5G 新需求帶來 PCB 行業新機會

PCB 是電子元器件電氣連接的載體，在通信領域 PCB 主要用于無線網、傳輸網、數據 通信網及固網寬帶等環節。由于工作頻率相較 4G 顯著提升，5G 宏基站對高頻高速 PCB 的需求相較 4G 也將大幅提升。在工作頻率越來越高的情況下，產品對基材的要求也越 來越高。應用于高頻（頻率 300MHz 以上）和微波（頻率 3GHz 以上）領域的 PCB 是 在微波基材覆銅板上利用普通線路板制造方法的部分工序或者采用特殊處理方法而生 產的電路板。

無線網： 5G 有源天線帶來高頻高速 PCB 增量需求

4G 時代，PCB 主要用在基站 BBU（背板、單板）及天線下掛的 RRU 中，RRU 由于體 積較小，PCB 需求量相對較小。5G 時代，基站天線從無源向有源演進，RRU 與天線 合并成為支持大規模天線的有源天線單元（AAU）。而大規模天線的應用對天線集成度 有更高要求，FPGA 芯片、光模塊、射頻元器件及電源系統將被集成于支持高速、高頻 的 PCB 板中。5G 天線射頻結構性變化，帶來天線側 PCB 新增市場空間。

移動通信基站已從 2G 時代的 2 通道發展成為 4G 時代的最多 8 通道，再到 5G 時代的 Massive MIMO 大規模天線陣列。Massive MIMO 作為 5G 移動通信的關鍵技術，通過 在基站端布置幾十甚至上百個天線陣，獲得更精確的波束賦形能力；在相同的頻譜資源 上可同時向多個目標客戶發射不同波束，并有效減少各個波束之間的干擾，從而顯著提 高系統頻譜效率，進一步提升通信系統網絡容量和覆蓋范圍。

5G 大規模天線系統包括密集輻射陣、功分網絡、耦合校準網絡、盲插型連接器和收發 單元。

密集輻射陣： 即密集的天線振子陣列，是由多個輻射單元按照一定橫向與縱向間距組成 的天線矩陣，實現無線傳輸信號的收發。在射頻通道（包括單元模塊、功分網絡、盲插 連接器）數確定的前提下，天線單元模塊的增益及單元模塊的橫、縱向間距決定大規模 天線整機的增益。

功分網絡： 即饋電網絡，負責對每個單元模塊的一組若干輻射單元進行激勵和幅相配置，其中，單元模塊的增益大小取決于每組功分網絡激勵的輻射單元個數及輻射單元間距。

耦合校準網絡： 實現對收發單元發送到每個射頻通道的信號源幅相信息進行監控，若通 道幅相檢測值偏離預設值，則通過系統算法重新調整收發單元的發射功率及相位。

盲插連接器： 連接天線射頻通道與收發單元端口，結構上精確定位，實現收發單元信號 輸出端口與天線輸入端盲插連接。

收發單元： 對射頻通道 RF 信號發射和接收，實現 4G RRU 的功能包含： 功率功率放大 器（PA）、低噪放大器（LNA）、數字處理單元（DSP）、濾波器（Filter）、數模/模數轉 換設備（ADC/DAC）等射頻器件。

5G 大規模天線通過天線射頻通道（包括多個輻射單元組成的單元模塊）實現無線傳輸 信號的收發，通過耦合校準網絡實現對每個射頻通道的發射功率和相位的監測，并通過 系統數字賦型算法調節收發單元激勵到每個射頻通道的幅相權值配置實現大規模天線 的精準波束賦形。

不同于 4G 時代，天線+RRU+BBU 構成分布式基站，5G 大規模天線將天線變成了一體 化有源天線 AAU，AAU 集成了天線與 RRU 的功能，包含天線振子、濾波器、T/R 模塊、控制模塊、電源模塊。其中，PCB 主要應用于密集輻射陣（天線振子）、功分網絡板（饋 電網絡）、耦合校準網絡板及收發單元中。

