【中睿行业分享】不可错过的细分赛道- PCB投资新方向

中睿合银-叶元琪   2022-01-06 本文章4692阅读

一、PCB简介


印刷电路板(PCB)被称为“电子产品之母“,对各类电子元器件起着机械支撑和电气连接等作用,实现电子元器件之间的相互连接,对于电子产品来说是必不可少的,下游包括计算机、智能手机、军工、工业等等。


PCB 分类有多种,按照材质不同,分为有机材质板和无机材质板;按照结构不同,分为刚性板、挠性板和刚挠结合板;按照层数不同,分为单面板、双面板和多层板;按照用途不同,分为民用印刷版、工业用印制、军用印制板及航空航天用印制板。


图:刚性板                              图:刚挠结合板

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图:FPC                                  图:封装基板

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根据Prismark数据,2020年全球PCB产值大约652亿美金。PCB是一个成长+周期行业,其成长性来源于电子行业持续的创新,周期性来源于下游如手机、通讯等的需求波动。


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PCB行业按下游应用领域不同可以分为14种类型的市场,其中手机、PC、汽车是三个最大的下游市场,其各自对应的整机年销售额约2000-3000亿美金,除了这三大市场,服务/存储设备、通信有线/无线设备、电视影音设备、军工医疗设备等应用各自的整机年销售额在1000-1500亿。


手机PCB产值约137亿美元;其次是PC,约91亿美元;汽车PCB产值76亿美元约为手机一半。


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中长期展望,对于PCB市场来说,军工、医疗设备市场规模较小且相对稳定。手机、PC 等终端渗透率已经到达较高的位置,其总市场规模继续增长的动力有限,未来将呈现高端市场扩容的结构化增长。服务器/存储器设备、通信有线/无线设备、消费电子、汽车市场规模增速则相对较快,是主要的增量市场。


最有看点的细分是汽车,汽车在智能化和电动化的快速渗透下增量空间大。传统燃油车单车PCB价值为400-800元,智能电动车单车PCB价值增量约1500-3000元,在智能电动车完全渗透后,市场规模是传统汽车的5倍以上。


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当前手机PCB市场规模约是汽车的2倍,长期来看,汽车约将是手机的3倍,有望成为PCB下游第一大行业。


除了汽车,另外两大有增量的行业为VRAR等可穿戴、新型显示MiniLED。


下面详细梳理各下游的需求增量。


Ø 汽车:智能化、电动化、轻量化带来翻倍增量


车用PCB主要用在汽车电子系统中。一般将汽车电子系统分为两类:车体电子控制系统和车载电子系统。在这些系统中,动力引擎控制系统用量最多,占比 32%,用于电子燃油喷射控制、引擎管理、变速系统、锂电池等;还有车身控制安全系统,占比 25%,用于自动驾驶、车道偏移等,车载资通讯系统占比 23%,车室内装系统和照明系统各占比 11.5%和 8.5%。 


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总结来说,电动化和智能化用量占比最大,合计57%。


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传统车用PCB规模约为500亿元,传统燃油车单车价值量约500元,智能电动车单车价值量2000-3500元,远期市场规模达到2000-3500亿。


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1. 电动化


纯电动汽车电子成本占比高达65%,电动化带来的PCB增量最大,约1000-2000元。


电子成本的提升主要来源于电动车的架构变化:


1) 电驱:电驱系统一般由电机、传动机构和变换器。电机主要负责将电能与机械能相互转化;传动机构将电机输出的扭矩和转速传递到汽车的主轴,驱动汽车行驶;变换器主要包含逆变器(其中IGBT是逆变器的核心器件)和DC/DC两个器件。其中逆变器以及DC/DC均需要 PCB的保护与支撑,大大增加PCB的使用量。


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2) 电控:电控是电动汽车的总控制台,一般由整车控制器(VCU)、电机控制器(MCU)和电池管理系统(BMS)三个共线子系统组成。整车控制器是各个电控子系统的调控中枢,协调管理整个电动汽车的运行状态;电机控制器通过接受整车控制器的行驶指令,控制电机输出指定的扭矩和转速,驱动车辆行驶;电池管理系统(BMS)主要对与电池系统的电压、电流、温度等数据进行采集并监测,实现电池状态监测和分析、电池安全保护、能量控制和信息管理功能。


