半導(dǎo)體行業(yè)的晴雨表，數(shù)字系統(tǒng)與現(xiàn)實世界間的橋梁，國產(chǎn)模擬芯片能否出奇制勝？【附下載】| 芯東西內(nèi)參
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模擬芯片是一種處理連續(xù)性模擬信號的集成電路芯片，廣泛應(yīng)用于消費電子、通訊、工控、醫(yī)療、汽車等各下游終端，是數(shù)字系統(tǒng)和真實世界的橋梁。全球龍頭TI的產(chǎn)品種類多達8萬種以上?；诮K端應(yīng)用范圍寬廣的特性，模擬芯片市場不易受單一產(chǎn)業(yè)景氣變動影響，相對半導(dǎo)體行業(yè)其他細(xì)分領(lǐng)域周期性較弱。
根據(jù)WSTS數(shù)據(jù)，2016-2021年，全球模擬芯片市場規(guī)模從478.48億美元成長到 741.05億美元，年復(fù)合增速達9.14%；預(yù)測2022年全球模擬芯片市場規(guī)模將達845.39億美元，同比+14.08%。其中，汽車和通訊將是專用模擬芯片增速最快的下游領(lǐng)域，預(yù)計2022年將分別增長17%和14%。
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來源 首創(chuàng)證券
原標(biāo)題：
《模擬芯片：長坡厚雪好賽道，國產(chǎn)替代跨周期》
作者：何立中01.模擬芯片搞研發(fā)壁壘的核心芯片
狹義的模擬芯片，其內(nèi)部電路完全由模擬電路的基本模塊構(gòu)成；廣義的模擬芯片還包括數(shù)模混合信號芯片和射頻前端芯片。根據(jù)WSTS定義，設(shè)備中50%及以上面積被模擬電路占用的芯片歸類為模擬芯片。
▲WSTS 半導(dǎo)體行業(yè)分類根據(jù) WSTS 的分類，模擬芯片可分為通用模擬芯片和專用模擬芯片。通用模擬芯片（General Purpose Analog）屬于通用型產(chǎn)品，應(yīng)用于不同場景中，設(shè)計性能參數(shù)不會特定適配于某類應(yīng)用。專用模擬芯片（Application-Specific Analog）根據(jù)專用的應(yīng)用場景設(shè)計，一般集成了數(shù)字和模擬 IC，復(fù)雜度和集成程度更高，有的時候也叫混合信號 IC。IC Insights預(yù)測，2022年通用模擬芯片和專用模擬芯片的市場規(guī)模分別為329.17億美元和502.96億美元，占比分別為39.56%和60.44%。
▲全球通用及專用模擬芯片占比專用模擬芯片市場按照下游應(yīng)用領(lǐng)域可分為消費、計算、通訊、汽車、工業(yè)及其他。IC Insights預(yù)測，2022年通訊市場占據(jù)專用模擬芯片市場最大份額，總規(guī)模預(yù)計將達 262.33億美元，占專用模擬芯片市場的52.16%。此外，汽車市場為專用模擬芯片第二大市場，市占率約為27.35%，工業(yè)及其他、消費和計算則分別占據(jù)8.22%、6.18%和6.06%的市場份額。
▲2022E 全球?qū)Ｓ媚M芯片按下游應(yīng)用領(lǐng)域占比
▲2022E 全球通用模擬芯片各細(xì)分產(chǎn)品占比通用模擬芯片按功能分為信號鏈和電源管理，電源管理芯片占 60%以上份額。按照IC Insights的預(yù)測，2022年在通用模擬芯片市場中，放大器&比較器、接口芯片、轉(zhuǎn)換器和電源管理芯片的占比分別為13.61%、9.20%、12.77%和 64.41%。
▲通用模擬芯片主要產(chǎn)品種類及功能介紹由于產(chǎn)品及下游應(yīng)用領(lǐng)域眾多，模擬芯片相對半導(dǎo)體行業(yè)整體周期性較弱。基于終端應(yīng)用范圍寬廣的特性，模擬芯片市場不易受單一產(chǎn)業(yè)景氣變動影響，因此價格波動遠沒有存儲芯片和邏輯電路等數(shù)字芯片的變化大，市場波動幅度相對較小。
