第一節(jié) 未來微電機 行業(yè) 發(fā)展趨勢 分析
一、未來 行業(yè) 發(fā)展 分析
未來微電機的主要應用領域有：以信息技術為中心的網絡與通信；與信息處理相關聯(lián)的機器設備；環(huán)境凈化、節(jié)省能源、高功能化的家電產品；更加智能化、人性化的汽車相關產品；更受人們關注的醫(yī)療、健身、服務相關產品；高度集成的一體化智能機器等領域。為適應工業(yè)自動化設備、軍事設備、車輛以及家用電器向高精度、高可靠性、長壽命、低消耗、小型化、集成化方向發(fā)展的要求。微電機產品的發(fā)展主要是圍繞汽車、摩托車、家用電器、儀器儀表、包裝機械、數控設備、辦公自動化及計算機等幾個主要 行業(yè) 進行。
1、汽車電器用微電機
隨著汽車自動化、電子化、智能化程度的不斷提高，越來越多地采用了微電機產品。如速度控制器、空調器、車窗電動控制、后視鏡電動控制、車用音響電機等。據統(tǒng)計，普通型轎車每輛使用達15臺微電機，高級轎車每輛使用達40～50臺，豪華型轎車每輛多達60～70臺。汽車尤其是轎車已成為微電機的一大應用領域。
2、信息處理器應用的微電機
近幾年我國信息產業(yè)呈高速發(fā)展勢態(tài)，自90年代以來，每年保持40%的增長率。我國的計算機產業(yè)的發(fā)展已經和世界同步，基本同國際接軌。另外，近幾年我國商業(yè)、金融、保險、外貿等電子化進程加快，促使工作站、服務器、PC機、網絡、數據庫等產品有較大幅度的增長，打印機、收款機、ATM、POS、硬盤、軟盤、掃描儀等設備需求量增長很快。信息處理器已成為微電機大量使用領域。
3、家用電器用微電機
家用電器用電機是我國微電機制造業(yè)中的主導產品，“十五”期間將進入穩(wěn)定發(fā)展時期。
隨著城鄉(xiāng)居民收入穩(wěn)步增長，人民生產質量的提高，小型家電產品將逐步進入家庭，如洗碗機、電動廚房用品、保健儀器設備等，將會成為家用電機新的市場。
4、音響設備用微電機
音響設備在我國普及率很高，由于收錄機的廣泛普及，增長比較緩慢，平均年增長率為2.4%，并且由收錄機向音響全面過渡。CD化發(fā)展迅速，收錄機內配CD的比重發(fā)展很大。由于錄音機電機屬勞動密集、廉價微利產品，國外已將大部分產品轉移到中國生產。據報導，目前日本、萬寶圣馬達大連公司、萬寶至香港公司在廣東東莞的四個獨資廠在內的錄音機電機的生產量已超過7億臺，產品幾乎全部返銷東南亞和日本。近幾年，廣東等沿海地區(qū)，發(fā)揮了勞動力豐富和嚴格管理的優(yōu)勢，生產形勢較好，發(fā)展迅速。
近幾年我國VCD視盤機已形成為消費類電子產品中新的經濟增長點，國產機市場率超過90%，技術達到國際先進水平，處于領先地位。按每臺VCD配3臺微電機考慮，需配套大量微電機。
5、產品推廣應用
我們要在產品推廣應用上下功夫，要加快電子技術在微電機中推廣應用。如變頻調速驅動技術，集成電路換向技術，開關磁組電機和步進電機驅動技術。無刷直流電機的推廣應用技術，盡快發(fā)展機電一體化微電機。要加快微電機CAD軟件的開發(fā)和應用，提高設計水平，節(jié)能、節(jié)材和降低生產成本。在新材料應用方面，要大力采用永磁材料，特別是稀土永磁材料，提高電機效率和縮小體積，要加快工程塑料制品在微電機中的應用，減輕重量和降低成本?？傊攸c是發(fā)展高技術含量重的品種，提高電機的整體水平。依靠科學進步，縮短 行業(yè) 產品和制造技術與國際水平的差距。
