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2018年中国高频高速基材行业发展现状

2018-03-20
类别:行业趋势
eye 619
文章创建人 拍明


一、高频高速基材行业发展现状

PCB(印制电路板)是电子设备的血脉,电子信号通过PCB 电路中的电流传输。电子信号在电路中传输会产生传输损耗。根据信号传输相关理论,电信号传播的速度与介电常数平方根成反比,介电常数越低,信号传送速度越快。传统应用于低频通信电路中的材料一般很难达到高频通信所必需的电性能要求。为了适应高频和高速数据传输的需要,除了在电路设计和PCB 制造方面的要求外,高性能的电路基材至关重要。针对电信号的损失,为PCB 增加速度和信号的完整性,PCB 基材需要选用低介电常数(Dk)和介质损耗(Df)的材料。而普通的PI 和FR-4 基材在高频信号的传输中会较大程度的影响信号的完整性。

目前印制电路板(PCB)多采用环氧树脂玻璃布材料(FR-4),其介电常数通常在4.6 以上,介质损耗一般在0.01 以上。然而3G、4G 通信已经要求电路板的介电常数达到4.0 一下,介质损耗降低至0.003 以下。因此,到了5G 时代高频通信的应用领域,介电常数更加稳定、介质损耗更低的非极性材料就更必要。

以目前的产业趋势发展来看,PTFE(特氟龙)和碳氢化合物树脂等为代表的高端高频基材有望在高频通信中大放异彩,而改性特殊树脂为代表的中高端高速基材亦大有可为.

据调研,高频高速基材单价要远高于普通覆铜板。从均价角度,高频类覆铜板价格在800-3000 元/张,高速类基材价格区间在400-600 元/张,而普通FR-4类型的覆铜板价格仅在100-180 元。(由于板材类型较多,价格区间范围较大)首先高频高速基材的主要原材料树脂、玻纤和铜箔均需要特制,其中树脂中的添加剂配方由于研发难度较高,给高频高速基材带来了更高的附加值。其次,高频高速基材的制造需要经过高温热压等特殊工序,工艺难度大,加工时间长,提升了制造成本。最后,高频高速基材的行业壁垒高,导致行业内寡头竞争格局明显,并且各家龙头均有自己的优势产品,差异化较大,因此行业的领先厂商具有很强的定价能力,也推高了高频高速基材的单价。

高频高速电路基材单价远高于普通覆铜板

高频高速电路基材单价远高于普通覆铜板.png

罗杰斯高频板、中英科技高频板、生益科技普通覆

铜板毛利率对比

铜板毛利率对比.png

数倍的单价以及非常高的行业壁垒也极大的提升了高频高速电路基材的盈利水平。普通覆铜板的毛利率普遍在20%上下波动,但看到行业龙头罗杰斯的高频板毛利率接近50%,其PTFE 型的毛利率平均达到60%左右。

二、高频高速基材的应用场景和空间测算

高频通信当前主要应用集中在军事(监视及无人机定位技术)、雷达、制导、航天(射电天文技术)、临床放射治癌技术等领域。高频微波的应用历史上,航天和国防应用一直是射频和毫米波技术发展的根基,近几年高频通信在商业射频应用领域得到了快速发展。随着无线通信的频谱扩展,商业射频应用迅猛增长,而且正朝着更高的频率发展。以当前占据全球PTFE 高频基材50%以上份额的龙头罗杰斯为例,其当前相关业务收入规模在2.3 亿美金,其中通信占41%、军工20%、汽车20%、消费电子7%等。以市场规模预估,未来5G 通信和汽车防撞雷达是高频高速应用潜力巨大的两大应用,而消费电子和IOT 市场亦值得期待,整体市场容量有望扩大数倍。

1、发射端:通信市场

5G 通信需求的主要来源是关于5G 通信设备的大规模资本支出。以中国为例,中国三大运营商5G 基础建设7 年内总支出预计达1.2 万亿元,远高于2013~2020 年的4G 建设投资金额。Jefferies 预估,中国移动、中国电信和中国联通将于2019 年启动5G 基础建设,预计7 年内总支出金额达1800 亿美元(约合人民币1.2 万亿元),远高于2013~2020 年的4G 投资金额(1170 亿美元)。

