紫光晶振30年，炼5G时代“工业之盐”

紫光国微

安全芯片领导者

以5G为首，涵盖七大领域的新基建，在国家政策的力推下一跃成为最热的风口，被赋予了数字化、网络化、智能化的内涵。新基建各领域相互交织，最为基础与核心的5G基建更是与人工智能、工业互联网等其它领域密不可分。预计到2035年，5G将创造13.2万亿美元的经济产出，而在这背后支撑的是数不清的电子元件。

根据最新的《2020中国5G经济报告》，国内2020年~2025年的5G网络总投资额或将达到惊人的1.5万亿元，而这笔投资的最大一部分，将花在5G基站的建设上。5G基站作为5G网络的核心设备，包含了大量的半导体基础元件，这其中自然就少不了被称为电子设备心脏的石英晶振。当下我国的晶振供应，国内厂商还有近百分之八十的市场可待挖掘，以紫光国微为首的半导体企业正在引领着技术的创新突破。

石英晶振，不可或缺的工业之盐

石英晶振是石英晶体频率器件领域的核心产品，在数字电路中是不可或缺的。一个电子电路的正常工作，离不开规律、稳定的“时钟信号”，有了时钟信号，各个电路才能完成其功能，电子设备与周边的控制器才能实现连动，而晶振（晶体振荡器）就是电路中所常用的时钟元件，由石英材料制成的晶振，发展历史最为悠久，技术最为成熟，应用场景也最为广泛。可以说，有电子产品的地方就有石英晶振，每时每刻都有数以亿计的石英晶振像心脏一般，有序的地发送着时钟信号，支撑着这个数字世界的正常运转。

晶振的起源始于1880年石英压电效应的发现，不过直到20世纪80年代，石英晶体元件才开始应用于民用市场，到了世纪之交，在家电及 PC 产业、通信大发展的共同推动下，石英晶体元器件行业方才迎来黄金发展期，晶振的研发及生产也开始由海外逐步向中国转移，台湾企业崭露头角，大陆晶振企业开始萌芽，紫光国微旗下主营晶体频率器件业务的唐山国芯晶源即成立于90年代。

随后，在中国通信技术由3G向4G升级的过程中，智能手机、平板电脑、可穿戴设备等终端形态的出现进一步带动了晶振需求的爆发式增长，台湾厂商凭借产量优势占领了大量市场，国芯晶源等大陆厂商也借势迅速崛起。

历经十几年的发展，中国成为了全球石英晶体元器件的重要生产基地。作为整个电子信息产业发展基础的频率组件制造业，其产值在2022年预估将超过40亿美元，销量将超过200亿颗，而石英产品则占据着其中主要的市场份额。随着新一代5G通信技术的商用，已经在网络通讯、工业控制、汽车电子、消费电子、仪器仪表等领域大展拳脚的石英晶振，又将迎来新的需求高峰。

千万5G基站，驱动石英晶振小型化、
高精度升级

在5G新基建的布局中，5G基站的建设是一个基本的指标。今年517电信日，中国的三大运营商披露了最新的5G进展，显示出国内目前的5G基站已达24万个，而从长期预计，我国5G宏基站的总数量会是4G的1-1.2倍，未来十年内合计将达到500-600万个，若加上5G小微站等多样基站站型，整体基站数量更将达到几千万套以上。这个数据也意味着5G新基建对石英晶振的巨大需求。

5G网络采用MIMO+OFDM和毫米波技术，其通信速率相比4G提高了100倍，高速率与低时延可以孵化出物联网、自动驾驶、VR等各种应用场景，因此5G网络的落地将真正让万物智联的世界触手可及。但是，要实现5G这种高速运转的网络还必须需要有高精度频率和高精度时间的同步网进行支撑，尤其是5G基站的精确定位业务，其需要更高精度时间同步以达到厘米的定位精度，才能实现端到端小于1ms的时延，这就涉及到一个关键元件的升级，石英晶振。

石英晶振为5G提供高端基准时钟信号以及接收传输信号，保障着5G网络的高速稳定运行，因此是5G技术中最核心的电子零部件。但以往主流的3225规格（表示3.2*2.5mm尺寸）石英晶振已经无法达到5G的使用标准，所以目前摆在石英晶振面前的重要课题就是向小型化、高精度、高频率、高稳定度的方向发展，以此满足5G基站全网同步需求。

