[分享] PCB技术变化及市场趋势

yacht2017-6-19 13:45

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• 高层板配线长度短，电路阻抗低，可高频高速工作，性能稳定，可承担更复杂的功能，是电子技术向高速高频、多功能大容量发展的必然趋势。尤其是大规模集成电路的深入应用，将进一步驱动PCB迈向高精度、高层化。
  目前8层以下的PCB主要用于家用电器、PC、台式机等电子产品，而高性能多路服务器、航空航天等高端应用都要求PCB的层数在10层以上。以服务器为例，在单路、双路服务器上PCB板一般在4-8层之间，而4路、8路等高端服务器主板要求16层以上，背板要求则在20层以上。
• HDI布线密度相对普通多层板具有明显优势，成为当前智能手机主流的主板选择。智能手机功能日益复杂而体积又向轻薄化发展，留给主板的空间越来越少，要求有限的主板上承载更多的元器件，普通多层板已经难以满足需求。
  高密度互联线路板（HDI）采用积层法制板，以普通多层板为芯板叠加积层，利用钻孔，以及孔内金属化的制程，使得各层线路内部之间实现连结功能。相比仅有通孔的普通多层板，HDI精确设置盲孔和埋孔来减少通孔的数量，节约PCB可布线面积，大幅度提高元器件密度，因而在智能手机中迅速完成了对多层板的替代。
  
  

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汽车行业当前两个重要的发展方向是智能化和电动化。ADAS（Advanced Driver Assistance System）作为实现完全智能驾驶前的过渡，已成为各大车厂和跨界而来的互联网巨头争相布局的新战略高地，其涉及到的电子装置几乎覆盖了全车所有驾驶和安全相关的系统，随着ADAS的快速渗透，汽车电子化水平将得到全面提升。

而新能源车则代表着汽车电动化的方向，与传统汽车相比，其对电子化程度的要求更高，电子装置在传统高级轿车中的成本占比约为25%，在新能源车中则达到45%-65%，独特的动力控制系统（BMS、VCU和MCU）使得整车PCB用量较传统汽车更大，三大动力控制系统PCB用量平均在3-5平米左右，整车PCB用量在5-8平米之间，价值数千元。

ADAS和新能源车成长迅猛，双轮驱动之下，汽车电子市场近年也维持着15%以上的年增长率。相应地带动车用PCB市场持续向上，据Prismark预测，2018年车用PCB产值将超过40亿美元，成长趋势非常明确，为PCB行业注入新增动能。汽车电子供应链相对封闭，产品要经过一系列的验证测试，认证周期较长。而一旦通过认证，则厂商一般不会轻易更换，供应商能够获得长期稳定的订单，利润率也相对更高。

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智能手机驱动PCB加速成长，进入存量时代增速换挡。

智能手机过去一直是PCB行业的主要驱动力。移动互联网时代越来越多的用户由PC转向移动终端设备，PC计算平台的地位迅速被移动终端取代，自2008年开始，随着苹果引领的智能手机浪潮兴起，全球消费电子零组件企业快速发展，尤其是2012~2014年，智能手机进入快速渗透期，开启了一个千亿美金的市场。因此PCB上一轮的快速增长是以智能手机为代表的移动终端下游驱动的。

根据Prismask数据，2010年到2014年间，PCB下游智能手机市场达到了24%的年均复合增长率，远超过其他下游行业，提供了PCB产业的主要增长动力。

在高端PCB方面，以HDI为例，手机是HDI的传统市场，以2015年的数据为例，智能手机占到了过半的比例, 而从智能手机的视角来看，目前新产机型几乎所有的产品都采用HDI作为主板。

无论是从PCB全品类角度还是高端HDI角度来看，都是智能手机的高速增长带来了下游的繁荣需求，从而支撑起全球PCB优势企业的业绩增长。

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• 在几年前，0.6 mm -0.8 mm节距技术已用在了当时的手持设备上，这一代智能手机，由于元件I/O数量和产品小型化，PCB广泛使用了0.4 mm节距技术。而这一趋势正向0.3 mm发展，事实上业内对用于移动终端的0.3 mm间距技术的开发工作早已开始。同时，微孔大小和连接盘直径已分别下降到75 mm和200 mm。
• 行业的目标是在未来几年内将微孔和盘分别下降到50 mm和150mm。0.3mm的间距设计规范要求线宽线距30/30µm，现行的HDI不符合要求，需要更高制程的类载板。
• 类载板更契合SIP封装技术要求。SIP即系统级封装技术，根据国际半导体路线组织（ITRS ）的定义：SIP为将多个具有不同功能的有源电子元件与可选无源器件，以及诸如MEMS 或者光学器件等其他器件优先组装到一起，实现一定功能的单个标准封装件，形成一个系统或者子系统的封装技术。
• 实现电子整机系统的功能通常有两种途径，一种是SOC，在高度集成的单一芯片上实现电子整机系统；另一种正是SIP，使用成熟的组合或互联技术将CMOS等集成电路和电子元件集成在一个封装体内，通过各功能芯片的并行叠加实现整机功能。
• 近年来由于半导体制程的提升愈发困难，SOC发展遭遇技术瓶颈，SIP成为电子产业新的技术潮流。苹果公司在iWatch、iPhone6、iPhone7等产品中大量使用了SIP封装，预计iPhone 8将会采用更多的SIP解决方案。构成SIP技术的要素是封装载体与组装工艺，对于SIP而言，由于系统级封装内部走线的密度非常高，普通的PCB板难以承载，而类载板更加契合密度要求，适合作为SIP的封装载体。
  

• 环保型材料发展迅猛。随着全民的环保意识觉醒，环保审查日趋严格，世界各国都已出台相关法案或行规对印制板卤素的使用进行限制。自2008年年初以来，在国际大厂无卤时间表的推动下，电子行业要求无卤的呼声更加强劲，绿色和平组织每季度都会推出新的绿色电子排名，索尼、东芝、诺基亚、苹果等众多电子整机巨头对无卤板材的要求也变得越来越强烈。据Prismark的估测，2011-2016年无卤FR4板复合增长率最高，将达到21.5%，研发环保材料已成为当前CCL行业一项重要的工作。
• LED快速发展使高导热覆铜板成为热点。小间距LED具有无拼缝、显示效果好、使用寿命长等优势，近年开始爆发渗透，成长很快，相应地其所需的高导热覆铜板也成为热点。
• 车用PCB对产品质量和可靠性要求非常严格，多采用特殊性能材料覆铜板。汽车电子是PCB重要的下游应用。汽车电子产品首先必须满足汽车作为一个交通工具所必须具备的特征，温度、气候、电压波动、电磁干扰、震动等适应能力要求更高，这对车用PCB的材料提出更高的要求，多采用特殊性能材料（如高Tg材料、耐CAF（压缩石棉纤维）材料、厚铜材料以及陶瓷材料等）覆铜板。