電子陶瓷是無源電子元件的核心材料，是電子信息技術(shù)的重要材料基礎(chǔ)。近年來，隨著電子信息技術(shù)日益走向集成化、薄型化、智能化和微型化，以半導(dǎo)體技術(shù)為基礎(chǔ)的有源器件和集成電路迅速發(fā)展，而無源電子元件日益成為電子元器件技術(shù)的發(fā)展瓶頸，因此電子陶瓷材料及其制備加工技術(shù)越來越成為制約電子信息技術(shù)發(fā)展的重要核心技術(shù)之一 。
我國是無源電子元件大國，從產(chǎn)品產(chǎn)量上看，無源元件的產(chǎn)量占到了全球的40%以上；但不是強(qiáng)國，元件產(chǎn)值不足全球產(chǎn)值的四分之一，高端元件大量依賴進(jìn)口 。電子陶瓷材料及技術(shù)是制約高端元件發(fā)展的重要因素之一。從戰(zhàn)略高度研判國內(nèi)外電子陶瓷材料與元器件技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，分析我國相關(guān)領(lǐng)域的問題及對策，對于推動我國高端電子元器件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。
（一）多層陶瓷電容器（MLCC）產(chǎn)業(yè)
電子陶瓷的主要應(yīng)用領(lǐng)域是無源電子元件。MLCC是目前用量最大的無源元件之一，主要用于各類電子整機(jī)中的振蕩、耦合、濾波旁路電路中，其應(yīng)用領(lǐng)域涉及自動儀表、數(shù)字家電、汽車電器、通信、計算機(jī)等行業(yè)。MLCC在國際電子制造業(yè)中占據(jù)越來越重要的位置，尤其是隨著消費類電子產(chǎn)品、通信、電腦、網(wǎng)絡(luò)、汽車、工業(yè)和國防終端客戶的需求日益增多，全球市場達(dá)到百億美元，并以每年10%～15%的速度增長。自2017年以來，由于供求關(guān)系所致，MLCC產(chǎn)品發(fā)生了若干次漲價潮。日本是MLCC的生產(chǎn)大國，日本的村田（nuRata）、京瓷株式會社（KYOCERA）、太陽誘電株式會社（TAIYO YUDEN）、TDK-EPC，韓國的三星電機(jī)有限公司（SEMCO）和我國臺灣地區(qū)的華新科技股份有限公司、國巨股份有限公司等都是全球著名的MLCC生產(chǎn)企業(yè)。MLCC的主流發(fā)展趨勢是小型化、大容量、薄層化、賤金屬化、高可靠性，其中內(nèi)電極賤金屬化相關(guān)技術(shù)在近年來發(fā)展最為迅速，采用賤金屬內(nèi)電極是降低MLCC成本的最有效途徑，而實現(xiàn)賤金屬化的關(guān)鍵技術(shù)是發(fā)展高性能抗還原鈦酸鋇瓷料。日本在21世紀(jì)初就已經(jīng)完成了此項技術(shù)的開發(fā)，并一直保持世界領(lǐng)先，目前其大容量MLCC全部實現(xiàn)了賤金屬化。尺寸的小型化一直是MLCC發(fā)展的主要趨勢，隨著電子設(shè)備日益向小型化和便攜式方向發(fā)展，產(chǎn)品更新?lián)Q代迅速，小型化產(chǎn)品需求強(qiáng)烈，如圖1所示。實現(xiàn)小型化元器件的基本材料技術(shù)是陶瓷介質(zhì)層的薄型化技術(shù)。當(dāng)前日本企業(yè)處于國際領(lǐng)先地位，其生產(chǎn)的MLCC單層厚度已達(dá)1μm，其中，處于頂級地位的日本村田和太陽誘電株式會社的研發(fā)水平已達(dá)到0.3μm。介質(zhì)薄層化的基礎(chǔ)是介質(zhì)材料的微細(xì)化。在大容量薄層化MLCC元件單層厚度逐漸減小的同時，為保證元件的可靠性，鈦酸鋇作為MLCC陶瓷介質(zhì)的主晶相，其顆粒尺寸需要從200～300nm進(jìn)一步細(xì)化到80~150nm。未來的發(fā)展趨勢是制備出顆粒尺寸≤150nm的鈦酸鋇材料作為 MLCC介質(zhì)層的主晶相材料。
（二）片式電感器產(chǎn)業(yè)
片式電感器是另一類用量較大的無源電子元件，是三大類無源片式元件中技術(shù)最復(fù)雜的一類，其核心材料是磁性陶瓷（鐵氧體）。目前世界片式電感器的總需求量在10000億只左右，年增長速度在10%以上。在研制生產(chǎn)片式電感器方面，日本的生產(chǎn)產(chǎn)量約占世界總量的70%。其中TDK-EPC、村田和太陽誘電株式會社一直掌握該領(lǐng)域的前沿技術(shù)。據(jù)產(chǎn)業(yè)情報網(wǎng)（IEK）統(tǒng)計，在全球電感市場中，TDK-EPC、太陽誘電株式會社及村田三家企業(yè)的產(chǎn)量合計約占全球市場的60%左右。片式電感器發(fā)展的主要趨勢包括小尺寸、高感量、大功率、高頻率以及高穩(wěn)定、高精度。其技術(shù)核心是具有低溫?zé)Y(jié)特性的軟磁鐵氧體和介質(zhì)材料。
