2021年壓電驅動精密流體控制產品行業市場應用規模前景預測及下游需求潛力分析

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壓電驅動精密流體控制技術是將壓電驅動與流體控制相結合，利用壓電驅動精度高、速度快、功耗低的特點形成對流體精密控制能力的技術。精密流體控制是指對流體的高分辨率、高精度的控制性輸出，現有的精密流體控制主要采用傳統的電磁驅動方式，壓電驅動是一類新型的驅動方式。

中金企信國際咨詢公布《2021-2027年中國壓電驅動精密流體控制產品行業市場調查及投資戰略預測報告》

（1）壓電驅動技術發展情況：壓電驅動是指利用逆壓電效應將電能轉換為壓電體的變形或振動，從而形成驅動能力的一種方式。逆壓電效應是指當石英、電氣石等各向異性的壓電晶體材料置于電場下時，晶體出現幾何變形的現象。隨著鈦酸鋇（BaTiO3）、鋯鈦酸鉛系（PZT）等壓電材料的發現，壓電晶體的壓電性能有了大幅度提高，促進了壓電驅動技術的產業化應用。

壓電驅動具有高精度、高頻響的特點，理論上可以通過調整壓電體的成分配比滿足任意速度與精度的驅動位移或變形要求。雙晶片結構與疊堆結構壓電元件的頻響可超過50,000Hz，響應時間小于0.1ms，并可在任意微量電壓變化下產生位移或變形，分辨率最小可達1nm，具備納米級的精密驅動能力。

目前，利用壓電驅動技術已形成壓電超聲波馬達、壓電精密驅動器、壓電閥、壓電泵等多種驅動裝置，廣泛應用于光學、生物醫療、精密制造、工業控制、航空航天、科學實驗等領域。

（2）壓電驅動與電磁驅動技術的比較情況：電磁驅動是基于電磁感應原理將電能轉換為機械能，從而形成驅動能力的一種方式。電磁驅動是現代國民經濟與社會生活中應用范圍最廣、使用歷史最長的傳統驅動方式。電磁驅動技術成熟，作為其換能器件的種類繁多，使用便捷。相對于電磁驅動，壓電驅動的特點是位移(或變形)小，輸出功率小，一般不適于用作大載荷、大位移、大體積等大功率器件的驅動源，但在形成高精度、高速度、小體積驅動能力上，壓電驅動的性能十分突出。

壓電驅動與電磁驅動技術特點對比

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壓電驅動與電磁驅動應用特點對比

在精密流體控制領域，壓電驅動能大幅提高控制精度與控制速度等，具備電磁驅動所達不到的能力，是電磁驅動之外最主要的新型動力驅動方式。

（3）壓電驅動精密流體控制產品的發展情況：以壓電驅動構造形成的精密流體控制產品可統稱為壓電閥和壓電泵，相比同類電磁閥或電磁泵，具有更高的輸出精度、更快的反應速度，更易于控制、更安全節能，且結構簡單、體積小。壓電閥和壓電泵理論上可以在大部分高精度、高速度、小體積驅動能力的場景下代替電磁閥或電磁泵使用，在高端智能裝備中則具有更大的應用優勢。

目前，壓電驅動在氣體、液體等流體的精密控制上均得到較好的應用，形成了壓電噴射閥、壓電比例閥、壓電泵、壓電噴油閥、壓電噴墨打印、壓電伺服閥、壓電超聲波流量控制器等十幾種產品，能量的轉換結構與技術構成方式日趨豐富、完善，產品種類與功能也日益增多，新的壓電驅動精密流體控制產品還在不斷被開發出來，顯著改善著社會生活、工業生產等行為方式。

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（3）壓電驅動精密流體控制產品的發展情況：以壓電驅動構造形成的精密流體控制產品可統稱為壓電閥和壓電泵，相比同類電磁閥或電磁泵，具有更高的輸出精度、更快的反應速度，更易于控制、更安全節能，且結構簡單、體積小。壓電閥和壓電泵理論上可以在大部分高精度、高速度、小體積驅動能力的場景下代替電磁閥或電磁泵使用，在高端智能裝備中則具有更大的應用優勢。

目前，壓電驅動在氣體、液體等流體的精密控制上均得到較好的應用，形成了壓電噴射閥、壓電比例閥、壓電泵、壓電噴油閥、壓電噴墨打印、壓電伺服閥、壓電超聲波流量控制器等十幾種產品，能量的轉換結構與技術構成方式日趨豐富、完善，產品種類與功能也日益增多，新的壓電驅動精密流體控制產品還在不斷被開發出來，顯著改善著社會生活、工業生產等行為方式。

