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研究報告:半導(dǎo)體深度研究報告之模擬芯片

日期:2020-12-08 來源:華辰資本研究所閱讀:565
核心提示:模擬芯片產(chǎn)品類別豐富,通用型和專用型的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。細分領(lǐng)域眾多,依賴于工程師設(shè)計能力,具有一定設(shè)計門檻。市場份額相對較小,但是發(fā)展趨勢以及增長情況最佳。以IDM形式為主要商業(yè)模式。
 1.模擬芯片:處理連續(xù)函數(shù)形式模擬信號(如聲音、光線、溫度等)集成電路。

2.模擬芯片類別:

a.信號鏈類模擬芯片產(chǎn)品:放大器芯片(包括運算放大器、音頻放大器和視頻驅(qū)動器等)、模擬開關(guān)及接口電路等。

b.電源管理類模擬芯片產(chǎn)品:LED驅(qū)動電路以及線性穩(wěn)壓器、ADC/DAC轉(zhuǎn)換器、CPU電源監(jiān)測電路、鋰電池充電管理芯片、過壓保護電路及負載開關(guān)等非驅(qū)動類電源管理產(chǎn)品。

3.應(yīng)用方向:廣泛應(yīng)用于通信、汽車、電腦周邊和消費電子等領(lǐng)域,其中消費和通信領(lǐng)域占比最大。

信號處理原理

1.模擬IC信號原理:

a.組成模塊:由電源管理、信號鏈路兩大模塊組成;

b.用途分類:分為電源和信號鏈路兩種用途芯片。

2.模擬信號特點:

a.連續(xù)、多態(tài)化、分辨率高;

b.難以存儲和進行加減與邏輯計算,抗干擾弱。

技術(shù)要求

1.設(shè)計:電路設(shè)計強調(diào)仿真設(shè)計,設(shè)計更依賴于人工設(shè)計。優(yōu)秀模擬設(shè)計師需10年+的經(jīng)驗。一般是小團隊作戰(zhàn),研發(fā)周期較長。

2.晶元:基本使用8寸晶元,因出貨量大,可以平滑成本。全球僅有TI擁有兩條12英寸晶圓產(chǎn)線。

3.制程:目前0.18um/0.13um使用居多。非數(shù)字SOC集成下,使用大尺寸CMOS工藝或高增益低噪聲三五族半導(dǎo)體工藝。

4.封裝:基于模擬芯片在信號源提供和放大器功能上的輔助作用,封裝集合在其他電路和器件上,如SOC、SIP封裝。

5.主要成本:IDM模式,晶元和封裝占成本96%。

應(yīng)用領(lǐng)域與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

1.模擬芯片:放大器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、比較器、電源管理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片等產(chǎn)品進行應(yīng)用。模擬類產(chǎn)品不同,產(chǎn)品功能多樣且考核指標(biāo)繁多,沒有嚴(yán)格意義上性能優(yōu)越的模擬芯片。

2.產(chǎn)品結(jié)構(gòu):

a.專用非電源模擬芯片,即模擬ASSP(非powerIC)占據(jù)30%的比重;

b.專用電源模擬芯片,即模擬ASSP(非powerIC)占據(jù)24%的比重;

c.標(biāo)準(zhǔn)電源模擬芯片,占據(jù)29%。

3.應(yīng)用領(lǐng)域:

a.消費電子類占比最大,達到40%;

b.網(wǎng)絡(luò)通信類占比其次,達到27%。

電源管理芯片概況

1.電源鏈:主要包括PMIC、ACDC、DCDC、PWM、LDO和驅(qū)動器IC。

2.功能作用:芯片、元器件、電路系統(tǒng)所需正常工作電壓不同,模擬IC可將電池、電源提供的固定電壓進行升降壓、穩(wěn)壓處理。

3.市場空間:需要供電的系統(tǒng)基本上都會需要電源管理芯片,模擬芯片中份額最大的種類,約占53%。壁壘相對較低,國內(nèi)公司布局較多。

4.主要競爭:電源管理用途在家電、工業(yè)用途相對較為成熟,技術(shù)更新迭代較慢,技術(shù)壁壘相對較低,國內(nèi)布局廠商較多,包括圣邦股份、矽力杰、韋爾股份、富滿電子、中穎電子等。

