HDI市场研究:5G手机增量潮,巨头羸弱和国产化加速“角力”

如果我给你一个电路板,让你判断这块电路板是PCB还是HDI,那么可以分得清楚吗?


实际上,你可以说它是PCB和HDI都行。为什么呢?因为这当中大有来头。

HDI是从PCB行业发展而来的。

在HDI没出现前,制造PCB板使用的是机械钻刀钻孔,但随着PCB板不断推陈出新使得钻孔工艺被要求得越来越细。出于对成本考虑,这时候就需要寻找新技术进行替代,以免沿袭旧技术生产可能造成的亏本。而激光技术出现无疑是及时雨,激光钻孔取代了机械钻孔,使得PCB板打破了钻孔直径的限制,HDI板诞生。

一般而言,人们往往会对新技术制造出来的东西感到困惑。如果还是把新技术产品称之为PCB板似乎不太合适,因为制造工艺和过去变得很大不同了。但是,它又是从PCB行业发展的,叫做PCB板似乎也理所当然。

为了避免各种混淆,一开始欧美业界把这类的产品叫做SBU,而在日本业界,则因为这类的产品所制作出来的孔结构比以往的孔都要小很多,因此称这类产品为MVP。不过最后还是由美国IPC电路板协会对其进行了统一名称,叫做HDI。

因此,更准确而言,PCB和HDI的区别在于,两者在工序、孔径以及线宽的方面不同。但是目前大多数人已经直接把HDI板纳入到PCB板的细分领域。

 

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HDI是高密度互连的缩写,是通过使用微盲埋孔技术制作而成的一种电路板。所谓的微盲埋孔指的是生产PCB板用到的钻孔技术。

微盲埋孔技术通常以积层法实现。盲孔指连接外层到内层的金属化孔,埋孔指连接内层到内层的金属化孔,通孔指贯穿整个电路板的孔。

根据增加层数不同,HDI可分为一阶HDI、二阶HDI、三阶HDI以及Anylayer HDI。Anylayer HDI被称为任意阶或任意层HDI。

如果刚入门的硬件工程师初次接触多层HDI的时候,面对动辄十层八层的线路,像蜘蛛网一样,很容易看晕。那么HDI里面的阶与层该如何理解?

其实说来也不难,HDI的“层”直接数板的内外次数就行了,而要知道HDI多少阶的方法则是看基板压合的次数,即压合了几次,就是几阶。

例如下图所示的三个HDI板,最左边是一个10层1阶HDI板,先钻了2-9层的埋孔后,接着对1-2层和9-10层进行压合打了一次激光孔,最后钻1-10层通孔。

中间是一个12层2阶HDI板,先钻了3-10层埋孔后,接着对2-3层和10-11层进行一次压合,打一次激光孔,再对1-2层和11-12层进行第二次压合,打第二次激光孔,最后再钻1-12层通孔。

剩下最右那个属于8层7阶HDI板,其是先逐次进行激光打孔后压板再进行1-8层的通孔,由于激光打孔次数超过三阶以上,因此这类产品又叫做Anylayer HDI板。


随着技术的升级,目前一阶、二阶与三阶HDI技术生产出来的产品都算偏中低端,仅有Anylayer HDI技术生产的产品才称得上高端。如果技术能够再进一步升级,那么HDI板就会向类载板(SLP)演进。

 

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HDI板具有高度集成的特性,因此主要应用于移动终端类产品和计算机类产品,比如手机、笔记本电脑、汽车电子、PC、军工类等等。

其中,手机是HDI最大的应用市场,以2018 年全球HDI产值高达92.22亿美元为例,手机占比最高,约为66%,其次是电脑PC行业,占比约为14%,两者加总约为80%。


手机是对HDI的性能要求最高的细分应用,一直以来引领HDI的技术升级。

从演变历史来看,可以看到在2003-2004年的时候,手机的电路板主要以1阶1层的HDI为主。2008年智能手机诞生以来,2013年苹果推出的iPhone 5S,首次采用了Anylayer HDI板。2017年,苹果推出的iPhone X,Anylayer HDI板首次向类载板(SLP)升级。


