覆铜板事业部 行业动态

PCB市场超预期增长 高成本时代产能向龙头企业集

Date: 2018-09-19 09:03

【来源】:网络     【发表日期】:2018-8-30
 
 
1 全球PCB产业景气回升,国内PCB行业潜力巨大
PCB产品结构复杂,产品种类根据终端需求不断演进:终端电子产品向轻薄、短小、多功能的需求变化,促使电子元器件的产品性能和集成度迅速提升。大致来说,从单双面板、多层板、HDI板(低阶→高阶)、任意层互连板、到SLP类载板、封装基板,集成度越来越高,设计及加工更加复杂。

多层板、FPC、HDI板是市场的主力军,高端PCB产品成长空间大。据Prismark2017年多层板、FPC、HDI板的合计占比高达74%在PCB市场占主导,预计到2021年FPC、HDI、多层板的复合增长达到3%、2.8%和2.4%。PCB各类产品所处周期主要跟终端需求相关。

2017年受原材料涨价以及下游需求变化的带动,全球PCB市场呈现超预期增长,全年产值增长高达8.6%,超过了整个电子系统产品的增长幅度,也远超GDP增速。2017年拉动PCB下游市场的需求主要来自于:

(1)高端智能机创新升级单价提升,刺激整个PCB市场产值增加。苹果iPhoneX内外观设计大变,主板采用更先进的MSAP堆叠方案,单机价值量翻了近3倍,高达20美金以上。全面屏、3Dsensing等创新外观与功能件直接提升了刚挠结合板及挠性FPC板的单机需求量,FPC板的单机价值量提升至40美金以上。其他非苹智能机在新产品的推出方面迅速跟进苹果的创新,大力了全面屏、3Dsensing、无线充电等新概念的应用。虽然智能机整体出货量增速依然下滑,但是单机零部件的价值量却迅速提升,推动手机用板产值超预期增长。

(2)虚拟货币挖矿热潮拉动矿机主板及芯片载板需求量暴增。2017年以比特币、以太币为首的虚拟货币价格暴增,比特币17年全年价格翻了14倍,上游挖矿设备供不应求,矿机价格也随着投资热潮水涨船高。矿机成本主由主板和芯片构成,主板用电路板主要为4、6、8层多层板,普通多层板价格在每平米600-800元,比特币主板用多层板价格提升至每平米1200-1500元,此类板以国内中低端板类厂商供应居多。矿机芯片用封装载板主要由日、台系载板厂商提供。虽然市场普遍预期虚拟货币行情不可持续,但是短期对PCB业绩影响显著,每月需求量超过56万平方米,经测算2017年全年挖矿机用板市场规模约12.4亿美金。

(3)计算机领域的服务/存储市场开始好转,带动整个电脑系统的产值进一步扩充。由于云端、数据中心以及人工智能目前都需要庞大的存储空间与强大的运算能力,未来随着物联网的逐步渗透,服务/存储市场的规模将迅速增长。计算机用PCB主要以显卡用6-16层多层板和存储芯片封装基板需求为主。

短期来看,苹果手机对于PCB产值和技术的影响将延续到2018年,SLP类载板已成为高端手机主板的趋势,FPC挠性板的在2018年新手机上的搭载率将持续提升,但是受市场追捧的刚挠结合板由于产能的迅速扩充,2018年上半年以消耗原有库存为主。存储、服务器用显卡板及IC封装基板的需求持续提升。中长期来看,在经济稳步上行的阶段,带动PCB产业第三次大规模发展的将是汽车电子的进一步渗透、以及5G、AI等技术推动的通信、消费电子、计算机等各个领域的共振时代。

 
1.1 2018年全球PCB市场继续维持高景气
海外各地区2018年一季度数据显示PCB行业景气度只增不减。北美印刷电路板BB值自2017年2月开始超过1,并于去年8月开始到今年4月有7个月站上1.1以上,创5年来历史新高。日本PCB月产值自2017年四季度持续保持正增长,年初至今封装基板产值增速领先,2月单月同比增长20.67%,硬板增速相对稳定维持在2%左右,软板由于去库存,产值同比下滑4%。另外,我们了台湾地区PCB前十大厂商的月营收情况,总营收高增长趋势自2017年下半年一直延续到2018年1月,臻鼎、欣兴、健鼎18Q1营收涨幅居前,分别为29.77%、12.96%、12.08%。

国内PCB厂商2018年一季度营收同比平均增长20.57%,虽然订单饱满,但是国内PCB出口贸易受汇率波动影响大,汇兑损失直接压低盈利空间,导致2018Q1大部分企业业绩低于预期。长远来看,汇率问题属于宏观影响,并不代表企业的经营能力,4月以来人民币兑美元开始贬值,以出口为导向的国内PCB企业盈利数据有显著好转。

1.2 中国产业增速全球领先,内资企业加速崛起

中国大陆PCB产值全球占比超过50%,增速全球领先。PCB产品1948年开始应用于商业,20世纪50年代开始兴起广泛使用,传统的PCB行业是劳动密集型产业,技术密集度低于半导体行业,自21世纪初,先于半导体产业从美国、日本、逐步转移到台湾、中国大陆。早在2008年中国的产值占比就已达到31.11%,但转移初期产值贡献主要来自外资的在华产能,当时内资企业数量占比还不足5%。随着国内PCB产业链的不断完善,以及国内庞大的电子消费品市场的需求拉动,本土PCB企业得以飞速发展,改变了PCB需求常年依赖进口的局面,2014年首次实现贸易顺差,越来越多的本土企业走向海外市场,逐步实现真正意义的“国产替代”。纵观全球PCB产值数据,中国地区产值连年创新高,近8年复合增速全球领先,高达9.63%,而同期日本、欧美等地复合增速均为负值。根据Prismark 最新,17年中国大陆PCB产值占比为50.53%。

