汽车PCB行业研究
1.PCB广泛应用于汽车电子,智电驱动行业规模提升
1.1.PCB在汽车中应用广泛,行业规模持续提升
PCB在汽车中应用广泛,同时汽车也是PCB重要应用领域。PCB作为电子元器件的支撑,在传统汽车中主要应用于动力控制系统、车身传感器、导航系统、娱乐系统、导航系统等。从PCB产业看,2020年汽车已经成为PCB第二大应用领域,占比约为16%。
汽车PCB品类需求多元化,以多层板为主。汽车对于PCB的要求是多元化的,单双面板、4层板、6层板,8-16层板分别占比26.93%、25.70%、17.37%,合计占比约73%,HDI、FPC、IC载板占比分别为9.56%、14.57%、2.38%,合计占比
约27%,可见PCB多层板仍是汽车电子的主要需求。车载PCB需求以2-6层板为主,在整车电子装置成本中的占比约为2%左右。
1.2.电动化及智能化将迅速提升单车价值量
1.2.1.电动汽车PCB价值量显著高于传统动力汽车
电动汽车电子化程度远高于传统动力汽车,新能源汽车快速渗透提升行业整体电子化程度。新能源汽车已经由过去完全的机械装置演化成了机械与电子相结合。传统紧凑型、中高档车、混合动力汽车、纯电动汽车电子成本占整车分别
为15%、20%、47%、65%。随着新能源汽车消费开始由“政策推动”向“市场
驱动”转变,行业发展进入快车道。汽车电动化大背景下,预计2020-2030年间汽车电子化率提升15.2pct至49.55%,远高于2010-2020年期间的4.8pct的提升幅度。
汽车逆变器
汽车电子化程度提高相应带动PCB需求,新能源汽车PCB用量为传统汽车的5-8倍。混动和纯电汽车电子化差异主要在电池,就对汽车电子价值而言,两者带
来的增量需求基本相同,不必加以区分。无论是纯电还是混动,其PCB需求增量主要来自电控系统,还有小部分来自于电驱及动力电池。在传统汽车中,每辆普通汽车的PCB用量是0.6~1平方米,高端车型用量在2-3平米。而新能源基于设计方案不同,车均使用面积大约在5-8平米,为传统汽车的5-8倍,其中仅电控系统单车价值增量就超过2000元。
电控:电动汽车PCB增量主要来自整车控制器VCU、微控制单元MCU、电池管理系统BMS。
VCU:由控制电路和算法软件组成,是动力系统的控制中枢,作用是监测车辆状态,实施整车动力决策,
单车PCB用量约为0.03平米。
MCU:由控制电路和算法软件组成,是新能源车电控系统的重要单元,作用是根据VCU发出的决策指令控制电机运行,使其按照VCU的指令输出所需要的交流电。MCU中控制电路PCB用量在0.15平米左右。
BMS:电池单元中的核心组件,通过对电压、电流、温度和SOC等参数的采集和计算,进而控制电池的充放电过程,实现对于电池的保护和综合管理。BMS硬件由主控(BCU)和从控(BMU)组成,BMS由于架构复杂,需要用到大量PCB,主控电路用量约为0.24平米,从控单元则在2-3平米,并且一般采用稳定性更好的多层板,单体价值更大。
电驱:由电机、传动机构和变化器组成,PCB主要用在变换器中的逆变
器和DC/DC器件。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
和DC/DC两个器件,均需要PCB的保护与支撑,大大增加了PCB的使用量。由
于涉及新能源汽车高压、大电流的电能转换,Tg、稳定性等性能要求提高。
动力电池用FPC:FPC替代铜线线束趋势明确,提升PCB单车价值约600元。采集线是新能源汽车BMS系统所需配备的重要部件,实现监控新能源动力电池电芯的电压和温度;连接数据采集和传输并自带过流保护功能;保护汽车动力电池电
芯,异常短路自动断开等功能。此前新能源汽车动力电池采集线采用传统铜线方案,空间挤占大,Pack装配环节自动化程度低。相较铜线线束,FPC由于其高度集成、超薄厚度、超柔软度等优点,在安全性、轻量化、布局规整等方面具备突出优势。
FPC替代铜线线束趋势明确,国内动力电池第一梯队的宁德时代和比亚迪早
在2018年已经在pack环节批量化应用FPC,特斯拉、国轩高科、塔菲尔、中航锂电、欣旺达等企业也快速跟进,目前FPC方案已经成为大部分新能源汽车新车型的最主要选择。2020年FPC产品单价约60元,每个电池模块需要配备使用一个FPC,当前主流车型以7-12个模块用量居多,按10个模组计算,新增FPC单车价值量约为600元。
1.2.2.智能化不断提升单车PCB价值
智能驾驶:毫米波雷达需求快速增长,有望为高频PCB贡献显著增量,单车价值量达到约150元。毫米波雷达在自动驾驶感知层有广泛应用,是自动驾驶汽车重要的部件。L2级别需要“1长+4短”5个毫米波雷达,L3-L5级别需“2长
