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SLP类载板成为手机PCB板技术迭代的新选择

分类:行业新闻 发布:2020年01月06日 10:02 浏览:271次 Tag:

近年来,苹果作为手机行业的风向标,持续推进细分领域的设计创新,渗透率增长,引领越来越多的安卓阵营品牌厂商纷纷追随,从内部元器件、天线到类载板(SLP),都是如此。

近期,天风国际分析师郭明錤报告称,苹果自2019年第三季度末开始停售配备Any-layer HDI主板的iPhone机型。同期,iPhone机型开始全部配备单价更高的SLP,以满足耗电量增加下对更大电池容量的需求。 

长期以来,智能手机的电池容量和续航能力一直都是硬伤。随着5G通信技术的发展,加之折叠屏、3D成像、无线充电等创新型功能增加,PCB板的元器件集成度不断提高,同时要求尺寸、重量及体积等不断缩小,SLP成为技术迭代的新选择。

除苹果之外,三星和华为等终端品牌厂商也陆续跟进,三星在Galaxy系列和华为在P30系列中也采用SLP。然而,基于成本、技术、良率等因素影响,这一技术暂未大面积应用在其他终端品牌上,但也吸引了国内PCB厂商开始加码布局。

技术迭代从HDI向SLP进阶

近几年,随着智能手机、可穿戴设备等向智能化、小型化、多功能化等趋势发展,集成的元器件数量翻倍增多,导致线路板的空间被大大压缩。

SLP作为HDI的进阶产品,在HDI技术的基础上,采用M-SAP制程可进一步细化线路的新一代精细线路印制板,极大地提高元器件集成度减小PCB板的物理空间,从而将更大空间留给电池。

数据显示,同样功能的PCB,SLP与HDI相比,厚度减少30%,面积减少50%。

据了解,2017年iPhone X因零组件升级,开始采用双层堆叠的2片SLP外加1片连接用的HDI板,整体FPC用量高达24块,较iPhone7机型增加了10块左右,单机价值量也从过去的30美元左右上升至40美元以上。

而后,2018年的iPhone XS MAX上,FPC板的使用高达27片,包括3片SLP主板及24片软板,预测价值量超过70美元。相比iPhone X,PCB成本增长近一半。

彼时,苹果在iPhone 8和X上使用类载板SLP时,就有研究机构预测,SLP的应用将彻底改变基层衬底和PCB市场。

如今,2020年为适应5G网络,新款iPhone的SLP主板面积将增加10%-15%,这就导致新一代产品相对于iPhone 11至少会多出约30%成本,最终售价或会迎来大幅上涨。

由此来看,随着5G的到来,在集成度和性能上的更高要求,除了苹果、三星和华为,其他中高端智能手机上用SLP也有更多可能性,也延伸出新的技术迭代需求,推动PCB到SLP的过渡。

需求增长供应商卡位

当前,智能手机使用SLP板也是基于半导体封装技术和制程的升级,SLP接近用于半导体封装的IC载板。

 Yole分析师表示,SLP实际上是一块大型基板,采用mSAP制造,具有电路板的尺寸和功能。与标准的HDI板相比,SLP的优势包括更高的线路分辨率,更好的电气性能以及节省空间和节能的潜力,这在狭窄的、电量有限的智能手机环境中非常重要。

据战新PCB产业研究所统计,2018年全球类载板(SLP)市场规模达67亿元(接近10亿美元),市场几乎全部来源于苹果。预计2019年全球市场规模将达104亿元,同比增长54.68%,占手机用PCB总市场规模的10.6%。2019年随着三星、华为等主流企业的手机及其他移动智能终端核心产品SLP采用率的提升,预计至2022年,全球SLP市场规模将达274亿元,占手机用PCB产值比重将上升至26.6%。

然而,不容忽视的是,相比HDI,SLP的精密度非常高,其层数、钻孔数、线路密度都高出一个档次,其产线制造成本高企,良率也不稳定,致使产品价格居高不下,其供应商集中于日韩和中国台湾厂商,包括鹏鼎控股/臻鼎、AT&S、TTM、欣兴、华通等。

正如郭明錤预测,苹果新机的SLP供应商预计鹏鼎/臻鼎与AT&S的订单比重最高,均为25–30%,为最大受益者。不同于苹果,三星Galaxy S系列的SLP供应商一般从三星电机和韩国电路等厂商中挑选。而华为作为苹果、三星后,第三个大量采用SLP板的终端品牌,其供应商体系在A股市场里并不多见。

众所周知,技术的迭代和应用都需要产业链的配套支撑,目前除了鹏鼎控股外,A股市场中,超声电子作为5G PCB在终端产品领域的受益者,曾在互动平台表示,公司具备SLP制造技术的厂商,SLP广泛应用于智能手机、平板电脑和穿戴设备等电子产品,目前主要大量应用于中高端智能手机。

此外,中京电子在今年的珠海5G通信电子电路项目中,规划主要生产高多层、任意层HDI、SLP(mSAP)、R-F(刚柔结合)等产品,主要应用于5G通信、汽车电子、新型显示及物联网等相关应用产品,预计2021年6月前投产。

延伸阅读:全球类载板(SLP)市场规模分析及预测

一、什么是SLP

SLP(substrate-like PCB),中文简称类载板(SLP),是下一代PCB硬板,可将线宽/线距从HDI的40/50微米缩短到20/35微米,即最小线宽/线距将从HDI的40微米缩短到SLP的30微米以内,目前鹏鼎控股SLP已经可以做到25微米。从制程上来看,SLP更接近用于半导体封装的IC载板,但尚未达到IC载板的规格,而其用途仍是搭载各种主被动元器件,因此仍属于PCB的范畴。智能手机用SLP板,同样面积电子元器件承载数量可以达到HDI的两倍。
智能手机用HDI板和SLP板对比

