电驱动精密流体控制技术产业化发展趋势及主要下游行业发展情况
思瀚产业研究院 高凯技术    2026-01-06

（1）压电驱动技术发展情况

压电驱动是指利用逆压电效应将电能转换为压电体的变形或振动，从而形成驱动能力的一种方式。逆压电效应是指当石英、电气石等各向异性的压电晶体材料置于电场下时，晶体出现几何变形的现象。

随着钛酸钡（BaTiO3）、锆钛酸铅系（PZT）等压电材料的发现，压电晶体的压电性能有了大幅度提高，促进了压电驱动技术的产业化应用。

压电驱动具有高精度、高频响的特点，理论上可以通过调整压电体的成分配比满足任意速度与精度的驱动位移或变形要求。双晶片结构与叠堆结构压电元件的频响高，响应时间短，并可在任意微量电压变化下产生位移或变形，具备纳米级可控的精密驱动能力。

目前，利用压电驱动技术已形成压电超声波马达、压电精密驱动器、压电阀、压电泵等多种驱动装置，广泛应用于光学、生物医疗、精密制造、半导体设备、工业控制、航空航天、科学实验等领域。

（2）压电驱动与电磁驱动技术的比较情况

电磁驱动是基于电磁感应原理将电能转换为机械能，从而形成驱动能力的一种方式。电磁驱动是现代国民经济与社会生活中应用范围最广、使用历史最长的传统驱动方式。电磁驱动技术成熟，作为其换能器件的种类繁多，使用便捷。相对于电磁驱动，压电驱动的特点是位移（或变形）小，输出功率小，一般不适于用作大载荷、大位移、大体积等大功率器件的驱动源，但在形成高精度、高速度、小体积驱动能力上，压电驱动的性能优势更加突出。

在精密流体控制领域，压电驱动是电磁驱动之外最主要的新型动力驱动方式。相对于电磁驱动，压电驱动在最高频响、位移分辨率、响应时间等方面具有性能优势。压电驱动能大幅提高控制精度与控制速度等，具备电磁驱动所达不到的能力，尤其是在对流体控制精度和控制速度具有严苛要求的半导体设备领域。

（3）压电驱动精密流体控制产品的发展情况

以压电驱动构造形成的精密流体控制产品可统称为压电阀和压电泵，相比同类电磁阀或电磁泵，具有更高的输出精度、更快的反应速度，更易于控制、更安全节能，且结构简单、体积小。压电阀和压电泵理论上可以在大部分高精度、高速度、小体积驱动能力的场景下代替电磁阀或电磁泵使用，在高端智能装备中则具有更大的应用优势。

目前，压电驱动在气体、液体等流体的精密控制上均得到较好的应用，形成了质量流量控制器、压电喷射阀、压电比例阀、压电泵、压电喷油阀、压电喷墨打印、压电伺服阀等十几种产品，能量的转换结构与技术构成方式日趋丰富、完善，产品种类与功能也日益增多，新的压电驱动精密流体控制产品还在不断被开发出来，显著改善着社会生活、工业生产等行为方式。

①质量流量控制器的发展和应用情况

质量流量控制器在半导体行业中的应用非常广泛，是保证晶圆制造品质的核心流体控制部件，用于气体和液体的质量流量测量和质量流量精密控制。20 世纪 80 年代，部分发达国家利用热传导原理测取气体质量流量，但受限于微电子技术，气体质量流量控制器存在较多缺陷，如响应速度慢、易受干扰等，仅在部分特殊场合应用于小流量控制，或作为流量开关使用。

进入 21 世纪后，随着微电子和计算机技术的迅猛发展，过去制约气体质量流量控制器的瓶颈不复存在，计算速度、精度、抗干扰能力都得到大幅提升，气体质量流量控制器技术得到了快速发展，目前已经广泛应用于集成电路和面板、光伏等泛半导体领域的流体流量精密控制环节。

