本文來自半導體產(chǎn)業(yè)縱橫，作者：劉冰洋，四川大學微電子學院。
盡管與國際大廠相比，我國模擬芯片企業(yè)起步較晚，但目前我國半導體行業(yè)進入天時地利人和的黃金發(fā)展期。
持續(xù)了兩年之久的“缺芯潮”正逐漸褪去，但結(jié)構(gòu)性缺芯仍在持續(xù)。根據(jù)Susquehanna Financial Group相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2022年2月份全球芯片平均交貨期超過半年以上，創(chuàng)出歷史新高。電源芯片、信號鏈芯片等模擬芯片可能成為2023年缺芯重點。
什么是模擬芯片？
模擬芯片指由電阻、電容、晶體管組成，用于處理連續(xù)形式信號（如聲音、光、溫度等）的集成電路，是連接物理世界與數(shù)字世界的橋梁，作為處理外界信號的第一關(guān)，從全球模擬芯片終端應(yīng)用領(lǐng)域看，其廣泛應(yīng)用于無線通信、汽車、工業(yè)、消費電子、電腦等領(lǐng)域，下游應(yīng)用市場分布復雜。其中，通信和汽車應(yīng)用占比不斷提升，到2019年，市場占比已經(jīng)達到62.5%，成為模擬芯片市場主要增長動力。
模擬芯片下游應(yīng)用占比情況（數(shù)據(jù)來源：IC insights）
根據(jù)WSTS（世界半導體貿(mào)易統(tǒng)計組織）的數(shù)據(jù)，全球模擬芯片市場規(guī)模由2003年的268億美元增長到2020年的557億美元，占半導體領(lǐng)域整體市場的12.6%、集成電路市場的15.4%，預(yù)計21、22年將分別增長31%、9%達到728億美元、792億美元。
模擬芯片根據(jù)功能劃分，可分為電源管理芯片、信號鏈芯片和射頻芯片，其中電源管理芯片和信號鏈芯片合計約占市場七成。
電源管理芯片是模擬芯片最大的細分市場，是所有電子產(chǎn)品和設(shè)備的電能供應(yīng)中樞和紐帶。2020年全球電源管理芯片市場規(guī)模約為330億美元，電源管理芯片具有應(yīng)用范圍廣、細分品類眾多的特點，包括AC/DC轉(zhuǎn)換器、LDO（低壓差線性穩(wěn)壓器）、LED驅(qū)動器、馬達驅(qū)動器、電源監(jiān)控器、過流保護、過壓保護等。信號鏈芯片是連接物理世界和數(shù)字世界的橋梁，負責對模擬信號進行收發(fā)、轉(zhuǎn)換、放大、過濾等，產(chǎn)品主要包括線性產(chǎn)品、轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品、接口產(chǎn)品三大類。根據(jù)IC Insights的報告，全球信號鏈模擬芯片的市場規(guī)模將從2016年的84億美元增長至2023年的118億美元，年均復合增速約5%。
模擬芯片VS數(shù)字芯片
與數(shù)字芯片相比，模擬芯片更注重滿足現(xiàn)實世界的物理需求和實現(xiàn)特殊功能，追求高信噪比、高穩(wěn)定性、高精度和低功耗等特性，其性能并不隨著線寬的縮小而線性提升，因此模擬芯片不追逐先進制程，更注重穩(wěn)定和成本。此外，模擬芯片具有應(yīng)用領(lǐng)域繁雜、生命周期長、人才培養(yǎng)時間長、價低但穩(wěn)定、與制程配合更加緊密等特點。基于這些特點，產(chǎn)品、客戶、人才需要模擬芯片企業(yè)長期積累，也是其長期競爭優(yōu)勢的主要來源。
模擬芯片發(fā)展現(xiàn)狀及市場格局
相較于數(shù)字芯片，模擬芯片產(chǎn)品生命周期長且類型多樣，下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，客戶數(shù)量多且分散。模擬芯片市場集中度較低，2020年第一大廠商德州儀器的市占率不超過20%，其余廠商市占率均不超過10%，前十大廠商合計市占率63%。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計可以知道，2014年到2020年全球前十大模擬廠商的變動并不大，競爭格局相對穩(wěn)定，排名及市占率的變化主要通過兼并收購實現(xiàn)，例如，ADI于2016年收購知名電源管理芯片廠商Linear，后又于2020年以全股票交易的方式收購競爭對手，全球第七大模擬芯片公司Maxim Integrated。
全球模擬芯片廠商市占率
由于模擬芯片類型繁雜，目前尚未出現(xiàn)能統(tǒng)領(lǐng)全球的領(lǐng)先企業(yè)，全球前十大模擬芯片公司在不同的領(lǐng)域各自處于領(lǐng)先地位。
其中，德州儀器（TI）是電源管理和運算放大器這兩個領(lǐng)域的龍頭企業(yè)；德州儀器在經(jīng)歷了90年的發(fā)展后積累了12.5萬種模擬芯片產(chǎn)品，并且每年將新增3000-4000種。亞德諾（ADI）在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器領(lǐng)域領(lǐng)先多年；英飛凌（Infineon）是著名的汽車電子廠商；思佳訊（Skyworks）在射頻領(lǐng)域突出；恩智浦（NXP）、安森美（ON Semi）、瑞薩（Renesas）均是實力較強的汽車電子廠商，美信（Maxim）則更專注于工業(yè)領(lǐng)域，微芯科技（Microchip）在模擬產(chǎn)品外，較為偏重于數(shù)字領(lǐng)域的MCU。
模擬芯片行業(yè)發(fā)展趨勢及本土機遇
