1G打電話，2G聊QQ，3G刷微博，4G看視頻，5G一秒下載一部電影……相信這是大多數(shù)國民對移動通信技術(shù)迭代的理解。殊不知，第五代移動通信技術(shù)(5G)作為新一代革命性技術(shù)，不僅意味著數(shù)據(jù)傳輸速度的成倍提升，還是一個真正意義上的融合網(wǎng)絡(luò)，相關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒌玫酱龠M(jìn)，比如物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0、人工智能、車聯(lián)網(wǎng)和互動式多媒體等應(yīng)用會放量普及，進(jìn)而形成“萬物互聯(lián)”的時代。
PCB作為“電子產(chǎn)品之母”，下游消費(fèi)市場的深刻變化將直接影響PCB行業(yè)的發(fā)展軌跡。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，未來三到五年內(nèi)5G通信將超越如今的智能終端、汽車電子兩大應(yīng)用市場，成為帶動PCB產(chǎn)業(yè)增長的第一引擎。
中國PCB挺進(jìn)5G時代
從2010年至今，全球PCB產(chǎn)值的增長率總體下滑。一方面，快速迭代的終端新技術(shù)不斷沖擊低端產(chǎn)能，曾經(jīng)位于產(chǎn)值首位的單雙面板逐漸被多層板、HDI、FPC、剛?cè)峤Y(jié)合板等高端產(chǎn)能所取代。另一方面，終端市場需求的疲弱、原材料的異常漲價也令整個產(chǎn)業(yè)鏈動蕩不堪，PCB企業(yè)致力于重塑核心競爭力，從“以量取勝”轉(zhuǎn)型到“以質(zhì)取勝”“以技取勝”。
值得自豪的是，在全球電子市場和全球PCB產(chǎn)值增速雙下滑的背景下，中國PCB產(chǎn)值每年的增速均高于全球，總產(chǎn)值占全球的比例也顯著提升，顯而易見，中國已成為全球PCB行業(yè)的最大生產(chǎn)國，由此中國PCB產(chǎn)業(yè)有更好的狀態(tài)去迎接5G通信的到來！
放眼本土PCB制造商，正式進(jìn)入5G試產(chǎn)階段的企業(yè)有三家，分別是深南電路、崇達(dá)技術(shù)、興森科技。與此同時，越來越多的本土PCB企業(yè)不甘示弱，積極加入5G競賽。奧士康、中京電子、立訊精密、杰賽科技均已籌建了自己的5G研究中心；滬電股份、明陽電路實(shí)現(xiàn)了小批量的5G PCB供貨；東山精密、依頓電子正加大投資力度，布局5G PCB生產(chǎn)基地……可見，5G通信已成為中國PCB企業(yè)不可缺席的一戰(zhàn)。
積極看好5G PCB市場
“事實(shí)上5G通信已經(jīng)提了好幾年，真正的產(chǎn)品落地應(yīng)該是在2019年。”興森科技采購管理中心元器件采購經(jīng)理吳遠(yuǎn)利接受采訪時表示，“所以目前5G產(chǎn)業(yè)鏈的格局尚未形成，所有企業(yè)都有資格去爭取5G話語權(quán)。可以預(yù)見的是，未來三年內(nèi)5G肯定會成熟并快速發(fā)展起來，這場5G PCB爭奪賽一定非常精彩！”
金百澤科技總工程師陳春告訴記者：“從去年開始金百澤為客戶打樣試驗(yàn)5G產(chǎn)品，目前已經(jīng)開始為部分客戶生產(chǎn)一些中等批量5G訂單。”據(jù)介紹，金百澤科技是一家服務(wù)于研發(fā)的集成電子電路設(shè)計(jì)與制造服務(wù)商，業(yè)務(wù)包括電子產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、PCB制造、EMS和BOM工程優(yōu)化等。
陳春說道：“據(jù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)調(diào)研資料顯示，全球僅僅5G帶來的射頻側(cè)基站用PCB年產(chǎn)值可達(dá)240億元人民幣/年以上(中國大陸預(yù)計(jì)占50%)，是4G的四倍以上?；?G的PCB技術(shù)規(guī)范要求，除了PCB本身的需求，5G的應(yīng)用將為高頻高速材料、更精密的生產(chǎn)和檢測設(shè)備、表面處理新工藝等上游供應(yīng)商都將帶來新的增長動能。”
作為國內(nèi)知名的PCB設(shè)計(jì)公司，一博科技從設(shè)計(jì)的角度去估算5G通信對PCB產(chǎn)業(yè)帶來的市場價值。“5G的普及，需要在相同面積區(qū)域內(nèi)布局更多的射頻發(fā)射設(shè)備。換句話說，就是需要大量的信號射頻裝置，才能滿足5G數(shù)據(jù)傳輸以及全天候覆蓋整個社會區(qū)域。這些設(shè)備的需求對高頻板材及高頻線路板加工都是巨大的推動力。”一博科技研發(fā)副總吳均如是說。
