20年来台湾与内地晶振产业动态和技术转变
我国内地的频率元件用户多年来长期采购台湾TXC,NSK,鸿星,泰艺,加高,亚陶,TST等品牌的石英晶体和石英晶体振荡器产品。台湾晶振在国内外的知名度也比较高,是除了日本和美国之外,最受欢迎的,其工艺及生产技术也受到业界的认可,从上个世纪90年代初开始,台产晶体活跃于亚洲和欧美市场。20多年来不断获得技术方面的突破,研发出更高端和技术要求更高的振荡器,业务范围扩大了许多,拥有众多忠实的用户,部分来自于内地。
台湾和内地是石英晶体器件行业20多年来增长最快的领域,包括晶体谐振器和振荡器。本文对台湾和内地的行业发展历史进行了调查,并提出了技术和产业的一些关键因素和转折点。最近,这些水晶公司正面临来自传统石英晶体巨头日本制造商和创新解决方案美国公司的挑战。同时,从2008年金融风暴过后,市场对石英晶体的需求增长缓慢,单价不断下降。2013年,日本的低汇率政策使压力更大。面对其他水晶制造商的挑战和收入的增长需求,台湾和内地水晶公司需要加大产品创新力度,在供应链上做得更好。将对石英晶体器件行业进行一些重大努力-技术演变和竞争仍在进行中。
台湾和内地是目前世界上主要的石英晶体器件供应区之一,也是过去20年来增长最快的区域。它们是全球石英晶体器件产业发展的重要一页。基于QIAJ(日本石英晶体工业协会)的数据,台湾和内地的品牌公司在2011年分享了约23%的市场。
台湾晶振和内地石英晶体器件技术的原始驱动力不同。台湾主要来自电子行业的发展需求,PC和消费应用在一开始就占主导地位。另一方面,内地首先来自军事需求,一些研究机构和公司在当今高端石英振荡器市场上出生并仍然活跃(如内地电子科技集团公司第54研究所),内地电子科技大学10所,内地科学院第203研究所等。从1979年开始,内地的开放政策开始,低廉的劳动力成本和地方政府政策吸引了全球(包括台湾,日本等)的电子产品制造商来到并建立了制造基地,并为内地晶体产业的增长形成了另一波浪潮。
技术起源于台湾石英工业的两大来源,一个来自日本,另一个来自美国。从20世纪70年代开始,第一家石英晶体公司-水星公司成立,台湾水晶制造商与日本公司和台湾方面建立了长期合作关系,涵盖原材料,设备,生产管理和工艺技术。从大约20世纪80年代,一家美国公司,摩托罗拉在台湾建立了一家石英晶体公司。虽然该公司于2002年关闭,但许多优秀的技术人员和管理人员转移到其他公司并为台湾石英晶体行业做出了贡献。
早期的路径:
据信,内地第一家晶振厂家是北京工厂707,建于1958年,主要用于军事通信设备的需求。从20世纪50年代到1979年(内地开放政策开始),内地有几个研究所(研究所203,54和10等)研究频率控制设备以支持军事或空间调查相关工作,但是,主要的工厂是植物707和607(1965年在山西咸阳建成的607工厂基本上被拆分并从工厂707复制用于防御战略目的)。根据可收集的信息和资源,他们尝试并挣扎了石英晶体器件和相关技术。韩先生(图1(左))是该发展的关键领导者,曾在俄罗斯学习过。工厂707已经建立了所有必要的技术部分,包括合成石英生长,圆形/条形石英晶片,组装
金属罐和底座制造,装配过程和一些机器,以支持组装和测试。1979年至90年代,其他国有工厂逐渐加入该行业,在707或607工厂的技术帮助下支持国内石英晶体的需求[6,7]。1987年,内地工业协会成立,命名为PCAC(内地压电水晶协会)。大约有20多个单位(国有工厂或国家机构)成员加入。PCAC是技术/设备/人力资源信息共享的平台,会员数量在此之后迅速增加。大约在1987年,摩托罗拉在天津建立了通信设备公司,在20世纪90年代初期之前,摩托罗拉设置了石英晶圆和石英晶体器件生产线,也在天津。
