上篇文章我们对被动元件行业的全景图给了一个全面的梳理,指出被动元件紧张分为RCL元件与被动射频元件,并对RCL元件、被动射频元件的基本事情事理和浸染给予了先容。本篇文章我们将承接上文、更进一步,从行业的角度,对占被动元件行业规模90%的RCL元件进行全面的解析。RCL元件可以分为电容、电感、电阻,根据Household Application Factory的数据,2021年环球被动元件中电容器、电感器、电阻器发卖收入分别为161亿美元、69亿美元,60亿美元,发卖占比分别为55%、24%、21%。接下来我们将依次进行先容。
一、电容器
电容器是电路中必不可少的一种电子元件,起到储能、滤波、退耦、互换旗子暗记的旁路、交直流电路的互换耦合等等浸染。电容器和人们的生产生活紧密地联系在一起,运用处景非常广泛。在军用市场中,运用于航空、航天、船舰、兵器、电子对抗等武器装备领域;民用工业市场中,运用于通讯设备、工业掌握设备、医疗电子设备、轨道交通、精密仪表仪器、石油勘探设备、汽车电子等民用工业类领域;民用消费市场中,运用于条记本电脑、数码相机、手机、录音录像设备等民用消费类领域。
电容器的种类繁多,有非常多的分类办法,每种分类办法又可以进一步细分。对付我们来说,知道常用的分类办法就足够了,即按介质材料不同的办法将电容器划分为陶瓷电容、铝电解电容、钽电解电容、超级电容、薄膜电容等类型。

不同的电容器的优缺陷各有不同,在电路中起到的浸染不同,下贱运用处景也有所差异。陶瓷电容的电容量相较电解电容而言小,但其凭借小体积、高可靠、耐高温等优秀特性广泛运用于民用和军工领域;钽电容具有高可靠性、高稳定性,但单价昂珍贵要运用于军用和民用高端领域;铝电解电容容量大、本钱低,但不稳定,运用紧张集中在电脑、彩电、空调、摄影机等民用消费市场;薄膜电容容量大,高耐压,但难以小型,在消费电子等市场运用较少,紧张运用在家电、照明等领域;超级电容器则凭借其储能特性紧张在光伏和新能源领域有“用武之地”。
从市场构造来看,各种电容器中,目前运用最广的是陶瓷电容,市场份额占比也最高,超过一半,而陶瓷电容中MLCC占比超90%。因此若以全体被动元件行业为背景不雅观察各种细分品类的发展情形,根据中金的测算,2021年被动元件市场规模约300亿美元,从大到小排序依次是 MLCC、铝电解电容、电感、晶振、电阻、薄膜电容和超级电容。个中,MLCC长期霸占最大赛道,增速稳健;薄膜电容、铝电解电容和超级电容受益于新能源的发展,2021~2025年环球市场规模CAGR有望坚持在7~10%。
1. 陶瓷电容
陶瓷电容是指以陶瓷材料作为电介质的电容。陶瓷电容按材料可以分为低介电常数系列、高介电常数系列、半导体系列等三类;按构造形态可分为单层陶瓷电容(Single-Layer Ceramic Capacitors,SLCC)、片式多层陶瓷电容(Multi-Layer Ceramic Capacitors,MLCC)和引线式多层陶瓷电容。个中,MLCC具有容量大、寿命长、耐高温高压、体积小、本钱低等优点,可贴装在PCB、稠浊IC基片等上面,用场十分广泛,成为陶瓷电容器的主力军,占比超90%,因此接下来我们紧张聚焦于对MLCC的先容。
MLCC紧张由内电极、陶瓷层和端电极三部分组成,其介质材料与内电极以错位的办法堆叠,然后经由高温烧结烧制成形,再在芯片的两端封上金属层,得到了一个类似于独石的构造体,因此MLCC也常被称为“独石电容器”。
