司的经营过程中,为实现京 瓷的经营理念而独创的经营管理手法。
在阿米巴经营中,把公司组织划分为被称作“阿米巴”的小集体。各个阿米巴的领 导者以自己为核心,自行制定所在阿米巴的计划,并依靠阿米巴全体成员的智慧 和努力来完成目标。通过这种做法,生产现场的每一位员工都成为主角,主动参 与经营,从而实现“全员参与经营”。
阿米巴经营是一种以哲学为基础诞生的经营管理手法,其与同样以哲学为基础的" 京瓷会计学",一起成为了京瓷发展的基石,最终能够使销售最大化、费用最小化, 进而实现“利润最大化”,从而“人人成为经营者”,最终实现幸福型企业。这是一 种极为成功的经营模式,包括稻盛创立的京瓷公司、KDDI 以及稻盛主导重建的 日本航空,现在已经有 700 多家企业引进了阿米巴经营。
与村田一样,京瓷在材料、工艺、设备环节也都有深厚的沉淀。60 多年来,经过 不断研发生产,京瓷研发和生产部门积累了丰富的经验和深厚的专业知识,同时还掌握了大量的核心技术。京瓷能够提供 200 多种陶瓷材料,拥有大型烧结窑和 就地清洗设备,掌握各种成型、机加工和结合技术,拥有各式各样的精度测量和 检验设备,提供广泛的分析和评估服务。京瓷综合这些专业技能,利用新技术和 新产品开发、无缝大批量生产能力和强大的解决问题的能力,满足着客户的需求。
凭借着各种尖端技术,京瓷向全球提供品类繁多、富有创新的陶瓷产品,持续不 断地创造新价值,为客户的技术创新提供支持。从电子零件、工业用零件到功能 性材料、半导体加工设备零部件等等,京瓷均引领行业发展,在精密陶瓷领域始 终处于世界领先地位。
2.2.3、未来看好 5G、汽车电子、能源和医疗方向
未来,京瓷集团将持续研发投入,着重发力于 5G、汽车、能源和医疗几个领域。
5G
根据 Gartner 的统计,未来 5G 无线基站出货量将持续增长,预计 2023 年相关市场规模将突破 250 亿美元。随着 5G 市场的不断扩大,预计对天线组件等产品的需求将进一步增加。京瓷在 5G 领域早有布局,陶瓷封装基座、MLCC、晶振等产品的需求将有较快增长。
同时,京瓷见证了 1G 到 4G 的发展,面对 5G 带来的机会,公司正在开发将设备连接到云端的 5G 智能路由器。该智能路由器可以将数据从各种边缘设备上传到云端,并通过边缘计算处理、反馈数据。
此外,京瓷还通过并购来扩展 5G 相关业务。2019 年 12 月,公司与日本化学企业宇部兴产合资成立 Kyocera-Ube RF TEC Corporation,合作生产用于 5G 基站的陶瓷滤波器。
汽车
随着智能驾驶技术的不断发展成熟,ADAS 和自动驾驶系统市场有望持续增长, 矢野经济研究所预计 2030 年自动驾驶系统数量将超过 8000 万套。京瓷在自动驾驶领域布局的产品包括摄像头、AI 识别摄像头、传感器、远程信息处理模块等。
京瓷开发了一款低功耗的紧凑型汽车人工智能识别摄像头。通过先进的识别技术, 即使人或车辆等物体被部分遮挡,也能够实现可靠的检测。汽车前置或后置摄像头捕捉到的行人、车辆等物体可以即时高精度识别,并及时告知驾驶员可能存在的危险。同时,京瓷还参与了日本公共交通的建设,协助开发测试 BRT 的自动驾驶技术。
能源和医疗
在可持续性发展的引导下,全球对能源的关注度居高不下。根据 IEA 的预测,到 2040 年,全球可再生电力容量将急剧增长。
