PCB材料行业市场分析

PCB材料行业市场分析高频高速覆铜板上游原料为影响高端PCB产品性能的核心材料PCB下游应用广泛，系“电子产业之母”PCB即印刷电路板，为“电子产业之母”。PCB是指在通用基材上按预定设计形成点间连接及印制元件的印刷板，其主要功能是：1）为电路中各种元器件提供机械支撑；2）使各种电子零组件形成预定电路的电气连接，起中继传输作用；3）用标记符号将所安装的各元器件标注出来，便于插装、检查及调试。PCB可以实现电子元器件之间的相互连接，起中继传输的作用，是电子元器件的支撑体，因而被称为“电子产品之母”。PCB下游应用广泛，高景气细分领域未来需求增速更快。PCB市场经历了多个发展阶段，且每个阶段发展驱动力有所差异，早期驱动力包括PC、功能性手机、智能手机等，与科技创新和技术变革关系密切，预计未来几年PCB或受益5G和AI快发展带来的服务器等需求所驱动。根据Prismark，2021年服务器/数据存储领域和汽车领域PCB需求占比均为10%左右，预计服务器/汽车2021-2026年CAGR为10%/7.5%，为PCB下游需求增长最快的细分领域。5G+AI或为未来PCB市场增长的重要驱动力5G建设进入关键期，相关PCB价值量望显著提升。“十四五”是我国5G规模化应用的关键期，将重点推进5G+新型信息消费、工业互联网、车联网、智慧教育、智慧城市等15个行业的5G应用。5G宏基站内PCB价值量约为4G的3-4倍，单站PCB用量将大幅增加，此外，由于高频覆盖半径缩小，同等覆盖范围需更多基站，也带来PCB用量提升，5G微基站的建设投入规模会远高于4G时代。同时，承载更大带宽流量所需的路由器、交换机、IDC等设备投资都会进一步加大，受此影响，PCB尤其是高端PCB产品市场需求量将大幅增加。AI高要求下带动服务器/交换机用量，提升高性能PCB市场需求。AI高速发展对算力提出更高要求，服务器/交换机作为算力核心载体和传输的硬件需求量有望增加。同时算力要求提高对大容量、高速、高性能的云计算服务器的需求将不断增长，对PCB的设计要求也将不断升级，提升对于高层数、大尺寸、高速材料等的应用。高频高速覆铜板为高性能PCB产品的核心材料5G、AI等对PCB高性能化要求催生高频高速覆铜板需求，核心关注点在介电常数和介质损耗。服务器的高速度、高性能、大容量等的发展实际加大的是高频高速PCB产品的需求，而高频高速PCB板实现相应性能的关键在高频高速覆铜板。高频高速覆铜板分为两类，高速覆铜板指的是具备高信号传输速度、高特性阻抗精度、低传送信号分散性、低损耗的覆铜板，其主要关注的是介电损耗（Df）；高频覆铜板指的是工作频率在5GHz以上，在超高频领域使用，具有超低介电常数的覆铜板，更注重介电常数（Dk），重点在Dk的稳定性。从下游应用角度来看，高频高速覆铜板终端应用为5G、服务器、交换机、新能源汽车等未来PCB下游需求增速较快细分领域。树脂：高频高速需求弹性向上，国产企业深度受益松下Megtron系列是高频高速覆铜板主要分级标杆M6、M7是高频高速覆铜板的“标杆”品牌。松下电工Megtron系列为高速覆铜板领域分级标杆，历年发布的不同等级覆铜板依次为Megtron2至Megtron8（简称为“M2”、“M8”等）。不同损耗级别的CCL板对应不同用途，其中M2、M4适用于高速数据的传输、服务器和路由器等；M6、M7可用于5G等通信基础设备和超算等，是热固性高频高速覆铜板的“标杆”式的著名品牌，其Df值分别介于0.002-0.005以及小于0.002，Dk值介于3.4-3.6；M8损耗最低，为目前业内的低传输损耗多层基板材料，可用于高速通信的通信网络基础设施设备（路由器、交换机等），目前尚未起量。PPO树脂综合性能优良，适用于高频高速覆铜板高频高速覆铜板基体树脂中，PPO综合性能较为优异。相较于传统覆铜板使用的环氧树脂（EP），介电性能较优的聚四氟乙烯（PTFE）和聚苯醚（PPO）介电性能最佳，但由于PTFE加工性能较差，限制了其在覆铜板领域的大量使用。相较而言，PPO在高频高速覆铜板领域优势主要在于：1）优异的介电特性：介电常数（Dk）低至2.4，介电损耗（Df）低至0.001；2）极佳的耐热性；3）良好的耐水性；4）良好的力学强度和尺寸稳定性。电子级PPO需在大宗级产品基础上进行改性高分子PPO难以满足高速覆铜板要求。PPO是一种耐高温非结晶性的热塑性塑料，一般由2,6-二甲基苯酚氧化偶联得到。