MLCC分类浩瀚,一样平常有三种划分标准:按陶瓷介质可分为Class 1类和Class 2类,个中1类具有极高的稳定性,2类则具有很高的体积比容量;按温度特性、材质、工艺、添补介质可分为C0G、NPO、X7R、Z5U、Y5V等;按封装大小可分为0402、0201、01005 等,以0201为例,02指其长度为0.02 英寸,01则指宽度为0.01英寸,数值越大,尺寸越大,因而电容容量较大。一样平常1206及以上尺寸为大规格,1206以下为常规规格的贴片电容。
从家当链构造来看,MLCC家当链由上游原材料、中游制造和下贱运用三个环节构成。上游材料紧张是陶瓷粉末(其生产须要钛酸钡、锆酸锶、锆钛酸钡等)和电极材料(一样平常利用铜、银、钯等)。中游制造工艺紧张有三种模式,分别是干湿流延工艺、湿式印刷工艺和瓷胶移膜工艺。随着高端MLCC需求不断增长,制造工艺更为前辈的湿式印刷工艺和瓷胶移膜工艺逐渐成为主流。下贱运用紧张包括消费电子、5G 基站及汽车电子领域,根据中国电子元件协会数据,2019 年占比分别为 64%、19%、14%。
MLCC的三种制造工艺中,干式流延工艺由于设备大略、生产效率高,是目前厂商普遍采取的生产工艺。然而随着市场对产品哀求越来越高,湿式印刷工艺和瓷胶移膜工艺已逐步成为高层陶瓷电容制造技能的发展趋势。
MLCC的本钱紧张由原材料、包装材料、人工和设备折旧等构成,个华夏材料占比最高陶瓷粉。高端MLCC中,陶瓷粉霸占了总本钱的40%,内外电极以及白装材料霸占了约20%旁边;低端MLCC中陶瓷粉末、内外电极以及包装材料霸占了总本钱的55%。
由于电子产品、整机装备及系统的升级换代,对MLCC的发展也提出了更高的哀求。未来军用和民用MLCC行业的发展均呈现出微型化、高容量化、高频化、高温化、高电压化等特点。如2008年消费类智好手机利用的MLCC基本以0402系列产品为主导,2016年就变为了以0201尺寸系列产品为主导。下贱行业的发达发展,叠加手机、汽车、基站等对MLCC用量倍增,带动了MLCC行业规模的扩大。据中商家当研究院,2021年环球MLCC市场规模1147.19亿元,估量2022年达到1204.41亿元,同比增长5.0%。
另一方面,由于在粉料配方、印刷叠层技能、共烧技能等方面存在较高的技能壁垒,且MLCC不才游终真个BOM占比较低叠加认证韶光长铸就的客户壁垒,使得其竞争格局高度集中。根据中国电子元件协会数据,MLCC行业内第一梯队因此村落田(Murata)、TDK、太阳诱电(Taiyo Yuden)为代表的日本企业,环球市占率约40%;第二梯队因此三星电机(SEMCO)、国巨、华新科为代表的韩国和中国***企业,环球市占率约50%,产能规模较大,但技能水平比较日系仍存在差距;中国大陆风华高科、三环集团、宇阳科技等位列第三梯队,在技能和规模两方面与一、二梯队均存在差距。
2. 铝电解电容
铝电解电容因此铝箔上的氧化膜(Al2O3)为电介质的电容器。其布局较为大略,由阳极铝箔,电解纸,阴极铝箔和端子(内外部端子)卷绕在一起放在电解质中后装入铝壳,再用橡胶密封放入套管而成。个中,氧化膜紧张在阳极铝箔上形成(阴极铝箔上只有少量天然氧化膜),电解质是真正意义上的阴极,起着连接阳极铝箔表面电介质层的浸染,而阴极铝箔类似集电极一样起着连接真正阴极和内部电路的浸染。电解纸则紧张起着均衡电解液的分布并隔离阴极箔和阳极箔的浸染。
