一、 行情回顧:電子板塊漲幅居中,半導體表現優異
1.1.市場表現:電子板塊上漲 35%,漲幅居中
2020 年初至 2020 年 11 月 22 日,上證綜指上漲 10.74%,創業板指上漲 48.33%, 滬深 300 上漲 20.67%,電子行業指數上漲 35.19%,2019 年全年電子行業指數 上漲 134.91%。復盤 2020 年至今行情,1 月板塊延續 2019 年末上漲態勢(一 階段);受春節期間國內疫情影響,年後 A 股短期嚴重下挫;但由於 2 月疫情 主要在國內發酵,而電子公司部分工廠布局海外、機械化程度較高、部分訂單 為節前確定,因此 2 月主要受擾動較小(二階段);3 月初,板塊上漲至高位, 海外疫情擴散,手機終端設備需求端受挫明顯擴大,板塊進入回調階段,4 月 板塊自年內高位回落約 30%;4-7 月,海外各國出臺防控措施,疫情影響下在 線經濟發展迅速,筆電、平板相關廠商受益,國產替代加速,產業鏈回升明顯 (三階段);8 月受華為禁令升級影響,板塊再次從高位回落,Q3 華為加快芯 片採購,華為產業鏈短期業績上漲(四階段);10 月底 11 月初,蘋果新機 iPhone12 正式發售,蘋果產業鏈迎來周期性上漲(五階段)。蘋果產業鏈業績 短期兌現後,股價呈現下跌態勢,伴隨明年新機大批量出貨,下遊新能源、家 電腦需求旺盛,8 寸晶圓代工產能緊張,明年有望迎接新一輪上漲趨勢。
1.2.行業估值:板塊估值仍處於歷史低位,未來具備較大上漲空間
電子板塊估值仍處於 2010 年以來均值之下,未來上漲空間較大。2010 年以來, 截至 2020 年 11 月 22 日,電子板塊估值為 46 倍,低於 2010 年以來算術平均 水平(51 倍),未來仍然具備較大上漲空間。
二級板塊中,半導體子板塊估值最高達 137 倍,明顯高於其他子板塊。電子板 塊包含半導體、元件、光學光電子、電子製造及其他電子五個子板塊,當前市 盈率(TTM,中值)分別為 92、39、41、45 和 54 倍。與市場其他行業比較, 電子板塊估值位列 28 個板塊中第 3,低於國防軍工、計算機二個板塊。
二、5G 仍是核心,智慧型手機換代與汽車智能化趨勢是電子信息產業未來增長的主要動力
2.1.消費電子終端需求連續增長,5G 手機市佔率上行確定
2.1.1.消費電子終端 2020 年 3 季度需求繼續增長,全球 PC、平板、手機均 連續增長。
Q3 全球 PC 出貨量 8127 萬臺,當季同比增長 15.44%,環比增長 12.47%;平板 電腦出貨 4760 萬臺,當季同比增長 24.90%,環比增長 23.32%;智慧型手機出貨 3.54 億臺,同比下降 1.31%,環比增長 27.02%。其中,國內智慧型手機 Q3 出貨 6888 萬臺,同比下降 29.16%,環比下降 31.90%,受華為禁令衝擊較大;5G 手 機出貨 4407 萬臺,5G 市佔率在 60%以上。
2.1.2.智能穿戴設備預期良好,TWS 無線耳機延續高增長趨勢
在 Apple Watch、Air Pods 的創新帶動下,新的產品市場被創造,全球可穿戴 市場規模呈現爆發式增長。2019 年全球可穿戴設備出貨量達到 3.365 億部, 相比 2018 年的 1.78 億部增長了 89%。其中耳機產品出貨量為 1.705 億臺,較 2018 年增長 250.5%,智能手錶出貨量 9240 萬臺,較 2018 年增長 22.70%。 這一增長主要來自 2019 年第四季度,這一季度的設備出貨量創下了 1.189 億 臺的新高,增長率高達 82%。
2019 年前五大可穿戴公司,蘋果依然佔據領先地位,其餘位列前五位的依次是 小米、三星、華為、Fitbit。
蘋果:去年第四季度,蘋果以 4340 萬臺的出貨量領跑市場,這要歸功於它更新 的 AirPods、AirPods Pro、Apple Watch 以及跨越多個價位的 Beats 產品。
