2022年全球及中国压电材料(压电陶瓷)行业现状及趋势分析,高端产能不足「图」

一、压电材料综述

压电材料因外部作用发生形变时会产生电力,从而能够将机械能转化成电能。压电性(压电效应)是指材料在受挤压或拉伸时可以产生电荷,或在材料两端施加电压后使材料伸长或缩短的特性。压电材料不仅像马达那样可直接将电力转换成驱动力,还可以用电产生声波、超声波等。压电效应自发现以来,在电子、超声、通信、引爆等许多技术领域均得到广泛的应用。

压电材料主要有三类,第一类是无机压电材料:分为压电晶体和压电陶瓷,压电晶体一般是指压电单晶体;压电陶瓷则泛指压电多晶体;第二类有机压电材料,又称压电聚合物,如聚偏氟乙烯(PVDF)(薄膜)及以它为代表的其他有机压电(薄膜)材料;第三类复合压电材料,这类材料是在有机聚合物基底材料中嵌入片状、棒状、杆状、或粉末状压电材料构成的。

压电材料产品

压电材料产品

资料来源:公开资料整理

从性能参数比较上来看,压电陶瓷压电性强、介电常数高、可以加工成任意形状,但机械品质因子较低、电损耗较大、稳定性差,因而适合于大功率换能器和宽带滤波器等应用,但对高频、高稳定应用不理想。石英等压电单晶压电性弱,介电常数很低,受切型限制存在尺寸局限,但稳定性很高,机械品质因子高,多用来作标准频率控制的振子、高选择性(多属高频狭带通)的滤波器以及高频、高温超声换能器等。

常用压电材料性能参数比较

常用压电材料性能参数比较

资料来源:公开资料整理

二、新材料行业相关政策梳理

政策大力支持,为新材料行业发展保驾护航。由于我国关键材料领域供给缺口较大,国家相继颁布相关政策规划大力发展新材料行业。2012年以来,各部门相继出台新材料产业发展规划和指导意见,通过纲领性文件、指导性文件、规划发展目标与任务等构筑起新材料发展政策金字塔,予以全产业链、全方位的指导。

近年来中国新材料行业相关政策梳理

近年来中国新材料行业相关政策梳理

资料来源:政府公开报告,华经产业研究院整理

相关报告:华经产业研究院发布的《2022-2027年中国压电材料行业市场发展现状及投资前景展望报告

三、压电材料产业链

1、压电石英

从压电石英产业链来看,原材料是石英晶体。石英晶体介电系数和压电系数的温度稳定性特别好,其压电系数在常温范围内几乎不随温度变化,在20~200℃范围内,温度每升高1℃,压电系数d11仅减少0.016%。在常压下不同温度时,石英晶体结构是不同的,在温度低于573℃时,是α石英晶体;温度在573~870℃时,是β石英晶体;温度在870~1470℃时是鳞石英;温度达到1470℃就转变成方石英。用于制造压电元器件的主要是α石英晶体。

从产业链下游来看,石英能够提供具有极高Q水平的谐振电子元件,用于滤波器和振荡器,广泛应用于电子工业、测量领域、军事、超声等技术领域。

压电石英产业链

压电石英产业链

资料来源:华经产业研究院整理

2、压电陶瓷

压电陶瓷根据材料中独立组元的数目可将压电陶瓷分为一元系、二元系、三元系及多元系压电陶瓷,主要原材料有:钛酸钡(BaTiO3)、钛酸铅(PbTiO3)、锆酸铅(PbZrO3)、氮化铝(AlN)、偏锆酸铅和偏钛酸铅混合物,氧化锌(ZnO)等。

压电陶瓷产业链下游主要应用于超声换能器、水声换能器、电声换能器、陶瓷滤波器、陶瓷变压器、陶瓷鉴频器、高压发生器、红外探测器、声表面波器件、电光器件、引燃引爆装置和压电陀螺等。

压电陶瓷产业链

压电陶瓷产业链

资料来源:华经产业研究院整理

四、压电材料行业现状分析

1、压电石英

从全球市场规模来看,受益于滤波器市场不断增长,全球压电石英晶体元件市场销售额保持稳定增长态势。据统计,2021年全球压电石英晶体元件市场销售额达到31亿美元,预计2028年将达到43亿美元,CAGR将达到为4.3%。

