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AI浪潮下,高端MLCC如何國產替代?

12/10 12:18
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MLCC需求增長主要依賴于新技術革新下,終端電子產品市場的發(fā)展。2024年,AI技術正被視為電子產品下一輪革新驅動力,在AI服務器、AI PC等AI終端市場的強勁拉動下,MLCC行業(yè)需求量正經歷爆發(fā)。

如何直面需求端挑戰(zhàn),為AI技術驅動下正悄然發(fā)生改變的電子終端產品提供優(yōu)質的MLCC產品,以實現MLCC的國產替代。正成為國內MLCC企業(yè)新命題。

國內領先的MLCC企業(yè),如廣東微容電子科技有限公司(以下簡稱:微容科技)正站在這場技術變革的風口浪尖上。本文試圖探究,在AI技術重塑MLCC應用格局的環(huán)境下,國內企業(yè)該如何在這場全球競爭中突圍而出。

AI時代,MLCC面臨挑戰(zhàn)

MLCC(Multilayer Ceramic Capacitors的簡稱),也叫貼片電容,是由印好電極(內電極)的陶瓷介質膜片以錯位的方式,多層疊合起來,經過一次性高溫燒結形成陶瓷芯片,再在芯片的兩端封上金屬層(外電極),從而形成一個類似獨石的結構體,故也叫獨石電容器。

MLCC主要起到儲電后定量輸送電的“水壩”作用,調節(jié)使電流電路中定量傳輸,防止元件間出現電磁波干涉現象。電路中該需求出現頻繁,因而MLCC下游應用極為廣泛,領域涉及數據大模型、汽車電子通信、計算機、消費電子、自動儀表、數字家電等行業(yè)。

在AI興起的環(huán)境下,MLCC的重要性進一步凸顯。AI應用系統(tǒng)對高算力的需求迫切,MLCC也需要同步優(yōu)化其特性護航這些電路使用安全,要做到這點,并不容易。

以MLCC在AI服務器應用為例,為穩(wěn)定高功耗電路的平穩(wěn)運作,MLCC面臨多方面挑戰(zhàn)。首先,在性能上,MLCC在電路中承擔的工作更加繁雜,服務器供應電壓是48V的直流電源,但服務器中承擔算力重任的GPU、CPU供應電壓主要是1V,中間需要MLCC護航多路電源轉變;由于CPU 工作時有輕載和重載切換,電壓會跌落,且有高頻諧波和雜音,此時也都需要電容發(fā)揮穩(wěn)定電壓作用。其次,在產品形態(tài)上,在服務器中,由于算力需求的提升,GPU和CPU所需晶管數量增多,功耗也快速上升,需更多MLCC來保障電路的安全?!癎PU板子除了核心芯片,周邊全是電容器件,一個板子的電容數量可能超過1200個?!蔽⑷菘萍际紫夹g專家譚斌向芯師爺透露。但載板能提供給MLCC的空間依然有限。

譚斌表示,適應AI應用帶來的電路改變,MLCC產品的變化主要體現在4方面:一是電容要在更小體積中實現更大容值,高算力GPU/CPU需要的電容數量更多,容量更大,在面積有限的板子上,更小的大容量電容才能滿足需求;二是電容需要承受更高的工作溫度,電壓下降,功率上漲,使得電路系統(tǒng)的電流大增,溫度也隨之提升;三是能忍受大電流所帶來的大紋波,需要超低 ESR;四是GPU/CPU工作頻率的提升需要電容能提供低ESL,高的自諧振頻率SRF。

總的來說,MLCC的工作環(huán)境更加嚴苛,需要更高性能、采用更先進生產工藝和技術的高端MLCC來適應當前市場需求。

產品之外,在AI時代,加快MLCC國產替代也是亟須解決的難題。MLCC作為最重要的被動元器件之一,大陸自給率卻不足10%。長期以來,全球MLCC供貨較為集中,前十大廠商市場占比超過90%,且主要為日韓臺系廠商。特別是在高端市場中,日系MLCC憑借技術優(yōu)勢生產小尺寸,高電容的產品,持續(xù)壟斷性占據高端MLCC市場,而國內大多廠商精力仍聚集在生產中大尺寸低電容值的中低端MLCC產品。

但在需求端,大陸市場占比超過40%。兩相對比之下,國產替代空間巨大。同時,當前大國科技競爭日益加劇,AI應用是重點關注對象,也強化了國產MLCC導入市場必要性。

錨定高端,國產MLCC突圍

AI技術應用和新的國際市場形勢,都在呼喚高端國產MLCC產品,國內廠商又該如何應對呢?微容科技作為國內領先的MLCC原廠,近年來動作頻繁,在市場上也取得了有效成果——自2020年以來,其MLCC產銷位居中國大陸前茅,是個典型的明星樣本,觀察其發(fā)展脈絡,從中可見國內MLCC廠家有效答題思路。

據芯師爺觀察,微容科技的解題思路有三個關鍵詞,分別是錨定高端、積極擴產、深耕研發(fā)。

錨定高端

與一般廠家先布局技術難度較低的產品,逐步積累經驗向高端產品邁進不同,微容科技從一開始就錨定高端應用布局MLCC產品。這與海外MLCC巨頭的布局思路類似。近年來,國際MLCC大廠有意減少低端MLCC產量,將更多的精力投入高端MLCC的研發(fā)。這使得國產MLCC在低端市場的市占有所提升,但低端市場并非國產替代的強需求領域,相比而言,高端國產MLCC在市面上更稀缺。

