傳染病過后國內廠商陸續(xù)提價,無源晶振國產替代迎來契機。對比四家晶振廠商低頻及高頻晶體諧振器產品參數(shù),日本、中國臺灣、大陸廠商在無源晶振領域并無明顯差異。目前,中國憑借勞動力成本、市場規(guī)模優(yōu)勢,已經發(fā)展成為無源晶振主要制造基地。2020年傳染病導致全球晶振產能減少,供需狀況發(fā)生轉變。3月后,中國情勢已經逐步好轉產能釋放在即,晶振行業(yè)迎來國產替代契機。根據(jù)公開資料顯示,泰晶科技等國內晶振企業(yè)已于2月20日對產品亦進行新一輪提價,中國廠商在無源領域的優(yōu)勢將逐步凸顯。汽車電子:預計2020年全國車用晶振15.4億顆。湖北晶振匹配電容
石英鐘走時準、耗電省、經久耐用為其很大優(yōu)點。不論是老式石英鐘或是新式多功能石英鐘都是以石英晶體振蕩器為重要電路,其頻率精度決定了電子鐘表的走時精度。從石英晶體振蕩器原理的示意圖中,其中V1和V2構成CMOS反相器石英晶體Q與振蕩電容C1及微調電容C2構成振蕩系統(tǒng),這里石英晶體相當于電感。振蕩系統(tǒng)的元件參數(shù)確定了振頻率。一般Q、C1及C2均為外接元件。另外R1為反饋電阻,R2為振蕩的穩(wěn)定電阻,它們都集成在電路內部。故無法通過改變C1或C2的數(shù)值來調整走時精度。但此時我們仍可用加接一只電容C有方法,來改變振蕩系統(tǒng)參數(shù),以調整走時精度。根據(jù)電子鐘表走時的快慢,調整電容有兩種接法:若走時偏快,則可在石英晶體兩端并接電容C,如圖4所示。此時系統(tǒng)總電容加大,振蕩頻率變低,走時減慢。若走時偏慢,則可在晶體支路中串接電容C。如圖5所示。此時系統(tǒng)的總電容減小,振蕩頻率變高,走時增快。只要經過耐心的反復試驗,就可以調整走時精度。因此,晶振可用于時鐘信號發(fā)生器。吉林晶振12m移動終端:預計2022年國內手機廠商對晶振需求量達35.2億顆。
負載電容是指晶振的兩條引線連接IC塊內部及外部所有有效電容之和,可看作晶振片在電路中串接電容。負載頻率不同決定振蕩器的振蕩頻率不同。標稱頻率相同的晶振,負載電容不一定相同。因為石英晶體振蕩器有兩個諧振頻率,一個是串聯(lián)揩振晶振的低負載電容晶振:另一個為并聯(lián)揩振晶振的高負載電容晶振。所以,標稱頻率相同的晶振互換時還必須要求負載電容一至,不能冒然互換,否則會造成電器工作不正常。晶振旁的電阻(并聯(lián)與串聯(lián))一份電路在其輸出端串接了一個22K的電阻,在其輸出端和輸入端之間接了一個10M的電阻,這是由于連接晶振的芯片端內部是一個線性運算放大器,將輸入進行反向180度輸出,晶振處的負載電容電阻組成的網絡提供另外180度的相移,整個環(huán)路的相移360度,滿足振蕩的相位條件,同時還要求閉環(huán)增益大于等于1,晶體才正常工作。
中國臺灣地區(qū)廠商近年來發(fā)展迅速,產品更新速度快,2017年已經占據(jù)了全球約24.3%的市場份額,競爭實力在短時間內也無法撼動。大陸企業(yè)起步較晚,重要生產設備依賴外購,產品主要應用于消費類電子和小型電子領域。不過近年來,大陸廠商憑借成本優(yōu)勢迅速發(fā)展,成長率***高于其他國家。根據(jù)日本水晶工業(yè)協(xié)會公布的數(shù)據(jù):2017年大陸廠商晶振銷售額約占全球的10.10%,較2010年的4.0%增長近6.1個百分點。無源晶振在對精度要求較低、成本較高的領域廣泛應用。雖然無源晶振的精度、抗噪聲性能、抗干擾性能較有源晶振存在一定差距,但終端廠商在選擇晶振時也會考慮成本因素。無源晶振的價格為有源晶振的五分之一至十分之一,在電路中廣泛應用。比如,移動終端的藍牙傳輸、紅外線功能,計時器及鐘表的計時功能,需無源晶振便能實現(xiàn)。小型化晶振國產替代浪潮已至加大資本支出迎接產業(yè)轉移 。
AT切型晶振缺陷:傳統(tǒng)機械加工難以滿足嚴格的公差要求。AT切割是目前使用量較大的石英晶體類型之一,常用于高頻晶振。典型的超小型胚料尺寸小于3.5*0.63mm,加工難度大幅增加。大規(guī)模生產小型晶體時,需要將公差控制在2um以內,而傳統(tǒng)機械加工難以滿足嚴格的公差要求。超高頻晶振缺陷:多次倍頻導致相噪損失嚴重。晶振工作頻率通常與晶片厚度成反比,傳統(tǒng)機械加工適合的頻率范圍為1-40MHz(對應晶片厚度0.04mm)。以傳統(tǒng)方式生產百MHz晶振需要將晶片加工至超薄,從而導致出現(xiàn)穩(wěn)定性差及易破損的缺點。因此,生產百兆赫茲高頻晶振通常采用10MHz成熟產品作為基準頻率源,并經過多次倍頻獲得所需信號。但這樣導致電路復雜,相噪損失嚴重。全球晶振市場集中于日本、中國臺灣、美國以及中國大陸。河北晶振8m
晶體通過壓電效應產生特定頻率信號。湖北晶振匹配電容
替代邏輯三:突破光刻技術,推進小型化、高精度發(fā)展(1)MEMS技術可解決傳統(tǒng)機械加工的局限高穩(wěn)定性的晶體元器件晶體單元/晶體振蕩器按照切型主要分為三種:1)kHz級的晶體單元采用音叉型結構振動子;2)MHz級的晶體單元采用AT型結構振動子;3)百MHz超高頻晶體單元采用SAW型振動子,溫度特性曲線和音叉型振動子類似。隨著下游產品對晶振抗振性、相位噪聲等、尺寸小型化等參數(shù)要求越來越高,傳統(tǒng)機械加工的局限性逐漸顯露。音叉型晶振缺陷:單元尺寸壓縮后將難于取得良好的振蕩特性。當石英振動子的尺寸從1.2×1.0mm減小到1.0×0.8mm時,串聯(lián)電阻值(CI值)會升高30%左右,也就是說音叉型晶體單元尺寸壓縮后將難于取得良好的振蕩特性。湖北晶振匹配電容
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