PCB未來(lái)將被芯片取代？繁榮背后存隱憂(yōu)

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃山明）隨著中國(guó)成為全球最重要的產(chǎn)業(yè)基地，相關(guān)上游產(chǎn)業(yè)也逐漸向中國(guó)地區(qū)轉(zhuǎn)移，PCB行業(yè)就是其中之一。同時(shí)，隨著新能源車(chē)、5G等新技術(shù)的蓬勃發(fā)展，對(duì)于PCB也提出了更高的要求，作為重要的電子部件，其作用在當(dāng)前也愈發(fā)凸顯。

從2006年開(kāi)始，中國(guó)的PCB產(chǎn)值便超過(guò)了日本成為了全球最大的生產(chǎn)基地，2020年產(chǎn)值占比更是達(dá)到了全球的53.8%。有趣的是，盡管全球的PCB市場(chǎng)呈現(xiàn)了一定的周期性，但中國(guó)的PCB產(chǎn)值卻在不斷攀升，2020年國(guó)內(nèi)PCB板行業(yè)產(chǎn)值規(guī)模達(dá)超過(guò)350億美元。不過(guò)在繁榮之下，市場(chǎng)中卻流傳著這樣一個(gè)說(shuō)法，未來(lái)的PCB將被芯片取代，PCB市場(chǎng)又將走向何方？

新能源汽車(chē)、5G市場(chǎng)發(fā)展帶動(dòng)PCB需求上升

PCB被譽(yù)為“電子元器件之母”，是承載電子元器件并連接電路的橋梁，不過(guò)在近兩些年的中美貿(mào)易沖突以及新冠疫情都對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)造成了巨大的沖擊，PCB同樣不可避免的受到了一定的影響。

據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，從目前終端市場(chǎng)以及供應(yīng)鏈反饋的情況來(lái)看，目前對(duì)于PCB的需求其實(shí)是上升的，包括5G、智能家居、新能源汽車(chē)。以新能源汽車(chē)為例，對(duì)于PCB的需求數(shù)量將是傳統(tǒng)汽車(chē)的4-5倍，整體市場(chǎng)需求旺盛。

同時(shí)由于市場(chǎng)中芯片的缺貨問(wèn)題，也導(dǎo)致許多客戶(hù)產(chǎn)品進(jìn)度不如預(yù)期，包括PCB的組裝以及后期的成品出產(chǎn)都受到了一定的影響。

英達(dá)維諾技術(shù)總監(jiān)林超文認(rèn)為，目前由于芯片缺貨漲價(jià)的情況持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)很多電子公司通過(guò)國(guó)產(chǎn)化或更換芯片方案來(lái)應(yīng)對(duì)，大量的產(chǎn)品需要PCB改版設(shè)計(jì)，一些PCB廠(chǎng)還通過(guò)免費(fèi)的打樣提升了眾多企業(yè)和高校師生的PCB打樣熱情，反而給PCB制造市場(chǎng)帶來(lái)了一定程度的增長(zhǎng)。

盡管新能源汽車(chē)對(duì)于PCB的需求大增，但在新能源汽車(chē)中由于采用了大容量電池，電路中電流變大，載流設(shè)計(jì)和熱設(shè)計(jì)變得至關(guān)重要，對(duì)PCB而言更看重可靠性設(shè)計(jì)，而但從性能來(lái)看，影響可靠性最大的一點(diǎn)是發(fā)熱。因此需要從IC封裝開(kāi)始，貫穿PCB，直至運(yùn)行環(huán)境下的完整產(chǎn)品都控制熱度。

此外，新能源汽車(chē)還搭載了自動(dòng)駕駛、雷達(dá)、智能座艙等技術(shù)，相比傳統(tǒng)汽車(chē)在PCB的設(shè)計(jì)上要復(fù)雜很多，并且想要實(shí)現(xiàn)這些豐富的功能，PCB所承載信號(hào)的速率要求會(huì)更高，并且在智能座艙上可能會(huì)出現(xiàn)HDI板的需求。同時(shí)新能源車(chē)通常還搭載許多攝像頭模組，這就要求更多的軟硬結(jié)合板。

