(香港文匯報 記者 趙臣 合肥報道)片式多層陶瓷電容器(MLCC)是智能手機、新能源汽車、5G通信等領域的核心元件,被譽為「電子工業大米」,是全球用量最大的電子元器件之一。作為全球最大的MLCC電容器消費國,中國的高端MLCC的原材料電子瓷粉及生產設備長期嚴重依賴進口。清華大學「90後」博士、合肥清瓷科技創始人蔡子明帶領團隊瞄準這一「卡脖子」領域,從原料、配方、設備、工藝全方位實現國產自研,打破國際壟斷。在安徽省合肥市包河區的一家綠色工廠內,隨着原料經純國產設備沿自研技術路徑跑通,由蔡子明團隊建設的首條年產100噸高端MLCC瓷粉量產線,本月已正式實現投產。
「我們自研的高端MLCC瓷粉及全工藝流程服務達到國際領先水平,預計明年底能實現年產100噸。」在接受香港文匯報訪問時,蔡子明指着儀器上的數據向香港文匯報記者表示,團隊以自研工藝攻克高端MLCC瓷粉製造壁壘,不僅掌握國際壟斷的120納米粒徑製造技術,更實現技術躍升,單顆瓷粉粒徑可極限壓縮至50納米,產品性能更強、成本更低。未來他冀帶領企業進軍國際市場,力爭改寫全球MLCC產業版圖。
明確行業壁壘 探索高端瓷粉製備
從日常消費的電子產品,到關乎國家戰略的通信、能源、航天等領域,電子瓷粉的身影無處不在,支撐着整個電子工業的運轉。然而,在電子瓷粉的高端領域,中國企業卻長期缺乏話語權。以MLCC為例,這種基礎元件的生產精度堪稱極致——單顆需交替疊印上千層陶瓷介質與金屬電極,單條高容MLCC量產線造價約5億元(人民幣,下同)且無法引進,作為核心材料的瓷粉80%以上依賴進口。更嚴峻的是,精密半導體封裝、車規級MLCC瓷粉等高端品類,國產化率近乎為零,每噸進口價格高達百萬元,核心技術與市場主導權牢牢掌握在日韓美部分企業手中。
「高端瓷粉製備、電極介質共燒是MLCC行業兩大核心壁壘。」蔡子明介紹,傳統用高溫高壓的水溶液製造瓷粉的水熱法存在微孔缺陷,而通過固態物質進行反應製備粉體的固相法工藝沒有缺陷,可靠性很高,性能很好,但是具有很高的技術門檻。
「日企的多個型號MLCC的電極連續性超過98%,而國產相應型號產品的電極連續性僅能達到85%左右,反映到可靠性上差距巨大。」在明確研究方向後,在清華實驗室的五年裏,蔡子明帶領團隊以固相法為工藝路徑,研究高端瓷粉製備配方,嘗試突破行業核心壁壘。
創新燒結工藝 最小粒徑50納米
在合肥清瓷科技的中試車間,蔡子明在全國產設備前向香港文匯報記者介紹團隊的核心技術:「對於陶瓷粉體製備來講,燒結是最重要的工藝。高溫煅燒的時候,陶瓷粉末的粒徑非常容易長大,尺寸很難控制。經過反覆的調控驗證,不斷地尋找規律,最終我們用定製的國產設備,通過獨創的『兩段式』燒結工藝,可以將瓷粉粒徑最小控制在50納米,滿足特殊的工藝需求。」
目前清瓷科技已經掌握50納米及以上的不同粒徑的固相法MLCC瓷粉製造技術,且技術成熟,相較日韓的國際頭部廠商掌握的120納米及以上的技術,同等粒徑產品在性能、價格等方面均有優勢;在150納米層面,產品性能遠超2024年國家重點研發計劃標準。
MLCC最核心的高端場景之一就是應用在芯片周圍,高端MLCC能夠保證優秀的電容,從而提升芯片性能。高端通訊、計算及下一代汽車等設備,需要強大的芯片處理能力,MLCC發揮關鍵作用。「以應用在芯片封裝領域為例,我們要做的事情就是提高MLCC這種被動元件單個的有效容量,比如它的有效容量能提升50%的話,那麼就可以去掉50%的器件數量,封裝成本會降低,封裝體積也會大幅度縮小。」蔡子明說。
獲天使輪融資 創辦科技公司
