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浅谈国产模拟芯片,实力几何?

发布时间:2022-06-02作者来源:萨科微浏览:1090


在模拟芯片这个领域,国内玩家不可谓不多,而且已经有不少本土厂商上市。我们都知道,模拟芯片的特点是散、多、细,而且“便宜”,下游应用领域广泛,以出货量多致胜。所以企业的产品不仅需要技术硬,要产品种类多,还要毛利高,才能在这个市场杀出一条血路。那么,国产上市的这些模拟芯片企业他们的实力到底怎样呢?


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模拟芯片分类和特点

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首先,让我们来看下什么是模拟芯片。数字芯片最擅长处理数字0和1,而模拟芯片可以读取和处理语音、音乐和视频等波形。因此,模拟芯片为充满存储和操作能力的数字世界搭建了一座桥梁。根据功能划分,模拟芯片可分为电源管理芯片、信号链芯片、射频芯片和其他器件等。在整个模拟芯片市场中,电源管理和信号链芯片合计占近七成的市场份额。


受益于较长的生命周期和较分散的应用场景,信号链芯片的市场在近几年发展态势良好,行业规模也在稳步增长。信号链芯片主要是对模拟信号进行收发、转换、放大、过滤等处理。一个完整信号链的工作原理为:从传感器探测到真实世界实际信号,如声音、图像、温度、电磁波、光信号等并将这些自然信号转化成模拟的电信号,再通过放大器进行放大,然后通过ADC转换器把模拟信号转化为数字信号,经过 MCU 或 CPU 或 DSP等处理后,一方面,经由DAC还原为模拟信号,另一方面,通过各种连接芯片实现互联互通。可以说,信号链是电子设备实现感知和控制的基础。在信号链芯片中,放大器和比较器(线性产品类)是市场规模占比[敏感词]的品类。随着数字芯片的面积越来越小,与之配套的信号链芯片也会在更多新技术的推动下朝着小型化、低功耗和高性能的方向发展。


而电源管理芯片作为一种在电子设备中承担电能变换、分配和监控的芯片,存在于几乎所有的电子产品和设备中广泛运用,是模拟芯片[敏感词]的细分市场之一。其功能一般包括电压转换、电流控制、低压差稳压、电源选择、动态电压调节、电源开关时序控制、LED 驱动、LED 照明驱动等。电源管理芯片已经成为提升整机性能和差异化竞争的关键,目前电源管理芯片技术正朝着高效、低能耗、集成化、内核数字化、智能化方向不断发展。


了解了模拟芯片的分类之后,我们来看下模拟芯片的特点。模拟集成电路行业的主要特点是生命周期长品类多且复杂设计难度高/人才稀缺、下游应用广泛


具体来看,模拟芯片的生命周期一般较长,如德州仪器于1979年推出的音频运算放大器NE5532已销售超40年;ADI 50%以上的营收是来自于10年以上的产品。不同于数字芯片强调运算性能,追求运算速度,需通过追逐先进制程来保持竞争优势。模拟芯片更重要的是在高信噪比、低失真、高可靠性和稳定性等其他各种参数中取得平衡,产品一旦达到设计目标后就具备较长的生命力,大部分产品生命周期可长达10年以上。长寿创造了一种持续数十年的低流失率产品,也减少了对维护研发的需求,为再投资或分销腾出资金。


种类多且复杂是模拟芯片的又一大特点,模拟细分市场在客户和产品两个方面是多样化的。模拟公司有成千上万的客户,但没有一个客户能很大一部分的收入,也没有一个产品占收入的很大一部分。德州仪器拥有近14万种器件,大约有17个大类,每个大类又有十几到几十个场景应用不同的子产品线;ADI也有超过7万多种的模拟器件,其中大约80%的营收来自于占比不到 0.1%的产品品类。


再者,模拟芯片对人才的要求也很高,具有高度的经验依赖度。设计者不仅需要熟悉电路设计和晶圆制造工艺流程,还要熟知大部分元器件的电特性和物理特性,再加上EDA工具对模拟芯片的设计和仿真作用有限,所以不能像数字芯片那样可以很好借助于EDA工具来设计,模拟芯片更加依赖人工设计。一个优秀的模拟设计工程师至少需要10年以上的经验。


高度的经验依赖性和产品的长生命周期造就了模拟芯片的高壁垒特征,产品的多样性也使得竞争对手很难进入拥有20年跑道的市场以跟上步伐。所以外围者会因为没有长期的技术、人才和市场积累难以进入这个赛道;而在护城河之内的企业,也会因为复杂的产品种类而使得市场竞争格局分散,市占率提升难度很大。


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国内模拟芯片厂商的情况分析

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下图是国内主要的模拟芯片厂商2021年的营收、毛利率、主营产品种类和部分产品数量等信息。从这些数据中我们或许可以对国产模拟芯片的实力窥得一二。


