一枚小小的充電IC，為什么能難倒蘋果華為三星？

作者 |  云鵬
編輯 |  漠影就在最近，一家名為NuVolta（伏達(dá)）的中國(guó)半導(dǎo)體廠商推出了全球首款支持100W功率的單芯片電荷泵快充芯片，一時(shí)間引發(fā)了業(yè)內(nèi)對(duì)國(guó)產(chǎn)充電芯片技術(shù)的關(guān)注。

曾經(jīng)一枚小小的電源管理芯片，讓蘋果不得不斥資6億美元收購(gòu)英國(guó)Dialog才實(shí)現(xiàn)了自研、讓華為高端手機(jī)充電器的生產(chǎn)一度陷入困境，而三星Note7的電池事故也與電源管理芯片相關(guān)技術(shù)的疏漏有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。我們都知道，芯片分為模擬芯片和數(shù)字芯片兩大類，而電源管理芯片，雖然看起來(lái)不起眼，甚至有些“邊緣”，但實(shí)際上卻是模擬芯片最大的細(xì)分市場(chǎng)之一。甚至簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，只要用電來(lái)工作的設(shè)備，幾乎都需要這類芯片，從日用家電到手機(jī)電腦，從通信****到智能汽車。據(jù)方正證券預(yù)測(cè)，2026年全球電源管理芯片市場(chǎng)規(guī)?；蜻_(dá)到550億美元，也就是3500多億人民幣。在這巨大的潛在市場(chǎng)背后，一方面歐美日韓廠商占據(jù)了當(dāng)下八成以上的市場(chǎng)，而另一方面，中國(guó)廠商也正在加速崛起。在技術(shù)、產(chǎn)品、市場(chǎng)三方面發(fā)力追趕之下，電源管理芯片，很可能成為中國(guó)模擬芯片技術(shù)領(lǐng)域下一個(gè)關(guān)鍵突破口

年出貨640億顆，“帶電”的東西都跑不了

在深入挖掘電源管理芯片產(chǎn)業(yè)之前，我們先要弄清楚電源管理芯片到底是什么，因?yàn)殛P(guān)于它的稱呼其實(shí)是非常繁雜的。隨著國(guó)內(nèi)智能手機(jī)紛紛向著“百瓦快充”發(fā)展，各類充電名詞也躍入市場(chǎng)，電荷泵芯片、快充芯片、充電IC、電源IC，聽起來(lái)多種多樣，實(shí)際上，它們都是電源管理芯片的某一類，甚至只是同一類芯片的不同習(xí)慣叫法。簡(jiǎn)單來(lái)理解，就是跟“管電”、“充電”相關(guān)，“帶電”的，基本上都可以稱為電源管理芯片。這類芯片通常的作用就是將電分配給設(shè)備中不同的用電器件。不論什么產(chǎn)品，只要用電，就要用到這種芯片。

也正因如此，電源管理芯片的細(xì)分種類非常多。比如把電線中的交流電轉(zhuǎn)換為手機(jī)電腦所使用的直流電的各類AD-DC轉(zhuǎn)換器、在手機(jī)電腦內(nèi)部調(diào)節(jié)直流電的各類DC-DC轉(zhuǎn)換器，都屬于電源管理芯片的一類。去年下半年120W、125W國(guó)產(chǎn)手機(jī)快充新技術(shù)密集發(fā)布，電荷泵芯片著實(shí)火了一把。前段時(shí)間NuVolta發(fā)布的就是一款電荷泵芯片，這也是電源管理芯片的一類。還有一類芯片被稱為PMIC，這其實(shí)是一種多通道電源管理芯片，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是單顆芯片內(nèi)集成了多種電源管理功能的芯片，像高通、聯(lián)發(fā)科、海思等手機(jī)芯片廠商一般會(huì)主打PMIC產(chǎn)品，并與SoC主控綁定銷售。除此之外，我們常見的LED屏幕燈珠、手機(jī)中的振動(dòng)馬達(dá)，都需特定的一些電源管理芯片的驅(qū)動(dòng)才能工作。可以說(shuō)，從天上飛的到地上跑的，大到飛機(jī)火車等交通工具，小到各類消費(fèi)電子產(chǎn)品，都會(huì)用到電源管理芯片。根據(jù)IC Insights數(shù)據(jù)顯示，2019年電源管理模擬器件大約就占據(jù)了芯片市場(chǎng)出貨總量的21％，在所有芯片種類中位列第一，甚至超過(guò)第二和第三類別芯片出貨量總和，出貨量約為639.69億顆。640億顆，什么概念？平均下來(lái)，地球上每個(gè)人每年都會(huì)用到10顆電源管理芯片。可以肯定的說(shuō)，電源管理芯片是模擬芯片行業(yè)中最大的細(xì)分市場(chǎng)。
歐美吃去八成市場(chǎng)，
一家公司有12.5萬(wàn)種產(chǎn)品什么概念？

