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国产模拟芯片公司的机遇与挑战
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模拟芯片在我们生活中无处不在,各类家电、手机、PC、汽车、通信基站等场景中都在大量的模拟芯片,顾名思义,模拟芯片的主要作用对声音、光线、温度、压力等模拟信号进行放大和处理的集成电路,转换成系统可以识别的电学信号。
模拟芯片按照功能划分,可以分为信号链芯片和电源管理芯片。信号链芯片主要是处理、接收发送模拟信号,将光、磁场、温度、声音等信息转化为数字信号,以放大器、比较器、模数/数模转换器及各类接口产品为主。电源管理芯片主要用来管理电池与电路之间的状态关系,包含电能转换、分配、检测功能,需要满足高稳定、低功耗等要求,其又分为 DC/DC 转换器、AC/DC 转换器、充电产品、通用电源管理产品等。
图表1 模拟集成电路特点
数据来源:银叶投资权益团队整理
一
模拟芯片的市场空间广阔,波动性弱,增长持续 ▉
根据全球半导体贸易统计(WSTS)数据,2021年全球半导体行业销售额5559亿美元,模拟IC 市场 2021年销售额为 741 亿美元,同比增长30%,出货量达到 2151 亿颗,同比增长 22%,均创历史新高,2021年模拟芯片的销售额占半导体市场规模约为13%。根据 IC Insights预测, 2022年模拟芯片销售额将增长12%至 832亿美元,出货量增长 11%至 2387 亿颗。
我国作为全球第二大经济体,根据赛迪的产业统计,2012-2020年期间,我国模拟芯片市场规模由1368.5 亿元增长至 2666.6 亿元,CAGR达 8.70%,明显高于同期全球复合增长率。到2021年,我国模拟 IC市场规模已经达到294亿美元,占全球模拟IC市场规模接近40%的份额,并且预计到2026年,仍将以7.85%的年均复合增速保持增长,市场规模将达到429亿美元,这将会为国产模拟芯片的企业提供充足的发展空间。
数据来源:WSTS
数据来源:ICInsights
二
汽车成为模拟芯片后续发展的最大动力 ▉
(1)模拟芯片行业的下游应用
模拟芯片的下游应用主要是消费电子、通信、计算机、汽车、工控和军工等领域,其中消费电子、通信和汽车是比较高的,今年前三季度消费电子和通信的应用占到37.5%,汽车占到24.7%。展望后面几年,预计到2026年通信(包含消费电子)、汽车占比有望达到 37.8%、26.3%,通信(包含消费电子)行业仍然是模拟 IC 最大市场,但是能给模拟芯片市场带来最大增量的还是汽车市场。
具体看全球龙头公司的业务结构占比,其中TI和ADI在工业、汽车和通信领域的收入占比分别为 68%和 88%,英飞凌、安森美和PI 在工业、汽车和通信领域收入占比均超过 50%。
资料来源:IC Insights,中信建投
(2)汽车对模拟芯片的增量主要在哪里?
