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文檔簡(jiǎn)介
模擬芯片市場(chǎng)分析
一、模擬芯片種類豐富,行業(yè)處于穩(wěn)步增長(zhǎng)階段
(-)集成電路行業(yè)種類豐富,模擬芯片為重要組成部分
半導(dǎo)體指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料?;集成電路
(IC,IntegratedCircuit)也常稱為芯片或微芯片,是一種微型電子
器件,其通過在一塊半導(dǎo)體基板上,利用氧化、蝕刻、擴(kuò)散等方法,
將眾多的電子電路組成的各式二極體、電晶體等電子元件集成在一個(gè)
微小面積上,以完成某一特定邏輯功能,進(jìn)而達(dá)成預(yù)先設(shè)定好的電路
功能。集成電路為半導(dǎo)體的重要組成部分,集成電路行業(yè)種類豐富。
半導(dǎo)體行業(yè)主要分為集成電路、分立器件、光學(xué)電子和傳感器四個(gè)部
分。根據(jù)WSTS數(shù)據(jù),2021年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模為5559億美元,
集成電路的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)4630億美元,占匕為83.2%,為半導(dǎo)體市場(chǎng)
的重要組成部分。根據(jù)集成電路功能的不同,集成電路又可以細(xì)分為
存儲(chǔ)器、邏輯芯片、模擬芯片和微處理器等類別。
根據(jù)處理信號(hào)類型的不同,集成電路又可分為數(shù)字芯片和模擬芯片。
數(shù)字芯片用于對(duì)離散的數(shù)字信號(hào)(0和1)進(jìn)行算數(shù)和邏輯運(yùn)算,包
含邏輯芯片、存儲(chǔ)芯片和微處理器,是一種將元器件和連線集成于同
一半導(dǎo)體芯片上而制成的數(shù)字邏輯電路或系統(tǒng);模擬芯片主要是指由
電容、電阻、晶體管等組成的模擬電路集成在一起用來處理連續(xù)函數(shù)
形式模擬信號(hào)的集成電路?,F(xiàn)實(shí)世界中的聲音、光線、溫度、壓力等
信息通過傳感器處理后形成的電信號(hào)即模擬信號(hào),其變化是關(guān)于時(shí)間
的連續(xù)函數(shù)。
J表22021年全球半導(dǎo)體行業(yè)市場(chǎng)細(xì)分占比
分立器件,
光電器件,6°。
8%
數(shù)字芯片更追求先進(jìn)制程,模擬芯片更強(qiáng)調(diào)功能的實(shí)現(xiàn)。相比于模擬
芯片,數(shù)字芯片更注重指令周期與功耗效率,符合摩爾定律,制程迭
代速度快;模擬芯片則更加注重滿足現(xiàn)實(shí)世界的物理需求以及特姝功
能的實(shí)現(xiàn),其性能并不隨著線寬(即集成電路內(nèi)部電路導(dǎo)線的寬度,
是衡量集成電路技術(shù)先進(jìn)程度的標(biāo)志之一)的縮小而提升,因此模擬
芯片并不專注于先進(jìn)制程,其相對(duì)于數(shù)字芯片,具有種類繁多、生命
周期長(zhǎng)、人才培養(yǎng)時(shí)間長(zhǎng)、低價(jià)但穩(wěn)定等特點(diǎn),目前模擬芯片的制程
大多集中在成熟制程。
按照定制化程度的情況,模擬芯片可以分為專用型芯片和通用型芯片。
專用型芯片需要根據(jù)客戶需求和特定系統(tǒng)設(shè)備對(duì)產(chǎn)品的參數(shù)、性能、
尺寸的需求進(jìn)行專門設(shè)計(jì),因此定制化程度更高,相比于通用型芯片,
專用型芯片往往具有設(shè)計(jì)壁壘高、毛利率更優(yōu)等特點(diǎn)。在產(chǎn)品劃分方
面,專用型模擬芯片通常會(huì)依據(jù)下游應(yīng)用領(lǐng)域以及產(chǎn)品進(jìn)行細(xì)分;通
用型芯片則為標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品,適配于各樣的電子系統(tǒng),生命周期更長(zhǎng)。
(-)模擬芯片種類豐富,可分為電源管理芯片和信號(hào)鏈芯片
模擬芯片按應(yīng)用功能劃分,主要分為電源管理芯片和信號(hào)鏈芯片。電
源管理芯片和信號(hào)鏈芯片下又包含多種子類,每種子類對(duì)應(yīng)若干具體
產(chǎn)品。其中,電源管理芯片主要指管理電池與電能的電路的芯片,可
實(shí)現(xiàn)對(duì)電子設(shè)備中的電能進(jìn)行變換、分配、檢測(cè)及其他電能管理功能,
包括DC/DC、AC/DC、驅(qū)動(dòng)芯片、充電管理芯片等;信號(hào)鏈芯片主
要指用于處理信號(hào)的電路的芯片,用于模擬信號(hào)的收發(fā)、轉(zhuǎn)換、放大、
過濾等,包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片、數(shù)據(jù)接口芯片與放大器等。
圖表21具有反饋功能的理想的運(yùn)算放大器示意圖
1、電源管理芯片:模擬芯片主要細(xì)分市場(chǎng),具有廣泛下游應(yīng)用領(lǐng)域。
電源管理芯片即管理電池與電能的芯片,下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。電源管
理芯片包括電池管理芯片、DC/DC、AC/DC、驅(qū)動(dòng)芯片等產(chǎn)品,主
要負(fù)責(zé)電子設(shè)備系統(tǒng)中的電能監(jiān)控、保護(hù)和分配等,其性能直接影響