公開資料顯示,自2017年成立以來,微容科技在高端MLCC領域不斷取得突破,尤其是國內短板的高容量MLCC領域。

2018-2019年,微容科技率先成立車規(guī)級 MLCC 研究院,成功完成了車規(guī)級 MLCC 的全系列開發(fā),成為中國大陸地區(qū)首家可以全系列提供滿足 AEC-Q200 車規(guī)等級的MLCC 制造企業(yè)。

2020年起,微容科技通用級008004/01005/0201 微型系列及射頻系列成為行業(yè)主力供應商。

面對新興AI應用,微容科技針對性微容科技推出0201/2.2μF/10V,0201/4.7μF/6.3V、0402/22μF/6.3V、0603/22μF/16V等規(guī)格產品線,針對AI手機的高容量、超微型需求,全棧滿足AI手機對高端MLCC在高容量、超微型等方面的選型需求。

該類產品的主要技術特點是采用獨特的超細、高介電常數陶瓷材料,高可靠性的工藝和結構設計,結合陶瓷顆粒高分散,薄層化等加工技術,使其電容單層厚度達到薄至1μm及以下,堆疊層數超過1000層等指標,滿足高溫&高容等人工智能應用核心需求。

此外,微容又推出了0805/100μF/X6S、1206/220μF/X6S等規(guī)格產品,可廣泛應用于終端產品(AI服務器/AI PC/AI 手機等)和AI應用組件部分(GPU,光模塊,DDR等),滿足人工智能高算力,高傳輸,大存儲要求。

針對汽車電子領域對于MLCC高容量/高耐壓/高可靠性的核心需求特點,微容以自身多年車載行業(yè)開發(fā)積累的材料工藝等基礎能力,采用高精度多疊層,采用快速燒結的國際尖端設備和排燒一體化等特有技術,推出了包括1210/X7T/100μF、1210/X7T/220μF等典型規(guī)格產品,用于高階智能駕駛,滿足L2及以上智能輔助駕駛各類汽車電子產品需求;以及1210/C0G/22nF/1000V、1210/C0G/33nF/630V等典型規(guī)格產品,用于三電動力系統(tǒng),滿足800V平臺下各類汽車電子產品需求。

目前,微容科技量產的高容系列MLCC產品已經覆蓋01005-1210全尺寸,容量從0.47μF延伸到最高至220μF,主流性能匹及日系巨頭,達國際頂尖水平。從產品矩陣來看,微容科技高端MLCC產品緊隨市場各類存量和新興市場需求,填補了大陸MLCC高端系列的空白。

積極擴產

面對廣闊的國產替代市場,僅有高端MLCC產品還不足以扭轉國內的供應難題,充足產能在供應鏈中同樣重要。目前日系巨頭的月產能已超千億片,但大陸MLCC產能相較日系,甚至是中國臺灣友商,仍相對落后。

微容科技成立之初,產能就是其重點突破的應用圍墻。據了解,微容科技搭建第一棟廠房時就引進了先進的生產、研發(fā)設備,布局了高標準生產車間,并設立專項信息化投入,打造數字化智能制造及研發(fā)設計平臺。目前,微容科技已建成兩棟廠房,用于超微型、射頻、高容量、高可靠車規(guī)、AI服務器等高端 MLCC系列產品的生產和研發(fā)。

成立數年間,微容科技MLCC產能持續(xù)爆發(fā),2023年已達450億片/月,2024年這一數字再次上漲至600億片/月,是中國大陸產銷量最大的MLCC供應商。

微容科技關于產能擴建的故事還在繼續(xù)書寫,2024年9月,微容科技在云浮羅定舉行微容科技智慧工廠奠基儀式,項目建成后,預計2027年年產能將突破9000億片大關。此外,據了解微容科技將持續(xù)投資規(guī)劃,預計2029竣工,進一步擴大高端MLCC產能,屆時年產能超12000億片,成為全球前三的MLCC制造商。

深耕研發(fā)

微容科技MLCC不斷完善的高端產品矩陣和充裕產能背后,是該企業(yè)對研發(fā)技術重視與積累。

微容科技創(chuàng)始人陳偉榮表示“微容科技自成立起就著重研發(fā),吸納了大量全球行業(yè)頂尖的研發(fā)型工程師?!蔽⑷菘萍脊倬W資料也顯示,公司連續(xù)四年研發(fā)投入占營收比重超過10%,研發(fā)人員規(guī)模近400人,均有多年的MLCC 專業(yè)生產制造經驗。

此外,MLCC制作難度和技術門檻很高,是材料學、物理學、化學的集大成者。在原材料這一核心行業(yè)壁壘上,微容科技也積極和各領域優(yōu)秀伙伴合作,參與共同開發(fā)。目前微容科技在材料、工藝、設備三大方向齊發(fā)力,持續(xù)推動高端MLCC研發(fā)。

結語

作為中國大陸高端MLCC的主要供應商,微容科技正通過其具備高容、高溫、高壓、高可靠等特性的MLCC產品為AI時代電子終端產品提供強有力的支持。展望未來,可以預見,如微容科技般持續(xù)滿足市場最新需求的半導體廠家,將對國內電子產業(yè)產生深遠的影響。

值得注意的是,半導體產品需求和應用的進步相輔相成。在國內半導體企業(yè)發(fā)展的過程中,也需要供應鏈更多采用國產產品,才能盡快實現大陸半導體產業(yè)的自主可控,推動整個中國電子元器件行業(yè)的技術進步和市場競爭力提升。

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