پشت پرده کمبود MLCC: تیتانات باریم، راه نجات واقعی است

صنعت خازن‌های سرامیکی چندلایه (MLCC) که توسط موتورهای دوگانه قدرت محاسباتی هوش مصنوعی و انرژی‌های نو هدایت می‌شود، دور جدیدی از کمبود عرضه و تقاضا را تجربه می‌کند.

MLCCها که اغلب به عنوان “برنج صنعت الکترونیک” شناخته می‌شوند، پرکاربردترین و فراگیرترین قطعات الکترونیکی اساسی در این بخش هستند.

با افزایش بازار سرورهای هوش مصنوعی، حجم MLCCها (خازن‌های سرامیکی چندلایه) مورد استفاده در این سیستم‌ها دو برابر می‌شود. پیش‌بینی می‌شود تقاضا برای MLCCها در سرورهای هوش مصنوعی تا سال ۲۰۳۰ تقریباً ۳.۳ برابر نسبت به سطح سال ۲۰۲۵ افزایش یابد.

این تقاضای انفجاری مستقیماً باعث افزایش قیمت MLCCهای رده بالا شده است. علاوه بر این، زمان تحویل به طرز چشمگیری افزایش یافته است – از هشت هفته به بیست هفته یا حتی شش ماه. برخی گزارش‌ها حاکی از آن است که این صنعت ممکن است با طولانی‌ترین دوره کمبود عرضه در تاریخ روبرو شود.

اساس این وضعیت، یک جزء حیاتی و اغلب نادیده گرفته شده است: تیتانات باریم.

تیتانات باریم (BaTiO3) دارای ساختار کریستالی پروسکایت کلاسیک است و دارای خواصی مانند ثابت دی‌الکتریک بالا، فروالکتریسیته و پیزوالکتریسیته می‌باشد. این ویژگی‌ها آن را به ماده‌ای همه‌کاره برای قطعات الکترونیکی مختلف تبدیل کرده و عنوان “ستون صنعت سرامیک الکترونیکی” را به آن داده‌اند.

MLCCها (خازن‌های سرامیکی چند لایه) مهم‌ترین حوزه کاربرد تیتانات باریم را نشان می‌دهند. در یک MLCC، لایه دی‌الکتریک سرامیکی جزء اصلی است. عملکرد آن مستقیماً پارامترهای کلیدی مانند ظرفیت، تحمل ولتاژ و ویژگی‌های فرکانس را تعیین می‌کند. تیتانات باریم به عنوان ماده اولیه اصلی برای این لایه دی‌الکتریک عمل می‌کند و تقریباً 70٪ از هزینه‌های مواد اولیه یک MLCC را تشکیل می‌دهد.

رشد سریع بخش‌های نوظهور – مانند 5G، وسایل نقلیه با انرژی جدید (NEVs)، هوش مصنوعی (AI) و اینترنت اشیا (IoT) – تقاضا برای تیتانات باریم را افزایش داده است. برای مثال، MLCC های مورد استفاده در NEV ها به مواد دی الکتریک تیتانات باریم نیاز دارند که تحت دوپینگ و اصلاح تخصصی قرار گرفته‌اند تا عملکرد پایدار در محدوده دمایی 40- درجه سانتیگراد تا 150 درجه سانتیگراد را تضمین کنند. به طور مشابه، دستگاه‌های هوش مصنوعی و حسگرهای اینترنت اشیا به مقادیر زیادی MLCC های مینیاتوری و اجزای حافظه کم مصرف نیاز دارند. این امر مستلزم پودرهای تیتانات باریم با اندازه ذرات نانو و یکنواختی بالا، در کنار خواص فروالکتریک و پیزوالکتریک بهینه شده است. هرچه قدرت محاسبات هوش مصنوعی بیشتر باشد، تقاضا برای تیتانات باریم مورد استفاده در MLCC ها سختگیرانه‌تر می‌شود.

دستیابی به ظرفیت بالا و لایه‌های فوق نازک در MLCC ها به پالایش دانه‌های پودر و نازک شدن ورق‌های دی الکتریک متکی است – فرآیندهایی که به مواد هسته با کیفیت بالا، تجهیزات تولید پیشرفته و تکنیک‌های تولید سازگار نیاز دارند.

پودر تیتانات باریم رده بالا به هیچ وجه یک کالای شیمیایی ساده نیست. موانع فنی قابل توجه و دشواری گسترش ظرفیت تولید، چالش اصلی پیش روی زنجیره تامین صنعت فعلی را تشکیل می‌دهند.