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【深度好文】十張圖理清5G對PCB影響的新趨勢

文章來源:作者:梁波靜 上手機閱讀
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人氣:1566發布日期 :2019-10-14 15:17【

  隨著各品牌5G手機的上市,市場有望迎來新一輪換機潮。在5G的強勢推動下,PCB發展趨勢如何?本文線路板小編將以10張圖為大家解析5G產業下的PCB發展新機遇。

全球PCB行業緩慢增長,產業繼續向中國大陸轉移

  Prismark數據顯示,2017年全球PCB產值約為588.4億美元,同比增長約8.54%;2018年全球產值約為635.5億美元,同比增長8.0%。預計到2022年全球PCB產值將達到約688.1億美元。

圖表1:全球PCB行業產值及增長率變化

(單位:億美元,%)

  2017年中國PCB產值約為297.6億美元,同比增長約9.64%,中國PCB產值占全球PCB產值的比重超過50%。2017~2022年中國PCB產值復合增長率約為3.7%,預計到2022年中國PCB產值將達到約357.1億美元。

FPC、HDI、多層板機遇來襲 增速明顯

  PCB分類眾多,目前而言PCB的使用中多層板和FPC的使用量最多,根據Prismark預測,隨著日后應用場景的發展與改變,5G時代、智能手機升級、物聯網興起,以及汽車電子復雜度的提升等一系列下游產業更迭升級,FPC、HDI、多層板將是主要受益者,增速明顯,2016~2021年PCB各產品CAGR中,以HDI板、軟板、多層板將表現搶眼,分別為2.8%、3.0%、2.4%。

通訊、消費電子、汽車電子是未來增長主要動力

  從下游需求端看PCB,PCB產業的發展離不開下游應用領域發展的支撐,近年來主要得益于消費電子、通訊、汽車電子、工控醫療等應用領域的新增需求。目前在5G即將來臨的大背景下,5G基站建設規劃清晰,消費電子行業熱點頻現,以及汽車電子、工控醫療、計算機等領域創新不斷,PCB對應下游應用領域將持續受益于5G紅利。

  2018年,PCB下游應用市場主要集中在計算機(25.6%)、通訊(31.2%)、消費電子(13.9%)領域,汽車(9.2%)、工控醫療(6.5%)、軍工航天(4.2%)、封裝載板(9.4%)不到10%。Prismark預測,2018到2022年下游應用領域對PCB CAGR貢獻將主要集中在通訊(3.5%)、消費電子(4.2%)、汽車電子(3.9%)。

5G環境下高頻高速PCB板材將會顯著受益

  目前通信領域是PCB最大的下游,通信設備的PCB需求主要以高多層板為主(8~16層板占比約35.18%),并具有8.95%的封裝基板需求。

  通信網絡建設本身對于PCB板的應用需求主要在無線網、傳輸網、數據通信以及固網寬帶這四大塊領域。5G建設初期,對于PCB的需求增量直接體現在無線網和傳輸網上,對PCB背板、高頻板、高速多層板的需求較大。到了5G建設中后期,隨著5G的高帶寬業務應用加速滲透,比如移動高清視頻、車聯網、AR/VR等業務應用鋪開,對于數據中心的數據處理交換能力也將產生較大的影響,預計在2020年以后將帶動國內數據中心從目前的10G、40G向100G、400G超大型數據中心升級,屆時數據通信領域的高速多層板的需求將高速增長。

5G建設帶動PCB量價齊升

  5G網絡具備高速度、大容量、低延遲等特點,除對日常生活起到巨大的便利外,5G持續滲透物聯網及眾多行業領域,在通信、自動駕駛、工控醫療、智慧家居等垂直行業的多樣化業務需求,實現真正的“萬物互聯”。與4G相比,5G覆蓋下的用戶體驗速度(0.1~1Gbps),移動性(500+Km/h)、峰值速率(Tensof Gbps)、端到端時延(1毫秒級)是4G的10倍,流量密度(數十Tbps/Km2)是4G的100倍,各項綜合性能都將遠超4G時代。

