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          5G 芯片倒逼主板PCB工藝升級

                                                                          5G 芯片倒逼主板PCB工藝升級




          1、5G 芯片高集成小尺寸,5G 主板將全面采用 Anylayer 和 SLP


          從當前的時點來看,手機相關最大的變化是非 5G 手機向 5G 手機轉變,其底 層變化邏輯是芯片的變化。芯片的變化主要來自兩方面:


          1) 5G 增加射頻前端芯片數量:手機內射頻前端芯片數量會隨著通信頻段的 增加而相應增加(一般一個芯片處理一個頻段),5G 手機由于增加了 5G 通信頻段,因此 5G手機的芯片數量將增加;


          2) 5G 芯片 I/O 數會提升:隨著手機功能日趨復雜、響應速度越來越快,而 5G 手機無論是在運算能力還是存儲能力方面都將具備更強的能力,最終就 會體現在更多的 I/O 數上。如果芯片工藝制程不變,更多的 I/O 數意味著 更大的芯片尺寸。


          上述兩大變化意味著如果手機芯片工藝不發生本質變化,那么芯片的數量和尺 寸都將更大,從而就需要更多的主板空間,以華為 Mate 20 X 5G 和 Mate 20 Pro(4G)的主板為例,同樣采用 12層 Anylayer 的技術方案,Mate 20 X 5G 的主板面積比 Mate 20 Pro 要大 17~20cm2。



          因此,在手機本身體積大小有限的情況下,提高芯片的集成度(減少數量)和 采取更低納米制程(控制尺寸)勢在必行。根據各大芯片廠商發布的 5G 芯片 的情況,我們可以看到現已發布的主要 5G 芯片基本上都將采用 7nm 以內的制 程工藝(僅三星 Exynos980 采用 8nm 制程,但這并非主力型號,影響不大) ,并且高通的驍龍 765G 和海思的麒麟 990“集成版”都將 SoC 和 5G 基帶集成 在一起,可見 5G芯片高集成度、低納米制程的趨勢確定。


          芯片高集成度、低納米制程的方案,簡單來說就是在更小的面積內(低納米制 程)做出更多的線路(高集成度),這勢必使得 BGA 直徑和焊盤節距要縮小, 那相應地,作為承載芯片的手機主板的線寬線距、孔徑大小等也必須縮小。


          根據前述內容,HDI 的高密度性是通過增層的方式增加盲孔/埋盲孔的方式來實 現的,增層越多、階數越高、密度越大、線寬線距/孔徑大小也就越小,也就是 說采用高階方案是縮小主板線寬線距/孔徑大小的必經之路。根據學術文獻記載, HDI、Anylayer、SLP 的理論線寬線距最小值能夠達到 50um、35um 和 25um, 再借鑒蘋果各機型的主板方案以及對應的特征參數,可以推斷在 5G 手機芯片 高集成小尺寸的情況下,手機主板從 HDI 向 Anylayer 再向 SLP 升級的趨勢正 在加速兌現。


          根據產業鏈調研,明年 5G 手機將至少采用四階以上 HDI 工藝技術,即往 Anylayer 和 SLP方案上轉變。具體來看安卓系和蘋果系的變化是不同的:


          1) 安卓系兩變:原采用 Anylayer 主板的機型主板繼續升級+原未采用 Anylayer 主板的機型采用 Anylayer;


          2) 蘋果系兩變:原采用 Anylayer 主板的機型升級為 SLP+原采用 SLP 主板的 機型繼續升級。




          如圖,在 5G 手機的帶動下,安卓系和蘋果系的主板都將發生較大的變化,最 終 2020 年開始將會形成安卓中高端新機型全面采用 Anylayer 方案、蘋果新老 機型主板全面采用 SLP 方案的市態。具體情況以及升級帶來的供需變化我們將 在下文分安卓系和蘋果系兩個層面展開討論。





          2、Anylayer 滲透空間充足,2020 年供給缺 20%


          安卓系中 Anylayer 方案占比僅 16.6%。以往安卓的主板方案主要包括兩類, Anylayer 和一階/二階/三階 HDI。5G 芯片方案將倒逼明年推出的 5G 新機型主 板方案必須采用 Anylayer 工藝,但此趨勢是否能夠為 Anylayer 帶來增量空間 是尚未解答的重要問題,如果安卓系中 Anylayer 的滲透率已經很高,那么即使 明年安卓新機全部采用 Anylayer 主板方案,該賽道也不會有太大的成長空間。


