2022年晶振行业市场规模及发展趋势分析.docx

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1、2022年晶振行业市场规模及发展趋势分析1. 晶振数字电路的心脏，市场规模预期稳增石英晶振是利用石英晶体（二氧化硅）的压电效应制成的频率控制元器件，是“数 字电路的心脏”。水晶材料作为机械能和电能的转换元件，经过切割、打磨等精密 工序加工制成晶片后，在其两端镀上金属电极，在电流作用下由于逆压电效应便产 生谐振，从而在特定的条件下具有固定的振动频率。水晶材料还具备一定的温度特 性、老化特性和频谱特性，当外加电压的频率与水晶材料固有的频率完全一致时， 电路中的电流便达到最大，体现了其谐振特性，以此制成的电子元器件被称为压电 石英晶体元器件。水晶材料由于品质因数较高，而且受温度影响所造成的频率偏移

2、较小，相对其他振荡元器件更加准确和稳定，是各类电子产品中不可或缺的基础元 件，被广泛的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，如通讯、资讯、网络、汽车电子、家用电器 和石英钟表等领域。石英晶振类别众多，可满足不同需求与应用场景。按功能属性，晶振可划分为石英晶体谐振器（无源晶振）和石英晶体振荡器（有源 晶振）两类。谐振器需要其他电路配合才可起振，产品结构简单、应用广泛，按功 能和实现技术可分为普通无源晶振和内置热敏电阻的无源晶振（TSX）；有源晶振 内置电路，可简单理解为“无源晶振+IC”的集合体，通电后可自行起振，没有大规 模普及于家用市

3、场，多应用于对精密性有特定要求的领域，可划分为温度补偿晶体 振荡器（TCXO）、压控晶体振荡器（VCXO）、普通晶体振荡器（SPXO）和恒温 晶体振荡器（OCXO）。热敏晶振成本相对低廉，可在一定程度上替代同型号温度 补偿晶体振荡器（TCXO）。按封装方式的不同，石英晶振可划分为 DIP 晶振（Dual Inline-pin Package，双列直 插式）和 SMD 晶振（Surface Mounted Devices，表面贴装式）。其中，SMD 晶振尺 寸小、易贴装，体积和重量是传统 DIP 谐振器的 1/10 左右，适用于空间相对较小的电子产品，在移动终端、通讯设备的产品升级周期加快的背景

4、下，呈现稳步增长的 态势，已成市场主流形态。根据终端频率需求的不同，石英晶振分为 KHz 晶体谐振器、MHz 晶体谐振器等。 其中，KHz 晶体谐振器作为实时时钟（RTC）电路中的核心关键器件，主要提供时 钟频率信号，是时间显示、系统计时、信息运算等的关键元件；MHz 晶体谐振器（高 频）主要为电子系统提供基准频率信号，广泛应用于 WIFI、资讯设备和家用电器。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

5、 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%。晶振产业链上游由水晶等原材料制造与精密设备制造厂商组成；中游为晶振产品生 产厂商，日本企业占据半数产能与高端产品生产工艺；下游应用领域广泛，涵盖移 动网络（30%）、互联网（28%）、移动计算（16%）、汽车电子（8%）、物联网 （8%）、智能家居和军工航天等（10%）。拆分晶振成本，可以看到直接材料、人工费用与制造费用占比分别约为 55%、15%、 30%。原材料主要包括晶片、IC、基座或支架、封装材料等。对于无源晶振，晶片 和基座是主要原材料；对于有源晶振，IC 和基座是主要原材料本

6、。晶片市场主体众 多，石英股份等国内企业可大规模供应石英棒。全球主要陶瓷封装基座供应商为国 内的三环集团与日本的京瓷，市场集中度高。在设备方面，大部分设备已经实现国 产化，少数设备如溅射镀膜机等还需要依赖进口。晶振行业五大发展趋势：小型化、片式化、高频化、高精度、高可靠性、低功耗。 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

7、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。2. 晶振受益于5G、物联网、可穿戴设备等市场快速扩容晶振市场规模超过 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。5G、万物互联场景需

8、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

9、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。可穿戴设备需求高企带动晶振市场需求扩容。借助 5G 网络的高速率、低时延性， 智能穿戴可对个人健康状况进行实时监测、提示和传送，满足公共卫生安全与个人 健康跟踪需求。凭借便捷性与智能化优势，可穿戴设备快速进入大众视野。IDC 数 据显示，全球可穿戴设备出货量将由 2020 年的 4.5 亿台增长至 2025 年的近 8 亿台， 年复合增长率约为 12.2%；中国可穿戴市场出货量将由 2020 年的接近 1.1 亿台增长 至 2023 年的 2 亿台，2020

