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PCB行业深度研究:历经近百年发展的“电子产品之母”

  • 发布时间:2022-02-18 09:01:17
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(报告出品方/作者:五矿证券,王少南)

1、PCB:历经近百年发展的“电子产品之母”

印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB),是指在通用基材上按预定设计形成点间连接及印制元件的印刷板,其主要功能是:1)为电路中各种元器件提供机械支撑;2)使各种电子零组件形成预定电路的电气连接,起中继传输作用;3)用标记符号将所安装的各元器件标注出来,便于插装、检查及调试。PCB 可以实现电子元器件之间的相互连接,起中继传输的作用,是电子元器件的支撑体,因而被称为“电子产品之母”。PCB 的工艺制造品质不仅直接影响电子产品的可靠性,而且还影响各种芯片之间信号传输的完整性,因此可以说 PCB 产业的发展水平,在一定程度上反映了一个国家或地区 IT 产业的技术水平。

回顾 PCB 的发展史,自 1925 年 Charles Ducas 首次成功在绝缘基板上印刷出线路图案后,历经不断技术进步和升级,在 1961 年美国 Hazeltine Corporation 制作出多层板,到了 2 1 世纪以来,高密度的 BGA、封装基板等又得到迅猛发展。

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PCB 技术与集成电路行业技术发展密切相关,随着半导体技术发展日新月异,也带动 PCB行业技术不断精进和走向成熟。在 1936 年首次在收音机里使用 PCB 以来,近 1 个世纪的时间里,PCB 技术有了翻天覆地的变化,从单面板到双面板,再到多面板;从插装式到表面安装(SMT),再到球栅阵列封装(BGA)。在 PCB 加工技术方面,图形制造、激光钻孔和表面涂覆、检测等方面均发展了新的工艺流程,盲孔、埋孔和积层法的应用也较为普遍,且高密度化和高性能化成为 PCB 技术发展的方向。

PCB 产业链上游为相关原材料,主要包括覆铜板(Copper Clad Laminate,CCL)、半固化片、铜箔、铜球、金盐、干膜和油墨等,中游为 PCB 制造,下游则主要是通讯、消费电子、汽车电子、工控、医疗、航空航天、国防、半导体封装等领域。

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。

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2、全球 PCB 产业重心转移至中国大陆

2.1 覆铜板是 PCB 核心原材料,占比 30%

PCB 营业成本中,原材料成本较高,往往占到约 60%。其中 CCL 占成本比重最大,为 30%,重要性不言而喻,其次是铜箔 9%、铜球 6%、油墨 3%等。作为 PCB 制造的核心基材,生产 CCL 的三大主要原材料包括铜箔、树脂和玻璃纤维布,PCB 的导电、绝缘和支撑主要依靠以上三大原材料实现,其中铜箔占比 42%,树脂占比 26%,玻纤布占比 19%。

受益于通信、消费电子、汽车等行业需求拉动,中国 PCB 上游原材料产量稳步提升。根据CCFA 的数据,2015-2020 年中国电解铜箔产量逐年提升,2015 年为 23.9 万吨,到了 2020年已达到 48.9 万吨的规模。环氧树脂具有优良的物理机械性能、电绝缘性能、耐药品性能和粘结性能,可以作为涂料、浇铸料、模压料、胶粘剂、层压材料以直接或间接使用的形式渗透到从日常生活用品到高新技术领域的各个方面,根据隆众石化的数据,中国环氧树脂产量2010 年为 70.3 万吨,2020 年已上升至 128.6 万吨。

玻纤纱方面,受益于基建、家电、电子等领域需求逐步回暖,市场呈现稳定增长态势,根据中国玻璃纤维工业协会的数据,2013 年中国玻纤纱产量为 285 万吨,2020 年为 541 万吨。CCL 产量亦在增长,根据 CCLA 的数据,2013 年中国 CCL 产量为 4.82 亿平米,2020 年为7.3 亿平米。