  5G肩負諸多高性能指標下,需要滿足多樣化應用場景下的差異化性能指標需求,不同應用場景所要求的性能有所不同。從移動互聯網和物聯網角度出發,技術場景將主要包括連續廣域覆蓋、熱點高容量、低功耗大連接、低延遲高可靠性等方向。

  5G的到來將對通信PCB產業產生巨大的影響,總結來說,一方面是“量”的增長,另一方面是技術難度加大導致“價”的上升。

  5G宏基站數量有望突破500萬,微基站數量有望突破1000萬。5G時代將會采取“宏站+小站”組網覆蓋的模式。采用毫米波的5G基站傳輸距離很短,覆蓋能力大幅減弱。為減少成本,對應的解決方案是采用小功率的“微基站”。微基站的成本低,且輻射功率更加均勻,將成為未來的主流技術。為了達到4G的覆蓋程度,5G宏基站總數將達到4G基站的1.2~1.5倍左右,有望突破500萬,而5G微基站數量保守估計為宏基站兩倍以上。

  5G基站結構發生重大變革。在5G通信時代,5G高頻通信手機、毫米波技術、802.11ad高速WIFI等高頻高速的應用方案也逐漸成為市場新的需求,而在這一前提下,對于如PCB、FPC等底層電子部件的升級需求也隨之發生變化,新工藝及新材料的升級演進成為電子行業未來確定的趨勢。

  5G基站結構由4G時代的BBU+RRU升級為DU+CU+AAU三級結構。4G基站結構:BBU(Base Band Unit)+RRU(Remote Radio Unit)+天饋系統。4G時代,標準宏基站由基帶處理單位BBU、射頻處理單元RRU和天線三部分構成,RRU通過饋線與天線相連。

  5G基站結構:DU+CU+AAU:隨著5G網絡容量的提升,以及Massive MIMO的應用,5G基站將RRU和天饋系統合并成AAU(Active Antenna Unit),由于5G天線數量多,這從性能上可以減少饋線對信號造成的損耗,同時也能一定程度降低成本。5G基站將BBU拆解分DU(Distributed Unit)和CU(Centralized Unit)。

  AAU的PCB面積提升。應用了Massive MIMO技術的AAU天線數量大增,天線數量可能達到64、128甚至更高,5G基站的天線將集成于PCB之上,PCB相應面積會提高。同時,濾波器等元器件數量與天線數量成正比,元器件數量的提升會進一步增加AAU的PCB面積。

  5G頻段高,AAU對高頻板材料需求增加。3G/4G網絡部署在3GHz頻段以下,全球主流5G網絡頻段選用在3GHz、4.8GHz、以及6GHz以上的毫米波頻段,如28GHz、30GHz、77GHz等。

  作為基站最前端接收裝臵,天線和射頻對于介質傳輸損耗要求極低,對導熱性要求極高,天線和射頻用的高頻板材的損耗和導熱要求高于主設備其他結構的應用需求。頻段越高,對傳輸速率、介質損耗的參數要求標準越高,需要用到更多的高頻板材,6GHz以上頻段的材料還需要適應毫米波頻段的特殊基材。不同頻段所需高頻PCB板材用量不同,單位價值量相較于4G應用的FR-4板約提升1.5~2倍。

  根據賽迪顧問的預測數據顯示,5G宏基站的數量在2026年預計將達到475萬個,配套的小基站數量約為宏基站的2倍,約為950萬個,總共基站數量約為1425萬個。PCB是基站建設中不可缺少的電子材料,如此龐大的基站量,將會產生巨大的PCB增量空間。

  按照工信部的總體規劃,我國的5G網絡于2019年下半年啟動建設,2020年正式投入商用。

  目前,全球已進入5G的開發階段,以高速、高頻、高密度、大容量PCB為核心元器件的市場需求快速增長,通信領域的核心客戶已明確提出希望公司PCB產品能與下游技術同步甚至超前發展并快速進入產業化階段。我們有理由相信,PCB行業很快將在全球5G的布網高峰中大放光彩。

來源:前瞻產業研究院

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