設(shè)備性能和使用壽命。電源管理芯片具有廣泛的下游應(yīng)用市場(chǎng),已經(jīng)
廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、工業(yè)、汽車、醫(yī)療、照明等多個(gè)領(lǐng)域。
AC/DC電源。AC/DC產(chǎn)品通常包含低壓控制電路以及高壓開關(guān)晶體
管,以實(shí)現(xiàn)將交流電流(AC)轉(zhuǎn)化為直流電流(DC)的功能。AC/DC
產(chǎn)品主要應(yīng)用于消費(fèi)、醫(yī)療、工業(yè)和過程控制、國防等領(lǐng)域。在常見
的AC-DC電源中,由于電壓轉(zhuǎn)換的方式不同,主要分為兩種類型:
分別是線性AC/DC電源與開關(guān)AC/DC電源,相較于開關(guān)AC/DC電
源,線性AC/DC采用了傳統(tǒng)的變壓器結(jié)構(gòu),電源結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單,但
微型化相對(duì)更難。線性AC/DC電源:通過使用變壓器將交流輸入電
壓降低到更適合預(yù)期應(yīng)用的值,然后降低的交流電壓被整流并變成直
流電壓。線性AC/DC電源由于巨大變壓器的存在,導(dǎo)致線性AC/DC
電源設(shè)計(jì)尺寸較大c
開關(guān)AC/DC電源:使用開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)的AC/DC電源稱為開
關(guān)AC/DC電源,半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展如大功率MOSFET晶體管的創(chuàng)
造,使得開關(guān)AC/DC可以快速有效地打開和關(guān)閉,使得其更為高效,
不需要耗散多余的功率。其工作原理為輸入電壓不再降低,在輸入端
被整流和過濾,產(chǎn)生直流電壓通過斬波器,將電壓轉(zhuǎn)換為高頻脈沖序
列,波通過另一個(gè)整流器和濾波器將其轉(zhuǎn)換回直流電并消除在到達(dá)輸
出前可能存在的任何剩余交流電分量。相比于線性AC/DC,開關(guān)
AC/DC電源的設(shè)計(jì)尺寸較小。
DC/DC電源。DC/DC電源主要作用為對(duì)直流電進(jìn)行升降壓操作,
DC/DC電源芯片主要是通過反饋電壓與內(nèi)部基準(zhǔn)電壓的比較,從而
調(diào)節(jié)MOS管的驅(qū)動(dòng)波形的占空比,來保證輸出電壓的穩(wěn)定。DC/DC
電源芯片主要分為兩種:線性DC/DC電源與開關(guān)式DC/DC電源。
開關(guān)式DC/DC電源相比于線性DC/DC電源設(shè)計(jì)更為復(fù)雜,但功率
損失更小。線性DC/DC電源:主要包括低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO),
LDO通過改變晶體管的導(dǎo)通程度來改變和控制其輸出的電壓與電流,
其優(yōu)勢(shì)為穩(wěn)定性高、紋波小、可靠性高、價(jià)格便宜。缺點(diǎn)主要為在輸
入輸出電壓相差較大時(shí)能量損耗較大,因此只適用于輸入輸出電壓較
為接近的場(chǎng)合。
圖表27數(shù)字隔離與光拓合器對(duì)比圖
OptocouplerCopocitiveCoupledDigitalIsolator
InsulitingFHmwDiHectik
InwUtton
(數(shù)字隔離器和光福合器的對(duì)比)
DC/DC開關(guān)電源:開關(guān)穩(wěn)壓電源(DC-DC)是利用開關(guān)電源電路輸
出占空比或工作頻率可調(diào)式的脈沖發(fā)生器,利用高頻率穩(wěn)壓管、電感
器、電容器形成直流電輸出電壓,利用更改占空比或工作頻率而調(diào)節(jié)
輸出電壓。開關(guān)DC/DC電源包括三種類型:降壓(BUCK)、升壓
(BOOST)、升降壓(BUCK/BOOST)。其優(yōu)點(diǎn)主要為效率高,體
積小。缺點(diǎn)主要為設(shè)計(jì)復(fù)雜,輸出波紋大。
驅(qū)動(dòng)芯片。驅(qū)動(dòng)芯片介于主電路與控制電路之間,通過放大控制電路
的信號(hào),使其能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)特定器件的驅(qū)動(dòng)C按照應(yīng)用領(lǐng)域劃分,驅(qū)動(dòng)
芯片主要可分為顯示驅(qū)動(dòng)芯片、音頻功放芯片、電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片等。顯
示驅(qū)動(dòng)芯片:多采用標(biāo)準(zhǔn)通用串行或并行接口接收命令與數(shù)據(jù),同時(shí)
生成相應(yīng)的電壓、電流、解復(fù)用、定時(shí)信號(hào),便顯示終端呈現(xiàn)所需的
文本或圖像,主要包括LCD驅(qū)動(dòng)芯片、OLED驅(qū)動(dòng)芯片、LED驅(qū)動(dòng)
芯片等。顯示驅(qū)動(dòng)芯片廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、PC、可穿戴、電視等
各類消費(fèi)電子設(shè)備以及汽車等具有顯示功能的設(shè)備中。
音頻功放芯片:音頻功放芯片主要應(yīng)用于手機(jī)等多媒體播放設(shè)備的音
頻信號(hào)放大,其功能為放大來自音源或前級(jí)放大器輸出的弱信號(hào),并
