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LEGACY REPORT / #492行业分析

2025.8.22PCB 行业专题

报告摘要SUMMARY
  1. 在半导体封装领域,单芯片制造逼近物理极限,先进封装技术成为提升性能的新方向,CoWoS 和 CoWoP 是两类高性能互连解决方案,广泛应用于 AI、HPC 和服务器领域。
  2. CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate)由台积电主导开发,将多个裸芯片通过微凸点固定在硅中介层上,再整体贴装到有机封装基板,实现高带宽、低延迟的多芯片集成,应用于高性能计算、人工智能加速器和网络处理器。
  3. MSAP 技术存在三大关键难点:一是面板材料易变形,薄铜层与细微线路制作对翘曲、应力控制要求极高。
  4. 不同应用领域中 MSAP 工艺的布局与主要供应商有所不同:智能手机主板(SLP)方面,苹果 iPhone 采用基板级 PCB(SLP),用 MSAP 工艺提升线路精度与功能度,主要供应商为鹏鼎控股等。
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一、CoWoP 或成未来封装路线,mSAP 成为核心工艺

在半导体封装领域,单芯片制造逼近物理极限,先进封装技术成为提升性能的新方向,CoWoS 和 CoWoP 是两类高性能互连解决方案,广泛应用于 AI、HPC 和服务器领域。

CoWoS(Chip-on-Wafer-on-Substrate)由台积电主导开发,将多个裸芯片通过微凸点固定在硅中介层上,再整体贴装到有机封装基板,实现高带宽、低延迟的多芯片集成,应用于高性能计算、人工智能加速器和网络处理器。

CoWoP(Chip-on-Wafer-on-PCB)是新一代先进封装技术,取消载板,将 interposer 直接搭载至 PCB。它能显著降低材料与制造复杂度,简化流程、加快交付;减少封装层级,带来更短互连路径、更优信号完整性和更有效功耗控制;在中端应用场景性能与成本比例优异。不过,其大规模量产面临技术挑战,要求 PCB 实现 10μm 的线宽 / 线距能力,远高于当前 SLP 主板普遍的 20–35μm 水平。

MSAP(Modified Semi Additive Process,改良型半加成工艺)是实现 CoWoP 大规模量产的关键工艺,普遍应用于类载板 SLP 及 BT 载板。与传统减法蚀刻工艺不同,它采用 “先加后减” 方式,先在基材覆超薄铜,再光刻定义线路区域、选择性电镀加厚,最后去除多余薄铜层形成精细线路,可实现更小线路宽 / 距,在大面积基板保持高良率和优良阻抗一致性,满足 AI/HPC 对高速信号传输的要求。

MSAP 技术存在三大关键难点:一是面板材料易变形,薄铜层与细微线路制作对翘曲、应力控制要求极高;二是亚 10μm 级别光刻对位和选择性电镀需极高精度的制程控制与设备能力;三是去除多余铜种子层时需确保侧壁不被蚀刻,对工艺稳定性挑战大。目前,MSAP 工艺主要应用于苹果手机主板(SLP)、BT 载板及 1.6T 光模块等领域,加工精度尚未达 CoWoP 标准,需技术迭代。国内头部 PCB 企业如鹏鼎控股、深南电路具备 MSAP 相关工艺,有望在 CoWoP 路线中占据先发优势。

不同应用领域中 MSAP 工艺的布局与主要供应商有所不同:智能手机主板(SLP)方面,苹果 iPhone 采用基板级 PCB(SLP),用 MSAP 工艺提升线路精度与功能度,主要供应商为鹏鼎控股等;IC 载板领域,BT 材料多层载板采用 MSAP/SAP 实现高互连密度,主要供应商有深南电路、兴森科技等;1.6T 光模块基板领域,高速通信光模块对线路精度与信号完整性要求高,需 MSAP 制程支持,主要供应商包括深南电路、方正科技、鹏鼎控股等。

二、PCB 扩产带动上游需求,高介电材料升级

AI 的快速发展推动 PCB 需求显著增加,对 PCB 性能、密度和可靠性提出更高要求,进而促使 PCB 行业市场规模持续扩大。为满足 AI 市场需求,沪电股份、胜宏科技、生益电子、景旺电子、深南电路、鹏鼎控股和方正科技等行业龙头企业纷纷扩产,投资金额合计超 300 亿元人民币,扩产时间、金额及投产计划各有差异,例如沪电股份昆山项目分两阶段,第一阶段 2028 年,投资 43 亿元,第二阶段 2032 年;胜宏科技惠州厂房四 2025 年 6 月 1 日投产,投资 26.5 亿元,越南项目建设期 3 年,第五年全面达产等。