10、-2023 年复合增长率为 23.3%。可穿戴设备逐步放量将会 带动晶振需求增长。物联网带动智能终端与网络终端数量的规模性扩张。物联网技术是继个人计算机、 互联网之后的又一轮产业变革，催生一系列场景化应用发展，智慧家庭、智慧工业、 智慧车载、虚拟现实等新兴领域产生巨大的终端产品需求，晶振作为智能终端的必 需基础元器件，市场前景广阔。IoT Analytics 数据显示，2021 年全球物联网终端连 接数量为 123 亿台，物联网企业支出约 1600 亿美元，预计到 2025 年连接数会超过 270 亿台，年复合增长率约为 17%。同时，McKinsey 预测 2025 年全球物联网市场 规模可

11、高达 411 万亿美元。而在中国市场，IDC 预计到 2025 年，中国物联网支出 规模将达到 3069.8 亿美元，未来 5 年复合增长率在 13.4%左右。汽车电动化+智能化趋势带动车用晶振需求激增。整车智能化与汽车配件电子化将 大幅促进上游元件市场的快速增长，单车晶振应用场景包括安全控制系统、信息情 报系统、辅助驾驶系统等。新能源汽车与智能汽车市场在政策扶持、市场引导、营 销多元化、用户接受度提升等因素共同影响下快速扩张。EVTank 数据预测，全球新 能源汽车销量将从2021年的670万辆增长至2030年的4780万辆，复合增速24.4%， 渗透率接近 50%。台晶技相关报告显示，全球

12、电动汽车销量将在下个十年中以 30% 的年复合增长率扩张，2030 年渗透率将达到 40%。国内方面，泰晶科技预计，随着 5G 商用加速推进，车联网前景广阔，汽车产业晶振需求量将在 2025 年达到 28.7 亿 颗，2020-2025 年复合增长率 20.4%。3. 光刻工艺是晶振小型化和高频化的核心技术壁垒光刻工艺是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

13、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。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，可 以将晶片的振荡部位的厚度加工到微米级，在保持芯片强度的同时，实现超高频基 波振荡。光刻工艺技术壁垒高，技术与资金投入规模大。作为产品高端化、小型化的关键技 术，光刻工艺有很高的技术壁垒，制约着国内企业的产品升级。在技术层面，主要

14、包括石英晶体晶圆制作技术、石英晶体晶圆线切割技术、超精度石英晶圆双面化学 机械抛光工艺、双面曝光工艺、石英等离子刻蚀技术、高压电喷光刻胶装置及工艺、 离子刻蚀调频技术等，还需自研精密设备突破核心壁垒，需要长期布局并投入大量 研发资金用于技术开发与升级。在资金与设备方面，光刻车间资金投入较大，采购 光刻机只占整个光刻工艺 20%的费用，配套还需激光调频机、Wafer 测试机等众多 高端设备，前期资产投入大，产线建设周期长。4. 日本厂商领跑晶振行业，国产替代趋势利好日系和台系厂商主导晶振市场。根据 CS&A 数据，2020 年全球前十大晶振厂商合计市场份额 63.86%。日本厂商进入市场较早，基

15、于生产自动化程度、规模和技术优 势等占据市场优势，拥有 Epson、NDK 等龙头企业，占领全球中高端市场与汽车电 子等高速发展领域，约占 50%市场份额；美国厂商主要针对美国国内及部分专项市 场；中国台湾厂商具备产量优势，代表性企业中国台湾晶技掌握光刻工艺，2020 年全球市占 率第一；大陆厂商起步较晚、自主研发能力较弱，多数从日本欧洲采购原料、机器， 近年在原材料开发、生产设备升级和产能规模等方面积累经验不断发展，成长迅速， 但在全球市占率仍然较低。国产替代加速，国内晶振厂商长期利好。晶振产品的国产替代趋势主要有以下几方 面原因：（1）日系厂商资本开支低，扩产意愿不足。受日本经济大环境低迷

16、、疫情影响企业 生产与出货、中低端产品毛利率下降等多重因素影响，日系龙头厂商近年来普遍资 本开支增长缓慢或缩减，扩产意愿不足，为国内企业提供了市场空间。（2）贸易战+疫情影响，大陆厂商将供应链转至国内。在中美贸易战、疫情等因素 的多重影响下，为保障产业链安全，国家产业政策和国内重要通讯技术企业大力支 持国内大陆电子元器件厂商发展，加速促进小型化 SMD 谐振器、TCXO 振荡器、 TSX 热敏晶体等中高端产品的国产化。（3）庞大的内需与内资产值占比不匹配。我国是全球主要的晶振需求国，预计占到 全球晶振需求的 50%以上。选取国内头部晶振厂商披露的数据来看，2021 年泰晶科 技等四家头部厂商各种类晶振合计产量为 71.27 亿只，产值 26.75 亿元，远不能满 足庞大的内需。（4）大陆厂商在技术方面快速突破。大陆厂商近年来在原材料开发、生产设备升级、 产能规模扩大、产品技术研发等方面均取得了长足发展，形成对国产晶振产品的长 期利好。规模效应将带来产品成本与价格的下降，在市场竞争中更具优势，而在技术方面，国内龙头厂商投入大量资源研发光刻、温补等高端产线，泰晶科技已拥有 全球唯四的全套 MEMS 产业化技术。