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PCB智慧製造布局全球
減碳轉型鞏固台廠優勢

【作者: 陳念舜】   2024年10月28日 星期一

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即使在疫情過後這兩年來,包括電動車、生成式AI等終端產品不斷推陳出新,卻因為消費性電子產業不景氣,加上原物料成本上漲,對於台灣PCB產業而言,節能減碳和China+1等永續策略布局,更是揮之不去的挑戰,也影響未來產值能否回穩並成長的關鍵!


如今面對生成式AI展現強大影響力,特別是對於AI伺服器的需求與日俱增,既有別於傳統伺服器向來被視為企業設備投資中的穩定項目,比起消費性產品更具可預測性。加上近期數個季度的不景氣,使得企業對資本支出採取謹慎態度,而減少了對伺服器投資,也抑制了其中PCB的營收表現。


然而,相較於傳統伺服器市場下滑,雲端服務商(CSP)紛紛集中資源來擴大其AI伺服器業務,而維持一定成長動能。且儘管AI伺服器在整體伺服器市場中占比低於10%較小,惟其平均售價(ASP)是一般伺服器近10倍,仍使得AI伺服器對提升其產值具有重要影響力。


依TrendForce預估,未來AI伺服器市場將以22%的年複合成長率(CAGR)快速擴張。2023年全球AI伺服器的出貨量可達120萬台,較去年成長40.7%;2024年可望延續熱潮,成長33.0%,出貨量達160萬台。


加上近年來因生成式AI與HPC高速運算應用推升半導體高階晶片需求,為了處理龐大的數據流量,對於高密度互連基板(High Density, Interconnects,HDI)要求更高之外,即除了加快運算、提升網路傳輸速度,還須確保訊號在高速傳輸中的準確與穩定性;以及半導體先進封裝製程CoWoS持續發展,成為驅動ABF載板市場成長的主要因素,帶動PCB高密度構裝基板層數和材料增加與提升產品規格,以承載高頻率、高電流的信號。這也促使載板廠增加資本支出,積極擴大產能,估計到了2025年ABF載板或仍處於供不應求狀態。


依工研院產科國際所預估,2024年全球PCB產值將回升至782億美元,較2023年成長6.3%。並與台灣電路板協會(TPCA)共同指出4大關鍵議題:


1.各國競逐強健半導體產業,將牽動PCB與載板生態系;


2.碳中和電子產品問世,供應鏈減碳壓力大增;


3.供應鏈加速全球化布局,新PCB聚落將落腳於東南亞成形;


4.產品規格迭代更新,將成為主要成長動能。



圖一 : 對於台灣PCB產業而言,節能減碳和China+1等永續策略布局,將影響未來產值能否回穩並成長的關鍵!
圖一 : 對於台灣PCB產業而言,節能減碳和China+1等永續策略布局,將影響未來產值能否回穩並成長的關鍵!

偏見AI商機恐失全貌 車用PCB市場成隱憂

值得一提的是,根據工研院IEK分析,在疫情過後全球消費市場需求受制於地緣政治衝突及高通膨等多重不確定因素影響下,台灣印刷電路板(PCB)市場於2023年面臨了明顯衰退,產值規模預估約為NT.7,783億元,較前一年度下滑15.8%。此不僅影響了多層板、軟板、HDI與載板等主要PCB產品的整體表現,也在通訊、電腦、半導體及消費性等應用市場造成全方位的下滑,只有汽車應用受到國際車市復甦及電動車快速發展的帶動下,成為唯一正成長的項目。因PCB是電子產品的基礎,隨著智慧型手機、AI PC等消費性電子需求回溫,加上AI伺服器與低軌衛星發展,帶動PCB產值大幅提升,預估全年將重回8,000億元關卡。