可電源管理芯片市場(chǎng)這樣一塊肥肉，卻基本上都被歐美日韓企業(yè)吃去了，僅歐美企業(yè)就占據(jù)了全球70%以上的市場(chǎng)。在電源管理芯片核心的芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域，美國(guó)的德州儀器、高通、ADI、美信，德國(guó)的英飛凌，都成為了毋庸置疑的巨頭。德州儀器更是一家占據(jù)了全球電源管理芯片市場(chǎng)21%的份額，并且產(chǎn)品的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都處于業(yè)內(nèi)領(lǐng)先地位。今年一季度，德州儀器模擬產(chǎn)品收入為32.8億美元，占總營(yíng)收比例為76%，而電源管理芯片就是其模擬產(chǎn)品中的占比大頭之一。

在國(guó)內(nèi)電源管理芯片市場(chǎng)，歐美企業(yè)甚至占據(jù)了80%以上的份額。當(dāng)然，國(guó)內(nèi)有不少?gòu)S商也在積極布局，比如圣邦微電子、南芯半導(dǎo)體、鈺泰半導(dǎo)體、芯朋微、杰華特等，但國(guó)內(nèi)廠商目前市場(chǎng)占有率較低并且客戶也聚焦于國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)。在芯片代工側(cè)，電源管理芯片這類產(chǎn)品本身對(duì)芯片制程工藝的要求并不高，因此除了臺(tái)積電之外，韓國(guó)東部高科、中芯國(guó)際、華潤(rùn)微電子等廠商都從中分得了部分市場(chǎng)。電源管理芯片市場(chǎng)有著自身鮮明的特點(diǎn)，由于涉及行業(yè)眾多，因此該市場(chǎng)的細(xì)分產(chǎn)品品類極多，掌握越多的產(chǎn)品品類，廠商就有機(jī)會(huì)占據(jù)更多市場(chǎng)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是“品類越多的企業(yè)，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力越強(qiáng)”。目前行業(yè)龍頭美國(guó)德州儀器擁有大約12.5萬(wàn)種電源管理類產(chǎn)品，位列第三的ADI則有4萬(wàn)多種產(chǎn)品。

國(guó)內(nèi)企業(yè)這邊，圣邦微電子作為中國(guó)模擬芯片領(lǐng)域位于前列的企業(yè)，擁有信號(hào)鏈和電源管理類產(chǎn)品共計(jì)1400多種；韋爾股份擁有950多種，而力芯微、富滿電子等廠商的產(chǎn)品種類則在400-500種之間。12.5萬(wàn)種對(duì)比1400種，其間產(chǎn)品品類豐富度差距，已經(jīng)不在同一個(gè)數(shù)量級(jí)上了。這也是在電源管理芯片行業(yè)中，企業(yè)之間差距的核心體現(xiàn)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，國(guó)外頭部廠商產(chǎn)品品類齊全、覆蓋領(lǐng)域多，競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)；而國(guó)內(nèi)廠商品類較少，因此目前只能在細(xì)分領(lǐng)域具有一定的競(jìng)爭(zhēng)力。
到底哪里卡了脖子？
收購(gòu)頻頻專利重重，“明星工程師”成關(guān)鍵

