SLP類載板成為手機PCB板技術迭代的新選擇

發表時間:2019/12/27 瀏覽:1636

標簽:SLP 類載板  所屬專題:行業熱點

近年來,蘋果作為手機行業的風向標,持續推進細分領域的設計創新,滲透率增長,引領越來越多的安卓陣營品牌廠商紛紛追隨,從內部元器件、天線到類載板(SLP),都是如此。

近期,天風國際分析師郭明錤報告稱,蘋果自2019年第三季度末開始停售配備Any-layer HDI主板的iPhone機型。同期,iPhone機型開始全部配備單價更高的SLP,以滿足耗電量增加下對更大電池容量的需求。 

長期以來,智能手機的電池容量和續航能力一直都是硬傷。隨著5G通信技術的發展,加之折疊屏、3D成像、無線充電等創新型功能增加,PCB板的元器件集成度不斷提高,同時要求尺寸、重量及體積等不斷縮小,SLP成為技術迭代的新選擇。

除蘋果之外,三星和華為等終端品牌廠商也陸續跟進,三星在Galaxy系列和華為在P30系列中也采用SLP。然而,基于成本、技術、良率等因素影響,這一技術暫未大面積應用在其他終端品牌上,但也吸引了國內PCB廠商開始加碼布局。

技術迭代從HDI向SLP進階

近幾年,隨著智能手機、可穿戴設備等向智能化、小型化、多功能化等趨勢發展,集成的元器件數量翻倍增多,導致線路板的空間被大大壓縮。

SLP作為HDI的進階產品,在HDI技術的基礎上,采用M-SAP制程可進一步細化線路的新一代精細線路印制板,極大地提高元器件集成度減小PCB板的物理空間,從而將更大空間留給電池。

數據顯示,同樣功能的PCB,SLP與HDI相比,厚度減少30%,面積減少50%。

據了解,2017年iPhone X因零組件升級,開始采用雙層堆疊的2片SLP外加1片連接用的HDI板,整體FPC用量高達24塊,較iPhone7機型增加了10塊左右,單機價值量也從過去的30美元左右上升至40美元以上。

而后,2018年的iPhone XS MAX上,FPC板的使用高達27片,包括3片SLP主板及24片軟板,預測價值量超過70美元。相比iPhone X,PCB成本增長近一半。

彼時,蘋果在iPhone 8和X上使用類載板SLP時,就有研究機構預測,SLP的應用將徹底改變基層襯底和PCB市場。

如今,2020年為適應5G網絡,新款iPhone的SLP主板面積將增加10%-15%,這就導致新一代產品相對于iPhone 11至少會多出約30%成本,最終售價或會迎來大幅上漲。

由此來看,隨著5G的到來,在集成度和性能上的更高要求,除了蘋果、三星和華為,其他中高端智能手機上用SLP也有更多可能性,也延伸出新的技術迭代需求,推動PCB到SLP的過渡。

需求增長供應商卡位

當前,智能手機使用SLP板也是基于半導體封裝技術和制程的升級,SLP接近用于半導體封裝的IC載板。

 Yole分析師表示,SLP實際上是一塊大型基板,采用mSAP制造,具有電路板的尺寸和功能。與標準的HDI板相比,SLP的優勢包括更高的線路分辨率,更好的電氣性能以及節省空間和節能的潛力,這在狹窄的、電量有限的智能手機環境中非常重要。

據戰新PCB產業研究所統計,2018年全球類載板(SLP)市場規模達67億元(接近10億美元),市場幾乎全部來源于蘋果。預計2019年全球市場規模將達104億元,同比增長54.68%,占手機用PCB總市場規模的10.6%。2019年隨著三星、華為等主流企業的手機及其他移動智能終端核心產品SLP采用率的提升,預計至2022年,全球SLP市場規模將達274億元,占手機用PCB產值比重將上升至26.6%。