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壓電驅動精密流體控制已經發展成為一種新的技術門類與產品行業，擁有廣闊的發展空間與應用前景。

1）壓電噴射閥的發展情況：早期自動化點膠設備采用接觸式的針頭點膠筒，易造成拉絲拖尾、針頭撞斷等問題，且精度不高，效率低。此后行業內出現電磁驅動型噴射閥，形成了非接觸式點膠（又稱為噴射點膠）這一新型點膠方式。噴射點膠具有不接觸工件、無Z軸運動、點膠速度快、噴射精度高和一致性好等特點，更適用于小微流量、工件表面不平整的精密點膠。但電磁驅動型噴射閥工作頻率最高約為200Hz，點膠精度和速度受到了一定限制。隨著以智能手機為代表的3C電子產品快速發展，電子制造產業對點膠工藝的精度和效率提出更高要求，國外品牌如美國諾信、德國馬科、德國微密斯、日本武藏等的壓電噴射閥開始進入市場。壓電噴射閥也屬于非接觸式點膠，除點膠精度和速度相較于電磁驅動型噴射閥大幅提高外，其還具有點膠一致性好，易于維護和調試的特點。基于以上優勢，壓電噴射閥開始得到大規模應用。公司于2014年成功研發并率先推出國產壓電噴射閥，實現了進口替代，成功進入了聲學器件龍頭瑞聲科技的供應鏈，占據了國內市場先機。

制造產業的持續精密化發展為壓電噴射閥的迅速普及帶來成熟的市場條件以及廣闊的市場空間。隨著TWS耳機、智能手表等可穿戴產品的出現以及人工智能、5G等技術的快速發展，電子元器件持續向微型化發展且集成度不斷提高，對高精度點膠封裝的需求不斷增加，壓電噴射閥有望成為3C電子、新能源電池、半導體等精密電子制造領域的主流點膠方式。

2）壓電比例閥的發展情況：比例閥是一種隨輸入控制信號連續成比例地對流體壓力、流量等輸出進行控制的裝置。比例閥應用范圍廣泛，涉及氣缸控制、氣體壓力控制的相關領域均可使用比例閥。傳統的電氣比例閥產品已用于激光切割、研磨、印刷、焊接、噴涂、層壓、塑料成型和氣密性檢測等眾多工業自動化場景，通過集成在半導體化學機械拋光設備、固晶機、智能點膠機、貼合邦定機、鋰電池化成機、光伏絲網印刷機等設備上，已服務于半導體、3C電子、新能源、光伏、汽車、印刷、食品、醫療和生物醫藥等眾多行業。壓電比例閥不僅適用現有電氣比例閥的應用場景，還在防爆、醫療等特殊場景下更具應用優勢。

目前市場上的比例閥產品仍以電氣比例閥為主，主要生產廠家為日本的SMC、及德國的費斯托等。壓電比例閥由德國賀爾碧格率先推出，其產品主要應用于機械工程領域的氣體和液體計量或氣動控制。其他壓電比例閥生產廠家主要為德國費斯托，費斯托的壓電比例閥產品主要應用于生命醫療領域。隨著我國制造業持續向自動化、智能化發展，對高精度比例閥的需求將持續增加，壓電比例閥作為一種新型比例閥產品，憑借性能優勢將逐步在更多領域替代傳統電氣比例閥。

3）其他壓電驅動精密流體控制產品的發展和應用情況：其他壓電驅動精密流體控制產品包括壓電超聲波流量控制器、壓電伺服閥、壓電泵、壓電噴油閥、壓電噴墨打印等，產品種類達十余個，適用范圍涵蓋社會、經濟、工業與民用以及國防軍工等多個領域，是自動化、智能化高端裝備的重要功能部件產品。

3、主要下游產業發展情況：壓電驅動精密流體控制部件具有精度高、響應速度快、易于控制等特點，已成為多種智能裝備的核心流體控制部件，被廣泛應用于高端制造產業中。

（1）3C電子產業：3C電子產品是對計算機、通信和消費類電子三類產品的統稱。智能手機是3C電子產業的重要組成部分，其規模和成長性占據行業主導地位。近年來隨著移動互聯網應用的普及，智能手機等消費電子產品增長趨于平穩，但更新換代的步伐逐步加快，成為行業增長的主要動力。以智能手機為代表的3C產品未來仍然具有廣闊的市場空間。3C電子制造廠商對產品創新和生產效率的要求不斷提高，將帶來生產技術和工藝的持續更新，生產設備的技術迭代與升級需求巨大。

