模擬芯片下游應(yīng)用領(lǐng)域繁雜
模擬芯片負(fù)責(zé)處理連續(xù)的模擬信號(hào)。半導(dǎo)體市場(chǎng)主要包括集成電路(即芯片)、分立器件、光電子器件、傳感器等四大類(lèi)產(chǎn)品,其中集成電路市場(chǎng)占比最大。集成電路按其功能通??煞譃槟M集成電路和數(shù)字集成電路兩大類(lèi)。模擬集成電路主要是指在現(xiàn)實(shí)世界與物理世界之間,由電容、電阻、晶體管等組成的模擬電路集成在一起,用來(lái)產(chǎn)生、放大和處理連續(xù)函數(shù)形式的模擬信號(hào)(如聲音、光線、溫度等);數(shù)字集成電路是對(duì)離散的數(shù)字信號(hào)(如用0和1兩個(gè)邏輯電平來(lái)表示的二進(jìn)制碼)進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算的集成電路。
模擬芯片是電子系統(tǒng)中不可或缺的部分。與數(shù)字集成電路相比,模擬集成電路應(yīng)用領(lǐng)域繁雜、生命周期長(zhǎng)、人才培養(yǎng)時(shí)間長(zhǎng)、價(jià)低但穩(wěn)定。模擬芯片可廣泛應(yīng)用于消費(fèi)類(lèi)電子、通訊設(shè)備、工業(yè)控制、醫(yī)療儀器、汽車(chē)電子等領(lǐng)域,以及物聯(lián)網(wǎng)、新能源、智能穿戴、人工智能、智能家居、智能制造、5G通訊等各類(lèi)新興電子產(chǎn)品領(lǐng)域。
模擬芯片人才培養(yǎng)周期長(zhǎng),經(jīng)驗(yàn)依賴(lài)提升技術(shù)壁壘。模擬集成電路設(shè)計(jì)主要是通過(guò)有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員進(jìn)行晶體管級(jí)的電路設(shè)計(jì)和相應(yīng)的版圖設(shè)計(jì)與仿真,需要額外考慮噪聲、匹配、干擾等諸多因素,要求其設(shè)計(jì)者既要熟悉集成電路設(shè)計(jì)和晶圓制造的工藝流程,又需要熟悉大部分元器件的電特性和物理特性。而數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)大部分是通過(guò)使用硬件描述語(yǔ)言以基本邏輯門(mén)電路為單位在EDA軟件的協(xié)助下自動(dòng)綜合產(chǎn)生,布圖布線也是借助EDA軟件自動(dòng)生成。與數(shù)字集成電路相比,模擬芯片設(shè)計(jì)自動(dòng)化程度低,加上輔助設(shè)計(jì)工具少、測(cè)試周期長(zhǎng)等原因,模擬電路設(shè)計(jì)更依賴(lài)于人工設(shè)計(jì),對(duì)工程師的經(jīng)驗(yàn)要求也更高,培養(yǎng)一名優(yōu)秀的模擬集成電路設(shè)計(jì)師往往需要10年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。
按定制化程度,模擬芯片可分為通用模擬芯片和專(zhuān)用模擬芯片。通用型模擬芯片,也叫標(biāo)準(zhǔn)型模擬芯片,屬于標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品,適用于多類(lèi)電子系統(tǒng),其設(shè)計(jì)性能參數(shù)不會(huì)特定適配于某類(lèi)應(yīng)用,可用于不同產(chǎn)品中。專(zhuān)用型模擬芯片根據(jù)專(zhuān)用的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行設(shè)計(jì),一般集成了數(shù)字和模擬IC,復(fù)雜度和集成程度更高,有的時(shí)候也叫混合信號(hào)IC。根據(jù)ICInsights,2022年全球通用模擬芯片和專(zhuān)用模擬芯片占比分別為40%和60%。
模擬芯片分為電源管理和信號(hào)鏈芯片
電源管理和信號(hào)鏈芯片是模擬芯片的重要組成部分。廣義模擬芯片市場(chǎng)包含信號(hào)鏈、電源管理和射頻三大類(lèi)。其中,電源管理芯片主要是指管理電池與電能的電路,包括充電管理芯片、轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品、充電保護(hù)芯片、無(wú)線充電芯片、驅(qū)動(dòng)芯片等;信號(hào)鏈芯片主要是指用于處理信號(hào)的電路,包括線性產(chǎn)品、轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品、接口產(chǎn)品等。
