PCB 行业专题研究.docx
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PCB 行业专题研究.docx
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PCB行业专题研究
PCB行业专题研究
5G驱动PCB景气度上行
一、概况
1.1PCB概念——电子产品之母
印制电路板(PrintedCircuitBoard,简称PCB)是以绝缘基板和导体为材料,按预先设计好的电路原理图,设计、制成印制线路、印制元件或两者组合的导电图形的成品板,其主要功能是利用板基绝缘材料隔绝表面的铜箔导电层,实现电子元器件之间的相互连接、中继传输,令电流沿着预设的线路在各种电子元器件中完成放大、衰减、调制、解码、编码等职能,实现电子元器件之间的相互连接和中继传输。
PCB是电子产品的重要部件之一,小到家电、手机,大到探测海洋、宇宙之类的产品,只要存在电子元器件,它们之间的支撑、互联就要使用印制电路板,因此也被称之为“电子产品之母”。
如果把电子产品比作一个生命体,那么印制电路板就是连接电路流通的脉络骨架。
1.2PCB行业周期历程——四升四落
回溯历史,自上世纪80年代以来,家电、电脑、手机、通信等不同电子产品层出不穷,不断驱动着电子行业持续攀升发展。
PCB作为电子行业的重要组成部分,已四升四落,历经四段行业周期,每一周期都由创新要素驱动行业攀升、缓增直至衰退,继而新的要素出现,推动行业进入下一循环周期。
第一阶段:
1980年至1990年,是PCB行业的快速起步期,家用电器在全球范围内的普及第一次驱动了PCB行业的蓬勃发展。
直到1991-1992年,随着传统家电增长触顶,以及日本经济的衰退,全球PCB产值累计下滑10%左右。
第二阶段:
1993年至2000年,是PCB行业的持续增长期,主要受台式机的普及和互联网浪潮的驱动,新技术HDI、FPC等推动全球PCB市场规模持续增长,PCB行业整体复合增长率达10.57%。
2001-2002年,互联网泡沫破灭导致全球经济紧缩,下游电子终端需求放缓,PCB行业需求遭受打击,其产量连续两年累计下滑25%左右。
第三阶段:
2003年至2008年,PCB行业保持持续增长(CAGR=7.73%)。
这主要受益于全球经济的复苏和下游手机、笔记本电脑等新兴电子产品需求的增加,激发了通信和消费电子对PCB行业的刺激作用。
然而2008年下半年金融危机的爆发打乱了PCB行业良好的增长态势,2009年PCB行业经历寒冬,总产值下降约15%。
第四阶段:
2010年至2014年,PCB行业呈现小幅波动增长的态势(CAGR=2.29%),主要受益于全球经济逐步恢复,以及下游各类智能终端产品的驱动,随着电子产品更新换代需求减缓,2015-2016年,行业总产值出现小幅滑落,累计值-5.62%。
当前,PCB行业整体发展趋缓,从2017年开始,随着5G、云计算、智能汽车等新的结构性增长热点的出现,PCB行业有望迎来新的增长驱动,迈入行业周期发展的第五阶段。
1.3PCB产品分类——高阶产品领航
PCB的产品种类众多,可以按照产品的导电层数、弯曲韧性、组装方式、基材、特殊功能等多种方式分类,但在实际中,往往根据PCB各细分行业的产值大小混合分类为:
单面板、双面板、多层板、HDI板、封装载板、挠性板、刚-挠结合板和特殊板。
总体来看,刚性板市场规模最大,其中多层板总产值占比39%左右,单/双面板占14%左右的份额;其次为柔性板,占总产值约21%的份额;HDI板和封装基板占比约为14%和12%。