6、微電機的生產更注重材料應用以利環(huán)保、以及高效節(jié)能等
隨著科學技術的發(fā)展和電氣控制系統(tǒng)的不斷更新?lián)Q代，對微電機的要求越來越高，同時，新技術、新材料、新工藝的應用，推動了微特電機的發(fā)展，出現(xiàn)了新的發(fā)展趨勢：
1）無刷化：大幅提高微電機的可靠性，降低噪音，提高電磁兼容性能，延長電機壽命，長期可靠的運行。國內外一直致力于發(fā)展各種無刷電機已有20多年，成果顯著。無刷直流電機、無刷旋轉變壓器等許多電機品種已經商品化生產。
2）微型化：電子信息技術的快速發(fā)展和廣泛應用，一方面促進微電機向微型化發(fā)展，以適應電子產品日益微型化的需要；另一方面也為微電機的微型化創(chuàng)造了條件。微電機的微型化，不僅指它的質量和體積，還指它的功耗。微電機在現(xiàn)代電子信息產品中（如手機）往往是耗電量最大的的元件之一，而在宇航系統(tǒng)中，對質量和功耗要求更嚴格。例如，日本一家公司推出了外徑僅0.8mm，重量僅4mg的微型電機，可以在人的血管中穿行。目前微電機的尺寸正逐步從毫米級向微米、納米級發(fā)展。
3）一體化（模塊化）：是指多臺電機組合；電機和傳感器組合；電機和其它機械組合；電機和控制器的組合；甚至將微電機、變速器、傳感器和控制器等構成一體，形成新一代電動伺服系統(tǒng)。實現(xiàn)了微電機從單一原理到多原理，單臺到多臺，單一功能到多功能過渡，從而達到性能的轉換、轉變、提升。
4）永磁化：隨著微電機向微、薄、輕化、無刷化和電子化的方向發(fā)展，永磁材料在微電機中的普遍應用已是必然趨勢。我國稀土資源豐富，約占世界稀土儲量的3/4，所研制生產的釹鐵硼（Nd-Fe-B）永磁體的最大磁能積已達國際先進水平，為我國永磁微電機的發(fā)展提供了豐富的材料資源。
5）數字化：微電機的數字化是指在其控制單元中采用MCU、DSP等數字信號處理芯片，綜合現(xiàn)代控制理論、電力電子技術、微電子技術等，實現(xiàn)電機速度和位置的自適應調整與控制。20世紀80年代初，單片機首先在步進電機邏輯控制中應用，現(xiàn)在已推廣到各類電機，目前已發(fā)展到16～32位單片機芯片。電動機控制策略的模擬實現(xiàn)正逐漸退出歷史舞臺，而采用微處理器、FPGA/CPLD、通用計算機、DSP控制器等現(xiàn)代手段構成的數字控制系統(tǒng)得到了快速發(fā)展，作為電動機控制系統(tǒng)也正朝著高精度、高性能、網絡化、信息化、系統(tǒng)芯片化方向不斷前進。同時，數字化的發(fā)展，逐步改變了微電機作為電磁元件使用的傳統(tǒng)概念，確立了微電機作為一個系統(tǒng)和智能元件的設計、生產和使用的新概念，標志著微電機發(fā)展已進入一個新階段。
6）新原理、新結構電機：隨著新原理、新技術、新材料的發(fā)展，電機在很多方面突破了傳統(tǒng)的觀念，利用科學技術的最新成果，已研制出了一些新型電機。例如，利用“逆壓電效應”研制出超聲波電動機；利用“霍爾效應”研制出霍爾效應自整角機；開關磁阻電機（SwitchedReluctanceMotor，簡稱SR電機）以及在此基礎上發(fā)展起來的雙凸極永磁電機（DoublySalientPermannentMagnetMotor，簡稱DSPM電機）等。此外還有靜電電動機、電解質電動機、磁致伸縮電機、無軸承電機、橫向磁場電機、仿生電機等。這類新型微電機的發(fā)展，已經不再局限于傳統(tǒng)的電磁理論，而將與其它學科相互結合，相互滲透而發(fā)展。同時，新工藝層出不窮，新設備促進了新工藝，新工藝日益成為市場和產業(yè)競爭的最終前提。