长期以来国内半导体级质量流量控制市场被 Horiba、MKS、Brooks 等国际厂商垄断。其中，Horiba 技术路线为压电驱动式，MKS 和 Brooks 技术路线为电磁式，基于压电驱动的比较优势，Horiba 占据主要的市场份额，根据 Horiba2024年财报，其在全球 MFC 市场占有率达 60%。

2022 年 10 月，美国商务部工业和安全局（BIS）修订《出口管理条例》，宣布了一系列针对中国的出口管制新规，全面加强对中国半导体行业，特别是先进制程能力建立的限制。2023 年 1 月，美国、荷兰和日本达成协议，建立半导体设备供应联盟，进一步加强对先进半导体制造设备的出口管制。

同年 10 月，美国商务部工业与安全局在 2022 年 10 月出口管制措施的基础上，更新了对先进计算集成电路、半导体制造设备以及支持超级计算应用和最终用途的物项向包括中国在内等多个国家的出口管制措施，更新的管制设备明细包括刻蚀设备、制造沉积设备、退火设备、清洗设备等绝大多数半导体设备。2024 年 12 月，美国商务部工业与安全局发布了《临时最终规则》，明确管控对象包括通过使用美国技术、软件或工具直接生产的商品，以及包含由此类技术生产的关键部件的商品，以确保其不能间接支持中国的先进节点集成电路生产。

未来随着国内半导体行业进一步发展壮大和资本开支逐步上行，半导体设备国产化需求提速，双重催化下国内质量流量控制器市场将迎来重大发展机遇。根据 QY Research 统计数据，2024 年以质量流量控制器为代表的半导体设备关键流体控制部件国内市场规模达 35.93 亿元，2016 至 2024 年间年均复合增长率达12.39%，预计至 2030 年市场规模将达到 68.99 亿元，2024 年至 2030 年年均复合增长率达 11.49%。

②压电喷射阀的发展和应用情况

早期自动化点胶设备采用接触式的针头点胶筒，易造成拉丝拖尾、针头划伤产品等问题，且精度不高、效率低。此后行业内出现电磁驱动型喷射阀，形成了非接触式点胶（又称为喷射点胶）这一新型点胶方式。喷射点胶具有不接触工件、无 Z 轴运动、点胶速度快、喷射精度高和一致性好等特点，更适用于小微流量、工件表面不平整的精密点胶。但电磁驱动型喷射阀工作频率上限相对较低，点胶精度和速度受到了较大限制。

压电喷射阀也属于非接触式点胶，除点胶精度和速度相较于电磁驱动型喷射阀大幅提高外，其还具有点胶一致性更优、易于维护和调试的特点，更能适应高端制造精密化、高效化的生产要求，大幅度提升生产效率和良率。基于以上优势，压电喷射阀得到大规模应用。

随着以智能手机为代表的消费电子产品快速发展，电子制造产业对点胶工艺的精度和效率提出更高要求，国外品牌如 Nordson、Marco、VERMES、Musashi等的压电喷射阀开始进入市场。

制造产业的持续精密化发展为压电喷射阀的迅速普及带来了成熟的市场条件以及广阔的市场空间。随着无线蓝牙耳机、智能手表等可穿戴产品的出现以及人工智能、5G 等技术的快速发展，电子元器件持续向微型化发展且集成度不断提高，对高精度点胶封装的需求不断增加，压电喷射阀以其性能优势正逐步成为消费电子、新能源电池、半导体等精密电子制造领域的主流点胶方式。

根据 QY Research 统计数据，2024 年中国压电驱动点胶部件及设备市场规模达 22.62 亿元，2016 至 2024 年间年均复合增长率达 7.32%，预计至 2030 年市场规模将达到 38.48 亿元，年均复合增长率达 9.26%，呈现快速发展趋势。

③其他压电驱动精密流体控制产品的发展和应用情况

其他压电驱动精密流体控制产品包括压电比例阀、压电伺服阀、压电泵、压电喷油阀、压电喷墨打印等，产品种类达十余个，应用范围涵盖社会、经济、工业与民用以及国防军工等多个领域，是自动化、智能化高端装备的重要功能部件产品。