+6短”8个毫米波雷达。未来车均搭载数将随着ADAS快速渗透而大幅增加。毫米波雷达传感器PCB设计共同的特点是都需要使用超低损耗的PCB材料,从而降低电路损耗,增大天线的辐射。PCB占毫米波雷达成本约10%,当前77GHz的毫米波雷达价格约为300~400元,以均价350元计算,角雷达130-150元,L3级别单车毫米波雷达板价值量将达到约150元。
智能座舱:电子系统是人车交互的关键,车载屏幕大屏化、集成化、智能化增
加PCB需求。伴随着互联网技术和汽车技术融合的加深,汽车显示屏将带给驾乘人员更多、更便捷的功能和体验。抬头显示、3D触摸、人机交互越来越多的新技术集成在显示屏上,让用户驾驶及娱乐体验更佳。技术及市场需求将刺激汽车显示屏市场的大发展。根据IHS的测算,2020年中控显示器市场中,9英寸及更大的显示器占比为31%,预计2026年将提升至43%。同时,随着后座屏幕等兴起,
单车屏幕数量预计将从2020年的1.5块/辆上升至2023年的1.9块/辆。屏幕中的背光模组需要使用大量PCB,推动汽车PCB市场进一步上行。
1.3.汽车PCB板市场规模将快速增加
汽车PCB市场将快速成长至千亿规模。随着汽车往电动化、智能化方向发展,汽车用PCB将迅猛发展。受疫情影响,2020年全球汽车销量7803万辆,同比下
降13%。2021年,在汽车销量低基数和上游原材料涨价的大背景下,汽车PCB市场规模预计将有较大幅度的增长。我们预计2023年全球汽车PCB市场规模将突破1000亿元,2020年-2025年CAGR有望达到25.7%。
2.客户优先&技术驱动,汽车PCB行业生态将变
2.1.客户优先&技术驱动,汽车PCB竞争优势转变
2.1.1.新变化1:车用PCB产品结构高端化
车载娱乐、新能源车、毫米波雷达将拉动HDI、厚铜板及FPC、高频板占比提升。2018年,HDI板、厚铜板、射频板、柔性/刚柔板占比分别为7.5%、
4.9%、4.8%、12%。2020年占比已分别提升至11.5%、6.5%、7.0%、15%,合计占比已从29.2%快速提升至40%。未来,随着信息和数据传输速度的增加,HDI和柔性/刚柔结合产品有望在车载娱乐系统中进一步渗透;毫米波雷达采用高频材料,对高频PCB的需求将继续提升;新能源汽车对高电流、高电压的需求提升,厚铜板产品以及FPC产品需求将随新能源车的渗透而提升。
2.1.2.新变化2:更紧密的绑定,更重要的客户资源
汽车PCB客户认证门槛较高、订单周期长。汽车对可靠性的高要求,其准入门槛成为先进入者的一道壁垒,认证周期一般为2-3年,厂商一般不会轻易更换供应商,订单周期长达5年以上。已经在汽车大客户实现量产出货或者通过认证的企业有着明显的竞争优势。
汽车电子系统安全性要求提高,PCB厂商和下游客户绑定更加紧密。电控及ADAS 领域中,电子系统之间关乎行车安全,电子系统性能及稳定性凸显,汽车电子一体化程度提高。而PCB板作为定制产品,需要在早期参与整车厂商的设计过程,绑定更加紧密。
汽车PCB大客户小订单的业态将发展向大客户大订单。过去,汽车PCB板价值量极为分散,并且车载媒体用板多为后装市场,以FPC为例,应用于车上十几个部位,每部分价值量都不大。即使打入大客户,也难以形成良好的规模效应。电动化新增的电控系统有单领域PCB用量极大,稳定性要求高的特点,进入大客户供应链意味着有可以迅速放量的产品,即大客户意味着大订单。此外我们认为,软件优先可能导致汽车型号的减少,更多是软件层面通过OTA方式的更新,硬件产品规模效应将更加明显。
2.1.
3.新战略:绑定大客户的技术驱动
未来技术驱动将优于成本驱动。我们认为PCB公司驱动力分为两类,一种是绑定大客户的技术驱动型,
与大客户的产品销量紧密相关;另一种是成本驱动型,下游客户分散,主要靠成本控制实现内生增长。我们认为随着PCB进入汽车研发流程的提前,整车厂商趋向于减少供应商数量,特别是电控系统PCB供应商。成本驱动型公司或将难以进入汽车厂商核心供应链,无法享受电控PCB这一最大增量市场。
大客户战略:规模效应和示范效应。1、大客户大产品化背景下,进入大客户意味着产品的放量增长,在电控系统单类产品价值量大的情况下尤为如此。PCB作为定制化量产产品,规模效应明显,有利于增强盈利能力;2、软件定义汽车会带来硬件趋同,预计各汽车厂商将减少在硬件层面的个性化,更多追求供应商的供应能力和产品的性能及稳定性。进入大客户能在业界树立良好的口碑,从而更有利于客户的拓展。