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电子行业深度报告——PCB

  • 发布时间:2021-06-23 08:41:38
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报告出品方/作者:国盛证券,郑震湘、钟琳、陈永亮

 

5G 引领,下游再次焕发新生

根据中国信息通信研究院发布的《5G 经济社会影响白皮书》,5G 商用初期,预计 2020 年电信运营商在 5G 网络设备的投资超过 2200 亿元,到 2024 年运营商设备基本部署完 善,此时各行业 5G 设备支出起量,预计 2030 年各行业在 5G 设备上的支出超过 5200 亿元,占设备制造企业总收入近 69%。

5G 由于需要提供更快的传输速度,所使用的频率将向高频率频道转移,从而无法避免的 会将其信号的衍射能力(即绕过障碍物的能力)降低,而想要将其解决的办法既是:增 建更多基站以增加覆盖。 我们认为 5G 宏基站数量将达到约 562 万站,这一水平约为 2017 年 4G 基站数量的 1.5~2 倍,4G 已基本实现广覆盖,与 5G 宏基站功能定位一 致。

随着 5G 基站的部署逐步完善,以及 5G 基站数量大概率将会大于 4G 基站数量,我们预期对应的配套网络通信设备都将迎来更大的发展空间

我国工业互联网产业经济高速发展。根据中国信通院,2020 年我国工业物联网产业规模 将达到 3.1 万亿元,同比增长约 47.9%。其中占工业互联网核心产业存量规模的比重最 大的工业互联网平台与软件产业 2019 年存量规模达到 2486 亿元,是工业互联网核心产 业增长的主要驱动力;工业数字化装备产业将迎来快速增长,预计 2019 年存量规模将 达到 1045 亿元;工业互联自动化平稳推进,2019 年规模将达到 1152 亿元;工业互联网网络产业发展迅猛,2017-2019 年 CAGR 30.7%。

中国交换机市场仍有上升空间。根据 IDC,尽管全球交换机市场增速放缓,中国交换机市场仍保持较快增长,2018 年中国交换机市场规模约 39 亿美元,2020 年一季度受疫情 影响,企业园区网项目一季度大多处于停滞或延期状态,因此同比下滑 14.6%,另一方 面疫情带来了新零售、新基建等的契机,受互联网公司投资节奏加快,数据中心快速扩 建推动,IDC 预计 2020 年互联网行业交换机投资将好于 2019 年。

Wi-Fi 6 从 2019Q3 开始在主流厂商出现,三季度销售规模约 470 万美元。历史上看, WiFi-5 在 2015 年出现 512%的爆发式增长,随后保持 CAGR 40%,2019 年开始增速放 缓。Wi-Fi 6 有望保持类似趋势,稍有不同的是,Wi-Fi 6 与 5G 在性能上具有一定竞争 性,总体上 Wi-Fi 6 与 5G 的关系是相互弥补、相互驱动,5G 主外,Wi-Fi 6 主内。目前 对 Wi-Fi 6 应用程度最高的是教育行业,用于解决智慧校园、网络课堂等时延痛点,此外 医疗领域智能医护对高并发和高速率的无线设备需求迫切。

Wi-Fi 6 在 2020 年大放异彩。2019 年发布 Wi-Fi 6 产品的厂商数量不足 10 位,支持 Wi-Fi 6 的终端产品仅占总体手机销量份额 2-3%。2020 年前两个月,Wi-Fi 6 相关芯片 及终端设备厂商研发及设计进度势头强劲,目前提供 Wi-Fi 6、5G 连接功能的终端设计 型号便已接近 2000 款,2020 年是 Wi-Fi 6 高速成长元年,IDC 预计 2020 年中国 Wi-Fi 6 市场接近 2 亿美元。

疫情不改智能家居出货上升势头。据 iiMedia Research(艾媒咨询),2019 年中国智能家 居市场规模约 1530 亿元,同比增长 26.4%。即使受疫情影响,预计 2020 年全年智能家 居出货量及规模仍保持同比增长。未来随着 5G 和物联网落地,大规模应用需求预计将 在 2021-2022 年得到释放,行业发展有望提速。

互联平台整合与语音控制将是未来主要发展方向。我国智能家居市场已经进入规模化发 展阶段,我们认为未来市场发展方向主要围绕互联平台整合及语音控制。无论通过蓝牙 还是 5G/WiFi 6,智能家居互联平台整合力度将进一步加强,为家庭/商用提供更多服务 场景和更优质的体验。语音交互将广泛应用于家电智能化控制,渗透率进一步提升,此 外视觉交互崛起,将与语音助手共同完善音视觉交互体验。