2、压电驱动精密流体控制技术产业化发展趋势

（1）持续向精密、高速、数字化的方向发展，满足高端制造升级需求

随着我国制造业转型升级，智能制造是未来制造业发展的必然趋势，以大数据、云计算、区块链等为代表的数字技术与制造业的结合是实现智能化的关键。数字技术向经济社会各领域全面渗透，产生了大量新型智能终端，并使各类生产设备实现了自动化、智能化，助力传统制造业大幅提高生产效率和工艺水平，在经济社会发展中的作用已上升到生产力的中心位置。易于实现流体数字化控制的压电驱动精密流体控制部件也凭借其高速、精密、小巧、节能等特性，应用于各类智能制造装备，并不断提高性能和数字化集成度，适应更加精密、高效的制造需求。

（2）新产品不断出现，适用场景不断增加，对电磁驱动精密流体控制产品形成有效替代与补充

电磁驱动在流体控制领域已形成众多种类的电磁阀和电磁泵，下游应用领域十分广泛。压电驱动与电磁驱动相比具备更高的速度和精度，且结构简单、安全节能，可在众多领域对电磁驱动形成有效替代与补充，形成压电驱动精密流体控制新产品。如在晶圆制造领域，压电流量控制方式不产生磁场，不会破坏去离子水的性状，可应用于刻蚀机、薄膜沉积设备、真空镀膜设备等多种高端装备中；在航空航天领域，压电驱动可形成精度更高、速度更快、结构更轻、更适应高压环境的微流量泵、微流量控制阀，实现流体的微量控制。

（3）高端装备核心部件国产化进程加快，市场前景广阔

随着中国晶圆制造、平板显示产业的快速发展，对刻蚀设备、薄膜沉积设备、离子注入机等高端装备的国产化需求剧增，上述高端装备中对腐蚀性流体、易沉积的高分子气体、黏性液体进行精确计量和控制的核心部件目前主要由国外公司供应，国产替代空间广阔。

3、主要下游行业发展情况

压电驱动精密流体控制部件具有精度高、响应速度快等特点，作为多种智能装备的关键流体控制部件，被广泛应用于高端制造产业中。以下分析下游产业包括晶圆制造、消费电子、动力电池和光伏组件等，终端应用市场的蓬勃发展为产品提供了巨大的市场空间。

（1）晶圆制造

①半导体设备

半导体设备是半导体产业链上游环节市场空间最广阔，战略价值最重要的一环。以半导体设备为代表的半导体产业已经成为我国的战略性产业，是支撑我国高质量发展的战略方向，半导体设备的技术升级与半导体制造的工艺发展相辅相成。半导体设备主要应用于集成电路的制造和封测环节，可细分为晶圆制造设备（前道工艺设备）和封装、测试设备（后道工艺设备），前道工艺设备投资额占全部设备投资额的比重接近 90%。在前道晶圆制造过程中，主要有六大工艺步骤，分别为氧化/扩散、薄膜沉积、离子注入、光刻、刻蚀和抛光，其中光刻、刻蚀和薄膜沉积是前道工艺的三大核心工艺，相应的设备直接影响芯片的制程精度和生产良率，在前道工艺设备中的投资额占比也最大。

全球半导体设备行业随下游终端产品景气度每隔3至4年会呈周期性变动趋势。当下游终端产品技术迭代更新，激增的晶圆产品需求将带动资本向上游晶圆厂涌入，推动全球晶圆厂持续扩产。与此同时，随着技术节点的不断缩小，半导体设备单位产能投资额大幅增长，导致半导体设备销售额扩大且周期低点抬升，如5nm 制程节点的设备投资额达到 14nm 制程节点的两倍以上。根据 SEMI 数据，2024 年全球半导体制造设备出货金额达到 1,171 亿美元，创下了历史新高，相较2023 年的 1,063 亿美元增长超过 10%。