除了新能源汽車(chē)外，在針對(duì)集成電路配套產(chǎn)業(yè)，如半導(dǎo)體檢測(cè)設(shè)備的高端PCB制造未來(lái)將迎來(lái)一個(gè)高速成長(zhǎng)的過(guò)程，而這塊領(lǐng)域過(guò)去主要由美國(guó)、日本、韓國(guó)等國(guó)家所占據(jù)。

而在顯示技術(shù)領(lǐng)域中，尤其是下一代主動(dòng)發(fā)光的LED，其背光模組通常是屏幕多大，其PCB就有多大。而這種顯示設(shè)備，通常運(yùn)用在監(jiān)控大屏、室外的廣告屏幕等領(lǐng)域，目前市場(chǎng)需求也在不斷攀升。

在5G與智能手機(jī)領(lǐng)域，林超文表示，5G主要體現(xiàn)在對(duì)PCB材料，信號(hào)傳輸質(zhì)量的設(shè)計(jì)考量上。5G相對(duì)4G速率更高、容量更大、延時(shí)更低。同樣給5G基站與終端帶來(lái)的“發(fā)熱”
問(wèn)題深受行業(yè)關(guān)注。在智能手機(jī)領(lǐng)域，5G手機(jī)朝著高性能、高屏幕素質(zhì)、高集成度、輕薄化等方向不斷升級(jí)，發(fā)熱量相對(duì)于4G時(shí)代大幅增加，散熱需求也隨之大幅提升。在5G領(lǐng)域的電路設(shè)計(jì)中亟需更節(jié)能的器件及更有效的PCB散熱方案。

可見(jiàn)，隨著目前新能源汽車(chē)、5G、新型顯示技術(shù)、半導(dǎo)體檢測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)于PCB的需求也在不斷上升，并且由于技術(shù)的升級(jí)，也對(duì)PCB設(shè)計(jì)提出了更高的要求。

什么才算好的PCB

PCB行業(yè)發(fā)展如此之久，如今PCB在設(shè)計(jì)上也有了一些新的變化。一個(gè)是更加的小型化，主要由智能設(shè)備便攜性需求所帶動(dòng)；另一個(gè)則是PCB從傳統(tǒng)的硬板向軟硬結(jié)合板轉(zhuǎn)變。并且在PCB向高端邁進(jìn)時(shí)，主要會(huì)有兩個(gè)方面，一個(gè)是數(shù)據(jù)承載以及傳輸速率越來(lái)越高，另一個(gè)則是針對(duì)智能家居及可穿戴設(shè)備而言，對(duì)HDI的需求越發(fā)明顯。

用戶(hù)對(duì)于PCB的要求也越來(lái)越高，林超文表示，更高速，更小型，更快的產(chǎn)品上市時(shí)間，這些對(duì)于PCB設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)既是挑戰(zhàn)又是機(jī)遇。對(duì)于客戶(hù)而言，在滿(mǎn)足性能指標(biāo)的前提下，最好能夠有更快的設(shè)計(jì)交期。

而一個(gè)好的PCB，需要滿(mǎn)足信號(hào)完整性，電源完整性及符合電磁兼容設(shè)計(jì)，這些主要體現(xiàn)在電路性能上。在用戶(hù)肉眼可以看到的層面，一個(gè)優(yōu)秀的PCB作品應(yīng)在布局上疏密有間，整齊對(duì)稱(chēng)，兼顧布局美觀性。同時(shí)兼顧用戶(hù)的操作習(xí)慣，比如面板上的插座排布合理，方便插拔，有明確的安全指示。

從行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，好的PCB首先要滿(mǎn)足用戶(hù)的性能需求，同時(shí)可靠性方面也能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，最好還能在成本上有一定優(yōu)勢(shì)。當(dāng)然，針對(duì)不同的產(chǎn)品，對(duì)于上述三點(diǎn)的偏重也會(huì)有所不同。

