印制電路板(Printed Circuit Board即PCB),又稱印刷電路板,是電子元器件電氣連接的提供者。我們通常說的印刷電路板是指裸板—即沒有上元器件的電路板。電路板起到支撐與固定物件的作用,同時又是各線路間的連線可以傳送電信號。真正意義上的PCB誕生于20世紀30年代,它采用電子印刷術制作,以絕緣板為基材,切成一定尺寸,其上至少附有一個導電圖形,并布有孔(如組件孔、緊固孔、金屬化孔等),用來代替以往裝置電子元器件的底盤,并實現電子元器件之間的相互連接,起中繼傳輸的作用,是電子元器件的支撐體。PCB的發展已經有100余年,基礎而又不可缺少,幾乎所有的電子設備都需要用到PCB,所以它被稱為“電子產業之母”。
PCB行業對上游依賴程度高,下游具有牽引和驅動作用
印制電路板制造行業的上游主要為銅箔、銅箔基板、玻纖布、樹脂等原材料行業;下游主要為電子消費性產品、汽車、通信、航空航天等行業。印制電路板制造行業的產業鏈較長,專用木漿紙、電子級玻璃纖維布、電解銅箔、CCL(覆銅板)和PCB(印制電路板)為一條產業鏈上緊密相連、唇齒相依的上下游產品。
印制電路板被廣泛用于通信、光電、消費電子、汽車、航空航天、軍用、工業精密儀表等眾多領域,是現代電子信息產品中不可缺少的電子元器件,印刷電路板產業的發展水平可在一定程度上反映一個國家或地區電子產業的發展速度與技術水準。
PCB 對上游產業的依賴程度較高,尤其是覆銅板(CCL)。覆銅板為PCB單項材料成本最高項,約占材料成本的30%。
覆銅板是印制電路板極其重要的基礎材料,各種不同形式、不同功能的印制電路板都是在覆銅板上有選擇地進行加工、蝕刻、鉆孔及鍍銅等,從而制成不同的印制電路。覆銅板作為印制電路板制造中的基板材料,對印制電路板主要起互連導通、絕緣和支撐的作用,對電路中信號的傳輸速度、能量損失和特性阻抗等有很大的影響。因此,印制電路板的性能、品質、制造中的加工性、制造水平、制造成本以及長期的可靠性及穩定性在很大程度上取決于覆銅板。
同時,覆銅板在上下游產業鏈結構中議價能力最強,不但在玻纖布、銅箔等原材料采購中擁有較強的話語權,而且只要下游需求尚可,就可將成本上漲的壓力轉嫁給下游PCB生產企業。
PCB分類方式較多,按照電路層數劃分,有單面板、雙面板和多層板;按照介質劃分,有軟板(FPC)、剛性板(RPCB)和軟硬結合板(RFPC);按照基材分類,有玻纖布基板、陶瓷基板、金屬基板等。
PCB是承載電子元器件并連接電路的橋梁,廣泛應用于通訊電子、消費電子、計算機、汽車電子、工業控制、醫療器械、國防及航空航天等領域。下游行業對PCB行業發展具有較大的牽引和驅動作用,其需求變化直接決定了PCB行業未來發展狀況。
過去十年,全球PCB市場規模年復合增長率為2.12%,主要是受益于消費電子行業大發展,其中07-12年PCB市場規模年復合增長率為2.91%,而13-17年由于智能手機出貨量增速放緩,PCB市場規模年復合增長率下降至1.34%。
2017年,PCB第一大應用市場為計算機,占比23.8%,第二大市場為手機,占比23.7%,預計未來3-5年,通訊基站、汽車、消費電子將快速增長,2017~2022年年均復合增速將分別達到4.9%、4.8%、4.7%。
預測計算機應用市場增速將放緩,占比逐漸下滑,到 2022 年,占比將從 2017 年的 26.2%下滑至 23.8%,汽車應用市場的占比將從 2017 年的 9.1%增 長至 9.8%,通訊基站將從 2017 年的 4.3%增長至 4.7%。
全球PCB行業緩慢增長,產業繼續向中國大陸轉移
Prismark數據顯示,2017年全球PCB產值約為588.4億美元,同比增長約8.54%;Prismark預計,2018年全球PCB產值約為611.0億美元,同比增長約3.84%;預計到2022年全球PCB產值將達到約688.1億美元。
2017年中國PCB產值約為297.6億美元,同比增長約9.64%,中國PCB產值占全球PCB產值的比重超過50%。預計2018年中國PCB產值約為312.5億美元,同比增長約5.01%,2017-2022年中國PCB產值復合增長率約為3.7%,預計到2022年中國PCB產值將達到約357.1億美元。
根據CAPA數據,2018年上半年,國內PCB上下游全板塊取得12.5%的總體營收增長,16%的歸母凈利潤增長。PCB制造企業凈利潤同比增長近30%,下游需求穩定。
