Nombre Parcourir:0 auteur:Éditeur du site publier Temps: 2026-02-28 origine:Propulsé
Les céramiques avancées constituent une branche importante de l’industrie des nouveaux matériaux. Les domaines des céramiques structurelles à haute résistance et des céramiques fonctionnelles multipropriétés connaissent une expansion rapide. Parmi elles, les céramiques fonctionnelles représentent environ 75 % des céramiques avancées et les céramiques électroniques de haute précision représentent 80 % des céramiques fonctionnelles. Bénéficiant de la croissance de la demande du marché de la fabrication haut de gamme et des nouvelles incitations politiques de l’industrie des matériaux, la taille du marché de la céramique électronique n’a cessé d’augmenter.
Les céramiques électroniques et les composants miniaturisés jouent un rôle important dans le soutien au développement des industries stratégiques de haute technologie. Par exemple, dans des domaines tels que la communication 5G, l’intelligence artificielle, les véhicules à énergies nouvelles, l’automatisation industrielle et l’électronique grand public intelligente, la demande de composants électroniques hautes performances et hautement fiables ne cesse d’augmenter et la taille du marché a atteint des milliards de dollars. Plusieurs grands centres de production et de fabrication de céramiques et de composants électroniques ont vu le jour à l'échelle internationale, et la concurrence devient de plus en plus féroce. En tant que l’un des centres mondiaux de fabrication électronique, la Chine est confrontée aux défis de ses concurrents internationaux. Par conséquent, il est nécessaire d’augmenter continuellement les investissements et les efforts de recherche et développement dans le domaine des céramiques et composants électroniques afin d’améliorer leur compétitivité sur le marché mondial.
1. Comprendre la céramique électronique
La définition et la classification des céramiques électroniques
D'une manière générale, les céramiques électroniques font référence à « des matériaux inorganiques non métalliques qui sont traités par raffinement artificiel de poudres inorganiques, avec une conception structurelle spécifique, une composition chimique précise, des processus intégrés de moulage-frittage appropriés et des procédures de cuisson pour obtenir des propriétés spécifiques. Après traitement, ils atteignent la précision dimensionnelle requise pour l'utilisation. électronique, communications, automatisation, conversion et stockage d'énergie.
En termes d'application, les céramiques électroniques peuvent être classées en cinq catégories : les céramiques pour dispositifs isolants, les céramiques à conducteurs d'ions rapides (céramiques ioniques), les céramiques semi-conductrices, les céramiques fonctionnelles piézoélectriques et les céramiques à condensateur à constante diélectrique élevée. Les principaux composants, caractéristiques de stabilité en température, caractéristiques et principaux domaines d'application de chaque type de céramique sont présentés dans le tableau ci-dessous.
La partie amont est constituée des fournisseurs de matières premières et d’équipements. Les matières premières concernées se répartissent principalement en trois catégories :
① Les poudres céramiques électroniques telles que l'alumine de haute pureté et la zircone stabilisée à l'yttria ont été partiellement remplacées par des produits nationaux. Cependant, il existe encore de nombreux types de poudres céramiques électroniques qui ne peuvent pas égaler les références étrangères de haute performance (homologues étrangers) et qui sont principalement importées.
② Les pâtes telles que les pâtes d'argent à faible résistivité et les pâtes de métaux précieux sont pour la plupart importées.
③ Les produits chimiques sont principalement importés d'entreprises américaines. Les équipements utilisés pour la fabrication de céramiques électroniques comprennent principalement des équipements de synthèse de poudres céramiques électroniques à l'échelle nanométrique, des extrudeuses de films céramiques électroniques de précision, des équipements de pressage à chaud et de frittage à atmosphère contrôlée, des machines de découpe laser, etc. Certains de ces appareils ont déjà été produits dans le pays, réduisant ainsi la dépendance à l'égard des importations.