京瓷正在协助研发携带区域基础设施的能源服务方案。其目的是通过可再生能源的本地生产和本地消费实现区域脱碳,再通过本地电力公司来扩大区域经济循环,以便在灾难来临时也能够及时供应电力。同时,京瓷还成功开发了世界上第一个粘土型锂离子蓄电池,并开始小规模限量销售住宅用 Enerezza 储能系统,未来有望全面铺开。
同时,由于日本人口老龄化问题严峻,医疗和护理费用每年都在增长,预计 2040 年将达到 93 万亿日元,因此医疗健康领域有着广阔的市场空间。2019 年,京瓷接管了美国一家开发和销售骨科植入物的医疗设备制造商,加速医疗业务的海外扩张。在再生医学领域,京瓷也有所布局,推出了 Condensia PRP 制备试剂盒, 用于浓缩和提取富含血小板的血浆。
2.3、TDK:磁性材料和消费锂电领域的双料巨头
2.3.1、磁性材料起家,并购切入能源应用和传感器领域
TDK 成立于 1935 年 12 月,是创始人加藤博士和武井博士取得了铁氧体专利后, 以实现世界上首个铁氧体磁芯的工业化为目的创办的企业。TDK 是一家以磁性技术引领世界的综合电子元件制造商,企业宗旨是“以丰富的创造力,回馈文化与产 业”,拥有享誉全球的四大革新技术(铁氧体材料、磁带、积层元件、磁头),不 断创造出了推动社会发展的革新产品。目前公司拥有员工数 129284 人,2020 财年实现营业收入 14790 亿日元,净利润 793 亿日元,主要业务覆盖被动元件、传感器应用产品、磁性应用产品和能源应用产品。
具体来看,2020 财年公司被动元件业务实现收入 4071 亿日元,占总收入的比重 为 28%;传感器应用产品收入 813 亿日元,占比 6%;磁性应用产品收入 1993 亿 日元,占比 14%;能源应用产品收入 7402 亿日元,占比 50%。按下游市场划分,汽车市场收入为 2502 亿日元,占总收入的比重为 16.9%;ICT 市场收入 8908 亿 日元,占比 60.2%;工业设备市场收入 2785 亿日元,占比 18.7%。
其中被动元件收入同比增长 2.9%,mlcc、铝电解电容、薄膜电容、电感等均有增长;传感器应用增长 4.4%;磁性应用产品下滑 9.3%;能源应用产品是 TDK 主要 的收入增长来源,同比增长 23.8%,主要因为平板、笔记本、游戏机需求旺盛。
我们梳理 TDK 近 30 年的经营情况,整体趋势与村田、京瓷相近,收入体量稳健增长,近十年收入复合增长率 5.43%,净利润复合增长率 5.77%。2020 财年,TDK 实现营业收入 14790 亿日元,同比增长 8.5%;实现净利润 793 亿日元,同比增长 37.2%,能源应用产品是主要的收入和利润增长来源。TDK 预期 2021 财年收入和 营业利润分别增长 8.2%和 26.1%。
TDK 的发展可以分为两个阶段,第一阶段从创立到 2000 年以前,以磁性材料技术为核心,横向拓展产品品类。TDK 从 1937 年开始量产铁氧体磁芯,应用于无线电设备、收音机等终端;1950 年代切入电容器领域,同时围绕磁性材料技术推出磁铁、磁头、磁带等产品,充分受益便携式音乐浪潮;1970 年代后,电子产品小型化趋势下,推出贴片电容、贴片电感、MHD 等元件;1980 年代后,相继推出 AMR、GMR、TMR 磁头,促进了电脑小型化和大容量化。这个阶段,TDK 主要形成了被动元件和磁性产品两大业务板块。