5.產(chǎn)業(yè)特點:技術(shù)壁壘低,市場規(guī)模占比大。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化程度低。

電源管理芯片產(chǎn)品與應(yīng)用

1.主要產(chǎn)品:線性穩(wěn)壓器線性穩(wěn)壓器、ADC/DAC轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動電路、CPU電源監(jiān)測電路、鋰電池充電管理芯片等。

2.消費端應(yīng)用:

a.線性穩(wěn)壓器在便攜式電子設(shè)備中應(yīng)用廣泛,如智能手機、音視頻播放器、手持醫(yī)療設(shè)備、蜂窩電話、調(diào)制解調(diào)器、無線局域網(wǎng)等;

b.DC/DC轉(zhuǎn)換器在移動電子設(shè)備、筆記本、攝影機等電子產(chǎn)品中應(yīng)用;

c.驅(qū)動電路在LED領(lǐng)域應(yīng)用較多、包括智能手機閃光燈等;

d.微處理器復(fù)位芯片在電子領(lǐng)域涉及系統(tǒng)電壓的均需要;

e.鋰電池充電管理芯片在移動終端等鋰電池使用范圍內(nèi)都需要。

3.發(fā)展趨勢:更長的電池管理、更快的速度方面要求產(chǎn)品的性能提高。

信號鏈芯片概況

1.類別:主要包括比較器放大器、ADDA、接口芯片等。

2.功能作用:自然界實際信號轉(zhuǎn)換為多位數(shù)字信號,便于后續(xù)的數(shù)字信號處理器處理。

3.市場空間:傳感器及射頻芯片領(lǐng)域。射頻前端芯片需緊跟通信技術(shù)進步,技術(shù)更新迭代速度較高,壁壘較高,市場空間較大。

4.主要競爭:可細分為非Power IC的模擬ASSP、放大器、比較器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片等,2017年占比47%,國內(nèi)布局廠商較少,以華為海思、圣邦股份為主。

5.產(chǎn)業(yè)特點:市場占比小、技術(shù)壁壘高。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化程度高、國內(nèi)布局少。

信號鏈芯片概況

1.主要產(chǎn)品:各類放大器芯片(包括運算放大器、音頻放大器和視頻驅(qū)動器等)、模擬開關(guān)及接口電路等。

2.消費端應(yīng)用:

a.運算放大器:應(yīng)用于多種終端設(shè)備,包括精度要求、數(shù)模轉(zhuǎn)換需求、低電壓需求等設(shè)備;

b.音頻放大器:應(yīng)用于有音頻功能的電子設(shè)備當(dāng)中;

c.視頻驅(qū)動器:應(yīng)用于高清視頻終端產(chǎn)品;

d.模擬開關(guān):應(yīng)用于高速信號切換要求的產(chǎn)品中;

e.接口電路:應(yīng)用于通信終端和射頻設(shè)備器中。

3.發(fā)展趨勢:物聯(lián)網(wǎng)及5G發(fā)展,設(shè)備對于信號要求更高,視頻精度、音頻精度、信號接收與切換需求更大。

產(chǎn)品性能與生命期

1.產(chǎn)品性能:數(shù)字芯片通過產(chǎn)品性能提升實現(xiàn)市占率提升。模擬類產(chǎn)品沒有嚴(yán)格意義上性能優(yōu)越。廠商之間的產(chǎn)品重疊度較低,競爭較小。

2.如射頻前端電路中的低噪放大器芯片就有噪聲系數(shù)、功耗、線性度、工作帶寬、成本等多個考核指標(biāo)。

3.生命期:模擬IC產(chǎn)品生命周期一般不低于10年,一旦切入產(chǎn)品便可以獲得穩(wěn)定的芯片出貨量。先進制程對于模擬類產(chǎn)品推動作用較小,基本不受摩爾定律推動,因此模擬類產(chǎn)品性能更新迭代較慢。著名的音頻放大器芯片NE5532生命周期長達30年,至今依然是多款音響設(shè)備的標(biāo)配芯片。

