柔性电路板FPC会取代线束吗？

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FPC是以柔性覆铜板为基材制成的一种电路板，作为信号传输的媒介应用于电子产品的连接，FPC分为单层、双层、多层和软硬结合版；具备配线组装密度高、弯折性好、轻量化、工艺灵活等特点。
随着汽车智能化技术的发展，FPC的优势也得到了进一步体现。尤其新能源汽车的大发展，带动了车载动力电池用FPC需求的大幅增长！


柔性电路板 FPC 的特点


FPC 分类
FPC的优势让其在车载领域的使用量不断提升，应用包括了车灯、显示模组、传感器、高级辅助系统、三大动力控制系统（BMS/VCU/MCU）等相关场景。




动力电池 FPC 广获应用，替代铜线线束趋势明确。
采集线，是新能源汽车BMS系统所需配备的重要部件。主要功能有三，
① 实现监控新能源动力电池电芯的电压和温度；
② 连接数据采集和传输并自带过流保护功能；
③ 保护汽车动力电池电芯，异常短路自动断开等功能。


传统铜线线束方案
常规线束由铜线外部包围塑料而成，连接电池包时每一根线束到达一个电极，当动力电池包电流信号很多时，需很多根线束配合，空间挤占大。并且在Pack装配环节，传统线束依赖人工将端口固定在电池包上，自动化程度低。
FPC
相较铜线线束，FPC具有高度集成、超薄厚度、超柔软度等特点，在轻量化、安全性、布局规整等方面有突出优势。此外FPC厚度薄，电池包结构定制，装配时可通过机械手臂抓取直接放置电池包上，自动化程度高，适合规模化大批量生产。
所以，随着 FPC 展现出的优异性能及规模化生产带来的快速降本，FPC替代传统线束的进程明显提速，趋势明显。




FPC 相较传统线束的优势
动力电池用 FPC 
 FPC已在新上市的新能源汽车车型中得到广泛应用，已经成为新能源汽车新车型的最主要选择。公开信息显示特斯拉、国轩高科、中航锂电、塔菲尔、 欣旺达、孚能等企业也均开始应用 FPC。 
但是由于产业小批量初期的高成本，以及汽车电子领域对可靠性的高要求，大多动力电池企业还处在观望的态度，所以动力电池用 FPC 整体渗透率仍有提升空间。根据车主之家数据统计，2020 年新能源汽车的销售中，2020 年、2019 年、2018 年新上市车型占比分别约 39%、27%、26%，部分还在使用线束等解决方案。


升级 CCS 单车价值提升 
FPC 厂商正在进一步布局下游的集成产品 CCS（Cells Contact System，集成母排，线束板集成件），通过FPC向CCS的拓展提升单车价值和盈利空间。
CCS产品由FPC、铜铝排、塑胶结构件等组成，铜铝排将多个电芯通过激光焊接进行串并联，FPC通过与铜铝排、塑胶结构件连接从而构成电气连接与信号检测结构部件。 


汽车动力电池 FPC 产品（左）；汽车动力电池 CCS 产品（右）
FPC及CCS单车用量与电池模组设计相关
新能源汽车动力电池一般都多个电池模组组成，单车电池模组数量根据设计差异较大，以特斯拉为例，特斯拉 Model S 车型的电池包分为16个小模组，而 Model 3 长续航版的电池包只有4个。
目前主流车型以 7-12 个模组的用量居多。每一个电池模组配备一套CCS，每套CCS配备 1-2 条 FPC，并且CCS还集合了塑胶结构件、铜铝排等结构。
相较 FPC，CCS 环节价值量更高
参考奕东电子招股说明书，2020年其动力电池管理系统FPC产品收入 7772w， 并披露了每平方米排版数量15个以下、15-50、50 个以上各规格产品的收入和每平方米单位售价，以此框算，2020 年奕东电子 FPC 产品单价约 60元。
当前主流车型以 7-12 个模组的用量居多，单个电池模组对应1个 CCS，1个 CCS 一般配置,1-2个 FPC，框算 2020 年 FPC 单车价值在 500-800 元。所以，我们判断 CCS 单车价值将达到 FPC 的 2-3 倍。