2017 年6 月13 日,中国信息通信研究院发布了《5G 经济社会影响白皮书》,白皮书预测,预计2020 年,电信运营商在5G 网络设备上的投资超过2200 亿元,2030 年,预计各行业各领域在5G 设备上的支出超过5200 亿元,在设备制造企业总收入中的占比接近69%。在试验和布局过程中,就需要不断地购买配套设备建设基站,对材料地需求将更加提前。目前,中国移动、中国电信和中国联通都已在北京、上海、广州等地启动5G 系统样机外场建设和试验。中国移动在今年3 月宣布计划在主要城市建设5G试点网络,并于2020 年全面商用;中国电信近日表示2019 年5G 预商用,2020 年正式商用;中国联通也表示2019 年5G 预商用部署。

5G 通信中有关高频高速板的应用领域包含了无线网、传输网、数据通信、固网宽带等多个领域。而其中又以无线网的通信基站建设需求量最大,其他相关通信设备的也将随着5G 通信的深化带来更大的弹性。

2020 年之后上游基础设备支出预测(亿)

2020 年之后上游基础设备支出预测(亿).png

高频通信电磁波覆盖范围小,需要部署更多的基站天线和设备,微型基站数量将激增也扩大对高频电路基材的需求。更高传输速度的实现需要更高的频段,但更高频段的电磁波覆盖范围更小,信号渗透力越弱,这就意味着要部署更多的基站。另外未来网络设备激增将导致基站微型化,也将导致小基站数量需大幅度增加。每一个基站的铁塔上都需布置非常多的天线,超密集基站将应用非常多的高频PCB 板和基材。

2016 年国内三大运营商的新增4G 基站112 万个(非高峰期数量),目前一般认为5G 基站是4G 时期的1.5-2 倍,假设5G 基站假设高峰期数量为230 万个。

4G、5G 时期的基站建设所用高频高速基材测算

4G、5G 时期的基站建设所用高频高速基材测算.png

2、接收端:汽车、消费电子和IOT 市场

在高频段通讯逐步导入商用市场的过程中,不仅仅是基站侧的电路需要升级为低损耗高频电路基材,终端侧的电路也将逐步导入低损耗电路介质,而这一趋势在汽车毫米波雷达以及iPhone X 天线中已经开始显现,未来的IOT 市场将有望成为高频高速基材的潜在巨大市场。

以汽车为例,高频通信为汽车通讯V2X 提供所需的更高信号传输速率与准确度,同时提供更精确的雷达作业的解析度。目前国内外主流汽车毫米波雷达频段为24GHz(用于短中距离雷达,15-30 米)和77GHz(用于长距离雷达,100-200 米)。汽车毫米波雷达系统主要包括天线、收发模块、信号处理模块,其中高频PCB 板也是毫米波雷达的硬件核心,价值量约占20-30%。

目前应用在24GHz 和77GHz~79GHz 两类档次的毫米波频段车载防撞雷达,是实现ADAS 功能的重要传感器设备。受盲区检测、泊车辅助等系统渗透率提升的影响,车载毫米波雷达目前在高端车中已开始普及。未来要实现全套ADAS 功能,单车平均需装载5-6 个毫米波雷达,特别是随着美国、欧盟、日本等国已逐渐开始要求AEB 系统标配,毫米波雷达形成刚需。国内24GHz 产品短期内仍有市场,3-5 年后将被76~79GHz产品全面替代。预计未来几年毫米波雷达将从高端车向中低端车渗透,需求将开启。预计3-5 年后,技术的突破以及射频芯片供应链的的跟进,76~79GHz 产品将全面取代4GHz 产品。

2017 年iPhone X 在天线中引入LCP 材料,也代表了智能手机终端为了减小体积、增强信号强度和完整度而在其天线软板中引入低损耗电路介质的重要趋势。

3、高速基材市场

高速材料是相对高频材料Dk 值稍高一些的材料,目前的高速行业龙头是日本松下电工,从公司的主要产品“MEGTRON” 系列可以看出,其重要树脂填料是改性PPE 树脂,最著名的型号为R5725 和R5775。随着移动数据流量和云存储需求的持续增长,无论从基站到IDC 等多领域对高速基材亦产生持续且可观的需求。

从2017 年银监会‚三三四检查,到去年底的资管新规(征求意见稿),以及最近同业存单发行计划备案测算公式、一行三会联合发文规范债券交易业务等,发现很多金融乱象开始在各种形式的监管规定中得到整治。而国务院金融稳定发展委员会落地后,金融监管的协调性也大幅加强。一行三会步调一致打响防范化解金融风险之枪,直指一个更稳健的金融体系,为服务经济长远发展打下基础。


责任编辑:Davia

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标签: PCB 印制电路板

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