2000 年之后,TDK 更多通过并购来扩张磁性材料体系以外的产品,主要包括 2005 年收购的聚合物锂电池厂商 ATL 和电源产品厂商 Lambda,奠定公司能源应用板块业务的基础。2008 年,TDK 用 12 亿欧元收购德国 Epcos 公司,Epcos 在工业、汽车和通讯有很好的基础,于 TDK 形成互补。2016 以后,TDK 连续收购了三家传感器厂商Micronas、InvenSense 和Chirp Microsystem,以及ASIC开发商Icsense, 目前传感器业务贡献 5%以上的收入。
2.3.2、材料、加工、生产等五大核心技术构建护城河
TDK 自 1935 年成立至今,已走过八十余年。从作为起点的磁性材料铁氧体的制造,到电子元件的叠层产品系列、薄膜系列生产工艺、以及通过每个电子的旋转而储存信息的自旋电子学技术,TDK 运用各种纳米技术,向磁性材料所具备的所有可能性不断发起挑战,主要依靠的就是其长久以来引以为豪的 5 大核心技术:材料技术、产品设计技术、加工技术、生产技术、评价和模拟技术。
材料技术是 TDK 历经 80 多年、并通过庞大的实验和研究而积累的技术诀窍 所带来的成果。TDK 从原子层面上追求材料的各种特性,比如在材料设计阶 段,通过主要原料的配比和微量添加物的控制等,来实现所需的特性。
TDK 的加工技术能够实施纳米级的控制,最大限度地发掘出材料特性。公司的薄膜技术使自旋电子学等纳米级控制变为可能,从而创造出了最先进的电 子元件。
无论是多么卓越的材料或加工技术,如果没有正确评价的技术和模拟手段, 就不可能成功开发成产品。TDK 的评价模拟技术被广泛的应用在从材料的分 析和解析、到产品构造、热量和磁场的模拟解析、以及应用电波暗室的噪音 测定和抑制之中。
公司拥有制造和开发优秀生产设备的生产技术。优秀产品的制造需要优秀的 生产设备。在开发独有生产工艺的同时,TDK 能够公司内部制造实现这一工 艺的生产设备,这成为 TDK 生产制造的优势之一。通过进一步完善质量—— 成本——交期,推进从材料到产品的一体化生产,从而提供可满足市场需求 的服务。
公司的产品设计技术是一种在理解产品的应用方法的基础上,将各种已上线 的材料、电子元件整合起来,以制造出安全可靠的电子设备和最佳组合模块 的技术。充分发挥电子设备和模块特长的软件设计也是一项极为重要的技术。
2.3.3、未来看好 IoT、汽车电子、工业和能源方向
IoT
随着物联网时代的到来,无数机器由 IoT 相连以实现装置的自动工作。TDK 在其中看到了许多机会,也做了很多尝试。首先是高电池性能,由于锂离子电池是使用易燃的有机溶剂电解质制成,存在泄漏和着火的风险,因此物联网设备制造商对开发更安全、更可靠的含有稳定电解质材料的固态电池的需求也与日俱增。预计将来 EV 等设备中的大容量电池也可能被固态电池取代,其市场规模将进一步扩大。
目前,TDK 已经成功地实现了全球首款固态 SMD(表面贴装器件)电池 CeraCharge 的商业化。CeraCharge 是基于 TDK 先进的积层陶瓷技术打造的,具有适合量产的优势,消除了泄露和着火的风险,还具有尺寸小、安全性高和使用寿命长的优势, 适合搭载在各种环境下使用的 IOT 设备中。
同时,大数据时代的到来让全球的数据量呈井喷式增长,根据 IDC 的预测,到 2025 年,全球每年生成的数据量预计将增加到175ZB(1 ZB等于10亿太兆字节(TB))。随着 5G 通信和 IoT 设备的增长以及边缘计算的出现,需要存储在数据中心中的 数据量将继续增加,从而有望进一步推动对 HDD 的需求。
