Мировой рынок пассивных электронных компонентов


В статье приведена статистика по объему и структуре мирового рынка пассивных электронных компонентов. Раскрыты основные технические и экономические тенденции развития этого рынка в ближайшие годы. Предложена стратегия <выживания> традиционных производителей пассивных компонентов, в том числе в [[странах бывшего Союза]].

По классификации Европейской ассоциации промышленности пассивных компонентов (European Passive Components Industry Association — EPCIA) к пассивным электронным компонентам (ПЭК) относятся:
— конденсаторы;
— резисторы;
— варисторы;
— терморезисторы и датчики;
— индуктивности, дроссели и трансформаторы;
— фильтры электромагнитных помех;
— высокочастотные фильтры (на поверхностно-активных волнах или микроволновой керамике).
Иногда к ПЭК относят также пьезоэлектрические компоненты, электронные соединители (разъемы), реле, переключатели. Однако чаще эти комплектующие включают в отдельную группу электромеханических компонентов.

В составе современной радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) ПЭК составляют немногим более 2% по стоимости, но примерно 70% — по количеству (а в некоторых устройствах — до 90-95%) [1].
Вопреки прогнозам, массовое внедрение БИС не привело к сокращению применения традиционных дискретных ПЭК. Относительное количество ПЭК в процентном отношении к общему числу компонентов на печатной плате в последние годы даже возросло вследствие увеличения числа каналов ввода/вывода в среднем электронном модуле. Кроме того, снижение рабочих напряжений новых интегральных схем и повышение рабочих частот также требует больше ПЭК для поддержания целостности сигнала. В результате с 1996 г. по 2003 г. мировой объем поставок основных ПЭК (конденсаторов, резисторов и индуктивностей) увеличился с 655 до 1607 млрд. шт. (среднегодовой рост — 13,5%).

Существует тенденция интеграции пассивных компонентов в кремниевые (полупроводниковые) чипы. Однако такая интеграция используется очень ограниченно из-за дороговизны кремния, а также из-за того, что слишком высокая степень интеграции снижает гибкость в применении компонентов, что нежелательно в условиях быстро меняющегося рынка. Кроме того, новые типы РЭА создают новые потребности в ПЭК гораздо быстрее, чем интегрируются старые функции. В структуре мирового спроса на электронные компоненты на долю ПЭК приходится примерно 11% (см. рис. 1).

Вот некоторые примеры применения ПЭК в современной электронике:
— в материнской плате современного настольного компьютера — примерно 600 ПЭК (из них около 50% — многослойные керамические конденсаторы и почти 40% — резисторы). По мере перехода к новым типам процессоров количество ПЭК на материнской плате быстро увеличивается. Например, на материнских платах для процессоров Intel 80486 было в среднем 120 ПЭК, для процессора Pentium — 250 ПЭК, для Pentium-II — 340 ПЭК, Pentium-III — 440 ПЭК, Pentium-IV — 600 ПЭК, а для перспективных процессоров Pentium-V потребуется 800- 1000 ПЭК;
— на плате жесткого диска компьютера — более 100 ПЭК (в основном — керамические конденсаторы и резисторы), в мониторе — почти 400 ПЭК, в модеме в среднем 25 ПЭК;
— в портативном компьютере (ноутбуке) — не менее 800 ПЭК;
— в цветном телевизоре примерно 400 ПЭК;
— в мобильных телефонах ПЭК составляют около 90% общего числа электронных компонентов, то есть 400-500 шт., в том числе около 250 конденсаторов (в основном — многослойных керамических). Например, в мобильном телефоне Samsung SCH-E300 имеется 419 ПЭК, в том числе 226 многослойных керамических чип-конденсаторов, 161 резистор, 13 танталовых конденсаторов, 18 индуктивностей, 1 кварцевый резонатор;
— в современном автомобиле среднего размера содержится примерно 5 тысяч ПЭК (в системах безопасности, управления двигателем, обеспечения комфорта и удобства, в информационных и развлекательных устройствах), а в автомобиле класса <люкс> — до 13 тысяч ПЭК. Из них многослойные керамические чип-конденсаторы в среднем составляют 48%, чип-резисторы — 46%, индуктивности — 2%, элементы защиты схем — 2%, танталовые чип-конденсаторы — 1%, алюминиевые электролитические конденсаторы и другие ПЭК — 1%.
Средняя стоимость всех ПЭК в мобильном телефоне — примерно 6 долл., в телевизоре — 13 долл., в материнской плате компьютера — 19 долл., в игровой приставке — 26 долл., в цифровой фотокамере — 12 долл., в автомобиле — 49 долл.
Судя по рисунку 2, больше всего ПЭК используется в производстве бытовой РЭА, аппаратуры связи и компьютерной техники.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА МИРОВОГО РЫНКА