隨著全球電子信息產業從發達國家向新興經濟體和新興國家轉移,亞洲尤其是中國已逐漸成為全球最為重要的電子信息產品生產基地。據工信部統計,2018年,規模以上電子信息制造業增加值同比增長13.1%,快于全部規模以上工業增速6.9個百分點。伴隨著電子信息產業鏈遷移,作為其基礎產業的PCB行業也隨之向中國大陸、東南亞等亞洲地區集中。在2000年以前,全球PCB產值70%以上分布在美洲(主要是北美)、歐洲及日本等地區。進入21世紀以來,PCB產業重心不斷向亞洲地區轉移。目前亞洲地區PCB產值已接近全球的90%,尤以中國和東南亞地區增長最快。自2006年開始,中國超越日本成為全球第一大PCB生產國,PCB的產量和產值均居世界第一。
近年來,全球經濟處于深度調整期,歐、美、日等主要經濟體對世界經濟增長的帶動作用明顯減弱,其PCB市場增長有限甚至出現萎縮;而中國全球經濟的融合度日益提高,逐漸占據了全球PCB市場的半壁江山。中國作為全球PCB行業的最大生產國,占全球PCB行業總產值的比例已由2008年的31.18%上升至2017年的50.53%,美洲、歐洲和日本的產值占比均大幅下滑。
環保高壓加速行業整合,行業集中度持續提升
中國PCB產業過于分散限制了行業的發展,環保限產政策將助力產業升級。目前全球約有2800多家PCB企業,而中國大陸就有約1500家,主要分布在珠三角、長三角和環渤海等電子行業集中度高、對基礎元件需求量大并具備良好運輸條件和水、電條件的區域。中國PCB產業集中度處于過低水平,2017年CR10市占率僅為14.85%,這種分散性嚴重限制了國內PCB產業的升級發展。
PCB在生產過程中會產生廢氣、廢水和固體廢物等污染物和噪聲,對周圍居民的生活會產生較大影響。歐美日韓發達國家多年來持續出臺相關環保政策,而我國相關法律完善程度較低。隨著我國國民環保意識的增強和國家政策的重視,PCB的產線要求越發嚴格。2017年10月,十二屆全國人大常委會第二十五次會議表決通過了“環境保護稅法”,其中關于PCB行業的政策堪稱PCB史上最嚴環保政策。環保稅開征后,PCB業的環保要求更加嚴格,預計每年環保稅征收規模可達500億元。
隨著國內各地環保政策通過限排和環保稅等手段出臺,限排政策壓縮小廠生存空間,加速產業內落后產能的淘汰,平均每年5%的小廠出清。排除掉低質量的產能,市場供需將更加穩定。大型PCB企業均已建立了完善的廠區污染處理管理制度和設備體系,同時企業只有不斷進行技術改造和產品升級,才能抵消環保投入的成本,技術研發、產品創新控制能力不強的企業也將逐步被淘汰。從長遠來看,政策的趨嚴會淘汰一大批產品低端、技術落后的生產企業,有助于提高行業的集中度,讓具備先進生產技術的龍頭企業進一步做大做強,從而提升中國PCB產業在全球的地位。
從2017年12月昆山限排開始,后續珠海、上海、深圳限排、嚴查等,生產規模小、排污指標少、生產效率低下、污染大的小廠預計將面臨大規模整改、往中西部轉移甚至關停的風險。
在中小廠商逐步退出的同時,日本*** PCB 企業擴產意愿有限的情況下,大陸龍頭 PCB 企業利用資金優勢積極建廠,承接***產能。
新需求引領產業升級,5G建設帶動PCB量價齊升
目前通信領域是PCB最大的下游,Prismark數據顯示,2017年全球通訊電子領域PCB產值達178億美元,占全球PCB產業總產值的30.3%,占比多年來持續提升。2017年PCB下游通訊電子市場電子產品產值為5670億美元,預計未來5年保持2.9%復合增長率。通信設備的PCB需求主要以高多層板為主(8-16層板占比約為35.18%),并具有8.95%的封裝基板需求。
通信網絡建設本身對于PCB板的應用需求主要在無線網、傳輸網、數據通信以及固網寬帶這四大塊領域。5G建設初期,對于PCB的需求增量直接體現在無線網和傳輸網上,對PCB背板、高頻板、高速多層板的需求較大。到了5G建設中后期,隨著5G的高帶寬業務應用加速滲透,比如移動高清視頻、車聯網、AR/VR等業務應用鋪開,對于數據中心的數據處理交換能力也將產生較大的影響,預計在2020年以后將帶動國內數據中心從目前的10G、40G向100G、400G超大型數據中心升級,屆時數據通信領域的高速多層板的需求將高速增長。