1.2.1 “产业转移”不断升级,内资进阶全球第一梯队

中国的电子电路产业在“产业转移”的路径上,逐步从“产地转移”向“产权转移”升级。经过多年积累,国内PCB产业逐渐趋于成熟。但是相比日本、韩国、台湾等地区,中国大陆的PCB产品主要以单双面板、8层以下多层板等中低端产品为主。根据国内CPCA最新的国内PCB企业的数据来测算,外资在华的厂商比重有58%,而内资厂商虽然数量有所提升,但是规模相对还是比较小的,从2017年国内PCB企业的营收数据来看,规模10亿以上的内资企业占比还不足30%。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。韩国PCB企业主要依赖本土市场,产品从低端到高端种类齐全,在刚挠结合板、封装载板上具备竞争优势。台资企业规模普遍是内资PCB大厂的2-3倍甚至更多,其中低端产能已经转移至大陆,高阶HDI、IC载板、类载板等高端产品主要集中在台湾当地生产,其产品市场主要以计算机、消费电子、智能手机领域为主。从全球百强企业的数据变动来看,中国大陆本土企业入选的数量和产值持续上升,2016年入选数量有41家,远超其他国家(台湾24家、日本19家、韩国14家、美国4家、欧洲4家)。根据Prismark最新,2017年有两家内资企业已经进入全球前20名(东山精密12名、深南电路19名),填补了内资企业多年在PCB行业第一梯队的空缺,今年东山精密收购Multek, 将一跃进入全球前五PCB厂商之列。相比台资、日资,中国入选的本土企业产值占百强比重还相对偏低,个体产值还有很大的增长空间,接下来中国要逐步从“产地转移”升级到“产权转移”(投资商所属地的转移),实现真正的“产业东移”。

1.2.2 乘借电子产业发展东风,步入百亿冲刺快轨

国家大力发展电子信息产业,促进PCB产业进入发展快轨。中国是全球最大的电子信息产品制造基地和消费市场,随着《中国制造2025》的不断推进,在移动互联网、物联网、大数据、云计算、人工智能、无人驾驶汽车等新兴市场已经涌现出一批全球知名的本土企业,为配套的电子制造产业提供更多发展机遇。在国家供给侧结构性改革和创新驱动发展战略的引领下,电子信息制造业加快结构调整,产业景气度持续提振。PCB作为电子行业三大支柱产业之一,与电子信息产业整体发展息息相关。国内PCB企业充分受益于政策红利,在不断完善自身产品线的同时与资本市场及时对接,通过产业优化升级,向国际一流大厂靠拢。

内资PCB优势企业成长迅速,向百亿规模晋升。如之前所述,内资PCB企业目前已经初具规模,从产业结构来看与台资企业发展路径相似。台资PCB企业有效把握PC、智能手机时代的历史机遇,经历黄金成长的十年,逐步涌现出臻鼎、欣兴、健鼎、瀚宇博德等百亿规模的优秀企业,但是由于本土市场的局限以及PC、智能手机领域增速乏力,台资PCB企业逐渐进入平台期。这也为内资企业提供了赶超机会,相比之下,内资PCB企业更具成长动能。

1)PCB是重资产行业,需要大量资本投入来获取规模竞争优势。生产设备的自动化、智能化直接决定了其生产成本的高低,老厂设备改造成本比投资新厂更高。内资企业享受国家政策红利,融资成本低,投资周期短,能迅速响应市场需求。

2)国内产业链配套完善,多元化市场需求拉动PCB产业发展。中国PCB产业的发展拉动了本土设备、材料国产化进程加速,目前新建产能国产化设备达到80%以上,原材料中也出现了生益科技这样全球市场排名靠前的企业。产业集群在原有的珠江、长江三角洲一带继续向中部地区扩建,以江西、湖北和安徽等地为新的投资重点。从需求端来看,国内终端市场更加多元化,自主品牌遍布通信、智能手机、计算机、汽车、家电、工控医疗、航空军事等各个领域,为本土PCB企业发展提供有力的支撑。

3)内资PCB企业正处在发展成为百亿规模的高速成长期,未来潜力巨大。类比台资百亿规模的PCB企业发展历程,内资PCB大厂目前营收尚处在百亿规模的起点(10-30亿人民币),台资企业发展到百亿规模大概用了8-10年时间,但这期间的平均复合增速高达26.12%。

2. PCB行业进入高成本时代,龙头企业优势凸显

2.1. 原材料陆续涨价打破行业原有格局

PCB生产所需的原材料种类较多,主要为覆铜板(CCL)、半固化片(PP)、铜箔、铜球、金盐、油墨、干膜等材料。通常来讲,PCB成本构成中覆铜板占37%左右、半固化片13%、金盐8%、铜箔铜球5%,人力成本占比也相对较高约11%左右,不同种类产品原材料占比略有调整。