目前,HDD 的记录密度最近已超过 1Tb/in2(太比特/平方英寸),相当于在一平方 英寸内排列万亿个磁体。由于具有如此高的密度,记录(磁性)层内的记录位的大小已经变得非常之小,以至于使用当前的磁头技术进行写操作即将接近物理的极限。为了实现突破,TDK 正在开发两种下一代记录方法:微波辅助磁记录 (MAMR)和采用激光的热辅助磁记录(HAMR),有望进一步提高 HDD 的记录密度。
汽车电子
为实现更加安全、舒适且对环境友好的绿色环保驾驶(Eco-Drive),汽车电子技术正在加速发展。为减轻环境负荷,xEV(HEV/PHEV/BEV)正在加速普及。尤其是在欧洲和印度,“EV 转换”工作设定了明确的截止日期,以逐步停止销售由内燃机驱动的车辆。这一全球性的 EV 趋势预计将在全世界进一步加速。
同时,为实现安全、舒适的交通方式,智能驾驶辅助系统(ADAS)和以实现自动驾驶为目的的开发活动已在全世界范围内展开,汽车将能够与所有事物互联互通。TDK 可提供阵容广泛的电子元件和电子设实现汽车的“电动化”和“互联化”。通过适用于车载的高可靠性产品,为应对汽车的安全性和环保的要求提供支持。
例如,电池电量指示仪表是混合动力电动汽车(xEV)的一项基本功能配置。电池监测功能可以准确测量剩余电池容量,有助于精确估算行驶距离。而电流传感器就是影响电动汽车电池监测性能的元件之一,目前通常采用闭环电流传感器进行测量,而这种传感器会影响电池监测设计的灵活性,并且无法减轻车辆重量。TDK 开发的新型闭环隧道磁阻效应(TMR)电流传感器则可解决这些问题,其体积小,功耗低,可以实现前所未有的高精度电池监测。
此外,针对自动驾驶中需要使用 3D 数字地图对传统导航系统的 2D 地图进行补充这一困难,TDK 新开发了一款名为 Coursa Drive 的软件来支持自动驾驶车辆的高精度惯性定位。它不仅能以较高精度测量及维护车辆位置,甚至能够协助在 GNSS 信号范围之外及信号中断的环境中(例如隧道、地下停车场和多个建筑物之间的“城市峡谷”)进行自动驾驶,与 TDK 开发的车内 6 轴运动传感器和 MEMS 电容式大气压传感器搭配使用,可以支持 3 级及以上的自动驾驶。
工业和能源
随着社会普遍寻求清洁能源以减少对环境及气候的影响,人们的注意力开始转向 电力传输手段,这可以将消费者与可再生能源(如海上风电场和远程太阳能发电 厂)连接起来。未来全球高电压直流(HVDC)输电系统市场的规模有望强劲增 长,预计 2025 年将增长 60%以上,达到 115 亿美元。
TDK 的电力电容器是位于 HVDC 链路两端的换流站中的关键部件,它将交流电转换为直流电流进行传输,然后在另一端再转换回交流电,以便将电能反馈到电网中。TDK 采用专有扁平绕卷技术,具有非常高的电流密度,尺寸也非常紧凑, 能够在海上变流站的密闭空间展示出卓越的性能,控制电压波动。目前,TDK 电容器已经安装在欧洲、美国、中国等多个 HVDC 项目中。
2.4、太阳诱电:定位超高端的 MLCC 和电感巨头
2.4.1、陶瓷电容起家,专注于电容、电感和滤波器产品
太阳诱电 1950 年成立于东京都杉并区,以陶瓷电容器起家,创始人佐藤彦八在二战前曾是一名陶瓷材料研究员。太阳诱电的经营哲学是“关注员工幸福” “为当地社会做贡献”和“确保股东分红责任”。2020 年,太阳诱电在纪念成立 70 周年之际确立了新的使命,即积极运用过硬的技术能力、研发能力和提案能力等实力,竭尽全力实现企业的进一步成长,并为社会做出更大的贡献。目前,太阳诱电仍扎根于元器件领域。根据 2020 财年报,太阳诱电营业收入为 3009 亿日元,同比增长 6.6%,员工人数 22852 名。