傳輸網： 5G 傳輸設備升級帶來高速 PCB 需求提升

面對 5G 新需求，傳輸網容量將提升 10 倍、時延降低 10 倍、單比特成本降低 10 倍，并對芯片在交換容量、時延、MAC 數量、交換方式、標簽層數和功耗等方面提出了更 高要求。5G 傳輸設備光電互聯的復雜度快速提升，支撐通信技術發展的 PCB 也將向 高速大容量的方向發展，在頻率速率、層數、尺寸以及光電集成上提出更新的要求，從 目前領先的 25Gbps總線速度向更高的 56Gbps發展。相較4G傳輸設備通常采用FR-4 PCB 板材，5G 傳輸設備尺寸變化不大，但對數據轉發處理能力需求的增強，帶來高速多層 PCB 板材（20-30 層，核心設備高速 PCB 層數達 40 層以上）需求大幅提升，其 中單基站需要 2~3 塊 BBU 單板，假設其單價約 9000 元/平米，背板 1 塊，假設其單價 約 13000 元/平米。

5G PCB 市場空間量化測算，高頻高速 PCB 空間巨大

參照中國移動 4G 基站劃分為室外宏基站、室內宏基站（DAS）、室外微基站、小基站 （皮基站）。另根據三家運營商 2018 年報批露，三家運營商 2018 全年新建 89 萬 4G 基站，三家運營商合計已建設 478 萬個 4G 基站，我們假設其中宏基站（室外宏+室內 宏）約 401 萬個，微基站約 77 萬個。

考慮到中國移動將主要在 2.6 GHz 頻段建設 5G 網絡，中國電信、中國聯通 3.5 GHz 建網，我們預計三家運營商合計 5G 宏基站將達 551 萬站，將是現有 4G 的 1.37 倍。以 7 年內（2019-2025）建設 551 萬 5G 宏基站進行測算，我們認為國內三家運營商 2019 年新建 10 萬左右 5G 宏基站，5G 投資高峰期將在 2022 年左右到來。

高頻高速 PCB 技術壁壘高，國產替代空間巨大PCB 產業鏈&制造流程

PCB 產業鏈較長，涉及的原材料多樣，包括電解銅箔、電子玻纖布、專用木漿紙、合 成樹脂、油墨、光刻膠等，其下游應用領域也非常廣泛，包括通信設備、消費電子、汽 車電子、計算機及相關設備、工控等。

PCB 的生產原材料包括覆銅板（CCL）、銅箔、銅球、半固化片、金鹽、油墨、干膜、其他化工材料等。由于 PCB 并不是標準產品，其成本結構會隨著產品的不同而波動，以深南電路為例，其披露的 2017 年 H1 的成本構成如下，覆銅板成本占比最高。

PCB 是采用電子印刷技術制作的電路板，在覆銅板上貼上干膜，經曝光、顯影、蝕刻 以及清洗形成導電線路圖形，在電子產品起到電流導通與信號傳送的作用。制造 PCB 所需主要原材料有：干膜、覆銅板、銅箔、阻焊油墨和標記字符油墨等。

PCB 制作包括內層制作、外層制作、包裝成型三個流程。內層制作是利用板材基材，通過銅層圖形蝕刻，各層板料及覆銅膜對位，在受控熱力的配合下形成層間疊合，修邊 處理后完成制作流程，為外層線路之間的導通提供條件。

外層制作利用已完成的內層基 材，通過鉆孔貫通內層線路，曝光、腐蝕、清洗完成圖像轉移，進行相關的可靠性、成 品測試，完成制作流程。包裝成型將已完成的產品進行外部文字印刷，切割成不同的形 狀，通過電子 100%測試以及通過 100%目檢篩除不合格產品。

高頻高速 PCB 對材料要求較高

在選擇用于高頻電路的PCB所用的基板時要特別考察材料的介電常數DK在不同頻率下 的變化特性，因為信號傳送速率與材料介電常數的平方根成反比，高介電常數容易造成 信號傳輸延誤； 而對于側重信號高速傳輸方面的要求或特性阻抗控制要求，則重點考察介質損耗因子 DF 及其在頻率、溫濕度等條件下的性能，因為介質損耗越小信號損耗越 小，信號輸送品質越高。

一般情況下，DK 和 DF 是隨著頻率及溫濕度變化的，DK 隨著頻率的升高而降低，DF 隨 著頻率的升高而升高，不同的材料 DK 和 DF 隨外界環境（頻率及溫濕度等）的變化率不 同，變化率越小的材料越穩定。PCB 基板材料的介電性能對信號的傳輸速度和完整性 產生直接的影響，此外，銅箔、油墨也會影響 PCB 的性能。