覆铜板是在高温高压的条件下将半固化片(PP)上下表面与铜箔粘结在一起制成不同规格厚度的基板,而半固化片则主要是通过玻璃纤维布、树脂和添加剂合成的一种片状粘结材料。根据覆铜板板材薄厚不同,其成本构成中玻纤布占成本的25%~40%,树脂成本占比25%~30%,铜箔占比30%~50%。由于覆铜板行业集中度较高,议价能力较强,价格向PCB产业传导较为顺畅,因此整体看,PCB企业的成本对上游主要原材料电解铜箔、玻纤布、合成树脂等的价格较为敏感,涨价效应将对PCB企业的盈利带来很大的压力。

2.1.1. 铜箔价格在高位波动,供需关系下半年将有所缓解

本轮铜箔企业受到新能源汽车对于锂电铜箔需求上升影响,积极转产锂电铜箔,用于生产PCB板的标准铜箔减少,导致铜箔自2016年初开始迅速涨价。标准铜箔与锂电铜箔两者在生产设备和工艺上有差别,锂电铜箔加工工序少,工艺处理简单,毛利高于PCB用标准铜箔。随着我国新能源汽车鼓励政策的推进,新能源汽车生产量扩大,作为锂离子电池负极载体用的铜箔的需求也出现巨增,国内外厂家转产的积极性较高。根据覆铜板行业协会估计,2015年台、日、韩三国生产锂电铜箔共计6.2万吨,占电解铜箔总产量30.62%。2016年国内新增锂电铜箔(包括转产)1.67万吨,使得标准铜箔占总国内电解铜箔总年产能的比例由2015年的82.3%减少至2016年的79.8%。

铜箔的价格主要由铜价和加工费组成。从国际铜价的走势来看,铜价自2016年初开始向上走,2017年下半年一度触及历史高点,国内山东金宝2017年7月5日发布每吨铜价上调1000元;2017年7月11日,威利邦电子也宣布铜箔上调2000元/吨。同期,由于约15.7万吨的铜箔退出了FR-4的供应链,这部分约占标准铜箔总量的31%左右,导致PCB生产所需铜箔供给严重收缩,铜箔加工费大幅上涨。2018年年初至今,铜价在高位小幅回调,但铜箔加工费依然未有调整。

铜箔新增产能最快从2018年下半年开始陆续释放,部分缓解上下游的供需压力。铜箔的扩产难度在于日本进口的钛阴极辊生产设备,日本厂商通常不会因为铜箔需求增加而扩产阴极辊。设备的供给紧张导致铜箔的扩产周期从1-1.5年增加至1.5-2年。据国内覆铜板行业协会,17年有6.9万吨的新增电解铜箔产能释放,其中81.2%为锂电池铜箔产能;18年国内有7家铜箔企业新增6.85万吨产能,其中89.1%为锂电铜箔产能,因此到18年底锂电铜箔市场很可能供大于求。

铜箔涨价是覆铜板涨价的主要驱动力,通过覆铜板间接传导给PCB企业,通过敏感性分析,铜箔每涨价10%就会导致PCB成本增加1.6%~2.35%。铜箔属于资本密集型行业,大规模生产为主,市场集中度相对较高,对下游有较强的议价能力。铜箔涨价将对下游成本造成很大压力。

2.1.2. 行业周期叠加环保压力,双轮驱动玻纤布涨价

资本密集型的玻璃纱行业,市场高度集中,厂商议价能力强。玻纤纱由硅砂等原料在窑中煅烧成液态,通过极细小的合金喷嘴拉成极细玻纤,再将几百根玻纤缠绞成玻纤纱。窑的建设投资巨大,为资本密集型产业,3万吨的窑炉需要4亿人民币,新建窑炉需要18个月,景气周期难以掌握,且一旦点火必须24小时不间断生产,而且过五年左右,必须停产半年维修,进入退出成本巨大。玻纤布行业集中度较高,全球产能70%集中在中国巨石、OCV、NEG、重庆国际和泰山玻纤5家企业。在我国,中国巨石、泰山玻纤、重庆国际、山东玻纤、四川微玻和长海股份集中了全国80%的产能。

电子玻纤布价格自2016年三季度开始一路上涨近3倍,以厚板用的7628布为例,2016年7月份的均价仅为3.2元/米上涨至2017年4月的8.7元/米,逼近10年来历史高点10.6元/米。下表为多家主要供应商2017年宣布的涨价消息。

玻纤涨价的原因可以总结为以下四点:

玻纤厂商主导的供给端的产能收缩:玻纤行业集中度高,有明显的周期性。在玻纤电子纱/电子布前期市场持续低迷的情况下,很多拥有池窑的企业,优先发展玻纤粗纱产品,新建玻纤电子细纱池窑项目减少,内资企业中仅泰山玻纤新建5万吨玻纤细纱池窑,于2015年11月点火运行。而在2016年泰山玻纤、重庆国际上海基地玻纤细纱池窑陆续被关停,合计减少3.8万吨电子玻纤细纱。另外,重庆国际本部基地有座玻纤细纱池窑冷修停产,行业电子玻纤纱在产能出现小幅回落。在电子玻纤纱产能有限情况下,致使在短期内供求趋于紧张。

环保压力加大,仿布产量萎缩引起电子玻纤纱布供需关系的有所改变。

新的产业政策指导下,电子布产能趋向有玻纤池窑的企业集中,造成电子布专业生产厂的存压力增大。

18年初至今部分玻纤布价格已经开始松动。我们从市场了解到,厚板用7638布、 2116布降幅较大,平均降幅5%~18% ;薄板用玻纤布料号价格依然维持在高位。前期在冷修的池窑已于18Q2开始陆续点火,产能逐步释放,今年对供给端影响比较大的因素将是环保限产,中低端不合规的企业将进一步出清。