В таблице 1 и на рисунке 3 показано распределение мирового рынка ПЭК по основным типам компонентов в 2000 г., когда объем продаж ПЭК достиг максимума — более 32 млрд. долл. (по данным американской аналитической фирмы Paumanok) [2]. Европейская ассоциация промышленности пассивных компонентов (EPCIA) оценила мировой рынок ПЭК в 2000 г. в 28 млрд. долл., а институт ITRI (Тайвань) — в 30,5 млрд. долл., что незначительно отличается от данных Paumanok. По оценке EPCIA, в 2004 г. объем рынка ПЭК составил около 29 млрд. долл.
Самыми массовыми ПЭК традиционно являются конденсаторы. По оценке фирмы Paumanok, в 2004 г. в мире было использовано 909 млрд. конденсаторов всех типов (из них 80% — многослойных керамических). За период с 1995 г. по 2004 г. среднегодовой темп роста рынка конденсаторов по количеству составил 11%, а по стоимости — менее 5% (из-за падения цен).

Около 2/3 мирового потребления ПЭК в настоящее время приходится на Японию и страны Юго-Восточной Азии (см. рис. 4). Рынок ПЭК в России в 2004 г. оценивался всего лишь в 95 млн. долл. (0,3% мирового рынка).

Особенности и тенденции развития мирового рынка

Среди крупнейших производителей ПЭК в мире преобладают азиатские компании (см. табл. 2). На протяжении многих лет крупнейшим производителем ПЭК в мире остается Murata (Япония), а в Европе — Epcos (Германия).

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТЕНДЕНЦИИ

<Точки роста> рынка ПЭК

В 1999-2000 г. быстрый рост потребления ПЭК был вызван главным образом значительным увеличением производства персональных компьютеров (ПК) и мобильных телефонов. В настоящее время рост спроса на ПЭК и изменение структуры этого спроса обеспечивают главным образом следующие типы РЭА:
— мобильные телефоны III поколения;
— ЖК-мониторы и ЖК-телевизоры. Переход от ЭЛТ к плоским ЖК-экранам приводит к сокращению потребления традиционных пленочных конденсаторов, дисковых керамических конденсаторов и терморезисторных блоков размагничивания кинескопов, однако увеличивает потребление пленочных и алюминиевых электролитических конденсаторов в чип-исполнении, а также многослойных керамических конденсаторов;
— электронные балласты (пускорегулирующие устройства) для люминесцентных ламп. В настоящее время в мире выпускается примерно 500 млн. электронных балластов в год. Это увеличивает потребление многослойных керамических конденсаторов, пленочных и алюминиевых электролитических конденсаторов в чип-исполнении;
— автомобильная электроника.

Увеличение доли чип-компонентов

С каждым годом среди применяемых ПЭК растет доля безвыводных чип-компонентов для поверхностного монтажа на печатные платы, и сокращается доля выводных компонентов. Но удельный вес чипов для разных типов ПЭК существенно отличается. Например, среди керамических и танталовых конденсаторов доля чипов — более 90%, а среди алюминиевых электролитических конденсаторов — пока только 35%.
Выводные компоненты пока преобладают также среди пленочных конденсаторов, некоторых типов резисторов и индуктивностей, варисторов, терморезисторов. Появился даже термин <упрямые выводные компоненты> — те, которые в чип-исполнении слишком дороги либо вообще не выпускаются.

