PCB 被称为电子工业之母,是电子产品中关键零部件之一,若按照软硬程度分可分为硬板(RPCB)、软板(FPC)、软硬结合板。
若依层数区分,则有单层板、双层板和多层板。
由于对应下游终端产品众多,各项电子产品对PCB 的要求也不尽相同。而在5G时代,相关基站采用的PCB 就需要具备高频高速的特性。
PCB 产业链可以简单的分为三层:
产业上游:原材料(铜箔、玻纤、铜箔基板等)。
产业中游:PCB 制造。
产业下游:终端应用(消费电子、汽车、通信)。
铜箔基板对PCB 影响最大,肩负着PCB 导电、绝缘、支撑等功能,是PCB 制造的重要基础材料,占PCB 总成本约20%~40%,是所有PCB 的原材料成本中比重最高者。
铜箔基板主要以铜箔、树脂、玻纤布、木浆、油墨等原材料为主,其中铜箔是制造铜箔基板的关键原料,约占成本的30%~50%。
铜箔价格影响铜箔基板价格,而铜箔价格则取决于铜价变化,因此受到国际铜价影响较大。
PCB 产业中国排第一
根据Prismark统计,2018年全球PCB产值达635亿美元,年增8%,中国PCB产值高达334亿美元,年增12.5%。
而2018 年~2023 年全球PCB 产值CAGR 达3.3%,其中,以中国CAGR 最高,达4.4%,其它地区如美洲、欧洲、日本、亚洲,分别达1%、1.2%、1.4%、3.7%。
自2016 年中国PCB 产值占全球比重过半以来,中国在PCB 产业的地位稳定提升,Prismark 预测,2023 年中国PCB 产值占全球比重将升至54.3%,稳居全球PCB 产业第一宝座。
5G 基站催生千亿产值
Prismark 指出5G时代、智能手机升级、物联网兴起,及汽车电子复杂度的提升等一系列终端应用产品升级,FPC、HDI、多层板将是主要受惠者。
Prismark 预估2016 年~2021 年PCB 各产品CAGR 中,以HDI 板、软板、多层板表现最亮眼,分别达2.8%、3%、2.4%。
2018 年,PCB 下游应用市场主要集中在计算机(25.6%)、通讯(31.2%)、消费电子(13.9%) 领域,汽车(9.2%)、工控医疗(6.5%)、军工航天(4.2%) 、封装载板(9.4%) 则不到10%。
但Prismark 预测,2018 年~2022 年下游应用领域对PCB CAGR 的贡献将主要集中在通讯(3.5%)、消费电子(4.2%)、汽车电子(3.9%)。
而通信用PCB 主要集中在无线网络、数据通信及固定宽频设备等领域。通信设备对PCB 需求主要以多层板为主(8-16 层板比重约35.2%)。随着5G 商用开始,通讯设备的高频高速是必然趋势,因此高频高速PCB 板将会显著受益。
5G 网络具备高速度、大容量、低延迟等特点,除了更便利一般民众日常生活外,5G 持续渗透至物联网及众多产业中,在通信、自动驾驶、工控医疗、智能家居等产生多样化应用下,实现真正的万物相联场景。
要达到5G 理想水准,基站技术与数量成为关键。目前5G 大型基站将远端射频模组(RRU) 和天线合并成AAU,意味着AAU 射频基板要在很小的空间内集成更多地电子元件。
为同时满足隔离要求,天线和RRU整合成AAU的过程中就需要采用更多层的PCB,因此增加大型基站的PCB使用量。
中国国盛证券预测,在4G大型基站内所使用的PCB总量约为1.47平方公尺,而在5G大型基站内所使用的数量约为2.28平方公尺。
光以数值来看5G 基站所使用的PCB 面积将会是4G 基站所使用的1.55 倍。
(资料来源: 中国国盛证券, 钜亨网制表)
由于5G 建设使用的是高频高速等高性能PCB,相较于4G 所使用材料来说在价值上有大幅提升。高阶PCB 与低阶PCB 价值差异巨大,仅考虑原材料之一的铜箔基板而言,高阶与低端之间有数倍的差异。
(资料来源: 深南电路, 钜亨网制表)
此外,5G 大规模使用MIMO 技术以实现巨量讯号的高效传输,4G 基站天线阵列通常小于等于8 个。但进入到5G,天线阵列大幅跃升至约64/128 个,天线单元之间也是透过高频PCB 进行集合,由此产生叠加增量空间。
从频宽来看,5G 频宽增加也使得基站所用的单片PCB 面积有所扩大,进一步增加5G 基站PCB 使用面积。
由于5G 需要提供更快的传送速率,因此使用的频率将向高频率频道转移,但无法避免的就是其信号绕过障碍物的能力将降低。而想要解决的办法就是增建更多基站以增加信号覆盖率。
一般来说,5G 频道由于频率为4G 的两倍,理论上,5G 频道所能覆盖的范围只有4G 频道的1/4,这意味着5G 基站所需将会是4G 的4 倍。
但由于技术提升带动的高功率及多天线设计,根据中国产业资讯网预测,5G基站所需要的数量可能会是4G的1.1~1.5倍。
而赛迪顾问资料显示,5G大型基站的数量在2026年预计将达到475万座,约是2017年底4G基站328万个的1.45倍左右。若再配合小型基站数量约为大型基站的2倍计算,约达950万座,总共基站数量约为1425万个。
(资料来源: 赛迪顾问) 大型基地台年建设数量预测