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进口模拟芯片国产替代之路
发布日期:2024-07-27 06:42     点击次数:126

 国产模拟芯片行业已实现“由0至1”的突破,正前行至“由1到10”的道路中,悄然发生着变化。从产品看,国内公司通过内生研发+外延并购方式正加速产品升级,由过去技术工艺较易的LED驱动、LDO等产品逐步开拓至ACDC、DCDC、信号链,当下更进一步拓展大电流DCDC、BMS AFE等较高端产品。     中国模拟芯片相关公司约400家,行业竞争激烈在芯片替代的道路上已经取得很大的进步。 

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模拟芯片(模拟IC)一切信息源于模拟信号。生活的物理环境特征是模拟量,也就是一种连续方式变化但是是非离散的量,比如说位置/声波/光强度/温度/颜色/纹理等。这些物理量的测量是不受限(例如“开与关”,“小与大”,“黑色”)的渐变。用图表直观地表示这些模拟量的值时,曲线就会变得平滑(最典型的例子就是正弦曲线)。真实的世界就是由这些连续变化的模拟量构成的,通过模拟信号的形式向外界传递信息,用来处理模拟信号的集成电路就是模拟IC。模拟芯片,是处理外界信号的第一关,所有数据的源头是模拟信号,模拟芯片是集成的模拟电路,主要由电阻,电容,晶体管等组成,用于处理连续函数形式的模拟信号。如声音,光线等集成电路。模拟芯片包括电源管理芯片负起对电能的变换,分配,检测等职责。电源管理芯片在不同的产品应用中发挥不同的电压,电流管理功能。而信号链芯片则是系统中信号从输入到输出的路径中使用的芯片,包括信号的采集,放大,传输,处理等功能。模拟芯片与元器件的关系紧密,设计需要考虑元器件布局的结构和参数匹配的形式。对人工经验积累有着一定的要求。模拟芯片产品因使用周期较长,价格相对较低等优点,广泛应用于无线通信,工业,消费电子,医疗,智能硬件和汽车等领域。模拟芯片与数字芯片的区别处理信号:模拟IC是连续函数形式的模拟信号;数字IC是离散的数字信号技术难度:模拟IC是设计门槛高,平均学习曲线 10-15 年;数字IC是电脑辅助设计,平均学习曲线 3-5 年设计难点:模拟IC非理想效应较多,需要扎实的多学科基础知识和丰富的经验;数字IC是芯片规模大,工具运行时间长,工艺要求复杂,需要多团队共同协作工艺制程:模拟IC目前业界仍大量使用 0.18um/0.13um,部分工艺使用 28nm;数字IC是按照摩尔定律的发展,使用最先进的工艺,目前已达到 5-7nm产品应用:模拟IC放大器、信号接口、数据转换、比较器、电源管理等;数字IC是CPU、微处理器、微控制器、数字信号处理单元、存储器等产品特点:模拟IC种类多;数字IC是种类少生命周期:模拟IC一般 5;数字IC是年以上 1-2 年平均售价:模拟IC价格低,稳定;数字IC是初期高,后期低模拟芯片产品1、依据传输弱电信号或是强电能量等功能的不同,模拟器件可以分为信号链和电源链。信号链是用于处理信号的电路,电源链是用于管理电池与电能的电路。信号链由比较器、运算放大器 OPA、AD\DA、接口芯片等;电源链由PMIC、ADC、DAC、PWM、LDO 稳压器和驱动IC等。电源管理芯片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。电源管理芯片对电子系统而言是不可或缺的,其性能的优劣对整机的性能有着直接的影响,主要产品类型包括DC-DC 类芯片、AC-DC 芯片、线性电源芯片、电池管理芯片等。产品种类进一步细分可分为三大类,即RF(射频)芯片、AD/DA(模数/数模)转换芯片和电源管理芯片;另外还有运放、接口芯片。02  模拟芯片产业链模拟芯片产业链上下游分散,上游包括半导体材料、晶圆制造和半导体设备。中游为模拟芯片,根据功能划分可以划分为电源管理芯片、信号链芯片;下游广泛应用于通信行业、汽车电子、工业、消费电子、安防监控、医疗器械等方面。从产业链上游结构来看,海外龙头TIADI等均采用IDM和代工相结合的方式,即包揽了设计、制造、封装测试、销售所有环节的生产方式,而国内本土厂商多采用Fabless模式,即公司专注自主设计、将制造和封测委托给晶圆厂和封测厂进行产品的生产。工艺是实现差异化竞争的利器,IDM经营模式相较Fabless有显著的成本优势,且便于产品迭代、工艺创新,但在资金薄弱体量较小时,虚拟IDM自有工艺也有助于降低产品成本、提高性能、创新迭代。当下代工厂逐步完善的成熟制程工艺,OmniVision(豪威)CMOS影像传感器OV芯片 为IC设计公司成长奠定基础,而自建测试产线乃至初现苗头的IDM化趋势,将显著带来成本和产品性能的优化。模拟芯片行业设计门槛高,需要设计企业的长期摸索和实践积累,以具备强大的综合设计能力,往往需要5年以上的时间积累,逐步形成各自核心竞争力。中国模拟厂商发展时间短,目前国内中芯国际、华虹、华润微均有先进的模拟芯片代工能力。从下游看,国内模拟芯片赛道正在经历从消费电子级向工控通讯级的跃迁。专用模拟芯片的下游市场主要包含通信、汽车、工业、计算机、消费电子等领域。通信是专用模拟芯片最重要的下游市场,包含手机、网络及通讯设备等,2022年全球市场规模为262亿美元,占整个模拟芯片市场的32%。   汽车是专用模拟芯片增速最快的下游市场,22年增速为17%,2022年市场规模为137亿美元,位居第二。   全球专用模拟芯片下游应用市场情况:03  模拟芯片市场竞争格局     模拟芯片种类繁多,且细分产品市场跨度大,彼此之间技术差异显著,行业壁垒高,所以全球模拟芯片市场整体呈现分散的格局,尚未出现一家独大的情况。自2017年以来,行业前十大企业基本保持不变,但龙头企业通过兼并收购方式不断扩大市场份额,行业集中度有逐年提升的趋势。从全球市场竞争格局来看,欧美企业拥有领先优势,占据行业主导。根据IC Insights数据,全球前十大模拟芯片厂商市占率约为60%,全球模拟芯片龙头包括德州仪器ADI恩智浦意法半导体等。TI德州仪器)是全球模拟芯片行业龙头,主要产品包括电源管理、运算放大器等,2021年全球市场份额为19.0%,稳居模拟芯片市场第一;ADI排名第二,市占率为12.7%,前十大厂商共计占68.3%,其他国际领先模拟芯片厂商包括亚德诺思佳讯英飞凌意法半导体等,2021年全球市场份额分别为12.7%、8.0%、6.5%、5.3%,全球前五大厂商市场份额合计为51.5%,前十大厂商市场份额合计为68.3%。全球模拟芯片市场竞争格局:

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                                                                                                   数据来源:IC Insights,国融证券研究所中国模拟芯片相关公司约400家,行业竞争激烈。从产品布局来看,少数玩家全面布局,电源管理玩家较多。少数领先厂商对汽车电子级产品有初步布局。模拟芯片厂商主要分为4 类厂商:1、包括圣邦股份、艾为电子、思瑞浦信号链+电源链全布局圣邦股份为国内模拟芯片龙头厂商,以电源管理芯片起家,并逐步拓展信号链芯片产品。思瑞浦是国内信号链芯片龙头,业务拓展至电源管理芯片,并得到国内科技巨头华为的大力支持,其通过哈勃科技持有思瑞浦4.86%的股权,是上市公司第六大股东。艾为电子深耕消费电子领域,在音频功放领域市占率较高,目前圣邦股份和思瑞浦两家均已进入华为供应链。2.纳芯微、上海贝岭主要布局信号链两家平台型公司。其中上海贝岭主打ADC纳芯微主要包括接口产品,隔离驱动芯片。3.主要布局LED 驱动,主要包括明微电子、晶丰明源、富满微。4.芯朋微主要布局电源链中AC/DC、DC/DC。模拟芯片厂商产品布局情况对比:

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资料来源:华泰研究      国内是模拟芯片最大市场,全球市场份额高达36%,但是当前国产模拟芯片化率尚处于低位。随着国产芯片替代进程不断加速,国内模拟芯片厂商有望凭借持续加大的研发投入和轻资产的Fabless模式提升空间,来缩小与国际水平的差距。随着产业链厂商产品组合逐渐丰富,国产模拟芯片龙头有望快速成长。 

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