随着全球电子产品不断更新换代,技术进步推动电子设备持续朝轻薄化、小型化、行动化方向发展,为实现更少空间、更快速度、更高性能的目标,其对印制电路板的“轻、薄、短、小”要求不断提高,PCB产品结构也随之不断变换。
根据Priskmark数据,从2010-2017年的复合增长率来看,柔性板增速最高(CAGR=3.97%),其次为HDI板(CAGR=2.51%),单/双面板基本保持不变,多层板(CAGR=-0.87%)、封装基板(CAGR=-4.12%)则呈下降趋势。
根据Prismark的预测,2018-2023年,多层板仍将保持重要的市场地位,为PCB产业的整体发展提供重要的支持作用。
从产品结构来看,全球8-16层板、18层以上超高层板复合增长率将分别达5.1%、4.7%。
其中,增速最快的中国地区,8-16层板、18层以上超高层板复合增长率将分别达8.6%、10.4%。
总体而言,下游需求逐步偏向高阶产品,FPC板、HDI板、高阶多层板技术日益成熟,增速领先。
单/双面板、低阶多层板下游应用最为广泛,但总体份额呈缓慢下降趋势。
二、PCB上下游产业链——原材料-CCL-PCB-应用
PCB行业市场容量大、生产企业众多,形成了原材料-覆铜板(CCL)-印刷电路板(PCB)-电子产品垂直应用一套完备的产业链体系。
行业的整体利润水平受上游供给和下游需求的影响较大。
PCB制作包括内层制作、外层制作、包装成型三个流程。
内层制作是利用板材基材,通过铜层图形蚀刻,各层板料及覆铜膜对位,在受控热力的配合下形成层间叠合,修边处理后完成制作流程,为外层线路之间的导通提供条件。
外层制作利用已完成的内层基材,通过钻孔贯通内层线路,曝光、腐蚀、清洗完成图像转移,进行相关的可靠性、成品测试,完成制作流程。
包装成型将已完成的产品进行外部文字印刷,切割成不同的形状,通过电子100%测试以及通过100%目检筛除不合格产品。
2.1上游:
铜价处于历史较低位水平,铜箔产能逐渐释放PCB
主要由覆铜板、铜箔、油墨和其他化学材料等构成。
从成本结构来看,排除人工制造费用外,覆铜板占比约30%,铜箔、磷铜球占比约15%,油墨占比3%,其他化学材料占比12%。
其中,覆铜板是PCB的最主要基础材料,以目前市场上产销量较大的覆铜板产品类型预测,铜箔、玻纤布、树脂以及其他制造费用(包括人工、仓储物流、设备折旧、水电煤等),大致占总成本比重分别为39%、18%、18%和25%。
铜箔是覆铜板的最主要原材料之一,其对覆铜板价格影响较大。
铜箔主要分为电解铜箔和压延铜箔,铜箔的价格主要取决于铜的价格变化,其受国际铜价的影响较大。
2.1.1铜箔电子铜箔价格由“铜价+加工费”决定,国际铜价趋于稳定。
铜箔价格主要受铜价和加工费影响,从LME铜现货结算价来看,近10年间,铜价在2011-2016H1期间进入下行通道,在2016年1月触底,最低价约为4300美元/吨,接着2016年底受因供需趋紧影响,国际铜价出现明显回升,铜价开启了2016H1-2018H1连续两年的上涨过程,2017年10月国际铜价达到区间高点,最高约为7000美元/吨。
2018年6月以来,国际铜价整体呈震荡下行趋势,截至8月29日,最新的LME铜现货结算价为5722美元/吨,处于近10年历史较低位水平,受此影响,下游覆铜板及PCB板产品成本有所下滑,利润空间有一定改善。
新能源汽车率先拉动电解铜箔市场快速增长,PCB产业随后进一步催化行业趋势。
从铜箔的产业链上下游来看,铜箔可加工成压延铜箔及电解铜箔,其中电解铜箔可以进一步加工成覆铜板铜箔或锂电池铜箔,分别为制作PCB及锂电池(用作负极材料)的核心材料。
锂电铜箔方面,2016年以来新能源汽车爆发式增长,根据前瞻产业研究院统计,2016年中国锂电池产量为78.42亿只,同比增长40%,2016-2018年的产量增幅均超过20%,锂电铜箔市场供不应求,加工费一路上涨,铜箔厂商纷纷转向生产锂电铜箔,分流了部分标准铜箔产能,导致部分标准铜箔供给收紧,加工费涨幅较大。
