电动化和智能化共振,车载PCB需求全方位成长

发布时间:2021-09-29

汽车电子可以分为车体汽车电子控制装置和车载汽车电子装置。其中车体汽车电子控制装置主要包括动力控制系统、安全控制系统和车身电子系统,车用 PCB 中动力控制系统的需求量较大,尤其是新能源车;其次是车身电子系统,包括汽车照明、电子仪表、自动空调、电动座椅、电动车窗等,其中 LED 照明对 PCB 需求较高;第三是安全控制系统要包括 ADAS 等。车载电子装置主要用于提升汽车舒适和便利性,分为信息系统、导航系统和娱乐系统等。

电动化和智能化共振,车载PCB需求全方位成长(图1)

在汽车产业以电动化智能化、网联化为长期趋势的发展路径下,汽车电子占整车比重持续上升,进而带动汽车 PCB 板的需求增长。如特斯拉 Model 3,其 PCB 总价值量超过 2500 元,是普通燃油车的 6.25 倍。

电动化和智能化共振,车载PCB需求全方位成长(图2)

电动化:三电系统带来车载 PCB 新增量

新能源汽车与传统汽车的差别主要在动力系统,燃油车的油箱被电池包取代,“发动机+变速箱”被“电机+电机控制器+减速器”取代,相应也增加了电子电气控制模块,如逆变器、DC-DC、车载充电机、电源管理系统、电机控制器等,直接催生大量的汽车 PCB 板需求,其中主要的增量来自于电控单元的三大动力控制系统(BMS、VCU 和 MCU)。

电动化和智能化共振,车载PCB需求全方位成长(图3)

整车控制器(VCU):

由控制电路和算法软件组成,是动力系统的控制中枢,作用包括监测车辆状态、实施整车动力控制决策,其控制电路需要用到 PCB,以普通板为主,用量在 0.03 平米左右。

电池管理系统(BMS):

BMS 是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,进而控制电池充放电过程,实现对电池的保护和管理。BMS 由于架构复杂,需要用到大量的 PCB,多采用稳定性更好的多层板,单体价值更高。

电机控制单元(MCU):

由控制电路和算法软件组成,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。

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智能化:汽车智能化进程加速,催生新兴 PCB 需求

多传感器融合势在必行,助推车载 PCB 用量。

汽车智能化高度依懒于高灵敏传感器的应用,包括车载摄像头、激光雷达、毫米波雷达等,三者在暗光环境、恶劣天气、探测距离、识别能力等方面优势互补,共同组成自动驾驶的感知层。

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随着 ADAS 加速渗透、自动驾驶逐渐落地,单类传感器用量将大幅提升,且多传感器融合大势所趋,感知层硬件配置方案将从目前的“摄像头+毫米波雷达”向“摄像头+毫米波雷达+激光雷达”进阶。

据估算,特斯拉 Model 3 ADAS 传感器 PCB 价值量在 536-1,364 元之间,占整车 PCB 价值总量的 21%~55%,由此可以看出自动驾驶感知硬件配置对汽车 PCB 需求量增长的推动作用显而易见。

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车载 PCB 需求结构升级,产品附加值迎来提升

车载 PCB 需求结构升级,进一步推升单车价值量。在电动化和智能化的促进下,PCB 持续向高密度、高集成、高速高频、高散热、轻薄化等方向发展,多层板、刚挠结合板、HDI 板、FPC 板等产品的需求量将日益上升。

电动化趋势使得车内电子器件和布线趋于复杂,对车载 PCB 的集成度、高密度化、多层化和轻量化等指标提出更高需求。例如其需要经受 100 万小时寿命时间内,几百安的电流,以及高至 800V 的电压。

此外,传感器用量和种类的增加对数据传输量及传输速度要求更高,将进一步拓宽高频高速 PCB 板在汽车中的应用,一定程度上促进车用 PCB 量价齐升。

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FPC 用量增加,动力电池 FPC 广获应用。

由于可弯曲、体积小、自动化程度高等特性,FPC 的应 用逐渐扩展到汽车电子控制单元上,如 OLED 车灯、变速箱、传感器、车载显示屏,电池管理系统和多媒体系统等具有高信号传输量和高信赖度要求的设备中,且随着电动化的深入,FPC 逐渐代替动力电池中的传统铜线采集线。

采集线是新能源汽车 BMS 系统所需配备的重要部件,连接数据采集传输并自带过流保护功能。

此前动力电池采集线采用传统铜线线束方案,当动力电池包电流信号量大时,需要多根线束配合,挤占电池包空间,而 FPC 排线则可实现布局规整、结构紧凑的效果,在轻量化、工艺灵活性、自动化生产、安全性等方面更优越。

据高工锂电调研,宁德时代和比亚迪早在 18 年便已在 pack 环节批量化应用 FPC,在龙头企业的示范作用下,FPC 替代传统线束的进程明显提速,已在特斯拉、国轩高科、中航锂电等企业广泛铺开应用。

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毫米波雷达 PCB 材料特性要求高。

毫米波雷达指的是工作在 30-300GHz 频域(波长为 1-10mm)的雷达。由于其波长特性,可以轻易的穿透灰尘及雨滴,保证在恶劣情况下也能有较强工作性能;同时毫米波也不受物体表面形状、颜色及大气流的影响,探测的稳定性较高。

