楊 斌,王 榮,張 晗,李 勃
(1.科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心,北京 100044;2.清華大學(xué)材料系新型陶瓷與精細(xì)工藝國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100084)
隨著4G/5G 移動通信技術(shù)、毫米波技術(shù)等現(xiàn)代通信技術(shù)的快速發(fā)展,信息化浪潮席卷全球,通信設(shè)備和便攜式終端正向微小型化、多功能化、高頻化、高性能、高可靠性等方向發(fā)展。與微波相比,5G 和毫米波元器件尺寸要小得多,而且設(shè)備的多功能化使得產(chǎn)品中元器件數(shù)量成倍增加。為了滿足高可靠性和高穩(wěn)定性的要求,元器件的模塊化和高度集成化成了必然的趨勢和選擇。在通常情況下,電子產(chǎn)品中遵循摩爾定律的集成電路僅占系統(tǒng)總體積的10%,而不滿足摩爾定律的無源元器件則占據(jù)了剩余90%體積,這些無源元器件成為了電子產(chǎn)品小型化的瓶頸[1]。低溫共燒陶瓷(Low Temperature Cofired Ceramic,LTCC)技術(shù)是無源元器件集成的關(guān)鍵技術(shù),將低溫?zé)Y(jié)陶瓷粉用流延法制成厚度精確而且致密的生瓷帶,在生瓷帶上利用激光打孔、微孔注漿、精密導(dǎo)體漿料印刷等工藝制出所需要的電路圖形,并將多個無源器件嵌入其中,多層疊壓后在900 ℃以下進(jìn)行燒結(jié),制成三維空間互不干擾的高密度電路基板。通過LTCC 可以實(shí)現(xiàn)三大無源器件(電阻、電容、電感)及其他各種無源器件(如天線、濾波器等)封裝于多層布線基板中,并與有源器件(如功率MOS、晶體管、IC 模塊等)共同集成為完整的電路系統(tǒng)[2]。
與其他集成技術(shù)相比,LTCC 技術(shù)的主要優(yōu)勢在于:①LTCC 材料具有優(yōu)良的高頻、高速傳輸和寬帶通的特性。其介電常數(shù)可通過改變材料配方來調(diào)控,增加了電路設(shè)計的靈活性;②以電導(dǎo)率高的金屬材料作為布線導(dǎo)體,有利于提高電路系統(tǒng)的品質(zhì)因數(shù);③熱傳導(dǎo)性比普通PCB 電路板好,熱膨脹系數(shù)低,有助于提高集成系統(tǒng)的可靠性及耐高溫和承受大電流的能力;④可通過多層互聯(lián)內(nèi)埋多個無源器件,并結(jié)合表面貼裝技術(shù),實(shí)現(xiàn)有源無源集成,極大地提高電路的組裝密度;⑤與其他多層布線技術(shù)兼容性好,可進(jìn)行混合多芯片組件技術(shù)的開發(fā);⑥非連續(xù)性生產(chǎn)工藝,便于進(jìn)行質(zhì)量檢查,有利于提高成品率,降低成本[3-4]。憑借上述優(yōu)勢,LTCC 現(xiàn)已成為無源集成的主流技術(shù),廣泛應(yīng)用于無線通信、消費(fèi)電子、汽車電子、航空航天以及國防軍工等領(lǐng)域。鑒于LTCC 技術(shù)對于我國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要性,本文簡述了國內(nèi)外LTCC 材料及器件的發(fā)展?fàn)顩r和發(fā)展趨勢,分析了我國LTCC 技術(shù)的經(jīng)濟(jì)社會需求和未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn),并針對LTCC 產(chǎn)業(yè)存在的問題提出相應(yīng)的建議和思考。
LTCC 材料到器件的研發(fā)是一個非常復(fù)雜的過程,需要從材料配方設(shè)計、粉體制備、生瓷帶流延到器件設(shè)計、加工及性能測試等環(huán)節(jié)進(jìn)行反復(fù)實(shí)驗(yàn),研發(fā)周期長、難度大。自1982 年美國休斯公司開發(fā)出LTCC技術(shù)以來,世界各國在LTCC 材料制備、LTCC 生瓷帶、生瓷帶與金屬電極漿料的共燒匹配性等方面投入巨資進(jìn)行了研發(fā)。Ferro(福祿)、DuPont(杜邦)、NEC(日本電氣)、Hitachi Metal(日立金屬)等公司都相繼開始研制LTCC 材料,開發(fā)出各種自有配方的低介電、低損耗的LTCC 材料體系,并逐漸形成了陶瓷粉研發(fā)制備、生瓷帶流延開發(fā)、LTCC 器件制備及應(yīng)用的整個產(chǎn)業(yè)鏈。國外廠商由于投入已久,在低溫共燒介質(zhì)材料、共燒工藝、產(chǎn)品質(zhì)量和專利標(biāo)準(zhǔn)等方面均占領(lǐng)先優(yōu)勢。
隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展,全球LTCC 市場規(guī)模逐年上升,僅9 年時間LTCC 總產(chǎn)值便翻了一倍,從2010 年的6.2 億美元上升到2019 年的12.4 億美元,年均復(fù)合增長率達(dá)到8%,到2022 年有望達(dá)到15 億美元。隨著LTCC 市場的穩(wěn)步增長,海外企業(yè)形成寡頭壟斷格局。從全球LTCC 市場的占有情況來看,排名前9 的廠商占據(jù)近90%市場份額,主要技術(shù)掌握在日本、美國和部分歐洲國家手中,產(chǎn)業(yè)集中度較高。以LTCC 生產(chǎn)地區(qū)來看,全球第一大產(chǎn)區(qū)為日本,約占全球LTCC 市場份額的60%,其次為歐洲與美國地區(qū),約占全球LTCC 市場份額的17%。從廠商市占率來觀察,全球第一大生產(chǎn)廠商為日系廠商Murata(村田),全球市占率為30%,第二大廠商為日系廠商Kyocera(京瓷),全球市占率為16%,第三大廠商為德國的Bosch(博世),全球市占率為8%,其他大廠還有日本TDK(東京電氣化學(xué)工業(yè))、Taiyo Yuden(太陽誘電)和美國的CTS(西迪斯)公司。日本廠商位于全球LTCC產(chǎn)品市場與技術(shù)的主導(dǎo)地位。
日本村田是全球規(guī)模最大的MLCC 廠商。自從LTCC 出現(xiàn)以來,日本村田就一直保持世界第一的地位,全球市場占有率一直高于26%,在高端市場的占有率更高。村田公司采用低介電陶瓷材料和低阻抗銀導(dǎo)體開發(fā)出獨(dú)特的“零收縮LTCC”,能夠?qū)⑻沾墒湛s局限于Z方向(厚度方向),而且確保極佳的尺寸精度和表面光坦度,可靠性高,適用于汽車電子和射頻電路。京瓷公司生產(chǎn)出高強(qiáng)度材料(LTCC Hard):GL300,該材料抗下落沖擊能力強(qiáng),是非常適用于移動電子設(shè)備用模塊基板的材料。TDK 公司提供LTCC技術(shù)的天線、濾波器、耦合器、雙工器、平衡器等高頻元件,在WLAN、藍(lán)牙連接、導(dǎo)航以及汽車電子等應(yīng)用中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。該公司LTCC 產(chǎn)品的最大優(yōu)勢在于能夠?qū)V波器的尺寸做到很小,2017 年研制的LTCC 低通濾波器的尺寸僅為0.65 mm×0.5 mm。上述LTCC 廠商在產(chǎn)品類別方面各有特點(diǎn),日本村田主要研究低燒結(jié)收縮率的LTCC 材料,京瓷公司主要生產(chǎn)LTCC 陶瓷材料和LTCC 基板。TDK 公司研究LTCC 器件的小型化,在智能手機(jī)和便攜式移動終端等應(yīng)用中具有優(yōu)勢。
為了獲得更大的帶寬和更快的傳輸速率,無線通信系統(tǒng)的工作頻率越來越高,5G 和毫米波技術(shù)是正在大力發(fā)展的通信技術(shù)。同時,手機(jī)、智能可穿戴設(shè)備等消費(fèi)電子產(chǎn)品的功能越來越復(fù)雜,體積也越來越小,這些因素均使得LTCC 組件不斷向模塊化、小型化及高頻化等方向發(fā)展。因此,開發(fā)具有更好溫度穩(wěn)定性、更低介電損耗、更低燒結(jié)溫度的可適用于高頻場景的低溫共燒介質(zhì)陶瓷材料,提升LTCC 工藝技術(shù)水平和內(nèi)部線路設(shè)計能力,減小LTCC 元器件尺寸并進(jìn)行更高密度集成是未來LTCC 技術(shù)的發(fā)展趨勢。
