疆亘观察|AI赋能电子之母,PCB迈向高阶新纪元

疆亘观察|AI赋能电子之母,PCB迈向高阶新纪元

疆亘观察

印刷电路板(PCB),作为承载电子元器件并连接电路的“电子产品之母”,是现代电子信息产业不可或缺的基础。当前,全球PCB行业正站在一个由传统稳定增长向高阶结构性增长跃迁的关键拐点。以AI服务器、汽车电子、新一代通信为代表的下游应用爆发,驱动PCB产业在用量、层数、材料、工艺等维度上进行全面升级。

印刷电路板 资料来源:电子工程专辑公众号

本文介绍了PCB产业的构成与分类,深入分析其核心驱动因素与技术发展趋势、产业链、市场规模与竞争格局,并对行业的未来发展方向进行展望。

PCB产业概述

在任何一部智能手机、一台电脑、一辆新能源汽车乃至一颗卫星中,都离不开一块或多块形态各异的“板子”——PCB。它以其独特的方式,将微观世界的芯片、电容、电阻等元器件有序地组织起来,构建起宏观的电子系统,是信息传递、计算处理和功能实现的物理载体。

长期以来,PCB行业被视为电子产业的“晴雨表”,其发展与下游终端市场的景气度高度相关。然而,进入21世纪20年代,这一传统认知正在被打破。PCB产业不再仅仅是被动跟随,而是越来越多地成为推动电子产品性能突破的关键瓶颈和创新焦点。尤其是在AI浪潮下,算力需求的指数级增长对数据传输速度和信号完整性提出了挑战,直接将PCB推向了技术变革的风口浪尖。高多层板(High-Layer-Count Board)、高密度互连板(HDI)、封装基板(IC Substrate)等高端产品,正从“可选项”变为“必需品”,其价值和重要性日益凸显。

英伟达GPU PCB升级 资料来源:英伟达

PCB是什么

PCB(Printed Circuit Board),中文全称为印刷电路板或印制线路板,是指在绝缘基材上,按预定设计,通过电子印刷术等工艺制作形成点到点之间连接导线和印制元件的板子。PCB的历史可追溯至20世纪初,经过数十年的发展,从单层板到多层板,再到高密度互连(HDI)板和柔性电路板(FPC),其技术水平和应用领域不断扩展。如今,PCB已成为电子产业链中不可或缺的一环,其核心功能包括:

  • 提供机械支撑:为各类电子元器件的固定和组装提供基础平台。
  • 实现电气连接:为元器件之间提供稳定、可靠的电气互联通路。
  • 信号完整性:优化线路设计,减少信号干扰和损耗。

PCB的基本构成

  • 基材:通常是玻璃纤维(如FR-4)和环氧树脂等绝缘材料压制而成,构成了PCB的骨架。
  • 铜箔:覆盖在基材表面的薄铜层,经过蚀刻处理后形成导电的线路和焊盘。
  • 阻焊层:覆盖在铜箔线路之上的一层绝缘保护油墨(通常为绿色),用于防止线路氧化和焊接时发生短路。
  • 丝印层:印在阻焊层上的文字、符号和图形,用于标注元器件的位置和参数,方便组装和维修。

PCB的主要分类

按层数划分

  • 单面板/双面板:分别只有一面或两面有铜箔电路,工艺简单,成本低,应用于收音机、电源等简单电子产品。
  • 多层板:由多层导电图形层与绝缘材料交替叠压而成,布线密度高,性能稳定。4-16层板常见于消费电子和普通服务器,而18层以上的高多层板则主要用于AI服务器、大型交换机等高端设备。

按技术特性划分

  • 高密度互连板(HDI):采用积层法制造,使用微盲孔/埋孔技术实现层间连接,大幅提升布线密度。根据叠层次数分为一阶、二阶乃至任意阶HDI,是智能手机主板、AI加速卡(OAM)的核心技术

HDI产品结构 资料来源:SMT技术分析

  • 封装基板:用于连接半导体芯片与PCB母板的媒介,其线宽/线距已达到微米级,技术门槛最高,是芯片封装的关键材料。
  • 高频高速板:采用介电常数和介电损耗极低的特殊材料(如罗杰斯、泰康尼克、PTFE),用于5G基站、雷达、高速服务器等领域。
  • 金属基板:以铝或铜为基材,散热性能极佳,广泛用于大功率LED照明、电源模块。