電源管理芯片:模擬 IC 的關(guān)鍵器件,市場(chǎng)空間廣闊
下游市場(chǎng)發(fā)展迅速,全球及國(guó)產(chǎn)電源管理芯片市場(chǎng)空間廣闊。電源管理芯片產(chǎn)業(yè)下游應(yīng)用場(chǎng)景豐富,覆蓋通信、消費(fèi)電子、汽車(chē)及物聯(lián)網(wǎng)等各個(gè)電子相關(guān)領(lǐng)域。隨著新能源汽車(chē)、5G 通信、物聯(lián)網(wǎng)等下游市場(chǎng)的發(fā)展,電子設(shè)備數(shù)量及種類(lèi)持續(xù)增長(zhǎng),設(shè)備電能應(yīng)用效能管理愈發(fā)重要,帶動(dòng)電源管理芯片需求增長(zhǎng)。根據(jù) Frost&Sullivan 統(tǒng)計(jì),2021 年全球電源管理芯片市場(chǎng)規(guī)模約 368 億美元,2016-2021 年復(fù)合增長(zhǎng)率為 13%。2021 年中國(guó)電源管理芯片市場(chǎng)規(guī)模突破 132 億美元,占據(jù)全球約36%的市場(chǎng)份額。隨著國(guó)產(chǎn)電源管理芯片在家用電器、3C新興產(chǎn)品等領(lǐng)域的應(yīng)用拓展,未來(lái)幾年國(guó)產(chǎn)電源管理芯片市場(chǎng)規(guī)模仍將快速增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)至2025年中國(guó)電源管理芯片市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 235 億美元,20-25 年復(fù)合增長(zhǎng)率為 15%。
信號(hào)鏈芯片:受益于新技術(shù)和下游應(yīng)用,規(guī)模穩(wěn)步增長(zhǎng)
信號(hào)鏈?zhǔn)沁B接真實(shí)世界和數(shù)字世界的橋梁。完整信號(hào)鏈的工作過(guò)程為:從傳感器探測(cè)到真實(shí)世界實(shí)際信號(hào),如電磁波、聲音、圖像、溫度、光信號(hào)等,并將這些自然信號(hào)轉(zhuǎn)化成模擬的電信號(hào),通過(guò)放大器進(jìn)行放大,然后通過(guò) ADC 把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào),經(jīng)過(guò) MCU 或 CPU 或 DSP 等處理后,再經(jīng)由 DAC 還原為模擬信號(hào)。信號(hào)鏈?zhǔn)请娮釉O(shè)備實(shí)現(xiàn)感知和控制的基礎(chǔ),是電子產(chǎn)品智能化、智慧化的基礎(chǔ)。
受益于較長(zhǎng)的生命周期和較分散的應(yīng)用場(chǎng)景,信號(hào)鏈模擬芯片市場(chǎng)發(fā)展態(tài)勢(shì)良好,行業(yè)規(guī)模穩(wěn)步增長(zhǎng)。信號(hào)鏈模擬芯片隨下游發(fā)展一同演進(jìn),朝小型化、低功耗和高性能方向發(fā)展。IC Insights的報(bào)告顯示,全球信號(hào)鏈模擬芯片的市場(chǎng)規(guī)模將從 2016 年的 84 億美金增長(zhǎng)至 2023 年的 118 億美金,16-23 年復(fù)合增長(zhǎng)率約 5%。其中,放大器和比較器、轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品是市場(chǎng)規(guī)模占比最高的兩類(lèi),合計(jì)約占信號(hào)鏈模擬芯片市場(chǎng)規(guī)模的 75%。
多因素驅(qū)動(dòng)模擬芯片市場(chǎng)成長(zhǎng)