然而,不容忽視的是,相比HDI,SLP的精密度非常高,其層數、鉆孔數、線路密度都高出一個檔次,其產線制造成本高企,良率也不穩定,致使產品價格居高不下,其供應商集中于日韓和中國臺灣廠商,包括鵬鼎控股/臻鼎、AT&S、TTM、欣興、華通等。

正如郭明錤預測,蘋果新機的SLP供應商預計鵬鼎/臻鼎與AT&S的訂單比重最高,均為25–30%,為最大受益者。不同于蘋果,三星Galaxy S系列的SLP供應商一般從三星電機和韓國電路等廠商中挑選。而華為作為蘋果、三星后,第三個大量采用SLP板的終端品牌,其供應商體系在A股市場里并不多見。

眾所周知,技術的迭代和應用都需要產業鏈的配套支撐,目前除了鵬鼎控股外,A股市場中,超聲電子作為5G PCB在終端產品領域的受益者,曾在互動平臺表示,公司具備SLP制造技術的廠商,SLP廣泛應用于智能手機、平板電腦和穿戴設備等電子產品,目前主要大量應用于中高端智能手機。

此外,中京電子在今年的珠海5G通信電子電路項目中,規劃主要生產高多層、任意層HDI、SLP(mSAP)、R-F(剛柔結合)等產品,主要應用于5G通信、汽車電子、新型顯示及物聯網等相關應用產品,預計2021年6月前投產。

延伸閱讀:全球類載板(SLP)市場規模分析及預測

一、什么是SLP

SLP(substrate-like PCB),中文簡稱類載板(SLP),是下一代PCB硬板,可將線寬/線距從HDI的40/50微米縮短到20/35微米,即最小線寬/線距將從HDI的40微米縮短到SLP的30微米以內,目前鵬鼎控股SLP已經可以做到25微米。從制程上來看,SLP更接近用于半導體封裝的IC載板,但尚未達到IC載板的規格,而其用途仍是搭載各種主被動元器件,因此仍屬于PCB的范疇。智能手機用SLP板,同樣面積電子元器件承載數量可以達到HDI的兩倍。
智能手機用HDI板和SLP板對比

二、SLP出現的機遇

智能手機、平板電腦和穿戴設備等電子產品不斷向智能化、小型化和功能多樣化的發展趨勢,PCB上需要搭載的元器件大幅度增加但要求的尺寸、重量、體積卻不斷縮小。在這樣的背景下,PCB導線寬度、間距,微孔盤的直徑和孔中心距離,以及導體層和絕緣層的厚度要求都在不斷下降,而傳統HDI受限于制程難以滿足以上要求。因此堆疊層數更多、線寬線距更小、可以承載更多功能模組的SLP技術成為解決這一問題的必然選擇。

PCB線寬/線距技術及導入時間演進

用同樣功能的PCB,SLP能夠大幅度減小HDI板的面積和厚度,厚度減少約30%,面積減小約50%,能夠為電子產品騰出更多空間發展新硬件或增加電池容量。

三、SLP技術

SLP適配SIP封裝技術,SLP需求的一大提升方向在于其與SIP封裝技術的契合。根據國際半導體路線組織(ITRS )的定義SIP(System in a package)即系統級封裝技術,是多個具有不同功能的有源電子元件與可選無源器件,例如包括處理器、存儲器、MEMS等功能芯片和光學器件等集成在一個封裝內,實現一定功能的單個標準封裝件,從而實現一個基本完整的功能,形成一個系統或者子系統的封裝技術。

實現電子整機系統的功能通常有兩種途徑,包括統單芯片SOC(System on Chip)與系統化封裝SIP。SOC是指將原本不同功能的IC,整合在一顆芯片中實現電子整機系統。近年來由于半導體制程的提升愈發困難,SOC發展遭遇技術瓶頸,SIP成為電子產業新的產業技術潮流。對于SIP而言,由于系統級封裝內部走線的密度非常高,普通的PCB板難以承載,而SLP更加契合密度要求,適合作為SIP的封裝載體。

