2020年柔性電路板FPC行業研究報告
- 發布時間:2022-09-06 09:47:03
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1. FPC 產業鏈概況:PCB 領域的重要構成,順應硬件創新需求
1.1 PCB 領域的重要構成
FPC(Flexible Printed Circuit)即柔性印制線路板,簡稱軟板。它是以聚酰亞胺或聚酯薄 膜為基材制成的可撓性印刷電路板,與傳統 PCB 硬板相比,具有生產效率高、配線密度 高、重量輕、厚度薄、可折疊彎曲、可三維布線等顯著優勢,更加符合下游電子行業智 能化、便攜化、輕薄化趨勢要求,可廣泛應用于航天、軍事、移動通訊、筆記本電腦、 計算機外設、PDA、數字相機等領域或產品上,是近年來 PCB 行業各細分產品中增速最 快的品類。
FPC 產業鏈上游主要原材料包括撓性覆銅板(FCCL)、覆蓋膜、元器件、屏蔽膜、膠紙、 鋼片、電鍍添加劑、干膜等八大類,其中 FCCL 的板材膜常見的有聚酰亞胺膜(PI)、聚 酯(PE T)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、液晶顯示屏高聚物(LCP)等高分子材料塑料薄膜; 中游為 FPC 制造;下游為各類應用,包括顯示/觸控模組,指紋識別模組、攝像頭模組 等,最終應用包括消費電子、通訊設備、汽車電子、工控醫療、航空航天等領域。
1.2 技術演進展空間,順應電子硬件創新需求
隨著消費電子向小型化、輕型化發展, FPC 為適應下游行業趨勢也正在向高密度、超精 細、多層化方向發展,FPC 上用于連接電子元器件線路和孔徑需要滿足更加精細的尺寸 要求。目前,全球領先企業在 FPC 產品制程能力上,其線寬線距可以達到 30-40μm、孔 徑達到 40-50μm,并進一步向 15μm 及以下線寬線距、40μm 以下孔徑方向發展。國內來 看,盡管中國本土企業與國際領先企業有所差距,但經過不到十年的發展,以景旺電子、弘信電子為首的本土頭部企業在 FPC 產品制程能力上,也突破了 40-50μm 線寬線距、 70-80μm 孔徑技術,并進一步向 40μm 以下線寬線距、60μm 以下孔徑制程能力突破。
基于提高生產良率的要求,FPC 生產工藝由“片對片”向“卷對卷”轉變。由于生產 FPC 的主要原材料 FCCL 是成卷提供,在“片對片”生產工藝下,需將成卷的 FCCL 裁剪 成片(產品規格通常為 250mm*320mm),方能進行后續生產。而在“卷對卷”生產工藝 下,可一次性全自動完成前期繁復的放卷、清潔、壓膜、收卷等多道工序,直接將成卷 的 FCCL 加工生產,在生產流程的后端再按照設計的要求進行剪裁,隨著“卷對卷”生 產工藝逐漸達至穩定狀態,FPC 生產將由半自動化生產向全自動化生產轉變,這將極大 提升 FPC 生產效率及良率。
基于生產成本和技術要求等因素,加成法將替代減成法成為主流 FPC 線路制備工藝。減 成法即預先在 FCCL 的設計線路上添加抗腐蝕層作為保護,再經過腐蝕工序去除設計線 路以外的銅箔,形成 FCCL 所需的線路圖形。該工藝雖然技術門檻較低,但流程較為繁 瑣,且需腐蝕大量銅箔,因此生產成本高昂,一般適合制作 30-50μm 的線路。加成法可 分為全加成法和半加成法,半加成法是減成法向全加成法過渡的中間工藝,核心工序為 電鍍銅和銅箔腐蝕工序,其優勢為可一定程度上減少減成法導致的銅資源浪費和腐蝕廢 液排放,適合制作 10-50μm 之間的精細線寬線距;全加成法指直接通過電鍍銅工藝形成 所需線路圖形,而無銅箔腐蝕工序,該技術工藝流程簡單,且成本較低,可制作 30μm 以 下的線寬線距,適用于生產高附加值的精細化產品。
