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    1. 5G產業數萬億市場,這些關鍵材料大有可為
      發布時間:2020-05-11 來源:中國無機鹽工業協會     分享到:

             目前,全球主要國家都在加快推進5G商用步伐,2019年10月31日,我國也正式宣布啟動5G商用。5G產業將帶動數萬億元的直接經濟產出,也將為相關關鍵材料帶來巨大的市場。

      微波介質陶瓷

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      濾波器是基站射頻核心部件,其主要部件是使發送和接收信號中特定的頻率成分通過,而極大地衰減其他頻率成分。基站濾波器主要有金屬同軸腔體、陶瓷介質諧振和陶瓷介質三類。隨著5G技術的發展,陶瓷介質濾波器逐步替代金屬腔體濾波器成為主流。


      三種濾波器對比

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      生產陶瓷介質濾波器的關鍵材料是微波介質陶瓷,全球微波介質陶瓷及粉體材料的生產主要集中在日本、美國等國家,主要生產企業有日本京瓷、TDK、村田制作所、德國EPCOS、美國TRANS-TECH等。位居我國介電陶瓷材料的龍頭企業國瓷材料,在國內市場占有率高達80%,在國際市場上的占有率不足5%。


      半導體材料


      在5G通信技術中,需要大量的中高頻器件,主要包含濾波器、功率放大器、低噪聲放大器、射頻開關等。化合物半導體材料是制備這些器件的核心關鍵材料。化合物基半導體材料主要包括砷化鎵、氮化鎵、碳化硅等化合物半導體,具備禁帶寬度大、電子遷移率高、直接禁帶等性能,可以實現高頻譜效率、大頻率波處理、低延時響應等功能。化合物半導體材料未來將在5G領域得到廣泛應用。


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      據報道,隨著5G市場的到來,GaAs,GaN和SiC器件的市場需求估計到2021 年市場規模將分別達到130億美元、6億美元和5.5億美元。目前GaAs、GaN 和SiC三種材料的技術和市場主要被美國、日本和歐洲等國家壟斷。


      光纖預制棒材料


      伴隨著5G通信Massive MIMO天線技術的應用和基站的密集化建設,將對光纖傳輸市場帶來新的增長。光纖預制棒是制作光纖、光纜的重要基礎材料。其中,制備光預制棒的核心材料是石英砂材料。


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      目前,光纖預制棒的制備技術主要為美國、歐洲和日本企業掌握。長飛、烽火、富通、亨通、中天等公司,通過與國外企業建立合作關系,采取技術引進等方式,實現了光纖預制棒國產化生產,但是核心技術及專利依然被國外企業控制,我國光纖預制棒主要來自日本和德國,從日本進口量較大。


      封裝基板材料


      在5G通訊中,通訊器件向著微型化和集成化發展,通訊器材單位功耗和電磁輻射將顯著增加,對設備的封裝導熱技術提出了新的要求,封裝技術的不斷提高,必然要求材料的性能不斷提高。封裝基板是芯片封裝體的重要組成材料,可以分為有機、陶瓷和復合材料三種。有機封裝基板,以聚酰亞胺(PI)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等原材料為主。無機陶瓷基板原材料為高化學穩定性、高耐腐蝕性、氣密性好、熱導率高及熱膨脹系數匹配的Al2O3、AlN、SiC和BeO等陶瓷材料。


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      目前全球封裝基板行業基本由UMTC、Ibiden、SEMCO、Shinko等日本、韓國和中國臺灣等地區所壟斷,目前占據了全球封裝基板90%的市場份額。目前我國大陸主流基板廠有深南電路、珠海越亞、興森科技和丹邦科技,占據市場份額僅為1%左右。


      手機外殼材料


      由于5G采用大規模MiMO技術,使手機中需要新增大量天線,而金屬材料會對信號產生屏蔽和干擾,因此手機后蓋去金屬化將是5G時代的大趨勢。手機后蓋材質將由金屬向玻璃、陶瓷和塑料轉變。


      目前,手機前后蓋應用較為廣泛的是2.5D玻璃,2D玻璃的市場占比已經逐漸減小,性能更為優越的3D玻璃占比開始增大。3D玻璃具有輕薄、透明度更高、抗指紋性強、防眩光、耐刮傷等優點。雖然未來手機前后蓋都可能使用玻璃材料,但仍需采用金屬中框。


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      陶瓷材料結合了玻璃的外形差異化、無信號屏蔽、硬度高等性能優勢,同時擁有接近于金屬材料的優異散熱性。陶瓷作為手機外殼材料具有良好的質感、其耐磨性好、散熱性能好,能夠很好的滿足5G通信和無線充電技術對機身材料的要求。


      PMMA+PC復合板材原材料成本低、且易于加工、耐摔不易碎不變形;通過紋理設計和3D高壓成型可以實現3D玻璃效果,表面視覺質感大大增強;背板兼具良好的耐磨性和韌性。


      電磁屏蔽材料


      毫米波穿透力差、衰減大、覆蓋能力會大大減弱,因此5G對信號的抗干擾能力要求很高,需要大量的電磁屏蔽器件。目前,廣泛應用的電磁屏蔽材料包括導電漿料、導電膠、導電涂料、導電漆、導電橡膠、導電布、導電泡棉、金屬絲網及透明導電膜等。


      電磁屏蔽原材料特性及應用場合

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      參考資料:

      申勝飛、李茜.5G通信技術關鍵材料發展研究

      王海峰.新材料在5G通信領域中的應用及展望

      環球聚氨酯.5G材料之爭:誰被淘汰,又是誰的時代?

      中信證券


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