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从销量及销售额角度,根据 CCLA 的数据,中国 CCL 的销量自 2010 年的 4.2 亿平米,增长到 2020 年的 7.5 亿平米。而销售额则从 2010 年的 370.6 亿元,增长到 2020 年的 612. 3 亿元,预计 2021 年将达到 628 亿元,2026 年将增长至 864 亿元。

根据中方信富和 CCLA 的数据,2019 年全球 CCL 厂商中,建滔占比 14%,排名第一;生益科技和南亚塑胶分别占比 12%,排名第 2-3 名;CR5 市占率 52%,集中度较高。中国市场前三名依然是建滔、生益科技和南亚电子,占比分别为 29%、12.9%和 6.6%。

中国大陆厂商数量较多,但存在的问题是大而不强,高端 CCL 依然被日本、中国台湾、美国等厂商主导。比如在高速 CCL 领域,全球排名第一的厂商是日本松下,占比 35%;中国台湾厂商台光、联茂、台耀占比分别为 20%、20%和 13%。而在高频 CCL 领域,全球排名第一的厂商是美国罗杰斯,占比 55%;排名第二的是美国帕克电气化学(CCL 业务已被日本旭硝子收购),占比 22%,二者合计占比 77%,基本主导了高频 CCL 市场。

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2.2 PCB 产业重心已转移至中国大陆,HDI/FPC/封装基板等高端产品占比有待提升

自 20 世纪 80 年代以来,PCB 行业的发展大致经历如下四个发展阶段:

(1)快速起步阶段(1980 年至 1990 年):1980-1990 年,PCB 行业进入快速起步阶段。这一时期家用电器等下游需求快速增长,带动PCB 行业 CAGR 高达 15.9%,行业维持着较高的利润水平。

(2)持续增长时期(1991 年至 2000 年):1991-2000 年,PCB 行业进入持续增长阶段。由于上一时期行业增长较快、利润较高,这个时期开始有大量新进入行业的竞争者,但是随着集成电路逐渐进入民用电子领域,下游个人电脑、互联网等电子信息产业仍处于蓬勃发展阶段,PCB 企业仍可获得较高的利润水平。CAGR 有所回落,降至 7.1%。

(3)波动时期(2001 年至 2010 年):2001-2010 年,PCB 行业进入波动时期。这一阶段欧美等国家的 PCB 企业产能纷纷向亚洲转移,企业数量增加,竞争加剧,价格下行,中低端产品利润空间被压缩,行业内企业普遍通过提高管理能力、降低成本来维持利润水平。2008H2-2009 年,受全球金融危机影响,下游电子产品需求下降导致 PCB 需求疲软,产品单价下降,行业整体利润率下调。但受益于手机以及笔记本电脑普及拉动,行业整体仍然保持一定增长,CAGR 为 2.1%。

(4)平稳发展期(2011 年至今):2011 年起,PCB 行业进入平稳发展时期。随着智能手机普及、4G/5G 基站大规模建设、可穿戴、高性能计算、人工智能、IDC、虚拟货币、汽车电子等产业蓬勃发展,相关产品朝着轻薄化、多功能、高性能方向发展,PCB 产品高阶化趋势明显,高技术含量的 PCB 产品将会获取更大市场份额及利润回报;与此同时,中低端 PCB 生产商的利润将被进一步压缩并日益面临被边缘化甚至淘汰的风险,行业整合将进一步加剧。

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回顾整个 PCB 发展历史,全球 PCB 产业初期由欧美国家厂商主导,随着日本 PCB 发展壮大,形成了欧美日共同主导的局面,进入 21 世纪后,亚洲地区由于具有劳动力成本优势,同时下游电子终端产业发展欣欣向荣,能够为 PCB 提供巨大的市场需求支持,因此吸引了全球 PCB 厂商的投资,欧美 PCB 产业大量外迁,全球 PCB 产业重心向亚洲转移,亚洲开始主导全球 PCB 产业,目前形成了以亚洲为中心(尤其是中国大陆)、其他地区为辅的新局面。(报告来源:未来智库)