疫情推动远程办公新需求,服务器数倍扩容推动需求。此外,虽然在 20Q1 疫情之下,服务器在 Q1 的出货量数据同比下滑,但是此次疫情也直接推动了远程办公的需求,从 而直接拉动了服务器市场后续的增长。至 20Q2 全球服务器出货量环比增长 23%,同比 增长 18%。

受益 5G,AI、云等新应用拉动采购需求,促进市场增长。在当前随着 5G 通讯逐步的完 善铺设以及技术成熟,无论是传统企业又或者是(超)大规模数据中心的用户对 AI 以及 云等一系列新应用的需求不断提高,也进一步驱动了服务器市场需求及市场的增长。

基于上述三点,我们根据 IDC 以及 Gartner 对于过往季度的服务器出货量以及对未来的 服务器出货量进行调整后,我们预计在 2019 年后服务器行业将受到 5G 时代的冲击,实 现长期且稳定的出货量的增长,同时由于服务器产品的不断升级,我们也预计其单价将 在未来逐步增长。预计全球服务器的出货量将会在 2020 年达到 1141.5 万台,而随着 5G 的逐步铺设,在 2021 年将会继续保持约 10%的增长,且之后预计将以每年保持稳定增 长。

 

HDI:手机升级,主板先动

随着 5G 的奇袭,各类消费电子中的主板为了承载更多信息量以及传输速率的同时,又 要保持其体积的微小,消费电子内主板向高端升级的趋势势不可挡。随着普通主板向高 端升级:提高了阶级、增加了层数、维持住了较小的体积的同时,主板的制作工艺也愈 发复杂及充满技术壁垒(例如二阶 10 层 HDI 向三阶或 Anylayer 多层发展)。

我们认为随着整体消费电子主板向高端进阶后,高端 HDI 的产能却并未有较大的提升, 或者说较多国内厂商目前仍然不具备高端 HDI 的批量生产工艺,我们认为 HDI 的领先厂 商将会从中受益。

需求:由于 5G 以及消费电子属性推动,主板进阶势不可挡;

供给:从普通 HDI 向高端升级将会消耗更多产能,供给逐步偏紧;

格局:供给以中国台湾及海外为主、技术壁垒较高的情况下,大陆厂商参与较少。

随着中国在消费电子,又或者说是手机端的巨大的消费量来看,我们认为在技术以及客 户方面具备领先优势的大陆厂商将会是未来 HDI 国产替代化的首选之一,因此我们从该 维度较为看好大陆 HDI 厂商中的佼佼者。

从过往消费电子内主板的演变历史来看,我们可以看到在 2003/2004 年的时候消费电子 内的 PCB 主要以普通 HDI 为主,但是至更高阶的 Anylayer HDI 出现后,在消费电子内 可以通过 Anylayer HDI 集成更多的元器件及芯片,且保证消费电子整体体积不会有大的 改变。

随着从 4G LTE 发展到兼容 5G 的新一代智能型手机,Massive MIMO 天线配置与日益复 杂的射频前端,将使射频线路在 5G 智能型手机内占据更多空间,而在众多其他因素之 中,海量 5G 数据所需的处理能力对电池容量与几何结构的要求较高,这意味着手机主 板和其他元器件须被压缩以更高密度、更小型化的形式完成封装,推动 HDI 变得更薄、 更小、更复杂,在这样子的基础上,我们认为在手机主板领域用 HDI 相对落后的安卓系 手机将会被推动着向更高阶的 HDI 发展。

可以看到上下两图的对比,在 5G 网络下消费电子内射频模组器件数量都在激增的同时, 我们也看到手机内主板的大小却不断缩小。为了集成更多器件却维持/缩小主板体积将是 主板升级的最大驱动力之一。

根据 Prismark 的数据统计来看,移动终端内占比最大的 PCB 为 HDI,占比超过了 40%, 而 FPC 占比超过了 30%。通过 HDI 以及 FPC 看消费电子的趋势,可以看到移动终端内 对于更高集成度,更轻,更省空间的趋势,这也就推动了手机内主板 HDI 的升级之路!

