少被人提的时钟芯片市场：日本超强，美国不容忽视

在去年，我们采访了主要时钟芯片公司。报道了随着5G通信的高频化、汽车的电动化、IoT进化带来的用途展开的多样化，高精度的频率控制、最适合定时的有规律的基准信号控制等，其需求的提高，时钟芯片的存在感增加。

从连载结束后到现在，围绕着这个“时钟设备”内容，看到了各时钟芯片公司增强投资的新闻。并且基于MEMS时钟芯片的阵营在不断地技术改善的同时，捕捉到了发起正式攻势的机会。这次的内容要比之前连载主题更新的内容还要更加靠近最新动向的中心，同时还要纵观时钟设备现在的市场。

首先，所谓“时钟设备”是什么，是为了使所有电子设备的电子电路不混乱地继续发挥作用而成为基准的以一定间隔创造稳定的“时钟信号”的设备。长年担任该时钟芯片主角的是“时钟芯片”，其主力制造商是日本的企业群体。例如日本电波工业、大真空、大河晶振、精工爱普生，再加上以小型精密钟表为生的西铁城精细设备、电子零件巨头村田制作所和京瓷等。

其实这些设备的用途实际上也非常丰富，当初用于时钟是主流，之后移动用途等大众消费市场也扩大了应用范围。而且最近，随着汽车的电动化、ADAS（先进驾驶支援系统）/AD（自动驾驶）等的电动车的搭载、扩大的数据中心需求的服务器内部和数据中心间连接用光连接器的搭载、5G基站和5G智能手机、无线耳机，可穿戴终端，电池管理系统的装载，各种IoT，航空宇宙等，寻求高附加价值的用途领域逐渐扩张。

在之前，每辆汽车的时钟芯片采用零件数量为高级车70～100个，普通轿车30～40个，轻型汽车等小型车20个，其搭载数量持续增加。并且面向自动驾驶、车载用LiDAR、车车车间通信等的V2X（Vehicle to X）的进一步的增加被确认。关于该车载中的时钟芯片增加原因，有人提出是ECU搭载数的增加以及ECU自身的高度化所导致的。另外，5G等与4G相比也需要10倍以上的时钟芯片，除此之外，在宇宙航空中，随着卫星数的增加，预计会比现状增加8倍等，可以说今后需求肯定会增加。

基于时钟的定时装置大致分为“晶振子”、“晶体振荡器（晶振子+振荡电路（IC））”。在晶振子方面，日本在制造技术方面领先。应用在半导体的光刻技术中的「光刻加工法」的制造手法，现在能运用的只限于日本的主力制造厂，该技术是与海外势力的产生差别化主要原因。详细情况说明由于同连载报道以及说明完毕所以放弃阐述。

成为产品精度差别化要素的晶体的等级，都是各公司通过从晶锭培养到产品化亲手制作来实现的。这就是能够实现没有特性偏差的高精度、高质量的产品制造的原因。

另外，晶体振荡器用的振荡电路（IC）与专业制造商签订合作伙伴关系，采购的事例很多。但是，通过该连载的采访，精工爱普生的晶振子以及振荡电路（IC）也是自制的，这也是其优势。

话虽离题，但制造、外销该晶体振荡器用的振荡电路（IC）的厂商似乎有限。因此，值得一提的是，旭化成电子位于宫城县延冈市的半导体工厂被定位为负责IC制造、外销的制造商之一，在20年10月发生火灾事故时，对制造晶体振荡器的各公司造成了冲击。

那么，这个晶振子的主力制造商，进入2022年后增强投资的新闻相继发生。至少笔者得到的信息范围，日本电波工业，大真空，大河晶振得到了关于增强投资的讯息。

首先，在光刻加工法的量产基础上，以最大尺寸4英寸的成品率领先的日本电波工业，在2022年春天公布的“新中期经营计划”（22~24年度）中明确了将转向成长投资阶段，公布了计划在3年内投入总额115亿日元。这个投资战略，115亿日元中增产投资54亿日元（面向车载37亿日元，面向移动通信16亿日元），研究开发投资21亿日元的计划。

另外，该公司目前以大口径化4英寸的极端方向为前提进行发展。负责增产投资的对象车载生产的是主力中国苏州工厂，还有马来西亚、古川、函馆。面向移动通信的尖端产品由函馆NDK承担，光刻坯料制造由狭山事业所承担。随着5G正式化的需求增加，将强化小型、高频领域的尖端产品开发。

并且在5G领域也领先。用时刻同步技术研究信息通信的机构、东京大学、东北大学、广岛大学，参与经济产业省和NEDO（新能源·产业技术综合开发机构）的委托，一起推进研究开发。该公司开发了数控晶体振荡器，预定22年度与信息通信研究机构共同实施时刻同步无线通信的装置化。

其次，在增强投资中备受关注的，同样是确立独自的“光刻加工法”，谋求积极展开的大真空。22年6月，德岛事业所（德岛县吉野川市，占地面积8万8000平方米）的光刻工序用无尘室约900平方米，公布了从6月开始批量生产的消息。该事业所与现有的光刻加工基地鸟取事业所（鸟取市）一起生产，使得该公司的光刻型晶体片的生产量比以往提高了约2倍。

