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半导体

3G手机带来新商机 国内元件配套从单一品种做起

3G手机功能的扩展,增加了电子元件、器件的使用数量,加快了基础电子元器件的组合、集成步伐,促使元器件向微型化、高频化、模块化发展。但对国内元器件厂商而言,如何适应3G手机的技术要求,如何给手机配套,是一个新的课题。 
 
3G手机元器件走向微型化高频化模块化

2008年7月1日中国移动对外公布了第二期TD终端的集采结果,总共20万部3G手机订单被19家制造厂家瓜分。这标志着3G移动通信已进入试运营阶段,并即将扩大使用规模,我们已经感受到它正蓄势待发。更加丰富多彩的移动通信服务,如高速的手机视频、手机网络等多媒体功能被消费者所期待。
回顾手机的发展历程,从第一代模拟通信技术到第二代数字通信技术(2G),再到第三代(3G)移动通信技术,通信技术近几年得到迅猛发展。现代通信技术对构成基本电路的电子元器件提出了新的要求,如小型化、高频化、单片化、模块化、集成化等。为实现手机或基站设备的新功能,需要开发与应用新型电子元器件,这为众多电子元器件企业带来了发展的新动力和良好商机。3G手机的出现和使用,扩大了手机的功能,为基础电子元器件进一步指明了发展方向,也给电子元器件厂商带来了机遇。但如何适应3G手机的技术要求,如何给手机配套,是厂商面临的一个新的课题。
3G手机对电子元器件的要求特点是:小型化、高频化、模块化,且用量大、质量高。以多层陶瓷电容器(MLCC)为代表的新一代片式元件由于其微型化、低成本、高频化、集成复合化、高可靠性及适于SMT技术(表面贴装技术)等优点而成为手机需求的热点,它正不断向0402、0201甚至01005尺寸发展,这更是3G手机所需求的。
1.微型化。3G手机中数量最多的三大无源被动元件:片式电容、片式电阻、片式电感,主流尺寸已经是0402,而大容量片式电容采用0603或0805尺寸。有的手机功能模块已采用0201尺寸元件,01005尺寸由于端头电极小、贴装比较困难,部分是组合到模块中,还未大量在手机中使用。
2.高频化。手机电路可分为射频电路、基板电路和电源电路等,这三种电路对电子元器件使用频率要求各不相同。以MLCC为例,射频模块中需要的MLCC技术含量较高,使用的频率在2.4GHz以上,现在国内厂商基本还没有进入;基板部分使用的频率不高,但需要使用大容量MLCC,技术特点是容量大、耐压要求高,一般需10μF,目前有少量国内厂家进入;在电源电路方面,使用的频率要求不高,国产MLCC已经可以满足要求,并得到了大量的应用。
3.模块化
(1)集成无源元件(IPD)
近期有技术报道称,目前手机设计中开始采用集成无源元件(IPD)。采用IPD可提高PCB板(印制电路板)组装密度,也可减少在PCB上放置离散器件所需的额外费用,从而获得较低的生产成本。IPD在一块集成芯片中提供多个无源元件的功能。只有当包含了10个或更多无源元件的IPD流行时,IPD的成本才会与购买和放置同等数量的离散元件的成本相当。目前最为流行的IPD为4芯片阵列,元件厂家最成功的是片式排阻、片式排容的使用,它减少了电路的电磁干扰并提高了数据传输速度。
(2)低温共烧陶瓷技术(LTCC)
将电容、电感、电阻或一些有源元件复合在一起,采用低温共烧陶瓷技术(LTCC)、多层复合技术形成新型的模块式的电子元器件,是一个新的课题。LTCC以其优异的电学、机械、热学及工艺特性,将成为未来电子元器件集成化、模块化的重要发展方向,在国外及我国台湾地区发展迅猛,已初步形成产业雏形。利用LTCC制造片式无源集成器件和模块具有许多优点,第一,陶瓷材料具有优良的高频高Q特性;第二,使用电导率高的金属材料作为导体材料,有利于提高电路系统的品质因子;第三,可适应大电流及耐高温特性要求,并具备比普通PCB电路基板优良的热传导性;第四,可将无源组件埋入多层电路基板中,有利于提高电路的组装密度;第五,具有较好的温度特性,如较小的热膨胀系数、较小的介电常数温度系数,可以制作层数极高的电路基板,可以制作线宽小于50μm的细线结构。另外,非连续式的生产工艺允许对生坯基板进行检查,从而提高成品率,降低生产成本。
总体来讲,作为电子信息行业下游的手机厂家,它们的研发和技术进步很活跃,移动通信的功能增值带动了手机技术的提升,同时,手机的外观设计也成为不容忽视的亮点。然而,作为已经标准化的电子元器件,其基本电性能不会有大的变动。3G手机功能的扩展,增加了电子元器件或电子器件数量,加快了基础电子元器件的组合、集成步伐。实际上包括手机在内的所有电子整机发展,是建立在基础电子元器件的技术范畴内,总的来说当前电子元器件能够满足3G手机功能的要求。

加快小尺寸电子元件开发与量产

从技术层面上,电子元器件对于电子整机,大多是被动的、适应性的,对于其上游产业,如电子材料,又是主动的,它先适应电子整机技术的要求,后争取引导电子行业的发展。它的发展促使厂商积极挖掘电子材料的功能、工艺技术的极限。如二十世纪,晶体二、三极管取代电子管,引起电子产业革命;二十世纪六七十年代片式元件兴起和半导体集成电路的产业化,为电子整机发展铺平了道路。日本村田公司正是以此理念在电子元器件技术、工艺、材料领域获得很大成功,至今仍是行业的领头企业。
风华高科也非常重视电子材料的研究开发,尤其是在片式电子元器件方面,拥有许多核心技术,拥有国家级电子工程开发中心、博士后流动工作站等,在电子材料研发方面具有多年的经验和技术,拥有多项自主知识产权,这也是有别于国内同行企业的优势之一。在手机的实际配套方面,风华高科6亿元的国家移动通信产品国产化配套专项项目——— 片式多层陶瓷电容器与片式电阻器产业化项目通过验收后,片式电阻先后取得了摩托罗拉、上海西门子和诺基亚的认证。片式电容器、片式电感尚在认证之中。2007年风华高科完成国家移动通信配套用贱金属镍电极0201-MLCC产业化鉴定,成为国内能够生产超小型0201尺寸电子元件的厂家之一。
近年来,风华高科正是看到了3G手机给电子元器件带来的新的商机,加大了产品结构和市场结构调整的力度,加快小尺寸产品的开发和量产进度,继续做大做强片式化电子元器件产业,以满足移动通信市场的需求。目前风华高科正密切与中兴通信、华为等国内3G手机厂商合作,并通过了部分产品的认证。

配套3G手机国内厂商仍需多方努力

我们也清楚地看到,国内主要的电子元件企业,在为3G手机配套方面仍需要从以下几方面努力,以争取在3G手机的商机中多分一杯羹。
1.配套能力。配套能力体现了电子元件厂家的核心技术。面对国际先进的电子元件厂商的竞争,国内厂家在LTCC技术、MLCC技术、MLCI技术方面相对落后,表现为一些关键电子元器件不能够配套生产,如:微波高Q电容、射频低损耗电感、射频滤波器、超小型声表面波滤波器等。
2.品牌效应。和许多直接面对消费者的商品一样,对于手机配套用电子元件,同样有一个品牌认知概念,例如MLCC,面对村田、太阳诱电、TDK、京瓷(AVX)、Kemet和国巨、华新科等品牌产品的竞争,风华高科将不断树立自己的品牌效应,为手机配套用电子元件实现国产化。
3.研发力量。从电子材料、电子元器件到手机整个生产链条中,笔者认为应重点在生产节点的技术研发上投入,例如好的电子元器件需要好的电子材料支持,手机选用合适的电子元器件需要元件厂家的技术支持与推荐。作为元件厂家,要培养一支既熟悉电子材料、电子元器件加工工艺、又熟悉电子元器件应用的研发技术队伍。
国外同行在这方面做得很好,国内厂家应从重视设备、营销方面,真正转为重视人才、重视研发的可持续发展道路上来,这是提升国内电子元器件技术水平的唯一出路。
4.市场开拓。为3G手机配套,是电子元器件厂家的目标,与手机设计工程师共同开发手机功能是市场开拓的重要内容和途径。
新一代电子元件正成为高技术发展的制高点和产业增长点。3G手机的兴起以及国际电子制造产业向中国的转移将对中国电子元件行业产生巨大的拉动作用。由于电子元件采购的本土化已是大势所趋,中国电子元件市场将在未来5到10年内高速增长。在电子元器件升级换代速度加快、国际性产业转移之时,国内企业将会抓住机遇,加大投入,研发具有自主知识产权的新一代电子元器件和无源集成材料系统、模块设计以及制程工艺。在继续扩大元件的片式化、微型化、高频化、高速化、模块化、绿色化的发展中,从单一品种的元件配套做起,如片式电阻、片式电容、片式电感等,再到射频滤波器、手机电池和其他模块化产品,慢慢地扩大配套的规模,在与国外企业的同台竞争中,寻求更新更快的发展。
(本文作者卢艺森为广东风华高新科技股份有限公司冠华分公司副经理,宋子峰为研发部部长)


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