我國無(wú)源電子元件及其關(guān)鍵材料研究發(fā)展的若干戰略思考

　　無(wú)源電子元件是一大類(lèi)重要的電子信息產(chǎn)品。無(wú)源元件與有源器件（集成電路等半導體產(chǎn)品）共同構成電路的核心部分，是各類(lèi)電子信息產(chǎn)品的基礎。在新型電子產(chǎn)品中，集成電路和無(wú)源元件占全部電子元器件及零部件的生產(chǎn)總成本的46.1%和9.1%，而在總安裝成本中卻分別占12.7%和55.1%，甚至某些片式元件的管理和安裝成本已經(jīng)超過(guò)其價(jià)格。不難看出，無(wú)源電子元件已經(jīng)成為制約整機進(jìn)一步向小型化、集成化發(fā)展的瓶頸。

　　1、無(wú)源電子元件在我國經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展中的地位

    根據信息產(chǎn)業(yè)部的統計資料，我國的電子信息產(chǎn)業(yè)規模已經(jīng)成為國民經(jīng)濟第一大產(chǎn)業(yè)。信息業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已成為決定我國的國民經(jīng)濟、社會(huì )發(fā)展、人民生活、國家安全水平的主要因素。

    電子元件及其組件制造業(yè)是電子元器件行業(yè)的主要組成部分，也是電子信息產(chǎn)業(yè)的支撐產(chǎn)業(yè)。電子設備一般都是由基本的電子元件構成的，從日常生活中的電腦、電視、PDA、手機、DVD等電子產(chǎn)品到載人航天、先進(jìn)武器的尖端技術(shù)，電子元件無(wú)處不在。電容器、電阻器、電感器、變壓器、濾波器、天線(xiàn)等無(wú)源元件都是電子產(chǎn)品中必不可少的基礎元器件，在日常生活和國家戰略中均發(fā)揮著(zhù)重要的作用。電子元件及其組件屬于電子信息產(chǎn)業(yè)的中間產(chǎn)品，介于電子整機行業(yè)和原材料行業(yè)之間，其發(fā)展的快慢、所達到的技術(shù)水平和生產(chǎn)規模，不僅直接影響著(zhù)整個(gè)電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而且對發(fā)展信息技術(shù)，改造傳統產(chǎn)業(yè)，提高現代化裝備水平，促進(jìn)科技進(jìn)步都具有重要意義。

　　隨著(zhù)電子信息整機產(chǎn)品制造的規?；?，其對上游產(chǎn)品的配套能力要求日益強烈，電子元器件制造業(yè)作為基礎產(chǎn)品的重要地位日益明顯。目前，我國電子信息產(chǎn)業(yè)處于高速增長(cháng)時(shí)期，一方面，新一代電子整機產(chǎn)品市場(chǎng)規模迅速擴張，急需各種電子元器件產(chǎn)品，尤其是新型電子元器件為之配套；另一方面，隨著(zhù)電子整機產(chǎn)品向數字化、信息化方向發(fā)展，電子元器件在電子整機產(chǎn)品中所占的比重日益增加，電子整機產(chǎn)品對電子元器件的依存度也越來(lái)越大。

     2、高端電子元件及其關(guān)鍵材料和技術(shù)研發(fā)的戰略意義

　  從產(chǎn)量上看，我國的多種無(wú)源元件產(chǎn)品，如電容器、電阻器、磁性元件等在世界上均名列前茅。但從銷(xiāo)售額來(lái)看，這些產(chǎn)品都不占世界首位，這說(shuō)明高檔產(chǎn)品還有一定差距。如何將我國從電子元件大國變?yōu)殡娮釉妵?，一直是我國政府、產(chǎn)業(yè)界和科技工作者長(cháng)期探索、努力解決的一個(gè)問(wèn)題。
目前我國電子元器件市場(chǎng)的供需矛盾仍然比較明顯，突出表現為產(chǎn)品供給與整機需求之間的脫節。一方面，我國很多領(lǐng)域的電子元器件產(chǎn)品產(chǎn)量位居世界前列，并大量出口；而另一方面，我國也是全球最主要的電子元器件產(chǎn)品進(jìn)口國之一。形成這種局面的原因主要在于，國產(chǎn)電子元器件產(chǎn)品主要集中在技術(shù)含量較小的中低端領(lǐng)域，因此大量新型電子元器件依靠進(jìn)口，同時(shí)，價(jià)格、渠道、服務(wù)因素也在很大程度上影響了我國電子元器件產(chǎn)品穩定進(jìn)入整機配套體系。以用量最大的一類(lèi)電子元件――多層陶瓷電容器（MLCC）為例，如表1所示，從2000到2004年間，盡管我國的元件產(chǎn)量從960億只增加到1550億只，但進(jìn)出口貿易逆差卻從440億只增加到880億只。