中国汽车工业协会统计数据显示,2019年1-6月,国内汽车产销总量同比呈现下滑态势,但新能源汽车实现逆势增长,保持了良好的发展势头。
新能源汽车产销量分别为61.4万辆和61.7万辆,比上年同期分别增长48.5%和49.6%。
新能源汽车的高速增长拉动了动力类锂电池需求持续增长,上游锂电铜箔需求旺盛,拉动电解铜箔市场快速增长。
覆铜板铜箔方面,据Prismark统计,中国大陆PCB产值自2017年开始大幅增长,2018年达326亿美金,2017-2018年年均增速约为10%,驱动电解铜箔市场需求加速。
中电材协电子铜箔材料分会统计数据显示,2018年全球电子铜箔市场需求量为68.3万吨,国内电子铜箔市场需求量达到47.43万吨,国内铜箔需求占全球铜箔市场需求约70%,其中锂电铜箔需求大幅增长55.8%,锂电铜箔需求的迅猛增长也带动了铜箔行业的扩产进程。
2018年,我国电解铜箔总产能达到45.34万吨,同比增长了18.26%,其中锂电铜箔同比增长40.65%,覆铜板铜箔同比增长3.86%。
PCB用铜箔市场快速增长,国产替代空间较大。
5G、汽车电子、IC封装载板等市场的蓬勃发展,对电子电路铜箔的需求也有所变化,对于高档高性能铜箔如高频高速电路用铜箔、IC封装载板及薄铜箔、大功率及大电流电路用厚铜箔等需求明显增加。
尤其是5G时代的到来,全球对于高频高速PCB用铜箔需求迅速增加,根据中电材协电子铜箔材料分会统计,全球高频高速PCB用铜箔2018年总需求量约为3.8万吨,内资铜箔企业占比仅为10%左右,国产替代空间巨大。
铜箔产能逐渐释放,预计2020年原材料成本可控。
因产能供给紧张导致的铜箔及覆铜板涨价趋势在2018年得到缓解,根据中国电子材料行业协会电子铜箔材料分会于2019年4月公布的调研结果,2019年PCB铜箔年产能预计新增3.1万吨,至2019年年底可以达到30.1万吨;另外约有3万吨锂电铜箔新增产能可以转化为PCB铜箔产能。
此外,覆铜板行业的主要供应商生益科技和建滔化工新增覆铜板产能在2019年开始逐步量产。
未来1-2年PCB铜箔和覆铜板产能供给较为充足。
整体来看,预计2020年覆铜板原材料成本可控。
2.1.2玻纤布玻纤布也是覆铜板的主要原材料之一,其由玻璃纤维纺织而成,根据厚度可分为厚布、薄布、超薄布及特殊规格布。
目前中国大陆及台湾地区的玻纤布产能已经占到全球的70%左右。
玻纤布规格比较单一及稳定,近年来,规格几乎没有太大变化,其价格受供需关系影响较大。
2.1.3其他印制电路板其他原材料如半固化片、油墨、金盐等占印制电路板的原材料成本比重较低,对印制电路板的成本影响较小。
2.2中游:
常规覆铜板产能过剩,高端覆铜板仍依赖进口
PCB中游包括覆铜板厂商和PCB厂商。
覆铜板是将增强材料浸以有机树脂,一面或两面覆以铜箔,经热压而成的一种板状材料,担负着导电、绝缘、支撑三大功能,是一类专用于PCB制造的特殊层压板,占整个PCB生产成本的20%~40%。
玻纤布基板是最常见的覆铜板类型,由玻纤布作为增强材料,环氧树脂为粘合剂制成。
PCB厂商以覆铜板为基材,进行印制电路板的生产、设计、制作和销售,为满足下游领先品牌客户的采购需求,许多情况下PCB生产厂商还需要采购电子零件与PCB产品进行贴装后销售。
覆铜板覆铜板(CCL)按照构造及结构可分为刚性CCL、挠性CCL、特殊材料基CCL,根据其使用的基材不同可进一步分类。
刚性CCL是指不易弯曲,并具有一定硬度和韧度的覆铜板,复合基CCL一般指由两种以上的补强材料(一般为纸、玻纤布或玻璃毡)与树脂经压合支撑的一种刚性覆铜板。