小米:小米出貨了 1280 萬件可穿戴設備。其中 73.3%是手環,約 940 萬條。
三星:三星憑藉自家產品以及旗下的多個品牌(包括 JBL 和 Infinity)獲得第 三名。Galaxy Active 和 Active 2 智能手錶在很大程度上推動了其 2019 年第 四季度的銷售,該公司還將受眾從多功能設備用戶擴大到關注健康和健身的愛 好者。
華為:華為的可穿戴設備出貨量總體增長了 63.4%,其中手錶在 2019 年第四 季度的增長率最高,但手環在其可穿戴設備出貨量中佔絕大多數。
Fitbit:這家以健身器材聞名的公司躋身前五名,在連續兩年銷量下滑後首次 出現出貨量回升。該公司仍然依賴其健身追蹤器來驅動銷量,伴隨 Versa 2 的 發布以及舊產品的折扣,其智能手錶的出貨量達到了 600 萬臺,創下了新的紀 錄。
我國可穿戴市場受安卓系小米與華為的產品推動,增長同樣迅速。國內整體市 場排名前五大廠商分別是小米、華為、蘋果、步步高和奇虎 360,預計到 2023 年,中國市場出貨量將達到 1.2 億臺。從產品構成來看,與全球市場相似,耳機和手錶市場發展最迅速。
頭部廠商帶動,進入智能設備新時代。自蘋果發布 AirPods 起,TWS 耳機市場 被打開,2019 年 10 月蘋果發布第三代無線耳機 AirPods Pro,引入主動降噪 功能,再次為 TWS 市場帶來新活力。
目前市場上智能耳機主要可以分為三類:具有運動健康監測功能的可穿戴耳機、 搭載語音交互功能的智能耳機以及運用其他技術手段比如主動降噪的智能耳 機。TWS 耳機(True wireless stereo 真無線耳機)是指去掉傳統耳機線,將 左右兩個耳指機通過藍牙技術與智慧型手機等終端設備相連的耳機,它組成一個 獨立的立體聲系統,通過增加多種傳感器實現觸控控制、語音控制、身體信息 採集等多種功能。TWS 耳機的傳輸方式包括同步傳送和非同步傳送兩大類,兩 類方案各有利弊,AirPods 採用的是雙耳同步傳送方案,手機藍牙信號直接分 兩路傳送到兩個耳機,安卓系耳機多採用的是非同步傳輸方案,兩隻耳機之中 有一隻為主耳,數據先傳輸至主耳,再由主耳轉發至副耳。
全球 TWS 耳機出貨量加速式增長,根據 Counterpoint Research 數據,2018 年 全球 TWS 耳機出貨量約 4600 萬臺,2019 年全年 TWS 市場出貨量將近 1.2 億 個。隨著 TWS 耳機的在全球智慧型手機用戶中的滲透率持續增長,據 Counterpoint Research 預計,,到 2020 年達到 2.3 億個,同比增長 90%。預 計 2019-2022 年 CAGR 達到 80%,與 2009-2012 年智慧型手機市場的成長速度相 近。觀察市場份額構成,蘋果、小米、三星、JBL、Beats 佔據出貨量的前五位, 但小米產品定價偏低,在出貨額排名中不佔優勢。
TWS 耳機發展以頭部廠商為引,長期發展受技術發展、市場變革驅動。TWS 耳 機的提升旨在完成高傳輸、高音質、低損耗、智能化、輕量化等目標。藍牙技 術經過技術更迭已經較為穩定,市場上常用無線耳機以藍牙 5.0 和藍牙 4.2 為 主,隨著未來 5G 時代下智能互聯的發展,藍牙 5.0 的市場應用也會進一步增 加。TWS 耳機的高音質與音頻編碼緊密相關,藍牙中常見四種編碼按編碼率排 列為 SBC、AAC、APTX、LDAC,其中 APTX HD 與 LDAC 編碼傳輸的音質較高,APTX 來自高通收購的 CSR 團隊,LDAC 技術則來自索尼。另外,高通 CSR 晶片、蘋果 H1 等具備的降噪技術也使聽覺體驗更加完美。
