No 3 2020
不断变化的PCB行业
如今，一些主流技术趋势正在推动PCB行业的发展。我们采访了NCAB 集团首席运营官 Chris Nuttall，询问他如何看待这些发展动向及可能对PCB行业的影响。
新技术如何推动当前PCB行业发展？
“比起关注新技术如何推动当前PCB行业的发展，人们更应该关注哪些关键技术趋势在推动电子产业及相关应用本身的发展。首先，我们已进入第五代移动通讯，也就是当今的热门话题——5G。部分技术的发展在一定程度上依赖于5G技术的发展。
“比起关注新技术如何推动当前PCB行业的发展，人们更应该关注哪些关键技术趋势在推动电子产业及相关应用本身的发展。”
Chris Nuttall
Chief Operating Officer, NCAB Group
这些趋势可以分成“以人为本”和“智能领域”，前者涉及到技术对人类本身的影响，后者主要是指影响生活或工作环境的技术趋势。我们都听说过物联网（IoT）和人工智能（AI），这些技术与5G提供的更快数据传输速度相结合，可以将设备与物件之间的连接和通讯提升到全新水平。这将促进智能产品的开发，包括智能制造或高度自动化、先进机器人技术、智慧城市、智慧安防体系等等。伴随上述趋势，人们能够在短时间内传输、转移、管理和处理大量数据，减少延时，这正是边缘计算的主要特点。
最后，还有一个趋势是人体增强，比如通过人造假体替代某些人体机能。虽然我无法明确地肯定目前有多少技术正成为现实，但未来五年内我们的生活肯定会因为技术而迎来巨变。
例如在汽车行业，以上某些趋势构建了自动驾驶汽车开发的基础；在医药行业，人们会发现这些趋势正推动实现某种愿景，比如即时的数据处理以及全球各地专家之间的实时通讯。军事应用领域也出现非常明显的类似趋势，从而推动某些市场的发展。
正如我们在较早一期InFocus中谈到的那样，5G 的应用规模正日益扩大。单就中国而言，2025年前的用户群体的5G相关设备规模预计将达到5亿部手机或其他移动设备。欧洲和美国的用户增速略低于亚洲，但5G大规模应用的趋势毋庸置疑。”
上述变化趋势如何影响 PCB的设计和制造？
“这些变化趋势将对PCB行业产生持续影响。PCB层数变高；为了支持越来越密集的功能，要求更小的线宽间距及孔径。在过去，采用1阶HDI结构的多层PCB通常被视为高难度产品，如今10层HDI结构也屡见不鲜。我们看到，如今已经可以在电路板上实现线宽间距30微米的解决方案。从100微米降至75微米，再降至60微米，用了很长时间，突破了很多技术难题， NCAB目前只有少数合作工厂能够支持这种解决方案。我们的部分工厂正在调试新设备，逐步建立流程控制并积累经验，以实现更高密度产品的生产。在我们的工厂之外，真正处在技术前沿的厂商已经在生产30微米以下的PCB了。
“我们看到，已经可以在电路板上实现线宽间距30微米的解决方案。”
Chris Nuttall
Chief Operating Officer, NCAB Group
“随着半导体等部件的普及和复杂程度不断上升，我们还看到承载着连接功能的IC基板需求日益增多，比如尺寸更小的可安装于元器件与电路板之间的高密度PCB。这些基板具有很高的密集度，提供电源和信号分配，并起到一定程度的散热功能。这种技术可以实现极小线宽间距以及极小的孔径尺寸。如今，IC基板作为高端电路板，变得日益普遍。”
