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1、通信板行业规模大,高频、高速板占比高,技术壁垒深厚

1.1、通信板市场规模大,是 PCB 的主要增长动力

通信板属于 PCB 的一种,主要用于无线网、传输网、数据通信和固网宽带领域, 制造基站设备、OTN 传输设备、路由器、交换机、服务器和 OLT、ONU 等设备, 产品以背板、高速多层板、高频微波板等为主。

根据 Prismark 数据,2018 年全球 PCB 产值规模 624 亿美元,同比增长 6%,其中 服务器/数据存储、有线基础设施、无线基础设施属于通信类,合计产值规模 115 亿美元,同比增长 13.4%,占 PCB 整体产值比重约为 18.5%。预计到 2023 年通信 板产值 150 亿美元左右,2018-2023 年复合增速为 5.5%,高于 PCB 行业整体的 3.7%,比重提升至 20.1%。

1.2、高频、高速板占比高,技术壁垒深厚,盈利空间大

相比于大部分 PCB,通信板中高速板和高频板居多。由于对容量和速度有很高的 要求,在服务/存储领域,8 层以上占比高达 33%,通信设备领域,8 层以上占比 超过 42%,都远高于其他细分领域。除了高速板,通信基站设备,以天线板和功 放板为例,需要处理射频信号,大量使用高频板。

高频板和高速多层板的制造难度要大于普通的PCB,有较高的技术壁垒。高频PCB 的主要难点在于板材,由于频率变高后会增加损耗,需要选取低介质损耗 Df 的高 频板材,为了保证较快的传输速度,介电常数 Dk 也要相对较小,常用板材主要 有复合型高 Tg 材料、碳氢、PTFE 等,目前国外的 Rogers、Taconic、Isola 是主 要的供应商,国内的生益科技份额也在持续提升。

同时,高频板材也增加了 PCB 加工的难度,主要体现在四个方面:

1)沉铜:高频板因其材料的特性,孔壁不易上铜,沉铜工序特别难以控制,经常 出现沉不上铜、沉铜空洞等不良问题。

2)图转、蚀刻、线宽的线路缺口、沙孔的控制。

3)绿油工序:绿油附着力、绿油起泡的控制。

4)高频材料材质较软,各工序严格控制板面刮伤、凹点凹痕等不良。

高速多层板使用高速板材,日本的松下、美国的 Isola、Park、台湾的联茂、台光、 台耀和国内的生益科技都能够供应,板材并不是难点。由于高层线路板具有板件 更厚、层数更多、线路和过孔更密集、单元尺寸更大、介质层更薄等特性,制造 工艺难度非常大,基站 BBU 的通信板一般在 20 层以上,5G 的 OTN 传输网单板 在 20 层以上、背板在 40 层以上。高速多层板的生产,对于内层空间、层间对准 度、阻抗控制以及可靠性要求更为严格。

1)层间对准度难点

由于高层板层数多,客户设计端对 PCB 各层的对准度要求越来越严格,通常层间 对位公差控制±75μm,考虑高层板单元尺寸设计较大、图形转移车间环境温湿 度,以及不同芯板层涨缩不一致性带来的错位叠加、层间定位方式等因素,使得 高层板的层间对准度控制难度更大。

2)内层线路制作难点

高层板采用高 TG、高速、高频、厚铜、薄介质层等特殊材料,对内层线路制作及 图形尺寸控制提出高要求,如阻抗信号传输的完整性,增加了内层线路制作难度。 线宽线距小,开短路增多,微短增多,合格率低;细密线路信号层较多,内层 AOI 漏检的几率加大;内层芯板厚度较薄,容易褶皱导致曝光不良,蚀刻过机时容易 卷板;高层板大多数为系统板,单元尺寸较大,在成品报废的代价相对高。

