模拟芯片工艺具有种类繁多的特点，用于实现模拟集成电路的加工制造。
模拟芯片工艺工 艺旨在实现在模拟电路中处理连续信号的功能，这些信号可以代表声音、温度、光线等自然 现象。模拟芯片工艺通常包括半导体基片、沟槽和井、氧化层、材料沉积和蚀刻、掺杂、金 属层和测试和验证等。与数字芯片主要采用 CMOS 工艺不同，模拟芯片具有多种工艺选项， 包括 CMOS 工艺以及 Bipolar、DMOS、BiCMOS、BCD 等其他工艺。CMOS 工艺使用 PMOS 和 NMOS 晶体管，依赖电路结构获得参数匹配。Bipolar 工艺使用双极晶体管构成模拟电路， 通过精密的掺杂制程控制获得匹配性。DMOS 工艺通过双重扩散制程使源极和漏极间隔很 近，提高密度，用于构建驱动电路。BiCMOS 工艺在同一芯片上集成 BJT 和 CMOS 器件， 组成复杂混合信号电路。BCD 工艺在一片硅基底上制作双极晶体管、CMOS 和 DMOS 器 件，可灵活搭配使用。
（2）模拟芯片根据其功能和应用领域来分类，主要分为电源管理芯片和信号链芯片。 电源管理芯片是指用于管理电池与电路之间的关系，负责电能的转换、分配、检测和监控等 功能的集成电路。其芯片类别主要可以分为线性稳压器、电池管理芯片、DC/DC 开关稳压 器、AC/DC 转换器和控制器、LED 驱动器、显示电源驱动器和栅极驱动器等，应用于稳压 器、电源监控、电源开关、充电管理、电机控制、LED 驱动等。电源管理芯片具有以下特征： 零电流编程，最大输出电流 800mA；内置系统，无需外部组件；关闭模式下支持 25uA 的静 态电流；无涓流充电模式实现低功耗；软启动限制开机浪涌电流。
①线性稳压器通过获取输出电压反馈，然后经由误差放大器组成的控制电路，动态的调 节输入与输出之间的电压差，进而实现动态稳压的目的，其主要特点是输入电压大于输出电 压。线性稳压器具有输出电压精度高、成本低、封装小、外围器件少和噪声小的特点。普通 线性稳压器效率不高，且只能用于降压的场合，其效率取决于输出电压与输入电压之比，普 通线性稳压器在输入电压为 5V 的情况下，输出电压为 2.5V 时，效率只有 50％，其中约有 50％的电能被转化成热量流失掉了。在输入和输出电压之间的压差非常小（通常在几十毫伏 到几百毫伏间）的情况下，此时需要用到低压线性稳压器（Low Dropout Regulator，LDO）， 两者工作原理类似，但是效率相较普通线性稳压器较高。
②电池管理芯片用于控制充电和放电过程，以及监测和保护电池的工作状态；它可以确 保电池的安全、延长电池寿命，并提供充电状态显示和电池容量估算等功能。充电管理指充 电管理芯片通过对电池充电电流、电压等参数的监控和控制，判断电池的充电状态，并根据 需要调整充电电流和电压，以确保充电过程稳定和高效；放电管理指充电管理芯片监测电池 的放电电流和电压，以保证放电过程的安全和稳定，它能够监测电池的电量，预测剩余使用 时间，并在电池电量过低或过高时发出警报或采取相应的保护措施。锂离子电池 IC 是电池 管理芯片的一种，在电子设备系统中担负起对电能的变换、分配、检测及其他电能管理的职 责，锂离子充电器 IC 用于调节锂离子电池的充电电流和电压。锂离子电池具有高能量密度、 高电压、大电流等优点，但没有记忆效应，必须采用特殊的 CC-CV 充电曲线充电，充电器 IC 可以根据温度和电压自动调整充电曲线，实现锂离子电池的快速充电。
③DC/DC 开关稳压器是指直流到直流电压稳压器，常指开关电源。DC/DC 开关稳压器 在工作中接通开关元件，从输入端向输出端供电，直至输出电压达到所需电压。当输出电压 达到规定值后，开关元件即关闭，不再消耗输入功率，通过高速重复这一动作，将输出电压 调节到规定值。根据功率管是外置还是内部集成，可以把 DC/DC 开关稳压器进一步分为直 流转换控制器与直流开关转换器，直流转换控制器通常针对大电流输出场景，内部集成功率 管的直流开关转换器通常应用于电流输出较小的场景。根据输出与输入电压之间的关系，又 可分为 Buck、Boost、Buck/Boost 几种常用架构。相比线性稳压器，开关稳压器有着效率 高、发热小和实现升降压转化的优势，但同时设计难度更高，外置部件多，噪音较大。