受益价量齐升,HDI 潜力无限。不仅HDI 的出货量将会在手机终端内逐步提高占比,同 时由于 5G 所要求的更高集成化度,以及消费电子始终如一的轻薄便携化,我们认为单 机中 HDI 的价值量将会因为 HDI 由低阶层向高阶层升级从而提高。整体用量的提升辅 以单机价值量的提升,我们认为 HDI 的发展趋势势不可挡。

我们在过往报告中对 5G 手机出货量或将在 2020 年达到超过 3 亿部的预测之上,我们也 对其中用 HDI 作为主板的手机进行了预测,其总量或将达到 1.9 亿部(去除苹果、部分 三星及华为旗舰机),则对应以下出货量预期。基于此预期之上,我们在对 5G 手机 Anylayer HDI 主板进行了简单的市场空间测算(同样忽略使用 SLP 作为主板的手机内 用 HDI 作为副板/连接板的部分):

从上述简单测算中可以看到仅智能手机端由于 5G 的升级带来的 Anylayer 的增量将会是 非常巨大,从 2019 年的 1 亿元人民的规模提升至 2020 年的约 43 亿元人民币。

而对于使用 Anylayer 这类高端 HDI 的产品还有部分 TWS 耳机、智能手表、物联网设备等等;无论是从原来的中低端 HDI 向高端升级也好,还是持续使用 Anylayer HDI,对于 整个 HDI 子行业都将是巨大的需求端的提振。

高阶多层 HDI 更加消耗产能:对于生产低阶少层 HDI 的产能而言,如若要生产高阶多 层 HDI,最终产出产量将会大幅减少。

此处我们将使用《PCB 线路板打样》中的一阶 6 层 HDI 和二阶 6 层 HDI 进行举例:我们 可以看到同层不同阶的 HDI 板制作工艺相对比,高阶 HDI 制作工艺较低阶 HDI 复杂程 度上升巨大。而对于更难得三阶 HDI 或者 Anylayer HDI 所面对的工艺复杂程度将会是 超乎想象,而对应的多道类似的工序将会重复,因此,如若生产 1 万平米的一阶 HDI 在 生产二阶 HDI 之时,产量将会远小于一阶的 1 万平米。

目前随着 5G 袭来,手机端主板的升级已成为了必然的趋势,原先例如华为 Honor 系列 手机均使用的是二阶或三阶 HDI 将非常有可能升级至三阶或 Anylayer HDI;而对于其他 消费电子以及 PC、服务器而言,由于受到外观或者体积的要求,又或者自身搭载芯片所 需要的更高要求的承载物,从非 HDI 向 HDI 升级、以及 HDI 向高阶升级也将或成为未 来趋势。对于 HDI 厂商而言,高阶 HDI 所带来的价值量以及盈利能力将会远超过一阶或 二阶 HDI,这也将助力 HDI 厂商产品升级从而应对更好的发展。

看到全球 PCB 中 HDI 的占比,受益于 2012 年 HDI 开始广泛地使用在智能手机中,在 2012 年开始 HDI 占 PCB 产值长期保持在 14%以上,在 2017 年全球 HDI 的占比在 14.1%。我们假设在 2018 年 HDI 占全球 PCB 产值的 14.25%,对应 2018 年全球 PCB产值 635.48 亿美元,则 HDI 的产值对应约为 91 亿美元。

对于 HDI 行业的海内外竞争关系来看,我们根据 AT&S 以及 Prismark 在 2018 年的数据 进行整理,可以看到全球前 10 家 HDI 厂商的营收规模以及市占率情况如下:(前 10 家 占据目前 HDI 市场约 57%的市场份额)

然而其中排名第十的三星电机在 2019 年 12 月宣布将关停在华 HDI 业务,退出智能手 机 HDI 主板业务;另外实际排名第 11 名的 LG Innotek 也将因为聚焦半导体业务而关闭 其 HDI 业务(LG Innotek 在 2018 年营收达到 71.24 亿美元,HDI 业务占比 3.1%,即 2.21 产值为 HDI)。

海外厂商不断地退出的同时,我们也并未看到 HDI 领先厂商有着较大的 Capex 支出用于 HDI 的扩产。需求端的高速增长,但是 HDI 龙头厂商中供给端趋于不变的情况下,我们 认为这是导致全球 HDI 供给端将趋于紧张的理由之一,同时也由于上述原因,HDI 产能 国产替代化空间也将十分巨大。