部分新能源汽车电池模组设计

基于单排电芯的模组（左）；基于双排电芯的模组（右）

FPC/CCS 市场空间广阔 
基于对未来新能源汽车的销售、FPC 产品单价等假设，对未来新能源汽车动力电池 FPC 和 CCS 市场空间进行框算。 
根据EVTank 数据，2020 年全球新能源汽车销量331万辆，预计 2025 年将达到 1800 万辆。2020-2025年复合增速 40%，2030年预计新能源汽车渗透率将达到 50%左右，达到 4000 万辆。
根据中汽协数据，2020 年我国汽车总销量 2531 万辆，其中新能源136.7 万量，预计 2025 年我国汽车总销量有望达到 3000 万辆。
《新能源汽车产业发展规划（2021-2035 年）》 提出，到 2025 年我国新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的 20%左右。基于我国新能源汽车发展提速，预计我国2025年新能源汽车渗透率将超20%，2030年新能源汽车销量占比超80%。基于新能源汽车销售数据，我们积极预测 2025 年、2030 年全球采用 FPC 动力电池方案的新能源汽车将达到 1600-1800 万辆、3500-4000 万辆；2025 年、2030年国内采用 FPC 动力电池方案的新能源汽车将达到 800-900 万辆、1800-2000 万辆。




双碳目标下，储能产业发展预期乐观
国家发改委、国家能源局印发《关于加快推动新型储能发展的指导意见》，明确到 2025 年，实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变，装机规模达30GW 以上；到 2030 年，实现新型储能全面市场化发展，技术创新和产业水平稳居全球前列，装机规模 基本满足新型电力系统相应需求。
储能产业的发展会直接带动储能锂电池的销售。根据 GGII 数据，2020 年全球储能锂离子电池出货量为 27GWh，同比增长58.8%，其中中国储能锂离子电池出货量为 16.2GWh，同比增长 70.5%。 
根据 GGII 预计，2025 年全球储能电池出货量将达到 416GWh，未来 5 年年复合增长率约为 72.8%。安全稳定运行是储能电站核心要求，对储能电池运行状态的监控和信息传输同样是 非常重要的环节，FPC 应用有望进一步拓展到储能领域，公开信息显示业内已经有部分 公司有相关方案。储能传感器研究院预测，2025年、2030年全球动力锂电池出货量预计出货量为 873.6GWh、4704.1GWh，全球储能锂电池预计出货量为 167.5GWh、1566.7GWh。 
中国汽车动力电池产业创新联盟数据，2021 年 1 月我国新能源汽车按车型划分的平 均装车电量 44.4kWh，其中纯电动乘用车平均带电量分别为 45.2kWh，假设新能源汽车单 车电力容量 40-60 度，参考新能源汽车动力电池 FPC、CCS 单车价值量 400-600 元、1000- 1500 元假设，按照电池规模进行框算，则 1GWh 的储能电池 FPC、CCS 投资有望达到 800-1200 万元、2000-3000 万元。


2025年，储能电池 FPC 市场贡献的规模有望达到新能源汽车市场的 19%，全球储能电池 FPC、CCS 市场空间有望达到 12-21 亿元、30-51 亿元；2030年，储能电池 FPC 市场贡献的规模有望达到新能源汽车市场的 33%，FPC、CCS 市场空间有望达到 46-79 亿元、116-198 亿元。


国内 FPC 产业链具备优势 ，需求端向国内集中。
据起点锂电统计，宁德时代、比亚迪、中航锂电、亿纬锂能、蜂巢能源等多家企业规划产能已达到 3155GWh，相较于 2020 年底 461 GWh 的总产能增长幅度巨大。其中，国内动力电池厂商占有超 40%优势份额，有利于带动国内供应链发展。






供应端向国内集中
FPC领域最早由欧美等地区主导，随着欧美生产成本提高逐步转移韩国、日本、中国台湾等亚洲地区，近十年来国内制造成本优势和需求规模充分体现，海外厂商在国内设立厂，同时国内包括东山精密、景旺电子、弘信电子等厂商也逐步形成销售规模，国内制造占比大幅提升。
PR Newswire 数据显示，2020 年中 国大陆的 PCB 市场空间占据全球市场总额的约 53.8%。FPCworld 数据显示，按制造地来看，2018 年中国大陆 FPC 产值占比达到 56%，中国台湾占比6%，我国已成为全球印制线路板的主要生产基地。

图 14：国内 FPC 厂商 2020 年总收入情况

车载动力 FPC 具有一定门槛 

新能源汽车动力电池 FPC 产品需要一定的验证周期，并且在设备、工艺等环节具备 壁垒，此外由于汽车 FPC 产品在长度、可靠性等方面要求高于消费电子，整体来看具备 一定难度与门槛。
由于每台新能源汽车的电池模组形态和数量不一，因而动力电池 FPC 的规格和用量 也存在差异，前期需要定制化设计开发。一般电池模组容量越大，所需FPC长度越长，FPC产品在工艺难度和成本也会越高。此外，当前行业内以单面板产品为主，未来随着动力电池密度的进一步提升等，材料工艺等也面临进一步升级。