5G通信對PCB工藝的挑戰(zhàn)
對材料的要求：5G PCB一個非常明確的方向就是高頻高速材料及制板。吳均指出，高頻材料方面，可以很明顯地看到如聯(lián)茂、生益、松下等傳統(tǒng)高速領(lǐng)域領(lǐng)先的材料廠家已經(jīng)開始布局高頻板材，推出了一系列的新材料。這將會打破現(xiàn)在高頻板材領(lǐng)域羅杰斯一家獨(dú)大的局面，經(jīng)過良性競爭之后，材料的性能、便利性、可獲得性都將大大增強(qiáng)。所以說，高頻材料國產(chǎn)化是必然趨勢。
在高速材料方面，吳遠(yuǎn)利認(rèn)為400G產(chǎn)品需要使用M7N、MW4000等同級別材料。在背板設(shè)計(jì)中，M7N已經(jīng)是損耗最低的選擇，未來更大容量的背板/光模塊需要更低損耗的材料。而樹脂、銅箔、玻布的搭配將達(dá)成電性能與成本最佳平衡點(diǎn)。此外，高層數(shù)和高密度也會帶來可靠性的挑戰(zhàn)。
對PCB設(shè)計(jì)的要求：板材的選型要符合高頻、高速的要求，阻抗匹配性、層疊的規(guī)劃、布線間距/孔等要滿足信號完整性要求，具體可以從損耗、埋置、高頻相位/幅度、混壓、散熱、PIM這六個方面入手。
對制程工藝的要求：吳均認(rèn)為，5G相關(guān)應(yīng)用產(chǎn)品功能的提升會提升高密PCB的需求，HDI也會成為一個重要的技術(shù)領(lǐng)域。多階HDI產(chǎn)品甚至任意階互連的產(chǎn)品將會普及，埋阻和埋容等新工藝也會有越來越大的應(yīng)用。
陳春補(bǔ)充道，PCB的銅厚均勻性、線寬的精準(zhǔn)度、層間對準(zhǔn)度、層間介質(zhì)厚度、背鉆深度的控制精度、等離子去鉆污能力都值得深入研究。
對設(shè)備儀器的要求：吳遠(yuǎn)利指出，高精度設(shè)備以及對銅面粗化少的前處理線是目前比較理想的加工設(shè)備；而測試設(shè)備就有無源互調(diào)測試儀、飛針阻抗測試儀、損耗測試設(shè)備等。
陳春則認(rèn)為，精密的圖形轉(zhuǎn)移與真空蝕刻設(shè)備，能實(shí)時監(jiān)控與反饋數(shù)據(jù)變化的線路線寬和耦合間距的檢測設(shè)備；均勻性良好的電鍍設(shè)備、高精度的層壓設(shè)備等也能符合5G PCB的生產(chǎn)需求。
對品質(zhì)監(jiān)控的要求：由于5G信號速率的提升，制板的偏差對信號性能的影響變大，這就要求制板的生產(chǎn)偏差管控更加嚴(yán)格，而現(xiàn)有主流的制板流程及設(shè)備更新不大，會成為未來技術(shù)發(fā)展的瓶頸。PCB生產(chǎn)企業(yè)如何破局，至關(guān)重要。
在品質(zhì)監(jiān)控上，金百澤更加強(qiáng)化關(guān)鍵產(chǎn)品參數(shù)的統(tǒng)計(jì)制程控制，要更實(shí)時化管理數(shù)據(jù)，使得產(chǎn)品的一致性得到保證，以滿足天線在相位、駐波、幅度等方面的性能要求。
如何管控5G的成本投入？
任何一項(xiàng)新技術(shù)，其前期研發(fā)所投入的成本都是龐大的，況且5G通信遲遲未有產(chǎn)品落地，“投入高、回報(bào)高、風(fēng)險(xiǎn)大”成為業(yè)內(nèi)共識。如何平衡新技術(shù)的投入產(chǎn)出比例？本土PCB企業(yè)在成本管控上各顯神通。
吳均認(rèn)為，成本管理有兩條路，一條是通過生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)能的增大來平衡成本，這會形成一些大型的生產(chǎn)企業(yè)；另一條路是針對產(chǎn)品快速研發(fā)、交付的PCB生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)更靈活，從而應(yīng)對產(chǎn)品周期縮短帶來的快速交付壓力。
擁有硬件設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)優(yōu)勢的金百澤認(rèn)為，降本增效最關(guān)鍵的是從源頭抓起。陳春解釋道，首先在PCB的工程設(shè)計(jì)階段，就要圍繞成本進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并召集跨部門小組進(jìn)行成本方面的專項(xiàng)評審，通過采購、生產(chǎn)和工藝等部門的工程階段的早期參與，提出更多的降成本設(shè)計(jì)。比如可以通過定制板材尺寸、相似工藝流程產(chǎn)品合拼來提升利用率，加大生產(chǎn)板尺寸，優(yōu)化疊層結(jié)構(gòu)降低板材成本。
