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(一) PCB行业概述

(1)PCB定义

印制电路板(PrintedCircuitBoard,简称PCB)是以绝缘基板和导体为材料,按预先设计好的电路原理图,设计、制成印制线路、印制元件或两者组合的导电图形的成品板,其主要功能是利用板基绝缘材料隔绝表面的铜箔导电层,实现电子元器件之间的相互连接、中继传输,令电流沿着预设的线路在各种电子元器件中完成放大、衰减、调制、解码、编码等职能,实现电子元器件之间的相互连接和中继传输。

PCB是电子产品的重要部件之一,小到家电、手机,大到探测海洋、宇宙之类的产品,只要存在电子元器件,它们之间的支撑、互联就要使用印制电路板,因此也被称之为“电子产品之母”。如果把电子产品比作一个生命体,那么印制电路板就是连接电路流通的脉络骨架。

(2)PCB发展历史

早于1903年,Mr.AlbertHanson首创利用“线路”概念应用于电话交换系统上,它是用金属箔切割成线路导体,将之粘于石蜡纸上,上面同样贴上一层石蜡纸,成了现今PCB的构造雏形。1925年,CharlesDocas在绝缘基板上印刷出线路图案,再以电镀的方式成功建立导体作配线。直到1936年,Dr.PaulEisner发明了箔膜技术,今天的“图形转移技术”就是沿袭其发明,算是真正PCB技术的开端。1948年,美国正式认可该发明用于商业用途。50年代,铜箔刻蚀法成为PCB技术的主流,开始被广泛使用。60年代孔金属化双面PCB开始大规模生产。70年代,多层板迅速发展。80年代,表面安装印制板(SMB)逐渐取代插装式PCB。90年代,SMB从QFP向BGA发展,同时,CSP印制板以及有机层压板为基本的多芯片封装用PCB迅速发展。

后来,PCB板逐渐向高密度方向发展。从早期的单层、双层、多层板,向HDIMicroviaPCBs,HDIAnyLayerPCBs,以及目前火热的类载板方向发展,其主要特点就是线宽线距逐渐缩小。

(3)封装层级与互连密度

半导体从晶圆到产品封装可以分为以下层级

• 零级封装(晶圆制程)晶圆上电路设计与制造;

• 一级封装(封装制程)将芯片与引线框架或封装基板键合,并完成I/O互连以及密封保护等制程,最终形成一个封装好的器件,我们通常说的封装就是一级封装;

• 二级封装(模组或SMT制程):将元器件组装在电路板上的制程;

• 三级封装(产品制程):将数个电路板组合在一主机板上或将数个次系统组合成一个完整的电子产品制程。

封装的不同层级实际代表着互连密度的不同。晶圆通常采用光刻工艺,目前7nm工艺已经大规模量产,5nm工艺已经验证完毕,明年可以量产。这里硅节点代表集成的晶体管栅极的尺寸。一级封装对应的载板的线宽线距通常小于15μm,把芯片特征尺寸放大到与基板特征尺寸对应的I/O输出,实现芯片和基板的互连。二级封装对应的PCB线宽线距通常大于40μm,相当于把基板的特征尺寸放大到PCB特征尺寸,实现信号的互连。

实际上,在PCB和载板之间还存在中间地带,这一部分实际上就是目前比较火热的类载板。消费电子小型化的要求导致采用的器件I/O输出越来越小。以BGA为例,几年前BGA的主流间距在0.6mm-0.8mm,目前智能手机中采用的器件已经达到了0.4mm节距,且在向0.3mm节距发展。0.3mm节距设计就要求30μm/30μm,目前HDI已经达不到要求,需要使用规格更高的类载板。类载板是下一代的PCB硬板,采用M-SAP制程,可以将线宽/线距缩短到30/30μm。目前广泛地应用在高端智能手机中,以及一些系统级封装产品中。

(二)PCB市场分析

(1)PCB行业周期历程–四起四落

回溯历史,自上世纪80年代以来,家电、电脑、手机、通信等不同电子产品层出不穷,不断驱动着电子行业持续攀升发展。PCB作为电子行业的重要组成部分,已四升四落,历经四段行业周期,每一周期都由创新要素驱动行业攀升、缓增直至衰退,继而新的要素出现,推动行业进入下一循环周期。

第一阶段:1980年至1990年,是PCB行业的快速起步期,家用电器在全球范围内的普及第一次驱动了PCB行业的蓬勃发展。直到1991-1992年,随着传统家电增长触顶,以及日本经济的衰退,全球PCB产值累计下滑10%左右。

第二阶段:1993年至2000年,是PCB行业的持续增长期,主要受台式机的普及和互联网浪潮的驱动,新技术HDI、FPC等推动全球PCB市场规模持续增长,PCB行业整体复合增长率达10.57%。2001-2002年,互联网泡沫破灭导致全球经济紧缩,下游电子终端需求放缓,PCB行业需求遭受打击,其产量连续两年累计下滑25%左右。

第三阶段:2003年至2008年,PCB行业保持持续增长(CAGR=7.73%)。这主要受益于全球经济的复苏和下游手机、笔记本电脑等新兴电子产品需求的增加,激发了通信和消费电子对PCB行业的刺激作用。然而2008年下半年金融危机的爆发打乱了PCB行业良好的增长态势,2009年PCB行业经历寒冬,总产值下降约15%。

第四阶段:2010年至2014年,PCB行业呈现小幅波动增长的态势(CAGR=2.29%),主要受益于全球经济逐步恢复,以及下游各类智能终端产品的驱动,随着电子产品更新换代需求减缓,2015-2016年,行业总产值出现小幅滑落,累计值-5.62%。

当前,PCB行业整体发展趋缓,从2017年开始,随着5G、云计算、智能汽车等新的结构性增长热点的出现,PCB行业有望迎来新的增长驱动,迈入行业周期发展的第五阶段。