2.1.3. 树脂价格依然高居不下

合成树脂因为拥有较好的力学性能、电性能和黏结性能,从而成为覆铜板板重要的原材料之一。不同种类PCB对树脂的要求不同:一般来说, 单/双面板、多层板及 HDI等主要采用酚醛树脂和环氧树脂,高速 /高频制板主要使用聚四氟乙烯,近年流行的无卤覆铜板则使用环保型非溴基树脂。目前大陆与台湾的供应商主要提供酚醛树脂和环氧树脂。

环氧树脂价格上涨,除了下游的需求推动以外,还有其他两方面的原因:原材料和环保。原材料方面,环氧树脂上游产业(主要是氧氯丙烷、双酚A)与全球原油价格走势息息相关,今年原油价格不断上涨,树脂价格继续创新高。环保方面主要是黄山、山东等地多家厂商环保要求不符合,导致减产和停产,或者提高生产成本而达到环保要求,从而促进了环氧树脂价格继续上涨。

2.1.4. 上游原材料价格直接影响覆铜板价格

覆铜板作为PCB的最基本材料,又名基材。当它用于多层板生产时也叫芯板(Core)。主要分为刚性覆铜板(CCL)和挠性覆铜板(FCCL)两大类,根据下游对不同性能的需求,又细分为不同材料类型的覆铜板。从现在覆铜板的市场需求来看,未来覆铜板将出现四大趋势:

(1)达到无铅无卤的环保要求;

(2)轻质高强度,更薄;

(3)符合未来的高频高速要求;

(4)能够适应更复杂的工作环境,如高耐热、耐腐蚀等。

目前,日美欧已经专注于复合、特殊基材等小而精的领域。

2016年全球刚性覆铜板市场,由2015年的93.7亿美元,增加到2016年的101.2亿美元,年增长为8.0%。并且,覆铜板市场集中度较高,自2013年开始全球前十大PCB公司占市场份额就一直处于70%以上,2016年达到了74%。但是产能增加过慢,2013到2016年的复合增长率仅为2.2%。覆铜板和PCB行业的供需关系从16年底开始趋于紧张。

覆铜板涨价幅度最大一波是2016年底到2017年三季度,均价从101元/片迅速飙升到200元/片。自2017年底开始覆铜板价格有所松动,波动一段时间后基本回落到170元/片。18年1月建涛率先公布了涨价通知,但从下游采购情况来看,此次涨价维持时间不长,并没有落实到下游大批量采购的订单中。从2018年3底开始覆铜板厂商开始下调价格,平均降价5%左右。但自5月下旬开始,下游PCB订单从淡季中显著恢复,6月份整体订单排期紧张,覆铜板大厂又开始传递涨价信号。我们预计今年覆铜板整体涨价幅度有限,2018年三季度部分覆铜板新增产能将陆续开出,与下游PCB企业的供需关系将进一步缓解。

2.2. 高成本助推产业结构调整,产能向龙头企业集中

2.2.1. 原材料涨价压缩中小型PCB厂商利润空间

从2016年到2017年,PCB的上游原材料基本都处于量缩价升的状态,PCB厂商在采购紧缺的情况下还要被动接受成本提升,企业经营面临很大的挑战。这就导致一些毛利率较低,议价能力弱的中小型PCB厂商不得不退出,拥有技术优势和稳定供货渠道的企业终将获益。根据对产业链的分析,在明显的周期行业中,具有溢价优势才能在多轮的产业周期中生存并获取较高的盈利。原材料供应紧缺、价格上涨是机遇也是挑战,规模大、产品附加值高、运营成本低、客户渠道稳定的企业更具竞争力,不但可以通过接受或者转嫁高成本维持原有盈利能力,甚至可以在优胜劣汰的过程中逐步扩大自己的市占率。相反,产品同质化严重、低价竞争的中小厂商难以转嫁涨价成本,其利润进一步被压缩,面临被迫退出市场的风险。

2.2.2. 环保限产加速产业优化升级

环保风暴将持续推动行业优化升级:2017、2018年相继出台的环保政策充分释放了环保监管收紧的信号,部分中小企业包括外资大厂的个别厂房由于在生产技术上的劣势、以及环保设施投入上的欠缺将导致生产成本的大幅提升,我们从产业链调研了解到,很多厂商因为老厂改造成本过高,不得不选择弃厂或者去环保要求相对较低的区域新建厂。

通过产业链调研,我们从环保改造的企业中了解到月产能6万平米的PCB厂房,应环保要求设备改良的投入高达3000万左右(排污按照0.1ppm来测算),通常老厂改造的资金要比建新厂投入的更多,所以部分大厂宁愿搬迁新厂直接淘汰落后产能。环保政策的影响还将进一步深化,新出台的《中华人民共和国环境保护税法》将通过生产成本的施压进一步压缩不合规厂商的利润,转单、产能集中于优质大厂的效应将至少延续到2019年底。

PCB产业链作为高污染的行业,上中下游均面临停产限产风险,环保压力将导致供需进一步失衡,同时PCB企业生产经营成本也将因为环保达标不断提高,更有利于规范经营的龙头厂商生存,而中小型厂商未来发展更受局限。到18年年初共计有217家PCB企业停产,其中停产外资企业达到了121家,占比55.76%,内资PCB大厂基本符合环保要求,并未出现停产罚款的问题。此次环保严查工作还将延续到19年年底,助推PCB产业完成优化升级。