2020 财年,太阳诱电的营业收入结构如下:第一大板块是电容器,收入 1952 亿日元,占比 65%,主要为 MLCC;第二大板块是集成模块和设备,收入 469 亿日元,占比 16%,包括 FBAR/SAW 器件、电源模块等;第三大板块是铁氧体和应用产品,收入 416 亿日元,占比 14%,主要为电感器;其他产品收入 172 亿日元, 占比 6%,主要为铝电解电容器及电源设备。分地区看,海外销售占比超过 90%。
其中电容器、铁氧体和应用产品的收入分别有 10.6%、7.2%的增长,主要是智能机、平板、电脑、游戏机等终端用量的增加;集成模块和设备、其他产品收入有 所下滑。
从下游终端分布来看,近 5 年来,IT 基础设施和工业设备(基站、服务器、安防 等)、汽车电子(ADAS、仪表和 ECU)占比不断提升,2020 财年占比分别达到 24%、19%;通讯设备占比逐渐收窄,信息设备和消费电子占比相对稳定。
我们梳理了太阳诱电近 30 年的经营情况,整体趋势与村田、京瓷、TDK 相近, 收入体量稳健增长,2012-2020 财年收入复合增长率 5.72%,净利润复合增长率 40.66%。2020 财年,太阳诱电实现营业收入 3009 亿日元,同比增长 6.6%;实现净利润 286 亿日元,同比增长 58.8%,电容器和电感器是主要的收入增长点。太阳诱电预期 2021 财年收入和净利润分别增长 9%和 4.8%。
太阳诱电的发展历程相对简单,成立以来一直深耕元器件领域,以市场需求为导 向扩张产品线。1950 年太诱实现了钛酸钡陶瓷电容器的商品化、1954 年生产铁氧体磁芯,应用于晶体管收音机和电视。1970 年代 VTR 和音频设备流行,太诱推出了轴向导线型陶瓷电感器和圆柱片状陶瓷电容器。1980-90 年代,针对小型化需求,推出大容量镍电极 MLCC 和绕线片感,并切入光盘领域,不过在 2015 年退出该市场。2000 年以后,太诱持续推进小型化、大容量 MLCC 的研发,研制出 1000μF 的 MLCC,并且通过收购补齐 FBAR/SAW 滤波器、铝电解电容等产品线。
2.4.2、核心竞争力来自于材料技术和叠层工艺的积累
太阳诱电创始人佐藤彦八战前就开始了对陶瓷材料的研究,抱着“从材料研究出发 实现成品化”的性能,开发陶瓷电容器,成立 70 多年来,对材料和叠层工艺的深厚积淀形成了太阳诱电的核心竞争力。在此基础上,太阳诱电开发出 MLCC、叠层陶瓷滤波器、叠层压电制动器、叠层功率电感等产品。
以 MLCC 为例,太阳诱电拥有成熟的陶瓷材料合成技术和粒子控制技术,碳酸钡粒子粒径非常小,保持一致性难度很高。同时,太阳诱电在印刷时能很好地避免缺陷,其先进的流延和叠层技术能做出 0.3μm 厚度的薄膜介质,层数做到 1000 层以上。
2.4.3、未来看好 5G、物联网和汽车电子方向
5G 时代和物联网
在 5G 不断普及、物联网逐渐成为现实的当下,数据流量的增加将助推 5G 基站、 服务器等信息基础设施快速发展。日本电子和信息技术行业协会预测 2018 至 2030 年,全球 5G 需求体量的平均年增长率是 63.7%,到 2025 年和 2030 年将分别达到 77.3 万亿日元和 168.3 万亿日元。基于此,太阳诱电将推出多种元件和半导体器件,以满足 5G 时代 IoT、感知解决方案的需要。