④AC/DC 转换器和控制器可将交流电转换为直流电，AC/DC 转换器分为 AC/DC 线性 电源和 AC/DC 开关电源，分别通过变压器方式和开关方式进行转换。1）变压器方式是最传 统的 AC/DC 转换方法。首先，交流电压通过变压器被降压到适当的交流电压（AC/AC 转换）， 降压值由变压器的绕组比设定。接下来，通过二极管桥式整流器对经过降压的交流电压进行 全波整流，转换为脉冲电压。最后，经电容器平滑并输出纹波小的直流电压。但是这种方式 有着明显的局限性，首先是变压器尺寸限制，其次需要较大的散热器，因此这类电源集成难 度较大。2）开关方式利用控制电路控制开关元件，获得稳定的预期的直流输出。相比使用 变压器，开关电源直接用二极管桥式整流器对交流电压进行整流，接着用电容器平滑直流电 压（脉冲电压），然后通过开关元件的 ON/OFF 对直流电压进行斩波（切割），并经过高频变 压器降压后传送到二次侧。在二次侧利用整流二极管对方波进行半波整流，之后用电容器对 其进行平滑，并输出直流电压。与变压器方式相比，开关方式电路结构较复杂，但使用的频 率更高（如 100kHz），可以实现变压器的小型化、轻便化。
⑤驱动芯片用于控制和驱动其他电子器件的工作。其通常被用于激活、控制和管理各种 类型的设备,如电机、LED 灯、显示屏等。驱动芯片可以提供所需的电压、电流和信号,以确 保外部设备能够正常运行。以 LED 驱动芯片为例，由于 LED 是特性敏感的半导体器件，又 具有负温度特性，LED 驱动芯片就是在应用过程中对其进行稳定工作状态的保护，其主要作 用是将电源提供的直流电转化为 LED 所需要的恒定电流或者电压。通过对这两个参数的调 整，可以控制 LED 的亮度、颜色、闪烁频率等多个属性，进而实现相应的照明、显示和信 号功能。LED 驱动芯片分为恒压式驱动芯片、恒流式驱动芯片以及脉冲式驱动芯片。1）恒 压式驱动芯片成本较低，没有复杂的外围电路，恒定电压驱动造成驱动输出时电路电流的不 可控，无法保证 LED 亮度的一致性。2）恒流式驱动芯片保证了恒定的输出电流，较好的恒 流芯片可以做到 1%左右的恒流精度，且有简易的外围控制接口来灵活设置所需输出的电流 大小。这类芯片成本较高，外围电路复杂，同时供电时放电较快。3）脉冲式驱动芯片是以 高频率的脉冲发生器输出接口向 LED 灯供电。脉冲信号的高频率使人眼无法感觉出 LED 的 频闪，所以其一方面符合视觉需要，另一方面有效节约了电能输出。但该类芯片仅适合小功 率 LED 驱动应用。
通讯、汽车、工控为模拟芯片下游主要应用场景。（1）模拟芯片下游应用领域以通讯、汽车、工控为主，占比共超过 80%。从下游结构 看，模拟芯片应用以工业级市场(通讯、汽车、工业)为主，消费级市场为辅。2023 年全球模 拟芯片的主要应用市场之一是通讯领域，市场份额为 36%，包括广泛的通信终端设备和网络 设备，如手机、基站等。汽车电子也是模拟芯片重要应用领域，其市场份额占比为 24%，包 括用于车辆控制、娱乐系统和驾驶辅助技术的芯片。工业领域市场份额占比为 21%。这一领 域包括工业自动化、工业仪器等领域。消费电子和 PC 市场的市场份额较小，合计约为 18%。 尽管市场份额较小，主要用于音频处理、图像处理和嵌入式系统等应用。不同领域对电源管 理芯片的需求各有侧重，但通讯和数据处理是最大的应用区段。电源管理芯片在通讯领域应 用占比最大达 25%，数据处理领域次之；工业、医疗等应用占比 23%；消费电子占 18%； 汽车用途占 9%；军工航天领域份额最小。
