AI驅動數據運算需求持續增長，PCB將跟隨伺服器、交換機、數據中心等硬件叠代而持續升級；IC封裝基板對於高端邏輯芯片的套用價值得以突顯，成為材料廠商及PCB廠商布局的重點。
吳新竹/文
過去三年，超大規模雲服務提供商經歷強勁的擴張周期，在經濟下行周期中開始謹慎地進行資本開支，2023年全球數據中心資本支出增速或回落至個位數。
隨著AI、元宇宙等套用的興起，算力需求持續釋放，帶動算力基礎設施產業迎來增長周期，長期來看，業內預計數據中心資本開支仍將持續擴張，為上遊印刷電路板產業註入新的活力。據預測，2022年全球伺服器出貨量1516萬台，同比增長12%，產值達1216億美元，預計2026年全球伺服器PCB市場規模為160億美元，其中2026年AI伺服器PCB市場規模為47億美元。
2023年全球印刷電路板產值為739億美元，衰退15.6%，電路板產業將因庫存回補、下遊回暖而迎來下一個成長周期，券商預估2024年全球PCB產值將回升至782億美元，較2023年增長6.3%。高速、高頻和高系統整合系未來PCB產品的主要發展方向，預計2026年全球IC封裝基板行業整體規模將達到214億美元。
「波浪式」前進
2021年全球PCB企業前十名市場占有率為36%，集中度較低，競爭格局較為分散。21世紀以來，印制電路板產業鏈由已開發國家向發展中國家轉移，近年來，中國產值占比穩定在53.27%左右，預計2027年占比為51.97%，保持制造中心地位，趨勢呈現出向除日本、中國以外的其他亞洲國家或地區轉移。
PCB制造業的直接上遊為覆銅板材料，下遊行業主要為電子消費電子、汽車、通訊、航空航天、醫療器械等。覆銅板的成本主要由銅箔、樹脂和玻纖布構成，占比分別為42.1%、26.1%和19.1%，原材料的價格波動通常會透過覆銅板傳遞給PCB廠商。銅價自2020年二季度起強勢攀升，並高位振蕩至2022年上半年，目前銅價仍處於近十年較高位，樹脂和玻纖價格自2021年9月起震蕩下行，價格呈下降趨勢，目前處於低位。此輪原材料價格的上漲曾一度給PCB公司的業績造成擠壓，行業低迷期間，頭部廠商一方面加強成本管理，下調稼動率，另一方面籌劃新建產能，為產品、技術更新以及電子業的景氣回升做準備。
按PCB具體類別劃分，2021-2026年封裝基板年化平均增長率達到11.60%，高密度互連板達到5.30%，柔性電路板達到5.10%，18層以上多層板達到4.90%。近年來，消費電子景氣波動較大，汽車電子、數據中心和伺服器成為PCB下遊快速增長的行業。
據預測，2026年全球伺服器出貨量將達1885萬台，5年年均復合增長率為6.8%，產值將達1665億美元，5年年均復合增長率為10.2%。2022-2024年，全球數據中心資本支出分別同比增長15%、4%和11%，預計2027年將達到5000億美元。
汽車市場是PCB廠商爭相布局的領域，目前中高檔轎車中汽車電子成本占比達到28%，混合動力車為47%，純電動車高達65%。研究指出，新能源車相對於傳統的燃油車的差別主要在於三電系統，即電池管理系統BMS、整車控制器VCU以及電機控制器MCU。其中BMS需要的PCB包含主控電路PCB和單體管理單元PCB，用量分別約為0.15平方米和3-5平方米；VCU和MCU所需PCB用量相對少，分別約為0.03平方米和0.15平方米。以特斯拉Model3為例，整車PCB的價值量超過2500元，是傳統燃油車的6倍多，預計2025年全球新能源汽車所需PCB價值量可以達到84億美元。
滬電股份近年來的發展系PCB產業變革的一個縮影，5G基站業務曾使公司的盈利翻倍，5G建設高峰期過後，內銷大客戶受美國打壓，公司PCB業務內銷收入大幅下滑，公司歷時三年完成從無線基站到數通市場的轉換。外銷客戶對汽車電子、互聯網器材、雲端器材和人工智能器材等套用領域產品的需求提升，使公司外銷收入持續增長。2022年行業低谷期，滬電股份選擇赴泰國建廠，進一步開拓海外大客戶。