海外厂商趋于保守扩产的同时,对于国内厂商而言,技术是进入 HDI 领域的无形壁垒。PCB 与 HDI 有着近乎完全不同的技术参数要求,例如从线宽线距角度上来看,HDI 的制 程需要达到 40-50 微米,而对于普通 PCB,线宽线距的要求则是从 0.04 毫米至 11 毫米, 区间较大且较为简单。

而对应不同的技术要求,对应的生产设备也将会是完全不同。如若一家生产传统 PCB 的 厂商想要进入 HDI 领域,则对应的将要重新购置生产设备。另一方面在 HDI 的制造中, 设备仅是一个开始,而对应的技术积累也将是阻挡非 HDI 生产商进入的壁垒之一。

 

FPC:价量齐升,应用巨大

随着消费电子产品不断迭代,产品不断向着小型、轻薄、多功能转变,FPC 将得益于下 游领域创新迎来新发展。截至 2015 年,全球 FPC 市场约 118.42 亿美元,占 PCB 的比 重上升至 20.55%。2018 年全球 PCB 产值达 635 亿美元,FPC 产值达 127 亿美元,成 为 PCB 行业中增长最快的子行业。据 Prismark 预计,2019 年全球 PCB 产值将达 658 亿美元,FPC 产值达 131.82 亿美元,预计同比均增长约 4%。

FPC 的特性是:轻、薄、可弯曲,同时 FPC 在一定程度上可以替代刚性 PCB。从这样的 特性出发,在智能手机这一有限的内部空间之中 PCB 可以在一定程度上被 FPC 所替代, 从而省出足够的空间给予其他电子器件使用。

随着手机内部电池体积的增加,以及各个模组的体积增加,将本就紧凑的内部空间进一 步压缩,进而刚性 PCB 的应用不再使用,不同模组及器件的链接使用了 FPC 产品,带动 FPC 用量逐步的提升。

看到过往苹果阵营以及安卓阵营的单机 FPC 使用量,我们可以看到 FPC 在单机内的用 量处于一个稳步提高的趋势。

我们根据 iFixit 对于华为 Mate 30 Pro 的拆机全过程来看,整体 FPC 的用量在该款手机 内已经超过了 20 块,较之前的华为 P20 Pro 已经实现了超过翻倍的使用。随着智能手机 内部空间基站的情况不断升级,我们有望可以看到整体智能手机中 FPC 的平均用量逐步 提升。

除了单机中 FPC 的用量不断的提高,我们也可以看到收到 5G 的推动,FPC 向着更高价 值量的方向发展的趋势。

根据 Formallhaut 以及 eefocus 的拆机及统计,苹果 iPhone 手机内部使用的 LCP 天线用 量较过去有所提升。5G 时代下,信号的传输向着高频方向发展,但是传统的 PI 天线由 于其介电常数以及损耗因子较大,以及整体性能上无法满足 5G 的高频信号的要求,因 此例如 MPI 以及 LCP 这类高价值量的天线应用较过去有着明显的提升。

LCP 具备了兼容高频高速的能力,同时弯曲性、稳定性、吸湿性、以及耐热性都反应了 LCP 可满足消费电子内部小型化弯折型的要求,同时性能稳定。而对于 LCP 而言,其唯 一确定即使生产成本较传统 PI 贵 2 至 2.5 倍。随着高价值量的 FPC 天线的应用逐步增 加,FPC 的价值量也将进一步的提高。

此外汽车电子也将推动 FPC 增长:汽车电子是车体汽车电子控制装置和车载汽车电子控 制装置的统称,主要包括发动机控制系统、底盘控制系统和车身电子控制系统。新能源 汽车作为汽车行业未来发展的主线路,车用 FPC 取代线束成为趋势,在车体诸多方面都 会用到 FPC。根据预测,2016-2019 年汽车电子在 FCB 领域的 CAGR 将达到 4.9%, 至 2021 年,汽车领域的 FPC 产值将达到 8.52 亿美元。

随着传感器技术应用的增加和互联网对汽车的逐步渗透,汽车的电子化趋势越来越明显, 汽车电子占整车成本的比重也不断攀升。

2010 年汽车电子占整车成本比达 29.6%,预计 2020 年达 34.3%,到 2030 年整车成本 占比接近 50%。目前新能源汽车用汽车电子占整车成本已在 50%以上,FPC 在整车的用 量占比中也会得到明显的提升,预计单车 FPC 用量将超过 100 片以上。

 

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