Les principaux participants aux entreprises intermédiaires de fabrication de céramiques électroniques sont des entreprises à capitaux étrangers, de grandes entreprises publiques et des petites et moyennes entreprises privées. Ils s'engagent principalement dans la recherche et le développement, le traitement et la vente de composants et de produits électroniques en céramique. Les entreprises impliquées dans la chaîne industrielle intermédiaire sont toutes des entreprises à forte intensité de capital et à forte intensité technologique. Au cours du processus de recherche et de production, en raison du processus de préparation relativement complexe des céramiques électroniques, la réalisation de percées technologiques nécessite le soutien de techniciens R&D et d'équipements automatisés de haute précision. Au cours du processus de préparation, chaque maillon affectera les performances des matériaux céramiques électroniques et les barrières industrielles sont relativement élevées. Une gestion intégrée à grande échelle est donc nécessaire pour réduire les coûts.
L'aval s'applique principalement aux terminaux électroniques grand public, à la communication de l'information, à l'industrie automobile, aux nouvelles énergies, aux secteurs aérospatial et militaire, etc. En tant que l'un des matériaux stratégiques clés requis pour le développement de l'industrie chinoise des technologies de l'information de nouvelle génération, ses domaines d'application continueront de s'étendre et la demande continuera d'augmenter. La croissance rapide de l’industrie en aval entraînera une croissance rapide de la demande de composants électroniques liés aux céramiques.
2. L’ énorme demande a donné naissance à un marché de plusieurs milliards de dollars .
Par rapport aux matériaux traditionnels, les matériaux céramiques électroniques possèdent des avantages que les matériaux traditionnels ne peuvent égaler. Leurs domaines d'application sont en constante expansion et la demande du marché ne cesse d'augmenter. Par exemple, dans les domaines des ordinateurs, des ordinateurs portables et des tablettes, pour améliorer les performances des produits, la céramique électronique remplacera inévitablement certains composants métalliques et plastiques, comme dans les MLCC, les thermistances et les haut-parleurs piézoélectriques en céramique ; dans le domaine des communications, avec l'application généralisée de la technologie 5G, la tendance de « l'Internet de tout » va émerger, ce qui augmentera inévitablement la demande de composants électroniques en céramique tels que des capteurs optiques, des pièces de communication 5G et des oscillateurs à cristal, ainsi que des antennes en céramique, des filtres RF et des céramiques diélectriques micro-ondes ; avec l'arrivée de l'intelligentisation dans la chaîne de l'industrie automobile, l'industrie de l'électronique automobile connaît une croissance rapide et la demande de composants électroniques en céramique, notamment des capteurs d'oxygène, des allumeurs en céramique et des céramiques piézoélectriques pour les radars à ultrasons, augmente. Le développement rapide de ces industries connexes entraînera directement la croissance rapide de la demande du marché pour les céramiques électroniques, couvrant l'ensemble de la chaîne industrielle, des matériaux de base aux composants de précision.
La taille du marché des céramiques électroniques en Chine est passée de 34,66 milliards de yuans en 2014 à 75,64 milliards de yuans en 2020, avec un taux de croissance annuel composé de 13,7 %. La demande globale de composants électroniques en céramique est dans une phase de développement ascendante. Au cours des cinq prochaines années, à mesure que la substitution nationale des produits importés s'accélère, la taille du marché des céramiques électroniques en Chine continuera de maintenir une tendance à forte croissance. Selon le budget de l'institution, la taille du marché des céramiques électroniques en Chine devrait atteindre 114,5 milliards de yuans en 2023.
3. Les grandes orientations du développement des céramiques électroniques
l Miniaturisation & Micro-miniaturisation
Pour répondre aux exigences des technologies de l’information électronique, la miniaturisation et la micro-miniaturisation des appareils sont devenues une tendance de développement. Divers composants passifs basés sur des matériaux céramiques électroniques ont mis en avant des exigences de performances plus élevées, ce qui constitue également un goulot d'étranglement limitant la réalisation de la miniaturisation et de la micro-miniaturisation de l'ensemble de la machine. Actuellement, la demande du marché pour des composants électroniques en céramique miniaturisés et micro-miniaturisés est très importante, tels que des thermistances multicouches de type puce, des résistances sensibles à la tension de type puce, des transformateurs céramiques piézoélectriques multicouches, des composants de type inductance de type puce et d'autres exemples tels que des condensateurs céramiques de type puce, des filtres EMI de type puce et des microvaristors. À l’heure actuelle, les composants céramiques fonctionnels de type puce constituent la partie principale des dispositifs passifs électroniques en céramique et un segment clé au sein du marché plus large des céramiques électroniques, y compris les substrats avancés et les céramiques d’emballage hermétiques. Par conséquent, le renforcement de la recherche sur la miniaturisation et la micro-miniaturisation des composants céramiques est l’une des orientations clés du développement des céramiques électroniques.