基于高產量和低成本的要求,FPC 傾向于使用尺寸穩定性高的基材。對于高密度互連結 構撓性多層板生產過程而言,所選基材尺寸的穩定性是制造成功與否的關鍵因素,由于 基材幾何尺寸的收縮會直接影響電路層與覆蓋膜之間的精確定位,從而影響器件組裝的 對準性,所以選擇尺寸控制更為嚴格的撓性板基材非常重要。隨著新的聚脂系列材料的 開發,FPC 基材各項性能有了很大改善,尺寸的穩定性也進一步提高。以 Apical NP 基材 為例,其相比現行的其它材料有著明顯的、更好的尺寸穩定性
2. 需求端:新能源及汽車電子需求快速釋 放,消費電子復蘇仍可期
2.1 需求回升疊加創新拉動,消費電子復蘇仍可期
FPC 被廣泛應用于通信、消費類電子、汽車電子、工業、軍事、航天等多個領域,其市 場需求與下游終端電子產品需求密切相關。從 FPC 下游主要應用結構來看,根據 Prismark 數據,2019 年全球 FPC 產值主要集中于通訊電子和計算機領域,其中通訊電子占比分 33.0%,計算機占比28.6%,以手機為主的消費類電子構成了FPC產值規模的主要貢獻點。 未來隨著通訊電子、電動汽車、可穿戴設備等消費類電子產品的放量,市場對 FPC 的需 求將逐步上升。根據華經產業研究院數據,2019 年全球 FPC 市場規模約 138 億美元,預 計全球 FPC 市場規模于 2025 年將達到 287 億美元,6 年 CAGR 可達 13.0%。
智能手機是 FPC 下游第一大應用領域,FPC 在智能手機中的應用涉及顯示、電池、觸控、 連接、攝像頭等多功能模組模塊,一般而言,一部智能手機大約需要 10-15 片 FPC。當 前智能手機已步入存量時代,加之缺芯、疫情、智能手機更換周期延長等多種因素疊加, 導致以手機為代表的消費電子出貨量下降明顯,根據 IDC 數據,2017-2020 年全球智能手 機出貨量不斷下降,2021 年出貨量 13.55 億臺,預計 2022 年為 13.1 億臺。中國市場的智 能手機出貨量與全球的變動趨勢相同,預計 2022 年中國智能手機出貨量為 3.10 億臺。但 隨著智能手機創新型應用技術的發展,5G 通訊技術普及、攝像模組升級、屏下指紋識別、 OLED 屏、折疊屏等新興技術在智能手機上的應用不斷深化,有望拉動智能手機出貨需 求回升,為 FPC 在智能手機領域的發展創造新的增長點。
以折疊屏技術應用為例,折疊屏手機兩塊屏幕之間需要使用 FPC 來進行跨鉸鏈柔性連接, 相比于普通手機,在 FPC 用量上會有所增加。2019 年以來,三星、華為、小米等手機廠 商相繼推出各類型號折疊屏手機,隨著折疊屏手機產業鏈日趨成熟,全球及國內折疊屏 手機出貨量將有望呈現快速增長趨勢,根據 Omdia 數據,預計 2025 年全球折疊屏手機出 貨量有望達到 5100 萬臺;國內來看,折疊屏手機出貨量有望于 2025 年達到 1380 萬臺, 折疊屏技術帶來的手機市場需求回升有望持續帶動 FPC 需求增長。
可穿戴設備新興市場崛起,助推 FPC 新增量市場持續擴容。近年來,消費升級及 AI 等技 術的逐漸普及,TWS 耳機、VR/AR、智能手表/手環等新興消費類電子產品智能可穿戴 設備得以快速發展。根據 IDC 數據,2014-2021 年全球可穿戴設備出貨量呈逐年上漲的趨 勢,2021 年全球可穿戴設備出貨量 5.34 億臺,同比增長 19.99%。其中 TWS 耳機全球出 貨量 2.9 億部,同比增長 26.09%。FPC 因具備輕薄、可彎曲的特點,與可穿戴設備的契 合度最高,是可穿戴設備的首選連接器件,隨著可穿戴設備市場的蓬勃發展,FPC 行業 將成為最大的受益者之一。
VR/AR 頭顯設備市場爆發,促進 FPC 用量提升。目前 AR/VR 設備從普通機型到中高端 機型,單機用 FPC 用量范圍可達 10 至 20條,部分高端機型由于傳感器多、電路復雜、 對于產品重量和性能要求更嚴格等因素,FPC 用量更多,可能在 20 條以上。未來隨著產 品迭代升級,功能更加豐富,引入的傳感器攝像頭數目更多,產品對于輕量化、散熱性 能的要求提升,FPC 用量會進一步增加。全球 AR/VR 市場出貨量有望從 2020 年的 585 萬臺增長至 2024 年的 2130 萬臺,年均復合增長率為 29.49%。中國 VR 設備出貨量整體 呈現增長趨勢,2021 年約為 169 萬臺,預計 2025 年出貨量為 1266 萬臺,FPC 作為 VR/AR 的重要組成部分之一,市場潛力巨大。