    從電感類(lèi)產(chǎn)品得情況看，目前我國的片式電感生產(chǎn)總和只占全球的不足5%，與我國每年占全球約30％左右的片式電感用量嚴重不成比例，且主要應用于一些中低檔次的電子產(chǎn)品中，幾乎所有的領(lǐng)先性電子產(chǎn)品（如移動(dòng)通信）中所采用的這類(lèi)基礎元件基本上完全被日本、韓國和臺灣的企業(yè)所壟斷。

    （三）無(wú)源元件發(fā)展的歷史機遇

　　近年來(lái)電子元件產(chǎn)品進(jìn)入了一個(gè)迅速升級換代的時(shí)期。其突出表現是插裝向表面組裝、模擬化向數字化、固定式向移動(dòng)式、分離式向集成化轉變。從技術(shù)上看，無(wú)源電子元件的多層化、多層元件片式化、片式元件集成化和多功能化成為發(fā)展的主要方向?；诙鄬犹沾杉夹g(shù)（MLC）和低溫共燒陶瓷技術(shù)（LTCC）的新一代電子元件已成為電子元件的主流，而集成化則是電子元件的主要發(fā)展方向。新一代電子元件與無(wú)源技術(shù)的發(fā)展正在成為高技術(shù)發(fā)展的制高點(diǎn)和產(chǎn)業(yè)生長(cháng)點(diǎn)。

    此外，在國際化的趨勢下，國際電子制造產(chǎn)業(yè)中心向中國轉移，將對中國的電子元件產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生了巨大的拉動(dòng)。電子元件采購的本土化將成為大勢所趨。未來(lái)5－10年，我國的電子元件市場(chǎng)將出現高速增長(cháng)。
電子元件產(chǎn)業(yè)的主要利潤點(diǎn)在于新一代高端產(chǎn)品。片式電子元件的全面升級換代，無(wú)源集成技術(shù)的迅速崛起，為我國有關(guān)企業(yè)提供了一系列實(shí)現跨越式發(fā)展的技術(shù)切入點(diǎn)。通過(guò)國家大項目的牽引，組織產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合的研發(fā)隊伍，從材料、制程和設計方面全方位的研究開(kāi)發(fā)，將有望使我國電子元件產(chǎn)業(yè)站在高的起點(diǎn)上參與國際競爭。

    在電子元件升級換代速度加快、無(wú)源集成產(chǎn)業(yè)剛剛興起、以及國際性的產(chǎn)業(yè)轉移之時(shí)，抓住機遇，投入力量，研究開(kāi)發(fā)開(kāi)發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的新一代電子元件及無(wú)源集成材料系統、模塊設計、及制程工藝，對我國信息技術(shù)的長(cháng)期發(fā)展將是十分必要的。

    （四）世界各國無(wú)源元件研發(fā)情況

    近年來(lái)，隨著(zhù)電子信息產(chǎn)品升級換代速度的加快，電子元件的進(jìn)一步升級換代和集成化的問(wèn)題日益為世界各國政府、產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界所關(guān)注。特別是由于低溫共燒陶瓷（LTCC）等技術(shù)的突破使無(wú)源集成技術(shù)進(jìn)入了實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化階段，新一代無(wú)源元件和相關(guān)的集成技術(shù)成為倍受關(guān)注的技術(shù)制高點(diǎn)。早在上世紀90年代中期，美國政府就曾撥款7000萬(wàn)美元，實(shí)施了一個(gè)旨在研究發(fā)展無(wú)源集成和多芯片組裝的三年計劃。2000年，美國商務(wù)部、國家標準與計劃研究院和一些大型企業(yè)聯(lián)合發(fā)起了一個(gè)規模更大的“先進(jìn)嵌入式無(wú)源元件聯(lián)合研究計劃”，這一為期四年的計劃是通過(guò)建立一個(gè)國家制造科學(xué)中心，推動(dòng)新一代集成化無(wú)源元件的研究開(kāi)發(fā)，其研究?jì)热萆婕鞍l(fā)展新材料、新制程、以及新的設計工具（軟件），據稱(chēng)目前已取得重要成果。美國軍方也相當重視電子元件和無(wú)源集成技術(shù)的研究發(fā)展，美國國防部2004財政年度的計劃中，“先進(jìn)元件開(kāi)發(fā)與樣品”作為列為7個(gè)重大計劃之一，預算經(jīng)費將高達132億美元，其中一部分被用于新一代無(wú)源元件及其集成技術(shù)方面。歐盟通過(guò)其Brite-Euram框架，支持了“微波與電力模塊的快速制造”研究計劃（簡(jiǎn)稱(chēng)RAMP計劃）。日本政府將無(wú)源集成技術(shù)列入到了政府優(yōu)先支持的“關(guān)鍵技術(shù)中心計劃”；德國政府啟動(dòng)了旨在推進(jìn)用于衛星通信用集成模塊的KERAMIS項目、旨在研究多功能無(wú)源集成模塊的4M項目等。
    一些大型高技術(shù)企業(yè)，如美國杜邦公司、IBM公司、摩托羅拉公司,日本TDK公司、NEC公司、村田公司、3M公司、富士通公司，荷蘭菲利普公司等均投入巨資參與新一代無(wú)源電子元件及其集成技術(shù)的角逐。2001年，臺灣工業(yè)巨頭臺塑集團以L(fǎng)TCC模塊作為切入點(diǎn)，啟動(dòng)了“科技臺塑”計劃，他們通過(guò)購買(mǎi)美國高科技企業(yè)的技術(shù)，開(kāi)發(fā)藍牙模塊和移動(dòng)通信產(chǎn)品，進(jìn)入了電子信息領(lǐng)域。由國際電子與封裝協(xié)會(huì )（IEAPS）發(fā)起的旨在推動(dòng)世界范圍內無(wú)源集成技術(shù)發(fā)展的名為Ceramic Interconnect Initiative的計劃（簡(jiǎn)稱(chēng)CII）得到了世界各國很多研究結構和企業(yè)的積極響應。