根據國家統計局數據，2020年我國電子信息制造業固定資產投資規模為3.06萬億元，同比增長12.5%。我國3C電子產業自動化提升空間仍較大，隨著電子信息產業規模不斷擴大，固定投資規模穩步增長，驅動自動化生產線投資，進而推動自動化設備市場持續擴張。根據國金證券研究所測算，2020年3C電子行業點膠、灌膠、焊錫等智能化、自動化電子封裝設備市場規模將達到137億元。

1）5G建設的逐步開展為3C電子產業帶來新的增量：2020～2023年是5G建設的主要階段。根據統計數，5G建設高峰期間通信設備制造固定資產投資完成額在2000～3000億元之間，相關點膠、灌膠、焊錫等智能化、自動化電子封裝設備的市場需求約100～150億元。

為了滿足5G網絡的發展，運營商將投入大量的固定支出用以基站建設，智能手機產業鏈也將結合5G特性產生新的市場格局。根據中金企信統計數據，2020年我國5G通信產業規模將達到5,036億元，同比增長128%，未來三年將實現跨越式發展。2021年5G手機滲透率將達到10%，2024年將達到75%，屆時，5G手機保有量將達到10億臺。在智能手機市場逐漸飽和的當下，未來5G手機的推廣將成為消費電子板塊新一輪增長的重要支點。因此隨著5G的推動，整個電子信息制造業將迎來新一輪發展，對應的智能化、自動化設備也將從中受益。預計2020年開始5G手機大規模量產后對智能化、自動化設備的需求將大幅增加。

2）可穿戴設備等新興3C產品市場快速增長：技術創新與工藝革新產生了以TWS耳機、智能手表為代表的可穿戴設備、以及VR/AR設備等新興3C產品，新技術與新產品推動新興3C產品需求快速增加。

隨著2014年蘋果公司推出智能手表，可穿戴設備由健康手環等單一功能產品向多功能化和智能化產品發展，全球可穿戴設備迎來了快速增長。受益于耳戴類設備銷量的快速拉升，2019年全球可穿戴設備出貨量達到3.37億臺，較上年增長89%，2014年～2019年年均復合增長率達到50.6%。未來可穿戴設備市場將持續快速增長，預計2024年出貨量將達到5.27億臺。

目前智能手機、TWS耳機等主要3C電子產品生產的點膠封裝工藝已廣泛采用壓電噴射閥、精密螺桿泵及精密螺桿閥、智能點膠機器人系統等，隨著下游3C電子產業的持續發展，以及點膠封裝工藝智能化、自動化程度的提高，公司產品將持續獲得市場增量需求。

（2）新能源電池產業：新能源電池包括以磷酸鐵鋰電池為代表的新型鋰離子電池、以氫燃料電池為代表的燃料電池以及超級電容電池等。新能源電池由于具備高能量比、高功率比、高轉換率等優點，受到政策支持和市場關注，近年來呈高速增長態勢。

鋰離子電池憑借其工作電壓高、能量密度大、循環壽命長、充電速度快、放電功率強、自放電率小、無記憶效應、重量輕、體積小、無污染等突出優勢，在21世紀后迅猛發展，在手機電池領域逐漸占據主導地位，已廣泛應用于消費電子產品，并逐步向新能源汽車、儲能等領域拓展。據頭豹研究院數據統計，中國鋰離子電池市場規模從2014年645.3億元增長至2018年的1,494.7億元，年復合增長率達23.4%。伴隨電子產品的不斷升級更新、新能源汽車強勢發展以及政府對于節能環保要求的提高，鋰離子電池的市場空間有望進一步擴大，預計2023年市場規模有望達到3,294.8億元。

在消費領域，隨著3C電子產品市場逐漸飽和，我國手機、筆記本電腦、平板電腦和數碼相機等其他電子設備在經過爆發式增長后增速放緩，但由于現存3C設備的高滲透率，消費領域在鋰離子電池的應用中仍占據重要地位。隨著5G、高刷新率等新功能對手機續航時間提出更高要求，手機電池容量持續提升，以及TWS耳機等新興3C電子產品的快速崛起，預計消費型鋰離子電池仍將保持穩定增長。2018年及2019年我國消費型鋰離子電池出貨量分別為28.4GWh和31.0GWh，占我國鋰離子電池出貨總量比例穩定在25%以上。