驅(qū)動(dòng)播放設(shè)備發(fā)出聲音,是多媒體播放設(shè)備不可或缺的部分。根據(jù)功
率及放大效果主要可以劃分為A、B、AB、D類芯片等。
A類是完全線性放大的放大器,信號(hào)越大、輸出功率越大,具有非線
性失真小的特點(diǎn),但效率相對(duì)較低。B類功放效率較A類更高,可提
高功率放大電路的效率,讓電源供給功率隨著輸出功率大小而調(diào)整,
但它的功率放大管只在信號(hào)半個(gè)周期內(nèi)有電流流過,因此可能產(chǎn)生較
大失真。AB類是介于A類與B類之間的產(chǎn)品,解決了B類可能產(chǎn)生
的交越失真問題。D類功放也稱為數(shù)字功放,是以控制開關(guān)單元來驅(qū)
動(dòng)揚(yáng)聲器等負(fù)載的放大器,與AB類相比,體積更小,且效率更高,
但失真度較AB類更高。
圖表30中國半導(dǎo)體銷售領(lǐng)及增速/十億美元
銷售頓------YoY
電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片:電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片是包含速度控制、力矩控制、位置控制
及過載保護(hù)等功能的集成電路,可以根據(jù)輸入信號(hào),按照內(nèi)置的算法
控制電機(jī)繞組電路流動(dòng)方向,從而控制電動(dòng)機(jī)的啟停與轉(zhuǎn)動(dòng)方向。電
機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片主要用于實(shí)現(xiàn)各類電機(jī)的控制、驅(qū)動(dòng)與保護(hù),與主處理器、
霍爾傳感器、編碼器等一起構(gòu)成完整的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng),可廣泛應(yīng)用于
家用電器、智能制造、機(jī)器人、3D打印、安防、新能源及電動(dòng)車等
領(lǐng)域。
電源管理芯片持續(xù)迭代,行業(yè)正朝著低噪聲、高效率、集成化以及數(shù)
模混合化方向發(fā)展°隨著物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的快速發(fā)展,移動(dòng)終端、汽
車電子、智能家居、工業(yè)自動(dòng)化等多領(lǐng)域均對(duì)電子設(shè)備的續(xù)航能力以
及運(yùn)行效率提出了更高的要求。同時(shí)終端產(chǎn)品的輕薄化以及應(yīng)用場(chǎng)景
與功能的復(fù)雜化要求電源管理芯片產(chǎn)品需要更高的集成度與更小的
尺寸,并且需要電源管理芯片具備一定的數(shù)字信息處理能力。在下游
演進(jìn)以及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的推動(dòng)下,電源管理芯片朝著低噪聲、高效率、
集成化以及數(shù)模混合化方向發(fā)展。
2、信號(hào)鏈芯片:現(xiàn)實(shí)世界和數(shù)字世界連接的橋梁。信號(hào)鏈即擁有對(duì)
模擬信號(hào)進(jìn)行收發(fā)、轉(zhuǎn)換、放大和過濾等處理能力的集成電路,是現(xiàn)
實(shí)世界與數(shù)字世界連接的橋梁。信號(hào)鏈芯片主要包括線性產(chǎn)品、轉(zhuǎn)換
器、接口芯片等,主要負(fù)責(zé)將天線或傳感器接收到的聲音、溫度、光
信號(hào)或電磁波等模擬信號(hào)進(jìn)行放大、濾波等處理轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字信
號(hào)方便進(jìn)一步存儲(chǔ)和計(jì)算,或?qū)崿F(xiàn)相反的功能,由此可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世
界與數(shù)字世界的信息接收轉(zhuǎn)化。信號(hào)鏈芯片具有“種類多,應(yīng)用廣”等
特點(diǎn)。
運(yùn)算放大器。運(yùn)算放大器在其信號(hào)處理范圍內(nèi),通??梢哉J(rèn)為是線性
器件,即增益不隨著信號(hào)的幅度變化而變化。運(yùn)算放大器可以結(jié)合外
部電路器件實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大、求和、微分以及積分等數(shù)學(xué)運(yùn)算。運(yùn)算
放大器可以通過搭配晶體管等有源器件,被設(shè)計(jì)成為數(shù)模轉(zhuǎn)換器、模
數(shù)轉(zhuǎn)換器、調(diào)制器等多種核心信號(hào)鏈模塊。按照性能指標(biāo)的不同側(cè)重,
運(yùn)算放大器可以分為低功耗運(yùn)放、高增益運(yùn)放、高速運(yùn)放以及精密運(yùn)
放等。
圖衰31模擬芯片產(chǎn)業(yè)集情況
模擬芯片產(chǎn)業(yè)鏈
上游中游下游
半導(dǎo)體材料模擬芯片
?硅晶圓
.光刻膠?電源管理芯片
.濺射吧材?信號(hào)鏈芯片
.封裝材料等?射頻芯片
晶圓制造
?芯片設(shè)計(jì)
.晶圓代工
?封裝測(cè)試
半導(dǎo)體設(shè)備
轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器的功能是實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換。按照轉(zhuǎn)換
