①覆铜板行业介绍及市场空间
覆铜板(CCL)是将玻璃纤维布或其它增强材料浸以有机树脂等基材,一面或双面覆以铜箔并经热压而制成的一种板状材料,在印制电路板(PCB)中主要承担导电、绝缘、支撑三大功能,其性能直接决定下游电子设备的信号传输速率和长期可靠性,在电子电路产业链中发挥着承上启下的关键作用,是制作 PCB 的关键基础材料。
覆铜板种类较多,按照机械刚性可分为刚性覆铜板、挠性覆铜板,其中全球覆铜板市场以刚性覆铜板为主;根据终端应用对性能需求的不同,覆铜板可分为应用于家电、汽车等终端设备的普通覆铜板,以及高速覆铜板、高频覆铜板、IC 载板用覆铜板、HDI 用覆铜板和类载板(SLP)用覆铜板等高端品类。各板材类别、
覆铜板行业市场需求与下游电子信息行业发展状况紧密关联,近年来呈现波动上升趋势。受益于人工智能、高性能计算、高速通信等相关产业爆发带来的高端市场强劲增量,覆铜板行业重回高速增长态势。根据电子信息领域权威机构Prismark 数据,2024 年全球刚性覆铜板市场规模为 150.13 亿美元,较 2023 年同比增长17.9%,其中中国大陆刚性覆铜板市场规模为112.26亿美元,占比约75%,位居全球首位。
②高端覆铜板市场规模及主要厂商
AI 人工智能、高速网络通信(如光通信、5G/5G-A 先进通信)、云计算等高端应用市场持续渗透,下游终端设备对于数据传输速率、信号损耗、通讯频率等性能要求不断提高,推动覆铜板向“高频高速化、轻薄化、高导热”方向迭代升级,高端覆铜板市场规模呈现快速增长趋势,保持较高景气度。在刚性覆铜板中,高速覆铜板、IC 载板用覆铜板、高频覆铜板三大类特殊覆铜板,属于生产制造过程技术难度和下游应用领域性能要求较高的高端覆铜板板材。
根据 Prismark数据,2024 年全球三大类特殊刚性覆铜板的总销售额为 56.65 亿美元,总销售量为 142.0 百万平米,销售额和销售量较 2023 年分别增长 38.2%和 23.7%,呈现快速增长趋势。其中,高速覆铜板销售占比达 75%,增长幅度最大,2024 年高速覆铜板(有卤和无卤高速覆铜板合计)销售额达 41.80 亿美元,同比增长 50.2%,无卤高速覆铜板销售额达 26.56 亿美元,同比增长 51.8%,创历史新高;Prismark预计到 2030 年全球高速覆铜板市场规模将达 158.43 亿美元,2024-2030 年期间年复合增长率(CAGR)达 24.87%。2024 年全球 IC 载板用覆铜板、高频覆铜板销售额分别达 9.37 亿美元和 5.48 亿美元,亦实现 13.8%和 10.9%的快速增长。
2024 年全球前十大高速覆铜板代表性厂商销售额合计约占全球高速覆铜板总销售额的 95%以上。无卤高速覆铜板得益于其良好的环保性能、电性能等性能优势,业内普遍认为其为高等级高速覆铜板未来发展趋势,2024 年全球无卤高速覆铜板市场前五大厂商分别为台光电子、联茂电子、台燿科技、生益科技、南亚塑胶,CR5 达 92.4%。
③覆铜板行业技术发展方向
随着 AI 人工智能的爆发式增长,并带动高速网络通信、集成电路领域交互式高速发展,AI 算力设施等应用终端向更高数据吞吐量、更快数据处理速率、更优信号传输与交互、更低功耗等技术方向持续迭代,对 PCB 加工工艺、面积、层数和材料要求持续提升,算力 PCB 向“高频高速、高多层、高阶 HDI”方向演进。
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覆铜板作为电子电路的核心基材,直接决定了 PCB 的性能上限,在 AI基础设施算力密度、集成度持续突破及信号传输速率不断提升的驱使下,覆铜板正加速向高频高速化、轻薄化、高导热三大方向演进,对覆铜板材料的低介电常数、低介质损耗、低热膨胀系数、高导热、高模量等技术指标要求更为严格。
A.高频高速化成为下游电子终端设备信号传输升级的核心需求
