紫光晶振30年，煉5G時代“工業之鹽”

以5G為首，涵蓋七大領域的新基建，在國家政策的力推下一躍成為最熱的風口，被賦予了數字化、網絡化、智能化的內涵。新基建各領域相互交織，最為基礎與核心的5G基建更是與人工智能、工業互聯網等其它領域密不可分。

預計到2035年，5G將創造13.2萬億美元的經濟產出，而在這背後支撐的是數不清的電子元件。

根據最新的《2020中國5G經濟報告》，國內2020年~2025年的5G網絡總投資額或將達到驚人的1.5萬億元，而這筆投資的最大一部分，將花在5G基站的建設上。5G基站作為5G網絡的核心設備，包含了大量的半導體基礎元件，這其中自然就少不了被稱為電子設備心臟的石英晶振。當下我國的晶振供應，國內廠商還有近百分之八十的市場可待挖掘，以紫光國微為首的半導體企業正在引領着技術的創新突破。

石英晶振，不可或缺的工業之鹽

石英晶振是石英晶體頻率器件領域的核心產品，在數字電路中是不可或缺的。一個電子電路的正常工作，離不開規律、穩定的“時鐘信號”，有了時鐘信號，各個電路才能完成其功能，電子設備與周邊的控制器才能實現連動，而晶振（晶體振盪器）就是電路中所常用的時鐘元件，由石英材料製成的晶振，發展歷史最為悠久，技術最為成熟，應用場景也最為廣泛。可以説，有電子產品的地方就有石英晶振，每時每刻都有數以億計的石英晶振像心臟一般，有序的地發送着時鐘信號，支撐着這個數字世界的正常運轉。

晶振的起源始於1880年石英壓電效應的發現，不過直到20世紀80年代，石英晶體元件才開始應用於民用市場，到了世紀之交，在家電及 PC 產業、通信大發展的共同推動下，石英晶體元器件行業方才迎來黃金髮展期，晶振的研發及生產也開始由海外逐步向中國轉移，台灣企業嶄露頭角，大陸晶振企業開始萌芽，紫光國微旗下主營晶體頻率器件業務的唐山國芯晶源即成立於90年代。

隨後，在中國通信技術由3G向4G升級的過程中，智能手機、平板電腦、可穿戴設備等終端形態的出現進一步帶動了晶振需求的爆發式增長，台灣廠商憑藉產量優勢佔領了大量市場，國芯晶源等大陸廠商也借勢迅速崛起。

歷經十幾年的發展，中國成為了全球石英晶體元器件的重要生產基地。作為整個電子信息產業發展基礎的頻率組件製造業，其產值在2022年預估將超過40億美元，銷量將超過200億顆，而石英產品則佔據着其中主要的市場份額。隨着新一代5G通信技術的商用，已經在網絡通訊、工業控制、汽車電子、消費電子、儀器儀表等領域大展拳腳的石英晶振，又將迎來新的需求高峯。

千萬5G基站，驅動石英晶振小型化、高精度升級

在5G新基建的佈局中，5G基站的建設是一個基本的指標。今年517電信日，中國的三大運營商披露了最新的5G進展，顯示出國內目前的5G基站已達24萬個，而從長期預計，我國5G宏基站的總數量會是4G的1-1.2倍，未來十年內合計將達到500-600萬個，若加上5G小微站等多樣基站站型，整體基站數量更將達到幾千萬套以上。這個數據也意味着5G新基建對石英晶振的巨大需求。

5G網絡採用MIMO+OFDM和毫米波技術，其通信速率相比4G提高了100倍，高速率與低時延可以孵化出物聯網、自動駕駛、VR等各種應用場景，因此5G網絡的落地將真正讓萬物智聯的世界觸手可及。但是，要實現5G這種高速運轉的網絡還必須需要有高精度頻率和高精度時間的同步網進行支撐，尤其是5G基站的精確定位業務，其需要更高精度時間同步以達到釐米的定位精度，才能實現端到端小於1ms的時延，這就涉及到一個關鍵元件的升級，石英晶振。

石英晶振為5G提供高端基準時鐘信號以及接收傳輸信號，保障着5G網絡的高速穩定運行，因此是5G技術中最核心的電子零部件。但以往主流的3225規格（表示3.2*2.5mm尺寸）石英晶振已經無法達到5G的使用標準，所以目前擺在石英晶振面前的重要課題就是向小型化、高精度、高頻率、高穩定度的方向發展，以此滿足5G基站全網同步需求。