2000-2018 年,全球 PCB 大转移,中国大陆市占率由 8.1% 提升到52.4%,中国台湾及韩国由 15.8%提升至 23.1%,而欧美日均有不同程度的下滑,美洲市占率从 26.1%下降至 4.5%,欧洲市占率从 16.1%下降至 3.2%,日本则从 28.7%下降至 8.7%。全球 PCB 行业重心已然转移至中国大陆。

提升至 2020 年的 652.2 亿美元,随着 5G 通讯、消费电子以及汽车电子等下游增长拉动,预计 2025 年将提升至 863.3 亿美元。中国大陆 PCB 产值 2008 年为 150.4 亿美元,2020 年为 350.5 亿美元,预计 2025 年将达到 460.4 亿美元。

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全球各个国家地区 PCB 产值占比亦处于不断变化中,根据 Prismark 数据,2008-2020 年,欧美占比逐步降低,亚洲占比逐步提升,其中中国大陆提升最快,2008 年中国大陆占比 31.1% ;日本占比 20.9%;亚洲(除中国大陆和日本)占比 32.1%。到了 2020 年,中国大陆占比已经跃升至 53.8%,排名全球第一;日本下滑至 8.9%;亚洲(除中国大陆和日本)略降至 30.5%。预计到 2025 年,中国大陆占比 53.3%,依然排名全球第一;日本占比 8.7%;亚洲(除中国大陆和日本)占比 31.5%。

虽然从产业规模来看,中国大陆已成为全球 PCB 制造大国,但是从产品结构来看,中国大陆传统产品单/双面板以及多层板占比仍然较大,拥有更高技术含量和附加值的 HDI、FP C 以及封装基板等占比不大。根据 WECC 的数据,2019 年中国大陆各类 PCB 产品中,多层板占比 46%,排名第一;其次是单/双面板与 HDI 板,均占比 17%;软板则占比 16%;封装基板占比 3%;最后是软硬结合板,占比 1%。2019 年中国台湾 PCB 产品结构则有所不同,软板占比 26%,排名第一;其次是封装基板 25%;多层板和 HDI 均占比 19%;单/双面板占比8%;最后是软硬结合板 3%。

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而日本、韩国厂商在 HDI、FPC 以及封装基板等领域发展更为突出,根据 WECC 的数据,2019 年日本各类 PCB 产品中,封装基板占比最大,为 37%;HDI 板占比 9%;软板占比 7%;三者合计占比 53%。2019 年韩国各类 PCB 产品中,封装基板占比 32%,排名第一;软板占比 14%;HDI 占比 12%;三者合计占比 58%。

分厂商来看,根据 NTI 的数据,2020 年全球 PCB 厂商 Top10 中,中国台湾占据 5 席,行业地位可见一斑,其中臻鼎和欣兴分列第 1-2位;中国大陆和日本分别各有 2家进入全球前 10,其中中国大陆厂商东山精密和深南电路分列第 3 和 8 位,日本厂商旗胜和揖斐电分列第 4 和9 位;美国厂商迅达排名第 5。

根据 CPCA 的数据,2020 年中国 PCB 厂商 Top10 中,鹏鼎控股、东山精密、健鼎科技分列前三名。2020 年中国内资 PCB 厂商 Top10 中,东山精密、深南电路和景旺电子分列前三名。

根据 Prismark 的数据,2020 年中国 PCB 厂商市场份额中,鹏鼎控股占比 12.3%,排名第一;东山精密占比 7.8%,排名第二;健鼎科技占比 5.2%,排名第三,前 10 大厂商合计占比 50.7%,行业集中度较高。