以 AI 算力设施核心载体 AI 服务器为例,从产业链技术升级角度来看,AI服务器传输速率与技术复杂度显著提升,对覆铜板材料需求呈现高频高速化趋势。相较于搭载 CPU的通用服务器,AI 服务器架构在传统CPU的基础上增加了GPU层以支持更多的矩阵运算功能,GPU 可兼容训练和推理,与 CPU 相比可以实现10-100 倍的吞吐量,更加适配 AI 模型训练推理和矩阵计算功能。
一般 AI 服务器会增配4-8颗GPU形成GPU模组,将大幅增加GPU板的用量,其中GPU BoardTray 包含加速卡板(OAM)和模组板(UBB),对高性能 PCB 的用量、层数以及 CCL 的性能需求和用量均有显著增加。英伟达 Rubin 系列架构采用无缆化互连设计,将 GPU 与 Switch 间的高速传输由传统铜缆连接转向中板(Midplane)、正交背板等 PCB 连接方案,这一转变对信号完整性与传输稳定性提出更高要求,进一步推动 PCB 设计与材料体系向高端化方向演进。
AI 服务器的快速迭代对数据处理与运算能力要求达到新高度。英伟达 AI 服务器从 A100、H100、B100 到 GB200、GB300,以及 Rubin CPX、Rubin Ultra的快速升级,其芯片在面积、连接方式、带宽及内存容量方面均有显著提升,例如GB200计算能力为H100的3倍,并且在内存和带宽方面亦大幅超越前代产品。
AI 服务器传输速率的提升对信号完整性要求不断升级,要求覆铜板材料具有更低介电常数和超低介电损耗。根据联茂电子信息,AI 服务器由传统的 CPU 升级至 GPU,PCB 板层数由 14-24 层升级到 20-30 层甚至更高层,对覆铜板的要求从Very Low Loss 材料升级到 Ultra Low Loss、Extreme Low Loss 及以上等级材料。
通用服务器方面,伴随 Intel、AMD 等 CPU 架构的不断升级,PCB 板向更高层数方向发展,由 8-12 层增加至 18-22 层以上,对于覆铜板性能要求亦进一步提高,覆铜板材料的损耗要求从Mid Loss过渡到Very Low Loss、Ultra Low Loss级别,并向更低损耗等级不断演进。为了满足高速高频性能需求,减少信号在传输过程中的介质损耗,覆铜板介电常数(Dk)、介质损耗(Df)进一步下降,未来下游市场对于 Ultra Low Loss 及以上级别的板材需求量将进一步提升。
注:较长时间以来,日本松下 Megtron 系列为高速覆铜板领域分级标杆,历年发布的不同等级高速覆铜板依次为 Megtron2、Megtron4 等(简称为 M2、M4)。覆铜板业内其他厂商会发布基本技术等级处于同一水平的对标产品,近年来,中国台湾及大陆地区相关领域厂商也逐渐加快了高端产品技术升级和迭代的速率。
交换机方面,AI 集群网络架构升级推动交换机端口速率加速向 800G、1.6T演进,带动高多层 PCB 及高等级覆铜板的需求。为实现 25.6T 总带宽,交换机需采用约 30 层、Ultra Low Loss 等级的覆铜板;而达到 51.2T 带宽则要求使用38-46 层、Extreme Low Loss 等级的覆铜板。伴随算力升级背景下 800G、1.6T 交换机市场的不断渗透,对高多层、高性能的 PCB,以及 M7、M8、M9 及更高等级的高速覆铜板需求将不断攀升。
交换机端口速率升级,对覆铜板材料性能要求升高
B.终端应用集成化对布线密度要求日益提高,高密度互连(HDI)技术成为主流应用
AI 服务器等终端应用对布线密度和信号传输能力的要求日益提高,推动PCB 向“高层数、高密度、细线路、小孔径”方向发展。HDI 板具有更小的尺寸、更高的元件密度、改进的信号完整性和增强的电气性能,在功能集成和空间利用方面优势显著,适用于集成化和轻薄化设计,已从智能手机、平板电脑、可穿戴设备等消费电子领域拓展应用至 AI 高速通信领域。
AI 高速通信设备板载信号量大,互连结构复杂程度和芯片集成度进一步提升,高密度互连技术可以显著提高布线密度、空间利用率和散热效果,并且具有更高的可靠性,符合AI服务器高性能规格要求。以英伟达AI服务器为例,NVIDIAGB200 NVL72 系统对高阶 HDI 板用量进一步提升,其计算托盘(Compute Tray)中主板、网卡板以及数据处理器(DPU)板均采用高阶 HDI 方案;其每个交换托盘(Switch Tray)包含 1 块 NVLink 交换机模组板,采用高多层或者 HDI 方案。