2023年上半年，滬電股份人工智能伺服器和高效能計算相關PCB產品占企業通訊市場板業務收入的比重從2022年的約7.9%增長至約13.6%。受益於高速運算伺服器、人工智能等新興計算場景對高多層板的結構性需求，公司2023年PCB業務預計實作營業收入約85.72億元，同比增長約8.09%，毛利率提升至約32.46%。
AI開啟市場空間
據預測，2027年全球數據中心資本支出將達5000億美元，超過20%的伺服器部署可能會是加速類別，邊緣計算預計將占數據中心基礎設施總支出的近8%，PCB也將跟隨數據中心硬件叠代而持續升級。PCIE總線標準是高速連線的重要標準，實作記憶體與CPU、GPU與CPU之間的高速互聯，PCIE總線標準升級帶來PCB層數增加。
受下遊需求疲軟以及終端庫存持續調整影響，研究機構預測2023年全球伺服器出貨量同比下降5.9%，但隨著2024年下遊庫存回歸正常水位，以及AI伺服器快速增長，伺服器整體出貨量將在2024年恢復增長。AI正成為全球科技創新的核心驅動，算力作為AI發展的驅動力迎來指數級增長，AI伺服器、交換機產品叠代加速，推動高端數通PCB快速擴容。
國金證券指出，AI伺服器的增長將顯著帶動PCB的價值量提升，透過拆解華為2288H、輝達DGXA100和輝達DGXp00的PCB板組成架構，最終計算得到普通伺服器的PCB價值量為1125元，而AI伺服器的PCB價值量達到7000-10000元，並且AI伺服器產品仍在升級叠代中，估計2023年AI伺服器出貨量同比增長超過38%，可為PCB價值量的提升提供強勁動力。
從文本到圖片再到影片，AI大模型的訓練、傳播對網絡頻寬消耗大，華創證券認為交換機市場有望接力AI伺服器迎來加速增長，800G交換機加快滲透。從終端客戶需求看，雲端運算廠商及互聯網廠商是算力硬件采購的主要需求方，北美雲廠商2024年下半年季度資本支出已在環比增長。數據中心套用中，2027年400G及以上交換機占比將超70%，800G將成為主流，AI算力需求爆發也將推動數據中心用交換機向800G加速升級，部份企業800G交換機產品已投放市場。
封裝基板不斷前進演化
封裝基板作為芯片封裝核心材料，一方面保護、固定、支撐芯片，增強芯片導熱散熱效能，保證芯片不受物理損壞，另一方面封裝基板的上層與芯片相連，下層與PCB相連，從而實作電氣和物理連線、功率分配、訊號分配，以及溝通芯片內部與外部電路等功能。IC載板與芯片之間存在高度相關性，不同的芯片通常需要設計專用IC載板與之配套。IC載板在中低端封裝中占材料成本的40%-50%，在高端封裝中占比更高。據統計，2022年全球IC封裝基板行業整體規模達174億美元，同比增長20.90%，預計2026年將達到214億美元。
相較於普通PCB，IC封裝基板線上寬、線距、板厚、制備工藝等多項技術參數上都要求更高。PCB板線寬、線距通常在50-100μm，板厚通常在0.3-7mm，無法滿足芯片封裝的技術要求。HDI板線寬、線距通常在40-60μm，板厚通常在0.25-2mm。IC封裝基板線寬、線距在8-40μm，板厚在0.1-1.5mm。
封裝基板按基材可分為硬質、柔性和陶瓷三類，其中硬質封裝基板套用最為廣泛。硬質封裝基板按主要原材料可分為BT、ABF和MIS三類。BT封裝基板套用於MEMS、記憶體芯片、LED芯片等，ABF封裝基板套用於CPU、GPU、現場可編程門陣列、專用集成電路等高端邏輯芯片，MIS封裝基板套用於模擬、功率芯片以及數碼貨幣等。算力時代，高效能計算及AI等為ABF載板註入增長動力。從下遊市場規模來看，個人電腦仍是ABF載板用量最大的下遊市場，而伺服器、轉換器、AI芯片及5G基站芯片的ABF用量增速更快。據統計，2021年全球ABF載板市場規模約為70億美元，到2026年有望增長至121億美元。
國產廠商積極投產IC載板領域，華正新材、天和防務等公司有望打破上遊ABF膜壟斷格局；興森科技FCBGA封裝基板業務持續推進投資擴產，2023年尚處於客戶認證、打樣和試產階段；深南電路FCBGA封裝基板部份產品已完成送樣認證，處於產線驗證匯入階段。