在低損耗、智能化方面,晶片處理技術的作用顯得更加重要,當前市場上各類 TWS 耳機採用的晶片方案主要來自蘋果、高通、絡達、博通、恆玄、麒麟等, 其中蘋果 H1、高通 TWS+平臺和華為 A1 研發技術較高,也常運用於高端 TWS 耳 機。蘋果自研的 H1 晶片,相比原來的 W1,加強無線連接表現,降低聲音延遲, 實現 Siri 喚醒功能,幫助改善續航能力等。高通 2015 年收購 CSR 公司,在無 線藍牙音頻領域積累了大量相關技術,QCC、CSR 系列晶片在解決低功耗、連接 穩定性、主動降噪以及語音喚醒等方面性能優越。華為自研麒麟 A1 晶片擁有 同步雙通道藍牙數據傳輸技術,具有更低的延遲和更低的功耗架構,有助於提 供最佳性能。在輕量化方面,耳機內部模組集成化趨勢必然行之,國內封裝廠 商有望從中受益。
無線耳機晶片性能的不斷提升推動著 TWS 耳機整體市場競爭的激烈程度,國內 市場三類 TWS 耳機廠商加入競爭,即傳統音頻廠商、手機廠商與網際網路公司。 5G 時代下,數據傳輸加快,信息時延降低,將進一步推動 TWS 市場的發展。而 當前激烈的競爭市場一如當初安卓手機大舉旗幟進入智能機市場的情形,預計 在晶片技術變化、封裝技術進步等因素影響下,預期 TWS 耳機市場將呈現以下 特徵:一是無線耳機將搭配智慧型手機銷售,搭配銷售帶來出貨量提升;二是傳 統耳機市場壁壘被打破,TWS 耳機侵佔部分傳統耳機市場;三是市場呈現兩極 分化,以蘋果為代表的高端智能耳機佔據市場空間份額將越來越大,部分自主 品牌廠商有可能憑藉價格優勢突出重圍。未來,高端智能耳機代工廠商、自主 品牌廠商、晶片供應商、封裝廠商將受益。
2.2.5G 核心技術變化,手機終端射頻與天線機會持續
2.2.1.5G 換機潮如約而至,並將繼續保持樂觀
5G 換機潮下,全球手機出貨量回升,5G 手機佔比預期不斷增加。據 Gartner 預測,2019 年全球移動終端出貨量預計為 23.63 億臺。而據 IDC 最新預測, 2020 年 5G 智慧型手機出貨量將佔智慧型手機總出貨量的 8.9%,達到 1.24 億部; 到 2023 年全球 5G 手機的市佔率將達到 26%,年複合增長率為 23.90%。
2.2.射頻前端晶片量價齊升,價值總量不斷提升
4G方案的射頻前端晶片數量與整體價值相比2G/3G方案存在明顯增長,據Yole Development 統計數據,2G 制式手機中射頻前端晶片的價值為 0.9 美元,3G 制 式智慧型手機中射頻前端晶片價值為 3.4 美元,支持區域性 4G 制式的智慧型手機 中射頻前端晶片的價值達到 6.15 美元,高端 LTE 智慧型手機中射頻晶片價值為 15.30 美元。隨著 5G 商用臨近,預計 5G 制式下智慧型手機內射頻前端晶片價值 將繼續上升,5G 低頻段單機手機射頻晶片價值預計達 32 美元,毫米波單機手 機射頻晶片價值預計達 38.50 美元。
受5G 時代技術、數量、價格三因素驅動,射頻晶片市場有望在 2019 年開始加 速擴張,伴隨著手機換機潮的來襲,手機市場與射頻晶片市場有望在 2021 年實現最高增速,細分市場有望從 4G 手機過渡至 5G Sub-6GHz 手機,再過渡至 5G 毫米波手機。我們以 Canalys 對 5G 手機出貨量的預測、Yole Development 對 3G、4G、5G 手機內射頻單機價值的估計為基礎,拆分預測射頻晶片市場。 我們預計 2019 年-2023 年 3G 手機增速為-18.90%,4G 手機增速為-16.22%,5G 手機增速為 174.90%;預計到 2021 年手機出貨量為 14.40 億部,其中 3G/4G/5G 手機分別為 0.35、10.12、3.93 億部,對應的射頻晶片市場預計在 2021 年達 到 247.06 億美元。我們預計射頻晶片細分市場中難度最大的濾波器價值比例 越來越高,毫米波模組在 2021 年開始應用,預計 2021 年濾波器、PA、射頻開 關、天線調諧、LNA、毫米波模組對應市場價值依次為 152.86、60.85、19.76、 7.41、4.94、1.24 億美元,整體市場規模與 QY Research 預測的 235.57 億美 元也相符。
2.3.汽車電動化、網聯化和智能化趨勢帶動車用基礎電子元件需求增長