當(dāng)然，這些海外巨頭取得的今天的成績(jī)，也不是一日之功。實(shí)際上，電源管理芯片是一個(gè)非常需要時(shí)間積累的行業(yè)，這也是國(guó)內(nèi)企業(yè)在該領(lǐng)域遲遲難以突破的主要因素之一。就比如美國(guó)德州儀器這樣的巨頭公司，幾乎與“半導(dǎo)體”同齡，在半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的早期，積累了大量的人才和技術(shù)，通過(guò)市場(chǎng)規(guī)模優(yōu)勢(shì)積累資本，并不斷通過(guò)收購(gòu)?fù)卣棺约旱漠a(chǎn)品覆蓋范圍。

早在2007年，德州儀器就收購(gòu)了本土廠商POWERPRECISE Solutions，豐富了其電源管理芯片產(chǎn)品線，2009年，德州儀器又拿下了美國(guó)專注電源管理芯片設(shè)計(jì)的廠商Ciclon。2011年，德州儀器斥資65億美元收購(gòu)了美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體，這可是十年前的65億美元，足可以稱之為一筆巨資。要知道，2010年年底，德州儀器賬上全部的現(xiàn)金也只有30億美元。當(dāng)時(shí)，美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體也是一家有著52年歷史的老牌廠商，掌握著1.2萬(wàn)種模擬芯片產(chǎn)品，而當(dāng)時(shí)的德州儀器也僅掌握了3萬(wàn)余種?？梢哉f(shuō)，兩者的合并，基本上奠定了德州儀器在模擬芯片市場(chǎng)的霸主地位。與德州儀器類似，ADI、安森美、瑞薩電子等公司都通過(guò)收購(gòu)不斷拓展自身在電源管理芯片領(lǐng)域的份額和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。電源管理芯片這類模擬芯片，涉及大量細(xì)分市場(chǎng)和專利壁壘，對(duì)于這些巨頭來(lái)說(shuō)，“買買買”顯然是最快也是最穩(wěn)妥的方式。而這讓巨頭們的先發(fā)優(yōu)勢(shì)更加凸顯，后來(lái)者很難在短時(shí)間內(nèi)找到突破口。甚至技術(shù)研發(fā)實(shí)力強(qiáng)如蘋果，為了實(shí)現(xiàn)電源管理芯片的自研，也不得不在2018年斥資6億美元收購(gòu)了英國(guó)Dialog，才將電源管理芯片技術(shù)握在了自己手里。如今iPhone 12系列中使用的就是蘋果自研PMIC，我們有理由相信，蘋果iPhone系列產(chǎn)品出色的功耗控制，不僅僅是A系芯片的功勞，更與其出色的電源管理技術(shù)密不可分。

除了漫長(zhǎng)的積累和不斷收購(gòu)，如高通、聯(lián)發(fā)科這樣的企業(yè)，通過(guò)另一種方式贏得了電源管理芯片市場(chǎng)的份額——將自家SoC和PMIC綁定銷售。大家都知道，同一家芯片廠商的PMIC與SoC芯片的協(xié)同能力、兼容性都更好，并且手機(jī)芯片廠商也經(jīng)常采用“打包”的方式銷售SoC和PMIC，客觀上極大提升了這些廠商在電源管理芯片市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，也提升了它們的市場(chǎng)份額。要知道，在全球電源管理芯片市場(chǎng)中，高通是僅次于德州儀器的第二大廠商，占比超過(guò)了15%，這是許多專注模擬芯片的廠商都望塵莫及的，從中我們也能看到智能手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備對(duì)電源管理芯片的需求之大。