Миниатюризация чипов

Миниатюризация РЭА заставляет производителей ПЭК осваивать выпуск все меньших чипов и смещает структуру спроса на чип-компоненты в сторону малых размеров. В частности, в настоящее время среди керамических чип-конденсаторов наиболее широко применяются чипы размеров 0201 (0,6 x 0,3 мм), 0402 (1 x 0,5 мм) и 0603 (1,6 x 0,8 мм) (см. рис. 5). Среди танталовых чип-конденсаторов быстрее всего растет применяемость самых малых размеров 0603 и 0805 (коды J и P), среди чип-резисторов — 0201 и 0402. Начат серийный выпуск сверхмалых керамических конденсаторов и резисторов размером 01005 (0,4 x 0,2 мм), которые, например, устанавливаются в промежутке между выводами микросхемы в шаге 0,5 мм с зазорами между ламелями и чип-компонентом 15 мкм. Рассматривается вопрос о возможности использования еще более миниатюрных компонентов — 0,24 x 0,12 мм.
Миниатюризация пассивных чип-компонентов позволила в несколько раз увеличить плотность их монтажа на печатных платах (см. рис. 6).
Для увеличения плотности монтажа ПЭК многими фирмами выпускаются чип-сборки.

В составе такой сборки находится несколько (чаще всего от 4 до 8) конденсаторов, резисторов или варисторов, электрически не связанных между собой. Однако из-за более высокой цены по сравнению с обычными дискретными компонентами и из-за недостаточной стандартизации такие сборки внедряются медленно и составляют не более 3-5% от общего мирового объема продаж конденсаторов и резисторов.
Для дальнейшей экономии места на печатной плате начала применяться новая технология монтажа конденсаторов и резисторов: тонкие миниатюрные чипы размером 0201 или 01005 устанавливаются между слоями многослойной печатной платы в процессе ее производства.
При упаковке малогабаритных чипов в ленту суммарный вес упаковки (лент и катушек) оказывается больше веса самих компонентов, при этом компоненты занимают лишь малую часть объема упаковки. Поэтому в последние годы набирает популярность упаковка чип-компонентов не в ленту, а в специальные кассеты, также предназначенные для подачи чип-компонентов в сборочные автоматы. Внутри этих кассет компоненты находятся россыпью. Вес и размеры такой упаковки гораздо меньше, за счет чего сокращаются расходы на перевозку и хранение чипов.

Применение интегрированных пассивных устройств

Производство мобильных телефонов подстегивает спрос на интегрированные пассивные устройства (ИПУ). В ИПУ в одном корпусе обычно объединены резисторы, конденсаторы и во многих случаях также диоды и индуктивности (обычно 20-30 элементов). ИПУ позволяют сэкономить место на печатной плате, повысить их надежность и функциональность. Например, для защиты от электро8181<Электронные компоненты> ?3, 2006статического разряда и фильтрации электромагнитных помех в интерфейсе ЖК-экрана мобильного телефона применяется 70-80 дискретных резисторов, конденсаторов и диодов. Их можно заменить на 2 или 3 ИПУ. Однако цена ИПУ в среднем на 25% выше суммарной цены дискретных компонентов. Впрочем с учетом малой стоимости установки на плату одного ИПУ вместо нескольких десятков дискретных компонентов использование ИПУ оказывается экономически выгодным.
Из-за более высоких цен и отсутствия стандартизации ИПУ пока не нашли широкого применения в других устройствах (помимо мобильных телефонов). Но в дальнейшем ожидается применение ИПУ в видеокамерах, MP3-плеерах, карманных компьютерах, плоских дисплеях, модемах, GPS-приемниках, автомобильной электронике.

Отказ от использования свинца

Законы, резко ограничивающие применение свинца в электронных компонентах, вступают в силу с 1 июля 2006 г. в Европе (директива RoHS — Restriction of Hazardous Substances) и в Китае (RPCEP — Regulation for Pollution Control of Electronics Products), а в 2007 г. — в штате Калифорния в США (The Electronic Waste Recycling Act). Возможность принятия подобных законов рассматривают власти Тайваня, Кореи, Канады, Австралии и ряда штатов США. В Японии такого закона пока нет, однако на практике многие японские производители РЭА (особенно телевизоров и видеокамер) уже сейчас используют электронные компоненты без свинца.
Все крупнейшие производители ПЭК уже в 2005 г. выпускали бессвинцовые версии изделий, но намерены продолжать поставки компонентов с содержанием свинца, пока на них будет спрос. Большинство остальных производителей ПЭК также начали либо начнут в ближайшее время выпуск бессвинцовых компонентов. Например, из 70 производителей ПЭК в Китае, Тайване, Гонконге и Южной Корее, опрошенных в сентябре 2005 г., 88% фирм сообщили, что их продукция уже соответствует требованиям RoHS, а к июню 2006 г. будут соответствовать все 100%. При этом 52% фирм не намерены повышать цены на бессвинцовые компоненты по сравнению с традиционными ПЭК, и лишь 5% фирм предполагают увеличить цены более чем на 10%.В 2005 г. примерно 70% конденсаторов в мире уже выпускались без использования свинца.

