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新能源汽车+5G通信两大新兴需求刺激PCB电子行业高增长!

日期: 2018-11-13
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PCB是电子系统产品之母

新能源汽车+5G通信两大新兴需求刺激PCB电子行业高增长!

PCB(Printed CircuitBoard)的中文名称为印制电(线) 路板,又称印刷电(线)路板。PCB是组装电子零件用的基板,是在通用基材上按预定设计形成点间连接及印刷元件的印刷板,其主要功能是使各种电子组件形成预定电路的连接,起中继传输作用。PCB一般可以根据电路层数进行分类:分为单面板、双面板和多层板,其中多层板可达4层、6层、甚至十几层。


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从产品结构来看,当前PCB市场中多层板仍占主流地位。随着电子电路行业技术的迅速发展,元器件的集成功能日益广泛,电子产品你对PCB的高密度化要求更为突出,多层板、HDI板、挠性板和封装基板等高端PCB产品逐渐占据市场主导地位。


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PCB应用领域广泛:



PCB下游产业涵盖范围相当广泛,包括计算机、通信、消费电子、封装基板、汽车电子、工控医疗、航空航天等领域。



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汽车和通信是PCB增长最快的应用领域



随着车联网、汽车智能化的发展,汽车电子的成本占比日渐提高。根PW统计,目前通车型汽车电子成本占比约为25%,未来有望提升到50%以上。此外,随着元器件的增多,汽车电子也向集成化、网路化发展。根据德勤测算,2016年全球汽车电子规模将达到2348亿美元。



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2013-2015年中国4G投资增长率高速增长,复合增长率为59%,2015年达到1048亿元。三大运营商有可能在2018年展开5G网络建设,根据以往经验,三大运营商前两阶段的网络建设投资将不低于4G网络建设,其总额将超过3000亿元,通信市场的投资在5G的带领下有望继续高速增长。


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一、汽车电动化、智能化将成为PCB行业成长的主要动能


2016年,汽车及其他车辆用IC市场规模为229亿美元,同比增长11%;估计2017年销售额达到280亿美元,同比增长22%;2018销售额增长至324亿美元,同比增长16%;预计到2021年市场规模会增长至429亿美元,年复合增长率可达13.4%。 


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辅助驾驶ADAS系统、电动汽车电池管理BMS系统、汽车智能中控屏、倒车影像等多种新兴的汽车电子应用增长动能强劲。无论将来汽车是传统能源还是新能源,汽车朝着智能化、娱乐化、信息化是必然趋势,电动化、智能化两大趋势将引发电子零组件的用量大幅攀升,汽车中配置的电子零组件占比会越来越高。作为“电子产品之母”,车用PCB产业深度受益于汽车电子化的趋势。 

目前,传统汽车电子化程度不高,对PCB的需求量较小,PCB价值量也比较低。 据PCB网数据显示,PCB在整个电子装置成本中的占比约为2%,平均每辆汽车的PCB用量约为1平方米,价值60美元,高端车型的用量在2-3平米,价值为120-130美元。但随着汽车越来越智能化、娱乐化,这些功能越发复杂化,使得传统汽车对PCB不仅在用量(层数)上的需求大幅提升,而且对品质和高端板的需求也在不断提升。 


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新能源车大幅拉动PCB需求 

与传统汽车相比,新能源车由于其独特的动力系统,对PCB的需求有显著提升。电子装置在传统高级轿车中的成本占比约为25%,在新能源车中则达到45%-65%。 

新能源汽车所带来的汽车PCB价值增量包含两部分,即混合动力汽车所带来的叠加增量和纯电动汽车所带来的替代增量。总体来看,不论是混动还是纯电动,其PCB增量的具体来源都主要是三大动力控制系统(BMS、VCU和MCU): 

电池管理系统(BMS)中的主控电路对PCB用量约为0.24平米,单价可高达20000元/平方米;单体管理单元对PCB用量在3-5平米; 

整车控制器(VCU)中的控制电路对 PCB用量在 0.03平米左右; 

电机控制器(MCU)中的控制电路对PCB用量在0.15平米左右。 

不同控制单元对于PCB板的工艺要求不同,产品的价格存在较大差异,VCU与MCU所用的PCB为普通板,附加值不高,价格在1000元/平米左右。整体估算,整车PCB用量在5-8平米之间,新增价值约为4000元,远高于传统汽车。 

国家政策强力支持新能源汽车市场发展。根据《节能与新能源汽车技术路线图》规划,2020年中国新能源汽车销量占汽车总体销量的比例达到7%以上,2025年该比例达到20%以上,2030年提高到40%以上,中国新能源汽车市场空间依然巨大。整体而言,我们认为在政策和市场的双重驱动下,中国新能源汽车市场仍然会维持快速发展的态势。 

2015-2017年,国内新能源汽车产量分别为 37.9、51.7和79.4万辆,综合考虑政策目标、积分制影响和车企销售规划等因素,保守预计2018-2020年国内新能源汽车产量分别为100、120和150万辆,对应的市场渗透率也会逐步提高至5%左右。以此测算,到2020年,新能源汽车至少给国内汽车板市场带来60亿元的市场增量。根据全球能源署(IEA)统计,到2020年全球新能源汽车总销量将达到600万辆,以此测算,新能源汽车将会给全球汽车板市场带来近240亿市场增量。 

2020年中国智能驾驶市场规模有望达到1200亿元 

目前L1级智能驾驶已经普及,L2级正在快速推进,欧盟立法要求2013年11月前的车都必须装上紧急自动刹车,而沃尔沃的城市安全系统、本田的CMBS系统以及奔驰的Pre-Safe系统等,都是属于这一阶段的技术,L3级已经拥有大量技术储备,但功能尚不稳定。L4级是最终发展目标。从各大智能汽车竞争者的目标来看,2020年左右智能汽车有望成功实现商业化。 

