1、石英晶振工作原理：石英晶振是利用石英晶体（SiO₂）的压电效应制成的频率控制元器件，可以产生稳定的脉冲，为微芯片提供基准频率信号，是电路中必不可少的电子元器件。石英晶体，即二氧化硅（SiO2）结晶体，其形态规则、晶莹、透明，因此也被称为“水晶”。

水晶具有稳定的物理化学特性，它不仅是较好的光学材料而且是较好的压电材料。当石英晶体受到应力作用时，在它的表面上出现电荷，而且应力与面电荷密度之间存在线性关系，这个现象称为正压电效应。而当石英晶体受到电场作用时，在它的某些方向出现应变，而且电场强度与应变之间存在线性关系，这个现象称为逆压电效应。基于上述特性，当石英晶体置于交变电场中，其体积会发生周期性的压缩或拉伸，形成机械振动，从而产生特定的频率信号。

水晶材料作为机械能和电能的转换元件，经过切割、打磨等精密工序加工制成晶片后，在其两端镀上金属电极，在电流作用下由于逆压电效应便产生谐振，从而在特定的条件下具有固定的振动频率。水晶材料还具备一定的温度特性、老化特性和频谱特性，当外加电压的频率与水晶材料固有的频率完全一致时，电路中的电流便达到最大，体现了其谐振特性，以此制成的电子元器件被称为压电石英晶体元器件。

压电石英晶体元器件由于品质因数较高，而且受温度影响所造成的频率偏移较小，相对其他振荡元器件更加准确和稳定，被广泛的运用于各类频率控制、频率稳定、频率选择和计时系统中，特别适用于对频率准确度要求较高的电子产品，如通信网络、移动终端、物联网、汽车电子、智能家居、家用电器等领域，是各类电子产品中不可或缺的基础元件。

2、石英晶振分类：石英晶振按属性可划分为石英晶体振荡器（有源晶振）和石英晶体谐振器（无源晶振）。无源晶振结构相对简单，自身无法振荡，需要外部电路配合起振，具有信号电平可变，低成本、低功耗等优势，应用场景十分丰富。有源晶振通常是由一个石英晶体谐振器+震荡电路+放大电路+门电路的集合体，自身是一个完整的振荡器，精密度和稳定性高于无源晶振，广泛应用于卫星通信、航空航天、精密计测仪器等高科技领域。

无源晶振按安装方式可划分为DIP（DualInline-pinPackage，双列直插式封装技术）和SMD（SurfaceMountedDevices，表面贴装器件）。SMD晶振具有尺寸小、易贴装等特点，主要用于空间相对较小的电子产品中，在移动终端、通讯设备的产品升级周期加快的背景下，呈现稳步增长的态势，已成市场主流形态。无源晶振又可分为普通无源晶振和内置热敏电阻的无源晶振（TSX）。热敏晶振成本相对低廉，可在一定程度上替代同型号温度补偿晶体振荡器（TCXO）。有源晶振按功能和实现技术可划分为温度补偿晶体振荡器（TCXO）、压控晶体振荡器（VCXO）、普通晶体振荡器（SPXO）和恒温晶体振荡器（OCXO）。

3、石英晶振产业链：石英晶振上游主要是水晶、基座、封装材料等材料制造、精密机械研制等行业；下游应用领域为电子类产品，包括通信网络、移动终端、物联网、汽车电子、智能家居、家用电器等领域。

4、市场前景分析：

（1）市场总体情况：根据中金企信统计数据，2019年全球石英晶振销量约为180.68亿只，行业市场规模约为30.41亿美元。其中，石英晶体谐振器（XTAL）销售总额占比约58%，各类型石英晶体振荡器占比约42%。

石英晶振产生的基准频率信号主要有无线数据传输和时钟两种用途。石英晶振频率信号经调制处理后可当作载波用于无线传输数据，一般连接网络的终端都有信号接收和发送装置，都需要用到石英晶振，在万物互联时代，将带来可观的市场增量。石英晶振频率信号还可作为时钟频率信号，中央处理器（CPU）指令执行均以此为基础，智能终端都离不开石英晶振。石英晶振是电子电路中必不可少的元器件，应用广泛。部分应用终端平均使用石英晶振元器件数量如下：

（2）5G、物联网等新兴技术发展将为行业带来重大市场机遇：国际5G联盟IMT-2020（5G）推进组明确了5G关键能力指标。其中，5G的用户体验速率是100Mbps到1Gbps、峰值速率将达到10-20Gbps、连接设备数量密度106个/km2、端到端时延小于1毫秒、终端移动速度为500km/h等，用以满足eMBB（移动宽带）、mMTC（万物互联）以及uRCCL(高可靠低时延)应用场景。

5G-eMBB主要应用场景为超高速浏览和下载、超高清视频信息传送和播放、云游戏、云办公、VR/AR业务等。5G-mMTC主要应用场景为物联网、车联网、工业互联网、智能制造、智慧交通、智慧城市、万物互联等。5G-uRCCL主要应用场景为自动驾驶、机器人、远程医疗、远程维护、可穿戴电子实时服务等。5G终端应用场景极其广泛，按服务对象区分主要有两大类，一类是连接人的终端信息产品，另一类是连接机器（或物品）的感知装置。这两类应用产品有成千上万种形态，其全球应用数量应该是千亿级。

