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覆銅板(CCL)是是加工制造印制電路板(PCB)的主要材料。高頻覆銅板是指工作頻率在5GHz以上,應用于超高頻領域,具有超低損耗的一類特種覆銅板。高速覆銅板是具有高信號傳輸速度(10-50Gbps)、高特性阻抗精度、低傳送信號分散性、低損耗的覆銅板。
5G基站和高性能智能電子產品需求增加,高頻高速覆銅板市場前景可期
高頻高速(CCL)的成長邏輯來源于高頻高速PCB的需求。高頻高速PCB廣泛應用于通訊設備、汽車電子、計算機、消費電子等行業產品上。其中高頻覆銅板主要應用于5G天線系統、汽車ADAS系統,云服務器IDC和高端路由器為高速覆銅板應用主流領域。
圖1 高頻高速覆銅板應用領域
資料來源:五度易鏈行業研究中心整理
5G的快速發展帶來高頻高頻覆銅板的需求快速增長。5G時代通訊頻譜到達3GHz以上,高頻率將導致單個基站覆蓋范圍縮小,因此同樣的覆蓋范圍,5G的基站數量將會比4G更多,根據廣發證券研究所測算,5G基站的需求規模將超過500萬座,是4G基站的1.3-1.5倍。5G采用Massive MIMO技術,相比于TDD網絡2/4/8的天線數量,Massive MIMO天線通道數大幅增加,達到64/128/256個,這要求5G基站的結構重新布局,5G天線對集成度有更高的要求,有源天線單元(AAU)需要在更小的尺寸內集成更多組件,需要采用更多層的PCB,因此,單基站的PCB用量也顯著增加。以華為64T64R基站為例,其AAU印制電路板的面積為4G RRU的4.5倍。5G從基站數量和單站PCB用量兩方面拉動高頻高速覆銅板的需求。
此外,智能設備運行性能快速提升,云服務數據中心高速數據處理需求急劇增加,智能化趨勢下高性能汽車電子需求爆發,以及自動駕駛技術成熟落地,這些應用場景都將帶來高頻高速覆銅板市場的快速增長。
高頻高速覆銅板產品需兼顧低介質損耗和生產成本,熱固性樹脂類覆銅板前景廣闊
高頻高速覆銅板要求具有低介電常數和低介質損耗,介質層中樹脂的類型對CCL的介質損耗和介電常數有決定性影響。高頻高速覆銅板采用特種樹脂,按其熱狀態分為熱塑性樹脂和熱固性樹脂,熱塑性樹脂有聚四氟乙烯類(PTFE)、聚苯醚(PPE)、碳氫樹脂類(PCH)和液晶聚合物類(LCP)等;熱固性樹脂有雙馬來酰亞胺類(BMI)等。
普通覆銅板選用的環氧樹脂和聚酰亞胺樹脂難以達到更低的介電損失,因而不適用于高頻高速覆銅板。在高頻高速覆銅板發展最初階段,易于實現低介電損失的PTFE熱塑性樹脂成為最佳選擇。但是,隨著高頻高速覆銅板應用的普及,PTFE樹脂材料工業化生產成本較高,5G天線基板向多層化、基材結構向復合化發展,這些方面都限制了熱塑性PTFE樹脂應用。
高頻高速覆銅板樹脂材料的選用除了要考慮低介電損失外,還應考慮到PCB的制造工藝和加工性能要求,以及在樹脂合成中樹脂端基高度反應性、多項性能可控性、與其他樹脂配合的溶劑溶解性的要求。而在此方面,含乙烯基固化型樹脂,具備了可實現低聚合物化的聚合官能基,以及可形成網狀結構的交聯基的同一結構條件,應用前景比較廣泛。國外老牌覆銅板生產企業羅杰斯、松下、伊索拉以及大陸企業生益科技、南亞新材和臺資企業臺耀、臺光、聯茂等都已開發出Df≤0.002等級熱固性高頻高速基材。
表1 高頻高速覆銅板樹脂類型
整理來源:五度易鏈行業研究中心整理
高頻覆銅板被外資企業占據,國內企業已積極展開布局
根據Prismark統計,2020年全球高頻高速覆銅板銷售額達到28.86億美元,同比增長17%,占剛性覆銅板總銷售額的22.4%。其中中國臺灣企業占比最高,達到47.1%,中國大陸企業占比7.3%。
圖2 2020年全球高頻高速覆銅板市場格局(億美元)
資料來源:五度易鏈行業研究中心整理
在高速覆銅板領域,2019年全球銷售額達到15.22億美元,其中臺耀、松下、聯茂和臺光四家企業占據全球七成份額,國內企業份額微不足道;而在高頻覆銅板領域,2019年全球銷售額為4.39億美元,美國企業羅杰斯一家獨大,占據全球市場六成以上份額,國內企業生益科技占比不足5%。
部分國內先進企業的高頻高速覆銅板技術水平已接近國際先進水平,生益科技和華正新材均能提供高性能的高頻基材。目前,生益科技開發的SAR20H、SCGA-500 GF系列、Autolad系列、SI10U等產品雖然跟羅杰斯存在一些差距,但是差距不大,而PTFE產品性能已經躋身全球頂尖水平。生益科技生產的GF220、GF265、GF300等系列性能基本達到羅杰斯產品水平,并且公司的產品已經通過華為等重要客戶認證,未來高頻高速覆銅板領域國產替代率將穩步提升。
表2 高頻覆銅板主要企業及產品對比
資料來源:五度易鏈行業研究中心整理
表3 高速覆銅板主要企業及產品對比
資料來源:五度易鏈行業研究中心整理
結語
隨著5G大規模建設的展開以及智能電子產品和設備的普及,帶來高頻高速覆銅板市場需求的大幅提升,當前國外企業占據高頻高速覆銅板等高端市場,隨著國內企業加快高頻高速覆銅板領域的布局,未來國產替代將穩步提升。
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