l Sérialisation & de fréquence à haute fréquence
Avec la miniaturisation et la portabilité des terminaux de communication, l’importance des céramiques diélectriques micro-ondes haute performance est devenue de plus en plus importante. Dans le même temps, il existe des exigences de performance plus élevées pour les matériaux diélectriques céramiques micro-ondes, ainsi que pour les résonateurs micro-ondes, les condensateurs micro-ondes et les filtres micro-ondes, y compris des produits clés tels que les duplexeurs d'antennes, les circulateurs, les isolateurs et les substrats haute fréquence. Par conséquent, l'objectif de recherche dans le domaine des nouveaux composants électroniques est de développer des matériaux céramiques électroniques avec des fréquences de travail allant des séries hautes, moyennes et basses.
l Modularisation & de l'intégration
Avec les exigences de développement de fonctions diversifiées, d'intégration élevée, de numérisation et de faible coût des produits électroniques, les composants électroniques en céramique sont appelés à évoluer dans le sens de la miniaturisation, de l'intégration fonctionnelle, de la combinaison de dispositifs et du faible coût, entraînant des innovations dans des produits tels que les dispositifs passifs intégrés (IPD), les modules RF, les réseaux de capteurs et les boîtiers céramiques multicouches. Pour parvenir à la miniaturisation et à l'intégration fonctionnelle des céramiques électroniques, la clé réside dans une technologie avancée de cocuisson de matériaux hétérogènes et une technologie de céramique cocuite à basse température, qui sont fondamentales pour produire des substrats LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramic) avancés et des modules multifonctionnels. Il s’agit actuellement d’une direction de recherche importante dans le domaine des céramiques électroniques.
l Diversification combinatoire & fonctionnelle
Avec l'intensification de la concurrence sur le marché des technologies de l'information, les composants électroniques en céramique à fonction unique ne sont plus en mesure de répondre aux exigences de performance. La combinaison de céramiques électroniques avec d'autres matériaux (semi-conducteurs, métaux, etc.) pour former des céramiques électroniques composites afin de répondre aux besoins d'application des composants électroniques dans différents domaines tels que les dispositifs MEMS, l'électronique flexible, l'électronique structurelle et les capteurs biomédicaux est devenue une tendance inévitable dans le développement des céramiques électroniques. Par conséquent, le renforcement du développement des céramiques électroniques composites est l’un des axes de recherche actuels, qui fournit un soutien technique important pour la dispositifisation des céramiques électroniques et permet des systèmes hybrides avancés tels que les composites piézoélectriques-semi-conducteurs et les composants intégrés céramique-métal.
l Sans plomb & respectueux de l'environnement
Pour répondre aux exigences de développement durable et de protection de l'environnement de la société humaine, le développement de céramiques électroniques respectueuses de l'environnement est devenu l'un des axes clés de la recherche de matériaux céramiques électroniques. Par exemple, le développement de céramiques piézoélectriques sans plomb, telles que celles à base de niobate de potassium et de sodium (KNN), de titanate de sodium de bismuth (BNT) ou de titanate de baryum, pour remplacer le système actuel à base de titanate de zirconate et de plomb, revêt une grande importance pour les applications dans les actionneurs écologiques, les récupérateurs d'énergie et les capteurs verts.
