石英晶振行业研究
丨 产品介绍
1.1 运作原理及产品分类
石英晶振是利用石英晶体（SiO₂）的压电效应制成的频率控制元器件，可以产生稳定的脉冲，为微芯片提供基准频率信号，是电路中必不可少的电子元器件。
石英晶体其形状态规则、晶莹、透明，因此也被称为“水晶”。水晶具有稳定的物理化学特性，经过切割、打磨等精密工序加工制成晶片后，在其两端镀上金属电极，在电流作用下由于逆压电效应便产生谐振，从而在特定的条件下具有固定的振动频率。以此制成的电子元器件被称为压电石英晶体元器件。
按功能分类，晶振分为无源晶振（谐振器，晶体，Crystal，简写为 XTAL)和有源晶振（振荡器，晶振，Crystal Oscillator，简写为XO）。
无源晶振只是个石英晶体片，使用时需匹配相应的电容、电感、电阻等外围电路才能工作，精度比较差，价格较低。无源晶振又可分为普通无源晶振和内置热敏电阻的无源晶振（TSX）。有源晶振内部含有石英晶体和匹配电容等外围电路，精度高、输出信号稳定，不需要设计外围电路、使用方便。有源晶振（XO）可分为简单封装SPXO、温补TCXO、恒温VCXO等。
按频率分类，晶振分为KHZ和MHZ晶振，其频率特性主要由切割工艺类型决。KHZ晶振主要为32.768KHZ，晶体单元为音叉型，主要用于时钟基准。MHZ晶振中高频包含1M至200MHZ，晶体单元多位AT薄片型，主要用于频率基准，百MHZ以上的超高频晶体单元为SAW型。
按收入划分：无源晶振的市场份额约58%；有源晶振的市场份额则在42%左右；
按销量划分：无源晶振的市场份额达到90.01%，其中，MHz级的高频晶振占比较高，达到52.67%，KHz级的低频晶振则占比37.34%。
1.2 下游市场
产业链示意图
压电石英晶体元器件被广泛的运用于各类频率控制、频率稳定、频率选择和计时系统中，特别适用于对频率准确度要求较高的电子产品，如通信网络、移动终端、物联网、汽车电子、航空航天、智能家居、家用电器、国防军工等领域。
其中智能手机、计算机、可穿戴设备市场出货量均出现明显波动。这主要是因为宏观经济下行压力加大、居民消费意愿下降、市场趋近饱和、供应链受到疫情及地缘政治的干扰、贸易摩擦等因素。
不同设备晶振使用个数
国内5G通讯、汽车电子、物联网等下游产业发展态势良好，晶振作为上述产业核心基础零部件，需求表现旺盛。此外，我国中高端晶振产品目前对国外，尤其是日本的依赖性较强，国产替代空间较大。近年来，国内厂商凭借着生产成本优势、对光刻技术的突破等途径，正在逐步加速国产化进程。受下游需求旺盛和国产化趋势等因素影响，石英晶振市场前景良好。
1.3 关键指标
目前石英晶振主要有三个关键指标，分别为石英晶振尺寸、精度及频率。
1）小型化
一般可指石英晶振长宽尺寸在“3.2mm*2.5mm”（简称“3225”）及以下。石英晶振长宽尺寸越小，制作难度越高。
2）高精度
一般可指石英晶振频率精度在±5ppm（ppm是指百万分之一的误差）以内。
3）高频率
一般可指石英晶振频率在50MHz以上。晶振频率越高，制作难度越高。
丨 国产现状及未来发展趋势
全球领先企业中，以台湾晶技为代表的企业已能够生产1612和1210尺寸的石英晶振，同时已具备1008尺寸的生产技术，更小尺寸的0806是正在推进中的研发项目。
国内领先的企业中，泰晶科技、惠伦晶体和晶赛科技已经能够相对稳定的生产1612尺寸的石英晶振；1612尺寸是国内外高端产品的分水岭，具备1612尺寸技术的企业可视为具备高水平技术力。中国企业主要在小型化和高频率方面与国外龙头企业存在较大差距。
新兴应用领域主要向便携、智能、高效、高稳定方向发展，对石英晶振产品提出了更高的技术要求，即小型化、高频化、高精度等要求。在小型化方面，石英晶振由最初的插件型晶振，到尺寸为7.0*5.0mm的贴片晶振，再逐步发展至目前广泛使用的封装尺寸为3.2*2.5mm及2.0*1.6mm 的贴片晶振，产品尺寸不断减小。1.6*1.2mm及更小尺寸的产品的市场需求增速也在逐渐提高。
高频化方面，随着5G和WiFi-6的发展，高容量高速传输要求电路基频不断提升。光刻技术将应用于100MHz以上晶片加工。高精度方面，由于石英材料制成的频率器件均有一定温度频率偏差，即晶振的振荡频率会随着环境温度的变化发生微小的偏移。正是由于温度频率偏差的存在，普通无源晶振无法满足GPS等对精度要求较高的领域，因此需要用到热敏晶振（TSX）或温度补偿型晶振（TCXO）甚至恒温晶振（OCXO）。
小型化、高频率、高精度的石英晶振已无法通过传统的机械加工方式完成，需要进一步采用光刻技术来制造。但与芯片产业不同的是，石英晶体加工需要的光刻工艺精度只需达到100nm即可，无需依赖超高精度的光刻机，国产光刻机完全满足。
丨 未来展望
2022年石英晶振全球市场规模达到近40亿美金。近年来，随着本土石英晶振企业技术的迭代和产品力的提升，全球水晶元器件产业存在由日本企业向中国台湾地区和中国大陆企业转移的趋势。
石英晶振作为战略性新兴产业中的重要分支，国务院、工信部、发改委等部门出台一系列政策，为石英晶振所属的电子元器件领域提供发展规划指导与支持。随着新能源汽车、物联网等新兴行业的发展和有关部门的政策支持下，本土晶振企业将进一步缩短与海外大厂的差距，实现跨越发展。