壓電陶瓷是一種重要的換能材料，其機(jī)電耦合性能優(yōu)良，在電子信息、機(jī)電換能、自動控制、微機(jī)電系統(tǒng)、生物醫(yī)學(xué)儀器中廣泛應(yīng)用。為適應(yīng)新的應(yīng)用需求，壓電器件正向多層化、片式化和微型化方向發(fā)展。近年來，多層壓電變壓器、多層壓電驅(qū)動器、片式化壓電頻率器件等一些新型壓電器件不斷被研制，并廣泛應(yīng)用于電氣、機(jī)電、電子等領(lǐng)域。 同時，在新型材料方面，無鉛壓電陶瓷的研制已取得了較大的突破，有可能使得無鉛壓電陶瓷在許多領(lǐng)域替代鋯鈦酸鉛（PZT）基的壓電陶瓷，推動綠色電子產(chǎn)品的升級換代。此外，壓電材料在下一代能源技術(shù)中的應(yīng)用開始嶄露頭角。過去十年中，隨著無線與低功耗電子器件的發(fā)展，利用壓電陶瓷的微型能量收集技術(shù)的研究與開發(fā)受到各國政府、機(jī)構(gòu)和企業(yè)的高度重視。 （四）微波介質(zhì)陶瓷產(chǎn)業(yè) 微波介質(zhì)陶瓷是無線通信器件的基石。廣泛應(yīng)用于移動通信、導(dǎo)航、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、衛(wèi)星通信、雷達(dá)、遙測、藍(lán)牙技術(shù)以及無線局域網(wǎng)（WLAN）等領(lǐng)域 。由微波介質(zhì)陶瓷構(gòu)成的濾波器、諧振器及振蕩器等元器件在5G網(wǎng)絡(luò)中被廣泛使用，其質(zhì)量在很大程度上決定了微波通信產(chǎn)品的最終性能、尺寸極限與成本。具有低損耗、高穩(wěn)定性、可調(diào)制的微波電磁介質(zhì)材料是目前國際上的核心技術(shù)。微波介質(zhì)陶瓷材料在發(fā)展初期曾形成美國、日本、歐洲等國家和地區(qū)激烈競爭的局面，但隨后日本逐漸處于明顯的優(yōu)勢地位。隨著第三代移動通信與數(shù)據(jù)微波通信的快速發(fā)展，美國、日本、歐洲均針對該高技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)行戰(zhàn)略上的調(diào)整。從最近的發(fā)展趨勢看，美國將非線性微波介質(zhì)陶瓷與高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料技術(shù)作為戰(zhàn)略重點，歐洲側(cè)重于固定頻率諧振器用材料，而日本則依靠其產(chǎn)業(yè)化的優(yōu)勢大力推進(jìn)微波介質(zhì)陶瓷的標(biāo)準(zhǔn)化與高品質(zhì)化 。目前微波介質(zhì)材料和器件的生產(chǎn)水平以日本村田、京瓷株式會社、TDK-EPC公司，美國Trans-Tech 公司等為最高。 （五）半導(dǎo)體陶瓷產(chǎn)業(yè) 半導(dǎo)體陶瓷是一類可以將濕、氣、力、熱、聲、光、電等物理量轉(zhuǎn)化為電信號的信息功能陶瓷材料，應(yīng)用十分廣泛，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的主要基礎(chǔ)材料，如正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）和壓敏電阻，以及氣敏、濕敏傳感器等。熱敏陶瓷和壓敏陶瓷的產(chǎn)量和產(chǎn)值在半導(dǎo)體陶瓷材料中最高。在國際上，熱敏電阻陶瓷材料及器件以日本村田、芝浦電子株式會社、三菱集團(tuán)（Mitsubishi）、TDK-EPC、石冢電子株式會社（Ishizuka），美國威世（VISHAY），德國愛普科斯（EPCOS）等公司的技術(shù)最先進(jìn)，產(chǎn)量最大，他們的年產(chǎn)量總和約占世界總量的60%～80%，其產(chǎn)品質(zhì)量好的同時價格也高。近年來，國外陶瓷半導(dǎo)體器件正向高性能、高可靠、高精度、多層片式化和規(guī)?；较虬l(fā)展。