5G通信引爆PCB板材,CCL廠商聚焦高頻高速

5G通信引爆PCB板材,CCL廠商聚焦高頻高速

5G PCB一個非常明確的方向就是高頻高速材料及制板,因此,覆銅板作為PCB製造中的基板材料,其高頻高速的技術更替以及價格走勢受到業界的持續關注。

5G場景下機遇多多,關鍵在於高頻高速

在“市場沒有熱點”成為新常態的背景下,5G通信已成為中國PCB產業的新動能。短期來看,中國是5G標準和技術的全球引領者之一,大規模興建推廣5G通訊基站和移動終端產品,必然促使所需的PCB量價齊升,給整個產業帶來新的技術挑戰和需求彈性。長遠來看,5G技術的未來價值體現在“產業鏈賦能”,包括雲計算、大數據、物聯網、人工智能等新一代信息技術,都有望在5G這一新型基礎設施上孕育出諸多新模式、新業態,進而催生出更多的5G硬件產品。

眾所周知,5G硬件產品朝著高頻高速化、高集成化、薄型化、小型化發展,這需要高頻高速PCB中孔徑越來越小、佈線密度越來越大、背鑽孔間走線等節省空間的設計越來越多,5G硬件產品的PCB製造及其品質保證將面臨極大的技術挑戰。而PCB高頻高速化有兩條途徑,一個是PCB的加工製程要求更高,另一個是使用高頻高速的覆銅板。但由於提高製程的方式進展緩慢、成本高、實現難度大,目前大多數PCB廠商更青睞於CCL高頻化。

覆銅板( Copper Clad Laminate,CCL)是PCB製造的上游核心材料,是將電子玻纖布或其它增強材料浸以樹脂,一面或雙面覆以銅箔並經熱壓而製成的一種板狀材料。它約佔PCB生產本成的20%~40%,與PCB具有較強的相互依存關係。目前,全球高頻高速CCL集中在美日供應商,知名的有美國三大巨頭羅傑斯(Rogers)、泰康利(Taconic)、伊索拉(Isola),日本的松下電工等。他們均具有更高的技術研發水平和較強的下游議價能力,極少受限於通信產品的週期更替,業務營收能力穩步增長。

5G通信引爆PCB板材,CCL厂商聚焦高频高速

羅傑斯市場開發部經理Phoebe Gao

作為高頻、特種覆銅板領域的領頭羊, 羅傑斯向《國際電子商情》分享了其對5G時代下覆銅板技術演變的新知。羅傑斯市場開發部經理Phoebe Gao指出,根據國際電信聯盟(ITU),5G主要有三大應用場景,即eMMB(增強型移動帶寬)、mMTC(海量機器類通信)和uRLLC(超可靠低時延通信)。其中,eMBB(enhanced Mobile Broadband,增強移動寬帶場景),也就是大流量移動寬帶場景,適用於3D高清視頻、AR / VR等, 這也是普通消費者理解的5G應用。mMT C ( massive Machine Type Communications,大規模物聯網場景),這其實打開了一個全新的應用場景,例如智能家庭、智能企業、智能城市等。URLLC(Ultra-Reliableand Low Latency Communications,高可靠低時延場景),它同樣會打開一個巨大的市場,例如無人駕駛、車聯網、工業自動化、遠程醫療等。這也意味著,5G將快速滲各行各業,給產業生態帶來全新的變革。

“ 總的來說,5G相對於4G /LTE,具有比4G / LTE高達1000倍以上的網絡傳輸速率。Massive MIMO技術、更寬頻譜帶寬的需求以及毫米波頻段的使用等等都使得5G相對於4G/LTE有著非常大的區別。”Phoebe Gao說道,“比如5G技術中Sub-6GHz頻段下的天線系統,雖然其頻段上與4G相差並無太大的不同,但是5G天線數目、複雜度和集成度要遠遠高於4G的天線,5G天線系統使用更加先進的Massive MIMO技術,使在同一個天線中具有多達64路甚至更高的輸入輸出,需要天線的高度集成,從而使天線設計變得越來越複雜。由此衍生出來的,是對具有低介電常數及容差、更低插損、更高一致性,能夠進行多層板設計及加工、同時在溫度、環境變化保持穩定性能且滿足阻燃性要求的材料需求。”

