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5G对PCB的需求增量体现在哪里?

关键词:PCB 5G技术 电子产品

时间:2019-05-14 10:29:17       来源:网络

印制电路板,即Printed Circuit Board,简称PCB。PCB主要由绝缘基材与导体构成,是电子元器件链接的提供者,在电子设备中起到支撑、互联的作用,是结合电子、机械、化工材料等绝大多数电子设备产品必须的原件,简而言之PCB就是每个电子产品的命脉。

PCB 市场规模较大

根据Prismark统计,全球2016年PCB产值为542亿美元,而近五年的行业增速均不超过3%。参与PCB行业竞争的国家和地区包括美国、欧洲、日本、中国大陆、中国台湾、韩国等。2016年中国大陆PCB产值达271亿美元,占全球的50%。市场预计未来5年内,中国是PCB产值增长最快的区域,到2020年市场规模将达359亿美元,年复合增长率约为3.1%。

PCB行业上游为覆铜板,下游涵盖所有电气电路产品。根据Prismark,2016年通信设备、计算机和消费电子对PCB 的需求量分别占总需求的28.8%、26.5%和14.3%,合计近70%,是对PCB需求最高的三大领域。预计2017年到2021年四年内,通信(通信设备)和汽车电子有望成为驱动PCB行业发展的新动能,二者的年复合增长率将分别达到7%和6%。通讯网络建设本身对PCB的应用主要在无线网、传输网、数据通信以及固网宽带等领域。5G建设初期,对于PCB的需求增量体现在无线网和传输网上,对PCB背板、高频板、高速多层板的该需求较大。目前,大批量PCB龙头公司以台湾和日本企业为主,国内具有大批量生产能力的上市公司有深南电路、沪电股份、景旺电子等。未来随着5G投资高等的到来,预期他们的市占率将会继续提升。

图表1:全球PCB 市场规模(亿美元)      图表2:中国 PCB 市场规模(亿美元)

基站PCB 价值量将大幅提升

5G时代Massive MIMO的应用,为基站结构带来显著的变化,天线+RRU+BBU变成AAU+BBU(CU/DU)的架构。AAU中,天线振子与微型收发单元阵列直接连接在一块PCB板上,集成数字信号处理模块(DSP)、数模(DAC)/模数(ADC)转换器,放大器(PA)、低噪音放大器(LNA)、滤波器等器件,担任RRU的功能。

天线的集成度要求显著变高,AAU需要在更小的尺寸内集成更多的组件,需要采用更多层的PCB技术,因此单个基站的PCB用量将会显著增加,其工艺和原材料需要进行全面升级,技术壁垒全面提升。5G基站的发射功率较4G大幅扩大,要求PCB用基材全面升级,需符合高频高速、散热功能好等特性,如介电常数、介质耗损小而稳定,与铜箔的热膨胀系数尽量一致,吸水性低,其他耐热性、抗化学性、冲击强度、剥离强度好。PCB的加工难度也会显著提升,高频高速的物流和化学性质与普通PCB

不尽相同,导致加工过程不同,同一块PCB上需要实现多种功能,将不同材料进行混压。因此,PCB价值量也将进一步提升。

BBU尺寸和数量变化不大,但由于传输速率提升,传输时延缩小,BBU对射频信息处理能力要求提高,大大提升了对高速PCB板的需求。BBU的核心配置是一块背板和两块单板(主控板和基带板)。背板主要担任连接单板并实现信号传输的功能,具有高多层、超大尺寸、超高厚度、超大重量、高稳定性等特点,加工难度极大,是基站中单位价值量最高的一块PCB。而单板负责射频信号的处理和连接RRU,主要使用高速多层PCB。随着5G时代高速数据交换场景增加,背板和单板对于高速材料的层数和用量将进一步提升。背板及单板的层数将由18-20层提高到20-30层,使用的覆铜板需要由传统的FR4升级为性能更优的高速材料,如M4/6/7,因此单平方米价格有所提升。

基站PCB 市场空间测算

根据市场数据,4G时代数据电路和射频约占RRU面积的60%,4G基站数据电路和射频所用的PCB面积约为0.2m2。而5G时代基站AAU对于传输处理数据的增加,预期数据电路和射频PCB面积将增大2倍,即约0.4 m2。由于基站中馈电网络和天线振子都集成在PCB上,而馈电网络、天线振子的面积约等于主板面积,根据华为数据,64R64R基站长和高分别是0.6m和0.4m,因此天线振子+馈电网络的面积约为0.5m2,整体来看5G基站AAU中PCB面积约为0.9 m2,即是4G时代RRU中PCB面积的4.5倍。

此外,天线阵列中的振子数量更多,排列更近,所以天线阵列底板需要高品质的PCB通过优化辐射单元及组阵方式,减少相互阻抗,提升整体效能。Massive MIMO因通道增多,每块PCB的面积和层数也会增加,尺寸从15平方厘米增加至35平方厘米。层数从双面板升级为12层板左右,基材方面需要使用高速高频材料。根据市场数据,5G PCB单价每平米2,000元左右,我们假设每个基站有3面天线,预计单个基站PCB需6,000元左右。假设随着规模量产单价逐年下降5%,预期到2026年,建设基站所需的PCB市场空间约为292亿元。如果考虑到全球5G基站的数量,DU、CU和背板的需求,以及小基站的建设则用量将更大。

市场预计PCB厂商受益于5G对高频高速PCB需求的提升,存在一定业绩弹性。2017年全球PCB市场规模约为588亿美元,通信(含终端)市场预计为150亿美元。5G对高频PCB需求提升,有望提升通信板块PCB市场规模。在通信板块中布局较重的公司将有可能受益,可关注如深南电路(通信占比超50%,拥有华为、诺基亚、中兴等客户)、沪电股份(2017年企业通信市场占比营收65%)等。

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