目前，國外一些大企業(yè)相繼推出了一些基于多層陶瓷技術(shù)的片式化半導(dǎo)體陶瓷器件，成為敏感器件領(lǐng)域的高端產(chǎn)品。 我國是電子元件大國，多種電子陶瓷產(chǎn)品的產(chǎn)量居世界首位，已經(jīng)形成了一批在國際上擁有一定競爭力的元器件產(chǎn)品生產(chǎn)基地，同時擁有全球最大的應(yīng)用市場。然而，目前高端電子陶瓷材料市場主要為日本企業(yè)所壟斷，國內(nèi)生產(chǎn)的材料少部分用于高端元器件產(chǎn)品，大部分用于中低端元器件產(chǎn)品；國內(nèi)高水平科研成果在轉(zhuǎn)化過程中遭遇來自原材料、生產(chǎn)裝備、穩(wěn)定性等方面的瓶頸，所占市場份額相對較低。 在產(chǎn)業(yè)技術(shù)方面，我國的電子陶瓷及其元器件產(chǎn)品生產(chǎn)基地已經(jīng)形成了相當(dāng)?shù)囊?guī)模，并擁有國際先進(jìn)的生產(chǎn)水平。其中風(fēng)華高新科技股份有限公司是國際上為數(shù)不多的集電子元器件、電子材料、電子專用設(shè)備“三位一體 ” 的產(chǎn)業(yè)體系的綜合性企業(yè)；順絡(luò)電子股份有限公司在片式電感器和低溫共燒陶瓷（LTCC）產(chǎn)品方面在國際上競爭優(yōu)勢明顯；潮州三環(huán)（集團(tuán)）股份有限公司、深圳宇陽科技發(fā)展有限公司等陶瓷電子元器件行業(yè)中的龍頭骨干企業(yè)也都在國際上具有一定影響力，得到了國家一系列研發(fā)計劃的支持。由清華大學(xué)和風(fēng)華高新科技股份有限公司牽頭，聯(lián)合 20家大中型企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)和高校組建的電子技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟對于推動功能陶瓷片式元器件與無源集成產(chǎn)業(yè)陶瓷材料研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)的結(jié)合發(fā)揮了重要作用。 （一）MLCC產(chǎn)業(yè) 我國MLCC行業(yè)規(guī)模較大，已經(jīng)形成了一批以風(fēng)華高新科技股份有限公司、深圳宇陽科技發(fā)展有限公司為代表的具有國際競爭力的大企業(yè)，并在國際競爭中占有一席之地。然而，由于全球頂級的MLCC制造廠商如日本的太陽誘電株式會社、村田、京瓷株式會社、 TDK-EPC和韓國的三星電機(jī)有限公司等大型企業(yè)陸續(xù)在中國內(nèi)地建立了制造基地，把產(chǎn)能向中國大陸轉(zhuǎn)移，目前國內(nèi)一半以上的MLCC產(chǎn)量被外資和合資企業(yè)占據(jù)。同時，國內(nèi)市場高端MLCC產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口。由于缺少自主知識產(chǎn)權(quán)和先進(jìn)工藝設(shè)備，高性能陶瓷粉體、電極漿料、先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備都大量依賴于國外廠商。從市場情況看， MLCC消費主要集中在亞洲，占全球MLCC消費量的75%，而中國占到一半以上。隨著移動通信產(chǎn)品等整機(jī)制造業(yè)的不斷擴(kuò)張，我國的MLCC產(chǎn)品需求仍在迅速增長。 （二）片式電感器產(chǎn)業(yè) 我國從20世紀(jì)90年代初開始開發(fā)、生產(chǎn)片式電感器及相關(guān)材料。目前已基本建立起了一個傳統(tǒng)與新型產(chǎn)品兼顧、具有相當(dāng)經(jīng)濟(jì)規(guī)模、在國際市場占據(jù)一定地位的電感器行業(yè)，產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的20%。其中深圳順絡(luò)電子股份有限公司已經(jīng)憑借材料和工藝方面的技術(shù)優(yōu)勢在國際競爭中占有一席之地。然而，目前國內(nèi)片式電感生產(chǎn)廠商依然存在一些問題，大部分產(chǎn)品面向消費類電子產(chǎn)品，應(yīng)用于通信領(lǐng)域和汽車電子領(lǐng)域的這類基礎(chǔ)元件主要被日本、韓國和我國臺灣的企業(yè)所壟斷。