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            5G 芯片倒逼主板PCB工艺升级

                                                                            5G 芯片倒逼主板PCB工艺升级




            1、5G 芯片高集成小尺寸,5G 主板将全面采用 Anylayer 和 SLP


            从当前的时点来看,手机相关最大的变化是非 5G 手机向 5G 手机转变,其底 层变化逻辑是芯片的变化。芯片的变化主要来自两方面:


            1) 5G 增加射频前端芯片数量:手机内射频前端芯片数量会随着通信频段的 增加而相应增加(一般一个芯片处理一个频段),5G 手机由于增加了 5G 通信频段,因此 5G手机的芯片数量将增加;


            2) 5G 芯片 I/O 数会提升:随着手机功能日趋复杂、响应速度越来越快,而 5G 手机无论是在运算能力还是存储能力方面都将具备更强的能力,最终就 会体现在更多的 I/O 数上。如果芯片工艺制程不变,更多的 I/O 数意味着 更大的芯片尺寸。


            上述两大变化意味着如果手机芯片工艺不发生本质变化,那么芯片的数量和尺 寸都将更大,从而就需要更多的主板空间,以华为 Mate 20 X 5G 和 Mate 20 Pro(4G)的主板为例,同样采用 12层 Anylayer 的技术方案,Mate 20 X 5G 的主板面积比 Mate 20 Pro 要大 17~20cm2。



            因此,在手机本身体积大小有限的情况下,提高芯片的集成度(减少数量)和 采取更低纳米制程(控制尺寸)势在必行。根据各大芯片厂商发布的 5G 芯片 的情况,我们可以看到现已发布的主要 5G 芯片基本上都将采用 7nm 以内的制 程工艺(仅三星 Exynos980 采用 8nm 制程,但这并非主力型号,影响不大) ,并且高通的骁龙 765G 和海思的麒麟 990“集成版”都将 SoC 和 5G 基带集成 在一起,可见 5G芯片高集成度、低纳米制程的趋势确定。


            芯片高集成度、低纳米制程的方案,简单来说就是在更小的面积内(低纳米制 程)做出更多的线路(高集成度),这势必使得 BGA 直径和焊盘节距要缩小, 那相应地,作为承载芯片的手机主板的线宽线距、孔径大小等也必须缩小。


            根据前述内容,HDI 的高密度性是通过增层的方式增加盲孔/埋盲孔的方式来实 现的,增层越多、阶数越高、密度越大、线宽线距/孔径大小也就越小,也就是 说采用高阶方案是缩小主板线宽线距/孔径大小的必经之路。根据学术文献记载, HDI、Anylayer、SLP 的理论线宽线距最小值能够达到 50um、35um 和 25um, 再借鉴苹果各机型的主板方案以及对应的特征参数,可以推断在 5G 手机芯片 高集成小尺寸的情况下,手机主板从 HDI 向 Anylayer 再向 SLP 升级的趋势正 在加速兑现。


            根据产业链调研,明年 5G 手机将至少采用四阶以上 HDI 工艺技术,即往 Anylayer 和 SLP方案上转变。具体来看安卓系和苹果系的变化是不同的:


            1) 安卓系两变:原采用 Anylayer 主板的机型主板继续升级+原未采用 Anylayer 主板的机型采用 Anylayer;


            2) 苹果系两变:原采用 Anylayer 主板的机型升级为 SLP+原采用 SLP 主板的 机型继续升级。




            如图,在 5G 手机的带动下,安卓系和苹果系的主板都将发生较大的变化,最 终 2020 年开始将会形成安卓中高端新机型全面采用 Anylayer 方案、苹果新老 机型主板全面采用 SLP 方案的市态。具体情况以及升级带来的供需变化我们将 在下文分安卓系和苹果系两个层面展开讨论。





            2、Anylayer 渗透空间充足,2020 年供给缺 20%


            安卓系中 Anylayer 方案占比仅 16.6%。以往安卓的主板方案主要包括两类, Anylayer 和一阶/二阶/三阶 HDI。5G 芯片方案将倒逼明年推出的 5G 新机型主 板方案必须采用 Anylayer 工艺,但此趋势是否能够为 Anylayer 带来增量空间 是尚未解答的重要问题,如果安卓系中 Anylayer 的渗透率已经很高,那么即使 明年安卓新机全部采用 Anylayer 主板方案,该赛道也不会有太大的成长空间。


            我们认为可通过现有方案中安卓系 Anylayer 方案的占比来首先判断增量空间是否充足,具体数值来看:




            综合上述数据可得,安卓系 Anylayer 方案占比为 16.6%。为了对比研究,我们 利用国金证券研究创新数据中心披露的 2018 年华为、OPPO、VIVO 在国内的 各类机型出货量2,按低端(价格小于 1000 元人民币) 、中端(价格大于 1000 元小于 3000 元)和高端(价格大于 3000 元)分类统计出货量,我们发现华为、 OPPO、VIVO 在 2018 年的高端手机出货量占比为 20.4%,大于前述的安卓系 Anylayer 方案占比的 16.6%,这意味着安卓系以前年度有部分的高端机没有采 用 Anylayer 方案,这部分差值揭示的是 Anylayer 可成长渗透的最小空间,而 事实上根据产业链调研的情况,明年不仅高端机几乎必定采用 Anylayer 方案, 并且中端机型中价值量靠近高端的部分(2800~3000 元人民币)很有可能也采 用 Anylayer 的主板方案,可见 Anylayer 的渗透空间充足、成长性强。





            需求预测:预计明年手机用 Anylayer 增幅达到 24.5%


            由此我们已经初步判断出明年 Anylayer 有较大的成长性,那具体的市场空间以 及增速到底是多少呢?对此我们进行了测算。我们认为测算明年手机用 Anylayer 的逻辑思路应该是“手机用 Anylayer 市场规模=安卓系手机出货量×安 卓系 Anylayer 主板渗透率×主板单机价值量”,因为根据前述的内容,我们认为 Anylayer 需求旺盛的强逻辑是原先未采用 Anylayer 的部分机型将确定会导入 Anylayer,这一逻辑可以很好地体现在“Anylayer 渗透率”这一变量中,该测 算逻辑具有合理性。


            我们推算出 2020~2022 年手机用 Anylayer 的市场规模为 16.4、 19.0 和 19.8 亿美元,同比增长约 24.5%、15.5%、4.3%,可见明年手机用 Anylayer 有望迎来高增长,并且带动整个 Anylayer 乃至 HDI 的增长加速。


            供给端:Anylayer 升级减损产能,供应商未及时扩产导致产能紧缺


            在需求高速增长的情况下,Anylayer 即将面临产 能不足的情况,主要原因来自三个方面:


            1) Anylayer 升级会减损产能。根据 HDI 的工艺特性,HDI 是通过增层的方式 来构造盲孔/埋盲孔结构,每增层一次,就会多一次压合、电镀等工序, Anylayer 向更高层升级将会多重复几次工序,会减损生产能力,并且对于 Anylayer 这类高密度产品来说,每增加一层就会损失至少 2%的良率,可以 说 Anylayer 升级本身将会造成产能缩减;




            2)供应端产能储备不足。以往安卓系仅部分高端机型才会采用 Anylayer 的工 艺,同时苹果在 2017 年开始新机型均采用 SLP 的工艺,因此造成了供应 商的产能闲置,抑制了供应商的扩产意愿,全球主要的 Anylayer 供应商普 遍在 2018 年或 2019 年缩减了资本开支,等到 2020 年才有资本开始回暖 的趋势,考虑到 Anylayer 产能扩充至少需要 1-2 年时间,再结合他们最近 的扩产计划可看到 2020年难以开出新产能;




            3) 环保审批拖累扩产进度。根据前文可知,Anylayer 每层的制作都要经过一 轮完整的压合、钻孔、电镀等工序,因此 Anylayer 的生产所产生的污染物 是普通产能的数倍(电镀过程的废水量大), 因此 Anylayer 产能扩充受到 的环保审核更为严格,时长也更长,由此会拖累扩产进度。


            因此综合来看,在 Anylayer 的需求增加并且升级的情况下,Anylayer 的产能将 有所减损,同时并没有可观的新产能开出,加上扩产受到环保审核的拖累,我 们判断 Anylayer 全球产能供给端在明年不会出现增长变化。






            供应能力或短缺 20%,国内厂商迎入场机会


            结合供需的情况来看,一方面明年需求有较高增速的成长,另一方面既有生产 力受到各方面的限制而无法开出新的产能,供需将失衡,定量来看:


            1) 根据图表 17,我们可以看到需求方面,2020 年安卓系采用 Anylayer 主板 方案的手机出货量为 3.6 亿部(包括老机型中的高端机和 2020 年新机型 5G手机) ;


            2) 根据图表 13,我们可以看到 2018 年采用 Anyalyer 主板方案的手机出货量 为 3 亿部(此数量中包含了安卓和苹果用 Anylayer 的数量,即考虑到全部 的产能供给),再考虑到 2018 年到 2019 年 Anyalyer 的产能没有大的变化, 因此我们按照 3亿部作为 Anylayer 的供应能力。