信號(hào)方向不同劃分,主要分為數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)與模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)
兩利1數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC):將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的電子元件。
DAC是數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的橋梁,由加權(quán)網(wǎng)絡(luò)、開關(guān)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字
信號(hào)輸入、參考基準(zhǔn)電壓、放大器構(gòu)成。主要應(yīng)用于通信、視頻和音
頻等領(lǐng)域。根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn),DAC可分為不同的類型。按照輸
出信號(hào)類型不同,DAC可分為電壓型和電流型兩類。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC):ADC是一種將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)的電
子元件。由于數(shù)字信號(hào)本身不具有實(shí)際意義,僅僅表示一個(gè)相對(duì)大小。
故任何一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器都需要一個(gè)參考模擬量作為轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn),比較
常見的參考標(biāo)準(zhǔn)為最大的可轉(zhuǎn)換信號(hào)大小。而輸出的數(shù)字量則表示輸
入信號(hào)相對(duì)于參考信號(hào)的大小。ADC是物理與數(shù)字世界信息轉(zhuǎn)化的
重要媒介,廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、通信、醫(yī)療、測(cè)量、航空航天等領(lǐng)
域。按照工作原理不同,ADC可以分為間接ADC和直接ADC。間
接ADC是先將輸入模擬電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間或頻率,然后再將這些中間
量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。直接ADC則是將輸入電壓直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。
接口:接口產(chǎn)品主要用于電子系統(tǒng)之間的數(shù)字信號(hào)傳輸,主要包括隔
離器、收發(fā)器、數(shù)據(jù)緩沖器等。隔離器主要用于提升系統(tǒng)安全性,將
輸入、輸出和工作電源三者相互隔離,可以分為光耦合器和數(shù)字隔離
器,其中數(shù)字隔離器應(yīng)用最為廣泛;收發(fā)器是可以支持信號(hào)發(fā)送和接
收的一種產(chǎn)品;數(shù)據(jù)緩沖器可當(dāng)數(shù)據(jù)在具有不同傳輸能力的元件之間
通過時(shí),用來暫存這些數(shù)據(jù)。
信號(hào)鏈模擬芯片朝著高集成度、低功耗和高性能方向發(fā)展。隨著下游
應(yīng)用如AR/VR、信息通信和汽車電子等新興領(lǐng)域的發(fā)展需求持續(xù)演
進(jìn),對(duì)于信號(hào)鏈模擬芯片的性能也提出了更高要求。例如在5G時(shí)代
下,智能制造和新一代信息通信行業(yè)中所用到的傳感器和射頻類器件
數(shù)量成本增加,同時(shí)所要求的現(xiàn)實(shí)與數(shù)字相交互的能力更高,需要信
號(hào)鏈模擬芯片具有更高的集成度、更低的功耗以及更優(yōu)異的性能。因
此信號(hào)鏈模擬芯片的發(fā)展將在下游需求與技術(shù)迭代的推動(dòng)下朝著高
集成度、低功耗和高性能方向發(fā)展。
圖表33中國模擬芯片市場(chǎng)規(guī)模及增速/億元
■■模擬芯片市場(chǎng)規(guī)模------YoY
二、模擬市場(chǎng)穩(wěn)步增長(zhǎng),海外公司占主導(dǎo)地位
(-)模擬芯片下游應(yīng)用豐富,市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)步增長(zhǎng)
半導(dǎo)體行業(yè)進(jìn)入上升期,國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)增速高于全球。半導(dǎo)體行業(yè)
的發(fā)展主要由行業(yè)資本開支、產(chǎn)品制程和技術(shù)創(chuàng)新周期共同決定,從
行業(yè)發(fā)展的角度看,新的終端產(chǎn)品創(chuàng)新會(huì)帶來大量半導(dǎo)體元器件的需
求,從而拉動(dòng)半導(dǎo)體行業(yè)的增長(zhǎng)。得益于智能手機(jī)滲透率的快速提升,
2014年至2017年半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。2018年開始,受經(jīng)濟(jì)
危機(jī)和中美貿(mào)易摩擦的影響,行業(yè)增速出現(xiàn)下滑。受益于5G網(wǎng)絡(luò)、