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从地域分布角度,PCB 产品作为基础电子元件,其产业多围绕下游产业集中地区配套建设。目前中国大陆约有 1500 家 PCB 企业,已经基本形成了产业集群,相关 PCB 厂商主要分布在珠三角、长三角和京津环渤海等地区,这类地区具有电子行业集中度高、对基础元件需求量大、并具备水、电以及运输条件好的优势。此外,部分中西部地区由于地方政府政策支持以及人力成本等优势,也吸引了部分企业进驻布局。

PCB 行业同样有着较强的进入壁垒,主要包括资金壁垒、技术壁垒、客户认可壁垒以及环保壁垒。其中资金壁垒主要体现在建设成本高、持续投入大、定制化生产成本高等;技术壁垒则体现在不同 PCB 产品的基材厚度和材质、线宽线距、精度结构、生产工艺等均有所不同,同时电子产品智能化、轻薄化、精密化的发展也对 PCB 的技术先进性提出了更高要求;客户认可壁垒体现在客户认证程序严格复杂,耗时较长,优质高端客户对 PCB 供应商的考察周期大约为 1 年,一旦形成长期稳定的合作关系,不会轻易启用新厂商进行合作;环保壁垒体现在全球各国对于电子产品生产及报废的环保要求日益驱严,PCB 生产所需原材料种类众多,生产过程中产生的废弃物处理难度较大,需要大量的环保投入、管理来满足环保监管的要求。我们认为,随着环保政策驱严,环保不规范的部分中小厂商可能面临产能收缩,行业集中度有望进一步提升。

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3、5G 通讯+消费电子+汽车开启增长新引擎

从下游应用的角度,根据 Prismark 的数据,2019 年全球 PCB 各类应用中,通讯占比 33%,排名第一;计算机占比 29%,排名第二;消费电子占比 15%,排名第三;汽车电子占比 11%,排名第四;其次分别是工业控制、军事航空和医疗器械,占比均为 4%。根据 WECC 的数据,2019 年中国市场,通讯占比 33%,排名第一;计算机占比 22%,排名第二;汽车电子占比16%,排名第三;消费电子占比 15%,排名第四;其次分别是医疗器械、军事航空和其他,占比分别为 4%、1%和 3%。由此可见,全球及中国 PCB 下游应用领域中,通讯、计算机、消费电子和汽车电子均为下游占比最高的 4 个领域,合计占比接近 90%,是 PCB 下游最为重要的 4 个领域,直接决定了 PCB 行业的景气度。

3.1 通讯电子:5G 大规模建设+智能手机复苏

PCB 下游的通讯电子市场主要包括手机、基站、路由器和交换机等产品类别。通讯和手机都将受益于 5G 时代的升级换代。5G 相比于 3G/4G 具有大宽带、高速率、广连接等特性,将开启万物互联的时代,加速推进 AI、物联网等产业的发展。

2015 年 6 月,ITU-R 5D 完成了 5G 愿景建议书,定义 5G 系统将支持增强型移动宽带(enhanced mobile broad band ,eMBB )、海 量 机 器 通信 (massive machine typecommunications ,mMTC)及超高可靠和低 延迟通信 (ultra-reliable and low latencycommunications,URLLC)等三大类主要应用场景。增强型移动宽带是指在现有移动宽带业务场景的基础上,对用户体验等性能的进一步提升,以人为中心的应用情景,集中表现为超高的传输数据速率,主要应用场景包括车站、体育场等超密集区域的大数据流量的热点场景。

海量终端连接场景则主要针对设备以及传感器等需要大量连接和业务特征差异化的场景,重点解决传统移动通信无法很好支持地物联网及垂直行业应用的问题。超可靠和低延迟通信特点是高可靠、低时延、极高的可用性。在此情景下,连接时延要达到 1ms 级别,而且要支持高速移动(500km/h)情况下的高可靠性(99.999%)连接。URLLC 在无人驾驶业务方面拥有很大潜力,主要面向对时延和可靠性具有极高指标需求的应用,例如车联网、工业控制等低时延高可靠场景。