HDI 用覆铜板作为高密度互联的核心基材,在有限的面积内实现更多的电路互连点,满足 AI 终端中高性能芯片、存储、接口等组件的高密度集成需求,因此,在 AI 等终端应用集成化趋势驱动下,HDI 用覆铜板成为主流发展趋势。
随着 PCB 向高阶 HDI、AnyLayer HDI 方向升级,盲孔、埋孔等高密度互联结构的孔径微型化与纵横比持续提升,传统电镀金属化工艺难以在微小孔内实现均匀、无空洞沉积。采用铜浆等导电电子浆料进行孔内填充导通,可有效规避电镀深镀受限问题,进而推动高性能电子浆料在高密度互联 PCB 领域的市场需求增长。
C.终端设备高算力需求及快速升级使得功耗、发热量大幅增加,催生覆铜板高导热、高热稳定性(Low CTE)需求
覆铜板作为 PCB 的基础材料,其导热性能对电路系统的热传导效率至关重要,催生了对覆铜板导热性能和热稳定性的刚性需求。下游电子终端设备的海量数据运算与高速信号传输需求,要求覆铜板在保持低介电常数和低介质损耗的同时,亦具有较好的热性能,即具备高热导率以降低高速运行产生的热量、低热膨胀系数以保证电子设备在长期使用中的高可靠性和稳定性。
具体而言,以 AI 服务器为例,由于其超高的运算能力,其热设计功耗进一步提升。根据 Trend Force 数据,NVIDIAGB200 NVL72 机柜因运算密度大幅提升,每柜热设计功耗(TDP)达 125kW 至 130kW;更高性能的 GB300 NVL72机柜系统功耗预计将提升至 135kW 至 140kW 间,从而进一步增加对散热性能的要求。
AI 服务器的核心组件如 GPU、TPU 等算力芯片,在大模型训练与推理过程中处于高负载运行状态,单位面积的功耗与发热量呈指数级增长,单台设备的功率较传统服务器大幅增长,若热量无法及时传导并散出,不仅会导致芯片降频、算力衰减,还可能引发电路稳定性问题,缩短设备使用寿命。
随着 PCB 向高密度化、高集成化方向发展,尤其是在 IC 封装载板领域,芯片与基板因热膨胀系数(CTE)不匹配易引发的翘曲问题。根据《AI 对覆铜板及其原材料的要求》(沈宗华,第二十五届中国覆铜板技术研讨会,2024 年),PCB 主板的 CTE 值高于芯片载板,若 PCB 主板的 CTE 从 22ppm/℃降低至14ppm/℃,其耐受的温循次数能提高 72%。因此,为了应对芯片基板和 PCB 基板的热膨胀系数失配引发的热机械应力问题,覆铜板还应满足 Low CTE 特性,需要选用低热膨胀系数(Low CTE)填充材料,以提升下游应用系统级可靠性。
④覆铜板行业发展趋势对上游填料市场的影响
覆铜板在下游 AI 人工智能、高速网络通信、云计算、低轨卫星、高端消费电子、汽车电子等多重引擎的发展驱动下,正加速向高频高速、高密度互联、高多层、高导热等高端化方向升级,高频高速、IC 封装、HDI 等领域的高端覆铜板对于上游功能性填料的性能指标要求更为严格,对粉体材料的使用需求朝着更高规格等级、更高填充比例不断演进,同时下游板材朝着高多层发展带动对粉体用量的进一步提升,共同推动高端粉体填料市场需求快速增长。
具体来看,覆铜板提升电性能的核心路径在于对介电常数的精准调控与介质损耗的有效降低,为减少信号传输过程中出现衰减、时延等问题,需优先选用超低介电常数与介质损耗的适配材料,以确保其使用的稳定性与传输效率。
与此同时,先进封装技术持续迭代,HDI 板向更高层数、更细线路方向演进,对粉体填料精准粒径控制、高纯度、低损耗等性能要求不断提高,填充比例持续提升,粉体用量亦持续增长。此外,下游终端设备功耗与发热量显著提升,对粉体填料高热导率、低热膨胀系数等导热性能也提出更高要求。以高性能球形硅微粉为代表的高端粉体填料适配下游高端覆铜板性能迭代需求,已成为下游高性能应用场景的主流解决方案,未来市场空间广阔。