3)压合制作难点

多张内层芯板和半固化片叠加,压合生产时容易产生滑板、分层、树脂空洞和气 泡残留等缺陷。在设计叠层结构时,需充分考虑材料的耐热性、耐电压、填胶量 以及介质厚度,并设定合理的高层板压合程式。层数多,涨缩量控制及尺寸系数补偿量无法保持一致性;层间绝缘层薄,容易导致层间可靠性测试失效问题。

4)钻孔制作难点

采用高 TG、高速、高频、厚铜类特殊板材,增加了钻孔粗糙度、钻孔毛刺和去钻 污的难度。层数多,累计总铜厚和板厚,钻孔易断刀;密集 BGA 多,窄孔壁间 距导致 CAF 失效问题;因板厚容易导致斜钻问题。

针对层间对准度控制,需要通过一定的时间在生产中所收集的数据与历史数据经 验,对高层板的各层图形尺寸进行精确补偿,确保各层芯板涨缩一致性;制作内 层线路时,选取高解析能力的 LDI 和高精度对位曝光机;设计合理的叠层结构、 研究合适的压合程序,防止后续分层;钻孔时,对于孔数、落速和转速适当下调, 适当配合背钻技术,可以改善毛刺。

因此,相对于普通的 PCB,高频板和高速多层板都有较高的技术壁垒,除了高精 密的设备外,大批量生产需要长时间 Know-How 的积累,也具有更大的盈利空间。 而高频板和高速多层板两者之间,高频板的主要难点在于高频板材,高速多层板 的主要难点在于制造工艺。根据产业调研,常规 PCB 的覆铜板占销售比重的 20% 左右,使用 PTFE 的高频板板材占销售比重的 40%以上,高速多层板板材占销售 比重 30%左右,在相同开工率和良率情况下,高速多层板的加工附加值更高,利 润空间也更大,部分高速板毛利率可以高达 40%以上。

今年半年报中,沪电股份通讯板、生益电子的毛利率分别为 31.85%、32.73%,居 于行业前列,沪电股份产品良率预计 94%-95%,产品结构比较均匀的景旺电子和 胜宏科技毛利率分别为 30%(刚性板,预估值) 、28.7%,景旺的良率在 98%以上。

1.3、行业格局较为分散,未来集中度有望提升

整体 PCB 行业格局较为分散,根据 NTI 数据,全球前十大 PCB 厂商 2018 年营收 合计 212 亿美元,份额 34%,相比 2017 年略有提升,以台湾厂商为主,大陆的东 山精密通过收购 multek 后进入前十阵列。产品类型上,前十大厂商主要分布在下 游较为集中的 FPC、载板和 HDI 领域。

根据我们整理,全球前十大通信板厂商 2018 年通信板营收 241 亿元,同比增长 18%,高于行业 13%的增速,合计份额 30.7%,同比提升 1.3 个百分点。

通信板的市场格局也比较分散,因为非高频、非高速多层通信板仍然占大部分, 不过从前十大厂商增速明显快于行业增速可以看出,龙头集中度得到提升。随着 未来 5G 基站、数据中心建设,高频、高速多层板需求更为旺盛,行业集中度有 望持续提升。

同时,前十大通信板厂商中大陆厂商有 5 个,其余是台湾和美国厂商。深南电路 和沪电股份,无论在技术还是规模上,都已经跻身全球第一梯队,生益电子规模 相对较小,技术也属于第一梯队。崇达技术、景旺电子、奥士康、方正科技等也 已经进入第二梯队。

2、回顾 4G 产业周期,格局优化造就通信板龙头高速成长

2.1、4G 基站建设进度

通信基站建设是通信板的主要拉动力量之一,根据工信部数据,国内 2014 年开始大规模建设 4G 基站,2014-2016 年为 4G 基站建设高峰期,2017、2018 年建设量快速下滑,今年因为移动网络扩容升级,6 月底 4G 基站数目达到 445 万个,比2018 年末大幅增长。 5G 基站上半年开始建设,今 年国内预估建设量 15 万站左右。

