柔性電路板FPC會取代線束嗎？

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FPC是以柔性覆銅板為基材制成的一種電路板，作為信號傳輸的媒介應用于電子產品的連接，FPC分為單層、雙層、多層和軟硬結合版；具備配線組裝密度高、彎折性好、輕量化、工藝靈活等特點。
隨著汽車智能化技術的發展，FPC的優勢也得到了進一步體現。尤其新能源汽車的大發展，帶動了車載動力電池用FPC需求的大幅增長！


柔性電路板 FPC 的特點


FPC 分類
FPC的優勢讓其在車載領域的使用量不斷提升，應用包括了車燈、顯示模組、傳感器、高級輔助系統、三大動力控制系統（BMS/VCU/MCU）等相關場景。




動力電池 FPC 廣獲應用，替代銅線線束趨勢明確。
采集線，是新能源汽車BMS系統所需配備的重要部件。主要功能有三，
① 實現監控新能源動力電池電芯的電壓和溫度；
② 連接數據采集和傳輸并自帶過流保護功能；
③ 保護汽車動力電池電芯，異常短路自動斷開等功能。


傳統銅線線束方案
常規線束由銅線外部包圍塑料而成，連接電池包時每一根線束到達一個電極，當動力電池包電流信號很多時，需很多根線束配合，空間擠占大。并且在Pack裝配環節，傳統線束依賴人工將端口固定在電池包上，自動化程度低。
FPC
相較銅線線束，FPC具有高度集成、超薄厚度、超柔軟度等特點，在輕量化、安全性、布局規整等方面有突出優勢。此外FPC厚度薄，電池包結構定制，裝配時可通過機械手臂抓取直接放置電池包上，自動化程度高，適合規模化大批量生產。
所以，隨著 FPC 展現出的優異性能及規?；a帶來的快速降本，FPC替代傳統線束的進程明顯提速，趨勢明顯。




FPC 相較傳統線束的優勢
動力電池用 FPC 
 FPC已在新上市的新能源汽車車型中得到廣泛應用，已經成為新能源汽車新車型的最主要選擇。公開信息顯示特斯拉、國軒高科、中航鋰電、塔菲爾、 欣旺達、孚能等企業也均開始應用 FPC。 
但是由于產業小批量初期的高成本，以及汽車電子領域對可靠性的高要求，大多動力電池企業還處在觀望的態度，所以動力電池用 FPC 整體滲透率仍有提升空間。根據車主之家數據統計，2020 年新能源汽車的銷售中，2020 年、2019 年、2018 年新上市車型占比分別約 39%、27%、26%，部分還在使用線束等解決方案。


升級 CCS 單車價值提升 
FPC 廠商正在進一步布局下游的集成產品 CCS（Cells Contact System，集成母排，線束板集成件），通過FPC向CCS的拓展提升單車價值和盈利空間。
CCS產品由FPC、銅鋁排、塑膠結構件等組成，銅鋁排將多個電芯通過激光焊接進行串并聯，FPC通過與銅鋁排、塑膠結構件連接從而構成電氣連接與信號檢測結構部件。 


汽車動力電池 FPC 產品（左）；汽車動力電池 CCS 產品（右）
FPC及CCS單車用量與電池模組設計相關
新能源汽車動力電池一般都多個電池模組組成，單車電池模組數量根據設計差異較大，以特斯拉為例，特斯拉 Model S 車型的電池包分為16個小模組，而 Model 3 長續航版的電池包只有4個。
目前主流車型以 7-12 個模組的用量居多。每一個電池模組配備一套CCS，每套CCS配備 1-2 條 FPC，并且CCS還集合了塑膠結構件、銅鋁排等結構。
相較 FPC，CCS 環節價值量更高
參考奕東電子招股說明書，2020年其動力電池管理系統FPC產品收入 7772w， 并披露了每平方米排版數量15個以下、15-50、50 個以上各規格產品的收入和每平方米單位售價，以此框算，2020 年奕東電子 FPC 產品單價約 60元。
當前主流車型以 7-12 個模組的用量居多，單個電池模組對應1個 CCS，1個 CCS 一般配置,1-2個 FPC，框算 2020 年 FPC 單車價值在 500-800 元。所以，我們判斷 CCS 單車價值將達到 FPC 的 2-3 倍。

部分新能源汽車電池模組設計

基于單排電芯的模組（左）；基于雙排電芯的模組（右）

FPC/CCS 市場空間廣闊 
基于對未來新能源汽車的銷售、FPC 產品單價等假設，對未來新能源汽車動力電池 FPC 和 CCS 市場空間進行框算。 
根據EVTank 數據，2020 年全球新能源汽車銷量331萬輛，預計 2025 年將達到 1800 萬輛。2020-2025年復合增速 40%，2030年預計新能源汽車滲透率將達到 50%左右，達到 4000 萬輛。
根據中汽協數據，2020 年我國汽車總銷量 2531 萬輛，其中新能源136.7 萬量，預計 2025 年我國汽車總銷量有望達到 3000 萬輛。
《新能源汽車產業發展規劃（2021-2035 年）》 提出，到 2025 年我國新能源汽車新車銷售量達到汽車新車銷售總量的 20%左右?；谖覈履茉雌嚢l展提速，預計我國2025年新能源汽車滲透率將超20%，2030年新能源汽車銷量占比超80%。基于新能源汽車銷售數據，我們積極預測 2025 年、2030 年全球采用 FPC 動力電池方案的新能源汽車將達到 1600-1800 萬輛、3500-4000 萬輛；2025 年、2030年國內采用 FPC 動力電池方案的新能源汽車將達到 800-900 萬輛、1800-2000 萬輛。




雙碳目標下，儲能產業發展預期樂觀
國家發改委、國家能源局印發《關于加快推動新型儲能發展的指導意見》，明確到 2025 年，實現新型儲能從商業化初期向規?；l展轉變，裝機規模達30GW 以上；到 2030 年，實現新型儲能全面市場化發展，技術創新和產業水平穩居全球前列，裝機規模 基本滿足新型電力系統相應需求。
儲能產業的發展會直接帶動儲能鋰電池的銷售。根據 GGII 數據，2020 年全球儲能鋰離子電池出貨量為 27GWh，同比增長58.8%，其中中國儲能鋰離子電池出貨量為 16.2GWh，同比增長 70.5%。 
根據 GGII 預計，2025 年全球儲能電池出貨量將達到 416GWh，未來 5 年年復合增長率約為 72.8%。安全穩定運行是儲能電站核心要求，對儲能電池運行狀態的監控和信息傳輸同樣是 非常重要的環節，FPC 應用有望進一步拓展到儲能領域，公開信息顯示業內已經有部分 公司有相關方案。儲能傳感器研究院預測，2025年、2030年全球動力鋰電池出貨量預計出貨量為 873.6GWh、4704.1GWh，全球儲能鋰電池預計出貨量為 167.5GWh、1566.7GWh。 
中國汽車動力電池產業創新聯盟數據，2021 年 1 月我國新能源汽車按車型劃分的平 均裝車電量 44.4kWh，其中純電動乘用車平均帶電量分別為 45.2kWh，假設新能源汽車單 車電力容量 40-60 度，參考新能源汽車動力電池 FPC、CCS 單車價值量 400-600 元、1000- 1500 元假設，按照電池規模進行框算，則 1GWh 的儲能電池 FPC、CCS 投資有望達到 800-1200 萬元、2000-3000 萬元。


2025年，儲能電池 FPC 市場貢獻的規模有望達到新能源汽車市場的 19%，全球儲能電池 FPC、CCS 市場空間有望達到 12-21 億元、30-51 億元；2030年，儲能電池 FPC 市場貢獻的規模有望達到新能源汽車市場的 33%，FPC、CCS 市場空間有望達到 46-79 億元、116-198 億元。


國內 FPC 產業鏈具備優勢 ，需求端向國內集中。
據起點鋰電統計，寧德時代、比亞迪、中航鋰電、億緯鋰能、蜂巢能源等多家企業規劃產能已達到 3155GWh，相較于 2020 年底 461 GWh 的總產能增長幅度巨大。其中，國內動力電池廠商占有超 40%優勢份額，有利于帶動國內供應鏈發展。






供應端向國內集中
FPC領域最早由歐美等地區主導，隨著歐美生產成本提高逐步轉移韓國、日本、中國臺灣等亞洲地區，近十年來國內制造成本優勢和需求規模充分體現，海外廠商在國內設立廠，同時國內包括東山精密、景旺電子、弘信電子等廠商也逐步形成銷售規模，國內制造占比大幅提升。
PR Newswire 數據顯示，2020 年中 國大陸的 PCB 市場空間占據全球市場總額的約 53.8%。FPCworld 數據顯示，按制造地來看，2018 年中國大陸 FPC 產值占比達到 56%，中國臺灣占比6%，我國已成為全球印制線路板的主要生產基地。

圖 14：國內 FPC 廠商 2020 年總收入情況

車載動力 FPC 具有一定門檻 

新能源汽車動力電池 FPC 產品需要一定的驗證周期，并且在設備、工藝等環節具備 壁壘，此外由于汽車 FPC 產品在長度、可靠性等方面要求高于消費電子，整體來看具備 一定難度與門檻。
由于每臺新能源汽車的電池模組形態和數量不一，因而動力電池 FPC 的規格和用量 也存在差異，前期需要定制化設計開發。一般電池模組容量越大，所需FPC長度越長，FPC產品在工藝難度和成本也會越高。此外，當前行業內以單面板產品為主，未來隨著動力電池密度的進一步提升等，材料工藝等也面臨進一步升級。