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台灣PCB產業力求設備製造業轉型升級
迎接2021年底因為疫苗普及，各國逐漸適應與疫共存的在家工作新生活型態，以及無線通訊網路開始進入5G/6G高速傳輸時代，要求高效運算（HPC）裝置微型化，期待藉由縮小體積優勢，開創出更多應用需求商機同時，也逆推台灣電路板（PCB）產業上中游加工、設備製造廠商加速轉型升級，甚至跨足半導體設備領域。
舉例來說，過去被歸類於銅箔基板的ABF載板曾普遍應用於CPU、GPU等高端晶片，卻在10年前因為智慧型手機橫空出世，早期還用不到ABF載板產出的高端晶片，而沉寂一段時間。直到近年來市場上對於傳輸訊息速度、效率提升與技術上的突破，讓高效能運算新應用逐漸浮出檯面，如今ABF已能跟上半導體先進製程的腳步，達到細線路、細線寬/線距的要求，造成需求在短期大量增加，也讓ABF載板處於供不應求的狀態。
由於ABF與類載板的製程品質提升，並適應多樣化產品生產的機器人、物聯網，於前段製程執行In-process檢測＋大數據分析立即回饋，再搭配AI智慧決策系統、專家知識庫及資安解決方案，確保品質；在後段製程執行即時檢測＋填/疊孔、高階HDI雷射打孔的精度最佳化分析，有效回饋生產結果，提升品質及穩定性，導入半導體、PCB及Mini LED等次世代產品封測應用，在目前PCB各項產品中的成長力道與後勁更是冠絕群倫，不僅相關終端應用產品持續火熱，亞洲四強台、中、日、韓亦競相進入戰場，也讓人看到PCB產業往高階發展趨勢。
目前載板應用市場趨勢，依序為：智慧型手機BT載板占有最大應用市場、HPC會使用的ABF載板屬高速成長應用市場，將隨著5G商用化持續加速成長；電動車則是主要潛力市場，不僅從去年下半年開始延燒的車用晶片短缺問題仍未見緩解，未來還能受惠於國際淨零碳排潮流推波助瀾。
圖1 : 目前載板應用市場趨勢中，電動車為主要潛力市場，不僅從去年下半年開始延燒的車用晶片短缺問題仍未見緩解，未來還能受惠於國際淨零碳排潮流。（source:istgroup.com）
台灣PCB產值首破8000億 載板供不應求成隱憂
根據台灣電路板協會（TPCA）最新發布2021年Q3台商兩岸PCB產業產值達2,214億新台幣（約為79.43億美元），創下歷年Q3同期新高，亦較去年同期1,859億新台幣大幅成長19.1%，預估2021年Q4產值可達2,440億新台幣，全年預估產值上看8,211億新台幣，可望首次踏入8,000億關卡。
兩岸生產比重方面，台商在大陸生產比重約63.2%，其中台商在台產值在今年逐季成長率均在20%以上，是過去幾年不曾有的現象，主要因素為全球載板市場火熱，而載板是台商於台灣生產的第一大產品，在Q3佔比高達34.5%，受惠5G 通訊與高效能運算等應用興起，半導體產業結構性的需求增加，同步帶動高階載板數量與價格成長。
TPCA表示，據統計台灣Q3產品產值除了軟硬結合板持續下滑之外，其他產品皆維持今年整體成長趨勢持續向上，其中IC載板受惠ABF載板供不應求，加上BT載板在iPhone新機拉貨需求下，IC載板Q3同期成長率來到41.8%，與產值同創新高。同樣受惠iPhone新品問世效應的還有軟板，Q3成長率也來到20.8%；而多層板在傳統電子旺季、WFH與宅經濟商機等因素帶動下，年成長率21.8%，幅度僅次於IC載板；HDI（高密度連接板）在筆電與消費性電子產品的輔助拉動下依然有雙位數成長，本季成長為14.1%。
雖然台商PCB各項產品在Q3成長率皆表現亮眼，但耐人尋味的是，全球主要終端產品在同季出貨趨勢除了個人電腦有3.8%小幅成長之外，智慧型手機、汽車皆為下滑趨勢，前者以南韓三星品牌衰退14.2%為主，但對於仰賴蘋果供應鏈的台資廠商較不受影響；後者則受到車用晶片缺料延長交期波及整車出貨，進而打亂PCB交貨秩序。但因為車用電子化趨勢顯現，車體設計提高電子元件的使用數量，包括面板、雷達、天線等，均擴大電路板在車用市場的應用，即使缺料尚未緩解，但在多元應用的乘數效應下，讓車用PCB在本季持續成長。