通過(guò)這些巨頭的崛起我們也能看到，電源管理芯片這類模擬芯片，不像我們常見的SoC芯片需要非常先進(jìn)的工藝制程和極其復(fù)雜的架構(gòu)設(shè)計(jì)，而更看重產(chǎn)品品類豐富度以及配套生態(tài)的完善。目前國(guó)內(nèi)企業(yè)大都比較年輕，甚至不少都成立于2017、2018年前后，即使如圣邦微電子這樣的龍頭企業(yè)，也才成立14年，行業(yè)積累與海外巨頭仍有較大差距。除此之外，在與方正電子分析師深入交流中我了解到，模擬芯片行業(yè)在技術(shù)和人才方面也是有著自身特點(diǎn)的，它非常吃工程師的“單兵作戰(zhàn)能力”，因此特別依賴明星工程師。歐美老牌企業(yè)距離大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)更近，有著“近水樓臺(tái)先得月”的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)同一領(lǐng)域形成的學(xué)術(shù)圈也更具吸引力，可以更好地把握住半導(dǎo)體領(lǐng)域的核心技術(shù)人才，這也是國(guó)內(nèi)企業(yè)的差距所在。要知道，電源管理芯片雖然在手機(jī)整體成本中只占據(jù)了大概2%，但其利潤(rùn)卻很高，外國(guó)頭部廠商的毛利率甚至可以達(dá)到65%以上。吃去利潤(rùn)大頭，讓這些巨頭更有底氣去收購(gòu)企業(yè)，爭(zhēng)奪關(guān)鍵人才。反觀國(guó)內(nèi)，單兵作戰(zhàn)可能并不是國(guó)內(nèi)廠商的特長(zhǎng)，一方面，國(guó)內(nèi)廠商市場(chǎng)規(guī)模較小，利潤(rùn)較低，重金留人不是它們的強(qiáng)項(xiàng)，而另一方面，中國(guó)大陸企業(yè)更擅長(zhǎng)的通常是以“集體攻堅(jiān)”的作戰(zhàn)方式去解決問(wèn)題。比較有意思的是，在國(guó)內(nèi)電源管理芯片龍頭企業(yè)中，圣邦股份董事長(zhǎng)兼總經(jīng)理張世龍來(lái)自德州儀器；南芯半導(dǎo)體科技有限公司創(chuàng)始人&CEO阮晨也同樣曾任職于德州儀器；而矽力杰的創(chuàng)始人陳偉還擔(dān)任過(guò)MPS副總裁。可以看出，大陸電源管理芯片產(chǎn)業(yè)崛起，關(guān)鍵人才的力量仍然起到了至關(guān)重要的作用。這也印證了模擬芯片行業(yè)更加依賴明星工程師的判斷。
國(guó)產(chǎn)化替代暗流涌動(dòng)，
TWS、智能音箱火爆成催化劑

總體來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品品類豐富度、專利數(shù)量、關(guān)鍵人才、行業(yè)積累都是國(guó)內(nèi)企業(yè)的短板，但不可否認(rèn)的是，面對(duì)美國(guó)德州儀器、高通、美信這樣的強(qiáng)勁對(duì)手，中國(guó)大陸企業(yè)仍然在積極尋找自己在這條賽道上的突破口。最近NoVolta電荷泵芯片新品之所以可以在智能手機(jī)行業(yè)中引起不小的波動(dòng)，也正是因?yàn)樾袠I(yè)逐漸將目光更多地聚焦于國(guó)內(nèi)芯片廠商。比如在今天非?；鸨腡WS耳機(jī)市場(chǎng)中，安卓TWS耳機(jī)的出貨量和市場(chǎng)占比都在不斷提升，甚至年初有報(bào)道稱，“山寨TWS耳機(jī)”年出貨量已經(jīng)達(dá)到6億部，這些市場(chǎng)變化都為電源芯片帶來(lái)很大的國(guó)產(chǎn)化替代空間。據(jù)了解，目前鈺泰半導(dǎo)體、圣邦微電子、矽力杰、韋爾股份等廠商的電源管理芯片都已經(jīng)應(yīng)用在了不少安卓TWS耳機(jī)中。而智能音箱等新興消費(fèi)電子類產(chǎn)品的火爆也增加了國(guó)產(chǎn)電源管理芯片的使用。