▲2000 年-2022E 集成電路各細(xì)分領(lǐng)域及半導(dǎo)體整體增速模擬電路設(shè)計需要在速度、功耗、增益、精度、電源電壓、噪聲、面積等多種因素間進行折中，而數(shù)字電路設(shè)計只需在功耗、速度和面積三個因素間進行平衡。模擬電路對噪聲、串?dāng)_和其他干擾比數(shù)字電路敏感得多。隨著工藝尺寸的不斷減小，電源電壓的降低和器件的二級效應(yīng)對模擬電路比數(shù)字電路的影響嚴(yán)重得多，給模擬設(shè)計帶來了新的挑戰(zhàn)。版圖對于模擬電路的影響遠大于數(shù)字電路，同樣的線路差的版圖會導(dǎo)致芯片無法工作。某種意義上來說，模擬芯片是電子產(chǎn)業(yè)的晴雨表，基本代表了整個市場的發(fā)展?fàn)顩r。
▲模擬芯片公司新產(chǎn)品研發(fā)流程與數(shù)字芯片設(shè)計的規(guī)范化、抽象化不同，模擬芯片的研發(fā)人員不僅需要掌握集成電路設(shè)計所需的基礎(chǔ)知識，還需要了解模擬芯片設(shè)計相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)細(xì)節(jié)。與數(shù)字電路不同，模擬電路很多時候是模糊邏輯，需要考慮的變量特別多，往往沒有絕對優(yōu)化路徑，工程師需要根據(jù)自身經(jīng)驗和實際需求來做出相對優(yōu)化的選擇。因此模擬芯片設(shè)計人員的經(jīng)驗積累程度，對所設(shè)計產(chǎn)品的技術(shù)水平和整體性能起到了至關(guān)重要的作用，其一般要擁有 5-10 年設(shè)計經(jīng)驗才能夠獨立完成芯片設(shè)計。
▲模擬與數(shù)字集成電路特征對比從技術(shù)層面來看，模擬芯片不受制于摩爾定律和高端制程，部分采用 CMOS 工藝，還有很多采用 BCD、CDMOS 工藝，產(chǎn)品強調(diào)的是高信噪比、低失真、低耗電、高可靠性和穩(wěn)定性，制程的縮小反而可能導(dǎo)致模擬電路性能的降低。對于模擬芯片來說，目前業(yè)界仍大量使用 0.18um 和 0.13um 工藝節(jié)點。02.汽車、通訊拉動成長
根據(jù)WSTS數(shù)據(jù)，2021年全球半導(dǎo)體市場總規(guī)模達5558.93億美元，同比+26.23%。其中，集成電路市場規(guī)模達4630.02億，占全球半導(dǎo)體市場總規(guī)模的83.29%。集成電路又分為模擬芯片、微處理器、邏輯芯片和存儲芯片，市場規(guī)模分別為741.05億、802.21億、1548.37億和1538.38億美元，占集成電路比重分別為16.01%、17.33%、33.44%和33.23%。
▲1999 年-2022E 全球集成電路市場規(guī)模及構(gòu)成
▲2021 年全球集成電路市場結(jié)構(gòu)2021年受全球缺芯和下游需求拉動，全球模擬芯片市場規(guī)模大幅提升，達到741.05億美元，同比+33.14%，增速達到近20年來最高。在汽車、工業(yè)、新能源等領(lǐng)域的持續(xù)拉動下，WSTS預(yù)測，2022年全球模擬芯片市場依舊將保持兩位數(shù)以上增速成長，預(yù)計市場規(guī)模將達845.39億美元，同比+14.08%。
▲1999 年-2022E 全球模擬芯片市場規(guī)模及同比增速
▲2022E 全球?qū)Ｓ媚M芯片各下游應(yīng)用領(lǐng)域增速
▲2018 年-2022E 模擬芯片各下游應(yīng)用領(lǐng)域占比展望2022年，汽車將是專用模擬芯片增速最快的下游領(lǐng)域。作為真實世界和數(shù)字世界的橋梁，模擬芯片將被廣泛地運用于汽車智能駕駛系統(tǒng)之中，汽車的智能化為模擬集成電路技術(shù)的長足發(fā)展提供了廣闊的空間。IC Insights預(yù)測，2022年專用模擬芯片各下游市場中，汽車領(lǐng)域增速最快，預(yù)計同比將增長17%。
▲2015 年-2030E 全球新能源汽車滲透率與此同時，汽車電氣化以及工業(yè)4.0升級，也將成為電源管理芯片的助推劑。相對而言，消費類及計算方面應(yīng)用需求將有所降低。IC Insights預(yù)測，2022年，專用模擬芯片各下游市場中，通信領(lǐng)域預(yù)計同比將增長14%。此外，計算機、消費和工業(yè)及其他領(lǐng)域仍將保持高速增長，預(yù)計將分別增長9%左右。2021 年全球前十大模擬芯片公司合計市占率為68.3%。其中，排名第一的是TI市占率為19%，ADI位居第二，市占率為12.7%。此外，英飛凌、ST、Qorvo、NXP等均取得 5%以上的市場份額。