覆铜板是 PCB 制造最核心的材料。单面或双面 PCB 制造需在覆铜板上进行孔加工、铜电镀、蚀刻等获取导电图形电路;多层 PCB 制造以内芯薄型覆铜板为底基制作导电图形电路,再与粘结片交替叠合层压成型实现层间互联。覆铜板承担导电、绝缘和支撑功能,性能直接决定电子设备信号传输效率及长期可靠性。

覆铜板基板由高分子合成树脂和增强材料组成绝缘层板,玻纤布起支撑作用,表面覆盖高导电率、良好焊接性的铜箔,分单面和双面覆铜板,还需填料改进电性能。AI 算力革命推动 PCB 行业高速增长,AI 服务器升级带动高速覆铜板需求,单台 AI 服务器覆铜板用量是传统服务器的 3-5 倍,覆铜板产业链迎来结构性机遇,同时行业低端产能淘汰,供应格局集中,覆铜板及 CCL 周期景气度上行。

2.1 铜箔:HVLP1-5 升级,材料量价齐升

铜箔是厚度 0.1 毫米以下的纯铜或铜合金薄片,具有良好导电性、导热性和可塑性,分电解铜箔(电解法沉积)和压延铜箔(物理辊压),是覆铜板及 PCB 的重要原材料,下游应用于消费电子、计算机及相关设备、汽车电子、通信设备等行业。

标准铜箔分常规铜箔和高性能类铜箔,高性能 PCB 铜箔按应用领域分五类,高频高速电路用铜箔按粗糙度细分有 HTE、RTF 和 HVLP,其中 HVLP(高频超低轮廓铜箔)能满足 AI 服务器等设备对信号传输的高要求。

HVLP 铜箔硬度高、表面平滑、厚度均匀、电流传输稳定高效、信号损耗低,在多个高信号传输要求领域应用前景广阔。其按粗糙度分 1-5 代,当前以 HVLP1 及 HVLP2 为主,部分高电性能要求的 AI 产品用 HVLP3 及 HVLP4,HVLP5 技术门槛最高,为下一代产品,尚未批量应用,各代产品应用及特性不同,如 HVLP1 用于高速传输数字设备基板,附着力优异、低损耗、极低粗糙度;HVLP5 用于高性能 AI 加速器基板,采用无结节技术,信号传输特性最佳等。

可剥离超薄铜箔(Peelable Ultra-Thin Copper Foil)厚度 9μm 以下,由载体支撑且使用中可剥离,具有抗拉强度高、热稳定性好、剥离力稳定可控、表面轮廓低等特点,用于芯片封装基板,由载体层、剥离层、超薄铜箔层组成,导电剥离层和超薄铜层是研发重点。它适用于 PCB 制程中 mSAP 半加成法及 Coreless 制程,可降低 PCB 及 IC 载板厚度和重量,满足终端产品轻薄化需求。mSAP 工艺先铺超薄种子铜,再电镀加厚、去除种子铜,避免传统蚀刻侧蚀问题,导线截面接近直壁,阻抗一致性好,能实现高精度、高密度线路且可量产,用于制造类载板 PCB 满足高端电子设备需求。

高速铜箔及可剥铜技术壁垒高,过去被日韩企业垄断,如三井金属占全球 90% 可剥铜市场。国内厂商中,德福科技拟收购卢森堡铜箔,其 HVLP3 及可剥铜已用于 AI 产品,自身技术储备强;铜冠铜箔具备 HVLP1-4 代生产能力,2 代为主力出货产品;隆扬电子 HVLP5 铜箔在客户验证;方邦股份在可剥铜领域技术储备深厚,未来国产厂商有望实现突破。

2.2 电子布:low-dk 供给缺口明显

玻璃纤维电子布(电子布)是以玻璃纤维为基材,经特殊织造工艺制成的高性能织物,是电子信息产业关键基础材料,是覆铜板和 PCB 的必备材料,且向更薄方向发展。按功能可分为多种类型,如 Low Dk/Df 布、Low CTE 布等,不同类型应用领域不同,例如 Low Dk/Df 布采用特殊原料和工艺,低介 / 低损耗,用于雷达基站等对信号传输要求高的领域;Low CTE 布低热膨胀,用于高级 IC 载板等。

AI 对信号传输的高标准催生低介电布(low-dk 布)需求,其升级核心是减少信号传输能量损失,提高信号完整性和传输速度。当前 AI 应用中,GPU 及 ASIC 加速板卡从 M7 向 M8 升级,交换板由 M8 向 M9 升级;电子布方面,M7 级别 CCL 配一代布,M8 级别一、二代布混用,M9 级别有望加入 Q 布。宏和科技、中材科技、菲利华等国内公司从传统薄布向 low-dk 转型,在下游客户认证中进展良好。由于日东纺、旭化成等外资电子布龙头扩产谨慎,low-dk 布供给紧张,国内公司有望在一、二代布实现切入和份额提升,在 Q 布领域实现突破。