5G网络的高速率和低时延是实现各种应用场景的基础。当前，世界各国都在大力发展5G网络建设，5G将渗透到社会每个角落，将催生一系列新的应用场景，各类智能及连接网络终端数量会大幅增加，将为石英晶振行业带来重大市场机遇。

2019年6月，中国颁发5G牌照，成为全球第一批进行5G商用的国家。2020年，中国新增5G连接数超过2亿，占全球5G连接数的87%；双模5G基站总数超过70万个，中国大陆的5G基础设施数量已跃居世界之首。

5、行业技术水平及特点：从世界范围和石英晶振发展史看，美国等西方国家处在理论创新的前沿，日本处在创新技术储备和市场产业化的前沿，中国台湾和大陆先后承接日本产业化技术，实现石英晶振在本土的规模化生产。近十年来，凭借国内资本市场推动和产业链下游旺盛的市场需求，国内企业加速追赶，差距已经逐渐缩小。小型化方面，日本企业引领行业发展，国内企业紧跟其后；品质方面，中国大陆骨干企业与日本及中国台湾几乎没有差距；材料方面，已实现国产化；生产设备方面，大多数已实现国产化，少数设备如溅射镀膜机等还需要进口。

6、主要技术门槛和技术壁垒：

（1）企业需具备自主创新、协同创新能力：随着中国大陆晶体元器件开发和装备制造水平的不断提升，大陆企业和日本、中国台湾的行业技术水平在逐步接近，技术进步已不能通过传统的引进、消化吸收取得，需要依靠企业自身的技术与工艺积累，并同上游装备制造商以及高校和研究院所联合开发新设备、新材料、新工艺，实现自主创新、协同创新。

（2）产品设计参数和关键工艺参数需要长期积累：产品设计参数和关键工艺参数细微差别在产品应用于终端时会产生重大影响，参数不同体现了企业产品技术水平。石英晶振制造过程中，产品设计参数和关键工艺参数是通过自主调整、产品检测、终端客户匹配等方式不断调整和优化，以符合不同客户、不同终端产品及不同应用场景的需求，需要依靠企业的大量实验、经验积累方可形成。

（3）专业技术团队培养周期长：石英晶振的生产制造涉及产品设计、工艺路线设计、专用设备研发、工艺参数检测等领域的专业知识；封装材料的生产制造涉及金属材料的合金成分研究、精密冲压、冲裁、拉伸等模具技术、表面处理技术等，上述生产制造涉及技术门类广、工艺难度大。企业需要通过有计划、长周期自主培养，建立一支熟练掌握上述技术的专业团队。

（4）新技术的应用进一步提升了行业技术门槛：近年来，用于IC制造的光刻腐蚀工艺等新技术正逐渐应用于石英晶振制造。光刻腐蚀工艺解决了传统切磨抛光工艺在晶体小型化和超高频方面的工艺瓶颈，使其“微型化、高频化、高精度、高可靠性”成为可能。同时，“智能制造”正逐渐应用于行业企业，有助于企业提高生产效率，优化资源配置，降低制造成本，提高产品稳定性和一致性，使得产品全周期可追溯，更好地保障产品品质，满足客户需求。

光刻腐蚀工艺等新技术应用的核心装备需要自主研发，新技术转化应用所需的设备与技术对企业技术基础、人才、资金等提出了更高要求，进一步提升了行业技术门槛。

中金企信国际咨询公布的《2022-2028年中国石英晶振市场发展规划及投资战略可行性预测报告》

7、行业技术发展趋势：

（1）微型化：石英晶振按安装方式可划分为DIP和SMD。SMD晶振具有尺寸小、易贴装等特点，主要用于空间相对较小的电子产品中。随着智能电子产品、移动终端等产品向便携化、小型化发展，石英晶振需要适应其小型化发展的工艺要求，向微型化方向发展。另外，结合微型机电、图像识别、溅射技术、离子刻蚀、激光和半导体等相关技术，石英晶体谐振器行业制造更加微型化、片式化的技术基础已经具备且将不断成熟。

（2）高频化：随着4G到5G，WiFi5到WiFi6发展，为实现高速、大容量、稳定的通信，需要更高频率的载波。目前业内主要采用机械加工工艺使晶片厚度变薄的方式实现高频载波，但该加工方法存在局限性。而光刻腐蚀工艺可以将晶片的振荡部位的厚度加工到微米级，在保持芯片强度的同时，实现超高频基波振荡，上述工艺的应用将进一步推动了石英晶振产品向高频化发展。

（3）高精度：石英晶振基准频率的精度对下游产品的质量、性能以及后期维护成本具有至关重要的影响。早期的消费类电子产品对石英晶振的频率精度要求多为±10ppm-±30ppm，目前普遍要求小于±10ppm。随着5G、WIFI6等新通讯技术的发展，石英晶振的频率精度将会向更高要求的方向发展。

（4）高可靠性：石英晶振作为重要的基础元器件，广泛应用于汽车电子、医疗、航空航天等高可靠应用场景，上述应用场景对石英晶体谐振器提出了零缺陷要求，需要晶振厂家全面实施可靠性设计、可靠性试验和可靠性管理，通过创新晶片抗振技术设计、防污染工艺与环境设计、可靠性筛选技术等，满足客户对高可靠石英晶体谐振器的要求。

（5）低功耗：电子产品在移动终端小型化的同时，功能也逐渐增多，耗电量急剧增加，减少硬件能耗成为延长电子设备续航时间的现实选择。作为电子产品的重要元器件，石英晶振产品也需要向低功耗发展。