(2)PCB产品结构分析

PCB的产品众多,可以按照产品的材料、导电层数、弯曲韧性、特殊性能、技术工艺维度等等方式分类。按照材料可分为:有机板(酚醛树脂、玻璃纤维/环氧树脂、Polyimide、BT等)和无机板(铝基板、铜基板、陶瓷基板主要取决于散热);按照阻燃性能分为:阻燃型和非阻燃型;按所用基材的弯曲韧性可分为:刚性板(RigidPCB)、挠性板(FlexPCB)以及刚挠板(Rigid-FlexPCB);按导体的图形分可以分为单面板、双面板、多层板;按技术工艺维度可分为HDI板与特殊板(包括类载板、封装基板、背板、厚铜板、高频板、高速板等)。

总体来看,刚性板市场规模最大,其中多层板总产值占比39%左右,单/双面板占14%左右的份额;其次为柔性板,占总产值约21%的份额;HDI板和封装基板占比约为14%和12%。随着全球电子产品不断更新换代,技术进步推动电子设备持续朝轻薄化、小型化、行动化方向发展,为实现更少空间、更快速度、更高性能的目标,其对印制电路板的“轻、薄、短、小”要求不断提高,PCB产品结构也随之不断变换。

根据Priskmark数据,从2010-2017年的复合增长率来看,柔性板增速最高(CAGR=3.97%),其次为HDI板(CAGR=2.51%),单/双面板基本保持不变,多层板(CAGR=-0.87%)、封装基板(CAGR=-4.12%)则呈下降趋势。根据Prismark的预测,2018-2023年,多层板仍将保持重要的市场地位,为PCB产业的整体发展提供重要的支持作用。从产品结构来看,全球8-16层板、18层以上超高层板复合增长率将分别达5.1%、4.7%。其中,增速最快的中国地区,8-16层板、18层以上超高层板复合增长率将分别达8.6%、10.4%。

总体而言,下游需求逐步偏向高阶产品,FPC板、HDI板、高阶多层板技术日益成熟,增速领先。单/双面板、低阶多层板下游应用最为广泛,但总体份额呈缓慢下降趋势。

(3)PCB市场地域分布

• 全球PCB市场不断扩大,中国PCB行业飞速发展

PCB作为电子产品的基石,应用广泛,市场规模达600亿美元。根据Prismark数据,2018年全球印刷电路板产值为624亿美元,同比增长6%。2019年全球PCB产值约为637亿美元,同比增长2.1%。2018-2023年全球PCB产值年复合增长率约为3.7%,预计2023年全球PCB产值将达到747.56亿美元。全球PCB行业市场规模仍不断扩大,市场前景可观。

2001年以来,欧、美、日、韩、台企业因国内产能增长有限从而大规模向海外转移。中国大陆以低廉的劳动力、完善的基础设施及完整的产业链吸引大量外资PCB企业来华投资办厂,目前已成为全球最大的PCB生产基地。Prismark数据显示,2018年中国PCB市场规模达326亿美元,占全球PCB总产值52.4%,同比2017年增长约10%。2019年中国PCB产值约为337.44亿美元,据预测,到2023年中国PCB产值将达到405.56亿美元,占比将达54.25%。中国PCB市场飞速发展,增长速度超全球行业增速。

美欧日韩台产品附加值高,产业结构更优

从各国家/地区产品结构来看,目前美国制造的PCB产品以18层以上的高层板为主,18层以下PCB大部分已经转移到亚太地区生产,因此,美国本土产品的竞争优势主要体现在高端产品和部分特定产品领域,如航空及军事用PCB、医疗电子用高阶PCB等;欧洲以高价值、小批量的PCB产品为主,其主要面向欧洲市场,服务于欧洲的工业仪表和控制、医疗、航空航天和汽车工业等产业;日本同为全球PCB生产基地之一,以技术领先,本国市场呈现多层板、挠性板和封装基板三足鼎立的局面,厂商主要利用高技术提供增值服务,日本本土目前以旗胜、住友电气等大规模生产厂商为主,主导全球中高端FPC市场;除欧、美、日以外,台湾当地以高阶HDI、IC载板、类载板等产品为主,且在全球PCB市场占有一定地位,台湾企业以大批量订单为主,生产规模约为内资企业2-3倍;韩国PCB产品从低端到高端种类齐全,FPC产业处于全球领先地位。

中国PCB仍以中低端产品为主,但部分企业已掌握先进技术

虽然中国在PCB领域飞速发展,占比逐年增加,已超五成,但我国生产的PCB产品以单双面板、8层以下多层板和低阶HDI板等中低端产品为主。低层板占总产值33.31%;刚性双面板占总产值11.57%;HDI板占总产值16.63%,占全球HDI板总产值59%,但按归属地统计,中国HDI板产值仅占全球产值17%;封装基板仅深南电路、兴森科技、崇达技术和丹邦科技四家上市公司具备生产技术。因此,国内企业需拓宽融资渠道,扩大企业规模,从而扩大产能、提高生产技术、优化产业结构、提升企业综合实力及国际竞争力。

但近年来,中国PCB企业也在快速发展。Prismark统计的2018年全球营收前40的PCB企业中,中国企业有6家。国内部分大厂已掌握先进的PCB生产技术,如深南电路已掌握封装基板和多层高速板等高端PCB的加工工艺;兴森科技作为专业样板厂商,可生产高速板、IC封装基板;崇达技术批量生产封装基板及高频高速板,完善了高端产品线布局等。随着产业结构的调整,产能集中度的提升,中国PCB龙头企业的生产技术将会进一步提升,其在国内高端产品市场实现国产替代的可能性也将进一步加大。

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