对台湾而言,第一家音叉晶体器件公司是台北市的水星,由Yen,Sen-Tong先生于1971年创立(图1(右))。颜先生于1928年出生,年轻时接受日本教育,然后他学习教育,成为一所小学的老师。当他开始制作石英晶体器件时,已经43岁了,但他精力充沛,愿意分享知识。他与日本石英晶体领域建立了良好的关系,并帮助将日本石英水晶书籍翻译成台湾。如今,Mercury在行业中仍然活跃,他们专注于利基市场(客户主要在美国和欧洲)。
1976年,两家公司在台湾成立,一家是台北的Taitein,另一家是KaoShung的Harmony(日本公司KDS占主要份额)。泰艺晶振是台湾第一家拥有TuningFork谐振器和OCXO产品的公司。最初,它是Taitein电气公司内部的一个部门。2000年,Taitein独立并于2008年上市.Taitien和Harmony已成为当今世界主要的石英晶体器件制造商。20世纪80年代,日本无绳电话制造商Uniden在台湾台中建立了制造基地,并根据自己的需要建造了石英晶体工厂。1987年左右,台湾工资增加,Uniden计划将工厂迁至菲律宾或内地以节省成本,内部的主要管理人员决定组建自己的公司,并出来Aker和Siward。西沃德是台湾第一家公开上市的公司。
1983年,TXC由PaulLin和PeterLin兄弟在台北成立。在最初的10年里,公司规模与现有的主要规模相比并不大,但是,它的成长越来越快,已经成为今天台湾最大的公司。2012年,TXC在全球的份额超过10%.PaulLin也是第一位成立于2002年的QIAT(台湾石英工业协会)主席。今天,TXC已成为该领域的领先公司之一。1985年左右,摩托罗拉在桃园建立了一家石英晶体器件公司,以满足他们自己的需求。曾经是台湾1985年至90年代早期最大的晶圆加工和装配工艺技术。1999年,摩托罗拉将这家公司卖给了CTS,然后在2002年,CTS决定关闭它。1997年,一些在摩托罗拉工作的人决定成立新的SAW设备公司,名为TST(台湾SAW技术),并开始石英1997年至2002年期间,许多优秀的工程师和员工进入台湾的石英晶体工业,一些人后来加入了香港或内地公司。
在20世纪90年代早期,许多今天的主要石英晶体公司已经在台湾成立,客户大多是外国的PC和消费应用,而且仍然是金属类型的产品。石英棒,金属支架,罐头等原材料主要来自日本,也是生产设备。一些晶圆加工机器,如研磨,有本地供应商。这些台湾公司努力改善客户服务,生产管理和过程质量控制,积累了能量和宝贵的初步经验,并与日本制造商/供应商建立了技术交流渠道。与此同时,随着内地的开放政策,政府鼓励私营公司建立并欢迎外国投资。政策与极低劳动力成本的结合吸引了全球电子相关企业在内地设立生产基地。这些将刺激国内外人士建立石英晶体谐振器相关公司的意愿,并将开启内地石英晶体行业的又一新增长。
图1.(左)韩先生(1929-2009),植物707的主要领导者,PCAC(内地压电水晶协会)的第一任主席。(右)Yen,Sen-Tong(1928-)。台湾第一家石英晶体器件公司的创始人,Mercury。现在,该公司由他的儿子经营,并活跃于利基市场。
快速增长:
