〈分析〉解析5G世代陶瓷材料商機

解析5G世代陶瓷材料商機(圖片:AFP)
解析5G世代陶瓷材料商機(圖片:AFP)

由於 5G 有毫米波 (mmWave) 的高頻頻段,其訊號傳輸容易受到干擾,再加上無線充電的需求增加,導致傳統金屬材料易受干擾的現象越來越明顯,使得陶瓷等非金屬材料在 5G 世代漸漸嶄露頭角。

一般而言,陶瓷分為「普通陶瓷」與「先進陶瓷」兩大類,其中先進陶瓷是採用高純度、超細人工合成或精選的無機化合物為原料再加工製成。

因為先進陶瓷具備高硬度、耐磨、耐腐蝕、耐高溫、導電、絕緣、磁性、透光等一系列優秀性能,所以被大量應用在國防、化工、電子、機械、航太、生物醫學等各個領域。

若依照特性和用途分類,先進陶瓷可分為結構陶瓷與功能陶瓷兩種,而結構陶瓷具有熱等等的一部分化學功能;功能陶瓷則具有電子、磁性、光學、聲學等特性,也有相互轉換功能,在先進陶瓷中約占 70% 的市場比重。

以從產業應用來看,電子產業是功能陶瓷產業最大的終端應用市場,而電子陶瓷是功能陶瓷中最大的應用領域,市場比重高達 80%。

電子陶瓷產業的上游包含電子陶瓷基礎粉末、其它配方粉末;中游則包含電子陶瓷材料及其元件;下游則包含 3C、通訊、汽車等市場。

而製作工藝流程主要為上游粉末原料→漿料→成型→燒結→加工等,從成本比重來看,原料、成型與燒結、後期加工的比重分別約 30%、20%、35%。

上游的陶瓷粉末產能主要集中在歐、美、日廠手中,電子陶瓷粉前三大廠市占高達 51%,至於電子陶瓷另一個重要非金屬原料 - 奈米氧化鋯,前三大廠市占則是 31%,分別為法國聖戈班、日本第一稀元素、日本東曹。 

資料來源: 上海矽酸鹽工業協會, 鉅亨網製圖
資料來源: 上海矽酸鹽工業協會, 鉅亨網製圖

從下游供應商格局來看,全球電子陶瓷供應商同樣集中在歐、美、日廠中,日本、美國及歐洲廠市占分別為 50%、30%、10%。以中國廠而言,生產粉末材料主要廠商有國瓷材料、東方鋯業等,陶瓷產品供應商則有三環集團、比亞迪電子等。

憑藉硬度高、耐磨損、斷裂韌性高等優點,陶瓷材料下游應用範圍廣,涵蓋 3C、機械、光通訊、化工、醫療、航空、汽車等七大領域。未來在 5G 高頻需求之下,為高 Q、低損耗特性的陶瓷市場打開新的成長機遇,陶瓷天線、LTCC、陶瓷濾波器等產品將陸續推向 5G 市場。 

資料來源: mobile
資料來源: mobile

以陶瓷天線為例,與 PCB 天線相較下,陶瓷天線介電常數高,同時可以有效縮小天線尺寸,提升手機內部空間利用效率,同時能使手機實現輕薄化。

LTCC (低溫共燒陶瓷技術) 是一種多層陶瓷微波材料技術,其整合出的電子元件模組具備靈活性,且操作簡單、技術成熟、低損耗,且小型化等優勢,此外 LTCC 優秀的介電特性使其是 5G 高頻天線的最佳解決方案。

隨著頻率提升,電磁波傳播過程中的衰減也會增加,毫米波頻段下金屬天線導體損耗重、天線輻射效率大幅下滑。相比之下,LTCC 製造出的高頻通訊模組具備高 Q、大電流、耐高溫,且熱傳導性更好,更適於 5G 高頻天線上。


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