HDI、高多层PCB与常规PCB结构对比 资料来源:景旺电子官网

PCB生产工艺

随着电子产品对“高密度、细线路”的追求,PCB的制造工艺也在不断演进。其核心在于如何精确地在基板上形成导电线路,主要可分为三类。

  • 减成法
  • 这是最传统且应用最广的工艺。它从一块完整的覆铜板(CCL)开始,通过化学蚀刻的方式,“减去”不需要的铜,从而留下所需的电路图案。这种方法的优点是工艺成熟、成本低廉,但由于蚀刻时会产生“侧蚀”效应,难以制作线宽/线距低于50um的精细线路,适用于绝大多数普通多层板和中低端电子产品。
  • 半加成法 (SAP)
  • 该工艺主要用于IC封装基板等对线路精度要求极致的领域。它在仅有极薄导电种子层的基板上,通过电镀的方式,选择性地“增加”铜的厚度来直接构建线路。SAP可以制造出侧壁垂直、尺寸精确的微米级线路,精度可达30um以下,但工艺复杂,成本高昂。
  • 改良半加成法 (mSAP)
  • mSAP源自减成法与SAP之间的折中与优化,是高端PCB制造的主流技术。它从一层较薄的铜箔(如3-5um)开始,先通过电镀加厚所需线路,最后再快速蚀刻掉非线路区域的薄铜底层。mSAP显著减少了侧蚀效应,能够高效稳定地生产出高精度的细线路,是制造智能手机主板(类载板SLP)和AI服务器加速卡等高阶HDI板的关键技术,完美匹配了当前高端电子产品对高密度互连的需求。

SAP与mSAP工艺流程 资料来源:《FCBGA基板关键技术综述及展望》

核心驱动因素:

AI、汽车、通信三驾马车

PCB行业正经历一场深刻的结构性变革,其核心逻辑已从过去单纯跟随下游市场波动的晴雨表,转变为主动推动电子产品性能突破的关键环节。行业增长的根本动力,源于下游应用对数据处理能力、传输速度和集成度的需求。这种需求通过应用场景到性能要求,再到PCB解决方案的链条传导,最终体现为PCB产业向高密度、高速度、高集成方向的演进。

AI服务器与数据中心

AI大模型对算力的指数级需求,是当前驱动PCB技术跃迁的主要动力。它不仅带来了PCB用量的激增,更关键的是,它对PCB的技术规格提出了革命性的要求,从而实现了“量价齐升”。AI服务器的核心挑战在于如何让海量的GPU集群以超低延迟进行数据交换。这直接将PCB从一个简单的承载平台,变为了一个高性能的中枢系统,也导致了PCB技术向两大方向的演进。

  • 高密度化:为了缩短GPU与高带宽内存(HBM)之间的信号路径,AI加速卡模组(OAM)必须在极小空间内集成海量元件和复杂的供电网络。这直接推动了高阶HDI PCB的普及。采用mSAP工艺,实现更精细的线宽/线距,已成为4阶乃至更高阶HDI板制造的标配。使得信号在芯片模组内部能够走得更快、更短。
  • 高速与高多层化:为了实现多个OAM模组间的高速互联(如通过NVLink),通用基板(UBB)必须承载超大规模的并行数据通道。这带来了两大技术需求,一是层数激增,主流方案已达20层以上,以容纳复杂的布线;二是材料升级,为应对PCIe 5.0/6.0等高速信号,必须采用超低损耗甚至更高级别的特殊覆铜板材料,以确保信号完整性。同时,配合背钻等先进工艺,消除信号反射,使得信号能够在不同模组之间跑得更快、更稳。

与传统服务器仅需一块十几层的普通主板不同,一台AI服务器新增了数块技术顶尖的OAM板和一块巨大且昂贵的UBB板,其单机PCB价值量可达传统服务器的10-15倍,是高端PCB市场最确定的增长点。

传统服务器PCB应用 资料来源:广合科技招股书

DGX A100 PCB应用 资料来源:英伟达官网

汽车电子

汽车电子在智能化与电动化双轮驱动下的全面升级,为PCB带来了广阔且多元化的增量市场。

  • 电动化:新能源汽车的“三电系统”(电池、电机、电控)需要大量PCB,如电池管理系统、电机控制器等,其中常使用厚铜板、FPC等。
  • 智能化:高级驾驶辅助系统乃至自动驾驶的发展,带来了摄像头、雷达、激光雷达等传感器的激增,以及大算力域控制器的应用。这些系统对信号处理速度和可靠性要求极高,推动了高频高速板、HDI板在汽车领域的渗透。单车PCB价值量有望从数百元提升至数千元甚至上万元。

新能源汽车PCB应用 资料来源:金禄电子招股书

新一代通信技术

5G/6G通信向更高频段、更宽频谱发展,对信号传输的损耗和延迟要求极为苛刻。这使得基站的天线单元、基带处理单元以及核心网的路由器、交换机中,必须使用高频高速PCB。随着通信速率从400G向800G、1.6T演进,对PCB材料等级、层数和制造工艺的要求也在持续攀升。