汽車 PCB 主要用於汽車電子,按照對汽車行駛性能作用的影響劃分,可以將汽 車電子產品分為兩類:一類是車體汽車電子控制裝置,要和車上機械系統進行 配合使用,即所謂「機電結合」的汽車電子裝置。它們包括發動機、底盤、車 身電子控制;另一類是車載汽車電子裝置,是在汽車環境下能夠獨立使用的電 子裝置,它和汽車本身的性能並無直接關係。
汽車電動化使得傳統的燃油車中的發動機、變速箱和底盤系統由機械控制轉變 成新能源汽車中的電控系統,而汽車的智能化(如自動駕駛)、網聯化,將增加 車內電子設備的使用。因此,汽車的電動化(即新能源汽車的發展)和汽車智能化帶動車用 PCB 的增長。隨著全球汽車板產能不斷向中國大陸轉移,國內 PCB 廠商汽車板業務的營業額將持續增長
2.3.1.新能源汽車市場持續增長,汽車用 PCB 出現新需求
近年來隨著國家對環保問題的重視使得新能源汽車的市場不斷擴大。政策方面, 新能源汽車領域,中國政府補貼已經「由車轉樁」,政策開始大力補貼新能源 相關配套設施,發展新能源汽車公共出行,提升新能源汽車的質量。2019 年 5 月能源與交通創新中心發布的《中國傳統燃油汽車退出時間表研究》中指出, 我國將於 2050 年全面停止燃油汽車銷售。
據中汽協數據顯示,2019 年,新能源汽車產銷分別完成 124.2 萬輛和 120.6 萬 輛,同比分別下降 2.3%和 4.0%。其中純電動汽車生產完成 102 萬輛,同比增 長 3.4%;銷售完成 97.2 萬輛,同比下降 1.2%;插電式混合動力汽車產銷分別 完成 22.0 萬輛和 23.2 萬輛,同比分別下降 22.5%和 14.5%;燃料電池汽車產 銷分別完成 2833 輛和 2737 輛,同比分別增長 85.5%和 79.2%。預計到 2020 年 中國新能源汽車的生產能力達到 200 萬輛,佔比 6%-7%;到 2025 年新能源汽 車總銷量達 500-700 萬輛,佔比 15%-20%;到 2030 年新能源汽車總銷量 1500 萬輛,佔比達 40%。
新能源汽車主要分為純電動汽車和混合動力汽車,純電動汽車的動力系統僅由 電動機和動力電池構成,驅動系統簡單。而混合動力汽車既包含了發動機,也 包含了電動機。純電動汽車中的動力系統採用電驅動,會完全替換掉傳統汽車 的驅動系統,因此產生 PCB 替代增量,這部分替代增量主要源於電控系統(MCU 微控制單元、VCU 整車控制器、BMS 電池管理系統)。對於混合動力汽車,在保 留傳統汽車的驅動系統的同時,引入了一套新的電驅動系統,從而也會產生車 用 PCB 的疊加增量。混合動力汽車所產生的疊加增量與純電動汽車所產生的替 代增量大小基本相同,可以認為二者所帶來的汽車板增量也基本相同。
2.3.2.汽車智能化使得汽車電子進一步滲透,車用 PCB 規模不斷擴大
近年來隨著消費升級,消費者對於汽車功能性和安全性要求日益提高,汽車智 能化逐漸成為未來汽車發展的趨勢。蓋世汽車研究院數據表明,2018 年全球智 能網聯車市場規模已突破兩千億美元,預計 2018-2025 年年複合增長率為 14.9%;中國智能聯網車市場飛速增長,預計 2018-2025 年年複合增長率將超 全球增速達 17%。
汽車智能網聯化對車用 PCB 的影響主要體現為 ADAS(先進駕駛輔助系統)及 人機互動系統的應用。ADAS 中核心部件毫米波雷達的使用提升了高頻高速板 的需求,而人機互動系統中汽車 LED 和大屏顯示器的使用則加大了 FPC 的需求 量。相較於普通燃油車,智能網聯車在 PCB 的使用方面量價齊升。假設2018- 2023 年全球車用 PCB 產值年複合增長率為 6%,智能網聯化新增 PCB 產值年復 合增長率為 10.54%,經測算,2019 年汽車智能聯網化為汽車 PCB 市場帶來約 3.91 億美元的增長,預計 2023 年將達 5.85 億美元。
2.3.3.單車 PCB 量價齊升,多家 PCB 企業開展汽車板業務