二、未來 行業(yè) 技術開發(fā)方向
激烈的競爭也帶來了微電機產品變革的加速。當前世界微電機技術領域的發(fā)展趨勢是：
1、微電機產品的小型輕量和低成本化
輕薄短小、低成本是微電機制造商 研究 開發(fā)的永恒主題，而主軸電機薄型化、緊固結構小型化、電子線路簡易化是微電機小型輕量和低成本化的關鍵。在產品設計中，采用專用IC或LSI來完成電機的驅動系統(tǒng)和讀寫系統(tǒng)，采用新型優(yōu)質材料如品質優(yōu)良的工程塑料、高性能NdFeB稀土永磁材料、耐磨性能極優(yōu)的陶瓷材料分別制作高速微電機的殼體、定子及軸承，則將為微電機產品提高性能、縮小體積、降低成本創(chuàng)造條件。微機械加工技術對微電機的超小型化具有十分重要的意義，盡管近年內微機械加工技術不會顯現(xiàn)其商業(yè)價值，但它的某些技術將使傳統(tǒng)電機進一步小型化，如日本松下公司已利用半導體工藝和薄膜工藝開發(fā)出了轉子直徑僅1mm、電機總體直徑為1.4mm的超小型微電機。
2、微電機制造的自動化和生產的規(guī)模化
隨著國際市場競爭的加劇，微電機產品的市場壽命愈來愈短，因而迫使制造商努力采用CAD／CAM等計算機輔助設計、制造技術，縮短產品研發(fā)周期。與此同時，出于成本因素的考慮，一些有實力的大公司還在加緊進行技術改造，積極開展自動化、無人化工廠試驗，進一步采用成套自動化生產線制造微電機，以獲取高的勞動生產率和產品質量。
3、微電機驅動與控制電路的集成化
電機驅動與控制采用集成電路后，其最大優(yōu)點是電路簡化，有利于電機的輕薄短小化，并使驅動精度和可靠性提高，同時降低成本。制造商現(xiàn)已開發(fā)出一種靈巧功率IC，它把低電壓、高性能的控制電路與大功率驅動電路集成在一個芯片上，用作電機的驅動和控制，效果非常顯著。一些制造商還開發(fā)出了應用功率MOS場效應管和控制邏輯電路的智能化微電機產品，實現(xiàn)了傳統(tǒng)電機與電子技術的有機結合。
4、新原理微電機蓬勃發(fā)展
近年來人們借助微電子、精密機械加工及新材料、新生物等高新技術，研發(fā)出不少新原理的微電機，并在各種領域獲得了廣泛的應用。最具代表性的有片狀微電機、超聲波微電機、鞭毛電機、超微電機、仿生電機、形狀記憶合金電機、光熱電機、微波電機等。
1）片狀微電機
即采用片狀線圈、軸向磁路結構并具有微小型化特點的微電機，這是80年代初期發(fā)展起來的一種新型電機，其技術關鍵是線圈的制作。片狀微電機對電子產品的小型化發(fā)展十分有益，其應用范圍很廣，特別是在OA、HA市場上有著廣泛的應用。如用于HDD、FDD、LBP的主軸驅動以及盒式錄放機、隨身聽、盤式磁帶機、卡拉OK機、DAT、汽車立體聲、CD、MD唱機的輸帶和卷盤等，其需求量相當可觀。有專家斷言：21世紀片狀微電機應用化程度可形成數百億元的市場規(guī)模。
2）超聲波微電機
它是一種由壓電陶瓷元件的超聲振動而獲得機械力的新原理微電機，沒有繞組和磁場部件，結構十分簡單。
其特點是在低速下直接輸出大轉矩，具有單位體積輸出轉矩大；不要減速齒輪，采用改變頻率或通電時間或相間相位差就可以控制轉速，可將轉速調節(jié)至零，制動力矩大，不需附加制動器；機械時間常數為幾毫秒；由于無齒輪，因而噪音低；既不產生雜散磁場，也不受外界的磁場影響。其缺點是變換效率低。