Высокотемпературные компоненты

Максимальная рабочая температура подавляющего большинства ПЭК не превышает 125°С. Однако ряд фирм начали выпуск керамических конденсаторов группы X8R и других ПЭК с рабочей температурой до 150°С или даже 175°С.
Такие компоненты применяются главным образом в электронных блоках, устанавливаемых в автомобилях вблизи двигателя, а также в бурильном оборудовании.

Постоянное совершенствование и обновление изделий

Для ПЭК нехарактерно столь быстрое обновление номенклатуры и такие же темпы увеличения их предельных характеристик, как для полупроводниковых интегральных схем. Однако значительная часть фирм-производителей ПЭК (особенно крупные фирмы или фирмы, работающие в области специальных ПЭК) постоянно ведет исследовательские работы по обновлению номенклатуры выпускаемых компонентов, совершенствованию их конструкций, материалов и технологий производства, сокращению использования драгоценных и экологически опасных материалов.
Примером быстрого совершенствования характеристик выпускаемых ПЭК может служить рост максимальной удельной емкости танталовых конденсаторов (емкость на единицу объема):
— 1996 г. — 11 мкФ/мм3;
— 1998 г. — 20 мкФ/мм3;
— 2000 г. — 35 мкФ/мм3;
— 2002 г. — 45 мкФ/мм3.
В 2000 г. расходы на исследования и разработки в области ПЭК в мире составляли около 2 млрд. евро, из них на страны Азии приходилось 70%, на Америку — 15% и на Европу — также 15% (300 млн. евро). Доля Азии велика главным образом за счет японских компаний, которые проводят исследования и разработки в основном на территории самой Японии. При этом азиатские фирмы направляли на исследования и разработки в среднем 8% выручки от продаж ПЭК, а американские и европейские — в среднем 5%.

ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ТЕНДЕНЦИИ

Циклическое развитие рынка

Для мирового рынка ПЭК (как и для других типов электронных компонентов) характерна ярко выраженная цикличность развития, когда с периодичностью 4-5 лет динамичный рост сменяется кризисом перепроизводства и спадом во всей отрасли.
В 1999-2000 гг. мировое производство РЭА (особенно персональных компьютеров и мобильных телефонов) быстро увеличивалось. Соответственно росли продажи всех типов электронных компонентов, в том числе и пассивных. Пик спроса пришелся на 2000 г., когда даже возник дефицит некоторых типов ПЭК (в первую очередь — танталовых конденсаторов, в меньшей степени — многослойных керамических конденсаторов и чип-резисторов), сроки поставки дефицитных ПЭК удлинились до нескольких месяцев, увеличились цены на компоненты. В таких условиях большинство предприятий-потребителей и дистрибьюторов стремилось застраховать себя от перебоев с поставками ПЭК путем наращивания складских запасов компонентов и дублирования своих заказов разным поставщикам. В результате ажиотажного спроса суммарный объем заказов, поступающих фирмам-производителям ПЭК, намного превысил реальные потребности сборочных радиоэлектронных производств. В этих условиях производители ПЭК спешно наращивали производственные мощности.
В начале 2001 г. разразился кризис перепроизводства. Объемы выпуска РЭА начали снижаться, соответственно производители РЭА резко сократили новые заказы на комплектующие, аннулировали многие ранее сделанные заказы и использовали свои складские запасы и запасы дистрибьюторов. Падение спроса на ПЭК было даже большим, чем на полупроводниковые компоненты. В результате в 2001 г. рыночный спрос на ПЭК оказался значительно ниже, чем потребности сборочных производств. Таким образом, размах колебаний спроса на рынке ПЭК существенно больше, чем амплитуда колебаний объемов производства РЭА. В целом объем рынка ПЭК в 2001 г. сократился примерно на 25%.
Новый подъем производства РЭА в 2002-2003 гг. и в первой половине 2004 г. вызвал оживление спроса на ПЭК и восстановление объема продаж примерно до уровня 2000 г. Однако во второй половине 2004 г. вновь проявился кризис перепроизводства, хотя и в гораздо меньшем масштабе, чем в 2001 г. Рынок оживился лишь к осени 2005 г. В 2006 г. прогнозируется увеличение спроса на ПЭК на 10-20%.
С 2001 г. и до настоящего времени имеющиеся в мире производственные мощности по выпуску большинства типов ПЭК загружены не полностью.
Характерным примером изменений спроса на мировом рынке ПЭК служит динамика продаж наиболее массовых ПЭК — многослойных керамических конденсаторов (см. рис. 7).