作为全球最大的半导体设备市场，中国大陆半导体设备销售额增速远高于全球市场。2024 年中国大陆半导体设备销售额为 496 亿美元，占全球半导体设备销售额的 42%，相较 2023 年的 366 亿美元增长 36%，保持着较快的增长速度。

②半导体设备零部件

A、半导体设备零部件技术壁垒高、开发周期长、投资规模大、失败风险高、客户认证难度大

半导体设备零部件是半导体设备的重要组成部分，半导体设备的成本构成中，约有 80%至 90%为直接材料，其中绝大部分半导体设备零部件的质量、性能和精度优劣直接决定了半导体设备的可靠性和稳定性，半导体设备的迭代升级很大程度上依赖于关键零部件的技术突破。半导体设备零部件是半导体设备产业中最为重要的一环，也是半导体设备不断向先进制程精进的具体载体。

因此，半导体设备零部件作为半导体设备的基础和核心，是半导体设备制造环节中技术壁垒较高的环节，直接影响半导体设备的性能，进而影响晶圆制造的生产效率和产品良率，在半导体产业链中起着以小制大的关键作用。

下游客户对半导体设备零部件供应商有着十分严格的认证审查程序，认证壁垒较高，根据行业惯例，需要经过需求对接、技术研讨、送样测试、应用反馈、技术改进、小试验证、批量供货等客户验证环节后才可成为合格供应商。由于认证周期较长且认证成本较高，一经成为合格供应商后，为保障高品质零部件产品的稳定供应，下游客户零部件供应商替换意愿较低，客户黏性较高。

B、半导体设备零部件分类

根据公开资料，半导体设备零部件大类主要包括机械类、电气类、机电一体类、仪器仪表类、气/液/真空系统类、光学类等。

C、半导体设备零部件整体市场规模

半导体设备零部件市场主要由半导体设备厂商的直接材料采购和晶圆制造厂商的替代材料采购两部分构成，受益于大陆晶圆厂资本开支增长、存量产线更新替代需求和国产替代加速等因素的积极影响，中国半导体设备零部件市场快速发展。根据 QY Research 统计数据，2024 年中国半导体设备零部件市场规模达1,621亿元，预计至2030年市场规模将达到2,969亿元，年均复合增长率达10.61%，成长空间广阔。

D、半导体设备仪器仪表类零部件市场规模

。根据 QY Research 统计数据，2024 年中国半导体设备仪器仪表类零部件市场规模达 37.15 亿元，国产化率不足 5%，预计至 2030 年市场规模将达到 70.79 亿元，年均复合增长率达 11.34%。

E、半导体设备气体/液体/真空系统类零部件市场规模

高凯精密流体处于测试验证阶段的磁悬浮涡轮分子泵、真空阀门属于气体/液体/真空系统类零部件中的真空系统类零部件，与质量流量控制器等流量控制系列产品均应用于刻蚀等设备反应腔的真空环境，起到获得、改善和维持反应腔真空环境的作用，需要满足抽气后的真空度、可靠性、稳定性、一致性等指标，技术难度高，国产化率低。

根据 QY Research 统计数据，2024 年中国半导体设备气体/液体/真空系统类零部件市场规模达 265.84 亿元，其中真空系统类零部件市场规模达102.67 亿元，国产化率不足 10%，预计至 2030 年真空系统类零部件市场规模达164.05 亿元，年均复合增长率达 8.12%。

（2）消费电子

消费电子主要是面向大众消费市场的电子整机产品，涵盖了智能手机、电脑以及无线蓝牙耳机、智能手环、智能眼镜等可穿戴设备和 VR、AR 设备等新兴产品。我国已成为全球消费电子产品的重要制造基地，市场规模庞大，根据Statista数据，中国消费电子市场规模从 2017 年的 16,120 亿元增长至 2023 年的 19,201亿元，2024 年将继续保持增长态势，预计达到 19,772 亿元。