4.Les principaux problèmes existants
En raison des barrières techniques élevées dans la production de céramiques électroniques, notamment de matériaux clés tels que la poudre d'alumine de haute pureté, les ferrites spécialisées et les formulations diélectriques, cette industrie a longtemps été monopolisée par des entreprises des États-Unis, du Japon et d'Europe. Bien que certaines céramiques électroniques chinoises aient atteint un niveau international avancé en termes de recherche théorique et de capacités expérimentales, par rapport aux pays économiquement développés comme l'Europe et le Japon, elles en sont encore au stade initial et disposent d'un large potentiel de développement. Actuellement, par rapport aux pays étrangers, les problèmes et les lacunes existant dans l'industrie chinoise de la céramique électronique comprennent principalement les quatre aspects suivants liés à la fabrication avancée de composants tels que les puces de filtre haute fréquence, les transducteurs piézoélectriques de précision et les varistances multicouches.
l Lacunes de la technologie de préparation des poudres haut de gamme
Lors du processus de préparation des céramiques électroniques, la qualité de la poudre est cruciale. Le principal goulot d'étranglement limitant le développement de l'industrie chinoise de la céramique électronique est la technologie de préparation de poudres céramiques ultra-fines, de haute pureté, de haute performance, adaptées aux applications dans les diélectriques MLCC, les matériaux d'actionneurs piézoélectriques et les substrats d'emballage de semi-conducteurs avancés.
Actuellement, le Japon est le plus grand producteur mondial de poudres céramiques électroniques (avec une part de marché d’environ 65 %).
Du point de vue de la part de marché mondiale, la technologie de préparation de poudres céramiques électroniques haut de gamme en Chine n’a pas encore été pleinement avancée. Elle dépend principalement des importations. Par exemple, pour la poudre d'alumine de haute pureté à 99,99 % utilisée dans les substrats céramiques, les isolateurs de bougies d'allumage et les revêtements résistants à l'usure, la poudre d'alumine produite par les entreprises japonaises peut être frittée à 1 300 ℃, tandis que la température de frittage des entreprises nationales doit être supérieure à 1 600 ℃ ; pour la poudre de nitrure de silicium de haute pureté, essentielle pour les composants de moteurs à haute température, les billes de roulement et les outils de coupe, elle est encore limitée par certaines entreprises, et des efforts sont nécessaires de toute urgence pour améliorer la cohérence de la qualité de la poudre dans la recherche et le développement.
l L' équipement de fabrication des céramiques électroniques doit être amélioré .
Bien que notre pays puisse introduire des équipements de fabrication de céramique électronique étrangers avancés pour améliorer le niveau technologique de production, le montant de l'investissement est énorme, ce qui limite dans une certaine mesure le développement de l'industrie nationale de la céramique électronique. De plus, les équipements de fabrication nationaux de céramiques électroniques dans notre pays sont pour la plupart du type imitation, et les principales technologies de production ne sont pas encore entièrement maîtrisées, ce qui entraîne une baisse de la fiabilité et de la cohérence de certains produits électroniques en céramique tels que les varistances multicouches, les filtres haute fréquence et les actionneurs piézoélectriques, ce qui rend difficile la concurrence avec des produits étrangers similaires. Par conséquent, le niveau de fabrication d’équipements électroniques en céramique dans notre pays est l’un des facteurs clés limitant le développement de l’industrie nationale de la céramique électronique.
l L' efficacité de la transformation de l' industrie des nouveaux produits est faible.
Il existe plus de 200 types de matériaux céramiques et 2 000 types de produits d’application dans le monde. Pour l'industrie nationale de la céramique électronique, la grande majorité en est encore au stade du laboratoire, et il existe un écart considérable par rapport à l'objectif d'industrialisation. La combinaison organique de l’industrie, du monde universitaire et de la recherche n’est pas encore réalisée. De plus, certains produits sont difficiles à vulgariser en raison de problèmes tels que les coûts de production et la fiabilité. La Chine doit donc accélérer son rattrapage en matière de recherche et d’application de nouveaux produits.
l L' industrie manque d'entreprises de premier plan à grande échelle .
Il existe plus de 300 entreprises liées à la céramique électronique dans notre pays, mais la majorité sont des micro-entreprises de petite et moyenne taille (représentant environ 70 %), avec des produits relativement monotones, des coûts de production élevés et un manque de compétitivité sur le marché. De plus, au cours du processus de recherche et développement, il y a un manque d’innovation indépendante ; l’adoption d’une approche de développement de laissez-faire a conduit à une surcapacité de production de produits. Par exemple, ces dernières années, il y a eu une offre excédentaire de mousse céramique et d’outils de coupe en céramique, ce qui a amené certaines petites et moyennes entreprises à lutter pour survivre, voire à faire faillite.