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车载毫米波雷达的工作频率为一般为 24GHz 和 77GHz,77GHz、79GHz 毫米波雷达主要负责远距离探测,可以实现 70-200 米的感知距离,而 24GHz 为中短毫米波雷达,可以实现 10-70 米的感知距离。

毫米波雷达所采用的高频 PCB 板很大程度上决定着雷达传感器天线的性能,需要具有稳定介电常数和超低损耗的 PCB 材料,选择更光滑的铜箔可进一步降低电路损耗和减小介电常数容差变化。同时,材料需要随时间、温度,湿度等外界工作环境改变下仍具有可靠的电气性能和机械特性。

车用 PCB 市场规模快速增长。据公开信息显示,传统燃油车单车 PCB 价值量约 400 元,新能源汽车带来价值增量在 2000 元以上,毫米波雷达、摄像头等 ADAS 系统增加 500 元左右。

结合 IDC 全球自动驾驶渗透率、EV Tank 全球新能源车销量数据,我们测算得出 21 年全球汽车 PCB 市场规模约 509 亿元,25 年将超 900 亿元,21-25E CAGR 16%,增速远超整体 PCB 市场。

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上游原材料价格涨势回稳,车载 PCB 企业迎来利润修复。

覆铜板是 PCB 的核心原材料,约占 PCB 总成本 40%,而覆铜板的原材料主要包括铜箔、玻纤布及环氧树脂树脂。在这一轮周期中,PCB 企业受上游大宗商品涨价影响较大,覆铜板企业 2020-21H1 有多轮涨价。

下半年以来铜价企稳,玻纤、环氧树脂价格开始小幅回落,随着上游原材料价格企稳和覆铜板产能的释放,覆铜板价格有望回落,同时 PCB 企业逐渐将成本向下游转嫁,盈利能力迎来修复拐点。

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中国已成为全球最大的 PCB 生产基地,产值增长最快,成为促进全球 PCB 产业发展的主要驱动力,未来将继续领衔增长。

此外,我国已形成较为完善的 PCB 产业链,且拥有全球最大的汽车消费市场,智能电动车发展势头迅猛,为我国车载 PCB 产业提供足够大的纵深,国内 PCB 企业有望凭借较强的工艺控制与成本控制能力、更贴近客户灵活响应、产业链配套等优势,受益于终端国产化带来的供应链重塑机会,在车载 PCB 领域持续向高端领域突破,迎来产品结构升级机遇。

汽车电子供应链壁垒高,通常需要经过汽车配件供应商和汽车终端制造商的双重认证,认证周期往往历时两年以上,建议关注通过客户认证并实现量产、与下游车企深入绑定的头部 PCB 企业。

沪电股份:国内 PCB 老牌厂商,汽车板打开第二增长曲线

沪电股份(002463,未评级)以企业通讯市场及汽车 PCB 板为主,并已布局半导体芯片测试板。受 5G 建设放缓,通讯市场需求疲软的影响,公司 21 1H 营收 34 亿元,同比微降 1%。

但汽车业务展现出良好的发展态势,21 1H 取得营收 9 亿元,同比大增 61%,其中毫米波雷达、HDI、埋陶瓷,厚铜等新兴产品市场高速成长。

在主要原材料价格大幅上涨的情况下,得益于产品结构优化,公司汽车板业务毛利率稳定在 24.7%。一方面,公司黄石二厂汽车板专线产能迅速释放,并仍将适度扩充;另一方面,公司将布局高阶车用 HDI 产品开发及产能扩充、车用高频高速材料应用研究。

此外,沪电持股全球一流的汽车和工业领域射频 PCB 厂商 Schweizer Electronic AG.,并展开深度合作,深耕汽车电动化、智能化浪潮。

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胜宏科技:显卡 PCB 龙头,加速布局汽车领域

胜宏科技(300476,未评级)是国内优质 PCB 企业,高密度多层 VGA(显卡)PCB、小间距 LED PCB 市场份额全球第一。

公司产品结构不断改善,由常规多层板向高多层板、HDI 板、IC 载板迭代升级。车载领域,公司已打入特斯拉、比亚迪、吉利、造车新势力等国内外优质大客户。

世运电路:坐拥优质客户群,先发优势初显

世运电路(603920,未评级)前瞻布局新能源车领域,12 年起开发特斯拉作为终端客户,17 年起批量供货,至此成为公司最大的汽车终端客户。此外,公司已切入宝马、小鹏、大众、保时捷等终端车企,并为司为电装、万都、矢崎、现代摩比斯、松下、三菱、捷普、伟创力、安波福、博泽等全球知名汽车配件供应商供货,印证公司产品能力。

风险提示

自动驾驶渗透率不及预期:

如果自动驾驶渗透率不及预期,会抑制车载 PCB 需求量。

周期性波动风险:

PCB 行业整体易受宏观经济及下游行业波动的影响,若宏观经济或下游行业景气度不及预期,将对 PCB 企业业绩带来负面影响。

原材料涨价风险:

铜是 PCB 的重要原材料,若铜价大幅上涨,则将带来 PCB 成本的大幅上涨,进而降低 PCB 公司的利润水平。

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BMS电池管理系统