PCB作為電子信息的基礎行業,下游應用領域廣闊,在Mini-LED直顯、可穿戴設備、VR/AR、消費電子、汽車電子、通訊電子、AI等場景均有廣泛的應用。
Mini-LED直顯
Mini-LED直顯是指芯片尺寸在50-200微米的LED RGB顯示方案,是小間距LED的延伸,擁有更高密度的像素單元。相較傳統LCD和OLED,Mini-LED具有高效率、低功耗、高穩定、長壽命等優勢。在下游應用方面,得益于Mini-LED無拼縫、低功耗的特性,其主要應用于商用大屏顯示領域,如影院顯示、演播演義、展覽展示、安防監控、交通廣告顯示等領域。其中,小間距LED是商用顯示領域最大的細分市場,Mini-LED已成為未來小間距LED市場增長的重要驅動引擎。近年來,利亞德、洲明科技、京東方等知名顯示企業陸續推出大屏商用Mini-LED直顯產品,推動Mini-LED直顯行業快速發展。 中國商用顯示和小間距LED市場規模
資料來源:奧維云網、DISCIEN、洛圖科技、中商產業研究院,華福證券研究所整理
PCB基板是當前Mini-LED基板的主流方案,相較玻璃基板,PCB工藝成熟,在成本和良率上具有優勢。從成本結構看,PCB在小間距LED的成本中約占10%,僅次于LED燈珠。Mini-LED對PCB的制程難度和精度要求較高,以高層PCB和高端HDI為主。
小間距LED成本構成
資料來源:利亞德公告,華福證券研究所整理
可穿戴設備
可穿戴設備的產品形態主要有智能手表、智能耳機、智能手環等。由于移動通信、AI、大數據等技術的發展,可穿戴設備市場快速擴張,設備功能日趨豐富。近年來,可穿戴設備市場參與者增多,競爭加劇,呈現垂直化、細分化發展趨勢。據Market.US數據,2022年全球可穿戴設備市場規模達610億美元,預計以14.6%的復合增長率增至2032年的2310億美元。國內市場方面,受益于人均可支配收入增加,居民消費升級,市場規模持續擴大,中商產業研究院預計2023年市場規模將達934.7億元。
全球可穿戴設備出貨量
資料來源:Market.US,華福證券研究所 在可穿戴設備中,PCB在傳感器、顯示屏、通訊模塊中均有應用。以智能手表Google Pixel Watch為例,PCB占其總成本的約7.2%。由于可穿戴設備小型化、隨身攜帶的特征,對PCB的體積、防水性、絕緣性等都有更高要求,對柔性板與多層板需求較大。 Google Pixel Watch成本結構
資料來源:Counterpoint Research,華福證券研究所VR/AR 隨著光學、顯示、芯片、5G通信、電池等關鍵技術日趨成熟,VR/AR內容生態日益完善,Pico、Meta等知名VR設備品牌持續推出新品,VR/AR設備市場將逐步擴大。2020年以來,全球和中國VR頭顯出貨量迅速提升。根據Wellsenn XR的預測,2025年全球VR頭顯出貨量將達3500萬臺,中國將達800萬臺,市場成長空間廣闊。AR頭顯方面,出貨量相對較少,發展進度略慢于VR產品,未來隨技術進步市場空間或將快速擴張。
全球和中國VR/AR設備出貨量
資料來源:Wellsenn XR,華福證券研究所
PCB應用于VR設備的主板、傳感器、顯示屏等核心零部件中,是連接芯片等電子元器件的載體,整機中PCB成本約占3%。展望未來,隨著AR/VR設備的放量,將帶動PCB需求快速提升。
Pico 4成本結構
資料來源:Wellsenn XR,華福證券研究所
消費電子 2017-2021年,全球消費電子用PCB市場規模整體呈平穩上升趨勢。據億渡數據預測,2023年全球消費電子用PCB板市場規模將達117.48億美元。消費電子是PCB四大應用領域之一,2017-2021年消費電子領域在PCB市場中占比穩定在17%左右,僅次于通訊電子和計算機。 全球消費電子用PCB市場規模(億美元)