動力鋰電池在鋰離子電池終端應用中所占份額居首，高達60%～70%。鋰離子電池作為世界目前公認的、可循環的新能源電池主導技術路線，其能量密度、循環壽命、安全穩定性能在不斷提升。近年來，我國對新能源汽車產業給予大力支持，比亞迪、蔚來等造車新勢力崛起，帶動我國動力鋰電池迅猛發展。根據中國汽車工業協會統計，2019年我國新能源汽車產量為124萬輛，2020年雖受疫情影響，但新能源汽車購置補貼和免征購置稅政策延長2年等支持政策的出臺，使新能源汽車產量實現5.48%的同比增長，達到130.8萬輛。受新能源汽車市場發展帶動，2017～2019年中國動力電池市場保持高速增長，GGII數據顯示，2018年和2019年中國動力鋰電池出貨量分別為65GWh和71GWh，同比分別增長46.1%和9.4%。隨著國家政策的逐漸落地，以及未來鋰離子電池生產技術提升、成本下降、新能源汽車及配套設施的普及度提高，未來新能源汽車的動力電池需求仍將保持增長。

（3）半導體制造產業：半導體制造是現代信息產業的技術基礎和核心產業之一，是關系國民經濟和社會發展全局的基礎性、先導性和戰略性產業。半導體制造設備研發難度大、技術含量高、價值高，是半導體行業的基礎和核心。半導體器件的生產流程主要包括晶圓制造和封裝測試，晶圓制造主要設備包括光刻機、刻蝕機、薄膜沉積設備、清洗設備等，封裝測試主要設備包括切片機、貼片機、固晶機、鍵合機等。

在人工智能、5G對集成電路的巨大需求以及半導體產業向我國大陸持續轉移背景下，我國大陸半導體產業投資熱情高漲，帶動半導體設備市場迅速擴張。

根據中金企信統計數據，2019年我國大陸地區半導體制造設備銷售規模達到134.5億美元，預計未來仍將保持增長態勢，2020年市場規模將達181.0億美元，占全球半導體制造設備銷售額比例將達到26.3%。

4、壓電驅動精密流體控制技術產業化發展趨勢：

（1）持續向精密、高速、數字化的方向發展，滿足高端制造升級需求：隨著我國制造業轉型升級，智能制造是未來制造業發展的必然趨勢，以大數

據、云計算、區塊鏈等為代表的數字技術與制造業的結合是實現智能化的關鍵。

數字技術向經濟社會各領域全面滲透，產生了大量新型智能終端，并使各類生產設備實現了自動化、智能化，助力傳統制造業大幅提高生產效率和工藝水平，在經濟社會發展中的作用已上升到生產力的中心位置。易于實現流體數字化控制的壓電驅動精密流體控制部件也憑借其高速、精密、小巧、節能等特性，應用于各類智能制造裝備，并不斷提高性能和數字化集成度，適應更加精密、高效的制造需求。

隨著主要下游產業3C電子產品持續向小型化、輕便化、便攜性發展，電子元器件的微型化、功能多樣性需求也逐步提升，這就要求壓電驅動精密流體控制部件和相關整機設備具備更高的作業精度、更快的作業速度、更小的一致性誤差。

此外，隨著3C電子產品更新換代速度加快，生產線需不斷更新以滿足不同工藝需求，這也要求壓電驅動精密流體控制部件和相關整機設備生產企業快速進行產品性能的優化提升與工藝方案的設計應用。

（2）新產品不斷出現，適用場景不斷增加，對電磁驅動精密流體控制產品形成有效替代與補充：電磁驅動在流體控制領域已形成眾多種類的電磁閥和電磁泵，下游應用領域十分廣泛。壓電驅動與電磁驅動相比具備更高的速度和精度，且結構簡單、安全節能，可在眾多領域對電磁驅動形成有效替代與補充，形成壓電驅動精密流體控制新產品。如在醫療領域，呼吸機、制氧機等輔助呼吸設備中均需用到氣體流量控制部件，壓電驅動工作時不產生噪音，可以減輕設備運行對病人休息的影響；在半導體制造領域，壓電超聲波流量控制方式不產生磁場，不會破壞去離子水的性狀，可應用于刻蝕機、薄膜沉積設備、真空鍍膜設備等多種高端裝備中；在航空航天領域，壓電驅動可形成精度更高、速度更快、結構更輕、更適應高壓環境的微流量泵、微流量控制閥，實現流體的微量控制。

（3）高端裝備核心部件國產化進程加快，市場前景廣闊：隨著中國半導體制造、平板顯示產業的快速發展，對刻蝕機、薄膜沉積設備、離子注入機等高端裝備的國產化需求劇增，上述高端裝備中對腐蝕性流體、易沉積的高分子氣體、黏性液體進行精確計量和控制的核心部件尚主要由國外公司生產，國產替代需求的增加，為公司產品開發帶來良好的市場機遇、明確的技術目標和巨大的市場需求。