▲2021 年全球模擬芯片公司市占率
▲全球頭部模擬公司成立時間及專長領(lǐng)域03.國產(chǎn)廠商百花齊放
根據(jù)Frost&Sullivan統(tǒng)計，2020年中國模擬芯片行業(yè)市場規(guī)模約2503.5億元，2016-2020年年復(fù)合增長率約5.8%。隨著新技術(shù)和產(chǎn)業(yè)政策的雙輪驅(qū)動，未來中國模擬芯片市場將迎來發(fā)展機遇，預(yù)計到2025年中國模擬芯片市場將增長至3339.5億元，年復(fù)合增長率約5.9%。
▲2016 年-2025E 中國模擬芯片市場規(guī)模及同比增速隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，中國已成為了全球最大的電子產(chǎn)品生產(chǎn)市場，衍生出了巨大的集成電路器件需求。IBS預(yù)計，到2027年中國將消費全球62.85%的半導(dǎo)體元器件。
▲2020 年全球模擬芯片市場規(guī)模按地區(qū)分布國內(nèi)模擬集成電路企業(yè)由于起步較晚、工藝落后等因素，在技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)模上都與世界領(lǐng)先企業(yè)存在著較大的差距。根據(jù)中國半導(dǎo)體協(xié)會數(shù)據(jù)，2020年我國模擬芯片自給率僅為12%。近年來，受到國際貿(mào)易摩擦及國內(nèi)行業(yè)促進政策持續(xù)加碼等多重因素的影響，國內(nèi)集成電路行業(yè)繁榮發(fā)展，國產(chǎn)化替代加速進行。近年來，我國出臺了一系列政策法規(guī)，從產(chǎn)業(yè)定位、戰(zhàn)略目標(biāo)、稅收等各方面對集電路行業(yè)進行支持與鼓勵。本土模擬芯片設(shè)計企業(yè)開啟了蓬勃發(fā)展。科創(chuàng)板成立以來，我國A股模擬芯片設(shè)計公司數(shù)量激增。在SW電子-半導(dǎo)體-模擬芯片設(shè)計分類的基礎(chǔ)上，報告排除了以射頻、MEMS傳感器等為主營業(yè)務(wù)的公司，精選出了16家模擬芯片設(shè)計公司進行對比分析。圣邦股份和思瑞浦在信號鏈和電源管理產(chǎn)品布局上相對較為均衡。2021年，圣邦股份信號鏈與電源管理產(chǎn)品比重分別為31.67%和68.29%；思瑞浦以信號鏈產(chǎn)品起家，后逐步拓展電源管理產(chǎn)品種類，2021年，其信號鏈與電源管理產(chǎn)品占比分別為77.51%和 22.49%，2022Q1其電源管理產(chǎn)品比重快速提升至35.52%。電源管理芯片在手機、平板電腦、PC、大小家電等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，伴隨TI等巨頭逐漸轉(zhuǎn)向工業(yè)和汽車等終端市場，國產(chǎn)廠商迎來替代良機。在A股模擬芯片設(shè)計公司中，富滿微、希荻微、英集芯、晶豐明源、芯朋微、明微電子、必易微和賽微微電等公司主要專注在電源管理芯片細(xì)分。
▲主要模擬芯片公司產(chǎn)品類別從研發(fā)費用率上看，2021 年，模擬公司研發(fā)費用率大部分落在10%-30%的區(qū)間，其中，思瑞浦、艾為電子、芯朋微、圣邦股份等公司研發(fā)費用率分別達22.70%、17.91%、17.49%和16.89%。從研發(fā)投入的絕對額上看，2021年，艾為電子、圣邦股份和思瑞浦的研發(fā)費用位居前三，分別為 4.17億、3.78億和3.01億元。2021 年在電子所有細(xì)分板塊中，模擬芯片設(shè)計毛利率位居所有細(xì)分行業(yè)第一，達到49.11%，遠高于第二名的半導(dǎo)體設(shè)備40.41%和第三名的數(shù)字芯片設(shè)計的38.32%。