據TPCA統計2024年Q2台商PCB產品市場呈現齊頭成長態勢。載板在經歷5個季度的衰退後,已於Q2恢復成長,年增2.6%,主要受益於手機與記憶體市場的回溫。但因為電腦與網通基建市場的需求仍然疲弱,影響了ABF載板的表現。


多層板則因AI伺服器的需求旺盛,年增13.0%;HDI也在AI伺服器、低軌衛星及車用電子需求的推動下,成長21.2%,為Q2增幅最高的產品。軟板和軟硬結合板因車用及手機市場的復甦,分別成長12.8%與19.0%。


同時在台商PCB應用市場中,通訊應用市場成長幅度最高,達32.0%,主要受益於手機市場回溫和衛星通訊需求增長;電腦應用市場在AI和一般伺服器市場回溫的帶動下,成長11.2%;汽車應用市場受電動車推動,成長11.0%。唯有消費性應用市場,因經濟不確定性和高通膨的影響而需求疲弱,Q2衰退14.0%成唯一下滑的PCB應用市場。


然而,就在本屆台灣電路板展開幕之前,卻傳出上市老牌PCB大廠競國在出售旗下競億電子(泰國)給予陸資廠勝宏後。在台灣廠的本業則自2022年度起已連續虧損3年,台灣樹林廠也將在12月25日關廠,並已通知客戶轉移至大陸廠生產,業界盛傳將裁員300人以上。對於台灣PCB與其他產業游走兩岸發展都有很大的啟示。未來競國就僅存一家在中國大陸昆山廠還持續營運,產能只剩1/3。


由此可見現今PCB產業,大者恆大態勢明顯;加上近年來要求ESG,以及地緣政治議題考驗等因素,中小型企業若是不轉型升級,勢必會面對熄燈關廠的考驗。已有陸資二線PCB廠撐不住遠大於台廠的壓力,不像台廠可配合半導體龍頭形成完整供應鏈而掌握交期,近年來屢屢出現倒閉潮。


台灣廠商若還沒跟上AI這波浪潮,掌握車用、智慧型手機市場,往往就會面臨稼動率不足的壓力;甚至必須處分海外廠區來填補虧損,或是以業外利益來撐住獲利。甚至也有台廠在近年來地緣政治衝突的議題下,受美國客戶要求在台灣以外要有Taiwan+1備援生產基地,促使近年來台商到泰國與東南亞其他區域投資大增。


至於為何競國與其他科技大廠遷出中國大陸的路徑相反,先後處理台灣、泰國廠,再將產能集中於大陸主因,可能便是反映了台灣PCB產業正面臨陸廠瞄準企業的重大挑戰!自2021年起美中貿易戰愈演愈烈,泰國便成為PCB產業China+1的投資聚集地;除了台灣、日本PCB業者之外,就連陸資廠商也要就近服務客戶,而紛紛前往投資設廠。


根據TPCA(台灣電路板協會)統計自2022年底開始,過去幾乎都在境內生產的陸資PCB廠紛紛宣布前進泰國設廠,這波投資的第一階段量產時程,將大約落於2024下半年至2026年,預估2026年大陸PCB廠海外生產的產值比重將攀升至1.5%至2%。


第二項挑戰,就是陸資供應鏈對於汽車市場的垂涎,尤其是新能源車不論銷售或生產,皆在全球扮演重要的角色。對於PCB產品的影響力將不亞於電腦、通訊以及消費性產品,而成為陸資PCB廠商競逐的市場。


因此,未來台廠只能持續朝高端產品推進,避免陷入紅海競爭。但無論是要有經濟規模,才足以與紅色供應鏈抗衡;抑或要投入研發資源開發高端產品,都需要龐大的銀彈作為後盾,未來PCB產業大者恆大的態勢將會更趨顯著。