2.2 汽車電子開啟需求新藍海,儲能市場蓄勢待發
FPC 自身性能與新能源汽車契合度高。FPC 具備輕量化、結構簡單、線路連接簡便等特 點,是連接汽車電子元器件的良好線路載體,在安全性、組裝效率、續航以及降低自重 等方面的明顯優勢,FPC 連接方案已成為乘用車動力電池中的絕對主力方案。隨著汽車 智能化程度愈加提高,照明系統、顯示系統、動力系統、電池管理系統以及傳感器等裝 置對電子元器件的需求量擴大,對連接電子元器件所需的線路載體的數量相應增加。作 為傳統線路載體,汽車線束較為笨重、連接方式復雜,無法順應新能源汽車電子元器件 數量持續增加的發展趨勢,而車用 FPC 憑借其輕量化、結構簡單、線路連接方便等優勢, 在新能源汽車中得到廣泛應用。
新能源汽車迅猛發展,車用 FPC 市場需求激增。根據 EV Sales 的數據,全球新能源汽車 銷量由 2016 年的 77 萬輛增長到 2021 年 675 萬輛,根據 Matt Bohlsen 的最新預測,2022 年全球新能源汽車銷量有望達到 1040 萬輛。中國汽車工業協會的數據顯示,我國新能源 汽車銷量由 2016 年的 51.7 萬輛增長到 2021 年 352.1 萬輛,市場占有率達到 13.4%,乘聯 會預計 2022 年國內新能源乘用車銷量達 600 萬輛。新能源汽車的爆發式增長帶動了新能 源領域中動力電池的高速發展,FPC 是新能源動力電池的重要配件,而與傳統線束相比, FPC 能實現模塊化和自動化生產,可通過自動化生產來提高生產效率,并且憑借著 FPC 自身顯著的特性能實現電池輕量化,更高安全性能,FPC 替代傳統線束是大勢所趨。
據戰新 PCB 產業研究所統計,2018 年汽車 FPC 市場規模達 53 億元,同比增長 8.4%,市場的主要增長動力來源于汽車電子化程度的提升和新能源汽車滲透率的提升。2016-2022 年,汽車用 FPC 的年增長速度長期維持在 6%-9%之間,至2022 年汽車用 FPC 市場規模 將增長至 70 億元。
汽車電子化開啟 FPC 需求新藍海。汽車電子產品應用主要集中于動力系統、底盤系統、 車身系統、駕駛信息系統、安全系統和保全系統等。隨著汽車的電子化水平日益提高, 傳感器得到廣泛應用,汽車電子占整車成本的比重逐步提升。根據賽迪智庫電子信息研 究所發布的《2019 汽車電子產業發展白皮書》的數據顯示,1990-2010 年汽車電子占整車 成本比例從 15%上升到 30%,預計 2030 年汽車電子占整車成本將達到 50%。據戰新 PCB 產業研究院預計,FPC 在車載領域的用量將不斷提高,預計 FPC 單車用量超過 100 片, 未來汽車對 FPC 的需求可達傳統汽車的 5 至 8 倍。2020 年 FPC 產品單價約 60 元,每個 電池模組需要配備使用一個 FPC,當前主流車型以 7-12 個模塊用量居多,按 10 個模組 計算,新增 FPC 單車價值量約為 600 元。
動力電池 FPC 有望逐步替代傳統線束方案,成為主流趨勢。線束是汽車的神經系統,由 多種尺寸和形狀的電線和連接器組件組成。相比于傳統線束,FPC 線束添加了熔斷保護 電流設計,避免引起電池的燃燒或者爆炸,安全性能高,電池包內所占空間更小,符合 汽車電子輕量化的發展方向,制造工藝靈活性高,生產效率高,尺寸精度高,適合規模 化大批量生產。在技術方面,FPC 線束方案有高度集成、自動化組裝、裝配準確性、超 薄厚度、超柔軟度、輕量化等諸多優勢。一臺車選用 FPC 柔性扁平線束代替傳統線束, 線束整體重量降低約 50%,體積下降約 60%;另外把電子模塊、開關和 FPC 線束集成一 體化,能減少連接器和附件的使用,降低成本。所以 FPC 線束的應用能更好的優化空間、 降低能耗,實現整車綠色出行。目前 FPC 在新能源汽車上開始大量應用替換傳統的電池 采樣線。
FPC 已經在儲能電池上得到應用,其用量有望隨著儲能市場的發展而增大。FPC 代替傳 統線束對儲能電池運行狀態進行監控和信息傳輸;FPC 在異常短路時自動斷開,能夠保 護儲能電池芯片。FPC 憑借安全穩定的特點,逐漸受到儲能電站的青睞,FPC 應用有望 進一步在儲能領域拓展。受益于全球碳中和的戰略部署、儲能項目成本的下行趨勢,疊 加光儲項目和長時儲能的迫切需求,全球儲能電池市場將保持穩步增長態勢。2021 年全 球儲能市場規模為 349 美元,預計 2026 年達到 2119 億美元,年復合增速為 43.5%;預計 中國的儲能市場規模從 2021 年的 279 億元增長至 2026 年的 1103 億元。公開信息顯示寧 德時代、比亞迪、特斯拉、國軒高科、中航鋰電、塔菲爾、欣旺達、孚能等企業均已應 用 FPC。
3. 供給端:規模+技術打造行業壁壘,國 產替代漸入佳境
3.1 技術演進拉開競爭優勢,規模效應強化壁壘
2021 年全球 FPC 市場規模為 182 億美元,預計 2025 年將達到 287 億美元,年均復合增 速 12.06%。從競爭格局上看,2019 年全球 Top3 FPC 廠商分別為旗勝、鵬鼎和住友,共 計占據 FPC 市場 60.5%的份額,市場集中度較高。近年來,隨著下游終端產品更新換代 加速及其品牌集中度日益提高,對 FPC 廠商大批量生產能力和技術研發能力提出了更高 的要求,頭部 FPC 廠商憑借已有的技術和規模優勢,積極進行技術研發和產能擴充,實 現營收規模的新一輪擴張,通過筑高行業壁壘,鞏固競爭中的優勢地位,進一步提高了 行業市場集中度。FPC 廠商大型化、集中化的趨勢日趨明顯,行業步入寡頭競爭階段。
資金及客戶渠道構成 FPC 行業準入門檻。隨著 FPC 行業形成寡頭競爭格局,對于 FPC 新進企業而言,資金及客戶準入門檻拔高。以資金準入門檻來看,FPC 行業作為資本密 集型行業,前期投入和持續經營對企業資金實力的要求較高,當前新建一條年產能百萬 平方米以上的印制電路板生產線至少需投入數億元;同時,為保持產品的持續競爭力, 廠商還必須不斷對生產設備及工藝進行升級改造,并保持較高的研發投入,以緊跟行業 更迭步伐;此外,FPC 制造商還需要在下游客戶的生產集中地區建廠布局以保持其快速 供貨和交付能力。從客戶準入門檻來看,電子產品制造商選擇 FPC 供應商時,一般需經 過 1-3 季度長時間的嚴格認證考核,并且雙方在形成合作關系的基礎上,也是采用逐步 加大訂單及供應量的方式進行合作。此外,一旦形成長期穩定的合作關系,不會輕易啟 用新的 FPC 供應商,從而形成較高的客戶認可壁壘。
技術演進拉開競爭優勢。在下游消費類電子產品不斷進行技術升級,往更輕薄化、智能 化方向發展的背景下, FPC 廠商需要不斷進行技術改進突破以適應下游需求的發展。當 前,行業龍頭廠商也不斷地進行技術研發以拉開與其他廠商競爭優勢。以 FPC 龍頭廠商 鵬鼎控股為例,鵬鼎控股于 1999 年 4 月成立,并于 2018 年 9 月在深圳證券交易所上市。 公司主營各類 PCB 的設計、研發、制造與銷售,自成立起公司不斷進行技術升級拉升其 競爭優勢,當前其印制電路板產品最小孔徑/最小線寬可達 0.025mm/0.025mm,在更高階 制程要求的下一代 PCB 產品 SLP 也已具備量產能力,在高密度、薄型化、高頻高速、高 階任意層等研發方向上也進行了深入布局,經過長期發展,其技術已逐漸臻至業內領先 水平,奠定了其龍頭廠商的優勢地位。根據 Prismark2018 至 2021 年以營收計算的全球 PCB 企業排名,2017 年-2020 年鵬鼎連續四年位列全球最大 PCB 生產企業。
從研發投入情況來看,2017-2021 年鵬鼎控股研發投入從 10.22 億元增長至 15.72 億元, 研發投入占營業收入比重保持在 4%以上。2021 年研發人員數量為 5170 人,在員工總數 的占比為 13%。2021 年在超長異形互連技術、5G 毫米波仿真測試技術產業化、高壽命高 密度動態彎折技術開發等方面研發成果取得突破。鵬鼎控股的累計專利數量從 2017 年的 544 件增長至 2021 年的 896 件,其中大陸地區 403 項,中國臺灣地區 334 項,美國 159 項, 91%為發明專利。以鵬鼎控股為首的業內廠商不斷加強研發投入以鞏固其競爭優勢。
FPC 規模效應進一步強化壁壘。FPC 產品毛利率偏低,廠商需要不斷提升規模強化其行 業壁壘。從知名 FPC 廠商鵬鼎控股、臺郡科技(臺股)、東山精密、弘信電子、奕東電 子經營情況來看,其 2021 年毛利率分別為 20.39%、17.80%、14.67%、3.68%、27.89%, 總體毛利率都相對較低,FPC 廠商主要通過擴產的方式形成規模效應,強化行業壁壘, 以實現最終盈利提升目的。以鵬鼎控股為例,鵬鼎控股持續進行 FPC 產能擴充與技術升 級,2021 年其募投項目淮安柔性多層印制電路板擴產項目已投資完畢,臺灣高雄 FPC 項 目一期投資計劃也在持續推進中,產能規模提升不斷鞏固其在軟板方面的競爭實力。 2017-2021 年,鵬鼎控股的營業收入從 239.21 億元增長至 333.15 億元,臺郡科技和東山 精密的營收規模也在百億元以上,弘信電子和奕東電子的營收規模不到五十億,但后續 也計劃通過產能調整以大幅提高營業收入??傮w而言,FPC 產品毛利率偏低,企業主要 是通過規模效應來實現營收體量的增長。
3.2 提升供應鏈安全,國產替代漸入佳境
經過多年發展,FPC 行業已成為全球充分競爭行業。日本、韓國、中國臺灣承接歐美國 家的 FPC 產業轉移迅速成長,目前在 FPC 行業占據主導地位。由于國內 FPC 企業起步較 晚,目前綜合競爭力與國際領先企業相比還存在一定差距,但近年來東山精密、弘信電 子、傳藝科技、上達電子等本土 FPC 企業發展迅速,不斷縮短與國外 FPC 企業規模及技 術實力等方面的差距。
海外 PCB 廠商產能收緊,國內廠商份額快速提升。FPC 是 PCB 的重要構成,從 PCB 的 總量轉移亦可見 FPC 產業轉移趨勢的動向。日韓 PCB 企業最早布局 FPC 產品,蘋果業 務占比較高。2016年蘋果手機銷量增速放緩后,日韓廠商開始謹慎對待 FPC 板塊資本開 支,產品更新迭代速度變慢,競爭力逐漸下降。在 2018 年 PCB全球產值分布中,日本 企業占比為 37%,位居第一,中國大陸廠商的占比僅為 16%,位居第四;而在 2021 年的PCB 產值分布中,中國臺灣以 32.8%的占比位居第一,中國大陸的占比上升至 31.3%,排 名第二,日本的產值占比下降至 17.2%,降幅超過 50%。近年來以日企為代表的海外 PCB 廠商擴產意愿較弱并逐步退出,而中國大陸積極承接產業轉移,PCB產值及其在全球的 占比快速提升。
大陸 FPC 企業加強產業鏈合作,提升供應鏈安全性。上游原材料方面,撓性覆銅板(FCCL) 是生產 FPC 最重要的基材,占比為 40%,FPC 的所有加工工序均是在 FCCL 上完成的。 全球 FCCL 產能主要集中在日本、中國大陸、韓國以及中國臺灣,其中中國大陸占比為 21%,位列第三。隨著國內 FCCL 產能不斷釋放,大陸 FPC 企業逐步實現在 FPC 上游原 材料領域的國產替代,掌握 FCCL 生產的主動權,并通過穩定的供給減小 FPC 價格的波 動率,增強 FPC 國產化供應的穩定性。
消費電子為 FPC 產業鏈國產化提供先機,汽車電子切入國產 FPC 產業鏈時機已到。國內 FPC 龍頭廠商營業收入已達億級規模,通過募投項目擴大產能,提高 FPC 國產化程度。
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