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半导体行业的晴雨表数字系统与现实世界间的桥梁国产模拟芯片能否
发布时间:2022-09-25 04:27:45 来源:leyu乐鱼体育在线登录 作者:leyu乐鱼全站App下载

  半导体行业的晴雨表,数字系统与现实世界间的桥梁,国产模拟芯片能否出奇制胜?【附下载】 芯东西内参

  模拟芯片是一种处理连续性模拟信号的集成电路芯片,广泛应用于消费电子、通讯、工控、医疗、汽车等各下游终端,是数字系统和真实世界的桥梁。全球龙头TI的产品种类多达8万种以上。基于终端应用范围宽广的特性,模拟芯片市场不易受单一产业景气变动影响,相对半导体行业其他细分领域周期性较弱。

  根据WSTS数据,2016-2021年,全球模拟芯片市场规模从478.48亿美元成长到 741.05亿美元,年复合增速达9.14%;预测2022年全球模拟芯片市场规模将达845.39亿美元,同比+14.08%。其中,汽车和通讯将是专用模拟芯片增速最快的下游领域,预计2022年将分别增长17%和14%。

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  狭义的模拟芯片,其内部电路完全由模拟电路的基本模块构成;广义的模拟芯片还包括数模混合信号芯片和射频前端芯片。根据WSTS定义,设备中50%及以上面积被模拟电路占用的芯片归类为模拟芯片。

  通用模拟芯片(General Purpose Analog)属于通用型产品,应用于不同场景中,设计性能参数不会特定适配于某类应用。

  专用模拟芯片(Application-Specific Analog)根据专用的应用场景设计,一般集成了数字和模拟 IC,复杂度和集成程度更高,有的时候也叫混合信号 IC。

  IC Insights预测,2022年通用模拟芯片和专用模拟芯片的市场规模分别为329.17亿美元和502.96亿美元,占比分别为39.56%和60.44%。

  专用模拟芯片市场按照下游应用领域可分为消费、计算、通讯、汽车、工业及其他。

  IC Insights预测,2022年通讯市场占据专用模拟芯片市场最大份额,总规模预计将达 262.33亿美元,占专用模拟芯片市场的52.16%。此外,汽车市场为专用模拟芯片第二大市场,市占率约为27.35%,工业及其他、消费和计算则分别占据8.22%、6.18%和6.06%的市场份额。

  。按照IC Insights的预测,2022年在通用模拟芯片市场中,放大器&比较器、接口芯片、转换器和电源管理芯片的占比分别为13.61%、9.20%、12.77%和 64.41%。

  基于终端应用范围宽广的特性,模拟芯片市场不易受单一产业景气变动影响,因此价格波动远没有存储芯片和逻辑电路等数字芯片的变化大,市场波动幅度相对较小。

  模拟电路设计需要在速度、功耗、增益、精度、电源电压、噪声、面积等多种因素间进行折中,而数字电路设计只需在功耗、速度和面积三个因素间进行平衡。模拟电路对噪声、串扰和其他干扰比数字电路敏感得多。

  随着工艺尺寸的不断减小,电源电压的降低和器件的二级效应对模拟电路比数字电路的影响严重得多,给模拟设计带来了新的挑战。版图对于模拟电路的影响远大于数字电路,同样的线路差的版图会导致芯片无法工作。

  意义上来说,模拟芯片是电子产业的晴雨表,基本代表了整个市场的发展状况。

  与数字芯片设计的规范化、抽象化不同,模拟芯片的研发人员不仅需要掌握集成电路设计所需的基础知识,还需要了解模拟芯片设计相关领域的技术细节。

  与数字电路不同,模拟电路很多时候是模糊逻辑,需要考虑的变量特别多,往往没有绝对优化路径,工程师需要根据自身经验和实际需求来做出相对优化的选择。

  因此模拟芯片设计人员的经验积累程度,对所设计产品的技术水平和整体性能起到了至关重要的作用,其一般要拥有 5-10 年设计经验才能够独立完成芯片设计。

  从技术层面来看,模拟芯片不受制于摩尔定律和高端制程,部分采用 CMOS 工艺,还有很多采用 BCD、CDMOS 工艺,产品强调的是高信噪比、低失真、低耗电、高可靠性和稳定性,制程的缩小反而可能导致模拟电路性能的降低。对于模拟芯片来说,目前业界仍大量使用 0.18um 和 0.13um 工艺节点。

