2018年至2024年压电器件市场的发展情况预测

对于压电器件来说，目前正在经历一个光明时期！5G通信、个人语音助手、消费类可穿戴设备、指纹识别和医疗设备都是压电器件的候选应用。自从20世纪初，当石英成为军事应用中声呐器件的可选材料时，压电技术就已发展出多种产品类型，并在多种应用领域中发挥作用。如今，压电特性为换能器（传感器和执行器）提供了很好的市场机遇。

压电陶瓷应用（传感器和执行器）

据麦姆斯咨询介绍，块体型压电器件由具有一定结构形式的石英或陶瓷材料制成，无论是普通还是高端电子产品中皆可发现其身影。另一方面，自21世纪初以来，先进材料和技术不断发展，如利用半导体工艺（包括MEMS工艺）来应对小型化和高度集成化的双重挑战，以满足智能手机等消费类产品的海量需求。压电薄膜沉积技术在MEMS产业中变得越来越重要，主要涉及材料是锆钛酸铅（PZT）和氮化铝（AlN）。每种压电材料都有其特殊规格/性能，需要根据应用需求选择合适的材料制成传感器或执行器。例如，爱普生（Epson）和赛尔（Xaar）均使用薄膜PZT沉积工艺来制造压电喷墨打印头，主要应用领域为工业打印机，详情请查看报告：《爱普生PrecisionCore压电喷墨打印头》和《Xaar 1201压电喷墨打印头》。

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PZT压电材料应用之喷墨打印头

虽然一些器件采用的压电材料已从块体转向薄膜，但是具体的应用场景仍会影响块体或薄膜类型的选择。压电MEMS超声换能器（PMUT）是压电材料从块体转向薄膜的完美示例，PMUT器件已被广泛用于指纹识别和手势识别。另一个有前途的应用领域是医学成像，基于块体和薄膜的压电器件（用于超声波成像探头）将处于共存状态，需根据应用需求和性能进行选择使用。由于块体压电材料和技术的进步，TDK近期推出了厚度为0.45mm~0.7mm的PiezoListen压电扬声器，展示了一种从块体材料中获得最薄压电层的方法。总而言之，大家需要深入理解：压电材料的“转型”不是“竞争”——块体型和薄膜型是两种互补的方法！

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两种压电技术（块体型和薄膜型）应用

本报告分析了压电材料的转型及最有前景的应用，从微型压电扬声器和麦克风到MEMS微镜和自动对焦执行器，当然包括非常热门的薄膜体声波谐振器（FBAR）！报告介绍了这些压电器件的进展状态和产品可用性路线图。此外，还深入探讨了压电材料对换能器（传感器和执行器）的性能影响，以及压电市场趋势和技术路线选择。

扬声器和微型扬声器：尺寸与性能关系

压电器件市场快速发展，2024年将达485亿美元

2018~2024年压电器件市场（薄膜型 vs. 块体型）

2018年压电器件市场规模为238亿美元，预计2024年将达到485亿美元，2018~2024年期间的复合年增长率为12.6%。尽管块体型压电器件的市场份额仍然较大，但是薄膜型压电器件的成长势头更猛。在整个压电器件市场中，射频（RF）滤波器受益于5G通信而快速发展，包括SAW滤波器和BAW滤波器。博通（Broadcom）和Qorvo是射频滤波器领域的主要薄膜型压电器件厂商。

AlN压电材料应用之射频滤波器（FBAR）

薄膜型压电器件厂商近期受到亚马逊（Amazon）等互联网巨头的青睐，希望募集资金以支持研发超低功耗的微型压电扬声器和压电MEMS麦克风。而块体型压电器件具有很高的驱动性能，可用于喷墨打印头和直线电机等应用，实现非常精确的运动控制。

PZT压电材料应用之MEMS扬声器

AlN压电材料应用之MEMS麦克风

本报告预测未来五年块体型和薄膜型压电器件的增长情况，说明这两类器件的发展趋势和动态，并重点分析市场关注的压电器件。

PZT压电材料应用之惯性传感器（陀螺仪）

薄膜沉积工艺：溶胶-凝胶法 vs. 物理气相沉积法

一些MEMS代工厂针对压电薄膜技术进行研究，并开发了压电薄膜制造工艺。例如Globalfoundries的AlN压电MEMS技术为Vesper量产MEMS麦克风；意法半导体（STMicroelectronics）的PZT压电MEMS技术为Usound量产MEMS扬声器。在薄膜沉积工艺方面，主要是两大类技术之间的竞争：（1）溶胶-凝胶法（Sol-Gel）；（2）物理气相沉积法（PVD），如溅射法（Sputtering）或脉冲激光沉积法（Pulsed Laser Deposition，PLD）。溶胶-凝胶法具有更好的固有薄膜特性、良好的均匀性和更高的击穿电压。但是，当考虑大批量生产时，吞吐量成为主要考虑因素，这也是溶胶-凝胶法的局限之处。

PZT压电薄膜沉积：溶胶-凝胶法（Sol-Gel）

大多数MEMS整合元件制造商（IDM）和代工厂已经对他们的工艺路线做出抉择。富士胶片（Fujifilm）Dimatix和博世（Bosch）选择溅射法，而意法半导体和罗姆（Rohm）采用溶胶-凝胶法。设备制造商在开发正确的工艺中发挥着重要作用：例如，总部位于荷兰的设备制造商SolMAteS最近宣布，其PLD技术已进入5G基站和接收器市场。