5. Paysage concurrentiel mondial des céramiques électroniques
À l’heure actuelle, le marché mondial des céramiques électroniques est principalement dominé par les fabricants étrangers de céramiques électroniques.
Du point de vue de l'innovation technologique, les technologies clés de préparation de base pour les matériaux céramiques électroniques, telles que le moulage de bandes avancées, la co-cuisson multicouche et le micro-usinage de précision pour des composants tels que les filtres SAW, les modules LTCC et les transducteurs piézoélectriques, sont toujours contrôlées par des fabricants d'Europe, des États-Unis, du Japon et de la Corée du Sud. En termes de part de marché, les entreprises japonaises produisent le plus grand nombre de types de céramiques électroniques, ont les meilleures performances globales, les domaines d'application les plus larges et la plus grande production. Ils détiennent une avance significative sur le marché mondial de la céramique électronique (représentant environ 50 % de la part) ; les États-Unis ont un processus de développement légèrement plus lent pour les industries de la céramique électronique et représentent environ 30 % de la part de marché mondiale de la céramique électronique, se classant au deuxième rang ; l'Union européenne met davantage l'accent sur le développement de matériaux céramiques électroniques économes en énergie et respectueux de l'environnement pour des applications dans les piles à combustible à oxyde solide, les revêtements de barrière thermique et les capteurs biocéramiques, et sa part de céramique électronique représente environ 10 % du marché mondial.
L'industrie de la céramique électronique dans notre pays a démarré relativement tard et présente encore un écart considérable par rapport aux pays économiquement développés comme les États-Unis et le Japon. Il reste encore beaucoup de chemin à parcourir en termes de recherche et de développement de céramiques électroniques.
6.Suggestions pour promouvoir le développement de l’ industrie de la céramique électronique
(1) Renforcer le soutien politique national. Les technologies de base des entreprises de l'industrie chinoise de la céramique électronique dépendent principalement des importations et manquent de certaines capacités d'innovation indépendantes. Cela limitera inévitablement le développement des entreprises et rendra difficile l'amélioration de leur compétitivité sur les marchés de produits. Par conséquent, la Chine devrait renforcer davantage son soutien politique au développement de la céramique électronique, accroître l'attractivité du capital national, accroître le soutien aux fonds de recherche et de développement, cultiver les marques chinoises, mettre en œuvre la stratégie des grandes entreprises et promouvoir la croissance et l'expansion des entreprises nationales liées.
(2) Renforcer la recherche fondamentale et l'innovation, améliorer la compétitivité internationale, augmenter les investissements dans les chercheurs et les fonds, renforcer globalement les capacités de recherche et de développement, renforcer le contact direct et la collaboration entre diverses unités de recherche, créer un organisme de recherche et de développement complet basé sur la recherche de nouveaux matériaux et avec une solide expérience et une capacité de recherche dans la recherche d'applications de dispositifs axée sur des domaines tels que les ferroélectriques à couches minces, les céramiques micro-ondes à Q élevé et les composites piézoélectriques flexibles ; établir un mécanisme efficace capable de transformer rapidement et efficacement les réalisations et de réaliser spécifiquement la combinaison de la coopération « industrie-université-recherche ».
(3) Coordonner la planification des entreprises en amont et en aval de la chaîne industrielle des matériaux et composants céramiques électroniques, depuis les poudres diélectriques et les noyaux de ferrite jusqu'aux substrats avancés et modules fonctionnels intégrés, renforcer la chaîne d'approvisionnement en matières premières pour garantir l'approvisionnement en précurseurs de céramiques électroniques de haute pureté et de haute stabilité comme le titanate de baryum, l'oxyde de zinc et les alternatives au titanate de zirconate de plomb, mener vigoureusement la recherche et le développement d'équipements de traitement haut de gamme pour le frittage de précision et de motifs fins, et l'assemblage automatisé, renforcer l'innovation indépendante dans les composants passifs tels que les inductances à puce, les filtres de suppression EMI et les oscillateurs à cristal compensés en température et la conception globale des équipements, et renforcer la construction de normes pertinentes.