汽车电子化
太阳诱电认为以互联、自主、共享和服务(CASE)为特点的汽车领域的“革命”, 很有可能助推自动驾驶汽车和电动汽车的强劲增长。而汽车电子化的趋势将推动电子控制单元(ECU)需求的持续增长。日本电子和信息技术行业协会预测 2017 至 2030 年,全球 CASE 相关的汽车设备市场体量的平均年增长率是 10.8%,到 2025 年和 2030 年将分别达到 9.1 万亿日元和 13.3 万亿日元。基于此,太阳诱电将提供一系列符合 AEC-Q200 标准的汽车电子产品,满足汽车市场对高可靠性的需求,例如高可靠性和大容量的 mlcc 产品。
3、启示:国产化黄金期开启,具备一体化能力的平台型企业空间巨大
3.1、终端、组装、模组的产业转移为元器件国产化提供肥沃的土壤
在 2010 年前后,三星、诺基亚、LG 等海外品牌仍是手机市场的主流玩家,而短 短几年,随着华为、小米、OPPO、vivo 等国产品牌的崛起,智能手机国产化逐渐 成为主线。根据 IDC 的统计,2010 年诺基亚仍占据全球智能手机出货量的 1/3, 至 2012 年份额就跌至 4%。与之形成鲜明对比的是国产智能手机,2011 年,我国只有中国台湾的 HTC 出货量排名前五,份额为 8%,而至 2020 年,国产品牌华为、小米、OPPO 和 vivo 的出货量份额合计已达 44%,占据全球接近一半的份额。
PC 领域也有类似的情形,过去惠普和戴尔出货量常年位居前二,自 2013 年联想出货量首次超越惠普后,除 2017 年略低于惠普外,2013-2020 年始终占据出货量首位。
伴随着下游终端国产化,上游模组、组装等产业链环节也在逐渐向国内转移,其中诞生了两家龙头企业——立讯精密和舜宇光学科技。立讯精密是一家典型的苹果链公司,以连接器起家,2011 年收购昆山联滔电子后切入苹果产业链,并陆续取得苹果线束、Apple Watch 无线充电和表带、声学、天线、马达等关键零组件订单,2017 年开始陆续切入 AirPods 组装、Watch 组装、iPhone 组装,收入多年来持续高速增长,2020 年营业收入达 925 亿,同比增长 48%,2007-2020 年营业收入复合增速高达 54%。
舜宇光学科技则立足光学,安卓品牌是其主要客户,主营产品包括模组与镜头, 是光学领域少有的同时拥有镜头和模组技术的平台型企业。过去智能手机摄像头持续升级,大光圈、大广角、微距、高倍变焦等功能需求推动摄像头单价与数量持续提升,带动舜宇业绩的高速增长。同时,由于光学下游应用领域丰富多样, 舜宇还积极切入汽车、医疗、VR/AR 等领域。通过十余年来持续地扩品类,拓领域,公司不断筑高竞争壁垒,2004-2020 年营业收入复合增速为 35%,16 年来收入增长超 100 倍。
再往上游,元器件作为电子产品必备的零件,有着巨大的国产替代空间。以 MLCC 为例,模组和组装环节,我国作为全球电子制造业基地,国产化土壤完备。根据 海关数据,每年 MLCC 进口数量均以万亿只计,2020 年进口数量达 3.08 万亿只, 金额达 81.16 亿美元。
目前我国电子制造业还是组装、模组居多,根据微笑曲线,在一条产业链的若干 个区间,即产品研发、零部件生产、模块零部件生产、组装、销售和售后服务中, 生产制造环节(即组装)总是处在产业链上的低利润环节。从毛利率的比较中也可以很明显的发现,提供上游元器件的三环集团、瑞芯微和终端品牌安克创新享有较高的毛利率。因此,我国制造业升级势必要向微笑曲线两端移动,大力发展上游元器件和打造品牌。