全球集成電路市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大,中國(guó)市場(chǎng)發(fā)展快速。根據(jù) Frost&Sullivan 統(tǒng)計(jì),2020 年全球集成電路市場(chǎng)規(guī)模為 3,546 億美元,伴隨著以新能源汽車(chē)、 5G、AIoT 和云計(jì)算為代表的新技術(shù)的推廣,集成電路產(chǎn)業(yè)將會(huì)迎來(lái)進(jìn)一步發(fā)展,預(yù)計(jì) 2025 年將達(dá)到 4,750 億美元,復(fù)合增長(zhǎng)率約為6%。2020 年中國(guó)集成電路行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為 8,928 億元,同比增長(zhǎng) 18%。隨著消費(fèi)電子、汽車(chē)電子、工業(yè)控制、醫(yī)療電子等市場(chǎng)需求的不斷提升,中國(guó)集成電路行業(yè)發(fā)展快速,未來(lái)五年將以 16%的年復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng),至 2025 年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 18,932 億元。
模擬芯片全球市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)步擴(kuò)張,中國(guó)為其最主要的消費(fèi)市場(chǎng)。因其使用周期長(zhǎng)的特性,模擬芯片市場(chǎng)增速表現(xiàn)與數(shù)字芯片略有不同。根據(jù) Frost&Sullivan 統(tǒng)計(jì),2021 年全球模擬芯片行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模約586億美元,中國(guó)市場(chǎng)規(guī)模約2731億元,占比七成左右,中國(guó)為全球最主要的消費(fèi)市場(chǎng),且增速高于全球模擬芯片市場(chǎng)整體增速。預(yù)計(jì) 2025 年中國(guó)模擬芯片市場(chǎng)規(guī)模將增長(zhǎng)至 3340 億元,20-25 年復(fù)合增長(zhǎng)率為 6%。
模擬芯片下游各細(xì)分市場(chǎng)快速擴(kuò)大,通信市場(chǎng)規(guī)模最大,通信、汽車(chē)占比進(jìn)一步提升。根據(jù) ICInsights 統(tǒng)計(jì),專(zhuān)用模擬芯片的下游市場(chǎng)主要包含通信、汽車(chē)、工業(yè)、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)電子等領(lǐng)域。通信是專(zhuān)用模擬芯片最重要的下游市場(chǎng),包含手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)及通訊設(shè)備等,2022 年全球市場(chǎng)規(guī)模為262 億美元,占整個(gè)模擬芯片市場(chǎng)的 32%。汽車(chē)是專(zhuān)用模擬芯片增速最快的下游市場(chǎng),22 年增速為 17%, 2022 年市場(chǎng)規(guī)模為 137 億美元,位居第二。
新能源汽車(chē)快速滲透,模擬芯片價(jià)值量提升
汽車(chē)電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化和智能化提速,車(chē)用 IC 需求快速增加。隨著汽車(chē)電動(dòng)化進(jìn)程加快、汽車(chē)互聯(lián)性增加、自動(dòng)駕駛逐步落地,汽車(chē)半導(dǎo)體從 MCU、功率半導(dǎo)體器件(IGBT、MOSFET)、各種傳感器等,拓展到包括 ADAS 先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)、COMS 圖像傳感器、激光雷達(dá)、MEMS 等更多方面。汽車(chē)對(duì)芯片可靠性、安全性、一致性要求高,需要通過(guò) AEC-Q100、 ISO26262 和IATF16949 等認(rèn)證。
汽車(chē)電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化和智能化催生模擬芯片新需求。模擬芯片應(yīng)用于幾乎所有汽車(chē)電子部件,除了涉及傳統(tǒng)汽車(chē)電子如車(chē)載娛樂(lè)、儀表盤(pán)、車(chē)身電子及 LED 電源管理等領(lǐng)域,還廣泛應(yīng)用于新能源汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)、智能汽車(chē)的智能座艙系統(tǒng)和自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。動(dòng)力總成部分主要包括了電機(jī)控制器、OBC、DC/DC、BMS 等。