挠性CCL是用具有可挠性补强材料(薄膜)覆以电解铜箔或压延铜箔制成,其优点是可以弯曲,便于电器部件的组装。
覆铜板产业是一个资金需求较大,集中度相对较高的一个行业。
根据Prismark的调研数据显示,全球覆铜板行业CR10达75%,CR5达52%,集中度较高,其中生益科技的市占率为12%,行业主要公司具有较强的议价能力,而覆铜板下游的PCB行业CR10仅为26%,属于完全竞争行业。
中电材协覆铜板分会统计数据显示,2018年,我国覆铜板总产能为8.85亿平方米,同比增长5%,总体产能利用率为73.97%,我国常规类的覆铜板产能过剩问题依然存在,但高端、高性能覆铜板领域仍需大量进口。
2018年,我国覆铜板总销售收入达到559.69亿元,同比增长9.6%。
2.3下游:
应用领域广泛,通信及服务器市场潜力较大
PCB的下游应用领域较为广泛,近年来,随着电子产业的发展,产品应用已覆盖到通讯、消费电子、汽车电子、计算机、医疗、航空国防等各个领域。
其中通信、计算机、消费电子应用领域,合计占比接近70%。
根据Prismark统计和预测,2018年至2023年,全球单/双面板和多层板在下游领域的PCB产值年均复合增长率约为3.7%,其中复合增速最高的是无线基础设施,将达6.0%,其次是服务器/存储器(数据中心)、汽车电子,增速都将达到5%以上。
2018年前三季度PCB市场受益于服务器、网络通讯设备等电子系统端的快速成长,市场表现较好,第四季度开始受贸易摩擦影响,行业面临下行压力。
美国政府对原产于中国商品加征进口关税的清单中涉及使用PCB的终端产品以及PCB裸板加征关税使得出口依赖度较大的PCB企业经营业绩受到一定冲击,从2018年四季度以来PCB供应商订单较上年同期有所减少,且出现PCB设备要求延期交货现象。
根据IDC统计,2018年全球智能手机、计算机、平板电脑出货量同比分别下滑4.62%、0.39%、0.11%,其中手机和计算机降幅较2017年加大。
2018年全球PCB产值规模为624亿美元,同比增长6%;中国全年PCB产值规模为327亿美元,同比增长10%,为全球增速最快的地区,占全球PCB产值的比重进一步提升至52.4%。
整体而言,从细分赛道的角度来看,通信和服务器/存储器代表的高多层市场是空间最大、增长最快的市场。
根据Prismark的统计,通信有线、无线设备PCB市场2018年达到66亿美金,服务器/存储器PCB市场达到50亿美金,该三块市场均和通信行业发展有关,受到通信行业技术创新和投资建设的驱动,且产品形态相似主要为多层通孔板,可认为属于通信类PCB市场,合计116亿美金的市场空间仅次于手机PCB市场。
2.3.1通信在通信领域PCB主要应用于无线网、传输网、数据通信网及固网宽带等环节。
据Prismark统计,2017年全球通讯电子领域PCB产值预估达178亿美元,占全球PCB产业总产值的30.3%,而PCB下游通讯电子市场电子产品产值在2018年预估达到5,850亿美元,预计2018-2022年4年仍将保持2.9%的复合增长率,其中无线基础设施对于PCB的需求年均复合增长率为6%。
5G建设将拉动PCB产业链景气度。
5G通信技术的演进将促使通信设施的换代和重建,根据TBR预测,全球5G资本开支在2022年将达到120亿美元,且赛迪顾问预计中国国内基站数量将是4G基站的1.1~1.5倍,而截至2019H1三大运营商4G宏基站的总数达到558万站,考虑到中国移动将主要在2.6GHz频段建设5G网络,中国电信、中国联通3.5GHz建网,我们预计5G宏基站总数有望达到600万站,全球5G宏基站总数有望突破1000万站,以7年内(2019-2025)建设600万5G宏基站进行测算,我们认为国内三家运营商2019年新建15万左右5G宏基站,5G投资高峰期将在2021年左右到来,可以预见5G建设将在未来3-5年显著拉动PCB产业链景气度。