國(guó)內(nèi)廠商鈺泰半導(dǎo)體在DC-DC轉(zhuǎn)換器技術(shù)領(lǐng)域，已經(jīng)可以做到與矽力杰、德州儀器等廠商技術(shù)相當(dāng)。另外就是大家非常熟悉的家電領(lǐng)域，該領(lǐng)域電源管理芯片的技術(shù)門檻并不高，并且市場(chǎng)增量仍然比較可觀，因此國(guó)內(nèi)不少芯片廠商都在陸續(xù)進(jìn)入。比如芯朋微就是國(guó)內(nèi)智能家電領(lǐng)域的重要供應(yīng)商之一，目前已經(jīng)拿下美的、格力、創(chuàng)維、中興、華為等大客戶，并且在去年剛剛完成了科創(chuàng)板上市。除了廠商自身的努力，國(guó)內(nèi)資本市場(chǎng)也對(duì)這些電源管理芯片頭部企業(yè)更加重視。2019年8月，華為旗下的哈勃投資投資了杰華特微電子，湖北小米長(zhǎng)江產(chǎn)業(yè)基金合伙企業(yè)也先后對(duì)南芯半導(dǎo)體和必易微電子進(jìn)行了投資。目前南芯半導(dǎo)體已經(jīng)進(jìn)入華為、三星、小米、Anker等客戶的供應(yīng)鏈，2019推出了國(guó)內(nèi)首款電荷泵充電器，打破了超級(jí)快充電荷泵芯片的國(guó)外壟斷。從市場(chǎng)整體變化來(lái)看，電源管理芯片產(chǎn)業(yè)正在呈現(xiàn)由歐美、日韓向中國(guó)大陸轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)。方正證券報(bào)告稱，當(dāng)下臺(tái)灣和大陸企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)讓這些海外巨頭無(wú)法維持原來(lái)的超高毛利，從而逐步淡出了民用消費(fèi)市場(chǎng)。一方面，電源管理芯片對(duì)制程工藝要求不高，大陸芯片代工廠商基本都可以生產(chǎn)，并且近年來(lái)很多模擬芯片相關(guān)人才回流，也進(jìn)一步縮小了國(guó)內(nèi)廠商和海外巨頭之間的整體技術(shù)差距。另一方面，不可忽略的是，中美在半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域的摩擦、海外新冠肺炎疫情持續(xù)發(fā)展等客觀因素，都進(jìn)一步增加了電源管理芯片市場(chǎng)對(duì)中國(guó)大陸企業(yè)產(chǎn)品的需求。供應(yīng)鏈的安全可控，成為了所有科技企業(yè)都不能忽視的一點(diǎn)。
結(jié)語(yǔ)：充電IC崛起成國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體追趕縮影

從2019年電荷泵芯片首次突破外國(guó)壟斷，到2021年單芯片電荷泵芯片性能做到全球領(lǐng)先，中國(guó)廠商在電源管理芯片領(lǐng)域的追趕不斷加速，甚至在部分細(xì)分賽道追上了海外巨頭的腳步。但我們也能清晰地看到，歐美企業(yè)在核心技術(shù)、關(guān)鍵人才、產(chǎn)品品類覆蓋度、市場(chǎng)規(guī)模等方面的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)依然十分明顯。未來(lái)，智能汽車、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、消費(fèi)電子等行業(yè)的高速發(fā)展，必將進(jìn)一步帶動(dòng)電源管理芯片市場(chǎng)規(guī)模的增長(zhǎng)，而中國(guó)芯片廠商能否在海外巨頭重重封鎖下成功突圍，或許將成為國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體技術(shù)崛起的關(guān)鍵一役。