根據(jù) iHS 和 Melexis,在 A 到 E 的各個(gè)級(jí)別汽車(chē)中,電動(dòng)化都大幅增加單車(chē)模擬芯片需求量,比如:A 級(jí)燃油車(chē)模擬芯片用量約 100 顆,而 A 級(jí)純電動(dòng)車(chē)需求量高達(dá) 350 顆以上;在 B 級(jí)車(chē)中,模擬芯片單車(chē)用量從燃油車(chē)的 160 顆提升至純電動(dòng)車(chē)的近 400 顆,而純電動(dòng) E 級(jí)車(chē)用量超過(guò) 650顆。
新能源汽車(chē)高增長(zhǎng)助推車(chē)用模擬芯片高價(jià)值產(chǎn)品。全球新能源汽車(chē)市場(chǎng)滲透率從 2018 年 2%上升至 2021 年 8%,銷(xiāo)量從 199 萬(wàn)輛上升至 644 萬(wàn)輛,年復(fù)合增長(zhǎng)率 48%。根據(jù) IC Insights 統(tǒng)計(jì),2022 年全球汽車(chē)專(zhuān)用模擬芯片市場(chǎng)規(guī)模將增長(zhǎng) 17%至 138 億美元,是增速最快的模擬芯片下游市場(chǎng)。
汽車(chē)“三化”賦能模擬 IC 電源管理市場(chǎng)。得益于汽車(chē)電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化,越來(lái)越多的傳感器、功率半導(dǎo)體、電機(jī)等電子零部件裝載在汽車(chē)內(nèi)部,需要更多的電源管理 IC 進(jìn)行電流電壓的轉(zhuǎn)換,從而推動(dòng)電源管理芯片增長(zhǎng)。
特別地,隨著新能源汽車(chē)的高增長(zhǎng),車(chē)用 BMIC 需求迎來(lái)高增長(zhǎng)。根據(jù) Frost&Sullivan 統(tǒng)計(jì),全球新能源汽車(chē) BMS 市場(chǎng)規(guī)模從 2016 年的 5 億美元增長(zhǎng)到 2020 年的 14 億美元,復(fù)合年均增長(zhǎng)率為 33%。根據(jù)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫預(yù)測(cè),全球鋰電池 BMIC 市場(chǎng)規(guī)模將從 2021 年的 43 億美元增加至 2026 年的 80 億美元,CAGR 為 14%,其中汽車(chē)類(lèi) CAGR 超過(guò) 40%。汽車(chē)電池由數(shù)百、甚至多達(dá)數(shù)千節(jié)電芯串聯(lián)和并聯(lián)構(gòu)成,電芯、模塊間會(huì)出現(xiàn)電量不平衡,大量的電芯串聯(lián)要求電芯之間的電量一致,因此需要采用電池監(jiān)測(cè)芯片對(duì)每個(gè)電芯進(jìn)行電壓、電流檢測(cè)。同時(shí),電動(dòng)汽車(chē)的充放電過(guò)程也需要保護(hù)芯片來(lái)防止部分電芯的過(guò)充或過(guò)放。
車(chē)規(guī)級(jí) BMIC 完整解決方案的供應(yīng)商主要有 ADI(AFE 主要來(lái)自于收購(gòu)的 Maxim 和 Linear 產(chǎn)品線)、TI、英飛凌、NXP、瑞薩(AFE 主要來(lái)自于收購(gòu)的 Intersil 產(chǎn)品線)、ST 和安森美等。其中汽車(chē) BMS 的 AFE 芯片的技術(shù)難度在于采樣通道數(shù)、內(nèi)部 ADC 數(shù)量等。此外,由于 AFE 芯片的需求與電芯數(shù)量成正比,電芯數(shù)量與電壓成正比,800V 電壓平臺(tái)對(duì) AFE 的需求相比 400V 平臺(tái)翻倍增長(zhǎng)。400V 系統(tǒng)電動(dòng)汽車(chē)大約需要 8 個(gè) AFE 芯片和 1 個(gè)隔離通訊芯片,而 800V 系統(tǒng)約需要 16 個(gè) AFE 芯片和 1 個(gè)隔離通訊芯片。