通信领域PCB应用 资料来源:广合科技招股书

PCB产业链结构分析

PCB行业产业链可分为上游原材料、中游PCB制造和下游应用三大环节。整个链条呈现出“上游集中、中游竞争、下游驱动”的典型特征,各环节的技术水平和市场格局直接影响着中游PCB厂商的成本、利润与发展方向。

PCB产业链上下游 资料来源:CSDN

上游:核心原材料高度集中

上游原材料是PCB制造的基础,占总成本的50%-70%,其供应稳定性和技术水平至关重要。此环节市场格局高度集中,技术壁垒高,头部厂商掌握着核心议价权。关键材料包括:

覆铜板(CCL):作为成本占比最高的材料(约30%),其性能直接决定了PCB的电气特性。全球市场由少数巨头主导,主要厂商包括生益科技、建滔集团,以及中国台湾的南亚塑胶、联茂电子、台耀科技等。

铜箔:分为电解铜箔和压延铜箔,是形成导电线路的关键。市场主要被韩国的SK Nexilis、日进材料,中国台湾的长春集团,以及中国大陆的华威电子、铜陵有色等企业占据。

玻璃纤维布与环氧树脂:分别作为CCL的增强材料和绝缘基材。玻璃纤维布市场由中国的巨石、泰山玻纤等主导;环氧树脂则以中国台湾的南亚塑胶、长春集团等为代表。

PCB成本结构 资料来源:中商产业研究院

中游:PCB制造竞争激烈,高端市场向头部集中

中游是PCB制造环节,涉及设计、加工和组装,全球厂商数量众多,竞争激烈,代表性企业包括鹏鼎控股(全球最大PCB厂商)、欣兴电子、深南电路、沪电股份东山精密、胜宏科技,以及专注于中小批量生产的景旺电子。中游厂商在产品技术含量和市场定位上差异较大,高端领域(如HDI、IC载板)集中度较高,低端领域则同质化严重。

下游:应用决定技术方向与市场规模

下游应用是PCB产业发展的终极驱动力,其需求变化直接决定了PCB的技术迭代方向和市场空间,应用领域覆盖消费电子、通信设备、汽车电子、工业控制、医疗设备等,客户多为大型科技企业,如苹果、华为、三星、英伟达、亚马逊等,这些企业采购量大,议价能力极强,对PCB厂商形成较大压力。

行业挑战:议价能力与周期性风险

尽管PCB行业前景广阔,但其产业链中游位置带来了议价能力困境和周期性风险。PCB制造业处于“中间大,两头尖”的格局,上游原材料市场(如覆铜板、铜箔)集中度高,供应商议价能力强,能将成本压力传导至PCB厂商;下游客户(如苹果、华为)采购量大,议价能力强;而中游PCB厂商数量众多,竞争激烈,尤其在中低端产品领域同质化严重,导致其在上下游夹击下议价能力较弱。

2023年全球PCB和覆铜板行业集中度 资料来源:Prismark

这种议价困境在经济周期波动中进一步放大。经济上行期,下游需求旺盛但原材料价格暴涨,PCB厂商虽订单饱满,却难以完全转嫁成本,面临“增收不增利”;经济下行期,下游需求萎缩,客户压价导致厂商陷入价格战,即使上游原材料价格回落,降幅往往不及PCB产品售价降幅,毛利率受挤压。因此,周期性波动对PCB厂商的成本控制、供应链管理和客户关系维护能力提出极高要求。

市场规模与竞争格局

全球市场规模与产品结构

目前全球PCB产业已形成以亚洲为绝对制造中心的格局。中国大陆自2006年起成为全球最大的PCB生产基地,2024年产值占全球一半以上。近年来,受地缘政治、供应链安全等因素影响,“中国+N”的趋势日益明显,以泰国、越南为代表的东南亚国家成为PCB产业转移的新热点,众多厂商纷纷在当地投资建厂,以满足客户全球化交付的需求。

根据Prismark数据,2024年全球PCB产值预计约为736亿美元,预计到2029年市场规模将达到947亿美元,2024-2029年的复合年均增长率约为5.2%,呈现稳定增长态势。然而,市场结构性分化显著。18层及以上的高多层板市场,同期CAGR预计高达15.7%;AI服务器相关的HDI市场,2023-2028年CAGR预计为16.3%。这表明,市场增长的主要动力源于高端产品,行业正在经历价值重构。

全球PCB市场产值 资料来源:Prismark

从产品结构看,2024年全球PCB市场中,多层板占比最高,约为38%;封装基板、HDI板和柔性板各占约17%,三者份额相当;单双面板及其他占比约11%。

2024年全球PCB产品结构 资料来源:Prismark

主要参与玩家

全球PCB市场参与者众多,但高端市场集中度较高。海外巨头主要集中在中国台湾(如臻鼎、欣兴、健鼎)、日本(如旗胜)、韩国和美国(如TTM)。这些企业在封装基板、高端HDI等领域技术较为领先。中国大陆厂商近年来快速崛起,以胜宏科技、沪电股份、深南电路、生益电子等为代表的厂商,凭借技术突破和产能扩张,在AI服务器、汽车电子等高端市场取得了重要份额,正逐步从追赶者向引领者转变。