          我們認為可通過現有方案中安卓系 Anylayer 方案的占比來首先判斷增量空間是否充足,具體數值來看:




          綜合上述數據可得,安卓系 Anylayer 方案占比為 16.6%。為了對比研究,我們 利用國金證券研究創新數據中心披露的 2018 年華為、OPPO、VIVO 在國內的 各類機型出貨量2,按低端(價格小于 1000 元人民幣) 、中端(價格大于 1000 元小于 3000 元)和高端(價格大于 3000 元)分類統計出貨量,我們發現華為、 OPPO、VIVO 在 2018 年的高端手機出貨量占比為 20.4%,大于前述的安卓系 Anylayer 方案占比的 16.6%,這意味著安卓系以前年度有部分的高端機沒有采 用 Anylayer 方案,這部分差值揭示的是 Anylayer 可成長滲透的最小空間,而 事實上根據產業鏈調研的情況,明年不僅高端機幾乎必定采用 Anylayer 方案, 并且中端機型中價值量靠近高端的部分(2800~3000 元人民幣)很有可能也采 用 Anylayer 的主板方案,可見 Anylayer 的滲透空間充足、成長性強。





          需求預測:預計明年手機用 Anylayer 增幅達到 24.5%


          由此我們已經初步判斷出明年 Anylayer 有較大的成長性,那具體的市場空間以 及增速到底是多少呢?對此我們進行了測算。我們認為測算明年手機用 Anylayer 的邏輯思路應該是“手機用 Anylayer 市場規模=安卓系手機出貨量×安 卓系 Anylayer 主板滲透率×主板單機價值量”,因為根據前述的內容,我們認為 Anylayer 需求旺盛的強邏輯是原先未采用 Anylayer 的部分機型將確定會導入 Anylayer,這一邏輯可以很好地體現在“Anylayer 滲透率”這一變量中,該測 算邏輯具有合理性。


          我們推算出 2020~2022 年手機用 Anylayer 的市場規模為 16.4、 19.0 和 19.8 億美元,同比增長約 24.5%、15.5%、4.3%,可見明年手機用 Anylayer 有望迎來高增長,并且帶動整個 Anylayer 乃至 HDI 的增長加速。


          供給端:Anylayer 升級減損產能,供應商未及時擴產導致產能緊缺


          在需求高速增長的情況下,Anylayer 即將面臨產 能不足的情況,主要原因來自三個方面:


          1) Anylayer 升級會減損產能。根據 HDI 的工藝特性,HDI 是通過增層的方式 來構造盲孔/埋盲孔結構,每增層一次,就會多一次壓合、電鍍等工序, Anylayer 向更高層升級將會多重復幾次工序,會減損生產能力,并且對于 Anylayer 這類高密度產品來說,每增加一層就會損失至少 2%的良率,可以 說 Anylayer 升級本身將會造成產能縮減;




          2)供應端產能儲備不足。以往安卓系僅部分高端機型才會采用 Anylayer 的工 藝,同時蘋果在 2017 年開始新機型均采用 SLP 的工藝,因此造成了供應 商的產能閑置,抑制了供應商的擴產意愿,全球主要的 Anylayer 供應商普 遍在 2018 年或 2019 年縮減了資本開支,等到 2020 年才有資本開始回暖 的趨勢,考慮到 Anylayer 產能擴充至少需要 1-2 年時間,再結合他們最近 的擴產計劃可看到 2020年難以開出新產能;




          3) 環保審批拖累擴產進度。根據前文可知,Anylayer 每層的制作都要經過一 輪完整的壓合、鉆孔、電鍍等工序,因此 Anylayer 的生產所產生的污染物 是普通產能的數倍(電鍍過程的廢水量大), 因此 Anylayer 產能擴充受到 的環保審核更為嚴格,時長也更長,由此會拖累擴產進度。


          因此綜合來看,在 Anylayer 的需求增加并且升級的情況下,Anylayer 的產能將 有所減損,同時并沒有可觀的新產能開出,加上擴產受到環保審核的拖累,我 們判斷 Anylayer 全球產能供給端在明年不會出現增長變化。






          供應能力或短缺 20%,國內廠商迎入場機會


          結合供需的情況來看,一方面明年需求有較高增速的成長,另一方面既有生產 力受到各方面的限制而無法開出新的產能,供需將失衡,定量來看:


          1) 根據圖表 17,我們可以看到需求方面,2020 年安卓系采用 Anylayer 主板 方案的手機出貨量為 3.6 億部(包括老機型中的高端機和 2020 年新機型 5G手機) ;