同時，低端市場的價格戰(zhàn)造成了國內(nèi)片式電感生產(chǎn)廠商利潤空間的萎縮。目前，全球市場對片式電感器的需求在不斷增長，市場結(jié)構(gòu)也在不斷變化，尤其是移動 /無線通信領(lǐng)域的增長速度驚人。以手機(jī)為代表的移動通信產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家大部分在中國，而目前大部分用于移動通信的片式電感器件由國外供貨。計算機(jī)和汽車電子也是國內(nèi)對高端片式電感器產(chǎn)品需求增長較快的領(lǐng)域。未來一段時期，我國在高端片式電感器方面的市場缺口會相當(dāng)大。 （三）高性能壓電陶瓷產(chǎn)業(yè) 在高性能壓電陶瓷及元器件方面，我國內(nèi)地壓電陶瓷企業(yè)數(shù)量較多，但多數(shù)企業(yè)是中小企業(yè)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以低端產(chǎn)品為主。盡管在過去幾十年中我國壓電陶瓷的研究開發(fā)取得了一批有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)成果。但從目前行業(yè)的總體情況看，其市場競爭力、產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平亟待提高，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有待升級。隨著信息技術(shù)、新能源技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)以及航空航天技術(shù)的迅速發(fā)展，一些新型的壓電陶瓷器件的應(yīng)用市場將迅速崛起，成為壓電陶瓷器件的市場主體。 （四）微波介質(zhì)陶瓷產(chǎn)業(yè) 在微波介質(zhì)陶瓷材料方面，我國微波電磁介質(zhì)的研究起步較早，基本上與發(fā)達(dá)國家同步，早期主要圍繞國防軍工上的關(guān)鍵微波器件的需求開展研究開發(fā)和生產(chǎn)。近十幾年來，形成了若干個一定規(guī)模的企業(yè)，如武漢凡谷電子股份有限公司、佳利電子有限公司、大富科技股份有限公司、深圳順絡(luò)電子股份有限公司、江蘇燦勤科技股份有限公司等。但這些企業(yè)與國際知名大企業(yè)相比較，在技術(shù)水平、產(chǎn)品品種和生產(chǎn)規(guī)模上仍有較大差距。以第五代移動通信（5G）、無線互聯(lián)網(wǎng)、無線傳感網(wǎng)以及以衛(wèi)星通信與定位系統(tǒng)為代表的無線信息技術(shù)迅速崛起，對高性能微波器件提出了更高的要求，其發(fā)展空間很大。 （五）半導(dǎo)體陶瓷產(chǎn)業(yè) 目前，國內(nèi)多數(shù)半導(dǎo)體陶瓷及相關(guān)敏感器件的生產(chǎn)企業(yè)在 20 世紀(jì) 90 年代成立，以外資企業(yè)與民營企業(yè)為主體。外資企業(yè)以獨資或合資的方式在國內(nèi)市場迅速建立了生產(chǎn)基地，其技術(shù)優(yōu)勢顯著，產(chǎn)品性能優(yōu)良，出口量較大，在國內(nèi)高端市場上占據(jù)著主導(dǎo)地位。從技術(shù)方面看，民營企業(yè)生產(chǎn)工藝落后，在原材料、生產(chǎn)設(shè)備、檢測設(shè)備、質(zhì)量控制等我國電子陶瓷技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略思考方面還存在較大不足，導(dǎo)致國內(nèi)產(chǎn)品線單一，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以中低端為主，無法滿足高端市場的需求。從未來需求方面看，物聯(lián)網(wǎng)和傳感網(wǎng)的迅猛發(fā)展將帶來我國半導(dǎo)體陶瓷傳感器需求的爆炸式增長，未來還將面臨較大的發(fā)展空間。
（5）其他技術(shù)領(lǐng)域也對電子陶瓷材料提出了新的需求。在能源材料方面，固體燃料電池、太陽能電池和半導(dǎo)體照明技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展有賴于電子陶瓷材料及其制備技術(shù)的突破；隨著物聯(lián)網(wǎng)和傳感網(wǎng)的興起，種類繁多、功能各異的傳感器要求有更多和更高性能的新型敏感陶瓷材料的出現(xiàn)。