其中隨著AI技術的普及和需求增加,帶動AI伺服器市場成長,而推進PCB技術的升級與應用。根據工研院預估,2024年AI伺服器的成長率將達到33%,PCB產業可望從中受惠,因此對於PCB的技術、規格要求較高,且須提供高階電子材料加速升級,包含高頻率、高電流信號承載能力,因此需要使用較厚銅板和多層HDI板,來提供更好的電流承載和信號完整性。所以相關產品通常價格較高,但出貨量低於一般伺服器。


綠色減碳壓力有增無減 成為中小企業存活關鍵

此外,面對當前國內外電子品牌大廠積極推動產品碳中和浪潮下的綠色生產議題,卻也累積推進台灣PCB廠商等上游製程端減碳壓力,持續往高階供應鏈轉型發展。


台灣既擁有全球最大PCB產業鏈,也持續透過產學研共同合作達成低碳轉型,開發綠色電子感知與高密度基板低碳製程技術,以建構節能與感控回饋、架構與製程簡化等關鍵技術(如下),鞏固PCB產業領先地位。


表一:綠色電子感知與高密度基板低碳製程技術(source:工研院)

綠色電子感知與高密度基板低碳製程技術

綠色節能

智慧感知調控

  • 動力系統自校正感控
  • 化學製程微粒感控
  • 馬達/泵浦組件智慧感測與診斷模組
  • PCB化學製程單一槽體粒子、微粒濃度檢測
  • 產線/廠務動力馬達/泵浦感測回饋補償與聯控
  • 全槽浴之化學製程潔淨度監測

高良率大面積

細線化構裝基板

  • 細線路薄膜層結構設計
  • 低溫細線化線路轉移
  • 複合式構裝基板良率結構設計
  • 抑制翹曲封裝架構設計
  • 大面積高階構裝基板低碳製造結構設計
  • 大面積整合基板封裝、異質封裝基板整合

高密度構裝基板低碳設備

  • 濕式微孔雷鑽與填孔
  • 熱轉移電路成型
  • 低碳無氟TGV蝕刻、雙脈衝雷射時脈整形
  • 熱壓印成型技術、氣壓式均壓設計
  • 雷射雙域調變、超高寬深全濕式鍍銅
  • UV壓印成型技術、熱壓/UV複合成型技術

動態模擬與數據自適應AI

  • 能源動態儲能調配最適化
  • AI廠務虛擬電表技術
  • 依能耗需量動態儲能調配及優化數據生成
  • 全廠能耗與廠務設備戰情室
  • 能源系統應用情境自適應AI技術
  • 電子產業廠務設備的戰情決策及關鍵耗能分析

時程

2024

2026

2028


TPCA也從企業自主減碳開始,以永續理念實踐低碳轉型。在盤點產業耗電模事後,發現其中製程設備約占49.5%、廠務設備占40.5%;且高密度構裝基板未來將朝向「線路/孔徑微縮」、「基板放大」發展,現有製程良率損耗高,預估2030年排碳量增加1.9倍。


因此,更需要及早投入高密度IC載板及關鍵製程與設備的低碳製造布局,以維持產業競爭優勢。並針對PCB製程中耗能熱點站、設備及廠務設備等,發展節能與感控回饋和基板架構和製程簡化,以高密度構裝基板為載具,再透過科技專案及產學合作,導入低碳基板製程技術。



圖二 : 台灣既擁有全球最大PCB產業鏈,也持續透過產學研共同合作達成低碳轉型,開發綠色電子感知與高密度基板低碳製程技術。(攝影:陳念舜)
圖二 : 台灣既擁有全球最大PCB產業鏈,也持續透過產學研共同合作達成低碳轉型,開發綠色電子感知與高密度基板低碳製程技術。(攝影:陳念舜)

加強海外布局 串聯PCB上下游產業鏈

且由於低軌衛星、AI伺服器同樣面臨美中科技戰和地緣政治衝突風險,將使國際客戶重新考慮供應鏈布局,選擇台廠作為主要供應鏈,東南亞和美洲可能成為產業鏈轉移的主要基地,也會刺激大陸全力打造自身的AI產業與強化高階製造能力。科技專案開發成果還可衍生至半導體、面板、被動元件等相關電子製造應用,鞏固台灣電子產業供應鏈的國際地位。