2.2.3. 人口红利日渐消退,智能制造提高竞争实力

PCB产业由劳动密集型向智能化高端制造升级趋势明显。人工成本占PCB生产成本10%-15%。10年前PCB行业产能转移到大陆的核心逻辑是中国的人口红利、低成本生产以及宽松的环保要求,海外PCB大厂纷纷将中低端产能转移至大陆,间接地也推动了国内PCB行业的快速发展。但随着国内经济的高速发展,人工成本逐年攀升,利润空间比之前大幅收窄。目前内资的PCB大厂率先借助融资优势,通过老厂改造、新建厂房等方式人工转向自动化生产,逐步完成智能制造的第一步,部分企业已经在自动化生产的基础上,通过软件管理、算法分析等方式逐步迈入工业制造4.0。

PCB企业自动化生产必须与产线的生产管理相匹配。我们对A股PCB相关公司的人工成本进行加权平均,测算了从10年到16年的人工成本变化,发现人工成本从12年开始显著增长,到16年底平均年复合增速达到10.97%,16年部分企业的数据开始下调,主要由于自动化生产线的改造有效的降低了人工成本。但是不容忽视的是对生产线管理人员的要求会更高,PCB制造企业的管理水平直接关系到其盈利水平和市场竞争力。自动化的大规模生产往往在产品出现问题时的试错成本是很高的,企业必须在生产经营过程标准化基础上,总结出人力配备、设备采购、生产线设计等方面的最优配比方案。

2.2.4. 国内产业结构调整,产能向龙头企业集中

综合上述因素,上游供给端以及生存环境的变化会显著影响国内的产业结构。根据Prismark,2017年国内的PCB总产值280.93亿美金,约1854亿人民币,而内资企业产值占比仅为42%。根据我们测算营收10亿以上内资企业产值占比更少,大概在25%左右,还有很大的提升空间。受原材料涨价、环保限产、人工成本提升等诸多因素影响,订单从中小厂商、部分外资大厂逐步向内资大厂集中。在整个行业景气度回升的趋势下,内资大厂综合考虑产业结构调整的转单效应,以及国内资本融资的优势,纷纷选择通过扩产能、收购兼并等方式来扩大生产规模。

根据内资企业公布的数据,目前内资企业的扩产规模大概在540亿元,新增产能集中在从2018年开始到2022年逐步释放。

3. 终端需求多点开花, 新一轮增长周期开启

从整个市场的需求来看,PCB应用最大的市场在计算机、通讯、消费电子等领域。计算机端从2012年开始呈逐年下降的趋势,计算机领域PCB需求主要分为个人电脑和服务存储等领域,个人电脑市场基本饱和,而服务存储的市场规模增长迅速;通信领域也从15年开始有所回落,通信领域用PCB主要分为:最终面向个人消费需求的智能手机等移动终端和面向通信行业制造商需求的通信设备市场,移动终端增速从15年开始放缓,17年首次出现负增长,而通信设备需求主要跟随通信技术的革新周期,目前市场最大的看点还是5G的进程。汽车电子和工控医疗用板是目前唯一增速较快的领域,据Prismark保守预估汽车电子用PCB板2016-2021年复合增长率约为4.26%,工控医疗领域PCB板2016-2021年复合增长率为3.87%。

3.1. 智能手机市场进入平台期,产品升级提升价值量

智能手机市场在过去的10年里平均每年保持两位数增长,是PCB行业增长的主要拉动力,同时也是推动PCB产品不断革新、技术不断升级的重要引导者。但随着智能手机的不断渗透、普及,市场已经基本饱和,替换频率也开始下降。手机品牌厂商在终端不断追求轻、薄、短、小、多功能等性能的趋势下,努力通过手机内外设计变化刺激消费需求。以iPhone为首的手机产品变化主要引领了个人消费领域的PCB产品趋势:

主板设计逐渐载板化

为了节省内部空间、搭载更多功能、提高续航能力、满足轻薄化等需求,苹果在主板的设计上不断精益求精。在iPhone4上首次采用任意层互连(Anylayer)引领高端智能机从普通一阶、二阶HDI向高阶任意层互连升级,iPhone7/7Plus主板已经开始采用10层的任意层互连板。为了追求更精细的线路设计,17年的新品iPhone8/8 Plus开始采用类载板(SLP),十周年款的iPhoneX更是增加了设计难度,从一片式设计变成两片堆叠式。这样的设计必须满足两片主板总体厚度不能超过800mil,比之前的一片式设计还要缩小300mil,为此台积电专门推出了fan-out技术降低POP的封装厚度。这样的堆叠需要A11延续80μm的厚度,主芯片下的细球间距缩小从0.4mm缩小到0.35mm,两个细球之间的两条线宽度也必须保证不超过30μm。线宽线距从40μm到30μm的结构调整必须借助M-SAP(半加成法)的工艺制程来实现。

主板的堆叠设计由上下10层的SLP、8层SLP以及中间特殊制程的双面连接板组成。整个创新的设计对于整个PCB行业影响巨大:

(1)M-SAP制程的单片SLP单机价值量是高阶Anylayer的两倍以上,超过4美金,技术难度越复杂的产品附加值也更高,市场上SLP的毛利率也在50%以上。

(2)全球为了M-SAP的投资初步预估也有至少10亿美金。M-SAP对于镭射(LDI)的需求比任意层互连还要高,因此随着新工艺的产生,上游激光设备的需求大幅提升。

(3)SLP以及M-SAP制造工艺将被其他非苹手机所采用,目前除三星S9系列手机大概率会采用类载板外,台系耀华也表示已有其他客户端接洽采购类载板。

FPC、Rigid-Flex(刚挠结合板)搭载量和单机价格持续提升

FPC板的优质性能很好地满足了“轻、薄、短、小”电子产品要求。FPC(软板)作为一种特殊的电子互连基础材料,与硬板相比有着十分显著的优越性:产品体积小、重量轻、具备可折挠性,可依照空间设计做立体配线,提升配线密度同时减少配线错误等,而这些都是硬板所无法达到的工艺与应用要求。

随着移动终端的智能化发展,产品搭载的零组件和模组数量逐渐增多。以FPC市场占比最大的智能手机为例,触控模组、显示模组、指纹识别模组和摄像头模组相继成为高端智能手机的标准配置。而iPhone领衔的高端智能手机不断推出新功能:柔性屏、全面屏、双摄像头、无线充电、3D Sensing等创新功能进一步增多了FPC产品的搭载率。整机用量将由之前的10-19片提升到20片以上。另外一方面是Rigid-Flex(刚挠结合板),好处在于既可以弯,又可以有硬的部分作贴片,能够保持贴片的功效和速率。iPhoneX在柔性显示屏上用了两片的Rigid-Flex,造成了整个软板价格提高,软硬结合板价格是纯软板价格的至少3倍以上。整个产业链,尤其是韩资厂商去年大力扩建了Rigid-Flex的产能,但是近期我们通过产业链了解到2018年iPhone新款柔性显示屏的设计中将有一片Rigid-Flex会被FPC替代, Rigid-Flex很有可能会因为库存堆积而降价。

整体来看,虽然整体上消费电子的增速已经放缓,但是随着非苹手机在创新项目上的陆续跟进,以及高端产品不断向中低端产品渗透,高阶HDI、类载板、FPC、刚挠结合板等PCB创新型产品在智能手机市场还有很大的提升空间。另一方面,部分产品由于性能上的特殊要求附加值会更高,比如具备高频、高速传输性能的LCP/FPC等产品由于设计更复杂、加工难度高等原因较传统PI/FPC天线价值量提升了10倍。

3.2. 汽车电子成为PCB产业新的增长支点

车用PCB板对板类要求不会很高,但是对产品的稳定性、散热性、安全性等要求很高,对于生产的每个环节都需要严格把控,认证周期长,门槛高,产线规划也必须完全符合车厂的要求,根据所供产品的不同认证的程度也会不一样(安全系统相关的汽车零部件考核标准要高一些)。但是车用板订单相对比较稳定,2-3年不会有变化,车用板毛利率比消费电子市场要高。

3.2.1. 汽车电子加速渗透,市场前景广阔

汽车电子主要分为车载和非车载两大类。

(1)车载电子是汽车上用于增加汽车功能性的电子系统和产品。车载电子包括车载音响系统、导航系统、汽车信息系统和车载家电产品等。车载音响系统的组成部分有软件与媒体、音源、前级讯号控制、功率放大机构、传输机构和扬声器。GPS(全球定位系统)也是搭配电子地图来进行的,使驾驶员能更加准确地前往目的地。汽车信息系统是运用计算机、卫星定位、通讯、控制等技术来提供安全、环保及舒适性功能和服务的汽车电子设备,它是智能汽车的组成部分,也叫汽车电子装置。车载信息系统包括汽车电脑、智能导航仪、行车记录仪、车载多媒体等。

(2)非车载汽车电子装置则主要包括车身电子控制系统,如安全气囊(SRS)电子仪表、自动空调、雨刮电机、电动中窗等;底盘控制系统,如巡航控制(CCS),防抱死装置(ABS),电子控制自动变速箱(ECAT)、电子真空泵等;发动机电子系统,如发动机管理ECU,冷却系统,点火系统等以及自动驾驶系统、安全舒适系统和信息娱乐与网联系统。

随着汽车科技的发展和下游高端化的需求,汽车的电子化水平在逐渐提高,汽车电子在不同车型的成本占比也在不断提升。目前,纯电动轿车的汽车电子占比最高,达到了65%;混合动力轿车的汽车电子占比紧随其后,占整车成本的47%。其他中高档轿车和紧凑型车的汽车电子占比分别为28%和15%。可以预计,未来汽车的电子化程度将越来越高,汽车电子的市场会进一步拓宽。

据Prismark,整个汽车PCB的产值由最初11年的31.6亿美元增加到17年的54.8亿美元,年复合增长率维持在5%左右,且汽车PCB占整个PCB市场的比重也在稳步增长,预计18年能够超过10%。未来随着汽车电子化的程度加深,相应的车用PCB的需求也会逐步增长,市场会进一步扩大。