          2) 根據圖表 13,我們可以看到 2018 年采用 Anyalyer 主板方案的手機出貨量 為 3 億部(此數量中包含了安卓和蘋果用 Anylayer 的數量,即考慮到全部 的產能供給),再考慮到 2018 年到 2019 年 Anyalyer 的產能沒有大的變化, 因此我們按照 3億部作為 Anylayer 的供應能力。


          結合供需兩方面的情況,我們可以大致推斷出 2020 年 Anylayer 的供需缺口對 應到手機出貨量來看為 0.6 億部,占原本供應能力的 20%,可見明年 Anylayer 的供需將出現明顯的不匹配。




          從產業鏈調研的情況來看,部分廠商已經提出了漲價的訴求,漲價大概率將會 發生。在這樣的背景下,手機終端廠商一方面會督促供應商配合其儲備新產能, 以應對需求的波動,另一方面目前高階 HDI 的產能主要掌握在臺廠、日廠以及 歐美廠商手中,為保證供應鏈安全,國產替代的意愿較充足,目前國內手機終 端品牌廠商也在積極扶持國內供應商,明年部分高階 Anylayer 板有望看到國內 廠商的身影,如鵬鼎控股、東山精密、方正科技、超聲電子和中京電子。
          3、蘋果系 SLP 再升級,既有玩家迎來量價齊升
          新老機型均升級,2020 年 SLP 市場規模達 18.4 億美元
          蘋果的手機制造技術和工藝是全球手機終端廠商的領頭羊,其手機主板工藝體 現了當前手機主板最為領先的技術工藝。明年蘋果系主板的變化主要體現在兩個方面:
          1) 新款機型 SLP 單機價值量提升 30%。明年下半年發布的新機型將全部支持 5G,主板規格需要進一步提升,在繼續沿用 SLP 工藝的情況下,面積和用 材都將發生變化,根據產業鏈調研,明年 5G 新機型 SLP 主板單機價值量 相較今年新機型將提升至少 30%;
          2) 老款機型 Anylayer 全部被替換為 SLP。截至 2019 年第三季度,蘋果開始 停止銷售配備 Anylayer 主板的手機機型(包括 iPhone7 及以前的機型) , 這意味著明年出貨的老款機型以及明年上半年即將發售的非 5G 新機型 iPhone SE2也將是全面采用 SLP 主板。
          在考慮安卓系向 SLP 產品滲透的情況下,2020~2022 年由蘋 果驅動的 SLP 主板市場規模將達到 18.4 億、19.5 億和 21.6 億美元,如果再考 慮到安卓系的滲透,SLP 的市場規模將更大、增速更快,因此可看到 SLP 市場 將是未來重要的主板增長市場。



          供應端格局穩定,既有玩家充分受益行業增長
          相對于 HDI 和 Anylayer 市場來說,SLP 象征著最高端的產品系列,該類產品 技術也主要掌握在海外廠商手中,主要廠商包括奧特斯、TTM、揖斐電等廠商。 由于無論是在技術還是客戶認證門檻上,SLP 都具有較高的壁壘,這就意味著 供應格局較為穩定、變動不大。



          SLP 市場現有競爭格局如此穩定的情況下,我們認為供應能力也非常穩定,原 因在于:


          1) 客戶結構單一, 排產安排易把握。目前大規模采用的 SLP 主板方案的終端 廠商僅蘋果一家,客戶結構單一使得 SLP 供應商能夠準確的把握市場的需求,最終反映在排產的合理性上,因此 SLP的產能供給較為充足;


          2) HDI 轉產技術有難度,IC 載板轉產不經濟。從產能轉換的角度來看,其他 產線轉換到 SLP 并不容易,一方面更低端的高階 HDI 產線在設備精度、工 藝水平上與 SLP 存在較大差距,因此把高階 HDI 產線轉化成 SLP 產線后 往往良率較低,對產能的增加貢獻不大;另外一方面來看,更高端的 IC 載 板產線的設備精度和工藝水平較 SLP 更高,轉換更為容易,但這也并非意 味著產能轉化是一蹴而就的事情,因為一方面在 IC 載板預期未來市場火爆 的情況下,產能轉換并不經濟、動力不足,另一方面雖然 IC 載板的產線精 度高,但是 IC 載板產線已經適應了非高多層的板材制造(平均為 4 層) , 要用來制造高多層的手機主板產品需要進行技術改進。


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