我國LTCC 產(chǎn)業(yè)起步較晚,深圳南玻電子(2008年被順絡(luò)電子收購)是國內(nèi)最早引入LTCC 生產(chǎn)線的廠商,在2003 年率先引進(jìn)LTCC 生產(chǎn)線之后,目前國內(nèi)已建立數(shù)十條生產(chǎn)線,產(chǎn)業(yè)規(guī)模初步形成[3]。目前我國的LTCC 產(chǎn)業(yè)主要集中在珠三角和長三角地區(qū),這兩個區(qū)域的電子制造技術(shù)先進(jìn)而且上下游產(chǎn)業(yè)鏈配套齊全。近年來我國LTCC 市場規(guī)模保持高速增長態(tài)勢,2018 年我國LTCC 市場規(guī)模約為37.26 億元,同比增長11%。從市場份額的集中度來看,我國LTCC 行業(yè)集中度不高,順絡(luò)電子占比最大但也僅為10.7%,而其他幾家大企業(yè)如麥捷科技、振華富、風(fēng)華高科占比都不超過5%。
順絡(luò)電子是國內(nèi)電感龍頭企業(yè),電感產(chǎn)品全球市場份額超過6%,其中疊層電感產(chǎn)能位居全球第二、片式繞線電感位居全球第三。公司于2011 年擴(kuò)產(chǎn)LTCC 項(xiàng)目,形成初具規(guī)模的片式LTCC 產(chǎn)品生產(chǎn)線,疊層片式LTCC 濾波器、片式LTCC 天線和LTCC 射頻前端模塊等LTCC 產(chǎn)品年產(chǎn)能達(dá)到1.62 億只。2016年重點(diǎn)開發(fā)小尺寸射頻濾波器、雙工器、三工器、巴倫以及基板產(chǎn)品。2019 年LTCC 產(chǎn)品銷售額占比由2018 年的1.5%提高至3.2%,通過不斷拓展LTCC 產(chǎn)品品類,實(shí)現(xiàn)LTCC 產(chǎn)品線的高增長。近年來,順絡(luò)電子在01005 電感的產(chǎn)業(yè)化方面取得重要突破,相關(guān)產(chǎn)品與國際上的領(lǐng)先廠商日本村田的產(chǎn)品綜合性能對比上處于同一水平。此外,麥捷科技重點(diǎn)研發(fā)的基于LTCC 基板的SAW 濾波器目前也已開始量產(chǎn)。
2017 年清華大學(xué)聯(lián)合西安交通大學(xué)、電子科技大學(xué)、中科院上硅所、順絡(luò)電子、風(fēng)華高科、振華富電子等十五家單位共同承擔(dān)了國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目“高性能電磁介質(zhì)及元器件開發(fā)”。該項(xiàng)目堅持材料-器件-工藝一體化研究開發(fā)路線,從材料層面、設(shè)計及工藝層面和元器件層面對高性能電磁介質(zhì)及高性能元器件的前沿科學(xué)技術(shù)問題開展了深入系統(tǒng)的研究,并將研究成果應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中,實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵材料和關(guān)鍵技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,滿足新型信息功能陶瓷元器件的微小型化、集成化/模塊化、高頻化與頻率系列化、多功能化/新功能、高可靠性等發(fā)展要求。在材料方面,開發(fā)出了低介LTCC 材料,其相對介電常數(shù)為5.676,介電損耗1.73×10-4,Q×f值高達(dá)124200 GHz,可滿足微波器件小型化、低損耗化的要求,有潛力應(yīng)用于5G通信LTCC 器件中[5];采用改進(jìn)的固相反應(yīng)工藝,制備了復(fù)相溫度穩(wěn)定型微波介質(zhì)陶瓷0.35Ag2MoO4-0.65Ag0.5Bi0.5MoO4,可在520 ℃實(shí)現(xiàn)燒結(jié),相對介電常數(shù)為23.9,Q×f值為16200 GHz,諧振頻率溫度系數(shù)為-2.4×10-6/℃[6]。在器件方面,設(shè)計制備了Ka 波段LTCC 基片集成波導(dǎo)濾波器,其中心頻率27.7 GHz,插損為1.74 dB,3 dB 帶寬約為10%[7]。在工藝方面,順絡(luò)電子建立了內(nèi)部導(dǎo)體線寬尺寸≤10 μm的多層低溫共燒元器件制造平臺,實(shí)現(xiàn)微波介質(zhì)濾波器件和多種微型無源元器件規(guī)模化生產(chǎn),建成年產(chǎn)100 億只以上片式元件和組件的生產(chǎn)線,成為國內(nèi)最大的無源集成器件及模塊研發(fā)基地,促進(jìn)高端電子產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈的形成。