（2）模拟芯片设计行业毛利率高于其他半导体细分行业，按照下游应用领域划分，通 讯、工业等领域毛利率显著高于消费电子。据与非网统计，2022 年上半年半导体各细分行 业中，模拟芯片设计毛利率达 47%，高于半导体设备的 45%、数字芯片设计的 41%和分立 器件的 34%。按模拟芯片下游应用领域来看，应用于通讯、汽车、工控等领域的模拟芯片由 于其附加值高，产品复杂，毛利率明显高于消费电子。根据思瑞浦招股说明书，其芯片产品 根据下游应用领域划分，2019 年应用于通讯、工业控制和消费电子领域的产品毛利率分别 为 66.21%、53.60%和 35.76%。
下游市场持续扩容与升级，新兴领域释放增长动力。（1）通讯是模拟芯片第一大下游应用领域，5G 加速数字化浪潮，中国率先布局掀起模 拟芯片新机遇。5G 的普及加速了其在各领域的融合，成为数据资源循环和产业智能化、绿 色化、融合化转型的关键支撑。截至 2023 年底，我国 5G 基站总数达 337.7 万，5G 行业应 用已融入 71 个国民经济大类，应用案例数超 9.4 万个，5G 行业虚拟专网超 2.9 万个。5G 应用在工业、矿业、电力、港口、医疗等行业深入推广。根据全球移动通信系统协会（GSMA） 首席执行官约翰·霍夫曼的预测，到 2025 年，中国将成为世界上第一个拥有超过 10 亿个 5G 连接数的国家，并将继续保持全球引领地位。
通讯制式的不断演进给模拟芯片带来了新的挑战。5G 对混合信号处理系统提出了更高 的带宽和速率需求，这需要高性能数据转换器如 ADC 和 DAC 将模拟信号准确地转换为数 字信号，以实现通信系统的高保真传输。在毫米波频段，5G 可利用更宽广的频谱资源，但也面临信号传播损失剧增的挑战。为实现高速毫米波无线连接，模拟射频前端芯片发挥关键 作用，实现信号的低损耗放大、混频、滤波等功能。另外，5G 基站对供电管理提出了更严 格的要求，需要提供高精度的稳压供电解决方案。伴随 5G 终端应用拓展，各类传感器和 MEMS 的广泛应用也推动了相关模拟接口和信号调理芯片的需求增长。以射频芯片为例，在 通讯制式从 4G 至 5G 发展的过程中，其频率范围扩大，最高频率从 2690MHz 提高至 5000MHz；频段数量大幅增长，新增高频频段 n77/n78/n79 等；频道带宽也在增长，最大由 20MHz 变为 100MHz。高频段的信号处理难度较高，对射频小芯片的性能要求也不断提高， 不仅需要引入新工艺、新的封装形式，同时引出了新的产品需求，给射频芯片的设计也带来 了新的挑战。
（2）汽车作为模拟芯片第二大下游应用领域，模拟芯片在单车车规半导体中价值量占 比第三，达 14%，随着汽车三化的不断渗透，汽车模拟芯片的规模长期增长。模拟芯片在汽 车各个部分均有应用，包括车身、仪表、底盘、动力总成及 ADAS 等。纳芯微创始人、董事 长、CEO 王升杨在 2024 年第九届中国电动汽车百人会论坛上表示，2020 年全球单车模拟 芯片价值量约 150 美元，而到 2027 年，模拟芯片价值量将达到 300 多美元/车，年复合增 长率超过 10%。
①新能源汽车市场的巨大增长潜力也对模拟芯片提出新的需求，全球新能源汽车市场高 速扩张，2023 年销量同比增长 37.6%。相较于传统燃油车，新能源汽车使用“三电系统”，即 电池、电机、电控系统，有越来越多的人机接口、车载显示屏、智能设备互联、远程信息处 理等应用场景，这需要 MOSFET、IGBT 等功率芯片的支持，同时需要更多的电源管理芯片 进行电流电压的转换。模拟芯片广泛应用于新能源汽车的电池管理、电机控制、电源转换、 供电控制、安全系统、自动驾驶、舒适控制和车联网等方面，发挥着不可或缺的作用。在保 证电池高效运行的同时，优化能源效率，保证安全性和舒适性，并支持自动驾驶和车联功能。 2018 年至 2023 年，全球新能源汽车市场销售量从 188.7 万辆快速增长至 1465.3 万辆，尤 其在 2021 年和 2022 年分别实现了 119.5%和 63.6%的高速增长，2023 年的增长率也达到 了 37.6%，整体呈现持续快速增长的趋势。