資料來源:億渡數據,華福證券研究所
PCB廣泛應用于消費電子產品的主板、傳感器、顯示屏等零部件中,是連接芯片等電子元器件的載體。消費電子用PCB具有大批量、輕薄化、小型化等特性,以多層板、HDI板和撓性板為主。
PCB下游應用領域中消費電子領域占比
資料來源:億渡數據,華福證券研究所 汽車電子 隨著汽車電子的不斷進步和智能化的發展,車用PCB的需求也隨之增長。據中國產業發展研究網數據,汽車電子價值量占比從緊湊轎車的15%逐步上升至純電動轎車的65%,一輛中高階車型的PCB產品使用量已達約30片,車用PCB產品需求增長明顯,汽車領域是PCB下游細分市場中增速最快的領域之一。根據Prismark數據,2021年汽車電子領域PCB市場規模為87.28億美元,預計2026年增長至127.72億美元,CAGR達到7.91%。 汽車PCB相對于消費類PCB來說,對技術要求和可靠性的要求更高。具體來講,汽車電子PCB對于工作的環境、溫度、耐久性要求更為嚴苛,其工作壽命可以高達15年以上,而一般消費類PCB壽命多在5年以內。
汽車電子PCB與一般消費電子PCB的區別
資料來源:金祿電子,華福證券研究所
在傳統汽車領域,汽車PCB應用范圍涵蓋了多個關鍵部件和系統。這些應用包括安全氣囊部件、轉向控制部件、中控系統、車燈控制部件、雷達技術、電子儀表盤、導航系統、天窗控制部件、繼電器、座椅控制部件、后視鏡以及車窗控制部件。
汽車PCB在燃油車上的應用
資料來源:金祿電子,華福證券研究所
新能源汽車在電控系統需要使用大量PCB,主要是在三方面,首先是VCU的控制電路使用PCB,用量約0.03㎡,該系統是為了檢測車輛狀態、實施整車動力控制決策。其次MCU要根據VCU發出的決策指令控制電機運行,是電控系統的重要一環,其控制電路對PCB的用量約0.15㎡。BMS主控電路使用PCB約0.15㎡,單體管理單元使用PCB,用量在3至5㎡左右,該系統目的是為了控制電池充放電過程,實現對電池的保護和綜合管理。
汽車電動化新增PCB應用
資料來源:金祿電子,華福證券研究所 隨著消費者對于汽車安全性、智能性方面的需求提升,汽車ADAS系統搭載率持續提升,傳感器、控制器、安全系統等部件直接促進了汽車PCB需求的增長。典型智能汽車均會搭載多個攝像頭和雷達以實現駕駛輔助功能。以蔚來ET7為例,該車型配備了11個高清攝像頭、1個超遠距離高精度激光雷達、5個毫米波雷達、12個超聲波雷達,可見智能化帶來傳感器用量提升,驅動汽車PCB需求增加。據佐思汽車研究估算,特斯拉Model 3 ADAS傳感器的PCB價值量在536-1364元之間,占整車PCB價值總量的21.4%~54.6%。
典型智能汽車傳感器搭載量
資料來源:佐思汽車研究,華福證券研究所 通訊電子 PCB下游的通訊電子市場主要包括基站、路由器和交換機等產品類別,應用領域廣泛。通信行業又可細分為無線基礎設施、有線基礎設施及服務存儲。在通信領域PCB主要應用于無線網、傳輸網、數據通信網及固網寬帶等環節,應用產品主要包括路由器、網關、交換機、服務器、基站、光模塊、連接器、寬帶終端等。根據Prismark數據,2019年全球通信設備市場規模為5910億美元,預計2024年將回升至7100億美元,全球通信設備的PCB需求將由2019年的205億美元增長到2024年的271億美元,年復合增長率達到5.7%。
服務器結構示意圖及組件構成
資料來源:美超微,廣合科技,華福證券研究所
服務器是支持互聯網的核心設備。在服務器市場中,基于x86技術框架的服務器是目前最主要的種類。據Omdia統計,英特爾在服務器領域仍占據主導地位,市場份額超過80%。
服務器芯片代際更新對PCB相關性能要求
資料來源:廣合科技,華福證券研究所