區(qū)別于前兩者，興森科技的成本管控邏輯更有大刀闊斧的特色，只要投入產(chǎn)出一定成正比，興森就有信心攻破。就以其IC載板業(yè)務(wù)來說，從2013年布局至今，五年內(nèi)投入超過10億元人民幣，卻得到連續(xù)五年的虧損。直到2018年下半年，興森科技終于成功切入到韓國三星、金士頓、海力士等知名企業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈，訂單如同雪花般涌來。目前公司IC載板業(yè)務(wù)已經(jīng)滿負(fù)荷運(yùn)作，訂單甚至排到了明年。
同理，興森科技肯定不會錯失5GPCB市場的無限商機(jī)。吳遠(yuǎn)利表示，一方面5G PCB技術(shù)起點(diǎn)高，前期設(shè)備投入資金大，專業(yè)人士缺乏，一般的中小型企業(yè)是很難一蹴而就的。而興森科技在工藝技術(shù)、配套設(shè)備、專業(yè)人才上就一直儲備著競爭優(yōu)勢。另一方面，由于5G通信產(chǎn)品遲遲未落地，短時間內(nèi)5G PCB本質(zhì)上是配套終端客戶研發(fā)的試產(chǎn)產(chǎn)品，這就要求PCB企業(yè)要全方位地與終端客戶、與設(shè)備廠商同步接軌，不斷調(diào)整、匹配客戶需求。目前興森科技已經(jīng)與三星、華為、中興等全球5G領(lǐng)跑者達(dá)成長期合作，擁有明顯的客戶優(yōu)勢。
此外，為了減少客戶采購和公司銷售的雙重成本，興森科技還不斷深化一站式的PCB定制化服務(wù)，從CAD設(shè)計(jì)、銷售、制造、SMT表面貼裝，甚至到電商平臺都在籌備之中。
在更智能、環(huán)保的環(huán)境下制造PCB
不可置否，PCB屬于高科技行業(yè)，但由于PCB制造過程中包含了蝕刻等工藝，PCB企業(yè)不知不覺間被誤解為“污染大戶”“耗能大戶”“用水大戶”。在高度重視環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的今天，PCB企業(yè)一旦被扣上“污染帽子”將會是舉步維艱，更別提發(fā)展5G技術(shù)了。因此中國PCB企業(yè)紛紛建設(shè)起綠色工廠、智能工廠。
環(huán)保方面，PCB企業(yè)所處地區(qū)的經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)，受到的限制和管理就越大。興森科技、金百澤科技、一博科技三家制造工廠分別位于廣州、惠州、深圳，處于全國經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的廣東地區(qū)，所以在談及PCB環(huán)保工作時三位受訪者都深有感觸。
“節(jié)能環(huán)保是PCB企業(yè)繞不開的坎兒，興森科技除了投入巨資推進(jìn)節(jié)能減排工作，還與政府機(jī)構(gòu)、環(huán)保單位定期開展溝通交流，堅(jiān)持貫徹國家政府的環(huán)保目標(biāo)和要求。”吳遠(yuǎn)利說道。
智能工廠方面，由于PCB的加工流程很復(fù)雜，設(shè)備種類和品牌也很多，全面實(shí)現(xiàn)工廠智能化的阻力極大。目前一些新建工廠的智能化水平是比較高的，國內(nèi)部分先進(jìn)新建智能工廠的人均產(chǎn)值可達(dá)到行業(yè)平均水平的3～4倍以上。但另外一些是舊工廠的改造升級，不同設(shè)備之間、新舊設(shè)備之間均涉及不同的通信協(xié)議，智能化改造的進(jìn)度緩慢。
據(jù)透露，興森科技在廣州科學(xué)城的智能工廠改造項(xiàng)目將于今年年底完成竣工。屆時，智能工廠內(nèi)幾乎實(shí)現(xiàn)全自動化，所需的工作人員會進(jìn)一步減少，預(yù)計(jì)產(chǎn)值會比原來的高出三倍以上。
“2019年金百澤正在探索打造一個數(shù)字化的中臺，來聯(lián)接前端服務(wù)和后端制造系統(tǒng)。”陳春介紹道，“對金百澤自身而言，我們是比較早導(dǎo)入智能設(shè)計(jì)和制造概念的，因?yàn)槲覀兌嗥贩N少批量柔性制造的特點(diǎn)，所以早十年前就應(yīng)用了數(shù)字化的直接激光成像系統(tǒng)、智能噴墨打印系統(tǒng)等智能設(shè)備和智能工程軟件，這在行業(yè)是比較領(lǐng)先的。”
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