在國內石英晶體生產廠商中，國芯晶源作為超穩晶體領域的龍頭企業，就已經率先研發出了適用5G通訊的2016型、1612型等小型化石英晶振產品，其產品體積縮小到2.0×1.6×0.6mm、1.6×1.2×0.4mm，頻率達20～125MHz，調整頻差±10ppm，温度頻差達到±25ppm（-40℃～85℃）/10ppm(-20℃～70℃)。

1612小型化石英晶振

這兩款產品採用了國芯晶源自主研發的計算機建模技術進行設計，使用了微米級工藝控制技術，解決了石英晶振的小型化帶來的有害振動問題，在實現小型化、薄型化、低相噪的同時，擴大了工作頻率範圍，提高了工作精度和穩定度，可充分滿足5G基站、手機和智能化、數字化電子整機對石英晶振的需求。

紫光晶振，全品類支撐的國產高端晶振

國芯晶源小型化晶振產品在技術上的精進突破，填補了國內高性能石英晶振研發生產的空白，對於我國晶振行業的整體提升具有重要意義。據悉，在市場層面，國芯晶源的小型化產品已經被通訊整機廠家裝機使用，其產品性能滿足配套要求，得到充分驗證，已比肩日本產品，這是非常來之不易的。

縱觀全球石英晶體元器件市場的格局，廠家主要集中在日本、美國、中國台灣地區及大陸，其中日本是傳統制造第一大強國，其在石英晶體的中高端應用領域實行了排他性的相對技術壟斷，因此具備較強的規模效應和技術優勢。在2013年以後，雖然日本廠商受到原材料和人力資源成本上升等因素的影響，市場份額大幅度下滑到50%以下，但其仍主導着高端業務，轉移向中國的部分僅為中低端業務。從國內市場來看，我國有80%的晶振需依賴進口，在高端產品領域的進口占比更是高達90%，產品技術的進階任重道遠。

在國內晶體元器件行業的發展中，唐山國芯晶源是90年代第一批進入這個領域的廠商，作為紫光集團旗下核心芯片上市公司紫光國微的子公司，國芯晶源背靠雄厚的資本與產業鏈技術實力，在河北玉田產業基地建有產品研發實驗線及多個產品開發中心與製造產線，深耕於小型及高穩定石英晶體元器件技術的研發，實現了從水晶生長、晶片加工、成品組裝到產品測試封裝的完全自主生產。

到今年，國芯晶源已經恰好走過了30個年頭，通過多年的積累，國芯晶源成長為了國內唯一掌握全系列石英頻率器件加工技術的企業，目前具有全品類晶體振盪器、諧振器共26類6000多個品種，引領着中國石英晶體行業的創新發展。據瞭解，國芯晶源的產品約有70%是出口到國外，這也表明其晶振的品質已經受到了歐美等市場客户的肯定。在5G通信小型化石英晶振的市場應用中，國芯晶源實現技術的突破，達到國際一流水平，更意味着國產石英晶振的發展取得了階段性成果。

風物長宜放眼量，石英晶振在5G基建中的登場還只是初露頭角，5G網絡的最終價值體現在網絡終端應用的實現，未來隨着5G的深化發展，網絡的連接對象從人延伸到物，將激發出成千上萬種產品形態，應用場景極其廣泛。國芯晶源作為國內代表性的石英晶振企業，其佈局也早已佔儘先機，一方面，國芯晶源持續推進着5G通訊用OCXO1409恆温振盪器和小型化VCXO振盪器等新品的開發，另一方面，其應對5G終端領域，也在進行着高基頻晶體和小型化晶體的升級，除此之外，國芯晶源還在加速5G相關的其它新基建領域的開拓，如OSC/晶體振盪器可應用於人工智能、工業互聯網、大數據中心領域，OSC-高鐵機車控制單元、晶體諧振器-高鐵信號裝置則應用於城際高速鐵路，還有OSC/晶體振盪器-充電裝置，可應用於新能源充電樁行業。

從智能手機、可穿戴電子設備到智能汽車、物聯網……每一個電子穿戴設備約用到1-2只石英頻率元件，每一部手機里約用到7只，每一台物聯網設備約用到5-10只，每一輛新能源汽車裏約用到100只……僅需粗略估算，就能預見每一個領域都是一個噴薄欲出的龐大市場，這些市場在近幾年內對石英晶振的需求就將達到從十幾億隻到幾千億不等的巨大需求量級。十年飲冰熱血難涼，國內石英晶體頻率器件的發展趁着5G新基建的東風，已經迎來不可多得的歷史機遇期，在紫光等集成電路企業的衝鋒陷陣下，石英晶振產業正在向日本、歐美等國際廠商的技術看齊，高端晶振產品有望加速蜕變。

未來是屬於5G的時代，而5G時代也是屬於石英晶振的時代。