从疫情对多层陶瓷电容的影响看MLCC供应链的未来市场发展的潜力和发展机遇

发表时间:2023-12-05 06:14:49    文章出处:陶瓷过滤板

  一个小如沙粒、毫不起眼的多层陶瓷电容(MLCC),原先只是载板上不起眼的配角,为何能在这一年价格翻倍,供不应求?

  全球第一大MLCC原厂村田近日再度出现员工确定诊出的病例,村田在菲律宾的“亚洲最大面积工厂”也因当地疫情管制措施产能受限,工厂停工再次考验MLCC供应链。

  MLCC 主要使用在于汽车电子、轨道交通、新能源、智能电网、通讯、消费 电子、医疗设施等多个领域。这些领域需求大多受疫情影响,短期疫情发展前途不明朗,对行业供给及需求均将产生不确定性影响。

  MLCC市场究竟会受到怎样的影响,未来的发展机遇如何?本文节选自梧桐树资本半导体PE团队投资总监金成哲的《MLCC行业分析报告》。

  MLCC(Multi-layer Ceramic Capacitors)是片式多层陶瓷电容器英文缩写。是由印好电极(内电极)的陶瓷介质膜片以错位的方式叠合起来,经过一次性高温烧结形成陶瓷芯片,再在芯片的两端封上金属层(外电极),从而形成一个类似独石的结构体,故也叫独石电容器。电容器的最大的作用为电荷储存、交流滤波或者旁路、切断或阻止直流电压、提供调谐及振荡等,大范围的应用于电路中的隔直通交、耦合、旁路、滤波、调谐回路、能量转换、控制等方面。

  电容器按照介质材料分类,根据所使用的介质材料的不同分为陶瓷电容、铝电解电容、钽电解电容、薄膜电容等类型,陶瓷电容占据了最多的市场占有率,约43%。

  陶瓷电容依照结构的不同又可分为单层陶瓷电容、引线式多层陶瓷电容和片式多层陶瓷电容器(MLCC)三大类。MLCC的主要结构由陶瓷介质、端电极、内电极和涂层构成。

  MLCC除有电容器隔直通交的通性特点外,其还有体积小,比容大,寿命长,可靠性高,适合表面安装等特点。

  在0.1-10MHz范围内,4.7μF的MLCC远比10倍容量的铝电解电容器及2倍以上容量的钽电解电容器阻抗要小得多,因此,在高频工作条件下,它有可能取代尺寸大或价格高的铝电解电容器或钽电解电容器,并有更好的性能。

  电容器的一个重要功能是用做平滑滤波器。在设计滤波电路中,电容器的额定纹波电流要大于电路的最大纹波电流。由于MLCC的ESR小,因此它的额定纹波电流大,大电流的充、放电不会使电容器因过热而损坏。

  MLCC的品种、规格齐全。有耐高压系列(500~5000V)、EMI滤波系列、低阻抗系列、有高精度调谐系列(RF频段)及多个电容器阵列,适合各方面应用。

  MLCC中0402尺寸的电容器的容量可达0.047μF(X5R)、0.1μF(Y5V),0603尺寸的可达1μF(Y5V),0805尺寸的可达2.2μF(Y5V)。这对便携产品节约空间具有很大意义,而且10V的耐压也很适合便携应用。

  MLCC 的下游应用广泛,最重要的包含手机、音视频设备、PC、家电、汽车和其他包括工业和医疗等领域。5G、汽车电子、物联网的发展不断推动着 MLCC 需求增长。

  上游材料行业最重要的包含陶瓷粉末、电极材料和芯片三大材料,其中陶瓷粉末因其制备难度大,普通型陶瓷粉末基本实现国产化,供给较充分,但带有特殊功能的陶瓷粉末仍然依赖日韩供应商,该部分原材料的采购容易受到上游价格及供给波动的影响。

  MLCC 下游的应用分为民用和军用领域两大块。民用领域最大的组成部分是消费电子和汽车,军用领域包括航天、航空、船舶、兵器等重要国防领域,军用产品对可靠性有着更为苛刻的要求。

  电子陶瓷材料行业具备高门槛,技术、规模、资金、供应商认证共同构成了该行业的护城河。

  · 技术壁垒:电子陶瓷的质量能够极度影响电子信息产品的质量和性能,随着电子信息产品的技术上的含金量迅速提升,对电子陶瓷质量发展要求不断的提高。电介质陶瓷粉料的材料技术、介质薄层化技术、陶瓷粉料和金属电极的共烧技术被誉为 MLCC 行业最核心的三大技术。

  目前主要的粉料厂商有日本昭容、住友、则武等。而电子陶瓷的制备工艺是从粉体、成型、烧结到加工的一系列流程,工艺环节众多,每个环节的工艺复杂程度高,品质管控要求严,同时产品还要一直对市场的新需求作出快速反应,因此掌握成熟、稳定的核心工艺技术需要研发、人才、管理等因素的较长时间积累,短时间内难以掌控,形成了高企的技术壁垒。