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3) 动力电池模组用FPC:采集线是实现监控电芯电压和温度的重要部件,此前采用传统的铜线线束方案。软板由于具有更好的保护、更小的空间、更小的重量、更高的装配效率、更好的一致性等优势,已经成为新能源汽车主流电池配套方案。相较于传统线束而言,FPC 具有安全、轻量、工艺灵活、自动化生产等方面的优势,能够满足动力电池高能量密度和低成本的需求。


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2.智能化


智能化包括智能驾驶和智能座舱。


智能驾驶主要是在传感器方面的用量增加,当前ADAS方案的主流传感器选择为摄像头+雷达,无论是摄像头还是雷达,PCB 板均为其基本组成部件,摄像头以及雷达使用量的增多大大提升了 PCB 在整车成本中的占比。据佐思汽研估算,特斯拉 Model3 的ADAS传感器的PCB价值量在536-1364元之间,占整车PCB价值总量的21.4%-54.6%。


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智能座舱方面,智能座舱是车载信息娱乐系统、流媒体后视镜、视觉感知系统、语音交互系统、智能座椅以及后排显示屏等电子设备组成的一套完整系统。在车载显示方面,存在显示屏块数增加、大尺寸趋势,而显示背光模组需要使用大量PCB。


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3. 轻量化


轻量化主要是动力电池用FPC减重,单车价值量增加值约500元。


在智能化+电动化+轻量化的趋势下,预计未来几年汽车新增PCB市场规模将快速增长,远期达到2000亿规模。 


图表:汽车新增PCB市场规模测算

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Ø 消费电子:显示创新-Mini LED 


Mini-LED 基板方案目前主要有 PCB、FPC 和玻璃三种,其中 PCB 和玻璃基板是主流,两者对比如下:


1)成本: PCB材料成本显著高于玻璃材料,但玻璃基板工艺复杂,良率低、规模化程度不高,因此综合成本更高。


2)技术成熟度:PCB技术较为成熟,基板结构强度高。玻璃基板工艺不成熟,易破损。


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在目前的技术工艺条件下,PCB 方案为 Mini-LED 基板的主流方案,今年以来,苹果的 iPad、Macbook、三星电视均采用工艺较为成熟的PCB板封装,Mini LED用PCB需求迎来爆发。


CINNO Research 预测,到2025年,Mini LED背光模组年出货量将达到 1.7亿片左右,根据国泰君安调研,Mini-LED PCB基板单片的价格约为20美元左右,2025年Mini-LED用PCB的市场规模或将接近200亿元。


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兴业测算更乐观,原因是加入了车载显示这一下游,测算2025年电视、平板、PC、车载显示等 Mini LED 渗透率按照10%-20%测算,将拉动400亿元以上的 PCB 需求量。


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Ø 消费电子:VRAR、手表、耳机等可穿戴


耳机、手表等可穿戴对轻量化、小型化要求很高,包括VRAR,因此通常使用高端HDIFPC,满足性能和效率的更高标准。仅苹果手机以及可穿戴带来的市场规模约122亿美元。


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未来消费电子最大的增量来自VRAR、手表等有高增速的细分,现在单个VR/AR 眼镜中FPC使用数量超过10条,单机价值量约30美元。


据HIS数据,quest2中软硬板的成本大约在30美元左右,鹏鼎供应quest2的价值量在20美元左右。未来随着集成度的增加以及软板技术的升级,产品的价值量有望增加。


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中性估算,2025年全球VRAR销量达到2亿台,ASP不变为30美元,则市场规模60亿美金,约400亿人民币。



2021E

2025E

销量(万)

1000

20000

单机价值量(美元)

30

30

市场规模(亿美元)

3

60

 