目前,最新的苹果以及三星旗舰机,就是使用类载板工艺制成的最高端PCB板。而我国的安卓系手机,如华为、OPPO、VIVO、小米等手机公司,受技术和硬件限制目前仍多使用的是Anylayer HDI主板。

 

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现阶段,整体消费电子的发展趋势在向高智能化、轻薄化以及可便携靠拢,而这种发展趋势会对HDI板的要求不断提高。此外,智能汽车和物联网发展也会带来对HDI的相关增量。

据统计,2018年全球HDI(含SLP)的市场规模为92.22亿美元,预计到2023年有望增长113.77亿美元。其中Anylayer HDI和SLP的份额有望从2018年的31%提升至2023年的43%。

以应用占比最大的手机为例,我们可以看到自2019年5G正式商用以来,全球5G手机出货量在快速增加,仅是下半年以来全球5G手机出货量就达到0.13亿部,占全部智能手机出货量的0.9%。

Canalys数据预测,2023年5G手机将达到7.74亿部,占全部智能手机出货量的51.4%,届时超越4G手机成为主流手机机型。而2019年全球手机HDI市场规模约为16亿美元,相关券商预测,2022年预计会达到20亿美元。


在5G背景下,高阶HDI和SLP主板将会成为手机更新换代的标配。

 

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一家生产传统的PCB厂商若想要进入HDI领域,那就需要从重新购置生产设备做起。不过有了设备还不行,还需要掌握相关的技术工艺。而且HDI工艺繁杂,生产一块HDI主板涉及到的工序超过100多道。如果没有技术的逐步积累,就算给你一套完整的设备,也很难短时间内生产出HDI主板。


所以,早期技术先发优势形成了如今以中国台湾、欧美和日韩为主的生产格局。从全球竞争格局来看,前十大HDI厂商市占率超过50%,其中市占率前四位的HDI 厂商分别为华通电脑、奥特斯、讯达科技和欣兴。


由于技术和资金构筑了一条厚厚的天然壁垒,因此使得传统PCB厂商及其他厂商比较难以转型HDI板生产。然而,在多年的激烈竞争下,实际上整个HDI行业早已经变得不怎么挣钱。据了解,目前全球主要HDI硬板制造企业平均毛利率仅15%左右。

一边是技术和资金的高投入,另一边则是盈利羸弱,再加上中国大陆地区HDI企业的强势崛起。对于HDI这个行业,不少外资及台资企业选择在扩产方面表现出谨慎甚至退出市场。

比如,先是日本Panasonic关闭越南、台湾地区工厂,卖掉山梨工厂,在2015年正式退出HDI制造业市场。接着韩国三星电机2019年也宣布关闭昆山HDI工厂,退出HDI行业。另外,LG Innotek也将因为聚焦半导体业务而关闭其HDI业务。

在海外厂商不断地退出的同时,实际上也并未看到其他HDI领先厂商有着较大扩产意愿。最终结果是,HDI供给格局变得持续紧张。尤其今年下半年以来,除了其他PCB品类的行情不温不火外,HDI板火爆市场,有部分头部厂商的订单都排到了明年6月份。

不过,日韩HDI企业的退出、外资扩产意图弱势对于国内厂商来说反而是一件好事。

一直以来,中国大陆本土HDI起步较晚,技术能力、接单情况与国外一流厂商有一定差距。虽然经过十多年的发展,国内HDI厂商雨后春笋般涌现,包括有东山精密、胜宏科技、超声电子、生益电子、五株、博敏、崇达、景旺等近20家,市场初见规模,但实际份额相对较小。

目前,国内还在加快HDI的产能布局,抢占日韩HDI企业退出来的市场份额。2021是国内HDI厂商产能集中投放的元年,在HDI供给紧张下,将大幅提升国内HDI厂商产品在整个HDI市场的份额。


然而,国内的HDI厂商的产品会仍然倾向做入门级(一阶、二阶、三阶)产品,像高阶HDI主板和SLP主板量产,除了鹏鼎控股和中京电子个别企业外,其他HDI厂商技术门槛短期内难以逾越,接下来还需要继续努力。

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