该公司还计划扩大第2期洁净室，今后也计划增加引进量产设备。此次增产的德岛事业所的洁净室导入了4英寸晶圆对应设备，与3英寸晶圆相比，晶体片的生产量提高了约1.7倍。同时，据说该设备是6英寸晶片也能对应的规格，如果是6英寸晶片的话产能估计是4英寸晶片的约2倍。由于高频/低频都对光刻型的晶振子需求旺盛，因此目前将以晶振子为中心增强其生产能力。

另一方面，一直在进行增加投资的是大河晶振。计划在22~24年度的3年间总投资额约30亿日元，暗示着每年投资10亿日元左右。为了应对音叉型晶振子的供求窘迫，计划在作为主力制造据点的子公司青森大河厂增设生产线，每年增加15%左右。目前电池驱动的IoT模块有需求增加的倾向，这似乎推动了音叉型晶振子的需求。

在最近的新产品动向中，面向车载的公告很显眼。例如，精工爱普生公司推出了内置数字温度补偿晶体振荡器（DTCXO）的车载应用实时时钟模块新产品。其工作温度最高可达125℃，支持170MHz的高输出频率，与以往产品相比频率允许偏差为二分之一，具有相位抖动约25分之1以下的高精度。低抖动特性的车载用途CMOS输出晶体振荡器新产品（2.0×1.6mm对应/面积比64%·体积比55%的小型化品）（22年5月发表）登场。

同样，日本电波工业最近7月的发表了，2.0×1.6mm尺寸（高0.8mm）、工作温度最高125℃、支持100MHz高频输出的TCXO（温度补偿石英振荡器）新产品。在使用LiDAR或Radar的距离测定等AD/ADAS相关用途中，需要能够使用能够处理高射频或高速动作，且在脉冲信号中的ToF（Time of Flight）或FMCW（Frequency Modulated Continuous Wave）方式中使用的基准时钟需要来自GNSS（Global Navigation Satellite System）的信号接收以及各种无线通信的基准时钟需要100MHz频段的频率稳定高的TCXO，并且小型化的产品。

另外，在大河晶振中，在访问采访的时候也听到了来自汽车相关的最多支持200℃的GT切割晶体振荡器等信息。根据这些新产品的共同特性可以看出，AD/ADAS的需求提高到了面向车载的最大温度范围需达到125℃，同时要求支持100MHz以上的高频输出，2.0×1.6mm尺寸的小型化产品。

另一方面，基于MEMS的时钟芯片的技术进化也很惊人。基于MEMS的时钟芯片市场拥有世界占有率9成以上，累计出货数25亿个的美国SiTime的步伐中，可以看出其动向。

该公司在2008年开始量产晶体器件时，落后于各晶体振荡器公司。但是在那之后，他不断改善自己的技术，从2013年左右开始在技术上追赶。现在该公司产品在顶级性能上已经感觉达到赶超的水平。客户数也提出了从2019年的5000家提高到21年1.5万家，25年5万家的目标。

在制造过程中，不同于垂直集成、内制型的晶体阵营，运用水平分工的半导体供应链（MEMS振子为Bosh，模拟电路为TSMC，后续步骤为泰国UTAC，台湾ASE，马来西亚Carsem等）。由此，组合MEMS晶片9种、CMOS晶片19种、封装22种，制作125个基本产品，电源电压、温度范围、输出类型等各种各样的种类有秩序地加入，最终以4万的基数向广泛的用途出货成为可能。以高性能、耐环境性能为武器的振荡器和时钟IC的附加价值的需求下扩大销售的战略，将来也将考虑投入振荡体的市场。追溯历史的变迁，就像真空管、HDD、照明等半导体化持续成长一样，该公司对晶体和时钟芯片都硅化的未来给予了深刻的印象。

另外，在进入22年后的采访活动中，村田制作所也有机会知道开展了专门用于32kHz频段的消费者等级的MEMS振子。该公司开发的MEMS振子的优点在于，压电效应型MEMS可以在不需要IC的情况下与晶振子同样处理。0.6×0.9mm和超小型，半导体封装内安装，对硅材料的选料制作使得温度特性也良好，并且实现ESR75kΩ，消耗电流100.9nA等与晶振子势均力敌，根据情况可能实现超过上述的性能。由此可以看出，基于MEMS的时钟芯片也在不断改进技术，稳步发展。

此次试着从电子设备产业新闻的同连载的更新内容进行集中阐述了。不过，仅仅这个1年不到的时间，能切身感受到这些事情在眼花缭乱地高速进化。目前，从基于晶体的时钟芯片的各公司中得到了「与MEMS阵营的市场交集几乎没有」的发言。不过，如上所述MEMS阵营也打算发起正式挑战。今后，随着高精度、高信赖的时钟芯片需求的扩大，以日本势力为中心的各时钟芯片制造商公司、以MEMS为基础发起挑战的时钟芯片制造商各自发挥的作用将持续提高。