二、PCB行业结构变化:高端硬板和软板占比将提升


从静态的产品结构来看,当前PCB市场中多层板仍占主导地位;从动态的增速来看,高层板、软板、HDI 和封装基板等高端PCB产品正加速渗透,未来将成为行业主流。


20年HDI和封装基板增长最快,增速分别为10.5%、25.2%。


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FPC具有柔性、配线密度高、重量轻、厚度薄等优点;HDI(高密度互连多层板),特别是高阶 HDI,可提升板间布线密度并提升信号输出品质;SLP(类载板)作为下一代 HDI 技术,能够以更小的线宽/线距、更多堆叠层数承载更多模组,苹果手机为了节省空间采用SLP。


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HDIFPC目前最大的应用领域都是手机,源于手机追求轻、薄、短、小,采用高密度化设计的一种印制板。


HDI下游手机占比70%左右,苹果手机主板经历了普通 HDI 到 Anylayer HDI,再到SLP的演进,线宽线距持续减小,可以承载越来越多的元器件。手机的持续升级时HDI的一大增量,另外,在智能化趋势下,电动车越来越像一个计算机系统,自动驾驶、车身域等都会搭载高速运算芯片,芯片下的主板也将逐步导入HDI工艺


FPC符合下游电子行业智能化、便携化、轻薄化的趋势,手机、VRAR、可穿戴设备等小型电子设备都更适用FPC


2009-2019年FPC产值复合增速为6%,高于4.1%的PCB行业增速。19年FPC全球产值122亿美元,占比PCB产值20%。


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按照下游来看,2018年智能手机、平板电脑、其他消费类电子、汽车电子、网络通信分别占比40%、18.8%、15.7%、5.5%、1.5%。


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展望未来,几大下游汽车、手机、VRAR、可穿戴、物联网都将增加对FPC和高端硬板的使用,高端化是PCB行业的细分产业趋势。


Ø 苹果引领手机PCB高端化


苹果是目前最大软板需求方,也是FPC最坚定的导入者,苹果引领了普通HDI→任意层HDISLP类载板的升级过程。


苹果从最初的iPhone、3G、3GS就应用了FPC天线设计结构,此后历代创新——指纹识别、双摄、OLED、无线充电、类载板、LCP天线都通过FPC来实现,不断提高FPC的市场空间。仅苹果就创造了FPC约120亿美元的市场。

 

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苹果手机用的FPC价格约为3000-5000/平米,是国产手机用FPC价格的2倍,国产普通手机及其他消费类终端用FPC均价约为1500-2000元/平米(包括元器件贴装)(参考弘信电子、景旺电子等)。


过去手机FPC用量的增加来源于手机的创新,摄像头增加、无线充电等功能都提升了FPC用量。


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总结来说,在手机有创新、单价有提升时,FPC的单机价值量也在提升。


Ø 智能电动车引领汽车PCB高端化


传统汽车硬板以普通多层板,双面板居多,目前4-8层板仍是汽车PCB主要用板,应用于汽车胎压检测系统、电池监控模块、车体充电端口、逆变器控制、车载 ABS 系统、汽车空调系统、导航系统、汽车照面系统等。


传统汽车用软板市场规模还很小,不到10亿美金,单车价值不足10美金。


展望未来,在智能化和电动化趋势下,汽车将使用更多的高端硬板和软板,例如在电池和传感器上,只能使用FPC和HDI,HDI和FPC的占比将提升。


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HDI主要用在自动驾驶相关的传感器中。例如,毫米波雷达对电路尺寸精度要求高,用板为高频高速板,据头豹研究院,毫米波雷达中PCB占成本比例大约为10%左右,当前24GHz 与77GHz的毫米波雷达价格分别约为300 元、400元左右,以均价350元计算,L2 自动驾驶级别的汽车需3个左右,随着自动驾驶级别的提升,毫米波雷达的使用数量有望提升至6个以上,而单车毫米波雷达板的价值也将由115元左右提升至200元以上。


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软板主要用在电池、传感器(摄像头等)、变速箱、BMS、车载显示屏、信息娱乐系统、LED车灯等。随着汽车的智能化与电动化的深入,未来单车FPC用量有望超过100条。据战新PCB产业研究所预测,至2022年汽车用FPC市场规模将增长至70亿元。