車(chē)用信號(hào)鏈芯片為車(chē)聯(lián)萬(wàn)物、信息交互提供支持。車(chē)用信號(hào)鏈芯片發(fā)揮多種用途。一類(lèi)是射頻 IC,為汽車(chē)提供無(wú)線通信。汽車(chē)四大無(wú)線通訊方案:蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、WLAN、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS 和 V2X 車(chē)聯(lián)網(wǎng),都需要多個(gè)射頻 IC 和射頻模塊實(shí)現(xiàn),大多數(shù)此類(lèi)元件都包含在 TCU 中。另一類(lèi)是為傳感器和處理器之架起橋梁的特定模擬 ASSP/ASIC。外界真實(shí)信號(hào)被傳感器感知,得到的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器最終傳遞給 MCU 處理。
汽車(chē)的電動(dòng)化、智能化拉動(dòng)了視頻傳輸?shù)?a target="_blank">接口技術(shù)的升級(jí)、芯片數(shù)量和芯片價(jià)值量的提升。隨著汽車(chē)新車(chē)型配置,智能座艙、高級(jí)輔助駕駛的需求越來(lái)越強(qiáng)烈,單車(chē)對(duì)高清屏以及高清攝像頭的使用越來(lái)越多。根據(jù)電子工程專(zhuān)輯顯示,高清視頻傳輸芯片的市場(chǎng)規(guī)模將以 35%-40%以上的年增長(zhǎng)率快速擴(kuò)容。車(chē)載攝像頭預(yù)計(jì) 2025 年在全球的市場(chǎng)需求量會(huì)超過(guò) 3 億臺(tái)以上,視頻傳輸芯片的市場(chǎng)規(guī)模也將達(dá)到人民幣 90 億元,這將進(jìn)一步擴(kuò)大車(chē)載模擬接口芯片的使用量。此外,視頻數(shù)據(jù)傳輸 HDMI 接口不斷迭代升級(jí),分辨率不斷提高,最新的 2.1 接口可以支持到 8K-60 幀分辨率,這進(jìn)一步拉動(dòng)了相關(guān)模擬接口芯片的價(jià)值量。
5G通訊和手機(jī)功能升級(jí),驅(qū)動(dòng)模擬芯片行業(yè)成長(zhǎng)
5G 廣泛應(yīng)用推動(dòng)通信領(lǐng)域模擬芯片迭代升級(jí)。無(wú)論是智能手機(jī)還是基站等基礎(chǔ)設(shè)施,一套完整的 5G 通信系統(tǒng)包含了從信號(hào)鏈到電源鏈的多種模擬芯片的迭代升級(jí)。模擬芯片在通訊領(lǐng)域應(yīng)用于寬帶固定線路接入、數(shù)據(jù)通訊模塊、有線網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施等,其中無(wú)線通信估計(jì)占 2022年通信模擬芯片領(lǐng)域銷(xiāo)售額的 91%。無(wú)線通信模塊通常包括天線、射頻前端、射頻收發(fā)、基帶。其中,射頻前端模塊是移動(dòng)終端通信的核心組件。
智能手機(jī)由模擬 IC、數(shù)字 IC、OSD 器件、非半導(dǎo)體器件組成。其中模擬 IC 主要可分為射頻器件和電源管理裝置。射頻器件是處理無(wú)線電信號(hào)的核心裝置,包括射頻前端、射頻收發(fā)、射頻開(kāi)關(guān)、射頻 PA 等。電源管理裝置包括快充芯片、無(wú)線充電芯片等。
手機(jī)功能升級(jí)主要從多個(gè)層面驅(qū)動(dòng)手機(jī)模擬 IC 市場(chǎng)需求。智能手機(jī)中按照功能劃分,模擬芯片主要用于 DC/DC 電源、輸入電源保護(hù)、音頻/震動(dòng)、I/O 連接等功能區(qū)域。首先,5G 等通信技術(shù)升級(jí)直接導(dǎo)致移動(dòng)終端需要增加可覆蓋智能手機(jī)新增頻段的射頻器件;第二,智能手機(jī)功能復(fù)雜度不斷提升,導(dǎo)致手機(jī)各功能模塊對(duì)移動(dòng)終端電源管理芯片的性能(噪音水平和功耗等)和數(shù)量提出了要求;第三,手機(jī)光學(xué)升級(jí)、快充創(chuàng)新等進(jìn)一步帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)、快充等芯片的價(jià)值量;第四,智能手機(jī)行業(yè)需求的復(fù)蘇以及 5G 手機(jī)滲透率的提升有望拉動(dòng)模擬 IC 整體需求量的抬升。
5G 技術(shù)直接促進(jìn)手機(jī)模擬 IC 和射頻器件價(jià)值量提升。5G 技術(shù)升級(jí),為了覆蓋 5G 新增頻段,移動(dòng)智能終端需要配套的射頻前端器件。5G 通過(guò)拓寬帶寬、增加通路數(shù)量提高數(shù)據(jù)傳輸速度,與4G 的低頻電路不同,高頻電路需要從材料到器件,從基帶芯片到整個(gè)射頻電路進(jìn)行重新設(shè)計(jì),復(fù)雜度提升的同時(shí),也需要增加射頻開(kāi)關(guān)、濾波器、放大器的數(shù)量以滿足對(duì)不同頻段信號(hào)接收、濾除、放大、發(fā)射的需求。