传统汽车的普通车型中,一般有30-40块PCB板,单车PCB板价值量约为1000元,而单部车电子零部件价值量在30000至50000元左右,占比只有2.5%。而在新能源汽车中多达80-100块电路板,且由于逆变器相较普通燃油车更为复杂,其需要的电压电流强度更大,温度更高,对PCB产品的性能有更高的要求。新能源汽车电机主要以4-8层多层板为主,数量大约为100块。包括ECU、发电机、传输控制装置、动力转向系统等的动力控制系统对PCB的需求量最大,用板多为4-8层板,用量为20-30平方米,需求份额占32%。车身电子系统主要应用于汽车照明、动力门座椅、TPMS等,需求份额占到了25%左右。其他例如ADAS、ABS、安全气囊等安全控制系统占比22%。仪表显示与娱乐设备占比最小,约为3%,所用板为6层板。我们通过市场调研了解到车用板的具体价格如下:

3.2.2. 汽车智能化,电动化,网联化拉动车用PCB需求增长

汽车的智能化是互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合的产物。汽车的智能化可分为五个阶段。最终目的是由L1阶段,称为完全无智能化,驾驶员是整个汽车系统的唯一决策者和执行者过渡到L5,任何道路环境下都能实现车辆的完全自动驾驶。

汽车智能化的核心基础是ADAS(Advanced Driver Assistant System)先进辅助驾驶系统。

车用传感器的广泛应用,拉动基础部件PCB量价齐升。汽车智能化必须依托各类传感器实现,由于汽车复杂的工况和更高安全系数要求,各类传感器需要在-40℃~125℃的情况下正常工作,对于 PCB耐热性、高频、高速等性能提出了更高的要求。目前主流车载传感器包括超声波雷达、激光雷达、毫米雷达、摄像头、红外探头等。可用的毫米波雷达频段为24Ghz和77Ghz,分别应用于中短距和中长距的测量。毫米波雷达所用PCB为高频高速基板,其中应用最广的是PTFE(聚四氟乙烯树脂)基板。PTFE基板的介电特性、信号传输速度和耐湿性相较于其他材料性能较好。且基板的价格较为昂贵,高频高速板的价值会更高。

汽车的电动化提升整车PCB用量。与传统汽车相比,新能源车由于其独特的动力系统,纯电动汽车中的动力系统采用电驱动,会完全替换掉传统汽车的驱动系统,由此产生车用PCB的替代增量,这部分替代增量主要源于电控系统(MCU、VCU、BMS)。对于混合动力汽车,在保留传统汽车驱动系统的同时,又引入了一套新的电驱动系统,从而也会导致车用PCB用量的提升。国内新能源技术起步早、技术储备足、电池材料资源丰富,具备了弯道超车和技术突破的能力。随着新能源车技术的发展,以及政策的推动,国内新能源车市场呈现高速增长。我国新能源汽车2016年实现销量50.7万辆,累计100万辆以上,占全球市场50%以上份额。新能源车产销量的提高将直接提升汽车电子行业市场需求,是汽车电子未来发展的又一重要驱动因素。

汽车车联网的实现将进一步提升高频板、高速板的成长空间。车联网是由车辆位置、速度和路线等信息构成的巨大交互网络。通过GPS、传感器、摄像头图像处理等装置,车辆可以完成自身环境和状态信息的采集;通过互联网技术,所有车辆可以将自身的各种信息传输汇聚到中央处理器;通过计算机技术,大量的车辆信息可以被分析和处理,从而计算出不同车辆的最佳路线。车联网技术对信号的传输和大量数据的及时处理提出了更高的要求。未来高频、高速板将成为发展趋势。

3.3. 5G蓄势待发,通信市场PCB需求大增

3.3.1. 5G为通信用板市场开启新一轮高增长

通信领域的PCB需求可分为通信设备和移动终端等细分领域,通信设备的PCB需求主要以高多层板为主(8-16层板占比约为35.18%),还有8.95%的封装基板需求;移动终端的PCB需求则主要集中于HDI(50.68%)、FPC(47.97%)和封装基板(26.36%)。

5G建设投资预计将达到7050亿元,较4G投资增长56.7%。随着国内电信产业重组的完成以及3G网络的建设,无线基站、传输设备、网络设备等通信设备的投资大幅增长。2014年4G网络的逐渐和普及使得国内通信设施投资再次迎来井喷式增长。5G预计从18年下半年开始以某些区域先做测试,19年实现重点城市的试商用,2020年完成重点城市的大规模化商用。中国信息通信研究院预计2020年电信运营商在网络设备上的支出将超过540亿元。网络设备配备完成后,5G将向垂直应用领域渗透融合,预计2030年各行业在5G设备上的总支出超过5200亿元。

5G时期基站架构与4G有很大不同。4G宏基站主要分三个部分:天线、射频单元RRU和部署在机房内的基带处理单元BBU。5G网络倾向于采用AAU+CU+DU的全新无线接入网构架,天线和射频单元RRU将合二为一,成为全新的单元AAU(Active Antenna Unit,有源天线单元),AAU除含有RRU射频功能外,还将包含部分物理层的处理功能。AAU将主要部署在室外塔站上,采用光纤直连拉远的形式与DU(Distributed Unit,用以实现基带处理的大部分功能,以及部分L2层功能)连接,多个DU将集中部署于机房内,既可以降低运营成本和维护费用,也可以实现DU间的基带资源共享。CU(Centralized Unit,包括部分L2层和全部L3层协议处理功能)既可以和多个DU分离相连,降低总成本,实现对DU的统一和集中化管理。也可以和DU整合实现协议栈全部功能,用以降低时延,满足特殊场景需求。相比较4G基站,采用支持大规模阵列天线技术的AAU是5G基站成本大幅增加的主要原因。