汽車行業(yè)等核心領(lǐng)域的發(fā)展,2021年全球半導(dǎo)體行業(yè)進(jìn)入上升期。
根據(jù)美國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù),全球半導(dǎo)缽銷售額2015-2022年
GAGR為8.44%,中國半導(dǎo)體銷售額2016-2022年GAGR為9.26%。
受中美貿(mào)易摩擦的影響,半導(dǎo)體芯片國產(chǎn)替代的趨勢(shì)增強(qiáng),中國半導(dǎo)
體行'業(yè)的增長(zhǎng)速度高于全球半導(dǎo)體的增長(zhǎng)速度。
模擬芯片下游應(yīng)用種類豐富。模擬芯片上游包括半導(dǎo)體材料、晶圓制
造和半導(dǎo)體設(shè)備;模擬芯片按功能劃分可分為電源管理芯片、信號(hào)鏈
芯片和射頻芯片;模擬芯片下游應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛,包含通信行業(yè)、
汽車電子、工業(yè)、消費(fèi)電子、安防監(jiān)控、醫(yī)療器械等。
模擬芯片下游應(yīng)用廣闊行業(yè)波動(dòng)性較弱,全球與中國市場(chǎng)基本均呈穩(wěn)
定增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。模擬芯片作為集成電路的子行業(yè),其波動(dòng)與集成電路的
變化基本一致,但由于模擬芯片下游應(yīng)用復(fù)雜,產(chǎn)品品類繁多,不易
受單一產(chǎn)'也景氣變動(dòng)的影響,其波動(dòng)性弱于集成電路整體市場(chǎng)。根據(jù)
WSTS數(shù)據(jù),全球模擬芯片市場(chǎng)規(guī)模從2011年的451.63億美元增
長(zhǎng)至2022年的895.54億美元,2011-2022年的GAGR為6.42%;
根據(jù)Frost&Sullivan數(shù)據(jù),中國模擬芯片市場(chǎng)規(guī)模從2017年的
2140.1億元增長(zhǎng)至2021年的2731.4億元,2017-2021年的GAGR
為6.29%,全球和中國模擬芯片市場(chǎng)基本均處于穩(wěn)定增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。
我國是全球主要的模擬芯片消費(fèi)市場(chǎng),通信與汽車為主要下游市場(chǎng)。
根據(jù)IDC數(shù)據(jù),我國作為全球主要的模擬芯片消費(fèi)市場(chǎng)占比為36%。
且模擬芯片供應(yīng)主要來自Tl、NXP、Infineon等國外大廠。模擬芯片
下游應(yīng)用領(lǐng)域分散,但隨著國產(chǎn)替代的趨勢(shì)加快,新技術(shù)和產(chǎn)業(yè)政策
的雙輪驅(qū)動(dòng),未來中國模擬芯片市場(chǎng)將會(huì)迎來發(fā)展機(jī)遇。通訊、汽車
領(lǐng)域具有較高成長(zhǎng)性,有望推動(dòng)模擬芯片行業(yè)發(fā)展。根據(jù)?Insights
預(yù)計(jì),2022年汽車專用模擬IC受益于技術(shù)升級(jí)與政府政策支持帶來
的新能源車的快速滲透將實(shí)現(xiàn)17%的增長(zhǎng);通訊受益于國內(nèi)信息網(wǎng)
絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及5G等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的推進(jìn)將實(shí)現(xiàn)14%的增長(zhǎng)。通訊、
汽車領(lǐng)域具備較高成長(zhǎng)性,有望推動(dòng)模擬芯片行業(yè)發(fā)展。
困表37中國電源管理芯片市場(chǎng)規(guī)模及增速/億美元
市場(chǎng)規(guī)模------YoY
受益于下游市場(chǎng)發(fā)展,中國電源管理芯片市場(chǎng)快速增長(zhǎng)。隨著5G通
信、新能源汽車、物聯(lián)網(wǎng)等下游市場(chǎng)的發(fā)展,對(duì)于電能應(yīng)用效能的管
理需求將持續(xù)增長(zhǎng),從而帶動(dòng)電源管理芯片市場(chǎng)的持續(xù)增長(zhǎng)。2021
年中國電源管理芯片市場(chǎng)規(guī)模約為132億美元,隨著國產(chǎn)電源管理
芯片在家用電器、3c新興產(chǎn)品等領(lǐng)域的應(yīng)用拓展,國產(chǎn)電源管理芯
片市場(chǎng)規(guī)模有望實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)。雖然國內(nèi)電源管理芯片廠商起步較晚,
但近年來國產(chǎn)替代趨勢(shì)增強(qiáng),部分本土電源管理芯片設(shè)計(jì)企業(yè)的整體
技術(shù)水平與國外設(shè)計(jì)公司的差距不斷縮小。目前,國內(nèi)電源管理芯片
產(chǎn)業(yè)公司相對(duì)于國外競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的總體規(guī)模仍較小,具備較大的發(fā)展空
間,且受益于下游市場(chǎng)的發(fā)展,中國電源管理芯片市場(chǎng)快速增長(zhǎng),中
國電源管理芯片規(guī)模有望持續(xù)增長(zhǎng)。
