工業(yè)、醫(yī)療和軍事對高質(zhì)量、高壓多層陶瓷電容器 （MLCC） 的需求受到全球最大MLCC制造商的生產(chǎn)轉(zhuǎn)移的沉重打擊，他們專注于對更小、更低電壓的看似永不滿足的需求– 在某種程度上 – 性能較低的 MLCC。5G 網(wǎng)絡(luò)的全球增長以及智能手機(jī)和移動(dòng)設(shè)備的持續(xù)進(jìn)步推動(dòng)了這種需求，這些設(shè)備每臺設(shè)備消耗的 MLCC 顯著增加。

隨著主要制造商不再使用工業(yè)和軍隊(duì)使用的更大的高電壓、高 Q（高質(zhì)量）MLCC，OEM 廠商在 MLCC 方面的延遲時(shí)間長達(dá)六個(gè)月。供應(yīng)短缺的程度危及產(chǎn)品發(fā)布時(shí)間表、工業(yè)市場份額，甚至可能危及軍事準(zhǔn)備。

“這是一個(gè)懸在主要 MLCC 制造商面前的巨大胡蘿卜，”位于加利福尼亞州卡馬里奧的 40 年高壓陶瓷多層電容器供應(yīng)商 Johanson Technology 的副總裁 Scott Horton 說。“當(dāng)您考慮到與幾年前的類似手機(jī)相比，當(dāng)今的高端智能手機(jī)在單個(gè)設(shè)備中可能需要更多的 MLCC 時(shí)，當(dāng)前市場對更小、更低功率的 MLCC 的需求是前所未有的。”

由于 2019 年消費(fèi)者對電容器的需求放緩，許多原始設(shè)備制造商和分銷商的庫存過剩。因此，這些原始設(shè)備制造商和分銷商對于在 2020 年訂購額外庫存猶豫不決。現(xiàn)在，盡管電容器庫存非常低，但隨著市場的增長，對 MLCC 的需求也在增加。這進(jìn)一步加劇了大型高壓、高 Q MLCC 的短缺，因?yàn)樵诖似陂g，一些制造商已將生產(chǎn)重點(diǎn)放在更小/更低電壓的 MLCC。

現(xiàn)在市場的兩端都在爭先恐后地重新進(jìn)貨，包括大型電子分銷商。主要是亞洲 MLCC 制造支持電信和移動(dòng)設(shè)備運(yùn)營，這些運(yùn)營也設(shè)在亞洲，這使得西方市場對工業(yè) MLCC 供應(yīng)需求的滿足更加迫切。

霍頓說：“對工業(yè)和軍事市場部門的連鎖反應(yīng)尚未完全了解。” “雖然用于制造智能手機(jī)和汽車等消費(fèi)產(chǎn)品的電子產(chǎn)品短缺將成為全國性新聞，但工業(yè)和軍事應(yīng)用缺乏更大、更高電壓的 MLCC 供應(yīng)通常被低估。但是，在問題得到解決之前，它將繼續(xù)擠壓企業(yè)客戶并最終擠壓最終用戶。”

多層陶瓷元件

MLCC 由特殊配方的陶瓷介電材料的疊層組成，中間散布著金屬電極系統(tǒng)。然后在高溫下燒制分層結(jié)構(gòu)以產(chǎn)生燒結(jié)且體積有效的電容裝置。導(dǎo)電終端屏障系統(tǒng)集成在芯片的暴露端以完成連接。

電容主要由三個(gè)因素決定：陶瓷材料的 k、介電層的厚度、重疊面積和電極的數(shù)量。具有給定介電常數(shù)的電容器可以具有更多層和更寬的電極間距或更少的層和更近的間距以實(shí)現(xiàn)相同的電容。

MLCC 的工業(yè)、醫(yī)療和軍事消費(fèi)者依賴于電源、放大器、MRI 線圈、等離子體發(fā)生器、激光器和許多其他專業(yè)應(yīng)用的高壓和高 Q 電容器。在具有較高電流的電路中，較高 Q 的 MLCC 是首選以減少自熱。