談到走上成果產業化道路的契機,蔡子明說,「2023年,日本政府將MLCC列入重要物資清單,這意味着未來高端MLCC可能不向中國出售,這是國產替代的機遇,行業終於迎來風口。」當年,蔡子明聯合曾在華科大同窗的好友李彥敏,共同籌劃起開設公司建設首條高端MLCC瓷粉量產中試線的項目。經過兩年的前期準備,2025年1月,蔡子明團隊成功獲得1,200萬元的天使輪融資。最終,創辦了合肥清瓷科技有限公司。
隨着量產中試線投產,蔡子明向香港文匯報記者描繪了未來最大的願景,他想把瓷粉產品和設備賣到日本等國,實現規模化出口。「我們的願景分四階段,第一階段中試(小規模試驗),第二階段擴產,第三階段賣到日韓去,第四階段是聯合國內廠商協同創新,研發高端MLCC。」蔡子明透露,下一步公司計劃完成A輪融資,打造總規模達800噸的三條產線,力爭早日實現年銷售額5,000萬元的目標。
特稿|冷門研究一朝熱 冷板凳上有學問
1992年出生的蔡子明是江蘇徐州人,從高中起他便對科創產生濃厚的興趣,高考後他堅定投身材料研究,以優異成績考入華中科技大學材料科學與工程專業,大二起就進入實驗室接觸陶瓷材料的製作。2015年,蔡子明本科畢業,他選擇直博進入清華大學材料學院攻讀博士學位,研究方向是MLCC電子瓷粉。
「那時候沒人想到國外會卡芯片、卡技術,會制裁中興、華為,更不會想到卡MLCC這種用量這麼大的電子元器件。」蔡子明說,MLCC是一個格外艱苦的行業,能堅持做下來本身就是一件不容易的事,「我入學清華的時候,整個行業非常困難,電容器賣不上價格,沒什麼人重視這個行業,同在清華課題組的師兄畢業後基本都選擇改行。」
在他讀博的時候,MLCC領域的學術成果已經基本很難有創新點,成為冷門的研究方向,但他知道這一技術長期被「卡脖子」,核心技術和大部分市場都被國外企業壟斷,因此他覺得深耕這一行業是值得的,2020年畢業後仍沒有放棄。
蟄伏十年堅守終有回報
至今,蔡子明已在MLCC瓷粉的研究領域扎根近十年。隨着2022年左右颳起國產替代的風,他的堅守終於有了回報。「MLCC在華為公司內部是僅次於芯片的第二大重要地位。華為這家企業的特點就是它需要一項技術的時候就會滿中國去找,當它想找MLCC瓷粉技術的時候,最後發現國內只有我們團隊在做。」蔡子明表示,面對複雜多變的國際形勢,科技自立自強成為國內企業的戰略選擇,如今中高端電介質瓷粉產業化的時機到了,MLCC國產替代勢在必行。
MLCC市場潛力大 國產替代提速
隨着智能手機升級換代、物聯網設備需求爆發、新能源汽車市場增長以及機器人和人工智能產業發展,近年來,國內外電子元件市場規模發展加快,MLCC市場需求也迅速增長。據統計,單部5G手機的MLCC用量超過1,000顆;特斯拉Model系列等新能源車型中MLCC的用量則超過8,000顆。
蔡子明告訴香港文匯報記者,全球MLCC產業格局中,在生產和技術方面,日本、韓國、美國為第一梯隊;中國台灣亦實力強勁,可以排在第二梯隊。「目前國內MLCC市場超過600億元,但國內產值不足100億元,國產替代空間超過500億元。瓷粉基本佔到MLCC成本的35%至45%,對應180億元左右的國產替代空間。」
目前,中國MLCC產能正經歷高端化、規模化雙軌擴張。2018年中美貿易摩擦以來,國內終端廠商為了加強供應鏈安全和穩定,開始加大對國產供應鏈的扶持力度,加快認證、採購相關電子零部件,同時疊加國內MLCC技術突破,國內企業迎來良好發展機遇。
(來源:香港文匯報A06:要聞 2025/12/28)
