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覆铜板(CCL)是是加工制造印制电路板(PCB)的主要材料。高频覆铜板是指工作频率在5GHz以上,应用于超高频领域,具有超低损耗的一类特种覆铜板。高速覆铜板是具有高信号传输速度(10-50Gbps)、高特性阻抗精度、低传送信号分散性、低损耗的覆铜板。
5G基站和高性能智能电子产品需求增加,高频高速覆铜板市场前景可期
高频高速(CCL)的成长逻辑来源于高频高速PCB的需求。高频高速PCB广泛应用于通讯设备、汽车电子、计算机、消费电子等行业产品上。其中高频覆铜板主要应用于5G天线系统、汽车ADAS系统,云服务器IDC和高端路由器为高速覆铜板应用主流领域。
图1 高频高速覆铜板应用领域
资料来源:五度易链行业研究中心整理
5G的快速发展带来高频高频覆铜板的需求快速增长。5G时代通讯频谱到达3GHz以上,高频率将导致单个基站覆盖范围缩小,因此同样的覆盖范围,5G的基站数量将会比4G更多,根据广发证券研究所测算,5G基站的需求规模将超过500万座,是4G基站的1.3-1.5倍。5G采用Massive MIMO技术,相比于TDD网络2/4/8的天线数量,Massive MIMO天线通道数大幅增加,达到64/128/256个,这要求5G基站的结构重新布局,5G天线对集成度有更高的要求,有源天线单元(AAU)需要在更小的尺寸内集成更多组件,需要采用更多层的PCB,因此,单基站的PCB用量也显著增加。以华为64T64R基站为例,其AAU印制电路板的面积为4G RRU的4.5倍。5G从基站数量和单站PCB用量两方面拉动高频高速覆铜板的需求。
此外,智能设备运行性能快速提升,云服务数据中心高速数据处理需求急剧增加,智能化趋势下高性能汽车电子需求爆发,以及自动驾驶技术成熟落地,这些应用场景都将带来高频高速覆铜板市场的快速增长。
高频高速覆铜板产品需兼顾低介质损耗和生产成本,热固性树脂类覆铜板前景广阔
高频高速覆铜板要求具有低介电常数和低介质损耗,介质层中树脂的类型对CCL的介质损耗和介电常数有决定性影响。高频高速覆铜板采用特种树脂,按其热状态分为热塑性树脂和热固性树脂,热塑性树脂有聚四氟乙烯类(PTFE)、聚苯醚(PPE)、碳氢树脂类(PCH)和液晶聚合物类(LCP)等;热固性树脂有双马来酰亚胺类(BMI)等。
普通覆铜板选用的环氧树脂和聚酰亚胺树脂难以达到更低的介电损失,因而不适用于高频高速覆铜板。在高频高速覆铜板发展最初阶段,易于实现低介电损失的PTFE热塑性树脂成为最佳选择。但是,随着高频高速覆铜板应用的普及,PTFE树脂材料工业化生产成本较高,5G天线基板向多层化、基材结构向复合化发展,这些方面都限制了热塑性PTFE树脂应用。
高频高速覆铜板树脂材料的选用除了要考虑低介电损失外,还应考虑到PCB的制造工艺和加工性能要求,以及在树脂合成中树脂端基高度反应性、多项性能可控性、与其他树脂配合的溶剂溶解性的要求。而在此方面,含乙烯基固化型树脂,具备了可实现低聚合物化的聚合官能基,以及可形成网状结构的交联基的同一结构条件,应用前景比较广泛。国外老牌覆铜板生产企业罗杰斯、松下、伊索拉以及大陆企业生益科技、南亚新材和台资企业台耀、台光、联茂等都已开发出Df≤0.002等级热固性高频高速基材。
表1 高频高速覆铜板树脂类型
整理来源:五度易链行业研究中心整理
高频覆铜板被外资企业占据,国内企业已积极展开布局
根据Prismark统计,2020年全球高频高速覆铜板销售额达到28.86亿美元,同比增长17%,占刚性覆铜板总销售额的22.4%。其中中国台湾企业占比最高,达到47.1%,中国大陆企业占比7.3%。
图2 2020年全球高频高速覆铜板市场格局(亿美元)
资料来源:五度易链行业研究中心整理
在高速覆铜板领域,2019年全球销售额达到15.22亿美元,其中台耀、松下、联茂和台光四家企业占据全球七成份额,国内企业份额微不足道;而在高频覆铜板领域,2019年全球销售额为4.39亿美元,美国企业罗杰斯一家独大,占据全球市场六成以上份额,国内企业生益科技占比不足5%。
部分国内先进企业的高频高速覆铜板技术水平已接近国际先进水平,生益科技和华正新材均能提供高性能的高频基材。目前,生益科技开发的SAR20H、SCGA-500 GF系列、Autolad系列、SI10U等产品虽然跟罗杰斯存在一些差距,但是差距不大,而PTFE产品性能已经跻身全球顶尖水平。生益科技生产的GF220、GF265、GF300等系列性能基本达到罗杰斯产品水平,并且公司的产品已经通过华为等重要客户认证,未来高频高速覆铜板领域国产替代率将稳步提升。
表2 高频覆铜板主要企业及产品对比
资料来源:五度易链行业研究中心整理
表3 高速覆铜板主要企业及产品对比
资料来源:五度易链行业研究中心整理
结语
随着5G大规模建设的展开以及智能电子产品和设备的普及,带来高频高速覆铜板市场需求的大幅提升,当前国外企业占据高频高速覆铜板等高端市场,随着国内企业加快高频高速覆铜板领域的布局,未来国产替代将稳步提升。
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