铝电解电容同样有多种分类办法,如按构造形态可分为引线式、贴片式和螺栓式等;按电解质形态可分为液态铝电解电容、稠浊铝电解电容和固态铝电解电容。个中液态铝电容利用的电解质是电解液,固态铝利用的电解质为导电性固态高分子材料,稠浊体铝电容,顾名思义,采取电解液和固态高分子稠浊作为电解质。
从性能上来讲,固态铝电解电容远超于液态铝电解电容,一颗固体铝电解电容可以替代2-3颗液态铝电解电容;从工艺上来讲,液态铝电解电容在高温可能会导致电解液沸腾蒸发,低温会导致电解液凝固,并且有漏液的风险,因此虽然价格低但稳定性略差。固态铝电容器有利于电子产品的集成化和小型化,且具备高稳定性、龟龄命等优秀特性,是未来的发展方向。但是由于其价格较高,受限于本钱,稠浊铝电解电容成为一个过渡和补全产品线的好选项。
从家当链构造来看,上游为电极箔、电解质、电解纸、铝壳、引线、橡胶塞等原材料,个中中电极箔的堕落和化成技能是最核心的技能。电极箔的性能决定了铝电解电容的容量、泄电、损耗、寿命、可靠性、体历年夜小等关键指标,根据江海股份招股解释书,电极箔约占铝电解电容整体本钱的 30-60%;中游为铝电容制造;下贱运用广泛,包括消费电子、工业、通信、汽车等,个中消费电子占比约45%。
从市场规模和竞争格局来看,根据中国电子元件行业协会信息中央的数据,2022年环球铝电解电容市场规模约620亿元,2025年将达700亿元以上,22-25年CAGR约4%,市场规模呈缓慢、稳定增长态势。铝电解电容竞争格局相对分散,环球龙头NCC占比21%,海内消费级铝电解电容龙头艾华集团和工业级铝电解电容龙头江海股份的环球市占率排名分列第4和第5。
3. 钽电解电容
钽电解电容因此五氧化二钽为介电材料制成的电容。钽电解电容和铝电容一样也是有极性的电容,也同样有多种分类办法,如按构造形态可分为引线式和贴片式;按电解质形态可分为液态钽电解电容和固态钽电解电容。个中固态钽电容是将钽粉压制成型,在高温炉中烧结成阳极体,其电介质是将阳极体放入酸中赋能,形成多孔性非晶型Ta2O5介质膜,其事情电解质为硝酸锰溶液经高温分解形成MnO2,通过石墨层作为引出连接用。而液态钽电容的稳定性和安全性较差,在实际生产中已经很少利用了。
此外,比较于液态钽电容来说,固态钽电容器的制备更为繁芜,工艺也更为繁琐。实际上,固态钽电容的制备流程步骤相较于液态钽电容器赶过将近一倍,所需的原材料也要高于液钽电容器。
钽电容具有自动修补或隔绝氧化膜中疵点的性能,使氧化膜介质可以规复其绝缘能力,而不致遭到连续的累积性毁坏。这种自愈性能,担保了其龟龄命和可靠性的上风。此外与铝电容比较,由于五氧化二钽的介电常数比三氧化二铝介质要高。因此同容量下钽电容的体积可以做得更小。但由于钽是罕有金属,导致了钽电容的原材料本钱远远高于其他电容器。由于性价比缘故原由钽电容已逐渐退出民用低端领域。
在军品方面,由于涉及到政府和国家安全问题,审批较为严格,进入市场的周期较长、资金本钱高,以是海内拥有军工资质的钽电容器生产厂商霸占市场总份额稳定,且其市场总量不断增加。由于军品市场较为封闭,大量信息涉密,且军工钽电容器在军工电子元件行业中占比很小,目前缺少公开、独立、威信的统计数据可供推测其市场容量。
竞争格局方面,由于行业进入难度较大,我国军用钽电容市场份额紧张由少数生产厂家(如宏达电子)霸占。环球而言,钽电容市场市场份额前三分别为基美(已被国巨收购)、AVX(已被京瓷收购)和松下,市场份额分别为35%、25%和20%。海内厂商在民用钽电容领域仍有待打破,值得一提的是,火炬电子依赖代理办法在海内发卖高端钽电容器。
4. 超级电容