  根据WSTS数据,2021年全球半导体市场总规模达5558.93亿美元,同比+26.23%。

  其中,集成电路市场规模达4630.02亿,占全球半导体市场总规模的83.29%。集成电路又分为模拟芯片、微处理器、逻辑芯片和存储芯片,市场规模分别为741.05亿、802.21亿、1548.37亿和1538.38亿美元,占集成电路比重分别为16.01%、17.33%、33.44%和33.23%。

  2021年受全球缺芯和下游需求拉动,全球模拟芯片市场规模大幅提升,达到741.05亿美元,同比+33.14%,增速达到近20年来最高。在汽车、工业、新能源等领域的持续拉动下,WSTS预测,2022年全球模拟芯片市场依旧将保持两位数以上增速成长,预计市场规模将达845.39亿美元,同比+14.08%。

  作为真实世界和数字世界的桥梁,模拟芯片将被广泛地运用于汽车智能驾驶系统之中,汽车的智能化为模拟集成电路技术的长足发展提供了广阔的空间。IC Insights预测,2022年专用模拟芯片各下游市场中,汽车领域增速最快,预计同比将增长17%。

  与此同时,汽车电气化以及工业4.0升级,也将成为电源管理芯片的助推剂。相对而言,消费类及计算方面应用需求将有所降低。IC Insights预测,2022年,专用模拟芯片各下游市场中,通信领域预计同比将增长14%。此外,计算机、消费和工业及其他领域仍将保持高速增长,预计将分别增长9%左右。

  2021 年全球前十大模拟芯片公司合计市占率为68.3%。其中,排名第一的是TI市占率为19%,ADI位居第二,市占率为12.7%。此外,英飞凌、ST、Qorvo、NXP等均取得 5%以上的市场份额。

