为什么汽车电动化、智能化会为PCB企业送来广阔的增长空间

PCBworld 2022-11-02 11:00

【应用手册】TI 全新MCU及C29内核的能源设施应用方案 【应用手册】TI 全新MCU及C29内核的电动汽车应用方案

新能源汽车的出现对产业链主要带来两方面的影响，其一新增价值环节即三电系统，其二汽车部件价值量从机械件向电子件转移，归纳来说就是汽车的电动化和智能化趋势。汽车PCB作为承载电流信号的基础元器件，也将随着汽车电动化和智能化趋势迎来成长机会。

电动化新增单车640~690元价值

整车增速放缓应重点关注客户布局

三电系统单车 PCB 价值达到 640~690 元

不同的能量转换逻辑产生新增价值环节——三电系统。直观地理解，电动化带来的主要硬件变化就是新增了三电系统，即电池、电机和电控，电动车的能量转换过程就是通过三电系统不断地对大电压和大电流进行控制、处理、分配的过程，而要满足这么复杂的功能，单靠传统燃油车以机械为主的结构是无法做到的，此时就需要新增三电系统来支持能量转换。

三电系统单车价值量640~690元。我们梳理了特斯拉Model3三电系统中PCB的分布情况，我们认为特斯拉Model3三电系统的PCB主要分为HV Battery和电机电控两个部分，其中HV Battery包含5套主要的PCB （即 BMS+HVP、BMB、CCS、PCS、CP），合计面积约0.663平方米，对应单车价值量600~650元；电机电控只有 1 块高度集成的PCB，面积用量约为0.05平方米，对应单车价值量约为40 元。由此总结来看，特斯拉三电系统PCB用量约为0.713平方米，对应单车价值量约为 640~690 元。

三电系统PCB中

软板占 54~55%、硬板占 45~46%

根据我们的研究测算，从三电系统PCB类型分布来看，软板占据了大部分的单车价值量（54%~55%），这块软板CCS主要用于引出电池组中的电流，是替代原先线束的新方案，并且由于涉及到电流承载，软板厂商需要完成打件SMT且主机厂对这块软板的可靠性有非常高的要求，因此该软板价值量较高，为软板市场带来了不小增量。除了软板之外，还有45%~46%的硬板，根据特斯拉Model3的方案，三电系统的硬板主要是以厚铜板为主，在可靠性上也有较高的要求。

域控器贡献单车 550~600 元价值

真正智能化才开始

域控贡献核心价值

单车价值量 550~600 元

智能化就是赋予终端产品更多运算能力的过程，具体到汽车，智能化带来的改变主要在于传感器增加和集中度提升两个关键点：

智能硬件增加：智能座舱、车联网和自动驾驶是主线。智能化的含义是机器硬件在使用者提出更少指令的情况下自主决策行为以更大程度满足使用者需求的能力，如此全面的能力需要多种多样的智能模块进行协同才能够完成，由此倒逼智能硬件数量增加。近两年来各大车厂及相关产业链的智能化方向集中在智能座舱和自动驾驶方向，其中智能座舱的智能硬件包括中控屏、液晶仪表、识别交互模块等，自动驾驶方向主要是增加传感器来完成汽车感官信息收集，从各项智能硬件搭载率情况可以看出当前智能化要求明显增加了对智能硬件的需求。

电子电气架构从分布式到集中式：域控制器（DCU）出现。如前所述，车上的硬件控制都是通过以控制器（ECU）为核心的模块（模块包括传感器、控制器、执行器、电源）进行管控，以往电子电气总架构（EEA）采用分布式结构，每个功能都由一套独立的模块来解决，这就意味着每增加一个智能硬件就需要增加一个独立模块，在汽车智能化带来智能硬件大量增加并且对硬件之间整合协同要求快速提高的背景下，ECU的数量要求也会相应增加，这无疑增加了开发成本和时间成本。面临这样的问题，各大汽车厂商都纷纷提出电子电气架构演进的构想和规划，即从分布式电子电气结构要向域集中、最终希望达到车辆集中的架构模式，而电子电气架构的集中从硬件形式上表现为多个ECU的功能整合在1个域控制器（Domain Controller Unit，DCU），基于此，车辆的控制单元就从几十甚至上百个单元缩减到几个高度集成的单元，整车电子集成度得到大幅度提升。

域控架构是评判智能化水平的关键。当前市场上对汽车智能化的定义多从消费者可感知的层面去观察新品的传感器搭配情况，我们认为从PCB研究角度来看，上述对智能化的定义不具有太大的参考意义，因此虽然摄像头、激光雷达、毫米波雷达中都会或多或少地使用到PCB，但我们考虑到两点：

