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    新興應用機遇爆發, 電子材料產業千帆競逐
    時間:2020/9/17 10:46:49

      科技是推動社會進步的第一生產力,而材料則是整個科技產業革新的物質基礎。隨著5G通信、車聯網、云計算、物聯網、人工智能、柔性電子等新興應用領域的蓬勃發展,龐大的市場前景給上游的電子材料產業注入巨大的推動力,一場千帆競發、你追我趕的電子材料發展熱潮正在進行中……

      新興應用的技術要求

      電子材料作為半導體產業鏈上的最上游,涵蓋的細分子行業繁多,且所應用的行業發展水平不一,所以每個終端行業對于材料的技術要求都不盡相同。這就需要電子材料廠商善于走在市場前面,通過技術轉化推出更適合市場需求的新型電子材料。

      (1)汽車電子

      近年來全球汽車產業上下游似乎都不太好過,一邊是汽車終端市場萎靡不振,一邊是開放合作之路荊棘重重。為了擺脫發展困局,下游車企業紛紛轉戰“汽車新四化”賽道,即電動化、互聯化、智能化、共享化。其中,電動化的方向—新能源汽車毫無疑問是未來發展的主基調之一,受全球多國的推崇。

      在電動汽車上,越來越多的電氣化設備需要各種新系統與新組件,例如高壓的充電系統、更高效能的電池技術、驅動電機等等。這使得電子材料的技術要求完全不同于傳統內燃機的需求,在安全性、穩定性、散熱度等指標上都有更高的要求。與此同時,汽車中的電子設備越多,車身就越重;然而為了消耗更少的燃料并降低二氧化碳排放量,又勢必要減輕車身重量。尤其對于電動汽車,這種減輕重量的訴求更是重中之重,因為其續航能力相比內燃機驅動汽車仍有待提高。

      來自荷蘭皇家帝斯曼集團的工程熱塑性材料可以為這類汽車電子問題提供諸多解決方法。據帝斯曼工程材料事業部總經理張振宇介紹,帝斯曼努力使電子產品微型化(更小型)、輕薄化(更纖薄)以及更集成化,即減少所需的配件數量。在提高散熱量上,帝斯曼開發了新型的Arnite?耐水解PBT,在150℃時依然具有極佳的性能。此外,帝斯曼的Arnite?耐水解PBT系列還包含阻燃級別產品,可達到0.4毫米UL94 V0阻燃等級,能全面滿足汽車電子元器件,如汽車連接器、控制設備和傳感器等對材料的新需求。值得一提的是,帝斯曼還努力減少消費品在整個生命周期內對環境的影響,包括有害材料廢棄和碳排放、能源與水消耗、資源回收再利用、稀土金屬和礦物的使用和減少碳足跡等方面。

      帝斯曼 工程材料事業部總經理 張振宇

      在氫能源動力領域,未來將出現許多使用氫能源動力的商用汽車,所以氫燃料技術也是帝斯曼重點關注的發展項目之一。例如即將到來的北京冬奧會,其所使有的大巴將是具有氫能源動力的新能源汽車,帝斯曼有相應的產品被應用其上。此外,帝斯曼針對燃料電池汽車的儲氫罐,專門開發了以聚酰胺(PA6)吹塑作為內膽,連續碳纖增強復合材料纏繞于外的四型瓶(Type IV)。該儲氫罐(IV 型瓶)具有極低的氫氣滲透率,并能達到苛刻的儲氫壓力要求(70Mpa),在滿足減重的同時,最大程度的保證了安全性。

      “帝斯曼還十分看好物聯網和智能汽車的未來?!睆堈裼钫f道。未來的汽車電子一個趨勢是,汽車引擎蓋下、車廂內外等所有單個部件,將通過整體“智能”設計及其智能電子設備連為一體。就像智能手機革新人類的溝通方式一樣,互聯汽車將徹底變革人們的駕駛方式,并將成為“萬物互聯”的一部分。由此,帝斯曼正在努力提供創新的車聯網解決方案,優化聯網汽車的性能。

      (2)5G通信

      從1G到4G,一直是歐美日韓領跑的時代。而在如今的5G通信網絡中,中國僅用幾年的時間便占據了領先地位,加速了國內物聯網產業的全面發展,并將為制造業、醫療業、運輸業乃至每個人的日常生活造成顛覆性影響。這讓電子材料產業看到了不少機會。