在国内石英晶体生产厂商中，国芯晶源作为超稳晶体领域的龙头企业，就已经率先研发出了适用5G通讯的2016型、1612型等小型化石英晶振产品，其产品体积缩小到2.0×1.6×0.6mm、1.6×1.2×0.4mm，频率达20～125MHz，调整频差±10ppm，温度频差达到±25ppm（-40℃～85℃）/10ppm(-20℃～70℃)。

这两款产品采用了国芯晶源自主研发的计算机建模技术进行设计，使用了微米级工艺控制技术，解决了石英晶振的小型化带来的有害振动问题，在实现小型化、薄型化、低相噪的同时，扩大了工作频率范围，提高了工作精度和稳定度，可充分满足5G基站、手机和智能化、数字化电子整机对石英晶振的需求。

紫光晶振，全品类支撑的国产高端晶振

国芯晶源小型化晶振产品在技术上的精进突破，填补了国内高性能石英晶振研发生产的空白，对于我国晶振行业的整体提升具有重要意义。据悉，在市场层面，国芯晶源的小型化产品已经被通讯整机厂家装机使用，其产品性能满足配套要求，得到充分验证，已比肩日本产品，这是非常来之不易的。

纵观全球石英晶体元器件市场的格局，厂家主要集中在日本、美国、中国台湾地区及大陆，其中日本是传统制造第一大强国，其在石英晶体的中高端应用领域实行了排他性的相对技术垄断，因此具备较强的规模效应和技术优势。在2013年以后，虽然日本厂商受到原材料和人力资源成本上升等因素的影响，市场份额大幅度下滑到50%以下，但其仍主导着高端业务，转移向中国的部分仅为中低端业务。从国内市场来看，我国有80%的晶振需依赖进口，在高端产品领域的进口占比更是高达90%，产品技术的进阶任重道远。

在国内晶体元器件行业的发展中，唐山国芯晶源是90年代第一批进入这个领域的厂商，作为紫光集团旗下核心芯片上市公司紫光国微的子公司，国芯晶源背靠雄厚的资本与产业链技术实力，在河北玉田产业基地建有产品研发实验线及多个产品开发中心与制造产线，深耕于小型及高稳定石英晶体元器件技术的研发，实现了从水晶生长、晶片加工、成品组装到产品测试封装的完全自主生产。

到今年，国芯晶源已经恰好走过了30个年头，通过多年的积累，国芯晶源成长为了国内唯一掌握全系列石英频率器件加工技术的企业，目前具有全品类晶体振荡器、谐振器共26类6000多个品种，引领着中国石英晶体行业的创新发展。据了解，国芯晶源的产品约有70%是出口到国外，这也表明其晶振的品质已经受到了欧美等市场客户的肯定。在5G通信小型化石英晶振的市场应用中，国芯晶源实现技术的突破，达到国际一流水平，更意味着国产石英晶振的发展取得了阶段性成果。

风物长宜放眼量，石英晶振在5G基建中的登场还只是初露头角，5G网络的最终价值体现在网络终端应用的实现，未来随着5G的深化发展，网络的连接对象从人延伸到物，将激发出成千上万种产品形态，应用场景极其广泛。国芯晶源作为国内代表性的石英晶振企业，其布局也早已占尽先机，一方面，国芯晶源持续推进着5G通讯用OCXO1409恒温振荡器和小型化VCXO振荡器等新品的开发，另一方面，其应对5G终端领域，也在进行着高基频晶体和小型化晶体的升级，除此之外，国芯晶源还在加速5G相关的其它新基建领域的开拓，如OSC/晶体振荡器可应用于人工智能、工业互联网、大数据中心领域，OSC-高铁机车控制单元、晶体谐振器-高铁信号装置则应用于城际高速铁路，还有OSC/晶体振荡器-充电装置，可应用于新能源充电桩行业。

从智能手机、可穿戴电子设备到智能汽车、物联网……每一个电子穿戴设备约用到1-2只石英频率元件，每一部手机里约用到7只，每一台物联网设备约用到5-10只，每一辆新能源汽车里约用到100只……仅需粗略估算，就能预见每一个领域都是一个喷薄欲出的庞大市场，这些市场在近几年内对石英晶振的需求就将达到从十几亿只到几千亿不等的巨大需求量级。十年饮冰热血难凉，国内石英晶体频率器件的发展趁着5G新基建的东风，已经迎来不可多得的历史机遇期，在紫光等集成电路企业的冲锋陷阵下，石英晶振产业正在向日本、欧美等国际厂商的技术看齐，高端晶振产品有望加速蜕变。

未来是属于5G的时代，而5G时代也是属于石英晶振的时代。

End

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