電子產品是全球經濟的驅動力。從救生醫療設備到安全及安保系統、通信和汽車,電子產品無所不在。電子制造業通過提高生產力和不斷創新,在本行業以及其他行業創造了大量就業機會。可穿戴設備、增強及虛擬現實、高端圖形和視頻等應用只是即將到來的基于電子技術創新中的一部分。
在許多方面,電子產品所帶來的技術進步令人驚嘆。電子系統的基礎是PCB。沒有PCB,半導體芯片和其他元件就無法附加。有一個很形象的比喻“芯片不能懸浮”,意思是有了PCB才能實現整個電子系統的互連。
需要生產復雜互連基板的可信賴制造商來支持關鍵任務應用。PCB大部分轉移到亞洲,北美正逐漸萎縮。
對美國來說,對PCB技術和制造業進行投資,以保持電子制造業的實力具有戰略意義,其投資將顯著低于半導體行業的投資。
2000~2001年PCB生產轉移至亞洲之前,美國PCB的生產價值略高于110億美元。與日本一樣,美國在這項關鍵和支撐技術方面處于領先地位。
今天,美國PCB產值剛剛超過35億美元。生產下降的部分原因是OEM,他們在20世紀90年代中期生產專屬互連以支持其硬件。然而,隨著技術的進步,許多OEM決定關閉其PCB制造設施,轉而由專業制造商提供。這些制造商主要來自海外,過去20年,中國已發展成為PCB行業的主要力量。
OEM內部制造的缺失導致了技術領先地位的失守。隨著制造移向海外,大型OEM原有的工程和制造人才消失。此外,OEM專屬工廠負責引導和利用研發、材料和加工方面的進步。然而,一旦做出外包決定,美國也失去了這些技術能力,包括在HDI和自動化領域的技術能力。
如今,北美的PCB制造商不到200家,遠低于20世紀90年代的1500家。許多這些獨立的生產基地都歸屬于少數幾家公司。除了由10到12家大公司組成的核心集團之外,大多為小型、單一工廠,年產值不到1500萬美元。批量生產已轉移至中國等亞洲國家。
此外,圖1顯示了中國在HDI、微通孔、積層技術以及撓性電路領域的定位。HDI、微導通孔、積層技術對于小型化、實現下一代通信、高性能計算和IC載板、半導體封裝至關重要。撓性電路,特別是大批量卷對卷生產,可服務于多種終端市場,包括汽車、醫療和計算機、筆記本電腦。

雖然產能的向外轉移可能意味著北美PCB行業的未來更加暗淡,但仍存在一些機會。圖1顯示了多層PCB、撓性電路、剛撓結合及高密度(HDI)在北美的比重。制造商目前具備支持這些技術的一些能力,因此,需要進一步擴大產能。

雖然低端計算機及辦公設備細分市場可能無法為美國PCB制造提供增長機會,但在通信和互聯網基礎設施方面仍有機會,還有航空航天與國防(A&D)、工業自動化(智能工廠和CFX),以及數據傳輸、網絡安全和服務器、數據存儲等“受保護”的應用。
據推測,2020年,全球前100家電子企業生產的產品價值超過2.4萬億美元。這一點很重要,原因如下:
· 排名前100位的企業推動了技術在其他方面的發展;
今天,北美不再開發與高端PCB制造相關的最先進技術。當領先的OEM決定關閉其PCB工廠,轉而從外部購買時,大部分研發能力也隨之消失。例如,HDI是在美國發明的,它是一項很好的支撐技術,可實現更快的信號速度、更小的外形和更低的成本。然而,HDI的大部分生產以及HDI所依賴的互連(IC)載板都來自亞洲。這是主要問題,因為技術中心與生產相隨,包括專用設備、材料、化學,當然還有PCB組裝。現在眾所周知的計算機芯片短缺使這種情況更加復雜。
將元件嵌入IC載板是北美在20世紀五六十年代發明的,當時屬于實驗室技術。如今,已發展成為一項價值數十億美元的技術。但重點不是價值,而是技術。HDI和嵌入式元件是支撐技術,它們是下一代硬件的重要組成部分。北美已經失去生產此類產品的能力。
更糟糕的是,許多采購經理希望將PCB商品化,明確目標是壓低價格。由于《美國國際武器貿易條例(ITAR)》和美國國防部要求,一些受保護的細分市場,例如航空航天和國防、物聯網和高性能計算,必須通過可信賴的供應商網絡在美國和北美制造。
機會并沒有到此為止。包括人工智能(AI)、可穿戴設備、增材制造和“未來工廠”在內的不斷發展和支撐技術的發展趨勢,為北美PCB公司拓展業務提供了充足的手段。然而,需要這些公司加強技術能力競爭優勢。