同时,5G 系统将支持 10-20Gbit/s 的峰值速率,100Mbit/s~1Gbit/s 的用户体验速率,每平方公里 100 万的连接数密度,1ms 的空口时延,相对 4G 提升 3-5 倍的频谱效率、百倍的能效,500km/h 的移动性支持,每平方米 10Mbit/s 的流量密度等关键能力指标。

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根据工信部数据,截至 2020 年底,中国已累计开通 5G 基站 71.8 万座,实现所有地级以上城市 5G 网络全覆盖,5G 终端连接数超过 2 亿。截止 2021 年上半年,中国已累计开通 5G基站 96.1 万座,占全球 70%,覆盖全国所有地级以上城市,5G 终端连接数约 3.65 亿户,占全球 80%,中国已拥有全球最大规模的 5G 网络。截止 2021 年 11 月底,中国已累计建成5G 基站超过 115 万座,全国所有地级市城区、超过 97%的县城城区和 40%的乡镇镇区实现5G 网络覆盖,5G 终端用户达到 4.5 亿户。

2021 年中国将新建 60 万座 5G 基站,2022 年达到峰值,新建 110 万座,之后开始逐步回落,2026 年将新建 44 万座。

手机是 PCB 另一个重要下游应用,自 2010 年开始,全球手机进入智能机时代,根据 IDC 数据,2010-2016 年全球智能机出货量一路攀升,到 2016 年达到峰值 14.72 亿部,此后开始逐年回落,进入存量竞争时代。2020 年受新冠疫情影响,全球智能机出货量同比下滑 5. 74%,总出货量为 12.92 亿部。随着接种疫苗人数越来越多,疫情影响逐步缓解,2021 年手机销量有望复苏,IDC 预计,2021 年全球智能机出货量将达到 13.8 亿部,中国作为智能手机最大的市场,在疫情得到有效控制的背景下,2021 年出货量有望达到 3.4 亿部。

受益于 5G 基站建设以及智能机复苏,通讯电子 PCB 市场有望迎来新一轮景气周期。根据Prismark 的数据,2020 年全球通讯电子领域 PCB 产值为 212.1 亿美元,预计 2024 年产值将达到 278.4 亿美元,占全球 PCB 产业总产值的 33.8%,2020-2024 年 CAGR 为 7.0%。

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3.2 消费电子:可穿戴产品稳步放量

近年来,随着 TWS 耳机、智能手表、智能手环的普及,全球可穿戴市场稳步发展,根据 IDC的数据,2013-2020 年,全球可穿戴设备出货量逐年上涨。2019 年,全球可穿戴设备出货量为 3.4 亿部,YoY+81.2%,2020 年出货量为 4.4 亿部,YoY+32%。

随着全球可穿戴产品市场规模提升,消费电子 PCB 市场将持续受益。根据 Prismark 的数据,2020 年全球消费电子领域 PCB 产值为 92.7 亿美元,预计 2024 年产值将达到 114.4 亿美元,占全球 PCB 产业总产值的 13.9%,2020-2024 年 CAGR 为 5.4%。

3.3 汽车电子:汽车总量增长+新能源车渗透率提升

从汽车 PCB 分类来看,单层到多层板依然占据主流,合计占比 73.5%;HDI 占比 9.6% ;FPC占比 14.6%;封装基板占比 2.4%。

全球正在经历从传统燃油车向新能源车的转换。根据 Canalys 数据,2020 年全球乘用车销量达到 6675 万辆,同比下滑 14%,而电动汽车销量却同比增长 39%至 310 万辆,Canalys预计到 2021 年,全球电动汽车销量将超过 500 万辆。2028 年全球乘用车的销量将增加到7486 万辆,电动汽车的销量将增加到 3000 万辆;到 2030 年全球乘用车销量将达到 7283万辆,全球电动汽车将占全球乘用车总销量的近一半。