5G天线射频结构性变化,将促使PCB量价齐升。
4G时代,PCB主要用在基站BBU(背板、单板)及天线下挂的RRU中,RRU由于体积较小,PCB需求量相对较小。
5G时代,基站天线从无源向有源演进,RRU与天线合并成为支持大规模天线的有源天线单元(AAU),AAU集成了天线与RRU的功能,包含天线振子、滤波器、T/R模块、控制模块、电源模块。
其中,PCB主要应用于密集辐射阵(天线振子)、功分网络板(馈电网络)、耦合校准网络板及收发单元中。
同时,大规模天线的应用对天线集成度有更高要求,移动通信基站从2G时代的2通道发展到4G时代的4通道、8通道,再发展至5G时代的MassiveMIMO大规模天线阵列。
FPGA芯片、光模块、射频元器件及电源系统将被集成于支持高速、高频的PCB板中。
5G基站使用的PCB与4G基站PCB相比,技术难度上了一个台阶。
一方面由于高频通信的要求,无论是AAU还是BBU都需要使用大量高频高速材料;另一方面,5G基站功能增多,PCB上元件的集成密度明显提升,电路板的设计难度也随之提高。
高频高速材料的使用和制造难度的提升将显著提升PCB单价。
据Prismark统计,通信设备的PCB需求主要以高多层板为主(8-16层板占比约为35.18%),并具有8.95%的封装基板需求;移动终端的PCB需求则主要集中于HDI、挠性板和封装基板。
5G传输设备升级带来高速PCB需求提升。
面对5G新需求,传输网容量将提升10倍、时延降低10倍、单比特成本降低10倍,并对芯片在交换容量、时延、MAC数量、交换方式、标签层数和功耗等方面提出了更高要求。
5G传输设备光电互联的复杂度快速提升,支撑通信技术发展的PCB也将向高速大容量的方向发展,在频率、速率、层数、尺寸以及光电集成上提出更新的要求,从目前领先的25Gbps总线速度向更高的56Gbps发展。
相较4G传输设备通常采用FR-4PCB板材,5G传输设备尺寸变化不大,但对数据转发处理能力需求的增强,带来高速多层PCB板材(20-30层,核心设备高速PCB层数达40层以上)需求大幅提升,其中单基站需要2~3块BBU单板。
2.3.2消费电子近年AR(增强现实)、VR(虚拟现实)、平板电脑、可穿戴设备频频成为消费电子行业热点,叠加全球消费升级之大趋势,消费者逐渐从以往的物质型消费走向服务型、品质型消费。
目前,消费电子行业正在酝酿下一个以AI、IoT、智能家居为代表的新蓝海,创新型消费电子产品层出不穷,并将渗透消费者生活的方方面面。
据Prismark统计,2017年全球消费电子领域PCB产值预估达79亿美元,占全球PCB产业总产值的13.4%,而2017年下游消费电子行业电子产品产值预估达到2,570亿美元,预计2017年-2022年消费电子行业复合增长率为4.6%。
受益于通信技术和手机零部件的不断升级带来的历次换机潮,全球手机市场目前维持着稳定增长的趋势。
根据IDC统计,全球手机出货量由2011年的17.18亿部增长至2018年的18.91亿部,出货金额由2011年的3049亿美元增长至4950亿美元。
随着5G时代的到来,2019-2022年,全球手机平均出货金额预计将稳步增长至近6000亿美元。
移动终端的PCB需求则主要集中于HDI、挠性板和封装基板。
据Prismark统计,移动终端的PCB需求主要以HDI及挠性板为主(HDI板占比约为50.68%),并具有26.36%的封装基板需求。