在传统燃油车中,模拟芯片主要用在发动机中的高效控制电磁阀、电池管理、发电机、变速器等应用中,座舱和外观中的车灯及内部氛围灯的LED驱动芯片、音视频驱动IC等多媒体系统。而在新能源车中,最明显的模拟芯片的增量就是在动力总成部分,如电机控制器、OBC、DC/DC、BMS 等领域都需要大量的不同种类的模拟芯片实现信号的转换和管理,同时随着智能座舱的升级,智能驾驶的普及,车上搭载了更多的传感器,进一步推动了模拟芯片市场发展。
资料来源:ADI
根据 IDC 数据,全球汽车领域半导体市场规模将在 2026 年达到 669.63 亿美元,2022-2026 年复合增长率(CAGR)为 4.7%,汽车模拟芯片市场规模约为 170 亿美元,在汽车芯片中占比约为 25%。
从单车价值量的角度来看,根据英飞凌和IC Insights数据,2021年混合动力和纯电动车单车半导体价值量分别为910美元和964美元,相比于传统燃油车的495美金分别提升84%和95%,其中价值量增量部分约25%为模拟芯片,增量大概是115美元。
图表六 不同车型半导体单车价值量对比(美元)
三
模拟芯片当前全球竞争格局——海外头部厂商占主导地位,集中度低于数字芯片 ▉
模拟芯片行业具有较高经验壁垒、产品研发周期长、生命周期长,但是单个价值量比较低的特点,产品和技术迭代比较慢就会形成一旦切入客户供应链就比较稳固的局面,海外大厂近几十年的频繁的并购,规模不断扩大,逐步在全球范围内形成了TI(德州仪器)为主导的竞争格局。TI在2021年模拟IC业务收入109亿美元,市占率为 19%,位居行业第一,有十万种以上模拟IC和嵌入式处理器产品,品类覆盖几乎所有应用领域,紧随其后的是ADI、Skyworks、Infineon、ST 等海外厂商。
图表七 2020年模拟IC前十大厂商收入及市占率
资料来源:IC Insights,中信建投
四
国内模拟芯片企业的机会在哪里 ▉
当前国内的模拟芯片市场大部分依然是欧美企业处于领先优势,其中电源管理芯片市场 80%-90%左右的份额是欧美企业,国内企业目前无法与 TI、PI、MPS等在技术和产销规模上竞争。在信号链芯片方面,因为技术要求更高,TI、ADI等海外大厂的领先优势更大,尤其是在高端市场,国内厂商目前主要切入消费、通信和工控市场。整体而言,模拟芯片的国产化率为仅有10%,还存在非常巨大的替代空间。
国内模拟芯片有望开启国产化替代的加速节奏
(1)制程要求低,进度相对慢为国内厂商打开了进入门槛
模拟芯片多使用成熟制程,不追求摩尔定律,一般以BCD、CDMOS等特色工艺为主,产品强调的是高信噪比、低失真、低耗电、高可靠性和稳定性,如果过于追求制程的先进性反而可能导致模拟电路性能水平的降低。现在国际上模拟芯片的主流制程仍是180nm/130nm 工艺节点,大部分在8吋产线上生产。国内当下加速建设晶圆产能,在成熟制程方面已经和台积电等大厂处于技术同等低位,为国内模拟芯片企业的发展提供了发展的土壤。
(2)下游应用范围广而分散为给国内厂商提供发展方向
模拟芯片下游细分市场较多,应用场景复杂,各个板块细分需求也较为分散,功能差异大,这就使得头部公司下游集中度不高。全球以及中国模拟 IC 市场均难出现“一家通吃”的垄断局面,最近几年,在国产替代的大浪潮下,本土厂商纷纷从细分领域切入,在各自领域形成了自身的优势。
(3)模拟芯片行业空间大,竞争相对均衡为国内厂商提供良好的发展生态
在信号链芯片领域,国内销售额在亿元级别以上的上市公司相对较少,主要有圣邦股份、思瑞浦、艾为电子、芯海科技等。侧重领域各不一样,圣邦股份和思瑞浦主要侧重于运算放大器及比较器、艾为电子主要侧重于音频功放芯片、芯海科技主要侧重于 ADC 芯片和 MCU 芯片。此外模拟芯片的新秀公司帝奥微主要侧重于模拟开关领域,在该领域面临的竞争对手主要是为德州仪器、安森美等国际厂商,行业整体竞争程度适中。
在电源管理模拟芯片领域,国内销售额在亿元级别以上的上市公司较多,代表公司圣邦股份、韦尔股份、明微电子、上海贝岭、艾为电子、芯朋微等。电源管理模拟芯片的应用领域众多,各企业在不同的应用领域上各有侧重,市场份额较为分散。例如帝奥微采取差异化竞争策略,定位于中高端的电源管理市场,主要包括高耐压(12-85V)的深度调光 LED 恒流驱动市场,可以满足智能照明深度调光的需求,以及基于开环前馈 COT 架构的高压 DC/DC转换器市场,可以解决高压(12-24V)转超低电压(低至 0.9V)小占空比的应用痛点。
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