在產品布局方面，TPCA也觀察出部分廠商順勢調整產品結構，因應市場變化適時將通訊應用轉移至電腦與車用電子，顯見台商以生產彈性與多樣化之優勢。隨著2021年即將進入尾聲，全球Q4的整體終端市場，不論是手機、筆電、汽車與半導體，在疫情逐漸趨緩後仍具相當的需求力道，加上載板持續供不應求，產能持續開出，樂觀預估2021全年台商兩岸PCB整體表現可望再創紀錄。
惟TPCA也示警，電路板產業短期方面仍須留意晶片短缺、全球電子元件缺料與塞港現象尚未緩解，對供應鏈上下游出貨影響是否產生抑制影響，也將左右整體台灣PCB產業成長；中長期則須關注大陸限電減排措施是否成為常態，及全球淨零碳排趨勢與客戶壓力，預估也都會是未來影響整體產業發展重要議題，值得業界持續關注與及早因應。
圖2 : TPCA也示警，PCB產業中長期須關注中國大陸限電減排措施是否成為常態，及全球淨零碳排趨勢與客戶壓力，預估皆是未來影響整體產業發展重要議題。（source:calquality.com）
尤其依IEK統計台灣2020年台灣PCB產業鏈的總產值雖然達到了新台幣1.03兆元，正式晉身兆元產業；並以33.9%的全球PCB市占率蟬聯第一，同時是半導體產業的心臟地帶，仍具備製造規模與地緣優勢，在載板製造有不可忽視的實力。但根據台灣電路板協會甫出版的PCB高階技術所調查的製程、材料、設備缺口與發展藍圖中，載板的自主化程度為最低，約7成的關鍵材料與設備需要依賴外商，在高階材料自主化程度不足的有ABF、 BT、乾膜、電鍍藥水；在機台方面，有DI的曝光機、雷射鑽孔機、機械鑽孔機、電測機等，其中絕大部分來自於日本，顯見台灣PCB在關鍵材料與設備的自主能力上卻還未達到相對應的表現。
面對次世代產品發展快速與全球淨零碳排的挑戰，加劇產業競爭，TPCA認為：「台商必須善用核心的優勢，透過技術與品質的壁壘，全方位發展高階PCB的製程、材料與設備，無論量產或利基型態，皆能提高產品附加價值，以串起台灣PCB產業鏈的競爭優勢，打造成為全球高階PCB產業樞紐。」
電路板終端應用日新月異 逆推中上游加工設備業者加速轉型
大量科技便從早期從事PCB產業的多軸鑽孔/成型機等標準機與自動化逐步轉型，投入開發半導體產業所需的後段封裝檢測設備（Vision/Handler系列機種）、量測演算模組設備（CMP Pad），並持續積極投入研發PCB自動化單/6軸鑽孔機，以及搭配機器視覺的CCD深控系列成型/鑽孔機提高利潤，應用範圍廣泛。跟隨PCB廠的擴產需求逐漸顯現，大量營運自去年下半年來逐步回溫，尤其高階製程需求走揚，如5G、車載、HPC、Mini LED等應用崛起，大量今年在帶有CCD或深度控制的高階成型機、高階鑽孔機出貨也成長顯著。
大量科技營運長李賢銘進一步表示，隨著終端消費市場的電動車、高階筆電及伺服器對於車載PCB、金手指卡槽及Mini LED背板、5G用光通訊模組等工件要求越來越細小，促使精準加工程度越來越高，除了形狀合格外，也要求電路和邊緣必須符合一定等級的極小公差，而須加裝CCD輔助偵測定位、掌控深度，於加工同時檢測，才能滿足5G、邊緣運算、HPC等高頻高速通訊需求。
該公司除了以「六軸高效線馬鑽孔機」榮獲第30屆台灣精品獎，採用大量最新數位控制技術，搭配輕量化設計，台面加速度由1g提升到1.5g；加上屬於低膨脹材質特性，降低工作環境影響，最終在精度及效率表現均可提升10~15%。
近年大量耕耘半導體也逐漸有所斬獲，李賢銘指出，目前該公司在半導體檢測設備技術，主要聚焦於5大視覺系統開發能力，包含：光學系統架構（Optical System Architecture）、演算法應用（Algorithm Application）、模組化（Modularization）、客製化（Customization）、嵌入式人工智慧（AI Embedded）。
藉此開發的2大系列機種，則分為：封裝領域的Vision series、測試領域的Handler Series等解決方案，前者係利用Wafer-base AOI、Non-Wafer-base AOI自動光學檢查機，可依封裝尺寸不同，提供適用於晶圓級與否的各種製程，透過光學架構以可見光用於檢查wafer-base、IC缺陷，避免目測錯誤，提高缺陷檢出率及產出效率。後者的IC Chip Test–Handler，可經過8站、6面檢測，以配合客戶產品尺寸進/出料；IC AVI Handler透過視覺＋轉塔，節省目檢的人力，可用於車用晶片、記憶體。