未来展望与总结

PCB行业正经历一场深刻的结构性转型,其产业角色正从下游电子市场的被动“晴雨表”,演进为前沿科技突破的关键赋能者。此轮变革的核心驱动力源于AI算力革命对数据传输效率的极致要求,这正推动行业增长的底层逻辑,从传统的“周期性驱动”向不可逆转的“技术升级驱动”转变。

展望未来,产业的演进路径将围绕技术、制造与模式三个维度深化。技术层面,PCB与半导体封装的边界日趋模糊。基板化趋势日益显著,通过改良半加成法(mSAP)等先进工艺实现的类载板(SLP),以及将无源甚至有源元件直接埋入板内的嵌入式元件技术,正推动PCB向更高集成度的异构集成平台发展。制造层面,为应对上述产品的工艺复杂性与高可靠性要求,向智能制造的转型已是必然。其核心在于建立覆盖全流程的数据追溯系统,并利用大数据与AI算法对关键工艺参数进行精密控制与预测性维护,从而实现良率的持续优化与品质的高度一致性。商业模式层面,领先企业正通过早期供应商参与(ESI)模式,深度介入客户的产品定义与设计阶段,提供包括信号完整性(SI)/电源完整性(PI)仿真、可制造性设计(DFM)在内的增值服务,从而从“订单执行者”转变为“解决方案共创者”。同时,出于供应链韧性的考量,以东南亚为代表的全球化产能布局亦在加速,成为服务全球客户与分散风险的战略标准。

综上,PCB行业正进入一个由高端需求定义的全新发展阶段。尽管中低端市场的竞争和产业链中游的议价压力客观存在,但由AI服务器、自动驾驶、新一代通信等应用定义的高端市场,其技术壁垒与产品价值正以前所未有的速度向上延展。对于那些已掌握高阶HDI和超高多层板核心工艺、完成智能化生产转型并具备全球化运营能力的头部企业而言,一个量价齐升、价值重塑的结构性增长周期已经确立。

特别声明:[疆亘观察|AI赋能电子之母,PCB迈向高阶新纪元] 该文观点仅代表作者本人,今日霍州系信息发布平台,霍州网仅提供信息存储空间服务。

猜你喜欢

合肥AI智能开发公司的服务范围是什么?(合肥智能产业化基地)

在人工智能技术深度渗透各行业的2025年,AI智能开发公司已从单一的技术提供方转型为“技术+场景+生态”的综合服务商。 AI开发公司的技术底座涵盖机器学习、深度学习、自然语言处理等核心领域。以医疗影像诊断系统…

合肥AI智能开发公司的服务范围是什么?(合肥智能产业化基地)

女子35楼坠落 救治50余天恢复神志 奇迹生还经历多次手术(女孩35楼跳下)

中南大学湘雅三医院近日成功救治了一名从35层高楼坠落的27岁女子。经过重症医学科病房50余天的救治和10次左右的手术,该女子已恢复神志,并转入烧伤整形科进行进一步治疗。医生预计她未来能够生活自理

女子35楼坠落 救治50余天恢复神志 奇迹生还经历多次手术(女孩35楼跳下)

农化行业服务新篇:数字化浪潮下的服务变革(如何做好农化服务)

数智化时代,对内,人工智能赋能员工在作物病虫害分析、土壤肥力评估、农技方案生成等场景;对外,智能农技客服覆盖全量客户,智能种植方案推荐系统在部分企业上线,助力农技人员为农户提供精准化的种植解决方案,在AI的…

农化行业服务新篇:数字化浪潮下的服务变革(如何做好农化服务)

不锈钢管为什么会取代塑料管(不锈钢管为什么会开裂)

不锈钢管是一种可回收利用的材料,即使在使用寿命结束后,也可以进行回收再加工,重新制成新的不锈钢制品,极大地减少了资源的浪费和对环境的压力。 不锈钢管凭借其在材质特性、卫生性能、环保可持续性、使用寿命以及外观等…

不锈钢管为什么会取代塑料管(不锈钢管为什么会开裂)

宠物摄影翻车怎么拯救?快速对焦秘诀让您轻松搞定!(宠物摄影相机)

一、优化自动对焦设置启用连续自动对焦模式(AF-CAISERVO):半按快门时持续追踪宠物移动,适用于奔跑、跳跃场景。提升ISO抗噪:光线不足时适度调高ISO(如ISO 1600-3200),配合大光圈…

宠物摄影翻车怎么拯救?快速对焦秘诀让您轻松搞定!(宠物摄影相机)