2.3.3服务器计算机领域的PCB需求可分为个人电脑和服务/存储等细分领域,其中个人电脑的市场基本饱和,增速较为缓慢,而服务/存储的市场规模增长较为迅速。
据Prismark统计,2016年计算机领域的PCB需求约为169.94亿美元,预计2016年至2021年复合增长率约为-0.11%。
个人电脑的PCB需求主要集中于挠性板和封装基板,合计占比达48.17%;服务/存储的PCB需求以6-16层板和封装基板为主。
PCB在高端服务器中的应用主要包括背板、高层数线卡、HDI卡、GF卡等,其特点主要体现在高层数、高纵横比、高密度及高传输速率。
高端服务器市场的发展也将推动PCB市场特别是高端PCB市场的发展。
目前全球数据中心向高速度、大容量等特性发展。
据IDC的数据统计,2016年全球的数据中心市场规模达到452亿美元,增长率为17%。
而中国数据中心增长明显快于全球步伐,2016年规模为715亿人民币,增长率达到37%。
在高速、大容量、云计算、高性能的服务器不断发展下,PCB的设计要求也不断升级,如高层数、大尺寸、高纵横比、高密度、高速材料的应用、无铅焊接的应用等。
根据覆铜板咨询研究,在2017年销售的所有服务器中,大约有95%是基于英特尔的X86计算体系结构。
而随着英特尔计算能力的提高,对于印刷电路板的层数及材料的要求也越来越高,从之前的1U或2U服务器的4层、6层、8层主板发展到现在的4U、8U服务器的16层以上,背板则在20层以上,PCB层数的增加对供应商的整体加工能力提出更高要求。
2.3.4工控医疗工控设备可以被视为一种加固的增强型计算机,用于工业控制以保证工业环境的可靠运行。
工控设备通常具有较高的防磁、防尘等性能,拥有专用的底板、较强的抗干扰电源、连续长时间工作能力等特点,如高速公路、地铁等交通管控系统。
医疗设备指单独或组合适用于人体的仪器、设备、器具、材料或者其他物品,而医疗用电子产品主要表现为医疗器械中的高新技术医疗设备,其基本特征是数字化和计算机化,如超声仪、血液细胞分析仪、便携式医疗设备等。
根据Prismark统计,2016年工控医疗领域的PCB需求约为37.70亿美元,预计2016年至2021年的年复合增长率约为3.87%。
随着全球人口加速老龄化,便携式医疗、家用医疗设备的需求急剧增长,使得医疗设备拥有广阔的发展前景。
工控医疗领域的PCB需求以16层及以下的多层板和单/双面板为主,占比约为80.77%。
受高端装备市场需求和劳动力成本上升及国家政策支持的影响,国内工控设备产业的发展前景良好,对其上游印制电路板行业形成稳定的市场需求。
据Prismark统计和预测,2016年全球工业控制行业对PCB板的需求规模约为26.40亿美元,预计2021年将达到32亿美元,未来五年的年复合增长率约为4.3%。
现代医疗器械产品逐渐呈现数字化和计算机化的特征,医疗电子在医疗器械产品中得到了广泛使用,如家庭医疗器械产品电子血压计、电子体温表、血糖仪、糖尿病治疗仪等,还有医院常用的医疗器械产品超声仪(彩超、B超等)、CT、X光机、心电图机等。
随着经济的发展及老龄人口占比提高,未来几年全球医疗器械市场将保持持续增长,促进医疗电子用PCB需求的增加。
根据医疗行业咨询机构EvaluateMedTech发布的《WordPreview2016,Outlookto2022》(October2016),2015年全球医疗器械市场销售额达到3,710亿美元,预计到2022年,全球医疗器械市场销售额将达到5,298亿美元,2016-2022年间的复合年增长率为5.2%。
据Prismark统计和预测,2016年全球医疗器械行业对PCB板的需求
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