      短期來看,如今國內5G基站建設如火如荼,對所需材料的導熱、散熱性能要求顯著提高。萊爾德電子亞洲區銷售副總裁CS Wong告訴《國際電子商情》,由于5G基站運轉功率加大,但總體體積變小,這就需要各模組之間的導熱和散熱性能運轉更為高效。

      作為一家高性能的導熱和屏蔽材料供應商,萊爾德可以提供一系列的復合型材料,包括EMI屏蔽材料、導熱吸波二合一的復合型材料、和超柔軟的高導熱性材料等等,這些明星產品均能很好地滿足5G基站的導熱需求。據悉,在5G通訊市場,目前萊爾德電子的導熱和屏蔽材料市占份額居于首位;并在中國疫情嚴重期間為武漢重點抗擊疫情單位的5G通信設備提供了相關的5G基站材料。

      萊爾德電子 亞洲區銷售副總裁 CS Wong

      對于電子器件的散熱性能,來自香港納米及先進材料研發院(以下簡稱NAMI)的研究發展總監(電子)劉晨敏博士認為,熱管理對于整個器件的有效及可靠性至關重要。NAMI研發了一系列的散熱和電子封裝材料,如具有超高導熱率的金屬固晶材料、具有定向排列的高導熱熱界面材料、超輕質及超高導熱的碳金屬散熱器、以及具有高導熱系數的浸沒式冷卻液,為如今的大功率電子器件提供可靠的散熱方案。據介紹,NAMI是于2006年由香港政府創新科技署成立并指定為納米技術和先進材料的研發中心,致力于各領域促進技術商品化及再工業化。

      長遠來看,盡管5G消費終端仍處培養消費的初級階段,但可以預測,今后電子消費產品手機將會朝著連接性能更精準、更穩定的方向發展,技術層面會有更多的應用落地。

      張振宇表示,隨著5G應用整體開發的進步與核心功能的變化,未來5G智能手機的天線多頻段設計更為復雜,5G網絡對智能手機提出了更嚴格的要求。對此,帝斯曼為智能手機提供更具安全性、加工性以及耐磨性的解決方案。

      (3)可穿戴電子

      在可穿戴電子領域,NAMI劉晨敏博士認為, 能提供足夠能量和功率、并能自由彎折的柔性電池將為可穿戴電子帶來更廣泛的市場應用。因此NAMI近幾年來連續開發了用電紡絲以及印刷工藝制備的一系列柔性電池,包括一次性電池貼紙和可充電鋰離子電池等等。這些電池輕薄舒適,內阻低,因而可以支持大電流放電,并具有可設計的能量密度。電池體系中使用固態電解質,大大提高了電池的安全性能,這一點對于可穿戴電子至關重要。

      香港納米及先進材料研發院 研究發展總監(電子) 劉晨敏

      另外,在方興未艾的柔性電子領域,基于有機-無機材料雜化結構的柔性超硬透明保護涂層也將具有廣闊的市場前景。劉晨敏介紹道:“NAMI開發的有機-無機雜化涂層材料可應用于不同的塑膠表面,可提高表面硬度至9H,涂層透明不影響透光性,并且可以彎折10萬次以上。這種保護材料可廣泛應用于可穿戴柔性電子顯示屏幕或者折疊屏手機表面,在不影響顯示效果的情況下提供卓越的耐磨抗刮花性能?!?/p>

      綜上所述,無論是哪個新興應用,電子材料企業想要在市場里占據領先地位,首先就要有非常強的研發團隊,永遠要走在市場需求的前面;其次,產品的質量一定要過硬,與下游客戶建立長久穩定的合作關系,雙方才能行穩致遠。

      供應鏈上的新需求

      電子材料的應用領域百花齊放,下游客戶在業務拓展的同時也會產生出許多新的服務需求。對此,電子材料廠商必須積極嘗試與配合,以迎合新的供應鏈變化。

      1.夯實技術研發實力

      劉晨敏博士表示,作為一所研發中心,NAMI更多的是和業界合作來開發新材料、新工藝,以及實現新技術的商品化。因而,在絕大多數情況下,NAMI是和大型終端客戶的現有供應商,或者是終端客戶本身合作,開發滿足新需求的產品,而本身并不負責產品的生產。

