电子产品是全球经济的驱动力。从救生医疗设备到安全及安保系统、通信和汽车,电子产品无所不在。电子制造业通过提高生产力和不断创新,在本行业以及其他行业创造了大量就业机会。可穿戴设备、增强及虚拟现实、高端图形和视频等应用只是即将到来的基于电子技术创新中的一部分。
在许多方面,电子产品所带来的技术进步令人惊叹。电子系统的基础是PCB。没有PCB,半导体芯片和其他元件就无法附加。有一个很形象的比喻“芯片不能悬浮”,意思是有了PCB才能实现整个电子系统的互连。
需要生产复杂互连基板的可信赖制造商来支持关键任务应用。PCB大部分转移到亚洲,北美正逐渐萎缩。
对美国来说,对PCB技术和制造业进行投资,以保持电子制造业的实力具有战略意义,其投资将显著低于半导体行业的投资。
2000~2001年PCB生产转移至亚洲之前,美国PCB的生产价值略高于110亿美元。与日本一样,美国在这项关键和支撑技术方面处于领先地位。
今天,美国PCB产值刚刚超过35亿美元。生产下降的部分原因是OEM,他们在20世纪90年代中期生产专属互连以支持其硬件。然而,随着技术的进步,许多OEM决定关闭其PCB制造设施,转而由专业制造商提供。这些制造商主要来自海外,过去20年,中国已发展成为PCB行业的主要力量。
OEM内部制造的缺失导致了技术领先地位的失守。随着制造移向海外,大型OEM原有的工程和制造人才消失。此外,OEM专属工厂负责引导和利用研发、材料和加工方面的进步。然而,一旦做出外包决定,美国也失去了这些技术能力,包括在HDI和自动化领域的技术能力。
如今,北美的PCB制造商不到200家,远低于20世纪90年代的1500家。许多这些独立的生产基地都归属于少数几家公司。除了由10到12家大公司组成的核心集团之外,大多为小型、单一工厂,年产值不到1500万美元。批量生产已转移至中国等亚洲国家。
此外,图1显示了中国在HDI、微通孔、积层技术以及挠性电路领域的定位。HDI、微导通孔、积层技术对于小型化、实现下一代通信、高性能计算和IC载板、半导体封装至关重要。挠性电路,特别是大批量卷对卷生产,可服务于多种终端市场,包括汽车、医疗和计算机、笔记本电脑。
虽然产能的向外转移可能意味着北美PCB行业的未来更加暗淡,但仍存在一些机会。图1显示了多层PCB、挠性电路、刚挠结合及高密度(HDI)在北美的比重。制造商目前具备支持这些技术的一些能力,因此,需要进一步扩大产能。
虽然低端计算机及办公设备细分市场可能无法为美国PCB制造提供增长机会,但在通信和互联网基础设施方面仍有机会,还有航空航天与国防(A&D)、工业自动化(智能工厂和CFX),以及数据传输、网络安全和服务器、数据存储等“受保护”的应用。
据推测,2020年,全球前100家电子企业生产的产品价值超过2.4万亿美元。这一点很重要,原因如下:
· 排名前100位的企业推动了技术在其他方面的发展;
今天,北美不再开发与高端PCB制造相关的最先进技术。当领先的OEM决定关闭其PCB工厂,转而从外部购买时,大部分研发能力也随之消失。例如,HDI是在美国发明的,它是一项很好的支撑技术,可实现更快的信号速度、更小的外形和更低的成本。然而,HDI的大部分生产以及HDI所依赖的互连(IC)载板都来自亚洲。这是主要问题,因为技术中心与生产相随,包括专用设备、材料、化学,当然还有PCB组装。现在众所周知的计算机芯片短缺使这种情况更加复杂。
将元件嵌入IC载板是北美在20世纪五六十年代发明的,当时属于实验室技术。如今,已发展成为一项价值数十亿美元的技术。但重点不是价值,而是技术。HDI和嵌入式元件是支撑技术,它们是下一代硬件的重要组成部分。北美已经失去生产此类产品的能力。
更糟糕的是,许多采购经理希望将PCB商品化,明确目标是压低价格。由于《美国国际武器贸易条例(ITAR)》和美国国防部要求,一些受保护的细分市场,例如航空航天和国防、物联网和高性能计算,必须通过可信赖的供应商网络在美国和北美制造。
机会并没有到此为止。包括人工智能(AI)、可穿戴设备、增材制造和“未来工厂”在内的不断发展和支撑技术的发展趋势,为北美PCB公司拓展业务提供了充足的手段。然而,需要这些公司加强技术能力竞争优势。