1）龙头厂商特斯拉偏好采用12个摄像头的方案、对应PCB板的单车价值量为 12~16元，价值量不高；

2）不基于域控架构所搭配的传感器，智能化水平是有限，这样的设计对PCB的价值增量有限。因此在我们PCB行业的研究中，评判智能化水平主要观察主机厂的域控架构。域控贡献单车550~600元价值。以特斯拉Model3为例，其域控结构由中央控制模块、右车身控制域和左车身控制三个区域进行控制，对应了辅助驾驶及娱乐控制模块（AICM）、前车身控制器（BCM FH）、右车身控制器（BCM RH）、左车身控制器（BCM LH）4 个核心控制模块，在这样的架构设计下，PCB 从分散模块演变成4个高度集中的模块。具体对应到PCB主板来看，AICM中主要有3块板子（分别负责辅助驾驶 Autopilot、信息娱乐 Media 和网络通信 LTE），前/右/左车身控制器分别各有1块板子，6 块PCB的面积合计达到0.28平方米，均采用硬板的方案且其中AICM的3块板子采用HDI的工艺、价值量较高，所以特斯拉Model 3的主要域控制器所用PCB价值量约合计为550~600元，成为了全车PCB 中价值量相当高的一个重点板块。

域控智能化刚启动

接续智能化贡献行业增长弹性

当我们定义汽车智能化时，我们认为应当观察汽车的域控架构。我们梳理了以下主流主机厂的电子电气架构布局情况：

特斯拉：首推的Model S有较为明显的功能域划分，架构结构为“动力域 +底盘域+车身域+车身低速容错”，但整体的集成度还不算太高，因此在2017年推出的Model 3上突破了功能域的架构，架构结构为“中央处理中心+左车身+右车身”，该高度集中的域控方案大步领先其他厂商；

大众：域集中架构是从2021年推出的ID.3/ID.4/ID.6车型才开始出现，架构名称为 MEB，其结构为“车辆控制（ICAS1）+智能座舱（ICAS3）”；

宝马：域集中架构是从2022年推出的iX 系列车型才开始出现，架构名称为iNext，其结构为“车辆控制（BDC）+智能驾驶（SAS）+智能座舱（MGU）”；

奔驰：域集中架构是从2021年推出的EQS系列车型才开始出现，架构名称为 EVA，其结构为“动力总成域+自动驾驶域+座舱域+车身域+通信域”；

丰田：2022年才推出第一款纯电动车BZ4X，电子电气架构搭建进程较慢，未看到明确的域集中架构推出计划；

蔚来：无论是以往车型还是2022年推出的ES7，蔚来在电子电气架构方面进展较慢，目前仍然采用千兆以太网连接的方式来实现多个分散控制器的通信；

长城：域集中架构是从 2021 年推出的摩卡才开始出现，架构名称为 GEEP 3.X，其结构为“车身控制+动力底盘+智能座舱+智能驾驶”；并且其还相应规划了 GEEP 4.0、GEEP 5.0，架构集成度将逐渐提升；

比亚迪：域集中架构是从 2021 年推出的海豚才开始出现，架构名称为 e3.0，其结构为“智能动力域+智能车控域+智能座舱域+智能驾驶域”，未来比亚迪海洋网“生物系列”的所有车型，均会基于 e3.0 平台打造。

上汽：自主搭载域集中架构的车型为智己汽车，2021 年推出，架构名称为域融合中央计算智能数字架构，其结构为“智能驾驶中心（IPD）+智慧计算中心（ICC）+智慧座舱中心（ICM）+智慧伙伴（IMATE）”。

北汽：域集中架构是从 2021 年推出的极狐〃阿尔法 S 华为 HI版才开始出现，架构名称为 CC 架构，其结构为“车辆控制（VDC）+智能驾驶（MDC）+智能座舱（CDC）”；

吉利：域集中架构是从 2021 年推出的极氪 001 才开始出现，架构名称为 SEA 浩瀚，其结构为“智驾域+座舱域+动态域”；

综合来看，我们观察到，除特斯拉以外，主流的新能源主机厂在电子电气架构的布局是相对较慢的，基本上是从 2021 年~2022 年才开始推出第一款具有域集中架构的车型，再考虑到新车型的渗透需要时间，所以我们认为目前市面上大多数车型还未完成智能化升级，可以说智能化才刚启动。在这样的背景下，智能化对应的 PCB 价值增量实际上还未完全在市场需求中体现，而参照特斯拉 Model 3 的价值量来看这块单车价值达到 550~600 元、增量贡献十分显著，因此我们认为汽车智能化将成为接续电动化的关键成长推动力。

单车PCB约1490~1640元

价值量是传统的3倍

根据前述，以特斯拉Model 3为例的电动化核心硬件三电系统的 PCB 价值量合计约为 640~690 元，智能化核心硬件核心控制器的 PCB 价值量合计约为 550~600 元，而根据产业链调研，智能化传感器和其他非核心且分散的小部件所用的 PCB 价值量约为 300~350 元，由此合计得到单车 PCB 价值量达到 1490~1640 元/车，价值量是传统车的 3 倍左右（传统车维持在 500~600 元/ 车），可见汽车发展带来了汽车 PCB 市场的扩容，未来随着电动化能力提高、高级智能传感器数量增多和集成化再一步提升，单车 PCB 价值量有望再上一层楼。