Снижение цен

В 2001 г. в борьбе за сократившиеся заказы производители ПЭК вынуждены были резко снижать цены, в результате чего на рынке вспыхнула глобальная <ценовая война>. Цены на практически все типы ПЭК снижались с начала 2001 г. до осени 2003 г. Например, в 2001 г. цены на чип-резисторы упали на 20-30%, а в 2002 г. — еще на 16%. В 2004 г. по сравнению с 2001 г. средние цены на многослойные керамические конденсаторы уменьшились примерно в 2 ра за, на танталовые конденсаторы — в 1,5 раза, на алюминиевые электролитические конденсаторы — на 20%.
С осени 2004 г. цены на ПЭК вновь начали снижаться. В результате в 2004 г. массовые типы конденсаторов подешевели на 15-20%, чипрезисторы — на 10%. В 2005 г. средние мировые цены на керамические конденсаторы и чип-резисторы упали примерно на 15%. Несмотря на удорожание сырья, материалов и энергоносителей, в ближайшие несколько лет большинство производителей ПЭК из-за острой конкуренции на рынке вынуждены будут вновь снижать или, по крайней мере, не увеличивать цены на выпускаемые компоненты. В 2006 г. прогнозируется удешевление керамических конденсаторов на 10-12%, других типов конденсаторов — на 4-5%, чип-резисторов — на 8-10%.