低热膨胀系数玻璃纤维布(Low CTE 玻璃纤维布)通过特殊配方和工艺制成,热膨胀系数低(可至 2.77×10⁻⁶/°C,接近硅基芯片的 3 ppm/°C),还具备高弹性模量(≥93 GPa)、低介电损耗(Low Df)等特性,主要应用于封装基板等领域,是实现 AI 芯片高性能计算的重要材料,过去被外资企业垄断,当前宏和科技、中材科技等内资公司产品性能优良,市占率有望持续提高。电子玻璃热膨胀系数 5.6×10⁻⁶/°C,拉伸弹性模量 75 GPa;T 型玻璃热膨胀系数 2.8×10⁻⁶/°C,拉伸弹性模量 86 GPa。

2.3 树脂:M7-M9 超低损耗升级

高频高速通信、半导体技术、AI 和算力需求的更新换代推动 PCB 快速发展,作为 PCB 核心材料的电子级树脂应用市场空间显著增长。电子树脂(电子级树脂)能满足电子信息产业对纯度、介电性能等理化性质及稳定性的要求,用途广泛,可制作覆铜板粘接片 / 半固化片、塑封料等,主要起绝缘、粘接、溶剂等作用。

按电信号传输对介电性能的要求,覆铜板分普通板、高频板和高速板,两者性能侧重点不同。高速板侧重介电常数 Dk 的准确性和稳定性,Dk 越小信号传输速度越快;高频板侧重介电损耗因子 Df 的大小,Df 影响信号传输损耗和完整性。高频高速环境下,电信号衰减严重,受覆铜板特性影响大。5G 通信高频化要求覆铜板树脂基材介电常数 Dk<2.4,介电损耗因子 Df<0.0006,否则会出现高传输损耗,信号传输速度大幅下降。

聚苯醚(PPO)是通用工程塑料,具有多种优良性能,介电常数和介电损耗在工程塑料中较小,受温度、湿度影响小,可用于多频率电场领域。低分子量 PPO 加工性能更好,对其改性形成的热固性 PPO 低聚物制成的高速覆铜板,介电损耗因子低,在耐热性等方面有优势,是高速服务器覆铜板的主力。

碳氢树脂(PCH)是仅含 C 和 H 元素的碳链聚合物,介电性能优异,常见种类有多种共聚物和均聚物。因 C-C 键和 C-H 键电子极化率小,其在宽频率和温度范围介电常数低、介质损耗因数超低,且加工性能好、成本低,是下一代高频覆铜板的首选树脂材料。

聚四氟乙烯(PTFE)是介电常数最低的高分子材料之一,介电损耗和耐热性优良,取代 FR-4 成为 PCB 板最佳基材,但粘接性能和熔融流动性差,热膨胀系数大,常通过与其他材料共混改性。PTFE 与碳氢树脂(PCH)是高频高速基板的主流路线,聚苯醚(PPO/PPE)介电性能仅次于 PTFE,加工性更强,在高速板极低 / 超低损耗领域广泛应用。

国内多家公司在树脂领域有布局,圣泉集团通过国产化产业链认证,可提供 M6、M7、M8 全系列树脂产品,商业化量产 M8 低介电树脂;美联新材控股孙公司辉虹科技生产的 EX 电子材料(碳氢材料),已批量供货国际知名企业,应用于 M8 级乃至 M9 半导体产品;东材科技的高速树脂质量性能稳定,竞争优势明显,可满足新一代 X86 服务器、AI 服务器等领域需求,产品已供应到主流服务器体系;宏昌电子深耕高频高速树脂、板材,其 GA-686 系列材料电性达行业 M7 材料水准。

不同覆铜板基体树脂性能不同,PTFE 介电常数 Dk(1MHz)2.1,介质损耗因子 Df(1GHz)0.0004;PPO 介电常数 Dk(1MHz)2.4,介质损耗因子 Df(1GHz)0.0007;氰酸酯树脂介电常数 Dk(1MHz)2.7-3.0,介质损耗因子 Df(1GHz)0.003-0.005;环氧树脂介电常数 Dk(1MHz)3.6,介质损耗因子 Df(1GHz)0.025;PCH 介电常数 Dk(1MHz)2.4,介质损耗因子 Df(1GHz)0.0002。

三、PCB 核心装备供给紧张,国产替代再提速

在先进 PCB 制造中,钻孔、电镀与曝光是实现多层、高密度互连的核心工艺环节,也是设备产业链价质量占比较高的环节。钻孔通过机械或激光形成通孔与微孔,实现层间互联;电镀经化学预镀与电镀填充孔壁铜层,确保导电性与可靠连接;曝光通过光刻定义线路图案,决定布线精度与功能密度。这三大环节相互配合,直接影响 PCB 性能、良率和制造成本,是高端封装(如 CoWoP)量产的基础保障。