芯片將取代PCB？

雖然如今市場(chǎng)中對(duì)于PCB的需求旺盛，同時(shí)許多新技術(shù)也對(duì)PCB設(shè)計(jì)提出了更高要求。但市場(chǎng)中存在著一種說(shuō)法，隨著硬件與軟件的集成化趨勢(shì)，應(yīng)用也將越來(lái)越簡(jiǎn)單，而原來(lái)需要搭建復(fù)雜電路如今只需一顆芯片就能夠解決。如果這一切成真，那么如今PCB的繁榮，不過(guò)是一場(chǎng)泡沫。

不過(guò)對(duì)于這種說(shuō)法，林超文表示，雖然芯片集成度越來(lái)越高，短期內(nèi)不可能取代PCB，仍需要通過(guò)PCB來(lái)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)支撐。比如手機(jī)的SoC集成了包括CPU、GPU、DDR等在內(nèi)的一系列模塊，可以算得上是對(duì)以前只能在一塊PCB板子上實(shí)現(xiàn)的模塊的全部整合。

但還存在一些問(wèn)題，比如即便在5nm時(shí)代下，SoC在保證自身搭載內(nèi)容的前提下也無(wú)法獨(dú)立集成手機(jī)全部的芯片；同時(shí)，即便將芯片集成在一起，小芯片積熱問(wèn)題仍然是目前的一個(gè)難點(diǎn)，比如驍龍888的發(fā)熱問(wèn)題，甚至蘋(píng)果A14也無(wú)法解決發(fā)熱問(wèn)題；此外，將高密度芯片做大以集成PCB內(nèi)容，會(huì)降低良品率，不如直接放在PCB上。

有業(yè)內(nèi)人士透露，目前的確有芯片集成化的趨勢(shì)，比如手機(jī)芯片中已經(jīng)集成了基帶等相關(guān)器件，大幅減少了手機(jī)的主板面積。但需要看到的是，當(dāng)這些芯片高度集成化后，還需要追究小型化、輕薄化，同時(shí)保證其性能符合要求。

從某些方面來(lái)看，產(chǎn)品主板的制作難度反而更大了。同時(shí)，一些PCB對(duì)外的接口很難做到芯片里，USB要如何接入都成為一個(gè)問(wèn)題。而在一些高可靠性的產(chǎn)品上，應(yīng)用較少。需要考慮到產(chǎn)品的成本以及相應(yīng)的需求問(wèn)題。因此，在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間，傳統(tǒng)PCB需求還是會(huì)維持一個(gè)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

不過(guò)這里可以提出一個(gè)假象，因?yàn)镻CB主要是基于絕緣體加載導(dǎo)體線(xiàn)路，而芯片則是基于半導(dǎo)體而制造的。那么未來(lái)是否可以將半導(dǎo)體作為材料，制造PCB板，當(dāng)然這里涉及到原材料價(jià)格問(wèn)題，以及信號(hào)阻抗特性，以及耐用性、散熱性、扭曲等物理問(wèn)題。

但如果能夠?qū)崿F(xiàn)，那這個(gè)用半導(dǎo)體制作的PCB板，也可以看做是一個(gè)PCB大小的芯片。

結(jié)語(yǔ)

從近幾年的市場(chǎng)來(lái)看，中國(guó)PCB產(chǎn)業(yè)仍在快速的發(fā)展，并且隨著5G、新能源汽車(chē)、新型顯示技術(shù)等應(yīng)用的出現(xiàn)，對(duì)PCB提出了新的挑戰(zhàn)。同時(shí)，行業(yè)的成熟，也誕生了第三方PCB設(shè)計(jì)商的需求，通過(guò)對(duì)接原廠(chǎng)與PCB廠(chǎng)商，最終形成高性?xún)r(jià)比的可量產(chǎn)方案。至于未來(lái)芯片是否會(huì)取代PCB，至少短期內(nèi)并不會(huì)，需求仍處于增長(zhǎng)狀態(tài)。但從長(zhǎng)期來(lái)看，許多創(chuàng)新都是來(lái)自于大膽假設(shè)。