Глобализация и острая конкуренция на рынке ПЭК

Для рынка электронных компонентов (в том числе и пассивных) характерна очень высокая степень глобализации. В странах, где сосредоточено массовое производство РЭА, почти нет таможенных или административных барьеров для импорта электронных компонентов. Современные средства связи и интернет позволяют производителям РЭА легко находить поставщиков компонентов из разных стран мира и выбирать наиболее выгодные предложения. Отлаженные схемы логистики позволяют оперативно доставлять компоненты из любой страны. Все это приводит к острой глобальной конкуренции между поставщиками компонентов по качеству, цене, срокам поставки.
Применительно к пассивным компонентам конкуренция обостряется еще и тем фактором, что основные технические параметры большинства ПЭК (номинальные емкости, сопротивления, индуктивности, допуски, напряжения, размеры, температурные характеристики) стандартизированы, и большинству пассивных компонентов можно найти взаимозаменяемые аналоги десятков производителей.
Перемещение производства ПЭК в Китай и другие страны с низкими издержками производства Создание новых производств пассивных и электромеханических компонентов не требует таких больших начальных инвестиций, как производство полупроводников. Поэтому производство ПЭК мигрирует в <дешевые> страны с низким уровнем заработной платы и расходов на охрану труда и экологию (в первую очередь — в Китай) гораздо быстрее, чем полупроводниковое. Помимо Китая, новые производства ПЭК появились в Малайзии, Индонезии, Таиланде, Филиппинах, Мексике, Бразилии, Венгрии, Чехии, Хорватии.
Экономическую эффективность такой <миграции> иллюстрирует пример с производством чип-резисторов. В Китае средняя стоимость рабочей силы в производстве резисторов составляет 100 долл. в месяц, на Тайване — 700, в Западной Европе — 3500. Доля заработной платы в цене резистора в Китае — менее 15%, на Тайване — 20%, в Западной Европе — более 50%. В настоящее время в Китае работают примерно 1200 фирм-изготовителей ПЭК, а также филиалы практически всех крупных мировых производителей ПЭК и большинства тайваньских фирм. Представитель фирмы Frost & Sullivan заявил: <Китай жизненно важен для производителей электронных компонентов. Если вас нет в Китае, то это значит, что вы не намерены бороться за выживание>.
В ряде случаев в Китае устанавливается либо упрощенное полуавтоматическое оборудование, либо бывшее в употреблении оборудование из США и Японии; нередко применяются материалы заведомо низкого качества (например, для изготовления пленочных конденсаторов иногда используются упаковочные полимерные пленки). Многие фирмы пока не обеспечивают стабильного качества ПЭК, однако их продукция находит применение в производстве дешевой электроники внутри Китая. Однако в большинстве случаев в Китае устанавливается самое современное японское оборудование, на котором можно выпускать высококачественные изделия. Многие компании обеспечивают достаточно высокий и стабильный уровень качества (чаще всего это совместные предприятия с участием иностранного капитала). Некоторые китайские производители ПЭК уже включены в списки допустимых поставщиков крупнейшими мировыми производителями РЭА.
В 2004 г. китайские производители изготовили 222 млрд. конденсаторов (примерно 24% мирового производства), 197 млрд. резисторов (примерно 30% мирового производства), 8 млрд. индуктивностей. Было экспортировано 166 млрд. шт. ПЭК. По итогам 2005 г. ожидается выпуск 266 млрд. конденсаторов (в том числе 160 млрд. чипов), 252 млрд. резисторов (в том числе 200 млрд. чипов), 10 млрд. индуктивностей. На 2006 г. прогнозируется выпуск 320 млрд. конденсаторов (в 2 раза больше, чем в 2002 г.). Более 900 китайских фирм поставляют ПЭК на экспорт.
С учетом филиалов зарубежных компаний в Китае выпускается уже 50% всех конденсаторов в мире. Производство многослойных керамических конденсаторов в Китае возросло с 2,5 млрд. шт. в 1995 г. до почти 160 млрд. в 2004 г. (среднегодовой рост — 60%).
Китайские производители выпускают массовые ПЭК низкого и среднего ценового диапазона, жестко конкурируют с зарубежными фирмами и между собой по ценам и, как правило, ради поддержания ценовой конкурентоспособности работают на низком уровне рентабельности (5-8%).

Стратегия выживания производителей ПЭК в развитых странах

Невозможность ценовой конкуренции с азиатскими производителями в области массовых ПЭК уже привела к закрытию многих предприятий в развитых странах. По мнению экспертов, в ближайшие годы производство стандартных массовых ПЭК в США, Германии, Австрии, Италии, Великобритании, Японии многократно сократится или почти исчезнет. Нет перспектив у производства массовых ПЭК и в России, Белоруссии, Украине.

Для увеличения изображения кликните на картинку

Но в развитых странах, а также в странах СНГ смогут выжить и развиваться производства усовершенствованных и специальных ПЭК, к которым относятся высокоемкостные керамические конденсаторы (емкостью до 220 мкФ), конденсаторы с низким эквивалентным последовательным сопротивлением или низкой эквивалентной последовательной индуктивностью, конденсаторы для подавления электромагнитных помех типа X&Y, компоненты для жестких условий эксплуатации (например, с рабочей температурой до 150 или 175°С), прецизионные компоненты с узкими допусками, высоковольтные компоненты (с номинальным напряжением более 500 В), высокочастотные компоненты (для частот более 1 ГГц), специальные компоненты для военной и авиакосмической аппаратуры, радаров, радиопередатчиков, подводных кабельных усилителей, нефтедобывающего и горнодобывающего оборудования, медицинских имплантируемых устройств и диагностического оборудования, слуховых аппаратов и др.
Производство таких компонентов обеспечивает высокую рентабельность (в ряде случаев — до 45%), но требует специфического ноу-хау, высоких надежности и качества изделий, соответствующего контрольно-измерительного оборудования, высококвалифицированного технического персонала, хорошо организованного сервиса для потребителей.

ЛИТЕРАТУРА
1. White Book of the Passive Component Industry in Europe//www.eeca.org/pdf/WhiteBook.pdf

2. Passive Component Industry, November/December 2001, p.4. //www.eccentral.org/magazine/pci_index.htm.

Оставьте отзыв

Ваш емейл адрес не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *