AI驱动数据运算需求持续增长，PCB将跟随服务器、交换机、数据中心等硬件迭代而持续升级；IC封装基板对于高端逻辑芯片的应用价值得以突显，成为材料厂商及PCB厂商布局的重点。
吴新竹/文
过去三年，超大规模云服务提供商经历强劲的扩张周期，在经济下行周期中开始谨慎地进行资本开支，2023年全球数据中心资本支出增速或回落至个位数。
随着AI、元宇宙等应用的兴起，算力需求持续释放，带动算力基础设施产业迎来增长周期，长期来看，业内预计数据中心资本开支仍将持续扩张，为上游印刷电路板产业注入新的活力。据预测，2022年全球服务器出货量1516万台，同比增长12%，产值达1216亿美元，预计2026年全球服务器PCB市场规模为160亿美元，其中2026年AI服务器PCB市场规模为47亿美元。
2023年全球印刷电路板产值为739亿美元，衰退15.6%，电路板产业将因库存回补、下游回暖而迎来下一个成长周期，券商预估2024年全球PCB产值将回升至782亿美元，较2023年增长6.3%。高速、高频和高系统集成系未来PCB产品的主要发展方向，预计2026年全球IC封装基板行业整体规模将达到214亿美元。
「波浪式」前进
2021年全球PCB企业前十名市场占有率为36%，集中度较低，竞争格局较为分散。21世纪以来，印制电路板产业链由发达国家向发展中国家转移，近年来，中国产值占比稳定在53.27%左右，预计2027年占比为51.97%，保持制造中心地位，趋势呈现出向除日本、中国以外的其他亚洲国家或地区转移。
PCB制造业的直接上游为覆铜板材料，下游行业主要为电子消费电子、汽车、通信、航空航天、医疗器械等。覆铜板的成本主要由铜箔、树脂和玻纤布构成，占比分别为42.1%、26.1%和19.1%，原材料的价格波动通常会通过覆铜板传递给PCB厂商。铜价自2020年二季度起强势攀升，并高位振荡至2022年上半年，目前铜价仍处于近十年较高位，树脂和玻纤价格自2021年9月起震荡下行，价格呈下降趋势，目前处于低位。此轮原材料价格的上涨曾一度给PCB公司的业绩造成挤压，行业低迷期间，头部厂商一方面加强成本管理，下调稼动率，另一方面筹划新建产能，为产品、技术更新以及电子业的景气回升做准备。
按PCB具体类别划分，2021-2026年封装基板年化平均增长率达到11.60%，高密度互连板达到5.30%，柔性电路板达到5.10%，18层以上多层板达到4.90%。近年来，消费电子景气波动较大，汽车电子、数据中心和服务器成为PCB下游快速增长的行业。
据预测，2026年全球服务器出货量将达1885万台，5年年均复合增长率为6.8%，产值将达1665亿美元，5年年均复合增长率为10.2%。2022-2024年，全球数据中心资本支出分别同比增长15%、4%和11%，预计2027年将达到5000亿美元。
汽车市场是PCB厂商争相布局的领域，目前中高档轿车中汽车电子成本占比达到28%，混合动力车为47%，纯电动车高达65%。研究指出，新能源车相对于传统的燃油车的差别主要在于三电系统，即电池管理系统BMS、整车控制器VCU以及电机控制器MCU。其中BMS需要的PCB包含主控电路PCB和单体管理单元PCB，用量分别约为0.15平方米和3-5平方米；VCU和MCU所需PCB用量相对少，分别约为0.03平方米和0.15平方米。以特斯拉Model3为例，整车PCB的价值量超过2500元，是传统燃油车的6倍多，预计2025年全球新能源汽车所需PCB价值量可以达到84亿美元。
沪电股份近年来的发展系PCB产业变革的一个缩影，5G基站业务曾使公司的盈利翻倍，5G建设高峰期过后，内销大客户受美国打压，公司PCB业务内销收入大幅下滑，公司历时三年完成从无线基站到数通市场的转换。外销客户对汽车电子、互联网设备、云端设备和人工智能设备等应用领域产品的需求提升，使公司外销收入持续增长。2022年行业低谷期，沪电股份选择赴泰国建厂，进一步开拓海外大客户。