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信息来源:各厂商财报
(制表:半导体行业观察)


我们可以看到,目前国内大多数模拟芯片厂商都以电源管理芯片为主,如力芯微、芯朋微、必易微、晶丰明源、明微电子、矽力杰等,而专注于信号链器件的公司还不多。这主要是由于微弱信号、高频信号处理技术门槛高,国内在信号链产品进口替代尚处于起步阶段。而电源管理国内模拟 IC 厂商可以从某个细分领域切入市场,对标德州仪器、ADI等公司产品,以更低价格、更好服务替代进口,应用逐渐拓展,预期国产电源管理芯片市场规模将会继续实现增长,同时国内厂商的市场竞争也会愈发激烈。


近年来,5G、物联网、新能源汽车等新兴行业发展迅速,驱动电源管理芯片市场需求持续上升。根据 Frost & Sullivan 统计,中国电源管理芯片市场至2025年将达到234.5亿美元的市场规模,行业规模的快速增长为公司收入增长提供了良好的市场机遇。


从毛利率来看,德州仪器2021年的毛利率是67.5%,今年[敏感词]季度毛利率更是提升到了70.2%。国内模拟芯片企业的毛利率大都在50%左右。高毛利是模拟芯片厂商保持竞争力的一个重要因素。而电源管理芯片产品的毛利率通常低于信号链产品,从单项来看,2021年思瑞浦的信号链芯片产品毛利率为63.48%,电源管理芯片产品毛利率为50.37%;2021年圣邦股份的信号链毛利率为60.77%,电源管理产品53.03%。所以国内的模拟芯片厂商也在逐渐向信号链芯片迈进。如圣邦股份、思瑞浦、希荻微等既做电源管理也做信号链产品。


在产品种类数量上,相比德州仪器和ADI,拥有上万甚至十几万种模拟芯片产品型号,国内企业多的是几千种,如圣邦股份有3800多种,少的是几百种。所以数量上的差距显而易见。市占率方面国内大概是在零点几的市占,这也是情理之中。诚如TI和ADI,也是零点几的市占堆起来的。模拟集成电路行业虽被外国厂商所占据,排名前十的模拟芯片公司市场占有率约 60%,余下单一企业的市场占有率大都不超过1%,但这也变相给了本土模拟集成电路设计企业的发展提供了较为有利的市场条件。


因为国内的模拟芯片企业本身营收数额不大,所以在研发投入金额方面自然也是无法与大厂匹及的。从上图数据可以看出,大多数厂商的研发投入在1亿元左右。但是在研发比例上还是较可观的,例如希荻微的研发投入占营收的32%,这在诸多厂商中可以说是研发投入较大的一家厂商。芯海科技的研发投入占总营收的25.66%,芯朋微的研发占公司营业收入的17.49%,晶丰明源的研发占公司营业收入12.98%等等。


在模拟芯片的发展趋势中我们还观察到,模拟芯片龙头也在不断整合其他类产品来巩固护城河。譬如现在随着智能化需求的增加,起信号调理功能的模拟芯片和信号处理功能的 MCU 芯片的融合趋势日趋明显。模拟巨头TI和ADI在MCU和DSP等领域也很强,而传统意义上的MCU龙头ST、恩智浦以及MicroChip等在模拟IC领域也获得了一定的市场地位。类似MCU和模拟芯片的融合将是行业的发展必由趋势,这也是国内模拟芯片企业学习的地方。


另外,国际模拟大厂大都采用IDM模式,国内方面绝大部分采用Fabless模式,对上游供应链依赖性较大,譬如2021年晶圆产能缺货,分配不均,一定程度上影响了一些芯片公司。但IDM模式对于当下国内的模拟芯片企业来说,可能负担较重,所以未来不乏有模拟芯片厂商开始探索和走向相对轻资产的Fab-lite模式。


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结语

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总体来看,国内模拟芯片企业在市场地位、整体技术实力、销售规模、产品种类齐全性等方面与国际模拟芯片大厂均存在一定差距。但有差距就有动力,这些差距既给了本土厂商巨大的改进和成长空间,也清晰的说明了本土厂商需要长时间的不断努力才有可能逐步缩小与国际龙头的差距。在当下中国大陆纷纷开始建晶圆厂,这对于大多数的模拟芯片Fabless企业来说,为其在降低成本、扩大产能、地域便利性等方面提供了新的支持,对其发展起到了拉动作用。同时,大陆市场的旺盛需求和投资热潮也促进了我国模拟集成电路设计产业专业人才的培养及配套产业的发展,集成电路产业环境的良性发展为我国模拟集成电路设计产业的扩张和升级提供了机遇。




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