集成化趨勢下分立產(chǎn)品也將長期存在
電源管理芯片的技術(shù)勢必朝著面積更小、效率更高、更易使用、集成度更高、開發(fā)周期更短的趨勢發(fā)展。而信號鏈芯片則更注重性能參數(shù)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器朝著高精度、高轉(zhuǎn)換效率、低功耗、低電壓等方向發(fā)展；數(shù)模轉(zhuǎn)換器朝著高精度、高動態(tài)、低功耗、多信道、多功能集成方向發(fā)展；比較器朝著更快的響應(yīng)速度、更高的靈敏度和適應(yīng)高數(shù)模干擾環(huán)境的方向發(fā)展；放大器朝著低噪聲、高壓擺率等方向發(fā)展。
同時，由于下游差異化設(shè)計需求長期存在，分立的模擬芯片產(chǎn)品將長期存在。集成和分立并存是模擬行業(yè)的長期趨勢。
物聯(lián)網(wǎng)，“電子+”推動需求增長
物聯(lián)網(wǎng)的興起、手機快充以及如TWS等可穿戴和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品都將帶來模擬芯片需求的增長。根據(jù)GSMA的預(yù)測，全球物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)將由2019年的120億增加到2025年的246億，中國物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)將由2019年的36億增加到2025年的80億，約占全球連接數(shù)的32.5%。其中企業(yè)級連接數(shù)從2020年開始超過消費級，且之后每年新增數(shù)量也更多，“電子+”的實現(xiàn)過程必然會推動模擬芯片需求增加。
同時，隨著5G浪潮的推進，帶動了基站端及手機4G到5G的更換，單機價值量（ASP）將從4G的50美金左右實現(xiàn)翻倍增長。新能源的發(fā)展促進了汽車電動化和電子化的趨勢，這也將使得ASP在未來持續(xù)提升，推動行業(yè)發(fā)展。
此外，人工智能的爆發(fā)也是未來模擬芯片行業(yè)的重要增長點，以處理數(shù)據(jù)用的服務(wù)器為例，單個服務(wù)器模擬芯片的價值量在50美金以上，云計算的發(fā)展勢必會帶動模擬芯片的需求增加。
模擬芯片產(chǎn)品逐漸轉(zhuǎn)向12英寸產(chǎn)線
根據(jù)TI的測算，12英寸晶圓廠生產(chǎn)的模擬芯片將比8英寸晶圓廠節(jié)約40%的成本，2019年德州儀器47%的模擬產(chǎn)品收入來自12英寸產(chǎn)線，到2020年更是約一半的模擬器件是在12英寸晶圓上制造的。
在TI的引領(lǐng)下，各大代工廠逐步跟進，華虹于2021年成功在華虹無錫廠規(guī)模量產(chǎn)12英寸90nm BCD工藝；中芯國際作為中國最大的晶圓廠，與深圳政府以建議出資的方式，出資約153億元人民幣，在深圳建設(shè)12英寸晶圓廠，產(chǎn)品定位也是28nm及以上線寬的顯示驅(qū)動芯片及電源管理芯片等。
轉(zhuǎn)向12英寸產(chǎn)線以實現(xiàn)成本節(jié)約，是保障模擬芯片廠商高盈利及保持市場競爭力的有效方式之一。
中國自給率偏低，眾多本土企業(yè)入局
我國是模擬芯片最大的市場，2020年占全球市場的36%，也是國際模擬芯片大廠收入的重要來源地，并且近年來收入占比逐年提升，例如，中國作為德州儀器的第一大收入來源地，收入占比由2010年的41%提高到了2020年的55%。但作為全球模擬芯片第一大市場，我國2020年自給率僅約12%，我國企業(yè)競爭力不足。以電源管理芯片為例，我國國內(nèi)前十的企業(yè)合計市場份額占比不到10%。
隨著國產(chǎn)化需求的增加，在政策、資本、客戶的共同支持下，我國的模擬企業(yè)進入黃金發(fā)展期，得到了難得的驗證和導入機會，如產(chǎn)品和下游都廣覆蓋的圣邦股份，聚焦泛通訊和泛工業(yè)領(lǐng)域的思瑞浦，以家電為立足點向其他領(lǐng)域進行拓展的芯朋微，以手機為立足點向其他領(lǐng)域進行拓展艾為電子、力芯微，以LED驅(qū)動為立足點向其他領(lǐng)域拓展的晶豐明源。
隨著中美貿(mào)易摩擦加劇，美國對中國禁售部分芯片，比如高端ADC和DAC等，在此背景下，我國模擬芯片企業(yè)進入黃金發(fā)展期，國產(chǎn)化的強烈需求為其提供了難得的驗證機會。同時，國際模擬芯片大廠的戰(zhàn)略重心在向工業(yè)、汽車領(lǐng)域傾斜，逐步退出中低端消費電子市場，這為我國聚焦消費電子領(lǐng)域的模擬芯片企業(yè)提供了生存空間，有利于他們?yōu)橐院蟮膱鼍巴卣狗e累經(jīng)驗和資本。同時，政策資本大力支持，許多國內(nèi)企業(yè)借助資本市場的幫助，可以在人員招聘、技術(shù)研發(fā)等方面加大投入，從而加速產(chǎn)品開拓和客戶導入。
盡管與國際大廠相比，我國模擬芯片企業(yè)由于起步較晚，在產(chǎn)品數(shù)量和人員等方面與國際大廠仍存在較大差距，經(jīng)營業(yè)績方面則表現(xiàn)為收入、利潤體量偏小，毛利率偏低。但目前我國半導體行業(yè)進入天時地利人和的黃金發(fā)展期，隨著我國企業(yè)持續(xù)高增長，芯片國產(chǎn)化加速，模擬芯片企業(yè)通過持續(xù)的人才培養(yǎng)、產(chǎn)品積累和客戶開拓，與國際大廠的這些差距將逐漸縮小。