 

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其中,软板在电池上的价值量较大,过去新能源车用圆柱电池时是用线束,后来方形电池方案基本都用软板。


电芯组成模组需要把电芯串并联,就需要用到线束或FPC去连接。FPC上集成NTC、保险丝等,对动力电池包进行实时监控温度和电压,将所采集数据反馈至BMS,在超过所设定的安全范围,采集板保险丝将及时熔断,确保动力电池安全可靠工作。线束方案是用水滴式传感器,通过接插件连接,传统线束产品有一致性问题,有召回案例,19年底和20年初有整车厂召回,焊接、脱皮等问题。


相比传统线束,FPC高度集成、自动化组装、装配准确性、超薄厚度、超柔软度、轻量化等,加上人工等综合成本比线束方案低。


宁德时代与比亚迪于2017-2018年左右率先在电池模组中使用FPC,后来中航锂电、亿纬锂能、欣旺达、力神都陆续开始使用FPC,通常一辆新能源车的模组使用量在6-16个之间,每个模组FPC使用量1个,一条40-50左右。现在FPC单层板一台车是600-1000块钱,FPC双面板是1500-3000块钱,未来FPC双面板是趋势。


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Ø VRAR等小型电子设备


VR/AR头显设备长期存在轻量化和散热性改善诉求,且随着产品迭代升级,功能更加丰富,引入的传感器摄像头数目更多,产品对于轻量化、散热性能的要求提升,会进一步增加FPC用量。


除了VRAR,还有IoT设备,IoT设备搭载传感器、通信芯片、SoC/MCU等电子元件,催生了大量的PCB需求,通常物联网设备电子元件集成度增加,要求PCB布局更为灵活、体积更小,FPC应用占比预计会进一步提升。


Ø Mini LED


苹果主导的Mini LED技术路径所用的是高端硬板。


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三、 总结

近年来,PCB产业向大陆转移是大趋势。2000 年以来,PCB 产业从欧美向日本、韩国、中国台湾和大陆转移,2008 年以后,日本PCB 产业逐渐萎缩,韩国、中国台湾和大陆继续承接产能转移,去年由于疫情影响,国外生产难以全面恢复,大陆PCB产业创下新高。


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国内软板龙头鹏鼎控股、东山精密通过积极扩产市场占有率逐步提升。2016 年为苹果软板赛道的一个分水岭∶ 因当年苹果自身手机创新幅度小、销量不佳,大部分软板供应商均盈利性下降,软板企业的盈利能力和投资决策等开始出现显著分化。日系逐步掉队,其苹果业务盈利性降至冰点后续几年持续未能复苏,且开始谋求业务转型,布局车载等市场,同时缩减投资,如果没有持续投资,就会跟不上苹果的技术迭代和产能配套要求,份额的下降成为必然。据产业调研了解,住友等日企已经在加速退出苹果体系。


国内PCB公司的竞争力在日益提升,再加上新一轮由汽车、XR、MiniLED带动的电子创新周期预计2025年将带来1500亿以上的PCB增量,行业具备投资机会。


表:2025年三个增量空间测算

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从总量来看,根据Prismark统计数据,2018年全球PCB市场规模为4112亿元,我们预计2025年,汽车、XR、MiniLED将拉动全球PCB市场规模增长至5827亿。节奏取决于各自的渗透率增速,我们认为三者都已步入快速增长阶段,短期增速高,特别是XR和MiniLED,最近2-3年预计有翻倍增长。


PCB市场规模测算

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下游大量的新增需求将为国内具有竞争力的PCB公司带来中长期的投资机会。当前国内大多数PCB公司下游主要为手机、PC、传统汽车。手机和PC由于渗透较高成长性趋弱,传统汽车单车价值量低,成长性也较弱。新的三条细分赛道智能电动汽车、XR、MiniLED将为PCB公司提供新的增长点,当前已有部分头部公司率先布局,具备中长期成长性。


综上,投资PCB的主要风险点在于下游(汽车、XR、MiniLED)短期放量节奏无法准确预测,需要跟踪下游渗透率变化,可能不及预期。


 


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