      NAMI也有一些情況和一些材料供應商合作開發具有全新功能的產品,而這些新功能能夠達到傳統材料無法擁有的性能,并且擁有自主知識產權,從而提升合作伙伴的競爭力,開拓新的客戶市場。這樣的趨勢在近年來愈發明顯。

      張振宇表示,通??蛻魰炔捎靡呀浟慨a的材料來試模,由于帝斯曼工程材料有很堅強的技術支持團隊,可以配合客戶開發新產品和試模。因此當帝斯曼發現既有的材料不能滿足客戶

      新產品的需求或是新的行業標準需求時,就會組成跨部門(甚至跨國家)的團隊,來支持品牌客戶和他們的一級甚至二級供應商,針對重點品牌客戶的產品設計需要開發新的牌號,確保帝斯曼以及終端客戶持續保持領先的競爭力。

      2.更環保的電子材料

      事實上,電子材料行業的發展源遠流長,卻在近幾年來發展明顯增速。其中,消費者的環保意識和觀念的不斷加強。張振宇說道,從帝斯曼服務的全球客戶來看,包括電子產業、汽車產業、電器行業在內的巨頭企業,都把可持續發展作為他們的一個使命和宣言,并優先考慮選用可持續材料。

      “因此在2020年4月1日,帝斯曼‘工程塑料部’正式更名為‘工程材料部’。雖然只是一字之差,但更準確地概括了帝斯曼的產品性質,也進一步顯示了帝斯曼的可持續發展承諾,迎合了工程材料行業的發展前景?!睆堈裼钊缡钦f。

      在產品上,帝斯曼已經在這方面取得了豐富的成果:EcoPaXX?碳足跡為零,是目前市場中性能最佳的環保聚合物產品。帝斯曼也為很多客戶提供具有高回收率的材料,以提高其產品的壽命周期評估分數。此外,帝斯曼還積極探索如何替代危險材料,特別是采用無鹵素的替代材料,如Arnitel? XG(用于消費電子產品電纜)、Stanyl? ForTii?(多用于電子產品接頭)和Arnite? XG(用于白色家電的電氣絕緣)等等。

      3.國產替代的危與機

      中美關系局勢持續緊張,必定會對高度全球化的半導體產業帶來曠日持久的影響。所幸的是,近兩年來國產替代呼聲日益高漲,全產業鏈正按部就班地推動本土化進程,其中電子材料的國產替代正是關鍵所在。

      CS Wong說道:“對于國產化的定義,以前是用人民幣交易、或在國內生產。但是現在已經涉及到專利的可使用性、產品的可供性等等。譬如一個產品的核心技術是來自美國、或者產品內的美國專利高于一定比例,那么這款產品隨時可能面臨供貨危機。因此,國產替代不僅是技術的國產化,還包括了所要應用的材料本土化?!?/p>

      對此, 萊爾德作為一家跨國企業,正從兩方面著手解決電子材料國產化的瓶頸:一是繼續扎根中國,深化布局本地市場,持續加大在中國本土的研發投入和生產布局,努力打造一個從原材料、到方案、再到成品的全本土化供應流程;二是與客戶共同研發新產品、新技術,另辟蹊徑去達到技術、方案的全面國產化,幫助最終客戶預先避開供應鏈危機。例如在高速信號的互聯方案里,普遍用金屬去做屏蔽。但事實上可以通過其他方案去達成相同的屏蔽效果,這就是萊爾德與客戶之間共同探討開發的客制化方案。

      在這些國產替代的嘗試中,CS Wong深知,材料原廠與下游客戶必須保持開心見誠的合作態度,才能更高效地達成全面國產化?!耙粋€是客戶真正希望達到的目標,二是客戶自愿突破和嘗試的魄力,三是原廠的配合程度,這些問題需要雙方開門見山地溝通清楚。因為越是新的顛覆性方案,就越需要與客戶共同配合,才能真正落地。如果雙方合作都能打開思維、勇于嘗試,那么萊爾德就有信心幫助客戶沖破重圍、在激烈的市場里站穩腳跟!”CS Wong說道。