在下遊汽車領域持續發展的情況下,近年國內 PCB 生產廠商不斷拓展汽車板業 務。汽車 PCB 按照汽車電子的用途可分為車體用 PCB 和車載用 PCB。車體類 PCB (即安全類)可細分為用於傳統燃油車安全控制電子 PCB、新能源汽車電機管 理 PCB 以及智能網聯車毫米波雷達 PCB;車載類 PCB(即非安全類)又可細分 為充電設備、日行燈系統、導航系統、影音娛樂用 PCB。
安全類 PCB 對生產工藝要求更為嚴格,目前我國大多數開展汽車板業務的 PCB 廠商以車載 PCB 為主,僅有深南電路、滬電股份、協和電子、景旺電子和博敏 電子擁有批量生產車體安全類 PCB 的能力,其中深南電路、滬電股份、協和電 子已實現大批量供貨,未來在汽車板領域發展前景良好。
三、半導體行業觸底回暖,國產自主可控形勢明朗
半導體產業鏈包括晶片設計、晶片製造、封裝測試等部分,其中下遊涵蓋各種 不同行業。此外,為產業鏈提供服務支撐包括為晶片設計提供 IP 核及 EDA 設 計工具公司、為製造封測環節提供設備材料支持的公司等。
3.1.半導體進口替代空間廣闊,技術驅動半導體產業新增長
3.1.1.智能化趨勢全球半導體產業快速發展
未來 5G 移動通信、人工智慧(AI)、物聯網(IoT)將是為未來下一代半導體 產業發展的核心三大技術驅動力,技術發展將驅動各種不同應用,包括工業、 醫療、消費、國防、自動駕駛等領域進步,將人類社會推向真正的智能化世界, 真正形成萬物互聯,促進半導體產業進入新一輪快速發展周期。
半導體行業隨著新興應用的不斷出現,不斷推動者半導體行業的向前發展,根 據全球半導體貿易統計組織(WSTS)數據,半導體銷售額從 1999 年的 1494 億 美元增長至 2019 年的 4121 億美元,全球半導體市場規模每個 7-8 年增長 1000 億美金。
3.1.2.我國半導體銷售全球佔比不斷提升,但自給水平仍較低,進口替代空 間大
根據 WSTS 統計顯示,2018 年中國半導體銷售額 1578 億美元,佔全球半導體 銷售額的 33.86%。2019 年中國半導體銷售額有所下降,但佔全球半導體銷售 額的比例仍有所擴大。根據 IC Insights 最新數據,2018 年我國半導體自給率約15.4%,較 2012 年的 11.9%雖有較大提升,但是仍然存在供給能力不足的 問題,預計 2023 年我國自給率將達到 23%,因此我國半導體市場進口替代存 在較大市場空間。
3.2.國內晶圓廠建設高峰持續,國產半導體設備公司迎發展良機
3.2.1.我國半導體投資保持高水平,新建晶圓廠佔比高
據 SEMI 近日發布的報告預測,到 2020 年,全球新建晶圓廠投資總額將達 500 億美元。SEMI 稱,到 2020 年,將有 18 個半導體項目投入建設,高於今年的 15 個,中國大陸在這些項目中佔了 11 個,總投資規模為 240 億美元,中國大 陸正迅速成為半導體投資的一股主要力量。2018 年內有關中國晶圓生產線的 項目共 46 個,總投資金額高達 14000 億人民幣。2019-2020 年,有華虹無錫 半導體(一期)等項目投產,也有像格芯(成都)、德淮半導體等處於停工、半 停工狀態。
3.2.2.我國半導體設備需求缺口較大,國產設備商迎良好發展機遇
根據 SEMI 統計數據,2019 年全球半導體設備銷售額為 597.5 億美元,較 2018 年下降了 7.41%。2019 年半導體設備在中國大陸的銷售額預計為 134.5 億美 元,同比增長 5.1%,約佔全球半導體設備市場的 23%。全球半導體設備市場呈 現高度壟斷的競爭格局,主要由國外廠商主導。
中國半導體設備市場面臨著較大的需求缺口,進口依賴問題始終存在,受中美 貿易摩擦影響,自主可控成為市場關注的重要方向,目前我國加大國產設備研 發投入力度,國產設備未來成長空間充足。