四、SLP制造技術

目前在印制線路板和載板制造工藝中,主要有減成法、全加成法與半加成法三種工藝技術:

減成法:減成法是最早出現的PCB傳統工藝,也是應用較為成熟的制造工藝,一般采用光敏性抗蝕材料來完成圖形轉移,并利用該材料來保護不需蝕刻去除的區域,隨后采用酸性或堿性蝕刻藥水將未保護區域的銅層去除。

全加成法(SAP):全加成法工藝采用含光敏催化劑的絕緣基板,在按線路圖形曝光后,通過選擇性化學沉銅得到導體圖形。

半加成法(MSAP):半加成法立足于如何克服減成法與加成法在精細線路制作上各自存在的問題。半加成法在基板上進行化學銅并在其上形成抗蝕圖形,經過電鍍工藝將基板上圖形加厚,去除抗蝕圖形,然后再經過閃蝕將多余的化學銅層去除,被干膜保護沒有進行電鍍加厚的區域在差分蝕刻過程中被很快的除去,保留下來的部分形成線路。

SLP雖屬于印制線路板,但從制程來看,其線寬/線距為20μm/35μm,無法采用減成法生產,同樣需要使用MSAP制程技術。

五、蘋果是SLP的市場帶動者和引領者

Apple 引領市場朝類載板SLP 發展,符合高精度需求與SiP 封裝技術:蘋果新產品iphone以及Apple Watch采用線寬線距更小的"類載板"(SubstrateLike-PCB,簡稱SLP)技術,引領HDI 市場朝類載板發展,技術升級為產業帶來新的商機。自2010 年起,蘋果智能手機以及平板電腦主板采用Any Layer HDI 制程,2014 年由于功能不斷提升、新增加尺寸且設計L型均帶動了產業的蓬勃發展,目前蘋果采用SLP 將加速類載板子行業的發展,但是由于類載板產線需要重新建設,初期的良率以及品質有待提升,領先者有望享受豐厚的利潤空間。 

蘋果在iPhone、Apple Watch等產品上已經大量使用SiP封裝技術,其中iPhone6開始使用SiP技術,iPhone X中SiP占比已高達38%。目前各大手機品牌中只有蘋果在其產品中使用了SLP,其中Watch Series 4中有一塊SLP,iphoneXS中有兩塊SLP,Iphone XR MAX則有三塊SLP,可以看出SLP在蘋果產品中用量也在逐漸提升。

其達他品牌手機和電子產品也不斷有消息傳出會采用SLP,但截至2019年上半年,實際推出的產品仍然大部分尚未采用SLP,這與SLP生產難度大,目前全球能夠SLP批量供貨的企業相對較少,大部分給蘋果供貨有關。目前三星和華為已經開始在少部分高端型號的手機上采用SLP,不論如何,全球高端智能手機和其他電子產品批量采用SLP只是時間問題。

六、全球SLP市場規模及預測

據戰新PCB產業研究所統計,2018年全球類載板(SLP)市場規模達67億元(接近10億美元),市場幾乎全部來源于蘋果。預計2019年全球市場規模將達104億元,同比增長54.68%,占手機用PCB總市場規模的10.6%。2019年開隨著三星、華為等主流企業的手機及其他移動智能終端核心產品SLP采用率的提升,預計至2022年,全球SLP市場規模將達274億元,占手機用PCB產值比重將上升至26.6%。

2016-2022年全球類載板(SLP)市場規模及預測

數據來源:戰新PCB產業研究所

七、全球SLP主要生產企業

目前在SLP上面投入研發和生產線的,主要包括臺資企業鵬鼎控股,臺灣華通、韓國三星電機(SamsungElectro- Mechanics)、韓國電路(Korea Circuit)、韓國Daeduck GDS、韓國ISU Petasys,日本旗勝、日本揖斐電、日本名幸等。


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