總體來說,我國LTCC 技術(shù)的研發(fā)落后國外發(fā)達(dá)國家5~10 年。目前我國在疊層片式電感領(lǐng)域具備較強(qiáng)的批量生產(chǎn)能力,在全球占據(jù)了一定的市場份額。但是生產(chǎn)所用的原材料和設(shè)備依然嚴(yán)重依賴進(jìn)口,LTCC 產(chǎn)品主要集中在利潤率低的中低端產(chǎn)品,高端產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)仍然落后于日本、歐美等發(fā)達(dá)國家。
(1)LTCC 原材料國產(chǎn)化問題。
我國雖然具有龐大的元器件制造生產(chǎn)能力,但是在高頻低損耗低溫共燒陶瓷介質(zhì)材料生產(chǎn)方面依然落后于國外發(fā)達(dá)國家,國內(nèi)民用市場僅有順絡(luò)電子、風(fēng)華高科、振華富和麥捷科技等企業(yè)進(jìn)行了LTCC 產(chǎn)業(yè)布局,產(chǎn)品主要以疊層片式電感為主,但在高性能LTCC 陶瓷粉和生瓷帶上還依賴進(jìn)口,尤其是面向5G通信器件應(yīng)用的新型低介電常數(shù)、超低介電損耗、穩(wěn)定介溫特性和優(yōu)異耐壓強(qiáng)度的LTCC 材料目前在國內(nèi)近乎空白[8]。國內(nèi)一些知名研究所和高校如清華大學(xué)、電子科技大學(xué)、中科院上海硅酸鹽研究所、南京工業(yè)大學(xué)、華中科技大學(xué)等,在高性能LTCC 瓷粉和生瓷帶制備上取得了若干研究成果,但主要停留在基礎(chǔ)研究和實(shí)驗(yàn)室小批量制作階段,實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的粉體材料較少。而國內(nèi)的產(chǎn)業(yè)界很少能實(shí)現(xiàn)材料、生瓷帶、器件一條龍生產(chǎn),缺乏研究院所與龍頭企業(yè)的技術(shù)對接,導(dǎo)致無法將材料大批量生產(chǎn)、制成器件并實(shí)現(xiàn)終端應(yīng)用。
目前我國在研制LTCC 材料體系中具體存在的問題主要有:1、LTCC 瓷粉批次穩(wěn)定性差,沒有量產(chǎn)能力,無法商業(yè)化;2、LTCC 生瓷帶性能與國際領(lǐng)先水平存在差距;3、LTCC 生瓷帶與銀電極漿料材料匹配性差;4、由于存在批次穩(wěn)定性差等問題,國產(chǎn)瓷粉的需求量不足,不能形成規(guī)模生產(chǎn),無法開展批產(chǎn)穩(wěn)定性等方面的技術(shù)攻關(guān),抑制了國產(chǎn)瓷粉和生瓷帶的應(yīng)用。
(2)LTCC 工藝設(shè)備國產(chǎn)化問題。
早期的LTCC 生產(chǎn)線上多個工藝可由手工完成,但是近年來隨著LTCC 功能模塊的集成度越來越高,為了保證產(chǎn)品的精度、可靠性以及提高生產(chǎn)效率,LTCC 工藝開始向全自動化操作轉(zhuǎn)移[9-10]。將LTCC 生產(chǎn)工藝與信息技術(shù)和智能技術(shù)深度融合,建立LTCC智能生產(chǎn)線,實(shí)現(xiàn)設(shè)計過程和制造過程的智能化是未來的發(fā)展趨勢[11]。目前我國LTCC 生產(chǎn)線上采用的高精度自動化生產(chǎn)設(shè)備主要依賴進(jìn)口。LTCC 生產(chǎn)涉及到的主要設(shè)備有切片機(jī)、沖孔機(jī)、印刷機(jī)、疊片機(jī)等,這些設(shè)備由日系廠商占主導(dǎo),國內(nèi)設(shè)備廠商主要有中電二所、四十五所等[12]。未來將需要大量的LTCC 生產(chǎn)線來滿足日益增長的產(chǎn)能需求,國內(nèi)廠商也需要開發(fā)出更先進(jìn)的工藝和更先進(jìn)的設(shè)備來滿足市場需求。