PPO树脂介电常数和介电损耗较低，且可在较大的温度和频率范围内维持稳定，但纯PPO分子量高，熔融温度高，熔融粘度大，流动性差，热塑加工十分困难；且溶液粘度大、浸透性差，不耐某些有机溶剂，难以满足覆铜板要求。因此，需对其加以改性或将其转变为热固性树脂，目的是赋予其新性能和良好的加工性能。PCIe5.0升级加速，树脂材料要求提升PCIe5.0加速推进中，覆铜板材料等级要求升高。PCIe（PeripheralComponentInterconnectExpress）是一种高速串行计算机扩展总线标准，由Intel在2001年提出。如果将硬件比喻为城市，总线就相当于公路，是多个硬件之间联通的重要方式。一般不同道路有不同宽度和最高行驶速度，和公路相对应的是，PCIe也有不同规范，传输速率（最高限速）和带宽大小（路宽）是PCIe总线的核心性能。常见的PCIe接口主要有四种尺寸，X1、X4、X8、X16，一般情况下四种尺寸的插槽最大带宽是不同的。2019年PCIe5.0标准发布，与PCIe4.0相比，PCIe5.0信号速率达到32GT/s，X16带宽（双向）提升到128GB/s，能够更好地满足吞吐量要求高的高性能设备。一般信号频率越高，PCB传输损耗越大，服务器PCB产品的材料要求也会升高，在此背景下，对覆铜板材料等级提出了更高的要求。算力需求提升，AI芯片供应紧缺ChatGPT火热拉动AI芯片需求快速增长，英伟达GPU供应紧缺。ChatGPT推出不久即在全球范围火爆，用户访问数量不断增长拉动算力需求激增。根据OpenAI训练集群模型估算结果，1746亿参数的GPT-3模型大约需要3000-5000张A100GPU。推理方面，以A100GPU单卡单字输出需要350ms为基准计算，假设每日访问客户数量为2000万人，单客户每日发问ChatGPT应用10次，单次需要50字回答，则每日消耗GPU的计算时间约为97万小时，对应的GPU需求数量约为4.1万个。当前，微软与OpenAI等企业正在消耗大量GPU用于AI推理，英伟达GPU产品供应持续紧缺，我们认为随着ChatGPT等新兴AI应用的落地将带来巨大算力需求，算力芯片将作为底层土壤核心受益。AI服务器树脂消耗量较普通服务器更高AI服务器单台PPO树脂耗用量高于普通服务器。相较普通服务器，AI服务器增加了GPU加速卡，将在两方面带动树脂用量的提升：1）PCB层数增加，AI服务器用PCB一般具有20-28层，PCIe5.0服务器一般为16-20层，而普通服务器则在12-16层。我们取相应PCB层数的中位数，即假设AI服务器GPU、CPU主板和PCIe5.0服务器CPU主板用PCB层数分别约24层、18层、18层（对应半固化片23层、17层、17层）。2）PCB板面积增加，GPU模块加入使得AI服务器新增GPU模组板并需要更大面积的主板，推动PCB整体面积增加。据诺德新材专利说明书，一般制造一片半固化片需要PPO树脂约15-50g，考虑到AI服务器面积更大，我们谨慎假设AI服务器GPU、CPU主板和PCIe5.0服务器CPU主板的PCB单层耗用量分别约40g、40g、20g。综上，我们测算得出单台AI服务器和PCIe5.0普通服务器的PPO耗用量分别约1.60kg、0.34kg。未来1-2年或是国内树脂企业卡位关键期未来1-2年或是电子级PPO企业关键卡位期。SABIC是目前全球电子级PPO树脂主要供应商，2007年SABIC收购美国GEPlastic及其PPO相关业务，2012年推出可用于PCB层压板、覆铜板层压板的电子PPO树脂SA9000。PPO树脂认证壁垒较高，厂商需要通过下游CCL、PCB和终端服务器厂商的三重认证，整个认证周期要1-2年，因而我们判断未来2年是电子级PPO企业卡位窗口期。随着新增需求的逐步释放，国内公司开始纷纷布局，圣a泉集团在2019年着手开始PPO项目研发，公司于2020年完成中试，并率先获得H公司认证，2021年建成年产300吨工业化生产装置；新建1000吨产能将于2024年1季度建成投产；河北健馨名义产能1000吨，进度在国内企业中也相对领先；此外，山东星顺和同宇新材也有拟建产能。电子硅微粉：适配高端覆铜板，算力升级拉动高端化需求电子级硅微粉为优异填料，与高频高速覆铜板高度适配硅微粉是一种具有优异性能的功能性填料，质量更优产品面向电子级应用。硅微粉是以天然石英或熔融石英为原材料，通过破碎、筛分等一系列工序加工得到的二氧化硅粉体材料。