3.2、材料、设备、工艺垂直一体化是元器件企业做强的基因
那么具备怎样品质的公司最为受益这轮元器件国产化浪潮呢?总结村田、京瓷、 TDK、太阳诱电的发展历程,之所以能在 MLCC、电感、电阻、晶振等领域无往 不胜,无一不是深耕材料技术(陶瓷材料、磁性材料等)、打磨工艺(共烧工艺、 印刷工艺、介质薄层化技术等),甚至是自制设备,同时有完善的检测/评估技术。
在材料、工艺、设备的积累,正是元器件行业的核心壁垒。我们以 MLCC 为例, 详细论述垂直一体化对于被动元件的重要意义。MLCC 的生产制造流程非常复杂,包括调浆、成型、堆叠、均压、烧结、电镀等众多环节,无一不对厂商在陶瓷粉体、成型烧结工艺、专用设备的积累,有着极高的要求。
粉体制备和配方是产品性能和成本的关键
MLCC 使用的陶瓷粉体,是在钛酸钡基础粉上添加改性添加剂形成的配方粉。钛酸钡可以作为电介质材料的主要原因在于其常温条件下介电常数较高,但另一方面,钛酸钡也存在缺陷,在常温下钛酸钡材料的损耗角正切值很大,介电常数温度系数也很大,因此未经改性的钛酸钡尚不适合作为电介质。
改性添加剂主要包括稀土类元素,例如钇、钬、镝等,以保证配方粉的绝缘性;另一部分添加剂,例如镁、锰、钒、铬、钼、钨等,主要用以保证配方粉的温度稳定性和可靠性。这些添加剂必须与钛酸钡粉形成均匀的分布,以控制电介质陶瓷材料在烧结过程中的微观结构及电气特征,改性添加物一般占到 MLCC 配方粉重量的 5%。
MLCC 所用电子陶瓷粉料的微细度、均匀度和可靠性直接决定了下游 MLCC 产品的尺寸、电容量和性能的稳定,同样体积下要实现更高的容值,就需要更薄的陶瓷介质达到更多的叠层,即要求陶瓷粉体颗粒足够精细。同时,粉体在 MLCC 的成本结构中占比在 20%-45%之间,粉体的自制也直接影响 MLCC 的盈利。因此,日本 MLCC 龙头厂商,都有较高的粉体自制比例。
目前国内外产业化的高纯钛酸钡主要生产方法有:固相法、草酸共沉淀法和水热合成法,后两者都属于液相法。固相法是将等摩尔的高纯碳酸钡(99.8%以上)和 二氧化钛(99.9%以上),经球磨、混合、压滤、干燥,再经 1050-1150℃煅烧而得,反应式为:BaCO3+TiO2→BaTiO3+CO2。
共沉淀法是将等摩尔的可溶性 Ba2+、Ti4+混合,在偏碱的条件下,加入沉淀剂中, 使 Ba、Ti 共沉淀,然后经过滤、洗涤、干燥、煅烧后得到钛酸钡粉体,以草酸作为沉淀剂的应用最为广泛。水热法是指在密闭的高压釜中,通过将反应体系水溶液加热至临界温度,从而产生高压环境并进行无机合成的一种方法,具体来说,将含有钡和钛的前体(一般是氢氧化钡和水合氧化钛)水浆体,置于较高的温度和压力下(相对常温、常压),使他们发生化学反应,经过一定时间后,钛酸钡粉体就在这种热水介质中直接生成。
固相法工艺简单,但是颗粒大、化学成分不均匀,共沉淀法产品纯度较高,粒度 较小,但也很难达到 100nm 以下,同时洗涤工艺复杂,成本高,钛和钡的摩尔比也很难控制。水热法是目前最主流的制备方法,纯度高、均匀度好、粒度细,可以达到 20nm 左右,当然温度和压力等反应条件苛刻、技术水平要求较高。