從凈利率上，模擬芯片設(shè)計依舊在所有電子細(xì)分板塊中排名第一，2021 年模擬芯片設(shè)計凈利率為28.89%。2021 年受半導(dǎo)體行業(yè)整體高景氣影響，半導(dǎo)體行業(yè)呈現(xiàn)代工產(chǎn)能供不應(yīng)求狀況，在產(chǎn)能緊缺狀況下，模擬公司毛利率水平達到近年來較高水平。行業(yè)整體毛利率均在34%以上，其中，臻鐳科技毛利率高達88.46%，明微電子、賽微微電和思瑞浦毛利率分別達64.98%、62.32%和60.53%。由于通訊以及工業(yè)控制類的芯品產(chǎn)品功能復(fù)雜，可靠性高，因此與消費電子領(lǐng)域產(chǎn)品相比毛利率較高。根據(jù)思瑞浦招股說明書，2019年，其通訊領(lǐng)域毛利率達66.21%，工業(yè)控制領(lǐng)域毛利率達53.60%，消費電子領(lǐng)域毛利率為35.76%，通訊和工業(yè)控制領(lǐng)域毛利率顯著高于消費電子。由于信號鏈產(chǎn)品在通訊及工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較多，國內(nèi)公司電源管理產(chǎn)品主要應(yīng)用于消費電子等領(lǐng)域，因此從整體上看，信號鏈產(chǎn)品毛利率高于電源管理產(chǎn)品。以圣邦股份和思瑞浦為例，2021年圣邦股份信號鏈和電源管理毛利率分別為60.77%和53.03%，思瑞浦信號鏈和電源管理毛利率分別為63.48%和 50.37%。主要的16家模擬公司劃分為三大類型，即產(chǎn)品與下游應(yīng)用領(lǐng)域相對多元的綜合類、以電源管理芯片為主和以 LED 照明或顯示驅(qū)動芯片為主的模擬公司。（1）綜合類模擬公司毛利率穩(wěn)中有升，2021 年毛利率普遍在50%以上。由于產(chǎn)品種類和下游應(yīng)用領(lǐng)域較為多元，綜合類模擬公司毛利率相對較為穩(wěn)定，并且隨著中高端產(chǎn)品和工業(yè)、汽車等領(lǐng)域持續(xù)拓展，綜合類模擬公司的毛利呈現(xiàn)出穩(wěn)中有升的態(tài)勢，2021 年思瑞浦和圣邦股份的毛利率分別達60.53%和55.50%。（2）電源管理類模擬公司毛利率普遍在30%-40%區(qū)間。我國以電源管理芯片為主的模擬公司，主要面向以手機、平板、PC、可穿戴設(shè)備、移動智能終端設(shè)備、大小家電為主的消費類市場，其毛利率較以通訊、工業(yè)和汽車為主要下游的公司略低，但高于以LED驅(qū)動芯片為主的公司。伴隨規(guī)模和技術(shù)實力的不斷增強，以電源管理芯片為主的模擬公司逐漸向信號鏈產(chǎn)品以及工業(yè)、汽車、通訊等高端應(yīng)用領(lǐng)域擴展。（3）以LED驅(qū)動芯片為主的公司毛利率在20%-35%區(qū)間，2021年受缺貨漲價影響毛利率大幅增長。相較于其他細(xì)分領(lǐng)域，LED驅(qū)動芯片市場國產(chǎn)化率水平較高，市場競爭較為激烈。2021年受行業(yè)整體產(chǎn)能緊缺影響，LED驅(qū)動芯片價格大幅上漲，拉動毛利率大幅上行，伴隨供需結(jié)構(gòu)逐漸平衡，2022Q1行業(yè)毛利率有所回落。由于LED驅(qū)動芯片競爭相對激烈，行業(yè)公司逐漸向電機驅(qū)動等其他電源管理芯片產(chǎn)品拓展，預(yù)計未來行業(yè)公司毛利率將持續(xù)提升。芯東西認(rèn)為，模擬芯片是連接數(shù)字世界和物理世界的橋梁，下游品種繁雜且受單一產(chǎn)業(yè)景氣影響小，相比數(shù)字芯片更能抵御行業(yè)的周期波動。模擬芯片的特點是散、多、細(xì)，而且“便宜”，下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，以出貨量多致勝。所以企業(yè)的產(chǎn)品不僅需要技術(shù)硬，要產(chǎn)品種類多，還要毛利高，才能在這個市場殺出一條血路。*博客內(nèi)容為網(wǎng)友個人發(fā)布，僅代表博主個人觀點，如有侵權(quán)請聯(lián)系工作人員刪除。
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