中国仍是全球最大的汽车市场。根据 Canalys 数据,2020 年中国乘用车销量 2013 万辆,占全球汽车总销量的 30%以上,2021 年中国乘用车将达到 2124 万辆,2030 年中国乘用车将达到 2535 万辆。电动车方面,2020 年中国销量为 130 万辆,占全球电动汽车销量的 41%。Canalys 预测,2021 年中国电动汽车销量将达到 190 万辆,同比增长 51%。

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在汽车中,PCB 主要用于辅助驾驶、车载通讯、电动控制等,在传统燃油车中,PCB 平均用量为 1 平米,高端车型用量在 2-3 平米,单车 PCB 价值量大约 500-600 元。而在新能源车中,由于新增了 BMS、MCU 等,PCB 使用面积增加至 3-5 平米,相比于传统燃油车大幅提升,单车 PCB 价值量超过 2000 元。受益于新能源车的渗透率提升,汽车 PCB 将迎来快速增长。根据 Prismark 的数据,2020 年全球汽车领域 PCB 产值为 61.9 亿美元,预计 2024年产值将达到 87.5 亿美元,占全球 PCB 产业总产值的 10.6%,2020-2024 年 CAG R 为9.0%。

除了下游应用增长拉动以外,作为电子行业重要组成部分,PCB 产业影响了整个电子行业及终端产品,因此,国家亦出台了一系列政策对 PCB 行业进行大力扶持,为行业持续发展提供了良好的政策环境。

4、动力电池降成本,FPC 替代传统线束成趋势

FPC 受益于智能手机、汽车电子等行业的需求爆发,成为近年来 PCB 行业各细分产品中增速最快的品类。FPC 是用柔性的绝缘基材制成的印制线路板,跟硬板相比,具有许多优点,比如配线密度高、轻薄、可自由弯折、可立体组装,因此对产品的造型设计和可靠性设计有明显的优势,适用于小型化、轻薄化的电子产品,符合下游行业中电子产品智能化、便携化发展趋势,被广泛应用于智能手机、平板电脑、可穿戴设备等消费电子领域、汽车电子领域、通信等领域。

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FPC 产业链上游主要原材料包括:挠性覆铜板(FCCL)、覆盖膜、元器件、屏蔽膜、胶纸、钢片、电镀添加剂、干膜等八大类,其中 FCCL 的板材膜常见的有聚酰亚胺膜(PI)、聚酯(PE T)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、液晶显示屏高聚物(LCP)等高分子材料塑料薄膜;中游为 FPC制造;下游为各类应用,包括显示/触控模组,指纹识别模组、摄像头模组等,最终应用包括消费电子、通讯设备、汽车电子、工控医疗、航空航天等领域。

整个 FPC 上游成本中,随着下游消费电子品的发展,越来越多的元器件被要求贴合在 FPC上,FPC 厂商需采购的元器件型号越来越多,致使电子元器件占比最高,为 50.9%;挠性覆铜板(FCCL)是生产 FPC 最重要的基材,FPC 的所有加工工序均是在 FCCL 上完成,占比15.6%;电磁屏蔽膜的主要作用是屏蔽干扰、保护信息传输,占比 5.5%;覆盖膜、胶纸、钢片、电镀添加剂、干膜等其他辅材合计占比 28%。

全球 FCCL 产能主要集中在日本、中国大陆、韩国以及中国台湾,合计占比 96.8%;其中日本占比 27.2%,排名第一;中国大陆占比 25.5%,排名第二;韩国占比 24.5%,排名第三;中国台湾占比 19.6%,排名第四;美国等其他国家合计占比 3.2%。

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按层数划分,FPC 可分类为单层 FPC、双层 FPC、多层 FPC;相关制造技术以单层 FP C 制造技术为基础,通过迭层压合技术实现。

