เบื้องหลังภาวะขาดแคลน MLCC: แบเรียมไททาเนตคือหัวใจสำคัญที่แท้จริง

ด้วยแรงขับเคลื่อนจากพลังการประมวลผล AI และอุตสาหกรรมพลังงานใหม่ ทำให้ตลาดตัวเก็บประจุเซรามิกแบบหลายชั้น (MLCC) กำลังเผชิญกับภาวะตึงตัวของอุปสงค์และอุปทานระลอกใหม่

MLCC ซึ่งมักได้รับฉายาว่าเป็น “ข้าวแห่งอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์” ถือเป็นชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์พื้นฐานที่แพร่หลายและมีการใช้งานมากที่สุดในภาคส่วนนี้

เมื่อตลาดเซิร์ฟเวอร์ AI เติบโตอย่างก้าวกระโดด ปริมาณการใช้ MLCC ในระบบเหล่านี้ก็เพิ่มขึ้นเป็นเท่าตัว โดยมีการคาดการณ์ว่าความต้องการ MLCC สำหรับเซิร์ฟเวอร์ AI จะเพิ่มขึ้นประมาณ 3.3 เท่าภายในปี 2030 เมื่อเทียบกับระดับในปี 2025

ความต้องการที่พุ่งสูงขึ้นอย่างรวดเร็วนี้ส่งผลโดยตรงให้ราคาของ MLCC ระดับไฮเอนด์ปรับตัวสูงขึ้น นอกจากนี้ ระยะเวลาในการรอสินค้า (lead time) ยังยืดเยื้อออกไปอย่างมาก จากเดิม 8 สัปดาห์กลายเป็น 20 สัปดาห์หรือนานถึง 6 เดือน โดยมีรายงานบางกระแสระบุว่าอุตสาหกรรมนี้อาจกำลังเผชิญกับภาวะขาดแคลนอุปทานที่ยาวนานที่สุดในประวัติศาสตร์

เบื้องหลังสถานการณ์นี้มีส่วนประกอบสำคัญที่มักถูกมองข้ามอยู่อย่างหนึ่ง นั่นคือ “แบเรียมไททาเนต” (Barium Titanate)

แบเรียมไททาเนต (BaTiO3) มีโครงสร้างผลึกแบบเพอรอฟสไกต์ (perovskite) ที่เป็นเอกลักษณ์ และมีคุณสมบัติเด่นหลายประการ เช่น ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูง คุณสมบัติเฟอร์โรอิเล็กทริก (ferroelectricity) และคุณสมบัติเพียโซอิเล็กทริก (piezoelectricity) คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้มันเป็นวัสดุอเนกประสงค์ที่ใช้ในชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์หลากหลายประเภท จนได้รับฉายาว่าเป็น “เสาหลักของอุตสาหกรรมเซรามิกอิเล็กทรอนิกส์”

MLCC ถือเป็นกลุ่มผลิตภัณฑ์ที่มีการใช้งานแบเรียมไททาเนตมากที่สุดและสำคัญที่สุด ภายในตัว MLCC นั้น ชั้นฉนวนเซรามิก (ceramic dielectric layer) ถือเป็นหัวใจสำคัญ ซึ่งประสิทธิภาพของชั้นนี้จะเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติหลักต่างๆ เช่น ค่าความจุไฟฟ้า (capacitance) ความสามารถในการทนแรงดันไฟฟ้า และคุณสมบัติด้านความถี่ โดยแบเรียมไททาเนตทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบหลักสำหรับชั้นฉนวนดังกล่าว และคิดเป็นสัดส่วนต้นทุนวัตถุดิบประมาณ 70% ของการผลิต MLCC

การเติบโตอย่างรวดเร็วของภาคอุตสาหกรรมเกิดใหม่ เช่น เทคโนโลยี 5G ยานยนต์พลังงานใหม่ (NEV) ปัญญาประดิษฐ์ (AI) และอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT) ได้ผลักดันให้ความต้องการแบเรียมไททาเนตเพิ่มสูงขึ้น ตัวอย่างเช่น MLCC ที่ใช้ในยานยนต์พลังงานใหม่จำเป็นต้องใช้วัสดุไดอิเล็กตริกจากแบเรียมไททาเนตที่ผ่านกระบวนการเติมสารเจือปน (doping) และการปรับปรุงคุณสมบัติแบบพิเศษ เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพการทำงานที่เสถียรในช่วงอุณหภูมิระหว่าง -40°C ถึง 150°C ในทำนองเดียวกัน อุปกรณ์ AI และเซ็นเซอร์ IoT ต่างก็ต้องการ MLCC ขนาดจิ๋วและชิ้นส่วนหน่วยความจำที่ใช้พลังงานต่ำเป็นจำนวนมหาศาล สิ่งนี้จำเป็นต้องใช้ผงแบเรียมไททาเนตที่มีขนาดอนุภาคระดับนาโนและมีความสม่ำเสมอสูง ควบคู่ไปกับคุณสมบัติเฟอร์โรอิเล็กทริกและเพียโซอิเล็กทริกที่ได้รับการปรับให้เหมาะสม ยิ่งต้องการกำลังการประมวลผล AI มากเท่าใด ความต้องการของแบเรียมไททาเนตที่ใช้ใน MLCC ก็ยิ่งเข้มงวดมากขึ้นเท่านั้น

การบรรลุความจุสูงและชั้นบางพิเศษใน MLCC นั้นขึ้นอยู่กับการปรับปรุงขนาดของอนุภาคผงและการทำให้แผ่นไดอิเล็กทริกบางลง ซึ่งกระบวนการเหล่านี้ต้องการวัสดุแกนกลางคุณภาพสูง อุปกรณ์การผลิตขั้นสูง และเทคนิคการผลิตที่เหมาะสม

ผงแบเรียมไททาเนตคุณภาพสูงนั้นไม่ใช่เพียงแค่สินค้าเคมีทั่วไป อุปสรรคทางเทคนิคที่สำคัญและความยากลำบากในการขยายกำลังการผลิตเป็นความท้าทายหลักที่ห่วงโซ่อุปทานของอุตสาหกรรมในปัจจุบันกำลังเผชิญอยู่