内地企业数量从1987年的20个增加到2000年初的200多个,15年内增长了10倍。许多小型新公司缺乏质量控制和管理。但是,它对人力资源,设备,材料和工程技术提出了很高的要求。许多工程师和员工最初在工厂707和607工作(据信,607为工业公司贡献了更多的人707)加入并适应新形势和竞争挑战。20世纪90年代到21世纪初,许多全球知名公司也在内地建立或增加生产基地,如苏州的NDK,天津的KDS晶振,无锡的Toyocom,苏州的EPSON,以及宁波的TXC,台湾的台湾上市公司。南京,无锡的西沃德,深圳的和谐等。这引入了更多的竞争对手进入内地,同时也带来了新的质量控制方法和概念,管理技能和工艺技术知识。在快速发展时期,内地工业面貌发生了变化,一些公司成长壮大,可以与世界知名企业相比,并以可持续的方式创造了一些设备和材料供应商。
据估计,在内地地区,包括外国公司和国内公司,每月生产超过4亿个金属罐式AT切割谐振器,AT切割贴片晶振产品和调谐叉。内地已成为最大的石英晶体器件制造领域。今天,内地也是石英晶体器件的最大市场。2013年,进口货币金额约为30.17亿美元,比2012年增长15.4%。出口金额为14.37亿美元,比2012年增加36.47%[7]。进口和出口之间的差异很大。
不仅内地公司快速成长,台湾公司的业务也有所增长,特别是在2000年以后。相比上世纪初和2010年,根据上市公司数据,台湾水晶行业收入增长超过4倍,如图2所示。。在同一时期,日本公司的收入保持在相对稳定的水平。在此期间,台湾公司在陶瓷SMD型石英器件方面做出了巨大努力。缩小了关于自动化和质量控制的小型化和生产差距的产品开发差距的差距。在此基础上,台湾公司逐渐成为日本以外的小型化石英晶体器件的主要供应来源(日本仍是当今最大的供应来源)。图3显示了台湾的主要石英晶体器件公司。
图2.6家台湾公共石英晶体器件公司(TXC,Taitein,Siward,Harmony和TST)的年收入。此图表中1美元=30新台币。
图3.台湾主要的石英晶体器件公司。这个数字使用不同的颜色来显示公司的年龄,红色超过30年,蓝色超过20年,绿色超过10年。
对于金属罐式石英谐振器,如HC-49U/S,内地已经拥有完整的供应链公司,包括持有人,金属罐,基于多年发展的生产设备。另一方面,陶瓷基SMD型谐振器,内地制造商仍然与先进制造商(日本和台湾制造商)之间存在差距。原料和设备的情况类似。许多日本供应商已经在内地建立了晶振生产基地,包括陶瓷基地(如上海的京瓷,苏州的NSSED),设备(如天津的Sansei-Denshi,上海的昭和)等。
对于与石英晶体行业相关的科学和工程研究,国际知名的晶体研究工作正在内地科学院上海硅酸盐研究所和山东大学晶体材料研究所完成。内地科学院声学研究所和南京大学的声波器件研究工作。宁波大学压电器件实验室一直致力于通过分析和实验方法对石英晶体谐振器进行分析。电路分析和设计在成都和西安的电子科技大学完成。
2004年,一个名为压电,声波和器件应用研讨会(SPAWDA)的研讨会在宁波大学开始,随后在浙江大学,2006。该研讨会由主要组织赞助,包括内地理论与应用力学学会(CSTAM),内地声学学会(ASC)和IEEEUFFC学会。今年将于10月30日至11月2日在北京由内地科学院声学研究所,北京交通大学在北京举行。从20世纪90年代到2010年,台湾和内地公司改进生产,实现更好的性价比产品,结合积极的客户服务,他们有一个快速增长期。然而,近年来发生了变化,特别是在2010年之后,许多公司的收入下降了。
金洛鑫电子是深圳一家专注于石英晶振,陶瓷晶振生产与销售的晶振厂家,同时代理并提供台湾,日本,美国和欧洲其他国家的晶振品牌。从事该行业已有将近20年的时间,可以说见证了石英水晶组件的兴与衰,如今也成为中流砥柱,回顾这20多年来台湾与内地的晶振产业发展,和市场需求的技术转变,目前贴片晶振是频率元件产品里,用量和受关注度是最高的。