2.1、国内通信板龙头近年来发展情况

回顾国内通信板龙头厂商深南电路、沪电股份和生益电子的发展,2016 年之前收入和利润增长都十分缓慢。深南电路收入在 35 亿左右,利润 2 亿以下;沪电股份收入不到 35 亿,因为搬厂和新建厂房的原因,一度出现亏损;生益电子收入在15 亿以下,利润不到 5000 万。

2016 年开始,三家公司收入和利润都出现了明显的增长,2015-2018 年深南电路、沪电股份、生益电子收入复合增速分别为 29%、18%、13%,净利润复合增速分别为 63%、356%、76%,并且在今年上半年继续保持高速增长。

毛利率方面,2016 年之前深南电路在 20%左右,沪电股份和生益电子都不超过15%,今年上半年,生益电子、沪电股份、深南电路的毛利率分别提升至 32.7%、29.2%、23.8%。

究竟是什么原因,导致通信板龙头公司在 4G 基站建设高峰期表现平平,但是在建设中后期却实现高速增长呢?

2.3、受益中下游格局变化,通信板龙头实现高速增长

我们认为,最核心的在于格局的变化。首先是下游客户通信设备厂商在全球的市占率,2014 年,国产设备厂商华为+中兴市占率 30%左右,2017 年提升至 40%以上,相应地,爱立信和诺基亚(2016 年收购阿尔卡特朗讯)的市占率则持续下滑。

其次是国内通信板龙头公司在客户的份额持续提升。以深南电路为例,2018 年来自国内两大通信设备厂商收入合计 24 亿元,2015-2018 三年复合增速 35%,沪电股份 2018 年来自国内某大型通信设备厂商收入 13.2 亿元,2015-2018 三年复合增速 24%。

同样地,在海外通信设备厂商,国内通信板龙头公司份额也在持续提升。从近年来全球前四大通信板厂商收入来看,2016 年以来,随着下游华为、中兴两大国产通信设备厂商市占率提升,以及在客户的份额提升,深南电路、沪电股份的通讯板营收增速要明显高于 TTM 和金像。特别是今年上半年,TTM 和金像收入都出现了下滑,深南电路和沪电股份则继续保持高速增长。

3、中短期受益 5G 基站建设拉动 PCB 需求

3.1、4G 基站和 5G 基站结构的变化

一个基站,通常包括 BBU(主要负责信号调制)、RRU(主要负责射频处理),馈线(连接 RRU 和天线),天线(主要负责线缆上导行波和空气中空间波之间的转换)。

在 5G 网络中,接入网被重构为以下 3 个功能实体:CU(Centralized Unit,集中单元)、DU(Distribute Unit,分布单元)和 AAU(Active Antenna Unit,有源天线单元)。将原 BBU 的非实时部分将分割出来,重新定义为 CU,负责处理非实时协议和服务,BBU 的剩余功能重新定义为 DU,负责处理物理层协议和实时服务,BBU 的部分物理层处理功能与原 RRU 及无源天线合并为 AAU。

将 BBU 功能拆分,4G 核心网 EPC 被分为 New Core(5GC,5G 核心网)和 MEC(移动网络边界计算平台)两部分,MEC 移动到和 CU 一起,就是所谓的“下沉”(离基站更近),核心网部分下沉,从而满足 5G 不同场景的需要。

3.2、5G 基站建设拉动 PCB、CCL 市场规模测算

从 4G 基站到 5G 基站,结构并没有发生本质的变化,使用 PCB 的地方也比较类似,4G 基站在天线、RRU、BBU 三个地方都需要使用 PCB。

4G 天线系统主要包含馈电网络、辐射单元、发射板、RCU 和封装平台五个部分,一副天线的馈电网络板和辐射单元(即阵子)使用的 PCB 面积大约 0.2 平米,一般是双面板,单价在 2000 元/平米左右。

RRU 主要包括中频模块、收发机模块、功放模块和滤波模块等,使用 PCB 面积大约 0.1 平米,单价在 2500 元/平米左右。

5G 的天馈一体化设计将天线和 RRU 整合成为 AAU,主要四个部分使用了 PCB:

1)天线底板,面积 0.3 平米,2-4 层高频板,如果采用碳氢板,单价 4000 元/平米左右,如果采用 PTFE,单价 6000 元/平米左右。

2)天线阵子,64 个,尺寸是 28mm*28mm,双面高速板,单价 2500 元/平米左右。

3)TRX 收发板,面积 0.3 平米,10-20 层高速板,可采用松下 M4 高速板材,单价 4000 元/平米左右。

4)功放板,面积 0.027 平米,4 块,双面高频板,单价 3000 元左右。

4G 的 BBU 包含 3-5 快板,面积 0.5 平米,单价 4000 元/平米左右。5G 的 DU+CU和 4G 的 BBU 类似,主要是控制板、基带处理板和接口板,每块面积 0.15 平米,20 层以上的高速板,需要使用松下 M6、M7 高速板材,性能优于 AAU 中的板材,单价在 7000 元/平米左右。

根据我们测算 5G 基站一副 AAU 价值量在 3000 元以上,一个 BBU 价值量 3000元以上,单站 3 副 AAU、一个 BBU 合计价值量 1.26 万元,4G 基站单站价值量4000 元左右,5G 基站 PCB 价值量超过 4G 的 3 倍。

截至今年上半年,我国 4G 基站数目达到 445 个,占全球一半以上,预计全球 5G基站数目在 700 万以上,参考 4G 基站建设的节奏,我们预计 2021-2022 年将是5G 基站建设高峰期,预计每年新增基站数量超过 140 万个。

前文我们测算出 5G 基站单站价值量 1.26 万元,假设 2020 年开始每年价格下降5%,预计 5G 基站建设带动 PCB 市场规模 750 亿元以上,高峰期 2021、2022 年分别能达到 182、162 亿元。假设高频覆铜板规模占高频板规模的 42%以上,高速覆铜板占高速板规模的 30%以上,5G 基站预计带动高速高频板材市场规模 280亿元左右,高峰期 2021、2022 年分别能达到 66、59 亿元。

4、云计算和设备高速化驱动,高速板价值量和壁垒持续提升

4.1、高速板广泛应用于服务器、交换机、存储器三大数据中心设备

数据中心三大件服务器、网络(交换机、路由器)、存储使用了大量的 PCB,以服务器为例,主要用到 4 类 PCB:

1)背板,用于承载用于承载各类 Line cards,板厚 4mm 以上,层数往往超过 20层,纵横比超过 14:1;

2)LC 主板,一般在 16 层以上,板厚在 2.4mm 以上,外层线路线宽线距设计通常在 0.1mm/0.1mm 及以下,并对信号损耗有着较高的要求;

3)LC 以太网卡,10 层以上,板厚 1.6mm 左右;

4)Memory 卡,受面积限制,通常在 10 层以上,线宽线距 0.1mm/0.1mm 及以下。

交换机一般也包括背板、主控单板、接口单板和交换网板等。服务器、交换机、存储器使用的 PCB 特点主要体现在高层数、高纵横比、高密度及高传输速率,即高速多层板。

4.2、数据中心资本开支有望恢复,拉动设备出货量增长

我们已经进入了一个数据爆炸的时代,云计算的需求越来越大,根据 Cisco 数据,2021 年全球数据中心 IP 流量将达到 20.6ZB,2016 年-2021 年复合增速达到 25%。相应的,超大规模数据中心(Synergy 定义为:拥有几十万台,甚至是数百万台服务器的数据中心)数目将迎来快速增长,根据 Cisco 数据,2017 年全球超大规模数据中心数目达到 386 个,占比 32%,2021 年将达到 628 个,占比 53%。

从全球主要云计算、云服务公司的资本开支中也可以得到验证,根据 Synergy Research 数据,2018 年超大规模运营商的资本性支出接近 1200 亿美元,同比增长 43%。今年 Q1、Q2 资本支出短期有所回落,我们认为云计算、存储需求的增长是不可逆的,美光也指出,2021 年全球云数据中心资本开支将达到 1080 亿美元,超出 2017 年 2.6 倍。