3.1 钻孔:机械 + 激光钻孔,护航高多层及 HDI

钻孔工序是 PCB 制造关键环节,用于加工导通孔,经金属化电镀实现多层板电气互连。孔径≥0.15mm 时多采用机械钻孔,效率高、适应性强,但需控制刀具磨损与孔壁质量,适用于标准通孔和较厚板材加工,如工业或汽车电子中厚板的信号/功率通孔;孔径<0.15mm 时常用激光钻孔,凭借高能量束实现微孔加工,定位精度高、热影响区小,适用于高密度互连(HDI)及对信号完整性要求严苛的产品,如 5G、移动设备、AI 服务器等高端电子产品中的微互连需求。钻孔方式选择取决于孔径、板材特性及产品设计需求。

机械钻孔在 PCB 制造中应用广泛,适用于孔径≥0.15mm 通孔加工,也可覆盖部分 0.05–0.15mm 小孔领域。它通过高精度钻头在多层板材直接钻削,孔壁光滑、导电性佳,加工稳定性高,适用板材范围广,能一次叠层加工多块 PCB,效率高。国内企业已突破 0.01mm 规格钻头生产,使机械钻孔向极小径延伸,稳定性与成本控制优势明显。AI 领域 PCB 板对钻针技术、品质要求更高,如高多层 AI 服务器厚板对断刀率、孔壁质量要求高,需分长度、分段钻等方式加工,使微小钻、高长径比钻针、涂层钻针等需求有结构性变化,且因钻针孔限寿命降低,AI 板材对钻针需求呈增量影响。

激光钻孔利用高能量激光束非接触加工,适合孔径<0.15mm 的微孔、盲孔及高密度互连(HDI)结构,热影响区小、定位精度高,可实现 0.05mm 甚至更小极细孔径,但多用于单板材料,在复合板材上易产生孔形不一致问题。其加工灵活,可精准控制钻孔深度,在加工盲孔和阶梯孔时优势显著,更适用于高密度布线与尺寸精度要求极高的场景。在 AI 芯片载板、AI 加速卡核心 HDI 板等应用中,激光钻孔能提升互连密度与信号完整性,满足高速、低延迟电气性能要求,为 AI 硬件小型化和高性能化提供工艺保障。

机械钻孔设备通过高速旋转主轴夹持并精准控制 PCB 钻头相对于被加工板的同步运动,配合自动更换钻头等辅助功能,实现 PCB 导通孔及工具孔加工,适用于多层板、HDI 板、IC 封装基板的通孔、控深孔等钻孔加工,应用于多个电子终端产品领域。涂层钻针是机械钻孔必备工具,也是钻孔成本最大构成部分,相关公司自主掌握 PVD 物理沉积技术,在钻针表面附着超硬纳米涂层,减少加工磨损,提升钻针寿命及钻孔品质。

工业上常用的激光器有多种类型,因同一材料对不同激光波长吸收率差异大,不同类型激光与材料作用机理和效果差别大,目前业内普遍使用的激光钻孔机根据光源分为 355nm 波长的 UV 激光钻孔机和 9400nm 波长的 CO₂激光钻孔机。

PCB 板常用基材铜箔、玻纤和树脂对不同波长激光吸收率不同:铜箔对 UV 吸收率高,对 CO₂吸收率低;玻纤对 CO₂激光吸收率较高;树脂对 UV 和 CO₂吸收率都高。因此,介电层仅有树脂基板时用 UV 激光钻孔机,介电层有玻纤基板时用 CO₂激光钻孔机。

CO₂激光钻孔设备采用高功率 CO₂激光光源,利用激光烧蚀原理实现微小通、盲孔加工,用于智能手机、平板电脑等 HDI 及 BT 类 IC 封装基板加工;UV 激光钻孔设备采用 UV 冷光源和飞行钻孔模式,实现对挠性线路板及刚挠结合板 PI 材料的微小通孔 / 盲孔加工,应用于智能手机、可穿戴设备等领域;新型激光钻孔设备采用新型激光钻孔技术,针对 mSAP 工艺类载板及 IC 封装基板,热影响效应小,实现对 ABF、BT 及 RCC 等材料微小盲孔 / 通孔的超快加工,满足新一代 SoC、SiP、CPU 及 GPU 等产品高阶封装领域需求。

在 PCB 制造中,机械钻孔与激光钻孔常结合使用,机械钻孔适用于标准通孔和较厚板材加工,激光钻孔用于 HDI 设计、微盲孔等对孔径和密度要求极高的应用场景,两者合理搭配能兼顾加工产能与微细结构质量,通过工艺选择与设备升级,可满足 PCB 向更高层数、更高密度、更高精度发展的趋势。

HISTORICAL ARCHIVE / 2025.08.22本文为冻结的历史归档,不再更新。
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