中国也有望在2020年实现初步智能驾驶。《中国制造2025》明确提出,到2020年,掌握智能辅助驾驶总体技术及各项关键技术,初步建立智能网联汽车自主研发体系及生产配套体系。到2025年,掌握自动驾驶总体技术及各项关键技术,建立较完善的智能网联汽车自主研发体系、生产配套体系及产业群。 

智能驾驶在汽车市场中渗透率不断提升。ADAS系统市场增长迅速,从原来的高端市场逐步渗入中端市场,目前中国ADAS的渗透率在15%左右,但其中仍然有大量的智能驾驶乘用车处于等级1-等级2水平。随着功能的进一步拓展完善,以及政策的鼓励乃至强制性要求,根据Analysys预计,未来将以20%以上的速度增长,到2020年中国智能驾驶市场规模有望达到1200亿元。ADAS中多种操作控制、安全控制、周边控制功能都需要PCB来实现,预计未来实现完全自动驾驶的汽车将装配更多的PCB来满足需求。


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二、5G 通信行业有望大大带动高频高速PCB的需求 

5G(第五代通信技术)具备比4G更高的性能,支持0.1-1Gbps的用户体验速率,每平方公里100万的连接数密度,毫秒级的端到端时延,每平方公里数十Tbps的流量密度,每小时500Km以上的移动性和数十Gbps的峰值速率。其中,用户体验速率、连接数密度和时延为5G最基本的三个性能指标。同时,5G还将大幅提高网络部署和运营效率,相比4G,频谱效率提升5-15倍,能效和成本效率提升百倍以上。 


新能源汽车+5G通信两大新兴需求刺激PCB电子行业高增长!


5G基站(gNB)将依靠现有的4G基站(eNB)为“主站”来进行部署。第一个5G标准完成了 NSA(非独立部署)5G NR相关技术规范,主要针对增强型移动宽带场景。所谓NSA,就是4G基站和5G基站共同沿用4G核心网,控制面信令走4G通道,即以双连接的方式在现有4G LTE网络上新增5G NR(新无线)。 

相对于4G LTE接入网的BBU和RRU两级构架,5G RAN将演进为CU、DU 和 AAU三级结构。 

CU:原BBU的非实时部分将分割出来,重新定义为CU(Centralized Unit,集中单元),负责处理非实时协议和服务。 

AAU:BBU的部分物理层处理功能与原RRU合并为AAU (Active Antenna Unit,有源天线处理单元)。 

DU:BBU的剩余功能重新定义为DU(Distribute Unit,分布单元),负责处理物理层协议和实时服务。 

我们预计早期5G部署与4G类似,只有前传和回传。而早期5G部署可能采用3.5GHz中频段,由于3.5GHz频段更高,单站覆盖范围更小,要达到与4G相当的覆盖规模,需要的5G基站数量至少是4G的1.5-2倍。 

毫米波发展推进千万数目级别的小基站建设。未来5G网络传输速率可达20Gbps,是4G峰值的200倍,传输速度的提升需要更高的频段,但是更高频段的电磁波覆盖范围更小,信号渗透力越弱,因此运营商要部署更多的基站,相较于4G时代百万级别的基站数量,5G时代基站规模有望突破千万级别。 

5G新建通讯基站对高频电路板有着大量的需求。高频电路通常是指工作频率在1GHz以上的电路,必须满足两个要求:(1)介电常数必须小且稳定,高介电常数容易造成信号传输延迟。(2)介质损耗必须小,其影响到信号传送的品质,介质损耗越小信号损耗也越小。这两点对高频 PCB的制造工艺要求非常高,因此高频 PCB的技术壁垒较高,利润率也远高于其他的传统PCB产品。 

全球来看,5G将于2020年正式商用。根据中国的规划,预计将经历三个阶段:一是技术研发试验,目前已完成;二是技术方案验证,目前已启动;三是系统验证,预计到2018年底结束,2019年启动5G网络建设,2020年正式商用5G网络。 

根据预计,中国5G建设投资将达到7050 亿元,较4G投资增长56.7%。目前,中国现有4G宏基站约300万,其中中国移动144万,中国电信86万,中国联通70万,预计2017年三大运营商将再新增4G宏基站60万,届时中国的4G广覆盖阶段将基本结束。预计三大运营商4G建网累计投资将超过4500 亿元,折合单基站建设成本12.5万元。未来5G宏基站量将是4G的1.25倍,约为450万。考虑到5G基站将大幅增加射频器件及天线使用量,预计单基站的平均成本将是4G的1.25倍(已考虑基站成本随着建设上规模而降价),约为15.67万元。综合来看,预计中国5G建设投资将达到7050亿元,较4G投资增长56.7%。 

除了基站,手机终端也是无线网络中的重要组成部分,而且更新换代速度非常快,5G手机的崛起推动5G的发展。 

首先,第一个5G NR标准发布,意味着手机芯片厂家可根据这个标准开发芯片,但由于LTE和5G NR的底层技术并不相同,需要新增5G芯片,手机才能支持5G,所以用户需要更换手机。同时,由于采用LTE与5G NR双连接的方式,手机还得同时理解LTE和5G NR的信令。 

其次,对于5G终端,需要提升发射功率,以提升上行覆盖。 

最后,为了更好的支持Massive MIMO技术,终端将支持4或8接收天线、支持上行波束赋形等,以增强上行单用户速率和覆盖。 

结合以上三点,我们认为正是由于只能通过换代才能实现与5G网络的互联运用,所以随着5G手机等3C产品的崛起和普及,无疑将大大拉动中高端PCB的需求。


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