產(chǎn)品集成

1.電路集成:數(shù)模混合芯片中,集成模擬芯片的集成電路。如將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器集合在數(shù)字電路中形成功能更加強大的集成電路?;蛘卟捎肧OC形式進行集合封裝形成多功能目的的集成電路。

2.電路模塊:包含模擬芯片的模塊,將功能芯片安裝在PCBA板上形成電路模塊。從而滿足更多功能的需求。以SIP封裝進行集成。

3.未來趨勢:新興應(yīng)用帶來的高性能需求要求產(chǎn)品具備更高的精度、更快的速度、穩(wěn)定清晰的聲音、生動絢麗的圖像、更長的電池使用時間等,以放大器、轉(zhuǎn)換器、電源管理、用戶界面為代表的模擬芯片技術(shù)成為電子產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的一個新引擎。

供需特點

模擬集成電路行業(yè)具備以下四大特點:

a.需求端:下游需求分散,產(chǎn)品生命周期較長;

b.供給端:偏向于成熟和特種工藝,八寸產(chǎn)線為主供給;

c.競爭端:競爭格局分散,廠商之間競爭壓力??;

d.技術(shù)端:行業(yè)技術(shù)壁壘較高,重經(jīng)驗以人為本。

產(chǎn)品一:射頻芯片

1.原理:射頻芯片指的就是將無線電信號通信轉(zhuǎn)換成一定的無線電信號波形,并通過天線諧振發(fā)送出去的一個電子元器件,主要以信號轉(zhuǎn)換為主。

2.封裝:需要把功率放大器、低噪聲放大器、開關(guān)和濾波器封裝成為一個模塊,一方面減小體積另一方面方便下游終端廠商使用。為了減小射頻參數(shù)的寄生需要采用Flip-Chip、Fan-In和Fan-Out封裝技術(shù)。

3.市場格局:在射頻芯片領(lǐng)域,市場主要被海外巨頭所壟斷。

a.海外的主要公司有Qrovo,skyworks和Broadcom;國內(nèi)射頻芯片方面,沒有公司能夠獨立支撐IDM的運營模式,主要為Fabless設(shè)計類公司;

b.國內(nèi)企業(yè)通過設(shè)計、代工、封裝環(huán)節(jié)的協(xié)同,形成了“軟IDM“”的運營模式。

4.應(yīng)用領(lǐng)域:藍牙通信芯片、WiFi通信芯片等

產(chǎn)品二:傳感芯片

1.原理:輸出模擬量的傳感器就是模擬傳感器。處理模擬信號為主。如模擬轉(zhuǎn)速傳感器。

2.產(chǎn)品方向:模擬轉(zhuǎn)速傳感器、模擬電壓信號,A/D數(shù)字轉(zhuǎn)換器等。

3.不足:傳統(tǒng)的模擬傳感器由多個模擬傳感器的信號經(jīng)過接線盒并接后成為一路信號,每個傳感器的信號就不再是獨立辨別的,儀表無法在線發(fā)現(xiàn)問題進行故障定位,可靠性差。

產(chǎn)品三:移動電源管理芯片

1.基本原理:移動電源系統(tǒng)提供分立式系統(tǒng)方案,包括AC/DC、升壓DC/DC、USB限流、鋰電充電管理等全系列的電源管理芯片產(chǎn)品;

2.模塊結(jié)構(gòu):當(dāng)前電源芯片集成了線性充電,電量指示,異步升壓的三合一內(nèi)置MCU的移動電源專用芯片,大幅減少BOM數(shù)量,減少PCB面積。

市場規(guī)模

1.市場規(guī)模:模擬芯片全球規(guī)模達到527億美元,國內(nèi)規(guī)模達到327億美元,占據(jù)全球份額的62%。國內(nèi)增長速度高于國際市場。

2.市場特點:生命周期可長達10年,有“一年數(shù)字,十年模擬”的說法。市場波動幅度相對較小,被視為電子產(chǎn)業(yè)的晴雨表。

競爭格局

1.并購特點:“大模擬”的重視技術(shù)經(jīng)驗積累、種類多應(yīng)用廣、IDM模式以及行業(yè)弱周期等特點又決定了產(chǎn)業(yè)并購重組始終是行業(yè)發(fā)展趨勢。并購重組是大模擬行業(yè)廠商實現(xiàn)跨越式發(fā)展的跳板。