硅微粉主要用作功能性填料和有机高分子聚合物复合，一方面可以降低高分子材料的生产成本，另一方面还可以提高复合材料的强度、刚性、绝缘性、阻燃性、耐腐蚀性等，提升材料的整体性能。硅微粉根据不同的质量品质面向不同的下游需求领域，如普通级硅微粉主要用于灌封料、金属铸造、涂料等的填料，而质量更优、制备难度更高的电子级硅微粉则可用于集成电路、电子元器件的塑封料等方面。硅微粉作为功能性填料与高频高速覆铜板高度适配。硅微粉作为功能性填料，具备良好的介质损耗、介电常数、线性膨胀系数等性能，与高频高速覆铜板的技术要求匹配，因此被覆铜板厂商广泛采用来进一步精细调节高频高速覆铜板的介电常数、降低线性膨胀系数、提高尺寸稳定性等。高频高速覆铜板主要选用熔融硅微粉和球形硅微粉，且粒径为亚微米级及微米级，同时根据覆铜板性能的要求，对硅微粉Dk、Df等特性进行匹配。2025年全球刚性CCL/高端CCL用硅微粉需求望达27/12万吨高频高速覆铜板、封装载板有望成为拉动全球覆铜板需求增长的主要驱动力。根据Prismark，2022年消费电子需求疲软传导至上游CCL材料端，全年全球刚性覆铜板实现销量6.6亿平，同比-13%；但在5G及AI等拉动下，高端服务器等需求增长拉动高频高速覆铜板需求增长，带动全球特殊刚性覆铜板（高频高速覆铜板、封装载板等）销量仍旧实现3%增速。2025年全球刚性覆铜板用硅微粉需求有望达到27万吨，其中超4成为高端CCL领域需求，AI浪潮下服务器升级相关需求为3493吨。假设2023-2025年全球刚性覆铜板/封装载板用覆铜板/高频高速覆铜板销量增速分别为3%/5%/10%；普通覆铜板/高端覆铜板硅微粉填充率分别为15%/30%；我们测算到2025年全球CCL用硅微粉需求有望达到27.2万吨，三大类特殊刚性CCL用硅微粉需求有望达到12.1万吨，其中封装载板、射频/微波覆铜板、高速数字覆铜板用硅微粉需求分别为2.0、0.8、9.3万吨。另根据前文对PPO树脂相关测算，按照硅微粉在树脂中填充率60%假设，我们预计到2025年AI浪潮下服务器升级带动的LowDf球硅需求有望达到3493吨。2025年传统/先进封装用硅微粉需求量有望达33/4万吨2025年先进封装占比望达50%，贡献封装市场主要增量。5G、AI对算力、存储的高要求，附加值更高的先进封装将得到更为广泛应用，据GZSIA预测，25年全球传统/先进封装市场规模分别为477/475亿美元，先进封装基本实现50%占比。同时，AI服务器对存储的高要求催生HBM需求增长，20-26年3D堆叠封装市场规模CAGR望达到24%，在先进封装市场中处于前列。HBM所用颗粒塑封料（GMC）在填料选择上提出了粒径、Lowα等高要求，带动高端硅微粉等填料需求增长。2025年全球封装用硅微粉需求有望达到37万吨，其中先进封装用硅微粉需求量望接近4万吨。我们测算到25年全球封装用硅微粉需求量有望达到36.7万吨，其中传统封装用需求量为33万吨，先进封装用需求量3.6万吨。从需求量角度看先进封装占整体需求的10%左右，但考虑先进封装用硅微粉性能要求高，高端品价格远高于普通产品，实际价值量占比更高。重点公司分析圣泉集团：合成树脂龙头，生物质化工及硬碳贡献新增长合成树脂业务稳健，生物质化工及硬碳业务贡献增量。圣泉集团是合成树脂及生物质化工行业龙头，酚醛树脂产能规模达65万吨，呋喃树脂产能规模12万吨，均居于国内第一，世界前列。2022年公司实现销售收入96.0亿，归母净利润7.0亿。公司大庆生物质精炼一体化项目已全面投产，将农作物废弃物秸秆中的半纤维素、木质素、纤维素三大成分提纯并高效利用，同时公司产业链延伸至新能源钠电负极材料及生物甲醇领域。公司2022年11月发布定增草案，拟募资10亿元，定增股价为14.26元/股，本次定增由实控人唐地源全额认购。东材科技：平台型膜材料龙头，电子材料增长显著公司具备丰富膜材料产品矩阵，下游应用场景广泛。公司深耕绝缘材料领域多年，以先进工艺储备不断拓宽产品矩阵，如今已形成以新能源材料、光学膜、电子树脂为主的材料产品矩阵，对应下游有光伏发电、新能源汽车、特高压等新兴成长赛道，同时有集成电路、航天航空等高精尖产业领域。近年业绩持续体现成长性，需求羸弱影响23H1业绩。2016-2022年营业收入CAGR为13.8%、归母净利润CAGR为46.7%，盈利能力增长显著。2019-2022年随着公司优化产品结构、新能源、特高压等需求旺盛和国内企业国产化替代进程加快、成本优势凸显的大背景下，公司营业收入和净