    （五）研究發(fā)展的思路與政策建議

     總體思路：以發(fā)展新型高端元件為牽引，以關(guān)鍵材料為突破口，以提升生產(chǎn)工藝技術(shù)為著(zhù)眼點(diǎn)，將“材料研究－工藝開(kāi)發(fā)－元件生產(chǎn)”相結合。在 “十五”有關(guān)項目的研究基礎上，進(jìn)一步組織力量，通過(guò)產(chǎn)學(xué)研相結合，發(fā)展新型材料，突破關(guān)鍵技術(shù)，形成自主知識產(chǎn)權，全面提升我國電子元件產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品結構和技術(shù)水平。

    重點(diǎn)發(fā)展方向：針對無(wú)源電子元件高端產(chǎn)品和無(wú)源集成的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，重點(diǎn)研究開(kāi)發(fā)以下內容：（1）能促進(jìn)量大面廣的無(wú)源元件產(chǎn)品升級換代的核心材料；（2）具有共性的關(guān)鍵元件工藝技術(shù)；（3）高附加值的高端集成模塊產(chǎn)品。

    總體目標：形成我國在無(wú)源元件高端產(chǎn)品和無(wú)源集成技術(shù)方面的自主知識產(chǎn)權；發(fā)展出一系列技術(shù)指標居國際先進(jìn)水平新型材料、元件和模塊，及其制程工藝；研制并生產(chǎn)出集成度20以上的無(wú)源集成模塊；形成5－10個(gè)具有國際先進(jìn)水平的片式電子元件成果轉化基地及產(chǎn)業(yè)鏈，其總生產(chǎn)規模達到年產(chǎn)數百億只無(wú)源元件；建立的無(wú)源集成標準體系和測試平臺。爭取在“十一五”末，使我國在若干種新一代電子元件產(chǎn)業(yè)規模及水平居世界前列，推動(dòng)我國從電子元件大國走向電子元件強國。為我國3G移動(dòng)通信、數字電視、載人航天工程等重大計劃的實(shí)施提供元件基礎。

    研究?jì)热莅ǎ?

    （1）若干重要電子元件的關(guān)鍵材料與相關(guān)元件研究：以推動(dòng)重要元件產(chǎn)品的升級換代和發(fā)展新型高端元件產(chǎn)品為目標，探索具有高性能的電子陶瓷和相關(guān)材料，為全面實(shí)現我國基礎電子元件的升級換代提供材料基礎。包括：高性能介電陶瓷材料及相關(guān)元件、高性能軟磁鐵氧體材料及相關(guān)元件、高性能微波陶瓷介質(zhì)材料、高性能壓電陶瓷材料、高性能敏感陶瓷材料。

    （2）無(wú)源元件工藝中的共性技術(shù)研究：面向無(wú)源元件的小型化工藝的要求，開(kāi)展對MLC技術(shù)的關(guān)鍵工藝環(huán)節研究和開(kāi)發(fā)，研究?jì)热莅ㄌ沾汕膀岓w粉料的超細加工制備工藝（粉體粒度 < 100nm）、高穩定低粘度流延漿料技術(shù)、精密流延技術(shù)、精密印刷技術(shù)、納米－亞微米晶陶瓷燒結技術(shù)、高精度封端技術(shù)、精密無(wú)鉛三層電鍍技術(shù)等

    （3）無(wú)源集成關(guān)鍵材料與技術(shù)：以實(shí)現LTCC材料國產(chǎn)化為目標，發(fā)展新一代低溫共燒陶瓷材料系統；發(fā)展基于LTCC技術(shù)的各種模塊，突破其關(guān)鍵技術(shù)；圍繞無(wú)源集成產(chǎn)業(yè)發(fā)展的迫切需要解決的一些配套技術(shù)，包括高集成度無(wú)源集成模塊的模擬、仿真與設計方法、無(wú)源集成模塊與新型微波元件的測試技術(shù)、以及無(wú)源集成技術(shù)標準的研究與制定。