在最新技术方面，您认为NCAB合作工厂的现状如何？
“根据我们与工厂合作的策略，我们与工厂保持足够牢固的关系，以便于工厂与我们分享关于未来五年的技术发展方向和想法。通过考察技术能力较强的工厂，我们就会发现，它们已经在关注复杂得多的结构，有些工厂的IC基板已经出货，而有些工厂的30微米线宽间距解决方案正接近量产。这个尺寸比它们目前批量制造的产品尺寸小一半以上。今后，上述较高的密集度和复杂度的产品需求必然还将持续增加。”
“随着技术的发展，各种高难度的产品层出不穷，人们也会越来越需要更多复杂度更高的PCB。这意味着，随着技术变革步伐加快，今天的先进技术明天可能就变得稀松平常。正因如此，我们技术较先进的合作工厂正努力确保自身能够支持更高的复杂度和更庞大的结构，比如AnyLayer 、更小间距以及熟练使用不同材料。这将带来对新型设备和原材料的需求，并需要升级生产线。例如，我们会看到人们将继续更多使用直接成像的解决方案，而非以传统干膜图形工艺为主的解决方案。”
“我们生活在一个令人振奋的时代。看看如今市面上的一些主要制造设备，你不得不大呼惊奇。就在几年前，人们还会认为这些设备属于前沿技术，离我们很遥远，但现在它们已来到我们身边。芯片密度每两年增加一倍的摩尔定律绝对就是现实。”
除了技术性挑战之外，PCB制造业未来还面临哪些挑战？
“工厂面临的一个重大挑战是积累自身的设计知识和制造经验，及时跟上设备、原材料和新解决方案的更新步伐。工厂面对着越来越大的压力，需要在掌握上述知识的同时确保技术更新与核心业务保持平衡，并且从目前的生产过程中获取良好收益。研究和开发团队需要加快工作进度。正因如此，NCAB的评估流程包括密切关注工厂今后二至五年的发展计划。”
“工厂面临的一个重大挑战是积累自身的设计知识和制造经验，来及时跟上设备、原材料和新解决方案的更新步伐。”
Chris Nuttall
Chief Operating Officer, NCAB Group
“元器件行业也遵循相似趋势——尺寸变小，间距变细。因此，PCB供应商必须能够满足不断变化的要求。为满足客户需要，工厂必须投资购买设备、材料并积累知识。这会影响到方方面面，包括图形转移、成像、阻焊层、电镀、预处理、表面处理等等。合适的设备、合适的原材料、正确的流程、正确的知识，并将这些因素正确地结合，才能让设备顺利运行，并最终获得可靠的产品。
NCAB的做法很明确，我们的目标不是掌握最先进的技术。我们只是批准使用此类技术，但前提是我们要确认工厂关于此类技术的工艺流程稳定可靠，能够生产满足客户要求的优良终端产品。同时，我们也必须了解技术的前沿在哪里，工厂距离最前沿技术有多远。”
我们通过收购Bare Board集团，拓宽了自身的经营业务，也拥有了更多的PCB生产资源。目前，中国台湾占本公司印刷电路板生产需求的9%，虽然我们仍处在与台湾工厂的磨合阶段，但可以明显看出，台湾工厂展现的某些能力水平高于我们在先前产品组合中拥有的能力，能够在技术驱动和供应链层面为NCAB的客户提供更多的解决方案。
PCB制造中的待开发领域
- 层数越来越高的多层板.