5G 核心技術(shù)為基站射頻芯片帶來(lái)機(jī)會(huì),電源管理 IC 用量隨之增加。5G 基站的三個(gè)功能實(shí)體分別為 CU、DU、AAU。DU 和 AU 是原基帶單元 BBU 按處理實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)任務(wù)進(jìn)行拆分。AAU(有源天線單元)是射頻單元及無(wú)源天線的合并。5G 基站采用大規(guī)模天線陣列、載波聚合和新頻譜,對(duì) PA 性能、獨(dú)立射頻通道數(shù)量、天線開(kāi)關(guān)數(shù)、濾波器數(shù)量和 PA 開(kāi)關(guān)數(shù)量等需求增加。例如,4G 基站對(duì)應(yīng)的射頻 PA 需求量為 12 個(gè),而 5G 基站對(duì)應(yīng)的 PA 需求量高達(dá) 192 個(gè)。由于 5G 基站有更多的天線、射頻組件和更高頻率的毫米波,基站功率約為 4G 基站的 3-4 倍,電源管理 IC 的用量隨之增加,宏基站需要約 120 顆電源管理 IC、小基站需要約 20 顆。
萬(wàn)物互聯(lián)AloT終端數(shù)量快速發(fā)展
萬(wàn)物互聯(lián)趨勢(shì)下,消費(fèi)級(jí)和工業(yè)級(jí)物聯(lián)網(wǎng)終端的廣泛應(yīng)用推升模擬芯片需求。大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)mMTC 是 5G 三大應(yīng)用場(chǎng)景之一,以低功耗和海量接入為特點(diǎn),對(duì)應(yīng)無(wú)線供電芯片、低功耗供電芯片和 5G 通訊芯片等,同時(shí)物聯(lián)網(wǎng)終端還涉及到車(chē)聯(lián)網(wǎng)各類(lèi)傳感器和智能家居微控制器、傳感器等模擬芯片應(yīng)用。根據(jù) GSMA 數(shù)據(jù),2021 年全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)數(shù)量為 148 億個(gè),同比增長(zhǎng)16%,其中工業(yè)級(jí)設(shè)備占比為 47%,預(yù)計(jì) 2025 年全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)數(shù)量上升至 252 億個(gè),工業(yè)級(jí)設(shè)備占比 55%。
眾多物聯(lián)網(wǎng)終端應(yīng)用推升模擬芯片用量。由于物聯(lián)網(wǎng)主要是物理世界的終端設(shè)備互聯(lián),壓力、亮度、距離等物理參數(shù)是信息互聯(lián)的重要手段,智能家居、智慧城市、無(wú)人機(jī)等物聯(lián)網(wǎng)下游的快速 、發(fā)展,成為了模擬芯片的重要推動(dòng)力。如:掃地機(jī)器人的模擬芯片包括運(yùn)算放大器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、線性穩(wěn)壓器(LDO)、模擬開(kāi)關(guān)等,以實(shí)現(xiàn)掃地機(jī)器人的紅外障礙感應(yīng)、TOF 探測(cè)、LDS 激光測(cè)距、超聲傳感等功能。
歐美廠商壟斷,國(guó)產(chǎn)替代潛力巨大
國(guó)內(nèi)模擬 IC 廠商正處于快速成長(zhǎng)階段,模擬 IC 國(guó)產(chǎn)化率進(jìn)一步提升的內(nèi)部和外部條件均趨于成熟。首先,國(guó)內(nèi)代工廠制程和工藝滿足要求,技術(shù)日臻成熟,可以與模擬 IC 廠商進(jìn)行協(xié)同;第二,國(guó)際模擬大廠向工業(yè)和車(chē)載領(lǐng)域傾斜,減少對(duì)消費(fèi)等領(lǐng)域的資源支持,給國(guó)產(chǎn)廠商差異化競(jìng)爭(zhēng)創(chuàng)造了機(jī)遇;第三,國(guó)內(nèi)模擬 IC 廠商逐步突破產(chǎn)品種類(lèi)和質(zhì)量,并持續(xù)發(fā)力產(chǎn)品導(dǎo)入和客戶驗(yàn)證。國(guó)內(nèi)模擬 IC 廠商迎來(lái)了內(nèi)部和外部的雙重歷史機(jī)遇,在產(chǎn)品、技術(shù)、客戶、市場(chǎng)份額等方面有望加速突破,推動(dòng)模擬芯片國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。