以服务器为例,作为数据中心资本开支最大的部分,与之密切关联。根据 IDC 数据,2018 年全球 X86 服务器出货量 1175 万台,同比增长 15.4%,成为过去几年增长最快的一年。今年 Q1、Q2 受资本开支回落影响,服务器出货量同比也有下滑。随着未来数据流量高速增长,数据中心资本开支恢复,服务器、交换机、路由器、存储器等 ICT 设备出货量将继续保持增长态势,拉动高速多层板的需求。

4.3、网络设备呈现高速化趋势,高速板的价值量和壁垒持续提升

除了设备出货量增长之外,对传输速率的要求也越来越高,每两年网络设备的带宽密度翻倍,高速交换机、高速光模块占比持续提升。

虽然今年 Q1、Q2 数据中心资本开支微幅下滑,但是以太网交换机的营收规模缺持续增长,今年 Q1、Q2 营收分别达到 68、70.7 亿美元,同比增速分别为 7.8%、4.8%,主要得益于向 100G 高速交换机的切换,19Q2 全球 100G 交换机销售额同比增长 42.9%达到 12.8 亿美元,市占率从去年同期的 13.2%提升至 18.1%。

18 年年底,全球最大的交换机厂商思科推出了 400G 交换机,我们预计明年 400G交换机有望迎来放量,从 10G 到 40G,再到 100G、400G,端口速率的快速提升,带动 PCB 板的价值量大幅增加:1)40G、100G 一般使用松下 M4、M6 高速板材,400G 需要使用松下 M7 等级;2)400G 使用的 PCB 层数要更高,根据产业调研,400G 交换机 PCB 在 36 层及以上,100G 的不超过 30 层。同时,制造壁垒也会提升,一般网络设备中高速交换机的 PCB 难度要高于服务器。

5、投资评级及策略

受益 5G 基站建设和云计算拉动,高频高速 PCB、CCL 需求大幅增长,继续推荐通信板龙头深南电路、沪电股份,以及通信板、CCL 双料龙头生益科技。由于 5G PCB 订单的溢出效应,建议关注第二梯队厂商崇达技术、景旺电子和奥士康,覆铜板方面,建议关注华正新材。

深南电路:公司是内资通讯板龙头企业,2019H1 营业收入 47.92 亿元,其中印制电路板收入 35.28 亿元,占比 74%。产能方面,公司原有 PCB 产能约 140 万平,南通一期扩产 40 万平左右,二期项目新增 50-60 万平,以充分适应下游需求增长。公司在国产通信设备厂商拥有很高的份额,目前正积极导入北美网络设备客户。同时,公司封装基板业务受益于国产替代趋势,有望成为另一增长点。

沪电股份:公司 2019H1 PCB 收入 29.76 亿元,其中通讯板占比 71%,汽车板占比 22%,是通讯板、汽车板双料龙头,公司通讯板产能主要在昆山厂和黄石厂,产能为 150 万平左右,黄石一期产能 60 万平左右。公司在国内通信设备厂商以及北美网络设备厂商都有很高的份额。汽车板方面,行业需求已经触底,随着黄石二期产能开出,行业需求回暖,有望持续增长。

生益科技:公司 2019H1 收入 59.73 亿元,其中覆铜板占比 78%,PCB 占比 21%。公司是国内覆铜板行业当之无愧的龙头企业,是国内少有的具备高频高速 CCL 量产能力的厂商。PCB 方面,公司 19H1 板块收入和盈利能力提升明显,主要得益于下游高频高速板需求增长,公司 2018 年 PCB 销量 1075 万平方英尺,19 年公告拟投资吉安生益电子项目,一期、二期产能分别为 70 万、110 万平,合计 180万平,平均 10 层,集中在 5G 无线通信、服务器和汽车电子领域,随着 5G 基站建设有望充分受益。

(报告来源:兴业证券)

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