智能手机是消费电子产业的重要组成部分，其规模和成长性占据行业主导地位。近年来随着移动互联网应用的普及，智能手机产品增长趋于平稳，但更新换代的步伐逐步加快，成为行业增长的主要动力，全球消费电子市场企稳回暖。根据 Wind 统计数据，全球智能手机出货量已实现连续六个季度保持同比增长，2024年全球智能手机出货量 12.40 亿部，同比增长 6.56%，其中中国智能手机出货量2.94 亿部，同比增长 6.52%。

在我国坚定不移实施扩大内需战略，全方位扩大国内需求，把全面促进消费、加快消费提质升级作为当前工作重点的背景下，未来消费电子市场具有较大的增长空间。随着未来人工智能、云计算、物联网、虚拟现实等新兴技术与消费电子产品的进一步融合，消费电子相关产品更新迭代周期和技术升级将进一步加快，生产技术和工艺持续更新，使得生产制造企业需要不断采购或更新各类关键部件及整机设备，推升上游智能制造装备行业的市场需求。

（3）动力电池

近年来，全球生态环境、气候变暖问题日益突出，各国政府均在推动能源结构向清洁能源加速转型，并陆续宣布了碳减排目标，全球碳排放主要来自电力和交通等领域，根据碳排放估算数据库 Carbon Monitor 统计，2024 年电力、地面交通部门的全球碳排放占比分别为 38.7%和 18.7%。电力行业碳减排主要手段为提高风电、光伏等清洁能源发电占比，交通行业碳减排主要方式为电动汽车和插电式混合动力汽车等新能源汽车的逐渐普及。

动力电池是新能源汽车的关键组件之一，为新能源汽车提供动力来源，受益于新能源汽车在全球范围内的迅猛发展，全球动力电池装车量持续提升。根据研究机构 EV Tank 联合发布的《中国锂离子电池行业发展白皮书（2025 年）》数据显示，2022 年至 2024 年，全球动力电池出货量分别为 684.2GWh、865.2GWh和 1,051.2GWh，2023 年、2024 年的同比增幅分别为 26.45%和 21.50%。在政策支持、新能源汽车市场需求和刀片电池、CTP 技术等工艺创新的共同推动下，2021 年以来我国动力电池行业呈现快速发展态势。

根据中国汽车动力电池产业创新联盟的统计数据，2018 年至 2020 年，我国动力和其他电池产量总体较为平稳，2021 年开始出现爆发式增长，2021 年至 2024 年，产量分别达到219.69GWh、545.88GWh、778.1GWh 和 1,096.8GWh，分别同比增长 163.44%、148.48%、42.54%和 40.96%，在全球新能源汽车动力电池供应中占据绝对领先地位。

我国动力电池行业不断发展壮大，国内厂商市场份额也在快速攀升，国内厂商已占据全球动力电池市场的主要份额。根据研究机构 SNE Research 的统计数据，2024 年全球前十大动力电池厂商中中国厂商占据 6 席，合计占据全球 67%的市场份额，其中宁德时代和比亚迪分别排名全球动力电池厂商出货量的第一名和第二名，合计占据全球 55%的市场份额。

（4）光伏组件

自 21 世纪以来，在世界各国清洁能源发展政策的驱动下，光伏发电成本快速下降，产业化水平不断提高，规模持续扩大，根据中国光伏行业协会（CPIA）的统计数据，全球光伏年新增装机容量从 2020 年的 130GW 增长至 2024 年的530GW，年均复合增长率达 42.10%。

根据国际能源署（IEA）在《可再生能源2024》中的预测，到 2030 年全球可再生能源装机容量将达到 11,000GW，实现三倍增长目标，太阳能将成为最重要的可再生能源，2030 年全球光伏新增装机容量在各种可再生能源形式中的占比将超过 70%。在光伏发电成本持续下降和新兴市场需求增长等有利因素的推动下，未来全球光伏新增装机规模仍将持续增长。