全球半導體設備市場主要由國外廠商主導,美日企業佔比最高。排名前十五的 半導體設備供應商中,北美、日本區域佔據主導優勢,中國僅有一家擠入榜單。 而前五大半導體設備供應商,佔據了全球半導體設備市場 65%的市場份額。具 體到按工藝劃分的設備上,光刻機方面,阿斯麥公司具備壟斷優勢;刻蝕機與 薄膜沉積設備方面,應用材料、東京電子和泛林半導體位列三強;檢測設備方 面,科天半導體佔據龍頭優勢。
3.3.全球先進封裝增速加快,我國半導體封測產業迎景氣度回升
隨著 5G 時代來臨,無論是手機還是 TWS 耳機、智能手錶、VR/AR 等新的終端 設備,對於微型化、更強功能性及熱電性能改善的需求提升,半導體封測技術 的精密度、複雜度和定製性繼續增強。集成電路封裝技術的演進方向即為高密 度、高腳位、薄型化、小型化。先進的半導體封裝可以通過增加功能和保持/ 提高性能,來提高半導體產品的價值,同時降低成本。SiP 和 3D 封裝是封裝未 來重要的發展趨勢,但鑑於目前多晶片系統級封裝技術及 3D 封裝技術難度較大、成本較高,倒裝技術(FC)和晶片尺寸封裝(CSP)仍是現階段業界應用的 主要技術。
3.3.1.OSAT 模式市場佔比提升,先進封裝拓展新的封裝需求
隨著半導體專業化分工的發展,越來越多的 IDM 公司將相對毛利率較低的封測 部分轉包給專業封測廠商(OSAT),OSAT 封測佔全球半導體封測業務比例由 2008 年的 44%逐漸提升至 2019 年的 56%。同時,先進封測技術的發展,例如 系統級 SIP 封裝等技術的出現也不斷拓展新的半導體封裝需求,提升封測市場 的比例。
3.3.2.我國晶圓廠建設高峰持續,帶動下遊封測市場的發展
據 SEMI 近日發布的報告預測,到 2020 年,全球新建晶圓廠投資總額將達 500 億美元。SEMI 稱,到 2020 年,將有 18 個半導體項目投入建設,高於今年的 15 個,中國大陸在這些項目中佔了 11 個,總投資規模為 240 億美元,中國大 陸正迅速成為半導體投資的一股主要力量。隨著大批新建晶圓廠產能的釋放, 帶來更多的半導體封測的新增需求,引領我國半導體封測產業的復甦。
臺積電、中芯國際等代工廠營收、產能利用率不斷提升,利好封測廠商。從臺積電月度數據來看,臺積電營收保持快速增長趨勢,下半年以來公司月度營收 同比保持增長態勢,主要得益於公司先進位程工藝的營收佔比提升以及產能利 用率的提高。同時從中芯國際、華虹半導體的產能利用率來看,兩大國內代工 廠的產能利用率都有了明顯的提升,主要由於 5G 新應用帶來的需求好轉,代 工廠的營收及產能利用率的提升將帶動其下遊封測廠商發展。
3.4.先進封裝推動基板需求快速增長,國內 IC 發展加速基板國產化
3.4.1.用於高性能計算的大面積 FCBGA 封裝需求驅動封裝基板需求成長
1.高性能計算包括傳統的基於 CPU 的計算機,從高端桌面和筆記本電腦到領 先的伺服器、計算和網絡應用程式三大類
後者越來越多地使用 GPU 和高級內存總線來實現超級計算和 Al 應用程式所需 的高性能。長期以來,高端 CPU 和 GPU 一直被封裝在 FCBGA、FCLGA 或 FCPGA 中,它們可以通過插槽直接安裝到主機的主 PCB 上,也可以使用中間的子卡。
在筆記本電腦中系統級的尺寸和厚度要求 CPU 直接安裝在主機的主板上。然 而,在桌面伺服器和許多其他高性能計算應用程式,CPU 通常以 BGA 或 LGA 包 的形式提供,並通過插座或類似的連接器安裝到主板上。
Intel 的高端伺服器 CPU,包括聯想伺服器使用的 Xeon CPU,都採用了公司的 PoINT(Patch on INTerposer)技術。在英特爾的命名法中,CPU 晶片被翻轉到 一個「補丁」上,這實際上是一個具有高路由密度的 BGA 基板,以適應前沿的 CPU 晶片。然後將此補丁安裝到插入器上。Intel 將補丁稱為 HDI(高密度互連), 將插入器稱為 LDI(低密度互連)。在 Prismark 的術語中,兩者都是內置的封 裝基板,而插入器的路由密度略低。
2.Al 和機器學習帶來了對海量數據的處理需求