2021-2028年全球压电石英晶体元件市场销售额情况

2021-2028年全球压电石英晶体元件市场销售额情况

资料来源:公开资料整理

从国内压电石英产量来看,据统计,2017年国内压电石英材料产量为953吨,到2020年产量上升至1082吨;2016年的需求量为1391吨,2020年为1544吨,国内需求量呈波动增加趋势。在物联网与无线终端的蓬勃发展的时代背景下,市场供不应求成为常态。

2016-2020年中国压电石英行业产量及需求量情况

2016-2020年中国压电石英行业产量及需求量情况

资料来源:压电晶体材料分会,华经产业研究院整理

同时我国压电石英材料主要依靠进口,近几年进口量逐渐下降,2017年我国石英材料进口量达400.2吨,到2020年石英材料进口量下降至279吨,较2019年同期减少54吨,同比下降16%,主要由于国内产能提升。

2016-2020年中国压电石英行业进出口数量情况

2016-2020年中国压电石英行业进出口数量情况

资料来源:压电晶体材料分会,华经产业研究院整理

2、压电陶瓷

压电陶瓷是一种重要的换能材料,其机电耦合性能优良,在电子信息、机电换能、自动控制、微机电系统、生物医学仪器中广泛应用。从压电陶瓷市场现状来看,根据相关数据统计,,2020年全球压电陶瓷技术市场规模达到了576亿元,预计2026年将达到745亿元,年复合增长率CAGR为3.7%。

2020-2026年全球压电陶瓷行业市场规模及增速情况

2020-2026年全球压电陶瓷行业市场规模及增速情况

资料来源:公开资料整理

五、压电材料行业竞争格局

从行业竞争情况来看,我国压电材料企业数量众多,能够生产的产品种类较为齐全,涌现出一批优秀企业,例如天通股份、中科三环、无锡好达电子等。但我国压电材料行业集中度低,排名前三的企业合计市场份额占比仅为10%左右,大部分企业规模偏小,资金实力较弱,在研发、技术、人才等方面较为薄弱,以低端产品生产为主。在此背景下,我国压电材料行业结构发展不合理,高端产能不足,低端产能过剩。

压电晶体行业竞争情况

压电晶体行业竞争情况

资料来源:公开资料整理

天通股份是国内压电材料领域的领军企业,形成了一套压电材料的生产、研发、销售的全体系化生产流程和科研团队。根据好达电子的招股说明书及审核问询函回复,天通股份为国内重要的钽酸锂晶片、铌酸锂晶片生产厂商,占据了国内50%以上的市场份额。从公司业务营收来看,据公司数据披露,2021年天通股份压电晶体业务营收1.18亿元,同比增长196.93%,业务毛利率为20.54%。

2020-2024年天通股份压电晶体业务营收及毛利率

2020-2024年天通股份压电晶体业务营收及毛利率

资料来源:公司公告,华经产业研究院整理

六、压电材料行业未来发展趋势分析

1、压电石英:据统计,2015至2019年,全球滤波器市场规模不断增长,2020年有小幅度下滑,全球滤波器市场规模约为66.25亿美元,同比减少5.85%。滤波器系国外占据垄断优势的卡脖子项目之一,特别是在射频滤波器领域,目前全球产能集中在日本,山寿陶瓷、小池产业、信越化学和住友金属等占全球90%的份额。受益于国内器件用量在全球占比不断提升及国内新兴材料厂家不断成长,压电晶体材料国内替代不断提速,国内厂家市场份额逐步攀升。作为SAW滤波器基板材料的压电晶体国产率低于10%,国产化缺口明显,未来进口替代和成长空间巨大。

2015-2020年全球滤波器行业市场规模及增速情况

2015-2020年全球滤波器行业市场规模及增速情况

资料来源:公开资料整理

2、压电陶瓷:为适应新的应用需求,压电器件正向多层化、片式化和微型化方向发展。近年来,多层压电变压器、多层压电驱动器、片式化压电频率器件等一些新型压电器件不断被研制,并广泛应用于电气、机电、电子等领域。同时,在新型材料方面,无铅压电陶瓷的研制已取得了较大的突破,有可能使得无铅压电陶瓷在许多领域替代锆钛酸铅(PZT)基的压电陶瓷,推动绿色电子产品的升级换代。此外,压电材料在下一代能源技术中的应用开始崭露头角。过去十年中,随着无线与低功耗电子器件的发展,利用压电陶瓷的微型能量收集技术的研究与开发受到各国政府、机构和企业的高度重视。

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责任编辑:左小蕾_HN376
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