在美國發(fā)起的貿(mào)易戰(zhàn)中,美國將技術(shù)優(yōu)勢“武器化”,對我國信息科技產(chǎn)業(yè)造成嚴(yán)重打擊。無源器件作為電子信息產(chǎn)業(yè)的基石,LTCC 材料和器件的國產(chǎn)化刻不容緩。在當(dāng)前緊張的國際形勢下,這類技術(shù)的核心材料和設(shè)備禁運(yùn)風(fēng)險非常大,存在“卡脖子”風(fēng)險,威脅我國電子信息產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。因此,必須加速相關(guān)核心技術(shù)的國產(chǎn)化進(jìn)程,開發(fā)出具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能LTCC 材料并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
開發(fā)新頻譜資源是現(xiàn)代通信技術(shù)持續(xù)發(fā)展的方向,新頻譜資源的開發(fā)朝著更高頻段、更寬頻譜使用范圍方向發(fā)展。5G NR 定義的頻譜范圍達(dá)到6 GHz(FR1)以及蜂窩移動網(wǎng)絡(luò)從未使用過的毫米波段(FR2),基于傳統(tǒng)微波介質(zhì)陶瓷體系的元器件在性能上已經(jīng)無法滿足使用要求。適合更高頻率、更大帶寬的LTCC 介質(zhì)濾波器、LTCC 片式天線等LTCC 射頻元件有著巨大的市場需求。開發(fā)新型的高性能LTCC 材料及器件對我國經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展有著至關(guān)重要的作用:
(1)高性能LTCC 材料及器件的研究開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化將會帶動移動通信等產(chǎn)業(yè)中基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性技術(shù)的發(fā)展,促進(jìn)電子信息產(chǎn)業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的形成,對于電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級,提高我國基礎(chǔ)電子信息產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平,增強(qiáng)民族電子信息產(chǎn)業(yè)的國際競爭力有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。
(2)啟動新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。以5G 移動通信為代表的一系列新興電子信息產(chǎn)業(yè)是重要的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn),這些產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,市場廣闊。同時,這些新的通信和消費(fèi)類電子產(chǎn)品將形成一系列新的消費(fèi)熱點(diǎn),對于拉動國民經(jīng)濟(jì)有著不可估量的作用。針對移動通信、數(shù)字電視等新型電子產(chǎn)品所需要的關(guān)鍵元器件和材料開展研究,對于新的經(jīng)濟(jì)生長點(diǎn)的形成將起到促進(jìn)作用。
(3)加速高端電子元器件國產(chǎn)化的步伐。由于市場需求強(qiáng)勁,國外公司在我國無源元器件市場上獲得了巨額利潤。我國政府和企業(yè)在這一產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中所獲得的利益仍然微乎其微,其中一個重要標(biāo)志是整機(jī)(包括手機(jī)、交換機(jī)和基站)中高端元器件(如微型元件、微波介質(zhì)濾波器等)絕大多數(shù)依賴進(jìn)口。實(shí)現(xiàn)移動通信所需電子元器件的國產(chǎn)化和本地化的關(guān)鍵是提高國產(chǎn)元器件產(chǎn)品的質(zhì)量,增強(qiáng)國產(chǎn)元器件產(chǎn)品與國外同類產(chǎn)品的競爭力。為此,面向新一代移動通信技術(shù),開展具有針對性的研發(fā)工作,有助于推進(jìn)移動通信產(chǎn)品的國產(chǎn)化和本地化進(jìn)程。