為滿足日益增長的算力需求,英特爾與AMD快速推出PCle5.0產品,以滿足更高傳輸速率等服務器性能提升需求。PCle標準升級帶來信號頻率提高、信息損耗增大等問題,要求對應PCB層數將達到16層以上,并且對上游CCL材料性能提出更高的要求,高端服務器的發展成為高端PCB生產技術升級的推動力,PCB量價齊升趨勢明確。
通用服務器成本結構占比情況
資料來源:華經產業研究院,華福證券研究所
AI
數據是AI發展的基石,隨著大數據時代的到來,全球數據量同比增速維持在25%左右,預計2025年全球數據規模將達到175ZB。同時,數據量的增加對模型算力提出了更高的要求。據IDC數據,我國智能算力市場規模逐年增加,增勢迅猛,從2019年到2026年復合增速接近69.4%,至2026年中國智能算力規模預計達到1271.4EFLOPS。
2018-2025全球數據量
資料來源:《中國人工智能產業報告》,華福證券研究所
中國智能算力規模預測(EFLOPS)
資料來源:《2022-2023中國人工智能計算力發展評估報告》,華福證券研究所
高算力需要依托AI服務器實現,近年來AI服務器的市場規模不斷提升。據IDC數據顯示,全球市場規模從2020年的112億增至2025年的266億,期間CAGR為15.5%,市場規模翻倍;國內市場規模從2020年的26.7億增至2025年的66.2億,期間CAGR為19.9%,平均增速超越全球增速。
2020-2025中國&全球人工智能服務器市場規模
資料來源:IDC、華福證券研究所
AI服務器與通用服務器的主要區別在于其CPU+GPU的異構芯片架構。AI芯片主要包括圖形處理器(GPU)、現場可編程門陣列(FPGA)、專用集成電路(ASIC)等。其中,由于GPU可兼容訓練和推理,高度適配AI模型構建,在AI芯片中應用最為廣泛。一方面,GPU可以彌補CPU單核算力不足的問題,計算性能遠超CPU,且GPU的并行運算方式可以執行多條程序指令,相較于CPU的串行計算方式,效率大幅提升。另一方面,CPU+AI芯片的異構架構適用于處理數據中心產生的海量數據,彌補了單一計算架構的算力缺陷。CPU+GPU架構使AI服務器能夠更好地滿足算力翻倍的需求,更好地解決人工智能應用中日漸多樣繁雜的計算任務。
2022年中國人工智能芯片規模占比
資料來源:IDC、華福證券研究所
由于GPU在信號傳輸、針腳數量、顯存顆粒、供電模塊和板組組裝等方面均有數量或復雜度上的升級,所以AI服務器用PCB的制造難度大大提升。GPU板組在顯著提升AI服務器性能的同時,也對PCB的面積、層數、以及CCL材料的抗干擾、抗串擾、低損耗特性均提出了更高的要求,由此推動了AI服務器用PCB技術難度升級、量價齊升。 AI服務器用PCB難點
資料來源:觀研報告網,華福證券研究所 隨著ChatGPT發布iOS手機端應用,各大科技企業加速AI大模型應用落地。AI服務器作為算力的基礎設施,將迎來技術能力與需求的同步提升,AI服務器PCB價值量也將顯著提升,為普通服務器PCB的5-6倍,AI服務器PCB將帶動高多層板以及高密度板需求快速增加。
大模型發展重要事件
資料來源:華福證券研究所根據公開信息整理
此外,銅作為PCB原材料中的重要組成部分,對產品成本影響較大。2023年4月以來,世界銅價逐步企穩回落,隨著原材料價格逐步穩定,各大廠商產能釋放加速,疊加下游應用場景需求提升,將助力國內PCB廠商業績持續改善。
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原文標題:【技術園地】PCB的增長點有哪些?
文章出處:【微信號:江西省電子電路行業協會,微信公眾號:江西省電子電路行業協會】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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