信號(hào)鏈芯片總體發(fā)展態(tài)勢(shì)向好,市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)步增長(zhǎng)。信號(hào)鏈芯片作為
模擬芯片的重要組成部分,約占模擬芯片市場(chǎng)規(guī)模的46%。信號(hào)鏈
模擬芯片又可以進(jìn)一步分為以放大器和比較器為代表的線性產(chǎn)品,以
ADC和DAC為代表的信號(hào)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品以及各類接口產(chǎn)品,2021年,
放大器和比較器、轉(zhuǎn)換器以及接口芯片分別占信號(hào)鏈?zhǔn)袌?chǎng)的36.17%、
39.36%、24.47%。受益于較長(zhǎng)的產(chǎn)品生命周期以及較為分散的應(yīng)用
場(chǎng)景,信號(hào)鏈芯片總體發(fā)展態(tài)勢(shì)向好,市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)步增長(zhǎng)。
(-)海外公司占主導(dǎo)地位,整體市場(chǎng)格局穩(wěn)定
海外公司占比較高,但整體市場(chǎng)份額較為分散。根據(jù)ICInsights數(shù)
據(jù),2021年全球模擬廠商排名中,占比前十的企業(yè)均為海外公司,
可見在模擬IC行業(yè)中,海外公司占比較高,主要得益于歐美發(fā)達(dá)國
家集成電路技術(shù)起源較早,積累了資金、技術(shù)、客戶資源等優(yōu)勢(shì),由
此在行業(yè)中占據(jù)主導(dǎo)地位。其中,德州儀器(TI)以19%的份額占據(jù)
主要地位,亞德諾(ADI)以12.7%的市場(chǎng)份額位居第二,思佳訊(Sky
worksSolutions)以8%的市場(chǎng)份額位居第三,之后各公司的市場(chǎng)份
額不超過7%,整體市場(chǎng)份額較為分散。
圖表392021年全球信號(hào)鏈細(xì)分占比情況
模擬芯片行業(yè)格局相對(duì)穩(wěn)定,頭部廠商份額穩(wěn)中有升。根據(jù)IC
Insights數(shù)據(jù),2018年-2021年,全球模擬IC市場(chǎng)占比前十的企業(yè)
并未發(fā)生顯著變動(dòng),主要原因是與數(shù)字芯片相比,模擬芯片不追求先
進(jìn)制程,產(chǎn)品迭代速度較慢,同時(shí)頭部廠商還通過兼并收購等方式不
斷擴(kuò)大自身產(chǎn)業(yè)布局,使得模擬芯片行業(yè)格局相對(duì)穩(wěn)定,頭部廠商份
額穩(wěn)中有升。2018-2021年行業(yè)前十份額占比從58%提升至68.2%,
行業(yè)集中度提升較為緩慢,行業(yè)格局相對(duì)穩(wěn)定
國內(nèi)模擬市場(chǎng)規(guī)??焖僭鲩L(zhǎng),但自給率仍較低。與海外領(lǐng)先模擬芯片
公司相比,國內(nèi)大部分模擬芯片公司起步較晚,資金積累不夠充分,
研發(fā)投入較低。但近年來,隨著技術(shù)、資金、客戶資源的積累以及政
策的支持,部分國內(nèi)模擬芯片公司在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面取得一定的突破,
國內(nèi)模擬市場(chǎng)規(guī)??焖僭鲩L(zhǎng),但是國內(nèi)自給率仍相對(duì)較低,至2021
年僅為12%,國產(chǎn)替代具有廣闊空間。隨著市場(chǎng)總量的增長(zhǎng)以及國
產(chǎn)替代的持續(xù)發(fā)展加之市場(chǎng)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整,國內(nèi)模擬IC廠商將迎
來發(fā)展機(jī)遇。
(三)“內(nèi)生增長(zhǎng)+外延并購”,模擬公司發(fā)展剖析
在生產(chǎn)模式方面,海外公司以IDM模式為主,國內(nèi)以Fabless模式
為主。模擬芯片核心制造環(huán)節(jié)主要為三大環(huán)節(jié):“設(shè)計(jì)一制造一封測(cè)”。
根據(jù)負(fù)責(zé)環(huán)節(jié)進(jìn)行劃分,可以將模擬芯片公司的生產(chǎn)模式分為IDM
(IntegratedDeviceManufacturer)、Fabless>Foundry模式,海
外公司以IDM模式為主,即集“設(shè)計(jì)一制造一封測(cè)”環(huán)節(jié)為一體;國內(nèi)
公司以Fabless模式為主,即“沒有制造業(yè)務(wù),只專注設(shè)計(jì)”的一種模
式;Foundry模式則為只做制造,不做設(shè)計(jì)的生產(chǎn)模式,代表性的企
業(yè)有臺(tái)積電等。
模擬芯片設(shè)計(jì)受工藝限制,IDM經(jīng)營模式或?yàn)榘l(fā)展必經(jīng)之路。目前國
際上模擬行業(yè)的龍頭企業(yè)如Tl、ADI、NXP等均采用IDM模式,該
模式也是早期半導(dǎo)體公司的主要經(jīng)營模式,該模式中,結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和
工藝的加工二者高度依存,使得半導(dǎo)體公司需要將設(shè)計(jì)和工藝整合起
來開發(fā)新產(chǎn)品。IDM模式使得企業(yè)具備更強(qiáng)的資源聚集能力,但同時(shí)
也需要龐大的資金支持。由于龐大資金體量的門檻,國內(nèi)模擬芯片企
業(yè)多采取Fabless模式,Fabless模式更為靈活,門檻更低,但也因
此難以做到高度協(xié)同,對(duì)晶圓代工廠具有依賴性,同時(shí)由于模擬芯片