根據(jù)所包含的元件數(shù)量和在電路中的作用,廣義上的LTCC 元器件可分為以疊層片式電感、電容、電阻為代表的高精度片式LTCC 元件和以LTCC 射頻元器件為代表的LTCC 無源集成功能器件。LTCC 射頻元器件是指利用LTCC 技術(shù)并通過三維電路結(jié)構(gòu)設(shè)計將電感、電容和射頻電路集成在一起而形成的具有較好高頻特性的內(nèi)埋式無源電子元器件,主要包括濾波器、天線、耦合器等[13-16]。LTCC 射頻元器件是無源電子元器件的高端產(chǎn)品,代表行業(yè)最前沿的技術(shù)水平,產(chǎn)品單價遠(yuǎn)高于電感、電容等片式元件。目前我國LTCC 產(chǎn)品主要以片式元件為主,涉足高端電子元器件的企業(yè)數(shù)量較少。LTCC 技術(shù)是實(shí)現(xiàn)電子元器件片式化、多功能化、高頻化、集成化的關(guān)鍵技術(shù),結(jié)合目前我國5G 通信技術(shù)的不斷普及和毫米波技術(shù)的不斷推進(jìn),催生了很多新興行業(yè)。新型的高性能LTCC材料及器件的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用對我國電子信息產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級、把握新行業(yè)的發(fā)展機(jī)遇、實(shí)現(xiàn)科技領(lǐng)域彎道超車有著重要的戰(zhàn)略意義:
(1)有助于LTCC 射頻元器件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。LTCC射頻元器件主要應(yīng)用于移動通信、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葻o線通信領(lǐng)域,應(yīng)用對象主要有智能手機(jī)、WLAN 模塊、WIFI 模塊、藍(lán)牙模塊和GPS 模塊等。5G 時代基站數(shù)量和密度有了非常大的提升,聯(lián)網(wǎng)電子終端設(shè)備數(shù)量成倍增長,所需射頻元器件數(shù)量龐大。LTCC 射頻元器件由于具有良好的高頻性能、高集成度和高可靠性,在5G 通信和未來高頻通信時代有著極其廣闊的市場前景。
(2)有助于毫米波技術(shù)等高頻通信技術(shù)的發(fā)展。在未來高度信息化社會,萬物互聯(lián)是未來社會的發(fā)展趨勢,目前我國5G 網(wǎng)絡(luò)主要采用sub-6 GHz 頻段,低頻資源有限,高頻通信需求日益凸顯。但是毫米波繞射能力較弱、衰減較大,將5G 部署在毫米波頻段下必須克服其穿透力差、衰減大等缺點(diǎn),這對射頻等高頻通信核心器件提出了更高的要求。目前國外主流運(yùn)營商已經(jīng)開展了高頻段5G 網(wǎng)絡(luò)部署,高頻元器件核心技術(shù)主要被國外公司掌握,我國高頻通信的發(fā)展落后于中低頻通信。基于LTCC 技術(shù)的射頻元器件在高頻通信應(yīng)用中有著顯著優(yōu)勢,發(fā)展?jié)M足毫米波頻段等高頻應(yīng)用的高性能LTCC 介質(zhì)材料及器件是5G 通信、物聯(lián)網(wǎng)、智能交通、衛(wèi)星導(dǎo)航等新興產(chǎn)業(yè)的迫切需求,對于我國高頻通信技術(shù)的發(fā)展、實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)、建立高度信息化社會具有重要推動作用。
(3)有助于LTCC 傳感器領(lǐng)域的發(fā)展。無源無線傳感器無需引線和電源供電便可進(jìn)行信號的探測和傳輸,使用壽命長,維護(hù)簡單,是未來傳感器發(fā)展的重要方向[17-20]。LTCC 材料有著高熔點(diǎn)、高耐磨性和耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn),是面向惡劣環(huán)境應(yīng)用的傳感器的理想載體。相比傳統(tǒng)傳感器,基于LTCC 技術(shù)的無源傳感器在復(fù)雜環(huán)境下仍可保持高精度和高可靠性,在傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域、航空領(lǐng)域以及國防軍工領(lǐng)域中有著重要的應(yīng)用潛力。