二、SLP出现的机遇

智能手机、平板电脑和穿戴设备等电子产品不断向智能化、小型化和功能多样化的发展趋势,PCB上需要搭载的元器件大幅度增加但要求的尺寸、重量、体积却不断缩小。在这样的背景下,PCB导线宽度、间距,微孔盘的直径和孔中心距离,以及导体层和绝缘层的厚度要求都在不断下降,而传统HDI受限于制程难以满足以上要求。因此堆叠层数更多、线宽线距更小、可以承载更多功能模组的SLP技术成为解决这一问题的必然选择。

PCB线宽/线距技术及导入时间演进

用同样功能的PCB,SLP能够大幅度减小HDI板的面积和厚度,厚度减少约30%,面积减小约50%,能够为电子产品腾出更多空间发展新硬件或增加电池容量。

三、SLP技术

SLP适配SIP封装技术,SLP需求的一大提升方向在于其与SIP封装技术的契合。根据国际半导体路线组织(ITRS )的定义SIP(System in a package)即系统级封装技术,是多个具有不同功能的有源电子元件与可选无源器件,例如包括处理器、存储器、MEMS等功能芯片和光学器件等集成在一个封装内,实现一定功能的单个标准封装件,从而实现一个基本完整的功能,形成一个系统或者子系统的封装技术。

实现电子整机系统的功能通常有两种途径,包括统单芯片SOC(System on Chip)与系统化封装SIP。SOC是指将原本不同功能的IC,整合在一颗芯片中实现电子整机系统。近年来由于半导体制程的提升愈发困难,SOC发展遭遇技术瓶颈,SIP成为电子产业新的产业技术潮流。对于SIP而言,由于系统级封装内部走线的密度非常高,普通的PCB板难以承载,而SLP更加契合密度要求,适合作为SIP的封装载体。

四、SLP制造技术

目前在印制线路板和载板制造工艺中,主要有减成法、全加成法与半加成法三种工艺技术:

减成法:减成法是最早出现的PCB传统工艺,也是应用较为成熟的制造工艺,一般采用光敏性抗蚀材料来完成图形转移,并利用该材料来保护不需蚀刻去除的区域,随后采用酸性或碱性蚀刻药水将未保护区域的铜层去除。

全加成法(SAP):全加成法工艺采用含光敏催化剂的绝缘基板,在按线路图形曝光后,通过选择性化学沉铜得到导体图形。

半加成法(MSAP):半加成法立足于如何克服减成法与加成法在精细线路制作上各自存在的问题。半加成法在基板上进行化学铜并在其上形成抗蚀图形,经过电镀工艺将基板上图形加厚,去除抗蚀图形,然后再经过闪蚀将多余的化学铜层去除,被干膜保护没有进行电镀加厚的区域在差分蚀刻过程中被很快的除去,保留下来的部分形成线路。

SLP虽属于印制线路板,但从制程来看,其线宽/线距为20μm/35μm,无法采用减成法生产,同样需要使用MSAP制程技术。

五、苹果是SLP的市场带动者和引领者

Apple 引领市场朝类载板SLP 发展,符合高精度需求与SiP 封装技术:苹果新产品iphone以及Apple Watch采用线宽线距更小的"类载板"(SubstrateLike-PCB,简称SLP)技术,引领HDI 市场朝类载板发展,技术升级为产业带来新的商机。自2010 年起,苹果智能手机以及平板电脑主板采用Any Layer HDI 制程,2014 年由于功能不断提升、新增加尺寸且设计L型均带动了产业的蓬勃发展,目前苹果采用SLP 将加速类载板子行业的发展,但是由于类载板产线需要重新建设,初期的良率以及品质有待提升,领先者有望享受丰厚的利润空间。 

苹果在iPhone、Apple Watch等产品上已经大量使用SiP封装技术,其中iPhone6开始使用SiP技术,iPhone X中SiP占比已高达38%。目前各大手机品牌中只有苹果在其产品中使用了SLP,其中Watch Series 4中有一块SLP,iphoneXS中有两块SLP,Iphone XR MAX则有三块SLP,可以看出SLP在苹果产品中用量也在逐渐提升。

其达他品牌手机和电子产品也不断有消息传出会采用SLP,但截至2019年上半年,实际推出的产品仍然大部分尚未采用SLP,这与SLP生产难度大,目前全球能够SLP批量供货的企业相对较少,大部分给苹果供货有关。目前三星和华为已经开始在少部分高端型号的手机上采用SLP,不论如何,全球高端智能手机和其他电子产品批量采用SLP只是时间问题。

六、全球SLP市场规模及预测

据战新PCB产业研究所统计,2018年全球类载板(SLP)市场规模达67亿元(接近10亿美元),市场几乎全部来源于苹果。预计2019年全球市场规模将达104亿元,同比增长54.68%,占手机用PCB总市场规模的10.6%。2019年开随着三星、华为等主流企业的手机及其他移动智能终端核心产品SLP采用率的提升,预计至2022年,全球SLP市场规模将达274亿元,占手机用PCB产值比重将上升至26.6%。

2016-2022年全球类载板(SLP)市场规模及预测

数据来源:战新PCB产业研究所

七、全球SLP主要生产企业

目前在SLP上面投入研发和生产线的,主要包括台资企业鹏鼎控股,台湾华通、韩国三星电机(SamsungElectro- Mechanics)、韩国电路(Korea Circuit)、韩国Daeduck GDS、韩国ISU Petasys,日本旗胜、日本揖斐电、日本名幸等。

 
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