高頻高速 PCB 需要低介電常數、低損耗因子的基板

一般 PCB 基板材料包括剛性基板材料和柔性基板材料，剛性基板材料的重要品種就是 覆銅板。覆銅板是用增強材料浸以樹脂膠黏劑，通過烘干、剪裁、疊合成胚料，然后附 上銅箔作為模具，再在熱壓機中經高溫高壓成形加工而成。

增強材料種類包括紙基（94HB、94VO 等）、復合基（22F、CEM-1，CEM-3 等）、環 氧玻纖布基（FR-4 等）、特殊材料基（金屬類基材等）和 HDI 基（RCC）五大類，其 中環氧玻纖布覆銅板強度高、耐熱性好、介電性好、基板通孔可金屬化，是覆銅板所有 品質中用途最廣用量最大的一類。

高頻高速板目前主要廠商為海外企業，包括羅杰斯、雅龍、三菱瓦斯、日立化成、松下電工、泰康利等。

國內企業如生益科技、華正新材、高斯貝爾、超華科技等廠商在高頻高速覆銅板領域的進展也值得重點關注。

高頻高速 PCB 需要表面粗糙度更小的銅箔

按銅箔性能的不同可以分為標準銅箔、高溫高延伸性銅箔（HTE）、高延展性銅箔（HD）、耐轉移銅箔、低輪廓銅箔（VLP）、超低輪廓銅箔（HVLP 銅箔）、反轉銅箔（RTF）等。

隨著信號傳輸向高速化和高頻化方向發展，趨膚效應對信號傳輸質量和信號完整性的影 響越來越大，信號在導體中的傳輸厚度越來越薄，為減小信號傳輸損耗，高速 PCB 板 材通常會搭配低粗糙度的銅箔，因此現在高速板設計會選用 RTF、VLP 和 HVLP 的銅 箔。

目前全球低粗糙度的銅箔生產廠商主要包括三井金屬、古河電工、福田金屬、OAK 三 井、臺灣銅箔等公司，其占比超過全球 90%，國內只有少數廠商具備生產能力。

油墨對高頻高速 PCB 損耗性能有一定影響

PCB 專用油墨為生產過程中所需要的配套油墨產品，其質量好壞會直接影響 PCB 板的 性能表現，目前 PCB 專用油墨按照用途分類包括阻焊油墨、線路油墨和標記油墨等品 種。

一般而言，在高速 PCB 中使用的阻焊油墨的損耗因子比板材大得多，因此，對于高速 PCB 的外層線路，阻焊油墨的選用也對外層線路損耗性能有一定的影響。為改善高速 PCB 外層線路的信號傳輸性能，近年業內有研發推出低損耗的阻焊油墨。目前全球 PCB 油墨企業主要包括日本太陽油墨、臺灣聯致、廣信材料和容大感光。

高頻高速 PCB 國產替代空間巨大

高頻電路的 PCB 所用的基板時要特別考察材料的介電常數 DK 在不同頻率下的變化特 性，高介電常數容易造成信號傳輸延誤；對于側重信號高速傳輸方面的要求，則重點考 察介質損耗因子 DF 及其在頻率、溫濕度等條件下的性能，介質損耗越小信號損耗越小 信號輸送品質越高。因此高頻高速 PCB 對基板材料（主要是覆銅板）、銅箔和油墨的性 能提出了更高的要求。

目前，特殊覆銅板基本為海外企業所壟斷，該領域主要生產廠家：羅杰斯/雅龍、三菱瓦 斯、日立化成、Isola、Park Electrochemical、松下電工、斗山電子、泰康利、南亞塑 膠、生益科技、臺燿科技等。

其中，高頻高速覆銅板具有較高的行業壟斷性，主要被羅杰斯、雅龍等海外廠商壟斷，占到高頻板市場份額 90%以上，其中羅杰斯獨家占據市場份額 40%以上，國產替代空 間巨大，國內產業鏈率先布局廠商有望受益。

高頻高速 PCB 產業鏈國內重要廠商梳理

各類 PCB 產品雖具有一些共同的基本工藝，但更重要的是根據基材厚度和材質、線寬 和線距的精度要求、設計結構和生產規模以及客戶指定的其他專門要求，確定不同的生 產工藝和設備，定制化程度非常高。對于通信 PCB 板而言，隨著 5G 網絡的發展推進，相應的通信基站和接入移動終端等網絡設備必須具備大容量、高帶寬接入的特性，這使 得支撐通信技術發展的 PCB 也將向高頻、高速、大容量的方向發展，在頻率速率、層 數、尺寸以及光電集成上提出更新的要求。