同時她強調,在毫米波頻段,由於5G頻段還包括28GHz、39GHz等毫米波頻段,而毫米波頻段的信號都具有很小的波長,因此電路設計需要選擇更薄的電路材料。而且隨著頻率的升高電路損耗會進一步增加,也需要更低損耗的電路材料滿足設計的需求。

“另外,由於5G系統多通道的特點,需要降低電路的尺寸,減小基站體積,工程師對射頻和數字信號的集成度提出了更高要求,從而需要廣泛使用多層板結構進行電路的設計,電路層數將從10層演變到20多層、甚至30層。”Phoebe Gao如是說。

除了要以高頻高速化CCL來滿足5G數據傳輸和運算速度越來越快、功率更大等需求以外,未來覆銅板技術發展還會呈現“ 綠色環保化、輕薄化、適應環境複雜化”三大特點,應對策略分別是:無鉛兼容、無滷及新型環保材料;輕質高強度、剛撓結合、HDI等;大面積、高耐熱性、高Tg材料、抗腐蝕、低CTE等。

“國產化”機遇已至!本土CCL廠家發力高階板材

我們把目光放回國內,覆銅板產業在中國發展已有50多年的歷史,曾一度與PCB產業同步高速增長,巔峰時年增長率達20%以上。如今中國覆銅板產業鏈基本成熟,據不完全統計,國內覆銅板企業約有70家,總產值已佔全球65%以上,內資CCL廠商的市佔率進一步提升已是大勢所趨。

儘管成長勢頭顯著,但中國本土覆銅板的供需矛盾較大,尤其是0.05~0.8mm薄板、高階覆銅板(如環保型無鹵素覆銅板、環保型無鉛化覆銅板、高TG高耐熱覆銅板、高頻高速低耗覆銅板等)的供需矛盾尤為突出。究其根本,原因在於我國覆銅板行業的整體技術水平與國際先進水平仍有一定差距,高技術高附加值覆銅板品種稀缺,導致高端產品尚無法完全自給,需要從美國、韓國、日本和中國臺灣等地區進口,且高技術含量、高附加值產品進口供給有限,產品價格上升;反觀出口方面,我國CCL不僅產品檔次不高、價格較低,且整體價格仍在下滑,出口區域主要包括中國香港、韓國、印度、泰國等地區。

如何才能扭轉產值大卻利潤低的困局?在如今國際貿易糾紛不斷、國產替代呼聲正高的背景下,國產CCL廠商紛紛舉起“國產化”的旗幟,通過投資擴產、自主研發,提升高端產品的生產能力,以突破高頻高速CCL的技術壁壘,重塑全球覆銅板競爭格局。

據不完全統計,2019年國內擴建、新建的覆銅板項目共有14個(詳見表),其中絕大部分的總投資額都在億元級別以上,可見各大CCL廠商對產業發展的樂觀態度。從產品結構來看,新項目多涉及高階板材,如高頻高速覆銅板、柔性覆銅板等,符合當下電子行業發展潮流。且所有項目的建設週期都非常短,基本在一到兩年的時間完成車間搭建、試產營運,呈現出一派熱火朝天的景象。

5G通信引爆PCB板材,CCL厂商聚焦高频高速

展望未來,業者認為,PCB和CCL行業不會像過去幾年那樣有一個強勁的增長需求, 但總量依然會維持一個穩定的增長水平。總體而言,雖有5G、人工智能、AR/VR等新亮點值得期待,但存量市場空間有限,覆銅板廠商需要高度關注行業格局在悄然發生的變化,並以清醒的認識和有效的措施去靈活應對機遇和挑戰。


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