5G的到來將對通信PCB產業產生巨大的影響,總結來說,一方面是“量”的增長,另一方面是技術難度加大導致“價”的上升。
5G宏基站數量有望突破500萬,微基站數量有望突破1000萬。5G時代將會采取“宏站+小站”組網覆蓋的模式。采用毫米波的5G基站傳輸距離很短,覆蓋能力大幅減弱。為減少成本,對應的解決方案是采用小功率的“微基站”。微基站的成本低,且輻射功率更加均勻,將成為未來的主流技術。根據工信部數據,我國2017年12月統計的4G基站總數為328萬,至此4G廣覆蓋階段基本結束,未來幾年將維持緩慢增長,預計最終在400萬個左右。為了達到4G的覆蓋程度,5G宏基站總數將達到4G基站的1.2-1.5倍左右,有望突破500萬,而5G微基站數量保守估計為宏基站兩倍以上。
5G基站結構發生重大變革。在5G通信時代,5G高頻通信手機、毫米波技術、802.11ad高速WIFI等高頻高速的應用方案也逐漸成為市場新的需求,而在這一前提下,對于如PCB、FPC等底層電子部件的升級需求也隨之發生變化,新工藝及新材料的升級演進成為電子行業未來確定的趨勢。
5G基站結構由4G時代的BBU+RRU升級為DU+CU+AAU三級結構。4G基站結構:BBU(Base Band Unit)+RRU(Remote Radio Unit)+天饋系統。4G時代,標準宏基站由基帶處理單位BBU、射頻處理單元RRU和天線三部分構成,RRU通過饋線與天線相連。5G基站結構:DU+CU+AAU。隨著5G網絡容量的提升,以及Massive MIMO的應用,5G基站將RRU和天饋系統合并成AAU(Active Antenna Unit),由于5G天線數量多,這從性能上可以減少饋線對信號造成的損耗,同時也能一定程度降低成本。5G基站將BBU拆解分DU(Distributed Unit)和CU(Centralized Unit)。
AAU的PCB面積提升。應用了Massive MIMO技術的AAU天線數量大增,天線數量可能達到64、128甚至更高,5G基站的天線將集成于PCB之上,PCB相應面積會提高。同時,濾波器等元器件數量與天線數量成正比,元器件數量的提升會進一步增加AAU的PCB面積。
5G頻段高,AAU對高頻板材料需求增加。3G/4G網絡部署在3GHz頻段以下,全球主流5G網絡頻段選用在3GHz、4.8GHz、以及6GHz以上的毫米波頻段,如28GHz、30GHz、77GHz等。作為基站最前端接收裝臵,天線和射頻對于介質傳輸損耗要求極低,對導熱性要求極高,天線和射頻用的高頻板材的損耗和導熱要求高于主設備其他結構的應用需求。頻段越高,對傳輸速率、介質損耗的參數要求標準越高,需要用到更多的高頻板材,6GHz以上頻段的材料還需要適應毫米波頻段的特殊基材。不同頻段所需高頻PCB板材用量不同,單位價值量相較于4G應用的FR-4板約提升1.5-2倍。
5G時期,BBU將進一步拆分為CU和DU兩個單元,DU單元處理實時數據,在放臵位臵上將縮短和AAU之前的通信距離,進一步降低通信試驗,未來將根據業務的應用需求靠近AAU放臵,或者集中放臵于邊緣數據中心。CU單元負責處理非實時業務,將集中放臵于中心機房,多個CU并行實現云化資源池。隨著CU設備的集中布放和云化,高速數據交換場景增加,將進一步提升背板和單板對高速材料的層數和用量。
綜上所述,5G單個宏基站對于PCB板的數量需求量是4G的2.9倍,價值量預計達到1.34萬/站,是4G基站的4.2倍。
按照工信部的總體規劃,我國的5G網絡將于2019年下半年啟動建設,2020年正式投入商用。目前,全球已進入5G的開發階段,以高速、高頻、高密度、大容量PCB為核心元器件的市場需求快速增長,通信領域的核心客戶已明確提出希望公司PCB產品能與下游技術同步甚至超前發展并快速進入產業化階段。深南電路作為國際領先通信設備巨頭的戰略合作伙伴,不僅正積極研制5G基站隨著2018年底“數通用高速高密度多層印制電路板”募投項目的全面達產,我們有理由相信,PCB行業很快將在全球5G的布網高峰中大放光彩。
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原文標題:預見2019:PCB產業全景圖譜(附市場規模、發展前景)
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