超级电容器 (supercapacitor),又称电化学电容器(Electrochemical Capacitor,EC)、黄金电容、法拉第电容,是一种介于电池和平板电容器之间的新型储能装置。不同于电池,超级电容器在充/放电时不发生化学反应,电能的储存或开释是通过静电场建立的物理过程,电极和电解液险些不会老化,因此利用寿命长,并能实现快速充电和大电流放电。其余,其储存电荷的能力比普通电容器赶过近3~4个数量级,因此被称为“超级”电容器。
超级电容属于电化学储能器件,紧张由正负电极、电解液及防止发生短路的隔膜构成,电极材料具备高比表面积的特性,隔膜一样平常为纤维构造的电子绝缘材料,电解液根据电极材料的性子进行选择。以市场主流的双电层电容为例,充电时,电解液中的正、负离子在电场的浸染下迅速向两极运动,通过在电极与电解液界面形成双电层来储存电荷。
超级电容可以按照多种办法分类,如按电解质形态可以分为液态超级电容和固态超级电容;按构造形态可分为贴片型、***型、模块等等;按事情事理可分为双电层电容(Electrical Doule-Layer Capacitor, EDLC)、法拉第赝电容(pseudo capacitors, PC)和稠浊型超级电容(Hybrid UltraCapacitor, HUC)等。
与传统电容器相同,EDLC也是通过电荷分离来存储能量。不同于传统的电容器,EDLC分别在正极、负极和电解液界面包含两个分离的电荷层。赝电容通过可逆的法拉第电荷转移来存储能量,这会涉及到在电极和电解液间界面发生快速和可逆的电化学氧化还原反应。赝电容可在全体电极内部产生,可得到比EDLC更高的能量密度,但因电极材料贵金属价格较高、充放电循环稳定性有限等成分而难以商用。HUC以双电层材料作为正极,以赝电容或电池类材料作为负极,领悟了超级电容与赝电容或电池的上风。锂离子超级电容(LIC)是稠浊型超级电容的范例代表,在充放电过程中,电容电极发生造孽拉第反应,离子在电极表面进行吸附/脱附,电池电极发生法拉第反应,锂离子嵌入/脱出。
相较于传统铝电解电容,超级电容的事情温度范围相对较窄,普遍在-40~85摄氏度之间。虽然其最大电压与充电次数相对铝电解电容更低,但是电容量与比能量则领先至少两个量级以上,该性能决定了超级电容相较于传统电容器更加适宜运用于储能领域。另一方面,虽然超级电容的比功率低于铝电解电容但远高于锂电池,解释其保留了电容器能够快速充放电的特性,具有高功率、长循环寿命特性。锂电池作为能量型储能器件,已被广泛运用于各种永劫储能场景,超级电容作为功率型储能器件,凭借其上风运用于短时大功率、多次循环放电的单独储能场景,或与锂电池组成稠浊能源系统,实现与能量型锂电池的互补、协同。
市场规模方面,根据超级电容家当同盟数据,2021年环球超级电容市场规模达15.9亿美元,估量2027年将达37亿美元,21-27年市场规模CAGR约18%。竞争格局方面,环球超级电容器龙头厂商包括Maxwell(现已被Tesla收购)、ELNA和Panasonic等,Maxwell作为环球龙头成立于1965年,2019年被特斯拉以2.35亿美元全资收购,2021年特斯拉将其及干系资产***给UCAP Power。海内厂商包括江海股份、奥威科技、宁波中车和锦州凯美能源等。
5. 薄膜电容