            结合供需两方面的情况,我们可以大致推断出 2020 年 Anylayer 的供需缺口对 应到手机出货量来看为 0.6 亿部,占原本供应能力的 20%,可见明年 Anylayer 的供需将出现明显的不匹配。




            从产业链调研的情况来看,部分厂商已经提出了涨价的诉求,涨价大概率将会 发生。在这样的背景下,手机终端厂商一方面会督促供应商配合其储备新产能, 以应对需求的波动,另一方面目前高阶 HDI 的产能主要掌握在台厂、日厂以及 欧美厂商手中,为保证供应链安全,国产替代的意愿较充足,目前国内手机终 端品牌厂商也在积极扶持国内供应商,明年部分高阶 Anylayer 板有望看到国内 厂商的身影,如鹏鼎控股、东山精密、方正科技、超声电子和中京电子。
            3、苹果系 SLP 再升级,既有玩家迎来量价齐升
            新老机型均升级,2020 年 SLP 市场规模达 18.4 亿美元
            苹果的手机制造技术和工艺是全球手机终端厂商的领头羊,其手机主板工艺体 现了当前手机主板最为领先的技术工艺。明年苹果系主板的变化主要体现在两个方面:
            1) 新款机型 SLP 单机价值量提升 30%。明年下半年发布的新机型将全部支持 5G,主板规格需要进一步提升,在继续沿用 SLP 工艺的情况下,面积和用 材都将发生变化,根据产业链调研,明年 5G 新机型 SLP 主板单机价值量 相较今年新机型将提升至少 30%;
            2) 老款机型 Anylayer 全部被替换为 SLP。截至 2019 年第三季度,苹果开始 停止销售配备 Anylayer 主板的手机机型(包括 iPhone7 及以前的机型) , 这意味着明年出货的老款机型以及明年上半年即将发售的非 5G 新机型 iPhone SE2也将是全面采用 SLP 主板。
            在考虑安卓系向 SLP 产品渗透的情况下,2020~2022 年由苹 果驱动的 SLP 主板市场规模将达到 18.4 亿、19.5 亿和 21.6 亿美元,如果再考 虑到安卓系的渗透,SLP 的市场规模将更大、增速更快,因此可看到 SLP 市场 将是未来重要的主板增长市场。



            供应端格局稳定,既有玩家充分受益行业增长
            相对于 HDI 和 Anylayer 市场来说,SLP 象征着最高端的产品系列,该类产品 技术也主要掌握在海外厂商手中,主要厂商包括奥特斯、TTM、揖斐电等厂商。 由于无论是在技术还是客户认证门槛上,SLP 都具有较高的壁垒,这就意味着 供应格局较为稳定、变动不大。



            SLP 市场现有竞争格局如此稳定的情况下,我们认为供应能力也非常稳定,原 因在于:


            1) 客户结构单一, 排产安排易把握。目前大规模采用的 SLP 主板方案的终端 厂商仅苹果一家,客户结构单一使得 SLP 供应商能够准确的把握市场的需求,最终反映在排产的合理性上,因此 SLP的产能供给较为充足;


            2) HDI 转产技术有难度,IC 载板转产不经济。从产能转换的角度来看,其他 产线转换到 SLP 并不容易,一方面更低端的高阶 HDI 产线在设备精度、工 艺水平上与 SLP 存在较大差距,因此把高阶 HDI 产线转化成 SLP 产线后 往往良率较低,对产能的增加贡献不大;另外一方面来看,更高端的 IC 载 板产线的设备精度和工艺水平较 SLP 更高,转换更为容易,但这也并非意 味着产能转化是一蹴而就的事情,因为一方面在 IC 载板预期未来市场火爆 的情况下,产能转换并不经济、动力不足,另一方面虽然 IC 载板的产线精 度高,但是 IC 载板产线已经适应了非高多层的板材制造(平均为 4 层) , 要用来制造高多层的手机主板产品需要进行技术改进。


                 深圳市腾创达电路有限公司,自从2008年成立以来,一直专注定位高精密多层线路板及HDI线路板,快件样板和批量的生产制造。产品广泛应用于通讯、医疗、航空航天、工控、汽车电子、计算机周边产品、专业院校等高科技领域。凭借雄厚的实力,稳定的质量和快速的交期,得到客户及同行业的广泛认可,成功创立“腾创达”品牌,成为国内外PCB线路板快板及多层线路板批量订单生产优秀生产制造企业。公司先后被评选为"深圳市高新技术企业"和"国家级高新技术企业"

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