英特爾的 Xeon 是一款傳統的、但處於領先地位的 CPU,它是專注應用於 Al 和 機器學習一種新的高端處理,而這些應用使用 GPU。所有的應用程式都依賴於 模式識別來創建一個算法來解釋大量的數據,而 GPU 比 CPU 更適合這種類型的 數據處理。
自動駕駛汽車可能是這些新型人工智慧應用中最具辨識度的一個。但機器學習也被用於語音識別、遊戲、工業效率優化和戰爭。Nvidia 是這些 Al 應用的 GPU 的主要供應商,該公司的 Nvidia 的自動駕駛汽車驅動平臺是系統和組件封裝 實踐的一個很好的例子最初用於特斯拉自動駕駛儀的驅動平臺,本質上是一個 小型(31x16cm 的盒子)超級計算機,它可以解讀汽車傳感器的數據,創建出汽 車周圍環境的虛擬 3D 地圖。並決定適當的行動。值得注意的是,大量數據定 期上傳到汽車製造商的數據中心,在那裡,基於數百萬英裡的駕駛經驗,自動 駕駛算法不斷改進。
這些例子的 CPU 和 GPU 是大型尺寸的 FCBGA 封裝驅動的需求複雜的封裝基板 的主要例子。
3.4.2.SiP/模塊封裝需求旺盛驅動封裝基板需求成長
有機封裝基板的第二個重要增長驅動力是 SiP/modules。SiP(System-inPackage)將主動和被動元器件組合在一個包含特定功能的封裝體/模塊中。最 突出的 SiP 是用於蜂窩和其他射頻系統的射頻模塊,如功率放大器模塊。前端 模塊和 WiFi 模塊。其他例子包括傳感器模塊,如 MEMS 加速度計算或攝像機模 塊,以及電源模塊,比如 DC/DC 轉換器。大多數這樣的模塊使用剛性 PCB 基板, 雖然有些使用柔性,陶瓷,或引線框載體。與上面討論的高性能計算設備相比, IO 數量很低(大多數遠低於 100),並且封裝的球/墊的間距非常寬鬆(最多為 1 毫米)。另一方面,特別是射頻模塊往往有一個很多且越來越多的器件和元件, 必須在模塊內互連。這增加了模塊基板的路由密度,增加了它的層數和設計幾 何形狀。
3.4.3.先進封裝基板市場的發展驅動封裝基板需求成長
封裝基板的需求已經被持續使用的晶圓級 CSP 削弱。WLCSP 發展迅速,因為他 們提供了小尺寸,可以非常薄(<0.4 毫米)和提供良好的球間距(0.35 毫米), 且不使用任何基材或載體。但 WLCS 廣泛應用於智慧型手機和其他可攜式產品中。 然而封裝基板的主要增長動力是大面積 FCBGA 封裝和 SiP。
在可實現的布線密度方面,矽的技術路線圖超過了 PCB。封裝基板是用來提供 高密度的接口之間的矽模具和更大,低密度 PCB 主板。但是用於高性能計算處 於領先地位的 CPU 和 GPU,即使是高密度的封裝基板也不足以實現一級互連。
以 5μm 線和空間為例,重點是半導體工藝技術作為替代。在典型的排列中。採 用半導體製造技術的中間插層,將有源模的高密度布線要求與有機封裝基板的 低密度能力進行轉換。值得注意的是,這種封裝方法仍然需要有機封裝基質, 它的大小和層數都在增加其中一些產品已經開始批量發貨。
3.5.新應用臨界推動 LED 在顯示方面應用拓展
3.5.1.LCD 和 Micro LED 顯示技術新進展
3.5.2.LCD 顯示經過多年發展,技術成熟,成本低廉,仍然在顯示市場佔據著主流地位
OLED 顯示具有畫質優良、輕薄、功耗低、可柔性顯示等優點,OLED 顯示技術 的出現使顯示行業擺脫了傳統 LCD 的背光源,開創了自發光顯示的未來發展方 向。但是雖然目前 OLED 顯示技術發展較快,但與 LCD 顯示相比,其技術還不夠成熟,OLED 材料的穩定性以及封裝密閉性技術還有待提高,而且 OLED 成本 還很高,尚待新的技術和材料的繼續突破。而 LCD 顯示正通過 Mini LED 背光 技術、量子點背光技術、純色硬屏技術、柔性顯示等技術創新來不斷提高其綜 合性能,保持其主流地位。在相當一段時期內,LCD 和 OLED 仍將還會共存於市 場中,相互補充,激烈的競爭有望讓消費者以更低的價格獲得更好的顯示效果。