2023年上半年，沪电股份人工智能服务器和高性能计算相关PCB产品占企业通讯市场板业务收入的比重从2022年的约7.9%增长至约13.6%。受益于高速运算服务器、人工智能等新兴计算场景对高多层板的结构性需求，公司2023年PCB业务预计实现营业收入约85.72亿元，同比增长约8.09%，毛利率提升至约32.46%。
AI打开市场空间
据预测，2027年全球数据中心资本支出将达5000亿美元，超过20%的服务器部署可能会是加速类型，边缘计算预计将占数据中心基础设施总支出的近8%，PCB也将跟随数据中心硬件迭代而持续升级。PCIE总线标准是高速连接的重要标准，实现内存与CPU、GPU与CPU之间的高速互联，PCIE总线标准升级带来PCB层数增加。
受下游需求疲软以及终端库存持续调整影响，研究机构预测2023年全球服务器出货量同比下降5.9%，但随着2024年下游库存回归正常水位，以及AI服务器快速增长，服务器整体出货量将在2024年恢复增长。AI正成为全球科技创新的核心驱动，算力作为AI发展的驱动力迎来指数级增长，AI服务器、交换机产品迭代加速，推动高端数通PCB快速扩容。
国金证券指出，AI服务器的增长将显著带动PCB的价值量提升，通过拆解华为2288H、英伟达DGXA100和英伟达DGXp00的PCB板组成架构，最终计算得到普通服务器的PCB价值量为1125元，而AI服务器的PCB价值量达到7000-10000元，并且AI服务器产品仍在升级迭代中，估计2023年AI服务器出货量同比增长超过38%，可为PCB价值量的提升提供强劲动力。
从文本到图片再到视频，AI大模型的训练、传播对网络带宽消耗大，华创证券认为交换机市场有望接力AI服务器迎来加速增长，800G交换机加快渗透。从终端客户需求看，云计算厂商及互联网厂商是算力硬件采购的主要需求方，北美云厂商2024年下半年季度资本支出已在环比增长。数据中心应用中，2027年400G及以上交换机占比将超70%，800G将成为主流，AI算力需求爆发也将推动数据中心用交换机向800G加速升级，部分企业800G交换机产品已投放市场。
封装基板不断进化
封装基板作为芯片封装核心材料，一方面保护、固定、支撑芯片，增强芯片导热散热性能，保证芯片不受物理损坏，另一方面封装基板的上层与芯片相连，下层与PCB相连，从而实现电气和物理连接、功率分配、信号分配，以及沟通芯片内部与外部电路等功能。IC载板与芯片之间存在高度相关性，不同的芯片通常需要设计专用IC载板与之配套。IC载板在中低端封装中占材料成本的40%-50%，在高端封装中占比更高。据统计，2022年全球IC封装基板行业整体规模达174亿美元，同比增长20.90%，预计2026年将达到214亿美元。
相较于普通PCB，IC封装基板在线宽、线距、板厚、制备工艺等多项技术参数上都要求更高。PCB板线宽、线距通常在50-100μm，板厚通常在0.3-7mm，无法满足芯片封装的技术要求。HDI板线宽、线距通常在40-60μm，板厚通常在0.25-2mm。IC封装基板线宽、线距在8-40μm，板厚在0.1-1.5mm。
封装基板按基材可分为硬质、柔性和陶瓷三类，其中硬质封装基板应用最为广泛。硬质封装基板按主要原材料可分为BT、ABF和MIS三类。BT封装基板应用于MEMS、内存芯片、LED芯片等，ABF封装基板应用于CPU、GPU、现场可编程门阵列、专用集成电路等高端逻辑芯片，MIS封装基板应用于模拟、功率芯片以及数字货币等。算力时代，高性能计算及AI等为ABF载板注入增长动力。从下游市场规模来看，个人电脑仍是ABF载板用量最大的下游市场，而服务器、转换器、AI芯片及5G基站芯片的ABF用量增速更快。据统计，2021年全球ABF载板市场规模约为70亿美元，到2026年有望增长至121亿美元。
国产厂商积极投产IC载板领域，华正新材、天和防务等公司有望打破上游ABF膜垄断格局；兴森科技FCBGA封装基板业务持续推进投资扩产，2023年尚处于客户认证、打样和试产阶段；深南电路FCBGA封装基板部分产品已完成送样认证，处于产线验证导入阶段。