②2023 年我国新能源汽车渗透率已超过 30%，旺盛的下游需求为模拟芯片市场提供了 强劲的增长动力。据中国汽车工业协会数据，2022 年我国新能源汽车销量增速达到史无前 例的高位 337.3%，2023 年我国新能源汽车销量为 949.5 万辆，渗透率达 31.6%。2024 年 1 月 21 日，中国全固态电池产学研协同创新平台成立大会暨中国全固态电池创新发展高峰 论坛上，全国政协常委、经济委员会副主任苗圩预计 2025 年-2026 年我国新能源汽车渗透 率将达到 50%左右。近年来我国新能源汽车暴涨的需求为相关模拟芯片市场注入了新的成 长活力。但作为全球最大的新能源汽车市场，在车规功率器件市场方面，国内自给率仅 8%， 存在巨大的供需缺口。未来随着新能源汽车渗透率继续提高，其对模拟芯片的刚性需求还会 持续释放，两者发展存在良性互动。
（3）中国工业自动化市场规模持续增长，2022 年进入平稳发展期，助推模拟芯片行业 不断扩张。工业自动化系统通过应用自动化技术实现生产过程的智能执行和精确控制，包含 传感器、执行器、控制器、计算机及通信网络等组件。工业传感器实时监测工艺参数和设备 状态，并以模拟信号形式采集各种过程数据。控制系统根据传感器反馈，通过模拟芯片精确 控制各类电机、阀门、化工流程，实时调节工艺参数。此外，模拟芯片还广泛应用于电源管 理、音视频处理、人机交互等功能的实现。2018 年-2022 年，中国工业自动化市场规模持续 增长，增量超过 800 亿元人民币，但年增长率存在波动。2021 年增速达 22.0%的高点后， 2022 年降至 3.7%，市场步入平稳发展期，增速放缓可能受宏观环境影响，但从总体来看， 工业自动化市场保持扩张态势。未来随着新能源汽车渗透率继续提高，其对模拟芯片的刚性 需求还会持续释放，两者发展存在良性互动。
（4）消费电子领域，PC 市场和智能手机市场趋于饱和，短期增速难达预期。智能手机 和 PC 作为重要的模拟芯片应用领域，其市场近年来增长乏力，出货量波动下滑，导致对芯 片的需求疲软。2018 至 2021 年，全球 PC 出货量稳步增长。2022 年以来，全球经济增速 放缓，PC 市场进入结构性调整期，出货量持续大幅下滑，同比下降 16.2%。2023 年 PC 市 场小幅复苏，同比增长 5%。全球智能手机市场在 2014 年-2015 年处于高速增长期，2016 年起进入成熟期，增速显著放缓。2018 年-2020 年出现负增长，2021 年短暂回升后，2022 年出货量再度下滑11.3%。2023年全球智能手机市场同样小幅回温，同比降幅收窄至3.4%。 从需求情况看，近年来智能手机市场趋近饱和，消费者手机替换周期延长至 3-4 年。作为重 要的芯片应用领域，智能手机出货量的波动对芯片周期产生一定影响。
（5）中国智能家居市场稳步增长，智能视觉将推动模拟芯片行业进一步发展。智能家 居系统广泛应用模拟芯片，以实现智能感知、连接控制和交互功能。模拟芯片负责传感器数 字接口，采集温湿度等各类环境参数；进行音频前端处理，提供高品质音效；实现精准的电 源管理；支撑设备之间的无线通信连接；用于触摸和手势控制，提供自然交互；进行图像信 号处理，提升摄像头性能；实现对智能设备的远程和自动化控制。从 2016 年开始，中国智 能家居市场规模呈稳步增长趋势，年均复合增长率可观。尽管增速有所波动，但保持两位数 增长。在产品和解决方案创新以及消费者需求推动下，智能家居市场规模在 2023 年预计将 达到 7157 亿元，规模继续扩大。与市场规模的增长相匹配，从 2017 到 2022 年，中国智能 家居设备出货量也在持续增加，2018 年增长率达到峰值 45.45%后趋于稳定但仍在增长， 2023 年预计将达 2.6 亿台，同比增长 8.3%。中国智能家居的设备出货量不断增长，驱动模 拟芯片的需求规模也将不断增长。