薄膜电容因此金属箔片(或者是在塑料上进行金属化处理而得的箔片)作为电极板,以塑料作为电介质,通过绕卷或层叠工艺而得。可以用来制造电容器的有机薄膜有十几种,个中聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚酯、聚丙烯、聚碳酸酯有机薄膜技能相对成熟,而聚丙烯电容和聚苯乙烯电容的特性最为显著,对应的价格也最高。聚乙酯电容、聚丙烯电容、聚苯乙烯电容又分别被称为Mylar电容、PP电容、PS电容。此外,薄膜电容器还可以按构造形态分为引线卷绕型、贴片卷绕型和积层型;按内电极形成办法可分为金属箔型和金属化型(蒸镀金属膜型)。
与钽电容一样,薄膜电容器也有良好的自愈性。其自愈性来源于薄膜介质表面上蒸镀的仅几十纳米的金属层,当介质上存在弱点、杂质时,局部电击穿就可能发生,电击穿处的电弧放电所产生的能量足以使电击穿点附近处的金属镀层蒸发,击穿点与周围极板隔开,电容器电气性能即可规复正常。因此薄膜电容器只要没有破坏,险些不会有利用寿命的限定。薄膜介质质量、金属化镀层质量、电容器设计及制造过程工艺决定了薄膜电容器自愈特性的好坏。此外,薄膜电容相较于电解电容还具有以下特点:适用温度范围较宽;可承受很高的电压;具有无极性的特点,且ESR也非常的低。
薄膜电容器制作流程多,工艺较为繁琐,其生产工艺流程包括材料准备、薄膜形成、电极制作、封装和测试等环节。薄膜电容制造工艺的好坏直接影响薄膜电容器介质的介电常数和厚度以及极板的有效面积,从而影响电容的性能。
风电、光伏、新能源汽车是薄膜电容器三个最紧张的下贱市场,均呈现快速发展趋势,带动着薄膜电容器市场规模的增长。根据Yole的剖析数据,薄膜电容器市场将从2021年的18.5亿美元增长到2027年的31.0亿美元,复合年增长率为9.0%。竞争格局方面,松下目前是薄膜电容器龙头,在新能源汽车、光伏、风电和工业运用方面有着行业最全的产品布局。紧随其后的薄膜电容器供应商有TDK、尼吉康、威世、指月电机等,海内紧张的供应商是法拉电子和江海股份。
二、电感器
电感的特性是阻碍电流的变革,电感器在电路中紧张起到滤波、振荡、延迟、陷波等浸染,还有筛选旗子暗记、过滤噪声、稳定电流及抑制电磁波滋扰等浸染。与电容器的相对标准品特性不同,电感具有较强的定制化特点,电流大小、电感量大小和事情频率这三大指标均会影响所需电感产品的规格。电流大小会影响所用线圈的粗细,电感量的大小会影响绕制线圈的层数,事情频率的高低会影响磁芯材料的选择。由于电感产品均会在特定电路中利用,以是无法进行标准化生产。因此电感的发卖模式一样平常为直销,并且常日会与客户需求进行配套调度,与电容器经销为主的商业模式的差异之处在与其下贱产品售价受经销商采购和库存影响较小。
电感器种类繁多,可按工艺构造、紧张用场和磁芯材料等多种办法进行分类。根据工艺构造,可分为绕线型、薄膜型、叠层型和一体成型电感器;根据紧张用场可分为为高频电路用电感 (又称射频电感,紧张用于手机及无线 LAN等移动通信设备等高频电路)、电源线用电感 (也称功率电感器,紧张用于电压转换的开关调节器式电路)、一样平常电路用电感 (又称EMI电感,可用于声音、***等仿照电路的滤波器、共振电路等各种电路) 等;根据磁芯材质,可分为磁芯材质和非磁芯材质,磁芯材质包括铁氧体磁芯、圧粉磁心、金属磁芯,非磁芯材质包括空芯、陶瓷材料、有机材料。
从家当链构造来看,电感器件的上游原材料包括电感材料(铁氧体粉、介质陶瓷粉等)、导电材料 (银浆等)、封装材料三类,设备则包括绕线机、测包机等生产设备与测试仪器。原材料是电子元器件本钱的主要组成部分,以海内电感龙头顺络电子为例,直接材料在其本钱中占比超过 50%。中游电感制造环节,以叠层式片式电感器为主。下贱运用领域比较广泛,险些在所有拥有电路的产品中均利用了电感,按产值分,2020年排名前三的领域分别为移动通信在电感用量的占比达35%,工业和根本培植占比达22%,电脑占比20%。