當(dāng)前我國在電子陶瓷及其元器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展中面臨的主要問題包括以下幾點。 （一）社會重視程度嚴(yán)重不足 電子陶瓷材料在電子信息技術(shù)中的重要地位僅次于半導(dǎo)體。然而，與半導(dǎo)體技術(shù)相比，社會各界的重視程度嚴(yán)重不足。正如日本村田（中國）公司總裁丸山英毅所指出：中國在國策上對于芯片、半導(dǎo)體是有扶持的，但是對于元器件，沒有大的支持力度，所以中國的元器件企業(yè)更多的是自己發(fā)展。由于社會投入不足，企業(yè)缺乏吸引高水平人才的機(jī)制，研發(fā)力量薄弱，研發(fā)經(jīng)費缺乏，難以適應(yīng)日新月異的研發(fā)需求。 （二）研究成果轉(zhuǎn)化機(jī)制有待完善 國內(nèi)電子陶瓷材料的研發(fā)工作分散于少數(shù)高校、研究院所和少部分大型企業(yè)，在高校和研究院所中，分屬于材料和元器件的不同領(lǐng)域，各自的側(cè)重點差別大，相互之間脫節(jié)，缺乏材料、工藝、元器件集成的系統(tǒng)性研究。研發(fā)成果向產(chǎn)業(yè)化的轉(zhuǎn)化不及時、不充分。高校、研究院所與企業(yè)在體制上分離，交流協(xié)作不充分，缺乏一個能將成果及時、有效轉(zhuǎn)化和具體實現(xiàn)“產(chǎn)學(xué)研”相結(jié)合的有效機(jī)制。高校和研究院所的研究成果往往停留在實驗室工作階段，沒有產(chǎn)品的小試、量產(chǎn)驗證，而企業(yè)中的研發(fā)往往又因?qū)嶒灧治鲈O(shè)備的缺乏而不夠深入。 目前國內(nèi)高端電子陶瓷材料和元器件的工藝裝備仍以進(jìn)口為主。由于技術(shù)更新?lián)Q代較快，先進(jìn)的技術(shù)很難進(jìn)入國內(nèi)，導(dǎo)致規(guī)?；a(chǎn)水平難以在全球處于領(lǐng)導(dǎo)地位。以國內(nèi)陶瓷無源元件行業(yè)的龍頭企業(yè)為例，風(fēng)華高新科技股份有限公司、順絡(luò)電子股份有限公司和宇陽科技發(fā)展有限公司均是主要從事片式元器件生產(chǎn)的國內(nèi)骨干企業(yè)，但其高端產(chǎn)品技術(shù)水平與國際知名企業(yè)TDK-EPC、太陽誘電株式會社等都存在很大的差距。
（3）無源集成模塊設(shè)計與測試方法。研究內(nèi)容包括無源集成模塊設(shè)計軟件的開發(fā)，新型無源集成結(jié)構(gòu)特性的模擬與仿真，高集成度無源集成模塊的設(shè)計，以及無源集成模塊的測試技術(shù)等。
我國電子陶瓷材料和元件領(lǐng)域已形成了很好的產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)，但是電子陶瓷作為一類重要戰(zhàn)略新材料，其在高端電子陶瓷領(lǐng)域的強(qiáng)壯發(fā)展仍受到一些關(guān)鍵材料技術(shù)、工藝技術(shù)及設(shè)備技術(shù)的制約。為實現(xiàn)我國高端電子陶瓷產(chǎn)業(yè)的引領(lǐng)發(fā)展，亟待強(qiáng)化頂層統(tǒng)籌規(guī)劃。
（1）將無源元件及關(guān)鍵電子陶瓷材料及無源電子元件納入國家半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略布局中統(tǒng)籌考慮，在國家支持微電子產(chǎn)業(yè)的重大研發(fā)計劃中設(shè)立無源元件專項，將國家支持芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的各種優(yōu)惠政策擴(kuò)展到電子陶瓷及無源電子元件行業(yè)。
（2）增加研究人員和資金投入，總體上強(qiáng)化研發(fā)力量，加強(qiáng)各研究單位直接的聯(lián)系和交流協(xié)作，開創(chuàng)一個以新材料研究為基礎(chǔ)，又有較強(qiáng)器件應(yīng)用研究背景與研究能力的綜合研究開發(fā)體；建立能將成果及時、有效轉(zhuǎn)化和具體實現(xiàn)“產(chǎn)學(xué)研”相結(jié)合的有效機(jī)制。