設(shè)計(jì)受工藝制約,如果生產(chǎn)工藝無法匹配設(shè)計(jì),會(huì)使得產(chǎn)品性能受限,
因此IDM模式或?yàn)槟M芯片公司發(fā)展的必經(jīng)之路,具有協(xié)同優(yōu)勢(shì),
能夠更好地掌握創(chuàng)新主動(dòng)權(quán)。
圖表452022年TI下游應(yīng)用營收分布
模擬芯片龍頭具備較強(qiáng)市場(chǎng)地位,TI打造平臺(tái)型龍頭。模擬芯片龍頭
企業(yè)具備較強(qiáng)的市場(chǎng)地位,以德州儀器為例,德州儀器(Texas
Instruments,簡(jiǎn)稱TI)是全球最大的模擬半導(dǎo)體公司,業(yè)務(wù)領(lǐng)域涉
及模擬芯片設(shè)計(jì)、制造、銷售,數(shù)字信號(hào)處理等,TI包含模擬、嵌入
式處理和其他產(chǎn)品三大類產(chǎn)品布局,其中模擬為其核心業(yè)務(wù),經(jīng)過
90余年的發(fā)展,TI產(chǎn)品累計(jì)超過八萬種,且每年仍處于新增中,憑
借豐富的產(chǎn)品品類以及走專注模擬IC的道路,TI成為模擬芯片平臺(tái)
型龍頭,在六大終端市場(chǎng),TI擁有超過10萬客戶,平臺(tái)化優(yōu)勢(shì)在模
擬芯片領(lǐng)域顯現(xiàn)。
研習(xí)海外龍頭成長(zhǎng)道路,內(nèi)生增長(zhǎng)與外延并購鑄就全球模擬龍頭。典
型半導(dǎo)體公司的成長(zhǎng)階段主要分為:1)主業(yè)產(chǎn)品持續(xù)迭代帶來的單
價(jià)、盈利能力、份額提升。2)品類擴(kuò)張帶來的空間提升。3)業(yè)務(wù)領(lǐng)
域的拓展延伸。通過研習(xí)海外龍頭的成長(zhǎng)道路,可以發(fā)現(xiàn)內(nèi)生增長(zhǎng)與
外延并購鑄就了全球模擬龍頭。德州儀器:“外延并購+專注模擬IC
內(nèi)生增長(zhǎng)”。德州儀器起步于1951年,通過地質(zhì)勘探技術(shù)進(jìn)入國防電
子領(lǐng)域。在1951年?1995年主營軍工,期間不斷開拓新產(chǎn)品,營收
高速增長(zhǎng)。在此后40多年間,TI持續(xù)研發(fā)拓展新產(chǎn)品,營業(yè)收入增
長(zhǎng)近500倍。此后TI通過并購整合,外延式并購持續(xù)開拓市場(chǎng),專
注于模擬IC領(lǐng)域,剝離低毛利或需要更多資金獨(dú)立發(fā)展德業(yè)務(wù),實(shí)
現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型,顯著提升公司毛利率。目前其生產(chǎn)模式為IDM模
式。
博通:“聚焦模擬IC+高效整合,公司半導(dǎo)體板塊聚焦企業(yè)數(shù)字化基
礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)的專用IC和模擬IC,客戶粘性強(qiáng)、技術(shù)顛覆性低。同時(shí)
進(jìn)行優(yōu)質(zhì)的標(biāo)的收購,收購標(biāo)的在產(chǎn)品組合上與公司產(chǎn)品重合度低但
配套性強(qiáng),且博通在收購后常常立即進(jìn)行重組,果斷賣出非核心業(yè)務(wù)
與裁員,專注提升公司利潤(rùn)率。目前其生產(chǎn)模式為IDM模式。
亞德諾:“外延收購+協(xié)同效應(yīng)”。公司于1965年成立,創(chuàng)立之初開發(fā)
運(yùn)算放大器等分立器件。亞德諾自成立以來,外延收購為亞德諾鞏固
領(lǐng)先地位奠定基礎(chǔ)°其中三起收購:HittiteMicrowave>Linear
Technology、MaximIntegrated對(duì)亞德諾的發(fā)展至關(guān)重要。亞德諾收
購美信進(jìn)一步強(qiáng)化了其高性能模擬領(lǐng)導(dǎo)廠商地位,在收購后,兩者合
計(jì)年度營收將超百億美金,此后基礎(chǔ)架構(gòu)的優(yōu)化、交叉銷售與共同設(shè)
計(jì)帶來的協(xié)同效應(yīng)將逐漸顯現(xiàn)。成為僅次于TI的全球模擬行業(yè)龍頭,
目前其生產(chǎn)模式為IDM模式。
圖表55思瑞浦2017-2022年?duì)I收/億元
20?180.00%
18?160.00%
16?140.00%
120.00%
100.00%
10-
■80.00%
8-
-60.00%
6■
■40.00%
-20.00%
00.00%
201720182019202020212022
管收YoY
三、模擬IC行業(yè)具備高成長(zhǎng)性,市場(chǎng)發(fā)展空間廣闊
(-)晶圓制程及BCD工藝提升,供應(yīng)鏈日漸成熟助力國產(chǎn)突破
模擬芯片制程要求較數(shù)字芯片低,供應(yīng)鏈日漸成熟助力國產(chǎn)突破。由
于模擬芯片在制造過程中追求尺寸、成本、功耗等多參數(shù)的平衡,制
程過分縮小造成的工藝失配過大會(huì)導(dǎo)致模擬芯片性能的下降。目前模
擬芯片的生產(chǎn)制程多以8英寸模擬芯片晶圓產(chǎn)線0.13/0.18um成熟制
程為主,TI、英飛凌、臺(tái)積電、華虹等少部分企業(yè)擁有12英寸模擬
芯片晶圓產(chǎn)線。
BCD為主流生產(chǎn)工藝,國內(nèi)晶圓廠努力提升制造能力滿足代工需求。
目前應(yīng)用于模擬集成電路的工藝包括BCD工藝以及CMOS等其他工
藝。BCD工藝是一種可以將BJT、CMOS和DMOS器件同時(shí)集成到