歐美廠商占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)
中國(guó)是全球最大的半導(dǎo)體和模擬芯片市場(chǎng)。IDC 數(shù)據(jù)顯示,2020 年中國(guó)大陸占全球模擬芯片市場(chǎng)的比例達(dá)到 36%,超過(guò)歐美及其他地區(qū)。國(guó)際模擬芯片大廠如德州儀器、亞德諾等收入來(lái)源市場(chǎng)中,中國(guó)收入占比有明顯提升的趨勢(shì)。以亞德諾為例,2015 年至 2021 年,中國(guó)地區(qū)的收入占比從 15%提升至 22 %,于 2020 年達(dá)峰值 24%。
歐美廠商占據(jù)絕大多數(shù)市場(chǎng)份額,行業(yè)集中度較低。根據(jù) Frost& Sullivan 的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),2019 年全球前十模擬 IC供應(yīng)商基本被歐美國(guó)家主導(dǎo),共占據(jù) 67%左右的市場(chǎng)份額。德州儀器在模擬芯片中表現(xiàn)強(qiáng)勁,2018-2019 年間占據(jù) 19%的市場(chǎng)份額,第二梯隊(duì)亞德諾、英飛凌、意法半導(dǎo)體、思佳訊也紛紛超過(guò)了 5%。模擬芯片整體呈現(xiàn)出較為分散的發(fā)展布局,剩余 IC 廠商對(duì)應(yīng)市場(chǎng)占有率不超過(guò) 1%,行業(yè)集中度較低。以電源管理芯片為例,IC Insights 數(shù)據(jù)顯示,2020 年全球供應(yīng)商前五名依次為德州儀器、高通、亞德諾、美信、英飛凌,共占據(jù) 71%的市場(chǎng)份額。
模擬芯片競(jìng)爭(zhēng)格局穩(wěn)定,CR5、CR10 市場(chǎng)份額有所提升。據(jù) IC Insights 統(tǒng)計(jì),2017 到 2020 年全球前十大模擬廠商變動(dòng)不大,僅 Qorvo 在 2021 年躋身前十。模擬芯片在德州儀器、亞德諾、思佳訊為代表的歐美廠商的帶領(lǐng)下,逐漸形成了較為穩(wěn)定的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局。五年間,CR5 和CR10 市場(chǎng)份額各提升了近 10%,市場(chǎng)集中度有所提升。
模擬芯片頭部廠商的產(chǎn)品線與下游應(yīng)用豐富。優(yōu)秀的模擬芯片設(shè)計(jì)企業(yè)需要長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)的累積,全球主要模擬芯片設(shè)計(jì)企業(yè)依靠豐富的技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)、大量的核心 IP 和產(chǎn)品類(lèi)別形成了競(jìng)爭(zhēng)壁壘,規(guī)模不斷壯大。全球領(lǐng)先的模擬IC廠商主要包括TI(德州儀器)、ADI(亞德諾)、Infineon(英飛凌)等,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展,均形成了豐富的下游應(yīng)用領(lǐng)域和多元化的產(chǎn)品種類(lèi)。
近年來(lái)國(guó)際模擬芯片巨頭的產(chǎn)品布局向汽車(chē)、工業(yè)等下游領(lǐng)域傾斜。德州儀器 TI 2021 全年?duì)I業(yè)收入為 183 億美元,其中汽車(chē)和工業(yè)銷(xiāo)售占其收入的 62% 以上,相比 2013 年的 42%占比有大幅攀升。亞諾德 ADI 的汽車(chē)和工業(yè)下游收入占比由 2013 年的 61.6%上升至 2021 年的 71.3%。在國(guó)際大廠將戰(zhàn)略重心轉(zhuǎn)移至工業(yè)和汽車(chē)領(lǐng)域之際,國(guó)內(nèi)廠商有望以中低端消費(fèi)電子產(chǎn)品為切入口,占領(lǐng)中低端市場(chǎng)并向高端市場(chǎng)延伸,逐步實(shí)現(xiàn)差異化替代。
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