繁榮背后存隱憂 PCB未來會被芯片取代？

 行業新聞     |      2021-12-21 17:46:00    |      愛彼電路

從2006年開始，中國的PCB產值便超過了日本成為了全球最大的生產基地，2020年產值占比更是達到了全球的53.8%。有趣的是，盡管全球的PCB市場呈現了一定的周期性，但中國的PCB產值卻在不斷攀升，2020年國內PCB板行業產值規模達超過350億美元。不過在繁榮之下，市場中卻流傳著這樣一個說法，未來的PCB將被芯片取代，PCB市場又將走向何方？

新能源汽車、5G市場發展帶動PCB需求上升
PCB被譽為“電子元器件之母”，是承載電子元器件并連接電路的橋梁，不過在近兩年的中美貿易沖突以及新冠疫情都對半導體產業造成了巨大的沖擊，PCB同樣不可避免的受到了一定的影響。據業內人士透露，從目前終端市場以及供應鏈反饋的情況來看，目前對于PCB的需求其實是上升的，包括5G、智能家居、新能源汽車。

目前由于芯片缺貨漲價的情況持續時間較長，國內很多電子公司通過國產化或更換芯片方案來應對，以新能源汽車為例，對于PCB的需求數量將是傳統汽車的4-5倍，整體市場需求旺盛。同時由于市場中芯片的缺貨問題，也導致許多客戶產品進度不如預期，包括PCB的組裝以及后期的成品出產都受到了一定的影響。

盡管新能源汽車對于PCB的需求大增，但在新能源汽車中由于采用了大容量電池，電路中電流變大，載流設計和熱設計變得至關重要，對PCB而言更看重可靠性設計，而但從性能來看，影響可靠性最大的一點是發熱。因此需要從IC封裝開始，貫穿PCB，直至運行環境下的完整產品都控制熱度。

此外，新能源汽車還搭載了自動駕駛、雷達、智能座艙等技術，相比傳統汽車在PCB的設計上要復雜很多，并且想要實現這些豐富的功能，PCB所承載信號的速率要求會更高，并且在智能座艙上可能會出現HDI板的需求。同時新能源車通常還搭載許多攝像頭模組，這就要求更多的軟硬結合板。除了新能源汽車外，在針對集成電路配套產業，如半導體檢測設備的高端PCB制造未來將迎來一個高速成長的過程，而這塊領域過去主要由美國、日本、韓國等國家所占據。

在5G與智能手機領域，5G主要體現在對PCB材料，信號傳輸質量的設計考量上。5G相對4G速率更高、容量更大、延時更低。同樣給5G基站與終端帶來的“發熱”問題深受行業關注。在智能手機領域，5G手機朝著高性能、高屏幕素質、高集成度、輕薄化等方向不斷升級，發熱量相對于4G時代大幅增加，散熱需求也隨之大幅提升。在5G領域的電路設計中亟需更節能的器件及更有效的PCB散熱方案。

可見，隨著目前新能源汽車、5G、新型顯示技術、半導體檢測等多個領域的發展，國內市場對于PCB的需求也在不斷上升，并且由于技術的升級，也對PCB設計提出了更高的要求。

什么才算好的PCB
PCB行業發展如此之久，如今PCB在設計上也有了一些新的變化。一個是更加的小型化，主要由智能設備便攜性需求所帶動；另一個則是PCB從傳統的硬板向軟硬結合板轉變。并且在PCB向高端邁進時，主要會有兩個方面，一個是數據承載以及傳輸速率越來越高，另一個則是針對智能家居及可穿戴設備而言，對HDI的需求越發明顯。

而一個好的PCB，需要滿足信號完整性，電源完整性及符合電磁兼容設計，這些主要體現在電路性能上。在用戶肉眼可以看到的層面，一個優秀的PCB作品應在布局上疏密有間，整齊對稱，兼顧布局美觀性。同時兼顧用戶的操作習慣，比如面板上的插座排布合理，方便插拔，有明確的安全指示。

從行業標準來看，好的PCB首先要滿足用戶的性能需求，同時可靠性方面也能達到標準，最好還能在成本上有一定優勢。當然，針對不同的產品，對于上述三點的偏重也會有所不同。

芯片會取代PCB嗎？
雖然如今市場中對于PCB的需求旺盛，同時許多新技術也對PCB設計提出了更高要求。但市場中存在著一種說法，隨著硬件與軟件的集成化趨勢，應用也將越來越簡單，而原來需要搭建復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，不過是一場泡沫。雖然芯片集成度越來越高，短期內不可能取代PCB，仍需要通過PCB來實現基礎支撐。比如手機的SoC集成了包括CPU、GPU、DDR等在內的一系列模塊，可以算得上是對以前只能在一塊PCB板子上實現的模塊的全部整合。不過還存在一些問題，比如即便在5nm時代下，SoC在保證自身搭載內容的前提下也無法獨立集成手機全部的芯片；同時，即便將芯片集成在一起，小芯片積熱問題仍然是目前的一個難點，比如驍龍888的發熱問題，甚至蘋果A14也無法解決發熱問題；此外，將高密度芯片做大以集成PCB內容，會降低良品率，不如直接放在PCB上。

有業內人士透露，目前的確有芯片集成化的趨勢，比如手機芯片中已經集成了基帶等相關器件，大幅減少了手機的主板面積。但需要看到的是，當這些芯片高度集成化后，還需要追究小型化、輕薄化，同時保證其性能符合要求。從某些方面來看，產品主板的制作難度反而更大了。同時，一些PCB對外的接口很難做到芯片里，USB要如何接入都成為一個問題。而在一些高可靠性的產品上，應用較少。需要考慮到產品的成本以及相應的需求問題。因此，在未來相當長的一段時間，傳統PCB需求還是會維持一個增長的趨勢。

不過這里可以提出一個假象，因為PCB主要是基于絕緣體加載導體線路，而芯片則是基于半導體而制造的。那么未來是否可以將半導體作為材料，制造PCB線路板，當然這里涉及到原材料價格問題，以及信號阻抗特性，以及耐用性、散熱性、扭曲等物理問題。但如果能夠實現，那這個用半導體制作的PCB板，也可以看做是一個PCB大小的芯片。