單芯片上的技術(shù),綜合有BJT雙極器件高頻率、強(qiáng)負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力和
CMOS集成度高、低功耗以及DMOS高耐壓、強(qiáng)驅(qū)動(dòng)和開關(guān)速度快
的優(yōu)點(diǎn),可大幅降低功耗,提高系統(tǒng)性能,增加可靠性和降低成本,
是目前模擬芯片主流工藝。目前臺(tái)積電、東部高科BCD_L藝領(lǐng)先,
國內(nèi)如中芯國際、華虹等公司工藝水平也明顯提升:中芯國際可提供
0.35um、0.18um、0.15um的BCD工藝;華虹可提供0.25um、0.18um、
90nm的BCD工藝。同時(shí)華潤(rùn)微、積塔半導(dǎo)體也可以提供0.5um、
0.15um的BCD工藝,基本可以滿足國內(nèi)模擬IC公司的代工需求。
國內(nèi)模擬IC企業(yè)多依托于多家代工廠,上游晶圓供應(yīng)鏈格局分散。
根據(jù)統(tǒng)計(jì)國內(nèi)主要模擬IC設(shè)計(jì)企業(yè)的晶圓供應(yīng)商情況可知,國內(nèi)模
擬IC設(shè)計(jì)企業(yè)主要選擇臺(tái)積電、中芯國際、華虹、華潤(rùn)微、東部等
晶圓代工廠商,但國內(nèi)模擬IC企業(yè)大部分選擇多家代工廠以保證晶
圓供應(yīng)鏈的穩(wěn)定,其上游晶圓供應(yīng)鏈格局總體較為分散。
(-)內(nèi)生與外延雙管齊下,國內(nèi)廠商加速產(chǎn)品升級(jí)
內(nèi)生:持續(xù)高研發(fā)能力為模擬廠商發(fā)展的強(qiáng)力支撐,國內(nèi)優(yōu)秀模擬IC
廠商著力拓寬產(chǎn)品線。借鑒海外模擬芯片巨頭發(fā)展道路,“內(nèi)生十外延”
道路具有非常強(qiáng)的成長(zhǎng)性與競(jìng)爭(zhēng)性。國內(nèi)模擬IC的發(fā)展創(chuàng)立時(shí)間較
短,資金與技術(shù)支持都較為薄弱。但經(jīng)過二十多年發(fā)展,國內(nèi)各領(lǐng)域
已經(jīng)有一批較為領(lǐng)先的模擬IC公司開始通過擴(kuò)大研發(fā)或者并購等方
式,著力完善產(chǎn)品布局,進(jìn)一步拓寬下游市場(chǎng)。外延:資金積累為并
購提供支持,并購為拓寬產(chǎn)品線另一重要舉措。通過多年的資金積累,
國內(nèi)部分模擬IC廠商具備一定的資金基礎(chǔ),同時(shí)借助上市后的資金
和平臺(tái)優(yōu)勢(shì),行業(yè)并購亦成為國內(nèi)模擬芯片公司快速實(shí)現(xiàn)研發(fā)團(tuán)隊(duì)擴(kuò)
張、產(chǎn)品線擴(kuò)充的重要手段。同時(shí)國產(chǎn)替代以及芯片的供不應(yīng)求加速
大公司并購小公司的進(jìn)程。
圖表58思瑞浦料號(hào)變化/顆
■I■■料號(hào)------YoY
(三)中美摩擦促進(jìn)國產(chǎn)替代,國內(nèi)企業(yè)市場(chǎng)發(fā)展空間廣闊
國內(nèi)企業(yè)當(dāng)前占比仍較低,發(fā)展存較大空間。我國大部分集成電路芯
片對(duì)國外進(jìn)口的依賴度高,但中國模擬芯片市場(chǎng)發(fā)展正在加速發(fā)展,
吸引了諸多國內(nèi)企業(yè),但大多數(shù)國內(nèi)模擬芯片企'也起步較晚,研發(fā)投
入較低,產(chǎn)品以中低端芯片為主,隨著中美貿(mào)易摩擦帶來反向驅(qū)動(dòng)國
內(nèi)研發(fā),技術(shù)積累和國家政策的推出促使部分國內(nèi)公司在高新技術(shù)方
面取得新突破,口前國內(nèi)企業(yè)在中國市場(chǎng)占比較低,但隨著國內(nèi)企業(yè)
自主創(chuàng)新能力的提高,國內(nèi)模擬芯片企業(yè)的發(fā)展依舊存在較大空間。
中美貿(mào)易摩擦為國產(chǎn)替代帶來機(jī)遇,國內(nèi)模擬IC企業(yè)營收快速增長(zhǎng)。
2018年中美貿(mào)易摩擦加劇,美國持續(xù)發(fā)布對(duì)中國半導(dǎo)體的限制措施,
限制了中國購買和制造部分高端芯片的能力,國內(nèi)企業(yè)為了保持產(chǎn)業(yè)
鏈的穩(wěn)定,逐漸將關(guān)注點(diǎn)轉(zhuǎn)移到國內(nèi)模擬IC市場(chǎng),國內(nèi)模擬IC企業(yè)
的營收在2018年后多數(shù)有大幅度的增長(zhǎng),為國內(nèi)模擬IC的技術(shù)研
發(fā)與升級(jí)提供資金基礎(chǔ)。國內(nèi)模擬IC廠商產(chǎn)品布局逐漸豐富,基本
覆蓋下游領(lǐng)域需求,國內(nèi)模擬IC廠商經(jīng)過十余年的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)的積
累,研發(fā)新產(chǎn)品速度顯著提升,產(chǎn)品料號(hào)逐漸齊全,產(chǎn)品布局基本全
覆蓋信號(hào)鏈、電源管理的細(xì)分品類。同時(shí),國內(nèi)模擬IC廠商品類擴(kuò)
張速度加快,料號(hào)持續(xù)增多,基本覆蓋消費(fèi)電子、智能LED照明、
通訊設(shè)備、工控和安防以及機(jī)械醫(yī)療等下游領(lǐng)域需求。
國內(nèi)模擬IC廠商品類擴(kuò)張速度加快,具有較豐富的技術(shù)積累。在料
號(hào)增速方面,得益于國內(nèi)
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