5G基站新架构,通信用板有很大改变。由于AAU设备的采用,5G时期单站电路板的数量相较4G时期会大幅提升。参考当前5G实验网设备的设计,预计:

(1)AAU部分将包含三块电路板:一块主板(具备高速性能),一块射频板(具备高频性能)和一块电源板。主板主要负责相关的数据处理。射频板则是将64通道的收发信机、功率放大器、低噪声放大器、滤波器等器件集成在同一电路板上。电源板则负责给整个AAU设备供电,包括给主板和射频板。相对于4G基站,天线单元内部主要采用线缆连接的方式,不需要电路板,

(2)RRU内包括三块电路板:两块射频电路板和一片电源板。其中射频电路板必须具备接受高频的性能。

因此相较于4G时期,5G基站单扇区的电路板需求量会有50%的提升。

3.3.2. 5G刺激通信领域用高频高速板需求大增

通信领域PCB产品的主要应用方向有无线网、传输网、数据通信和固网宽带,主要所需PCB为高速多层板。高速多层板系由多层导电图形和低介电损耗的高速材料压制而成,主要承担芯片组间高速电路信号的传输,以实现芯片的运算及信号处理功能,广泛应用于通信和服务/存储等领域。

高频高速PCB板也对覆铜板性能提出了全新要求:

(1)介电常数(Dk)必须小且稳定,通常是越小越好,信号的传送速率与材料介电常数的平方根成反比,高介电常数容易造成信号传输延迟。

(2)介质损耗(Df)必须小,这主要影响到信号传送的品质,介质损耗越小使信号损耗也越小。

目前各板材中以聚四氟乙烯(PTFE)基的板材在1MHz下介电常数低至2.1为最好,传统的玻纤布基的FR-4板材约为4.7。降低Df可以减小信号损失,主要针对高速应用。因此,传统的FR-4板材无法满足5G所要求的Dk和Df指标。生益科技研发的7136型号高频覆铜板材料,介电常数3.42±0.05,目前在为华为的5G原型机打样验证,未来空间巨大。

根据工信部数据,2017年我国移动电话基站数累计达到619万个,同比增长14.07%。目前我国现有4G宏基站约370万,其中中国移动177万,中国电信115万,中国联通85万,4G广覆盖阶段基本结束。考虑到5G建网频段较高,基站覆盖范围相对变小,同时5G的应用场景增多,所以想要保证5G高速率和广覆盖需求,基站数量应至少是4G基站数量2倍左右,达740万个。

3.4. 云计算、大数据、AI等应用推动服务器市场加速增长

服务器是网络环境中的高性能计算机,它通过监听网络上其他计算机(客户机)提交的服务请求,并提供相应的服务,因此,服务器必须具有承担服务并且保障服务的能力。近年来云计算、数据中心、移动支付及社交网络等领域的快速扩张,带动全球服务器市场稳步提升。据IDC全球服务器追踪报告显示,2017年四季度全球服务器市场的供应商营收同比增长了26.4%,达到207亿美元。全球服务器出货量比去年同期增长10.8%至284万台,亚太和北美地区是全球最高增长的地区。

从行业竞争格局来看,全球服务器收入前五大厂商分别为Dell、HPE、IBM以及中国的浪潮和华为,鉴于IBM收入主要来源于大型机,浪潮信息在全部区域X86服务器市场份额已经排名第三。中国本土厂商的影响力逐步增强,特别是在部分中高端领域部分厂商已占据了主导地位,这为中国本土的PCB 和材料商提供了良好的发展机遇。

服务器用PCB向高层数、高密度、高速等方向升级。服务器向高速、大容量、云计算、高性能等方向不断发展,同时对PCB的设计要求也在不断升级,如高层数、大尺寸、高纵横比、高密度、无铅焊接以及高速材料的应用等。尤其是对PCB的层数要求也随之提高,从之前1U或2U服务器的8层主板发展到现在4U、8U服务器的主板层数16层以上,而背板则在20层以上,由于层数的增加从而对PCB制造商的整体加工能力有了更高的要求。多层板市场中高多层板需求逐步提高。

目前服务器市场的1-2路塔式和机架式占比80%以上,其主板主要为8-12层板,PCB厚度为1.6mm,有阻抗设计公差要求±10%。在4路以上中高端服务器市场,主板通常设计为12 层以上,板厚在2.0mm 以上,0.25mm的过孔设计,外层线路通常在4mil/4mil以下。同时在部分高端特别是刀片类服务器中,会增加背板设计,用于可扩展式的数据传输需求。此外,为应对服务器未来的发展趋势及某些特殊领域需求,各服务器制造商在功能及设计方面有着更高要求。除板厚、层数及纵横比提高外,阻抗由±10%提高到±7%,最小pitch设计由0.8mm向0.65mm甚至0.5mm发展,外层线路加严至3mil/3mil,信号损耗要求进一步提高,对PCB生产厂商提出了更高的挑战。

未来随着云计算技术和大数据的逐渐成熟和落地,AI等高性能运算应用将进一步扩张,超级功能的CPU、GPU工作需要庞大的存储器支持,也需要高频、高速的信号传输。对PCB行业有非常深远的影响:

(1)高功能芯片所需要封装必须做到足够精细;

(2)PCB材料要配合高频、高速的运作需求,要避免各种损耗。

未来几年基于云计算和大数据的运用将在不同领域持续增加,对整个PCB包括载板产业的发展有重大意义。