進而持續向半導體前端製程延伸，推出CMP PAD拋光墊量測模組，是業界唯一率先在濕製程階段，即時監控拋光墊粗糙度、均勻性與蒐集產出的資訊，透過動態式、連續性、全面性精準判讀研磨墊使用狀況，累積成AI大數據的應用需求。不必仰賴老師傅經驗法則更換，而影響品質和成本，得以最大化使用時間及智慧化調整製程參數，現正進行於商轉前的場域實作驗證。但李賢銘認為：「隨著奈米級製程導致線徑越來越小、CMP用量越來越多而墊高製程成本，即須提供更多CMP PAD所需量測解決方案。」
圖3 : 大量科技從多軸鑽孔/成型機等標準機與自動化逐步轉型，並搭配機器視覺的CCD深控系列成型/鑽孔機提高利潤，近來更積極投入開發半導體後段封裝檢測、量測演算模組設備。（攝影：陳念舜）
台灣瀧澤科技也以經驗豐富的CNC製造經驗為基礎，結合日系的硬體技術、搭配德國電腦軟體，迄今已成功開發量產各式五軸、六軸到七軸的高效能、高精度PCB鑽孔機，配備全線性馬達，具有高速度、高精度、低震動、低噪音等特性，且有壽命長、維修方便等優點；加上5G大檯面設計，可讓客戶針對電路板進行黃金比例規劃，讓設備產出效率最大化；並沿用該公司獨特「氣壓腳座」設計，可使鑽軸作動時更加平穩，也能針對鑽徑自動切換，大幅提升鑽孔良率及集塵效率。
為因應高階HDI、ABF製程需求，台灣瀧澤突破PCB高速鑽孔機光纖斷針偵測的技術瓶頸，全系列機種都已搭載先進的CBD感電式斷針偵測技術，除全面改善無效率行程及減少偵測誤判外，還能進行盲鑽而大幅提升30%效率、CPK值（製程能力）精度及應用範圍；具備自動刃長、刀徑及RUNOUT檢測功能，防止人為錯誤，確保製程品質；R型QIC系統，可確保機台鑽微小孔的穩定性與高加工精度。
最新發表的成型機將沿用PCB鑽孔機同型控制器，讓作業人員容易操作，台面尺寸亦配合5G需求，使用大板面設計，並運用有限元素分析軟體，找出最佳強化結構設計，使整機重量預計減少20%以上，以因應客戶擺放高樓層需求；再加上工作台輕量化及XY軸採用線性馬達，即使放在高樓層也可達到需求精度。
產業外部挑戰接踵而至 工研院眺望2022獻策
值得一提的是，為了協助找尋產業轉型的方向及契機，工研院產業科技國際策略發展所也照例在今年底舉辦「眺望～2022產業發展趨勢」系列研討會。工研院產科國際所經理董鍾明於電子零組件與顯示器場次首先指出，2021年台灣零組件暨顯示器產業因受惠於終端系統產品出貨回溫，以及高階產品出貨比重增加的因素下，產值較前一年大幅成長19.3%，達到約新台幣2.5兆元。
工研院產科國際所張淵菘進一步分析，相較於日本同步發展高階軟板與載板、南韓配合自身記憶體產業優勢，集中發展載板。台灣則與中國大陸在PCB市場占有率相當，產品結構也大幅重疊，僅在載板有明顯優勢，也會是未來擺脫同業競爭關鍵！
由於終端產品對性能的要求日益增長，因此IC晶片朝向多層數、大尺寸以及更細的線寬設計，使得ABF載板面臨製程與良率的挑戰，且隨著各種先進封裝技術的演進，如CoWos、EMIB、Chiplet也將進一步提升ABF面積需求。不過目前主要生產ABF載板的板廠擴產速度還不足以滿足市場需求，據IEK統計2021年市場對ABF的需求成長率為27%，而供給成長率僅16%，供需缺口達11%，預計供應吃緊的時間可能持續至2023年，到2024年才可望達供需平衡，而供需問題也讓ABF的平均售價將呈上升趨勢。
總結
美中不足的是，基於全球電子零組件產業正面臨10年來最大的外部環境劇烈變化，勢必重新定義產業秩序，以因應在地供應衝擊全球化的營運模式，供應鏈正悄悄進行裂解及重整；而長短料問題，更是推翻零組件廠商對於庫存水位的經驗法則，還須重新適應產業新生態。
加上來自於全球領袖針對2050淨零碳排的共識，促使終端品牌大廠須加緊腳步實現零碳排產品，造成零組件產業將長期面臨由材料循環、製程減耗、綠色能源等各方面的挑戰，中國大陸最近限電事故更是明證。董鍾明認為：「雖然在分工體系下，台灣無法掌握整個供應鏈的完全自主性，但建議應透過與國外大廠在地合作，以提高供應鏈的自主性，對於長遠發展帶來穩定的基礎力量。」
**刊頭圖：(source:cdn.hk01.com)
文章取自於:CTIMES【作者： 陳念舜】