- 柔性板和刚柔板
- 用IC基板技术来实现20-30微米的线宽间距和极小导通孔的日益复杂的HDI结构
- 直接成像，将图形直接印刷到基材上
- 更高程度的自动化制造
- 新型表面涂覆层
就地域而言，上述发展动向对PCB行业有何影响？
“如今再回顾一下在发生新冠疫情之前做出的行业预测。当时，人们预估今年的全球PCB市场规模将达到670亿美元，2019年的数据为640亿美元，到了2023年，这个数字将上升至700-750亿美元，而中国的PCB市场规模将占据全球50%以上的份额（52%-53%）。虽然我们正在迎来技术变革，但在未来4-5年的时间里，PCB市场的全球布局应该不会产生太大变化。“
“针对目前的PCB市场形势，我们可以看到，亚洲、欧洲和美国的新技术转移到中国的时间不断缩短。很多大型企业在欧洲或者美国设立技术研发中心或者是小型工厂，同时在中国建设大规模的量产工厂，此举是加快技术转移的主要因素之一。我认为，随着产品面市时间成为关键，在不久的将来，我们会看到技术和产品开发齐头并进的局面。中国的发展速度越来越快，中国政府也在加大国产化的扶持力度，帮助本国产业技术逼近最前沿。”
“虽然成本也在上升，但与亚洲其他地区的制造业市场相比，中国依旧优势明显。今天中国PCB产业具有明显优势，是因为在中国该产业拥有一切必要条件，包括知识、经验、基础设施、原材料、设备等等，这有助于中国拉大与其他低成本国家的差距。产业链的明显优势加快了PCB技术转移，而随着工厂越来越熟悉前沿技术，工厂能够提供更多的技术方案，扩大营收，并且拨付资金用于后续的投资和技术开发，以此保持连续不断的良性循环。相较之下，其他试图在该产业赶超中国的国家将会面临技术鸿沟、成本等棘手问题。”
“今天中国PCB产业具有明显优势，是因为在中国该产业拥有一切必要条件，包括知识、经验、基础设施、原材料、设备等等。”
Chris Nuttall
Chief Operating Officer, NCAB Group
“当然，其他国家的电路板产业生态也有一定的发展空间。韩国、日本和中国台湾地区的工厂不仅能够很好地支持本地市场，还凭借着高度专业化、高技术标准以及更短的交期获得竞争优势。与此同时，印度、泰国和马来西亚等国家能够以低成本制造技术要求低的PCB。”
“回顾中国的发展历史，我们会发现由低端技术向高端技术的转变都可以相对较快地完成。这样的发展轨迹也可能出现在其他国家，所以人们不能忽视其他国家的动态或者低估其技术和竞争力增长的潜能。但正如我先前谈到的那样，PCB行业发展迅速，随着PCB复杂度和客户需求日益上升，中间的差距会越来越大。制造业不发达的国家难以在产业内部快速实现重大技术变革。因此我认为，在未来一段时间内，技术差距将持续扩大。”
推动技术发展的主流趋势
- 5G – 第五代移动通讯。
- IoT – 物联网，即越来越多的物件包含内置电子元件和联网功能，能够通过互联网通讯和控制。
- AI – 人工智能是指模仿人类行为和思维的程序，能够通过机器学习改进自身的算法。
- 人体增强 – 使用技术增强人体生理机能（人体外骨骼）或认知机能（AI与人类合作开发智能场景）
- 高度自动化 – 使用人工智能将机器人自动化提升到新水平，实现某种程度的经营流程自动化
- 自主化物件 – 使用人工智能实现功能和行动自动化的物理装置（范围包括汽车、家居、送货无人机、仓库、复杂组装流程等）
您认为，新冠疫情是否会对PCB生产造成长期影响？
“我不能肯定地说疫情对PCB技术造成了巨大影响-疫情可能影响了本地的技术支持，但肯定没有让工作陷入停滞，甚至在一定程度上加快了技术的工作节奏，因为产品的面市时间逐渐成为关键。从工厂方面来看，某些地区、行业和客户工厂的运营处于放缓状态，但在中国，5G相关的需求爆发正在中和这些影响。”
“在全球范围内，我们看到客户在努力整合自身的供应链。NCAB的合作工厂没有因中国、欧洲和美国暂时停产而遭遇任何重大挫折，部分工厂甚至借机与现有客户开展更多业务。但其他制造低端或廉价印刷电路板的小型工厂处境会相对艰难，因为交货期开始缩短，它们需要在被迫缩小产能的情况下保持工厂运营。”
“疫情对欧洲工厂造成了影响，因为它们必须应对新冠防控措施带来的限制和挑战。
无论是世界哪个地区，我们基本都可以说，疫情爆发前财务稳健、运营高效的工厂管控疫情的效果最好。疫情结束后，它们会变得更强。”