Q 因子表示電容器能量損失率的效率。高 Q 電容器損失的能量更少，從而減少了散熱或冷卻熱量的需要，從而保護(hù)電路板在敏感和高可靠性應(yīng)用中免受損壞和性能損失。

并非所有 MLCC 都是一樣的，即使在高性能 MLCC 中也是如此，但確保一致的性能水平對于工業(yè)和軍事最終用戶所需的高可靠性應(yīng)用至關(guān)重要。

“如果 MLCC 制造商沒有嚴(yán)格控制層數(shù)，他們可能會(huì)在一批中提供 10 層批次，然后在隨后的批次中提供 17 層零件，”霍頓解釋說。“這兩個(gè)部分在高頻下不會(huì)表現(xiàn)相同。”

國內(nèi)供應(yīng)增加

工業(yè)和軍事應(yīng)用所需的 MLCC 國內(nèi)來源一直在提高產(chǎn)能。增加國內(nèi) MLCC 供應(yīng)意味著工業(yè)或軍事客戶將不需要因?yàn)殡娙萜餮舆t而延遲其產(chǎn)品的構(gòu)建和出貨。

例如，憑借對高 Q 值和高電壓 MLCC 的關(guān)注，Johanson 擴(kuò)大了其產(chǎn)能，以填補(bǔ)由于市場重點(diǎn)轉(zhuǎn)向更小的電容器而導(dǎo)致的部分供應(yīng)空白。

“幾年來，我們一直在投資擴(kuò)大我們的產(chǎn)能，通過對我們的生產(chǎn)設(shè)施進(jìn)行現(xiàn)代化改造和開設(shè)第二條生產(chǎn)線，這將使我們的 MLCC 產(chǎn)量基本上翻一番，”Horton 說。“我們可以通過更多的生產(chǎn)班次來提高這一點(diǎn)。”

在撰寫本文時(shí)，Johanson 引用的大尺寸高壓 MLCC 訂單履行時(shí)間為 10 周。

陶瓷是首選材料

增加國內(nèi)高壓 MLCC 供應(yīng)也意味著客戶不需要超越陶瓷電容器來滿足他們的需求。由于交貨時(shí)間長，可以考慮用聚合物或鉭電容器代替 MLCC；但是，需要仔細(xì)考慮性能和最佳操作條件之間的權(quán)衡。

電容器中的聚合物會(huì)因熱量的影響而降解，這是某些應(yīng)用的考慮因素。聚合物電容器的介電層較薄，這意味著最大電壓低于陶瓷電容器，因此不適用于高壓產(chǎn)品。聚合物也不具備陶瓷提供的低電容值。

鉭電解電容器由多孔鉭金屬片作為陽極，由絕緣氧化物層覆蓋，形成電介質(zhì)，周圍是液體或固體電解質(zhì)作為陰極。雖然被認(rèn)為是 MLCC 的可靠且合適的替代品，但鉭電容器通常是極化的，這意味著它們只能連接到直流電源。不利的故障模式可能導(dǎo)致熱失控和火災(zāi)。鉭電容器目前也在經(jīng)歷延長的采購交貨時(shí)間。

“在您的高電壓、高質(zhì)量應(yīng)用中，沒有理由放棄陶瓷，”Johanson 的 Horton 說。“現(xiàn)在有越來越多的國內(nèi) MLCC 供應(yīng)可以滿足我們的國內(nèi)需求。”

整個(gè) MLCC 市場的供需變化（估計(jì)到 2025 年將增長到 120 億美元的市場）已經(jīng)導(dǎo)致需要更高質(zhì)量、更大規(guī)格的多層陶瓷電容器的工業(yè)、醫(yī)療和軍事客戶出現(xiàn)嚴(yán)重的供應(yīng)短缺。隨著最大的 MLCC 制造商繼續(xù)爭奪電信、智能手機(jī)和移動(dòng)設(shè)備等行業(yè)使用的 MLCC 的需求，新的國內(nèi)供應(yīng)來源正在介入，以滿足對高性能 MLCC 的可靠和及時(shí)供應(yīng)的需求。