2.細分模擬品類繁多,細分賽道極多:下游應(yīng)用的多元化導(dǎo)致細分賽道極多,但基本在國際巨頭手中:

a.亞德諾(ADI):數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和信號調(diào)理技術(shù)全球領(lǐng)先;

b.英飛凌:功率器件出貨量最大;

c.美信:模擬和混合信號集成產(chǎn)品上全球領(lǐng)導(dǎo)者;

d.意法半導(dǎo)體:專注傳感器與功率芯片、汽車芯片和嵌入式處理解決方案;e.德州儀器(TI):全球模擬集成電路市場的領(lǐng)導(dǎo)地位。

3.國產(chǎn)機會:我國模擬集成電路產(chǎn)品約占世界產(chǎn)量的60%,國產(chǎn)產(chǎn)量僅占世界份額的10%左右。整個市場不存在單一壟斷企業(yè),細分賽道仍存在大量國產(chǎn)突破機會。

德州儀器(全球模擬集成電路巨頭)

1.經(jīng)營特點:主要從事數(shù)字信號處理與模擬電路方面的研究制造和銷售,處于全球模擬集成電路市場的領(lǐng)導(dǎo)地位,在包括數(shù)字信號處理器、模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器、模擬集成電路等不同產(chǎn)品領(lǐng)域都占據(jù)領(lǐng)先位置,可提供上萬種模擬芯片產(chǎn)品。

2.主要產(chǎn)品:包括各種放大器、比較器、電源管理、射頻芯片、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、接口電路等模擬集成電路產(chǎn)品和DSP數(shù)字信號處理產(chǎn)品。

3.財務(wù)情況:截止2019/06/28公司市值1090億美元,財務(wù)情況如圖

圣邦股份

(國內(nèi)A股產(chǎn)品線最全面的模擬芯片設(shè)計公司)

1.經(jīng)營特點:公司以“多樣性、齊套性、細分化”為發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo),在信號鏈和電源管理領(lǐng)域自主研發(fā)的可供銷售產(chǎn)品超過1000款,橫向涵蓋十多個產(chǎn)品類別。

2.主要產(chǎn)品:LED閃光燈驅(qū)動、鋰電池電能管理、超微功耗電源管理、過壓保護、接口管理、負載管理等產(chǎn)品方向。

3.經(jīng)營規(guī)模:規(guī)模2016年圣邦股份共銷售信號鏈產(chǎn)品約4.13億顆,電源管理產(chǎn)品約10.95億顆,總計超過15億顆,規(guī)模優(yōu)勢明顯。

4.財務(wù)情況:截止2019/06/28公司市值81.1億元,財務(wù)情況如圖。

晶豐明源(電源模擬芯片)

1.經(jīng)營特點:公司是國內(nèi)領(lǐng)先的電源管理驅(qū)動類芯片設(shè)計企業(yè)之一,主營業(yè)務(wù)為電源管理驅(qū)動類芯片的研發(fā)與銷售,公司產(chǎn)品包括LED照明驅(qū)動芯片、電機驅(qū)動芯片等電源管理驅(qū)動類芯片。

2.主要產(chǎn)品:公司產(chǎn)品包括LED照明驅(qū)動芯片、電機驅(qū)動芯片,其中LED照明驅(qū)動芯片包括通用LED照明驅(qū)動芯片、智能LED照明驅(qū)動芯片。

3.財務(wù)情況:公司2018年營收7.6億元,凈利潤8500萬元,凈利潤率11.12%。

總 結(jié)

研究總結(jié)

1.模擬芯片產(chǎn)品類別豐富,通用型和專用型的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。

2.細分領(lǐng)域眾多,依賴于工程師設(shè)計能力,具有一定設(shè)計門檻。

3.市場份額相對較小,但是發(fā)展趨勢以及增長情況最佳。

4.以IDM形式為主要商業(yè)模式。

5.關(guān)注特定領(lǐng)域的設(shè)計型企業(yè),特別是信號鏈產(chǎn)品的模擬芯片。

6.單個細分領(lǐng)域的市場份額有限,未來發(fā)展需要并購以及橫向拓展。

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