在“双碳目标”的顶层设计和新能源发展战略指引下，光伏成为近年来我国增速最快的清洁能源，我国光伏行业具备技术水平高、效率高及全产业链配套健全等优势，战略地位日益凸显。当前，中国占据光伏产业链重要一极，光伏新增装机量持续增长，自 2013 年以来光伏新增装机容量已连续 12 年位居世界第一，2024 年中国光伏新增装机容量占全球新增装机容量的 67%。

随着供给侧改革推进和行业自律“反内卷”，过去光伏组件大幅度的重复产能扩张有望告一段落，未来行业新增产能将逐渐向头部企业及新技术突破较快的企业集中，行业优胜劣汰加速，技术创新、品质提升、绿色发展将是赛道企业实现可持续发展的重要内核。

4、行业的技术水平及特点

（1）多学科交叉的知识密集型领域，技术领域覆盖广、产品开发难度高

压电驱动精密流体控制技术涉及材料学、机械学、电子科学、压电动力学、机械动力学、流体力学与控制算法等多学科交叉。基础理论和关键技术方面包括高密度能量转换机理、多部件系统流-固耦合规律、非线性控制与自适应调节机制、结构优化与批量生产工艺、服役性能与寿命预测等。产品设计开发内容包含材料选型、结构仿真计算、实验测试、经验公式推导调整、算法和控制系统开发等多个环节，所需的技术水平综合性强，需要长期从事精密流体关键控制部件及相关设备开发所积累的实践经验。产业化难度大，需要持续投入大量研发资源，属于知识密集型的高端产业。

（2）产品应用工况复杂严苛，对产品性能和可靠性的要求较高

精密流体控制部件是实现高精度、高速度、高一致性的流体控制能力的关键，由关键控制部件集成的相关设备则直接应用于下游客户产线，为客户提供精密流体控制整体解决方案，下游应用领域十分广泛，需高度适配不同行业的应用场景和复杂工况，终端客户对控制部件及相关设备的流体控制精度、稳定性、可靠性等性能均有着严格的要求和评价标准。

以压电喷射阀为例，目前已应用的下游产业包括消费电子、新能源电池、晶圆制造和汽车电子等，应用场景和工况环境复杂多样，对压电喷射阀的点胶精度、一致性误差、持续运动频率等性能表现有着严格的指标要求。压电喷射阀的最小点胶直径、最小点胶线宽、最小喷胶量指标反映了压电喷射阀可达到的点胶精度，点胶精度越高，可应用的点胶工艺范围越广；压电喷射阀的一致性误差指标反映了出胶的稳定性，一致性误差越小，生产的稳定性及良品率越高；持续运动频率指标反映了正常生产时每秒钟喷射的点数，持续运动频率越高，生产效率越高，能够持续在高频率状态工作也反映了压电喷射阀的可靠性。

（3）产品的技术和性能进步升级依赖于与下游应用端的高度融合

精密流体控制部件及相关设备作为上游电子器件和结构件与下游各行业部件及设备应用场景的链接纽带，既需要充分了解和把握上游电子器件、结构件的特性，又需要深刻理解下游应用端的需求痛点。作为精密流体控制的实现载体，

面对下游应用端不同的精密流体控制应用场景、不同的精密流体控制功能实现要求，精密流体控制部件及相关设备的设计开发和技术性能升级需与下游应用端高度融合，通过融合流体特征分析、材料选型、结构设计、算法和控制系统开发制造出适配下游应用端工况的控制部件及相关设备。

因此，精密流体控制部件及相关设备厂商需要与终端客户紧密合作、协同创新，积累丰富的上下游经验。一方面需要积累丰富的上下游产业经验、大量已实践的工艺方案和技术数据库，充分理解下游应用环境特点、技术工艺参数需求等，制造出性能优异且能快速适配客户需求并通过严苛验证的关键控制部件及相关设备；另一方面又要通过下游应用端的经验和技术积累，实时跟进并深刻理解下游应用端的现实需求，反向指导前端产品性能改进升级。

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