模拟芯片的行业特性是什么?

最佳答案 匿名用户编辑于2022/12/16 09:11

我认为模拟芯片行业主要有以下特性,观点参考了报告《模拟芯片行业专题研究报告:从TI和ADI复盘,看模拟芯片赛道的进攻性和防守性》,可以关注原报告获得更多内容。

1. 产品:类消费赛道,品类繁多

半导体按照结构功能可划分为集成电路、分立器件、光电子器件和传感器四大类, 其中集成电路(Integrated Circuit,IC)进一步可分为处理离散数字信号的数字芯片和处 理连续模拟信号的模拟芯片。模拟芯片在电路中主要承担传输和能源供给的任务,包括 通用模拟芯片和特殊应用模拟芯片。其中通用模拟芯片按照功能可分为电源管理芯片和 信号链芯片,特殊应用芯片则主要面向汽车、通信、消费电子等领域的特定需求。

电源管理芯片负责电子设备中各器件的电能供给,起到电能转换、分配和监测的作 用。电源管理芯片的主要职能为将电源输入的电能转换到电路中各负载可接受的电流电 压范围,并在不同负载之间进行合理的电能分配,同时监控电源的工作状态并进行调整。 常见的电源管理芯片包括交直流转换器(AC-DC、DC-AC)、稳压器(线性电源、开关 电源)、驱动类芯片和高集成度的 PMIC 等。

信号链芯片负责整个模拟信号通路中信号的收发、转换、放大、滤波等工作。自然 界的物理信号(如声、光、温度等)通过传感器转化为模拟电信号传入电路,经放大器 进行放大处理后,由模数转换器转化为数字信号,输入到数字芯片中进行处理和运算; 数字芯片输出的信号经过数模转换器重新转化为模拟信号,经处理后输出电路。以上过 程被称为信号链。常见的信号链芯片包括放大器、数据转换器(ADC、DAC)、接口、 隔离芯片等。

模拟行业市场规模广阔,但由于产品种类众多,且生产周期长,头部供应商也并未 实现完全垄断,竞争格局呈现出分散的特征。根据 Gartner 数据,全球模拟芯片市场规 模由 2020 年的 622 亿美元增长至 2021 年的 805 亿美元,同比增长 29%。其中,通用模 拟芯片占比 40%,电源管理和信号链份额相当,而专业模拟芯片占比 60%,通信、汽车 和工业是主要应用领域。

模拟芯片公司的毛利率水平较高,这主要归因于产品特征及商业模式。德州仪器和 亚德诺半导体作为模拟芯片的两大龙头,2021 年毛利率均超过 60%,而国内模拟厂商的 2021 年毛利率也在 50%左右,均维持在较高水平。主要原因有:第一,产品技术相对稳 定,迭代速度较慢,单个产品的生命周期可达 5 年以上,TI、ADI 等资深模拟大厂能够 持续销售成熟产品,成本也随着时间的延长而降低;第二,成本效率不断提升,具体方 式是将 6 英寸和 8 英寸的晶圆向 12 英寸转变。根据 TI 公告,在 300 毫米晶圆上构建的 无封装芯片的成本比在 200 毫米晶圆上构建的无封装芯片低约 40%,德州仪器对于 300 毫米晶圆制造厂的投资将支持未来 10 到 15 年的增长。

2. 应用:手机领域持续升级,汽车电动智能化带来增量

模拟芯片的应用领域广泛,其中以手机为代表的消费类电子是重要应用场景。手机 中涉及模拟芯片的部件主要包括射频前端和基带、电源及电池管理、数据转换器、音视 频电路和接口电路等。模拟芯片在其中主要负责电能的转换和电源管理等任务。

消费电子整体上面临渗透率过高、创新乏力的现状,而模拟芯片(尤其是电源类芯 片)是目前重要的创新突破口。近年来以 OPPO 为代表的消费电子厂商在手机快充技术 上不断革新,更高的充电功率带来了电池管理芯片的量价齐升。目前大量应用于手机快 充的 4:1 电荷泵芯片单颗可实现 60W 的充电功率,两颗并联可实现 120W 快充,其价格 远高于应用在 50W 充电量级的 2:1 电荷泵芯片。同时,伴随高功率充电产生的机身发 热、充电安全等问题也使得各种电池监测芯片和安全保护芯片的需求增加。此外,快充 带来的模拟芯片增量还体现在充电协议上,华为荣耀、OPPO、小米等厂商最新推出的 快充产品均同时支持手机、平板等多种移动设备的充电,这就需要电源适配器内置识别 不同设备协议的智能芯片,从而配置相应的充电功率。