      英雄所見略同,帝斯曼張振宇表示,期待和與帝斯曼有共同興趣、遠景和目標的商業伙伴一起合作創新,創造具有價值和創新的產品和解決方案。他說:“的確,近幾年中國客戶對于供應鏈的本土化推動的力度很大。從帝斯曼的角度來看‘?!饕牵旱鬯孤a的一些大眾化材料,如果沒有特別的性能或質量優勢的話,很容易被本地供應商取代。由于帝斯曼工程材料大部分的產品都是高性能的工程塑料,能夠生產這樣材料的公司屈指可數,所以在中美貿易戰的大環境下,我們也看到了一些額外的機會。另一方面,帝斯曼也在加強中國的本土化,和新和成合作(合資)的PPS工廠就是一個很好的案列?!?/p>

      4.長尾需求井噴

      實際上,國內電子市場蓬勃發展,也得益于中小型科創企業的蓬勃發展。劉晨敏博士受訪時表示,對于中小型公司而言,大部分情況下目標產品的性能獨特性,即人無我有,是提高技術能力并打開新客戶渠道的關鍵窗口。所以,不少電子材料企業正對處于長尾市場的中小型客戶拋出“橄欖枝”。

      據悉,NAMI和本地電子界的中小微公司也有著多重合作。劉晨敏分享道:“和大型公司相比,與中小型公司開發的技術大多需要更貼近現行或者近期市場應用,能夠比較快速的產業化,這樣才能使得研發成本比較快速地轉化為企業收入?!?/p>

      當然,有些中小型企業也希望參與到長遠的先進技術研發。據劉晨敏介紹,為減少業界投資風險、提高本地科技競爭力,NAMI也通過平臺項目的形式和多家企業合作,研發一些具有戰略性的前沿應用科技,如用于大功率芯片電子封裝的超高導熱納米金屬固晶導熱材料、具有體溫感應自收緊功能的電子肌肉材料等等。

      參與這類型項目,企業通常只需要投入較少

      比例的資金,而在立項過程中已經多次探討可以應用的產品方向并作為研發目標,在兼顧企業科研成本的同時也實現了本地科研技術層面的升級。

      萊爾德CS Wong介紹,其長尾客戶主要由代理商來對接,但中小型客戶所能享受到的技術服務質量是不會降低的,萊爾德的銷售團隊始終與最終客戶有直接接觸,包括技術支持、電子商務等等。接下來,萊爾德會繼續尋找有發展潛力的中小型客戶,一是考量公司的經營理念、二是其產品的市場競爭潛力,三是其技術創新的能力和魄力,萊爾德期待與中小型客戶共同成長。

      不得不提的是,如何才能精準找到有市場潛力的中小型客戶,是上游企業拓展長尾市場的難題之一。對此,帝斯曼嘗試線上B2B商務的模式。張振宇說道:“傳統意義上,由于材料行業的‘特殊性’,材料公司一般都采用線下的模式進行銷售。這也導致了眾多企業受限于地理位置或者中小規模,不太了解帝斯曼或者苦于無法高效地與帝斯曼開展合作。2020年5月,帝斯曼正式開啟1688官方旗艦店,迎合了電子商務在中國迅速發展所催生的新型業態,也表明帝斯曼中國將以更加高效便捷的方式為更多客戶提供優質產品和服務?!?/p>

      今后的布局策略

      隨著5G布局、物聯網智慧城市及健康老齡化的發展,NAMI劉晨敏博士認為,新一代的電子材料將會進一步向以下幾個方向發展:

      (1)用于大功率電子的各種新一代具超高導熱性能的散熱材料;(2)用于戶外極端溫度范圍物流追蹤的大功率電池材料;(3)用于可穿戴電子設備的安全柔性能量存儲材料,包括電池及超電容等;(4)用于可穿戴健康監測的低成本印刷傳感器;(5)用于柔性電子的各類光學保護涂層;(6)環境友好及生物基印刷電子墨水材料,包括導電、發光、變色墨水等等。而NAMI將會沿著這些方向繼續與業界合作進行多領域的研發。

      而萊爾德CS Wong提醒道,未來全球電子產業鏈的不明朗因素仍會激增,電子材料產業在向前發展的路徑中,更不能忽略相應的風險管控。

      他認為:“今后企業管理階層要有兩手準備:第一是面對現實,時刻保持危機意識,為應對全球供應鏈危機而提前布局;第二是加大技術投入,提升客戶體驗,形成良好的口碑和品牌效益。危和機總是同生并存的,只有正面迎擊,才能成功突圍!”

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