  【图表】先进陶瓷/电子陶瓷工艺流程图,数据来源:新材料在线,广发证券发展研究中心

  · 规模壁垒:由于电子陶瓷应用领域广阔,产品的规格、型号众多,只有大规模生产,才能满足多种类型客户的需求和高度的价格敏感度,以有效降低材料采购成本并和折旧成本,对拟进入该行业的厂家形成了规模壁垒。

  · 资金壁垒:规模化生产对电子陶瓷企业的发展至关重要,初始投资额较大。对拟进入企业的资金实力提出了较高要求,形成了资金壁垒。5亿固定资产投入,对应产能100亿颗,相当于20亿的收入,回本周期在3年左右。

  · 供应链管控壁垒:MLCC的种类多,生产数量大。按照每个客户要求定制化生产,供应链配套快速反应,是对信息管控的巨大考验。

  · 供应链资质认证壁垒:下游大规模的公司对电子陶瓷生产企业实行了严格的质量认证,只有获得质量认证的企业才可成为大规模的公司的供应商。

  目前,日本电子陶瓷材料门类最多、产量最大、应用领域最广、综合性能最优, 在部分细致划分领域如无铅压电陶瓷的研发上,论文和专利数量最多;美国在电子陶瓷 的研发技术方面走在世界前列,但是产业化应用落后于日本,大部分技术停留在实验室阶段;欧盟则主要全力发展降低消费型环境负荷的陶瓷材料。

  中国电子陶瓷产业与日本和美国等经济发达国家相比尚属起步阶段。目前在精密小尺寸产品、大尺寸陶瓷器件的成型、烧结技术、低成本规模化制备技术,陶瓷加工系统等领域不断打破国外垄断和技术封锁,涌现出三环集团、国瓷材料等优秀的陶瓷企业。但国内先进陶瓷在技术与产品转化、高端粉体制备以及制造装备加工技术上与美国、日本和德国还存在差距。以电子陶瓷粉体为例,其核心在于高纯、超细、高性能的陶瓷粉体制造,但这一技术基本掌握在日本、美国等少数发达国家。

  Paumanok 测算:2019 年全球出货近 4.4 万亿颗,2019 年全球年产值近 121 亿美元,2016~2019 年 CAGR 6.9%,高容值、高耐压、高可靠性产品占比有所提升。MLCC 下游应用广泛,主要有:手机 38%、PC 及周边19%、汽车 16%、影音及 IOT 15%、工业及其他 12%,其中消费电子类占比近 70%。由于近几年来消费电子产业链向中国大陆转移,带动国内 MLCC 需求迅速增加,用量约占全球的70%。

  前五名玩家占近 80%市场占有率。日本村田与韩国三星电机占有非常大的优势,位列第二集团的厂商有国巨、华新科、太阳诱电。中国大陆厂商中,宇阳(合并微容计算)、风华高科、三环集团占据少量份额。日韩厂商经过多年发展形成横跨基础材料、容阻感、电子陶瓷器件等多个领域的业务矩阵;中国台湾厂商以国巨为代表在电阻和 MLCC 都具有产业影响力;中国大陆厂商 MLCC 份额和整体营收规模较小,前几年扩产亦不算积极,未来有望进入加速发展阶段。

  (1)1999~2000 年大涨,互联网浪潮带动下游需求兴起,部分 MLCC 厂商涨幅达到 1~2 倍;2001~2002 年大跌,使用镍、铜取代高价的钯、银作为电极,大力推广 BME(内电极贱金属化)技术,2001 年大幅度下滑 50%、2002 年下跌 20%。

  (2)2017~2018Q3 大涨,日本厂商逐步退出通用型市场,加上囤货助推,MLCC开始大幅涨价,部分料号涨价 5~10 倍持续至18Q3;2018Q3~2019Q3 下跌,供应商在 2017~2018 年急速扩产,下游需求端处于清库存时期,MLCC 市场进入低迷阶段。

  产业复盘不难发现,需求增减、产能转换、库存水位、上下游博弈等多因素均在价格波动中展现复杂的联动关系。

  目前消费电子是被动元件最大的应用领域,MLCC应用手机和PC共占据57%的市场占有率。随只能手机解决能力持续提高,功能模块不断增多,手机中 MLCC 用量增长很明显。以 iPhone 中使用到的 MLCC 为例,iPhone 5S 单台 MLCC 使用量 400 颗左右,iPhone6 为 780 颗,iPhone 7 为 850 颗,iPhone 8 为 1000 颗,iPhone X为1100 颗,呈现翻倍以上的用量需求,且对小型化及高容量要求更高。

  数据来源:村田,财通证券研究,Murata,中国产业信息网,中信证券研究部

  汽车电子万亿元产业规模。汽车电子化率和新能源车渗透率的提升是车用 MLCC 用量爆发的两大核心驱动力。根据 Paumanok 数据,考虑电子化率和动力系统,测算纯电动车的单车 MLCC 用量约 18000 颗,传统燃油车单车仅 3000 颗。

  在新能源汽车和汽车电子化率不断的提高的背景下,汽车电子将是未来 MLCC 最大的增量市场。村田预测 2025 年车用 MLCC 市场需求量将是 2019 年的约 1.7 倍,其中高端大容量 MLCC 需求量为 19 年的 2 倍。依照村田的数据测算,2025 年整体汽车 MLCC 需求量将超 7000 亿颗。

  车用 MLCC 以大尺寸为主,高壁垒决定了高利润。车用 MLCC 对尺寸、价格并不敏感,但对产品一致性、可靠性以及容值等有着超高要求。因此车用 MLCC 的门槛极高,利润十分丰厚。目前市场格局集中,村田和 TDK 占据超 70% 份额。

  在国内MLCC 市场规模方面,根据中国电子元件行业协会发布的数据,2019 年中国MLCC行业市场规模预计将达438.20亿元,其中民用409亿元,军用29亿元。到2023 年预计整体将达533.50亿元,中国MLCC的行业规模将逐步扩大。甚至有业界人士预计,因军工类MLCC的需求与国防支出直接挂钩,2019年在国内军工类MLCC 29亿元的市场,而国产化率仍然不会超过50%,天花板仍然很远。

  目前,民用MLCC市场处于供求失衡的状况,虽然整体市场需求规模极大,但是供应有明显的缺口(大概10-20%左右)。根据中国电子元件行业协会信息中心的数据,2017年中国MLCC产量为24740亿只,同比增长16.5%,出口量为13830亿只,同比增长3.0%;曾预计到2022年将达37070亿只。

  陶瓷粉体制备难度较大,国内 MLCC 高端市场主要由日韩等企业占领。MLCC 产业链大致上可以分为上游原材料、中游制造原厂与下游应用,原材料主要涵盖钛酸钡、锆酸锶等陶瓷粉末以及铜、银、镍等电极金属,其中陶瓷粉末为最关键的原料,成本占比约为 20%-45%, 纯度、颗粒大小和形状等多因素决定了 MLCC 的性能。目前国内 MLCC 高端能陶瓷粉主要依赖日本、韩国、中国台湾等进口,高纯、超细、高性能陶瓷粉体制造技术和工艺是制约我国 MLCC 产业高质量发展的瓶颈。因其制备难度大,中游 MLCC 制造商大多分布在在日韩、中国台湾和大陆。

  日韩厂家目前产能领先,新一轮扩产计划中,中国大陆厂商 MLCC 技术和规模相对落后,目前积极开拓中低端市场,产品超小型化发展。

  【图表】国际巨头陆续推出扩产计划加大公司产能,资料来源: 国际电子商情、申万宏源研究

  5G 基站全国产化推进。测算 2019~2021 年新建 5G 宏基站数量分别为 15/60/80 万站。安防大客户积极切换供应商。全球安防监控软硬件是近 200 亿美元的市场,IHS 测算 2019~2019 年分别为 6.5/7.7 亿部、并预测在 2021 年超过 10 亿部。按照摄像设备及其匹配的硬件设备核算单套 MLCC 用量约 1500 颗。海康威视、大华股份在国内视频监控市场合计超过一半份额,原使用三星电机、国巨的为主,2019 年来加大对国内风华高科、三环集团、宇阳等的采购。

  资料来源:中国移动、中国电信、中国联通,iHS(含预测),中信证券研究部

  国内部分企业在微型化的产品中,研发取得阶段性的突破,并有较高的市占率,其产品广泛的应用在手机、汽车电子、芯片、计算机、家用电器、IOT设备、工业电子、安防产品等方面。同时,国内部分企业的先进陶瓷材料也销往为苹果公司代工的富士康等大型跨国企业,包括Oppo、Vivo、小米、等多家国内著名手机品牌,以及获得中芯国际、北方华创、京东方等领先的集成电路、液晶面板企业的认证。

  在军用市场生产资质壁垒的很高的情况下,国内企业的大订单并逐年稳步增长,产品大范围的应用于我国航天、卫星、导弹、潜艇、通讯等国家重点工程,成为中国军用多层瓷介电容器及民用精密组件产品的核心供应商。部分国企改制后经营管理存在挑战,但是在充分市场化制度改造后将会迎来新的机遇。

  MLCC的行业整体趋势会随着AIoT、5G、新能源汽车的发展而保持稳步增长,在现有产能和环保压力下,目前供求缺口仍然很大,因此部分高端型号产品会持续涨价,尤其是在军用产品方面,国产化迫切。

  海外厂商在环保压力、市场策略改变和疫情疫情影响下,放弃中低端型号产品,给国产厂商带来生存空间。摆脱上游原材料的进口依赖、供应链的管控、生产环节的高效质检是产品利润的核心因素。

  未来,民用MLCC会朝着小型化及薄型化、低ESL/ESR和大容量化方向发展,国内厂商掌握制造工艺并具备规模化生产将会脱颖而出;军用MLCC对可靠性要求高、生产军备资质难拿,着重关注现有玩家扩产的情况。


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