3.1、HDI高密性决定其主要应用在于手机
◾ HDI是什么?
HDI实际上是相对于普通通孔多层板的概念,其特征就是内部存在很多微盲孔/埋盲孔,可以说钻有微盲孔/埋盲孔的PCB板即为HDI。进一步来看,微盲孔/埋盲孔一般是通过增层的方式来实现的,而根据增层的多少可以将HDI划分为一阶HDI、二阶HDI、三阶HDI、任意层HDI (Anylayer HDI,是最高阶的HDI,后简称Anylayer)
注:四阶及以上一般均采用Anylayer制作方式,因为多叠层之后采用Anylayer方案比4+N+4工艺和成本都更为有利。
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HDI的主要特征是高密度性。
HDI由于存在很多微盲孔/埋盲孔,因此其布线密度相对于通孔板更高,原理在于:
1) 盲孔/埋盲孔可节约布线空间。普通多层板采用通孔来连接不同层,但通孔会占用大量本可以用于布线的空间,反之运用盲孔/埋盲孔来实现不同层间的连接功能,可以腾出空间做更多布线,从而提高布线的密度;
2) 激光钻孔能够缩小孔径。盲孔/埋盲孔多用激光钻孔灼掉树脂介质层,通孔通常用机械打孔的方式制成(激光镭射难以射穿铜面或非常耗时),相比之下激光钻孔的孔径要比机械打孔更细(机械钻孔如果孔径要达到激光钻孔的相同大小,需要非常细的钻头,细钻头易断,成本较高),更节约空间。
因此运用盲孔/埋盲孔越多,密度就越高,也就是说HDI的阶数越高,密度也就越高,Anylayer就是HDI中最高密度的板型。不过值得注意的是,HDI升级到Anylayer之后就无法再通过增加盲孔/埋盲孔来提升布线密度,因此工业制造中在HDI的工艺基础上,通过导入半加成法(mSAP)和载板的工艺来制造更高密度的板材,即类载板(Substrate-like PCB,后简称为SLP),可见HDI是实现高密度布线的重要板材。
◾ 高密度性决定HDI主要运用在手机领域。
高密度特性决定了HDI板相比普通多层板更轻、更薄以及更小巧,非常适合于移动便携类的电子产品,因此多适用于移动手机终端的主板,主要用于搭载手机用芯片和各类器件。从数据上看HDI中有61%的市场来源于移动手机市场,可见HDI行业发展与移动手机的变化息息相关。
3.2、5G改变供需格局,大陆厂商迎成长机会
根据上文可知HDI的发展趋势主要取决于手机,手机的变化将对HDI产生深刻的影响。从当前时点来看,手机最大的变化点是非5G到5G的演进,该变化的底层逻辑是5G手机芯片尺寸变小且集成度提升,而作为芯片的主要载体,手机主板势必升级。
◾ 5G芯片增加+集成度提升,安卓系高阶HDI下沉。
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,因此可以说搭载5G芯片的机型都将采用高阶HDI方案。
◾ 这一变化给安卓系带来的影响更大,因为以往安卓系基本上只会在旗舰机上搭配高阶HDI主板,而随着各大手机品牌厂商降价抢占5G市场,5G芯片方案逐渐下沉到中低端机型,根据各大手机品牌厂商发布的5G机型来看,我们可以看到国内手机品牌厂商都推出了售价低于3000元的、搭载5G芯片的手机,可见高端HDI应用市场空间有望打开。
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高阶HDI下沉导致供应关系变化,公司抓住导入窗口
以往安卓系仅有旗舰机型会采用高阶HDI的产品,而高阶的产品需要接受手机终端品牌商的认可,但一旦安卓系高阶需求下沉到低价位产品,那么产品链关系就变成了向ODM供应产品,而ODM产品系列庞杂、成本管控能力强,因此ODM引入成本管控能力较大的新厂商的意愿较强,大陆厂商就是ODM最好的选择。
◾ 公司是内资企业中较早从事HDI生产的企业,2014年开始投产HDI,生产经验丰富,目前HDI产品主要以2阶以上为主,已批量生产3阶以上HDI(含any-layer HDI)。公司HDI产品已经培育市场多年,客户对公司的认可度较高,并且公司抓住5G带来的HDI供应关系变化而持续发力ODM客户导入,目前已经与多个龙头ODM厂商接洽,加之2021年第一季度末珠海富山新工厂将开始投产,其中HDI产品设计产能约10亿元,产品以3阶、4阶HDI及以上为主,一旦产能开出,将为公司打开成长空间。
3.3、其他应用领域打开HDI应用面
除手机以外,其他消费电子类产品包括PC、智能手表、智能耳机等产品也在更多地导入HDI,更有电视LED背光升级到Mini LED之后对HDI基板产品要求提高的变化趋势,由此可见随着电子产品的轻薄化趋势,HDI的应用面也会逐渐打开,市场空间也将逐渐扩大。中京电子长期深耕于HDI应用显示领域,并且在该领域市占率较高,有望受益于Mini LED升级革新带来的显示HDI机会。