随着消费电子和物联网设备、5G运用、新能源行业的发展,对电感器提出了更高的哀求(小型化、高频化、高功率化),也带动了电感器行业规模的发展。据中国电子元件行业协会数据,估量2021年环球电感市场规模约为53亿美元,2026年环球市场规模有望达到约76亿美元,21-26年CAGR为7.5%。
从电感器竞争格局看,日本厂商引领市场技能发展方向并长期霸占高端市场。TDK是环球龙头,最早实现了铁氧体磁芯工业化,是电感叠层生产工艺的发明者,通过收购德国竞争对手EPCOS公司将电感器市场范围从消费电子扩展至新能源汽车。紧随其后的供应商有三星电机、国巨、村落田、太阳诱电等,海内紧张的供应商是顺络电子、可立克、京泉华。
三、电阻器
电阻器是所有电子电路中利用最多的元件,在电路中紧张起到调节和稳定电流与电压的浸染,可作为分流器和分压器,也可作电路匹配负载。电阻器由电阻体、骨架和引出端三部分组成,电阻体阻值的大小受到长度、截面积和所利用材料的电阻率的影响。对付多数导体,在稳定的外界条件下,电阻险些坚持为一定值,这类电阻被称为是线性电阻;而有些材料在电流或者电压变革时,其伏安特性也会随之改变,因此电阻值是动态变革的,被归类为非线性电阻,同样得到了广泛的运用。
电阻器种类繁多,可按照阻值特性、制造材料、构造工艺等进行分类。按阻值特性可分为固定电阻和可变电阻,个中固定电阻包括碳合成电阻、薄膜电阻、绕线电阻、钢栅电阻,可变电阻包括可手动调节的可调电阻、电位器,以及电阻值根据外部温度、湿度、电压、光照度而变革的热敏电阻、湿敏电阻、压敏电阻、光敏电阻等。按制造材料则可分为合金型、金属膜型和合成型等。按构造工艺可分为引线电阻和片式电阻,个中引线电阻又可进一步分为绕线电阻、碳合成电阻、碳膜电阻、金属膜电阻、金属氧化物膜电阻;片式电阻可进一步分为厚膜电阻和薄膜电阻。各种电阻中,片状电阻占电阻市场份额较高,在通用型领域,厚膜电阻由于价格便宜、阻值范围宽、稳定性和可靠性好而运用最多;在精密型领域,薄膜电阻中的金属箔电阻凭借最佳的温度稳定性成为未来发展方向。
片式电阻的生产较为困难,难点紧张有三:首先是电阻材料淀积难度高。无论是丝网印刷还是蒸发溅射,均哀求电阻材料分布均匀、厚度小。其次是对温度掌握哀求高,在适度的温度和时长下须要担保烘干、烧结的效果。末了是精度哀求高,表现为对电极、电阻材料、保护玻璃等各部分的印刷精度哀求高,以担保电阻值的准确。
环球电阻器的总体市场规模约为30亿美元,据IMARC Group预测,环球片式电阻器市场2023年至2028年的复合年均增长率为5.7%。从竞争格局来看,环球电阻器行业由日本和中国***主导,个中日本厂商在技能上处于领先地位,中国***厂商在生产规模上领先。日本厂商KOA走薄膜工艺路线,高精度技能处于领先地位,产品系列工艺难度高、利润高。中国***的国巨、华新科、厚声等厂家则以规模效应来寻求发展,个中国巨市场霸占率约34%,是环球第一大电阻器厂商。中国大陆厂商以风华高科为代表,环球市场份额尚较低。
至此,我们以一篇长文对RCL元件的分类、制造生产及市场情形进行了详细的梳理,也完成了被动元件占比最重的一部分内容。下次我们将连续对被动元件其他细分行业进行梳理先容,让我们下次再见。