3.5.3.具有經濟性的 Mini LED RGB 直顯技術的量產大概率在近兩年內將會 有突破性進展
Mini LED 和 QLED 顯示這兩種自發光顯示技術,在理論上較 OLED 顯示擁有更 好的顏色表現、更久的工作壽命等優勢。
Mini LED 可以做 LCD 的背光,也可以直接拿來做顯示屏,目前 Mini LED 直顯 還面臨主要困難還是成本較高,目前主要在高端酒店會議慶典等商用租賃、大 型會議室視頻顯示和更高端的裸眼 3D、AR 和 VR 應用等場景開始試用推廣。
Mini LED直接製作顯示屏解析度必須夠高,使人眼在觀看距離內無法看出Mini LED 的顆粒來。2019 年以來,Mini LED RGB 直顯的技術進步明顯,國內部分 領先廠商的 LED 晶片尺寸可以做到 100μm×100μm,像素間距已經可以做 到 0.5mm。
3.5.4.2021 年是 Mini LED 背光+LCD 產品量產應用的第一年,Mini LED 技術應用當前已經具備一定的經濟性
1. 高動態範圍以及削弱的光暈效應是 Mini LED 帶給 LCD 突出的優勢
目前的 LED 背光的晶片尺寸大,導致了在黑白像素之間漏光比較嚴重,這種現 象稱為光暈效應。Mini LED 技術跟普通的高亮度 LED 相比,Mini LED 發光效 率會差一點,但是它的耗電量跟普通高強度的 LED 比較不會差太多,目前發光 效率比較低的問題可以通過(分區調光)來補償。分區調光是指根據需要把 Mini LED 顯示屏的背光劃分為幾百到幾萬個區域,每個區域對應多個像素點,且各 區域的亮暗可以獨立控制。這樣做,顯示屏的明暗對比度能夠提升到跟 OLED 一樣的1000000:1。對於圖像暗的區域,Mini LED 就設定在關閉狀態。如果 圖像需要特別明亮,比如煙花,那麼我們可以增大這個區域 Mini LED 的亮度。 如此一來,不但明暗對比度大大提升,而且可以省電 3 到 4 倍。在 TFT 驅動的 Mini LED 背光源上面加一個散光膜,就可以獲得均勻的背光。
2.Mini LED 背光技術的接受程度比 Micro LED 更高
一個 Mini LED 控制大概 30 個 LCD 的像素,而人在某一距離下觀看時,肉眼分 辨率有限。利用這個原理,加上最佳的區域劃分數目,我們可以將光暈效應壓 制到最低程度,達到和 OLED 一樣出色的表現。此外,Mini LED 的亮度、明暗 對比度、色彩飽和度,都可以讓 LCD 的動態範圍提升百倍甚至好幾千倍。
而 Mini LED 比 Micro LED 更容易製造,良率更高,技術上已經證明可行。所以 Mini LED 是 LCD 此一輪發展的進化核心動力,這種升級將使得 LCD 如虎添 翼。
2019 年以來 Mini LED 顯示產品密集發布,蘋果、TCL、海信、華碩、群創、友 達、京東方等巨頭紛紛推出 Mini LED 背光或類似技術的電視、顯示器、VR 和 車載顯示等終端產品。
3.在移動顯示的應用範圍裡,Mini LED 的高動態範圍、高色彩飽和度、長壽 命和省電等特點非常重要
隨著 5G 網絡及工業 4.0 時代的到來,網際網路+、物聯網、人工智慧、虛擬實境 及增強顯示等新技術的出現,對平板顯示提出了更高的要求,這必將推動平板 顯示技術的快速發展和更加廣泛的應用。
近年來的各類展會中,友達、京東方、天馬和 JDI 都不約而同地展出 Mini LED 樣機,包括遊戲顯示、智慧型手機、車載顯示和 VR 等。據媒體報導,蘋果最快 將在 2020 年第四季度至 2021 年一到二季度分別推出配備 Mini LED 顯示屏的 iPad 與 MacBook。
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(報告觀點屬於原作者,僅供參考。報告來源:川財證券)
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