FPC 在生产过程中,由于主要原材料 FCCL 是成卷提供,在“片对片”生产工艺下,需将成卷的 FCCL 裁剪成一片一片(规格根据产品设计不同,通常在 250mm*320mm),方能进行后端生产。而在“卷对卷”生产工艺下,直接将成卷的 FCCL 加工生产,在生产流程的后端再按照设计的要求进行剪裁,具有更高的合格率和可靠性,性能稳定,尺寸偏差均匀一致,“卷对卷”生产工艺一旦达到稳定状态,将极大地提升生产效率及良率。(报告来源:未来智库)

全球 FPC 市场整体处于稳步增长态势,根据 Prismark 数据,2009 年市场规模为 67.6 亿美元,到 2018 年达到 124.2 亿美元。中国 2009 年 FPC 市场规模 15.7 亿美元,到 2018 年达到 70.82 亿美元,占比由 2009 年的 23.23%提升至 2018 年的 57.03%,在全球 FP C 产值中排名第一。

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FPC 下游最大应用是智能手机,占比 44.9%;PC 排名第二,占比 18.5%;消费电子排名第三,占比 14.2%;汽车排名第四,占比 6.6%;其余应用还包括平板电脑、服务器/数据中心、医疗等,合计占比 15.8%。

FPC 全球厂商格局中,日本旗胜占比 24.5%,排名第一;中国鹏鼎控股占比 19%,排名第二;日本住友电工占比 17%,排名第三;CR3 达到 60.5%,市场集中度较高。

在智能手机领域,随着技术升级进步,FPC 在越来越多的环节中使用,包括天线、按键、电池、LCD 面板、摄像头模组、屏下指纹模组、无线充电模组等,随之而来的就是 FP C 使用数量逐渐增多,以 iPhone 中 FPC 为例,早期 iPhone 4 仅有 10 根,到了 iPhone XS 已经增长到 24 根,受此影响,安卓手机亦在部分高端旗舰机型中有所使用,用量低于苹果。

传统燃油汽车 FPC 主要应用领域包括车载显示器群及车用电子设备,发动机系统,座椅、车门、车控等电控自动系统,汽车影像系统及传感器等自动安全系统,每辆车需要 FP C 大约100 片以上。

 

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近年来,在政策支持以及“三电”(电池、电驱、电控)技术发展日益成熟的背景下,新能源车渗透率快速提升。提升续航时间、降低成本、提高生产效率及安全性始终是新能源车行业不断精进的动力。

在补贴退坡及电池价格下降的背景下,电池企业为了降低成本,就需要在动力电池中引入和应用新材料,以降低成本和提高电池能量密度。其中在线束方面,以 FPC 替代传统线束的运用,正成为动力电池企业在电池 PACK 新材料导入方面的可行性选择,受到了不少电池企业的青睐。

传统线束主要有铜线和外部的包围塑料组成,几股线包成绝缘体形成一根线束,连接电池时每一根线束要连接一个电极。而当电流信号很多时,需要多根线束配合,因此势必会挤占电池包空间。此外,在 PACK 装配环节,非常依赖工人手工将端口固定在电池包上,工作效率以及良率均存在不稳定性。

与传统线束相比,FPC 在安全性、工艺灵活性、自动化生产等方面优势显著。此外还拥有高度集成、自动化组装、装配准确性、超薄厚度、超柔软度、轻量化等诸多优势。FP C 的可模块化及自动化生产特性,能够通过规模化生产降低生产成本,同时在关键元器件温感方面更可数十倍地降低成本,而且能进一步提高动力电池系统的组装效率。不仅如此,动力电池 FPC还能在采集板上集成 NTC、保险丝,从而实现对动力电池实时监控温度和电压,并将采集数据反馈至 BMS,在超过设定的安全范围时,采集板保险丝将及时熔断,确保动力电池工作安全可靠。