電子信息產(chǎn)業(yè)是智能制造的基礎(chǔ)支撐和制造業(yè)的核心內(nèi)容,對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了重要的支撐作用。《中國制造2025》 國家戰(zhàn)略中,明確將電子信息產(chǎn)業(yè)作為重點(diǎn)突破的領(lǐng)域,在“十三五”期間肩負(fù)著重大戰(zhàn)略使命。目前我國電子信息產(chǎn)業(yè)處于加快轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵階段,為了發(fā)展高性能LTCC 材料及器件核心技術(shù),提高電子基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的核心競爭力,提出以下建議:
(1)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)開發(fā)新型LTCC 材料和器件。
對于高校和科研機(jī)構(gòu)而言,將被“卡脖子”的核心材料和核心技術(shù)作為科研任務(wù)進(jìn)行重點(diǎn)布局,整合高校、科研院所和企業(yè)的優(yōu)質(zhì)資源,開展產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)。以產(chǎn)業(yè)發(fā)展為導(dǎo)向,開發(fā)新型的高性能LTCC材料、技術(shù)工藝和器件,在關(guān)鍵材料和關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域擺脫對發(fā)達(dá)國家的依賴,形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的材料體系和核心技術(shù)。
(2)制定電子元器件各個細(xì)分領(lǐng)域的國家標(biāo)準(zhǔn)以及行業(yè)/團(tuán)隊(duì)標(biāo)準(zhǔn)。
對于企業(yè)而言,應(yīng)與高??蒲性核献髋囵B(yǎng)具有創(chuàng)新能力的產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的研發(fā)隊(duì)伍,積極將高??蒲性核某晒a(chǎn)業(yè)化。協(xié)同產(chǎn)業(yè)鏈上下游各方企業(yè)制定相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),統(tǒng)一產(chǎn)品規(guī)格。LTCC 射頻元器件包含天線、濾波器、開關(guān)、低噪聲放大器和振蕩器等多種組件,不同組件的集成會形成不同功能的模塊。針對不同的模塊需要做不同的設(shè)計,產(chǎn)品規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)化有助于減少下游客戶的設(shè)計成本,增強(qiáng)產(chǎn)品與國外同類產(chǎn)品的競爭力,極大地推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
(3)政策上支撐中小電子元器件企業(yè)發(fā)展。
電子元器件產(chǎn)業(yè)屬于資金密集型產(chǎn)業(yè),需要投入大量資金進(jìn)行研發(fā)和生產(chǎn)。我國電子元器件企業(yè)規(guī)模相對較小,貸款困難,一方面需要降低企業(yè)的銀行信貸成本,另一方面需要深化資本市場改革,發(fā)揮好資本市場融資功能,為降低社會融資成本和增加企業(yè)中長期融資提供有力支持。
(4)培養(yǎng)和引進(jìn)高端人才。
電子元器件產(chǎn)業(yè)屬于技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè),需要大量的高端人才作為支撐,人才培養(yǎng)和人才引進(jìn)力度需要進(jìn)一步提高,通過人才實(shí)現(xiàn)科技第一生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化,實(shí)現(xiàn)電子元器件產(chǎn)業(yè)由低端產(chǎn)品向高端、高附加值產(chǎn)品轉(zhuǎn)變。