汽车也是模拟芯片行业重要的增量来源。汽车的结构可分为动力总成、车身电子和 照明、人机交互和自动驾驶几个主要组成部分,在各个部分中模拟芯片均有广泛的应用。 动力总成是指汽车上产生动力并将动力传递到路面的一系列零部件所组成的系统。传统 燃油车的动力系统中,模拟芯片可用于发电机的启动、汽车电池组的管理、发动机燃油 喷射电磁阀的控制等。车身电子和照明系统包括车身部件的控制模块、汽车安全、汽车 网关以及车内外灯具的控制,主要应用了模拟芯片中的驱动类芯片、电平转换芯片以及 射频芯片等。人机交互和自动驾驶指座舱域中与用户进行交互的仪表显示、多媒体设备 及驾驶辅助系统等,主要应用到放大器和各种驱动芯片。

电动化、智能化为汽车领域带来大变革,同时也带来车载模拟芯片的显著增量。据 中国汽车工业协会数据显示,每辆传统内燃机汽车需要 500-600 颗芯片,新能源车单车 芯片用量升至 1000- 2000 颗。而根据 ICVTank 数据,2019 年全球汽车半导体中模拟芯片占比达 29%。

汽车电动化对车载模拟芯片的影响主要体现在动力总成。新能源汽车的动力系统由 电池、电机和电控组成,其中多次的电能转换均需要模拟芯片的参与。以电池管理系统 (BMS)为例,混合动力汽车和纯电动汽车均增加了充电、AC/DC、DC/DC 需求。相较 于传统燃油汽车,新能源汽车中电源管理类芯片的用量约提升 20%,达到单车 50 颗; 栅极驱动器是新能源汽车中全新的需求,每辆车约需要 30 颗芯片。汽车智能化主要影 响座舱域中的自动驾驶系统和人机交互设备。智能驾驶系统需要通过传感器获得大量数 据,预计 L2 级别的汽车会携带 6 个传感器,而 L5 级别的汽车会携带 32 个传感器。此 外,智能汽车中的触控显示屏、仪表盘、车载音响、摄像头等设备的运行均涉及到模拟 信号处理,使用的模拟芯片种类包括各类驱动、放大器、信号转换器、电源管理芯片等。

3. 机遇:缺货提供导入窗口,优秀团队方兴未艾

2021 年是模拟芯片的超级大年,行业面临了前所未有的缺货和涨价,缺货也为国产 厂商导入供应链提供了重要机遇,加速了国产替代步伐。

模拟芯片新品多采用制程成熟的 BCD 工艺,制造难度不高,关键之处在于设计, 而设计的核心在于人才。模拟芯片的设计人员要求极高,既需要熟悉设计工艺的整体流程,也需要对元部件有较深的认知,一般需要 10-15 年才能够培养出一位资深的模拟芯 片工程师。人才的稀缺性也要求管理团队对模拟行业建立深刻理解,目前,国际巨头管 理经验丰富,国内也已经涌现了一批优秀的上市公司和管理层。

国外巨头底蕴深厚,管理团队资历丰富。TI 现任主席 Richard K. Templeton 1980 年 加入公司,在公司高层服务 18 年,并拥有 33 年半导体行业经验,深谙公司细节与半导 体行业;主席 Thomas J.Engibous 1976 年加入公司,长期负责模拟产品和应用特定的产 品业务的管理工作,1996 年起担任 TI 主席。ADI 首席执行官以及总监 Vincent T. Roche 自 1988 年加入公司以来先后担任产品线管理、战略营销和业务部门管理人员,2013 年 成为公司总裁;高级副总裁 Martin Cotter 在 1986 年作为设计工程师加入 ADI,2016 年 起领导 ADI 全球销售和数字营销。

国内龙头一脉相承,海外经历助力成长中流砥柱。圣邦股份董事长兼总经理张世龙 曾任 TI 工程师,副总经理张海冰也在 TI 担任过设计工程师;思瑞浦董事应峰与副总经 理冷爱国均曾就职于 TI,市场总监宋浩然曾任 ADI 现场支持工程师;纳芯微董事与经 理层王升杨与盛云均有 ADI 设计工程师履历。