據TPCA統計2024年上半年,台灣PCB產業受益於AI伺服器、衛星通訊、車用電子的強勁需求,以及手機與記憶體市場的溫和復甦,Q2產值達到1,908億新台幣,年增12.7%;上半年累計海內外總產值為3,722億新台幣,年增6.0%。


展望2024年下半年,隨著AI、衛星通訊及車用市場的持續發展,預期將維持增長趨勢。全年預計成長8.3%,海內外總產值達8,337億新台幣,重回8,000億新台幣關卡。然而,地緣政治風險、美國大選、中國大陸經濟波動等因素,仍可能對市場帶來挑戰。


且PCB產業自2020年底開始興起南向投資潮,其中以泰國的投資案最為顯著。預估2024年台灣PCB業產值新台幣1.21兆元,在PCB製造產值約NT.8,239億、PCB材料NT.3,310億元,銅價上漲也有助於材料產值成長;PCB設備受惠終端需求復甦,並隨著東南亞擴廠進程持續進行,帶動PCB設備市場回溫。


未來台灣PCB業者也該持續加強技術創新和供應鏈穩定性,以因應市場的不確定性;進一步提升高階供應鏈的自主能力,將有助於確保其在全球市場的持續競爭力。如鑽針廠尖點科技近期展示最新一代鍍膜鑽針/銑刀產品,便將終端應用鎖定在AI、電動車、低軌衛星3大領域。而隨著PCB板廠泰國據點明年步入量產高峰,尖點泰國廠明年將開始運作,成為當地唯一提供鑽孔代工服務廠商,目標客戶為兩岸在當地成立的PCB板廠。



圖三 : 鑽針廠尖點科技近期展示最新一代鍍膜鑽針/銑刀產品,將終端應用鎖定在AI、電動車、低軌衛星3大領域。(攝影:陳念舜)
圖三 : 鑽針廠尖點科技近期展示最新一代鍍膜鑽針/銑刀產品,將終端應用鎖定在AI、電動車、低軌衛星3大領域。(攝影:陳念舜)

東台集團也自2023年與德商控制器廠西伯麥亞(SIEB-MEYER)簽署MOU,雙方從應用端出發,在泰國共同設立的技術服務中心即將在今年營運。透過技術能量及服務資源互補,西伯麥亞在PCB鑽孔機、成型機控制器全球市占率超過60%,東台則成為首家與西伯麥亞在當地市場合作的設備商,能就近支援當地客戶,將有效節省設備維修時間、確保售服品質,並共同推進此合作模式逐步延伸至東協各國,包含越南、馬來西亞,未來也會朝印度布局。


依TPCA說法,在2024年Q2,台商PCB產業的主要生產基地仍集中於大陸,產值比重約為62.0%;其次為台灣,約占35.2%。但在地緣政治緊張和國際客戶供應鏈策略重新規劃的背景下,台商正積極向東南亞擴展,泰國成為投資重點。


據泰國官方統計將有BOI投資支持的50個工廠陸續在當地投產,包含臻鼎、欣興、華通、金像電、京鼎等泰國廠皆預定2025年陸續開出產能;上游CCL材料商聯茂、台燿與軟性銅箔基板(FCCL)大廠台虹等,近三年也積極投資。業界估泰國最快2030年將繼台灣、大陸、南韓和日本之後,躍居PCB前4大產地。


然而,因目前東南亞 PCB 供應鏈尚處於發展初期,依TPCA 分析,廠商仍面臨諸多隱性成本。但東協共同關稅協定的實施有助改善區域貿易環境,彌補供應鏈不足,預期隨著時間推移,初期面臨的挑戰將可逐步克服,從而提升整體成本效益。


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