3）鞭毛微電機
它是細菌在水中游動而使用的分子機械(由蛋白質分子而形成的機械)。鞭毛微電機在生物界中是唯一的旋轉電機，也是現(xiàn)存世界上最小(直徑50nm)的電機。未來鞭毛電機將廣泛應用于生物領域，科學家們正設想開發(fā)活體執(zhí)行器，如考慮在生物機器人上使用這種執(zhí)行器；現(xiàn)在的電磁電機重量重，由于傳輸電力和信號需要很多的導線，因而在微觀世界中無法使用。
4）超微電機
這是指那些形狀非常小(1mm以下)、重量很輕，并且在同一塊基板上(硅或其它材料)，采用微電子技術和微加工技術制造出的機電一體化傳動產品。如美國Wisconsen大學采用LIGA技術和多層表面微加工技術制造的磁驅動微型電機，其轉矩厚度僅40μm，直徑285μm，由于它是以電磁力驅動，因此轉矩和輸出功率得到了很大改善。超微電機的量度時以微米為單位的，它的工作狀況必須藉助于專用裝置或儀器來觀察。超微電機的應用前景十分廣闊，特別是在人們尚未充分認識的微環(huán)境下，有待不斷開創(chuàng)擴展。
展望未來，微電機 行業(yè) 必將隨著電子、信息、汽車以及家電這些應用主戰(zhàn)場的興旺而注入更強大的發(fā)展動力。
三、總體 行業(yè) “十一五”整體 規(guī)劃 及預測
企業(yè)最終的競爭力取決于三個因素：成本優(yōu)勢、產品優(yōu)勢、品牌優(yōu)勢。國際化將是我國微電機企業(yè)最終的發(fā)展方向。穩(wěn)定發(fā)展一般微電機產品，重點要發(fā)展高技術含量品種，加速產品結構調整，提高產品檔次，創(chuàng)自主品牌產品，加大出口份額。實現(xiàn)未來5～10年中，全 行業(yè) 產量、產值年增加速度不低于8%，2010年產量達到100億臺，年產值達到500億元人民幣。未來5～10年我國微電機產業(yè)的主要產品和技術發(fā)展目標：
1、加速無刷直流電機、交流伺服電動機、微型振動電機、交流變頻調速電動機、永磁同步電動機、直線電機、開關磁阻電動機、超聲波電動機等產品開發(fā)和產業(yè)化步伐。
2、加快電子信息技術在微電機中的應用普及，如變頻調速驅動技術、集成換向電路、DSP控制技術等，加快發(fā)展機電一體化產品。
3、提升CAD、CAT功能，擴大應用，更好的節(jié)能、節(jié)材、提高電機效率和檢測能力。
4、加快微電機表面處理技術的推廣，以提高電機外觀質量。
5、加快對國外微電機技術的追蹤和技術攻關步伐，提高創(chuàng)新能力。
6、培育發(fā)展具有現(xiàn)代企業(yè)制度和國際水準的集團公司，參與國際競爭。
第二節(jié) 2008-2010年微電機制造業(yè)運行狀況預測
一、2008-2010年 行業(yè) 工業(yè)總產值預測
2008-2010年微電機制造業(yè)工業(yè)總產值預測
單位：千元
二、2008-2010年 行業(yè) 銷售收入預測
2008-2010年微電機制造業(yè)銷售收入預測
單位：千元
三、2008-2010年 行業(yè) 利潤總額預測
2008-2010年微電機制造業(yè)利潤總額預測
單位：千元
四、2008-2010年 行業(yè) 總資產預測
2008-2010年微電機制造業(yè)總資產預測
單位：千元
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