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尽管性能优越,但在发展初期,FPC 并未被大规模运用到动力电池中,主要源于客户的两种顾虑:1)第一是成本:当小批量使用时,FPC 使用成本明显高于传统线束;2)第二是可靠性:作为汽车用零部件,动力电池对 FPC 的安全性、稳定性可靠性和耐久性提出了十分严格的要求,一方面,动力电池对 FPC 提出了耐温、耐压要求,因此 FPC 产品用料必须优质耐用;另一方面,由于需要对电池电压、电流、温度等指标进行及时精准的掌控,动力电池用FPC 需要根据具体的动力电池性能和形状进行定制化生产,并辅以复杂的工序调整,以及严格的工艺测试,较高门槛一定程度上滞缓了 FPC 被大面积导入的脚步。

为了做到成本、效率、性能等因素的平衡,业内开发了“FPC+传统线束”的搭配方式,使用效果同样显著,对动力电池空间利用率、轻量化以及自动化等性能提升起到了积极作用。

近几年,通过不断改进工艺,FPC 厂商已进一步降低了动力电池用 FPC 的价格,在动力电池以及 FPC 厂商的共同推动下,国内 FPC 在动力电池领域的导入环境得到极大改善,FPC有望大批量导入行业。

5、投资分析

PCB 作为电子产品之母,反映了一个国家或地区 IT 产业的技术水平。根据 Prismark 数据,2020 年全球 PCB 产值 652.2 亿美元,在经历了几十年的产业大转移之后,目前中国大陆已成为全球 PCB 产业重心所在,2020 年中国大陆市占率达到 53.8%。下游应用中,通讯电子、消费电子、汽车电子等对 PCB 行业的发展起着十分重要的作用,相比于通讯电子和消费电子的稳增长,我们更看好汽车电动化、智能化发展对车用 PCB 以及 FPC 的增长拉动。

1)通讯电子领域,受益于 5G 基站大规模建设,行业景气度依然高涨,预计到 2025 年中国5G 基站数将达到 500-550 万座;此外,IDC 预计 2021 年全球智能机出货量将达到 13. 8 亿部,亦将对 PCB 需求起到拉动作用。根据 Prismark 的数据,2020 年全球通讯电子领域 PCB产值为 212.1 亿美元,预计 2024 年产值将达到 278.4 亿美元,占比 33.8%,2020-2024 年CAGR 为 7.0%;

2)消费电子领域,TWS 耳机、智能手表、智能手环等可穿戴产品技术升级迭代,市场规模仍将持续提升。根据前瞻产业研究院的数据,预计 2021 年全球可穿戴设备市场规模为 5. 8 亿美元,2026 年将达到 19.7 亿美元。根据 Prismark 的数据,2020 年全球消费电子领域 PCB产值为 92.7 亿美元,预计 2024 年产值将达到 114.4 亿美元,占比 13.9%,2020-2024 年CAGR 为 5.4%;

3)汽车电子是 PCB 的新蓝海,虽然占比不高,但是我们认为将是 PCB 以及 FPC 增长较快的分支领域。在新能源车领域,动力电池厂商为了降低成本和提高电池能量密度,就需要在动力锂电池中引入和应用新材料,其中 FPC 替代传统线束将会是行业变革的重要方向之一。与传统线束相比,FPC 在安全性、电池包轻量化、工艺灵活性、自动化生产等四方面优势显著,能够通过规模化生产降低生产成本,并且进一步提高动力电池系统的组装效率,符合行业发展趋势。根据 Prismark 的数据,2020 年全球汽车领域 PCB 产值为 61.9 亿美元,预计2024 年产值将达到 87.5 亿美元,占比 10.6%,2020-2024 年 CAGR 为 9.0%。

随着客户对于 PCB 产品质量、性能、材料、工艺、技术的要求不断提高,我们认为,能够抓住并紧跟通讯电子、消费电子、汽车电子行业发展及技术演进趋势,同时兼具资金优势、核心技术、客户认可度以及环保管理等方面优势的公司,才能在行业发展中抓住机遇做大做强。

 

来源:未来智库

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