  根据Frost&Sullivan统计,2020年中国模拟芯片行业市场规模约2503.5亿元,2016-2020年年复合增长率约5.8%。随着新技术和产业政策的双轮驱动,未来中国模拟芯片市场将迎来发展机遇,预计到2025年中国模拟芯片市场将增长至3339.5亿元,年复合增长率约5.9%。▲2016 年-2025E 中国模拟芯片市场规模及同比增速随着经济的不断发展,中国已成为了全球最大的电子产品生产市场,衍生出了巨大的集成电路器件需求。IBS预计,到2027年中国将消费全球62.85%的半导体元器件。▲2020 年全球模拟芯片市场规模按地区分布国内模拟集成电路企业由于起步较晚、工艺落后等因素,在技术和生产规模上都与世界领先企业存在着较大的差距。根据中国半导体协会数据,2020年我国模拟芯片自给率仅为12%。近年来,受到国际贸易摩擦及国内行业促进政策持续加码等多重因素的影响,国内集成电路行业繁荣发展,国产化替代加速进行。近年来,我国出台了一系列政策法规,从产业定位、战略目标、税收等各方面对集电路行业进行支持与鼓励。本土模拟芯片设计企业开启了蓬勃发展。科创板成立以来,我国A股模拟芯片设计公司数量激增。在SW电子-半导体-模拟芯片设计分类的基础上,报告排除了以射频、MEMS传感器等为主营业务的公司,精选出了16家模拟芯片设计公司进行对比分析。圣邦股份和思瑞浦在信号链和电源管理产品布局上相对较为均衡。2021年,圣邦股份信号链与电源管理产品比重分别为31.67%和68.29%;思瑞浦以信号链产品起家,后逐步拓展电源管理产品种类,2021年,其信号链与电源管理产品占比分别为77.51%和 22.49%,2022Q1其电源管理产品比重快速提升至35.52%。电源管理芯片在手机、平板电脑、PC、大小家电等领域应用广泛,伴随TI等巨头逐渐转向工业和汽车等终端市场,国产厂商迎来替代良机。在A股模拟芯片设计公司中,富满微、希荻微、英集芯、晶丰明源、芯朋微、明微电子、必易微和赛微微电等公司主要专注在电源管理芯片细分。▲主要模拟芯片公司产品类别从研发费用率上看,2021 年,模拟公司研发费用率大部分落在10%-30%的区间,其中,思瑞浦、艾为电子、芯朋微、圣邦股份等公司研发费用率分别达22.70%、17.91%、17.49%和16.89%。从研发投入的绝对额上看,2021年,艾为电子、圣邦股份和思瑞浦的研发费用位居前三,分别为 4.17亿、3.78亿和3.01亿元。2021 年在电子所有细分板块中,模拟芯片设计毛利率位居所有细分行业第一,达到49.11%,远高于第二名的半导体设备40.41%和第三名的数字芯片设计的38.32%。从净利率上,模拟芯片设计依旧在所有电子细分板块中排名第一,2021 年模拟芯片设计净利率为28.89%。2021 年受半导体行业整体高景气影响,半导体行业呈现代工产能供不应求状况,在产能紧缺状况下,模拟公司毛利率水平达到近年来较高水平。行业整体毛利率均在34%以上,其中,臻镭科技毛利率高达88.46%,明微电子、赛微微电和思瑞浦毛利率分别达64.98%、62.32%和60.53%。由于通讯以及工业控制类的芯品产品功能复杂,可靠性高,因此与消费电子领域产品相比毛利率较高。根据思瑞浦招股说明书,2019年,其通讯领域毛利率达66.21%,工业控制领域毛利率达53.60%,消费电子领域毛利率为35.76%,通讯和工业控制领域毛利率显著高于消费电子。由于信号链产品在通讯及工业领域应用较多,国内公司电源管理产品主要应用于消费电子等领域,因此从整体上看,信号链产品毛利率高于电源管理产品。以圣邦股份和思瑞浦为例,2021年圣邦股份信号链和电源管理毛利率分别为60.77%和53.03%,思瑞浦信号链和电源管理毛利率分别为63.48%和 50.37%。主要的16家模拟公司划分为三大类型,即产品与下游应用领域相对多元的综合类、以电源管理芯片为主和以 LED 照明或显示驱动芯片为主的模拟公司。(1)综合类模拟公司毛利率稳中有升,2021年毛利率普遍在50%以上。由于产品种类和下游应用领域较为多元,综合类模拟公司毛利率相对较为稳定,并且随着中高端产品和工业、汽车等领域持续拓展,综合类模拟公司的毛利呈现出稳中有升的态势,2021 年思瑞浦和圣邦股份的毛利率分别达60.53%和55.50%。(2)电源管理类模拟公司毛利率普遍在30%-40%区间。我国以电源管理芯片为主的模拟公司,主要面向以手机、平板、PC、可穿戴设备、移动智能终端设备、大小家电为主的消费类市场,其毛利率较以通讯、工业和汽车为主要下游的公司略低,但高于以LED驱动芯片为主的公司。伴随规模和技术实力的不断增强,以电源管理芯片为主的模拟公司逐渐向信号链产品以及工业、汽车、通讯等高端应用领域扩展。(3)以LED驱动芯片为主的公司毛利率在20%-35%区间,2021年受缺货涨价影响毛利率大幅增长。相较于其他细分领域,LED驱动芯片市场国产化率水平较高,市场竞争较为激烈。2021年受行业整体产能紧缺影响,LED驱动芯片价格大幅上涨,拉动毛利率大幅上行,伴随供需结构逐渐平衡,2022Q1行业毛利率有所回落。由于LED驱动芯片竞争相对激烈,行业公司逐渐向电机驱动等其他电源管理芯片产品拓展,预计未来行业公司毛利率将持续提升。芯东西认为,模拟芯片是连接数字世界和物理世界的桥梁,下游品种繁杂且受单一产业景气影响小,相比数字芯片更能抵御行业的周期波动。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。

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