目前能够实现高纯度、精细度和均匀度的钛酸钡粉体制备的厂商以日本和美国为主,日本 Sakai 化学、日本化学、日本 FujiTi、美国 Ferro 等占据 85%左右份额,可以制备 100nm 粒径以下的钛酸钡粉体,国内的国瓷材料,是继 Sakai 化学全球第二家能成功运用水热工艺批量生产纳米钛酸钡粉体的厂家,市占率在 10%左右。
核心工艺和定制设备的能力都需要积累大量的 Know-How
除了高精细度钛酸钡粉体制备,介质薄层化技术和共烧技术也是 MLCC 生产需要掌握的核心技术。在一定的体积上提升电容量是 MLCC 替代其他类型电容器的有效途径,MLCC 的电容量与内电极交叠面积、电介质瓷料层数及使用的电介质陶瓷材料的相对介电常数成正比关系,与单层介质厚度成反比关系。因此,在一定体积上提升电容量的方法主要有两种,其一是降低介质厚度,介质厚度越低, MLCC 的电容量越高;其二是增加 MLCC 内部的叠层数,叠层数越多,MLCC 的 电容量越高。
目前以村田为代表的日本厂商,已经可以将单层薄膜介质厚度减少至 0.5μm 以下, 叠层在 1000 层以上,而国内的较高水平为 3μm 左右厚度的薄膜介质。介质薄层化主要使用流延工艺,将浆料均匀涂布在 PET Film 上,通过加热干燥方式,形成 一定厚度、密度、均一的薄膜。
成型方式的选择、刮刀和基带的距离、挤压机的压力会影响薄膜介质的厚度,基带流速、干燥温度的控制则会影响薄膜介质的均匀度,整个流延工艺中需要积累 大量 Know-how。同时,厂商需要有设备改造的能力,标准化设备并不足以发挥最大的效能,以核心设备流延机为例,刮刀的选择,Dry Zone 的设计等,都是厂商对陶瓷材料和工艺深刻理解的体现。
关于共烧技术,MLCC 元件主要由陶瓷介质、内电极金属层和外电极金属层构成。在生产过程中,陶瓷介质和印刷内电极浆料需进行叠合共烧,因此不可避免地需 解决不同收缩率的陶瓷介质和内电极金属如何在高温烧制环节中不分层、开裂的 问题,即所谓的陶瓷粉料和金属电极共烧问题。共烧问题的解决,一方面需在烧 结设备上进行持续研发;另一方面也需要 MLCC 瓷粉供应商在瓷粉制备阶段就与 MLCC 厂商进行紧密的合作,通过调整瓷粉的烧结伸缩曲线,使之与电极匹配良 好、更易于与金属电极共同烧结。陶瓷粉体、工艺、设备垂直一体化就更为重要。
3.3、横向拓展品类和纵向延伸打开元器件企业的成长空间
虽然元器件的价格并不高,但村田、京瓷、TDK 的产值均做到了万亿日元以上, 太阳诱电产值也超过了 3000 亿日元,除了因为在各自擅长的领域有很高的份额外, 产品线丰富是重要原因。
根据我们梳理,日系元器件大厂在自身领域做强后,凭借材料、工艺、设备上的积累,横向拓展可以利用相似能力的领域,做大规模。因为在元器件领域,不同产品之间或使用相同的材料、或制造工艺类似,所以具备较强的拓展性。
以村田为例,基于对陶瓷材料深刻的理解和叠层工艺,从MLCC拓展到叠层电感、 LTCC 滤波器等产品;TDK 则是基于对磁性材料的理解,从铁氧体磁性拓展到电感、磁铁、磁头等产品。
在横向拓展之外,通过并购向下游延伸或者补全有上下游协同的产品线,也是日 系元器件大厂常见的手段。村田在自身射频技术的积累之上,收购瑞萨的 PA、 RF Monolithics 的通信模块和高频部件、Peregrine 的射频开关等,开发出射频前端模块产品;向下游延伸最多的是京瓷,通过并购从元器件、精密陶瓷件领域切入手机、打印机、太阳能系统等终端产品和应用。
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