(報告出品方:東方證券)
1 模拟晶片:內建電路的重要部分
1.1 模拟晶片下遊應用領域繁雜
模拟晶片負責處理連續的模拟信号。半導體市場主要包括內建電路(即晶片)、分立器件、光電 子器件、傳感器等四大類産品,其中內建電路市場占比最大。內建電路按其功能通常可分為模拟 內建電路和數字內建電路兩大類。模拟內建電路主要是指在現實世界與實體世界之間,由電容、 電阻、半導體等組成的模拟電路內建在一起,用來産生、放大和處理連續函數形式的模拟信号 (如聲音、光線、溫度等);數字內建電路是對離散的數字信号(如用 0 和 1 兩個邏輯電平來表 示的二進制碼)進行算術和邏輯運算的內建電路。
模拟晶片是電子系統中不可或缺的部分。與數字內建電路相比,模拟內建電路應用領域繁雜、生 命周期長、人才培養時間長、價低但穩定。模拟晶片可廣泛應用于消費類電子、通訊裝置、工業 控制、醫療儀器、汽車電子等領域,以及物聯網、新能源、智能穿戴、人工智能、智能家居、智 能制造、5G 通訊等各類新興電子産品領域。
模拟晶片人才培養周期長,經驗依賴提升技術壁壘。模拟內建電路設計主要是通過有經驗的設計 人員進行半導體級的電路設計和相應的版圖設計與仿真,需要額外考慮噪聲、比對、幹擾等諸多 因素,要求其設計者既要熟悉內建電路設計和晶圓制造的工藝流程,又需要熟悉大部分元器件的 電特性和實體特性。而數字內建電路設計大部分是通過使用硬體描述語言以基本邏輯門電路為單 位在 EDA 軟體的協助下自動綜合産生,布圖布線也是借助 EDA 軟體自動生成。與數字內建電路 相比,模拟晶片設計自動化程度低,加上輔助設計工具少、測試周期長等原因,模拟電路設計更 依賴于人工設計,對工程師的經驗要求也更高,培養一名優秀的模拟內建電路設計師往往需要 10 年甚至更長的時間。
按定制化程度,模拟晶片可分為通用模拟晶片和專用模拟晶片。通用型模拟晶片,也叫标準型模 拟晶片,屬于标準化産品,适用于多類電子系統,其設計性能參數不會特定适配于某類應用,可 用于不同産品中。專用型模拟晶片根據專用的應用場景進行設計,一般內建了數字和模拟 IC,複 雜度和內建程度更高,有的時候也叫混合信号 IC。根據 IC Insights,2022 年全球通用模拟晶片和 專用模拟晶片占比分别為 40%和 60%。
1.2 模拟晶片分為電源管理和信号鍊晶片
電源管理和信号鍊晶片是模拟晶片的重要組成部分。廣義模拟晶片市場包含信号鍊、電源管理和 射頻三大類。其中,電源管理晶片主要是指管理電池與電能的電路,包括充電管理晶片、轉換器 産品、充電保護晶片、無線充電晶片、驅動晶片等;信号鍊晶片主要是指用于處理信号的電路, 包括線性産品、轉換器産品、接口産品等。
電源管理晶片:模拟 IC 的關鍵器件,市場空間廣闊
下遊市場發展迅速,全球及國産電源管理晶片市場空間廣闊。電源管理晶片産業下遊應用場景豐 富,覆寫通信、消費電子、汽車及物聯網等各個電子相關領域。随着新能源汽車、5G 通信、物聯 網等下遊市場的發展,電子裝置數量及種類持續增長,裝置電能應用效能管理愈發重要,帶動電 源管理晶片需求增長。根據 Frost&Sullivan 統計,2021 年全球電源管理晶片市場規模約 368 億美 元,2016-2021 年複合增長率為 13%。2021 年中國電源管理晶片市場規模突破 132 億美元,占 據全球約36%的市場佔有率。随着國産電源管理晶片在家用電器、3C新興産品等領域的應用拓展, 未來幾年國産電源管理晶片市場規模仍将快速增長。預計至2025年中國電源管理晶片市場規模将 達到 235 億美元,20-25 年複合增長率為 15%。
信号鍊晶片:受益于新技術和下遊應用,規模穩步增長
信号鍊是連接配接真實世界和數字世界的橋梁。完整信号鍊的工作過程為:從傳感器探測到真實世界 實際信号,如電磁波、聲音、圖像、溫度、光信号等,并将這些自然信号轉化成模拟的電信号, 通過放大器進行放大,然後通過 ADC 把模拟信号轉化為數字信号,經過 MCU 或 CPU 或 DSP 等 處理後,再經由 DAC 還原為模拟信号。信号鍊是電子裝置實作感覺和控制的基礎,是電子産品智 能化、智慧化的基礎。
受益于較長的生命周期和較分散的應用場景,信号鍊模拟晶片市場發展态勢良好,行業規模穩步 增長。信号鍊模拟晶片随下遊發展一同演進,朝小型化、低功耗和高性能方向發展。IC Insights 的報告顯示,全球信号鍊模拟晶片的市場規模将從 2016 年的 84 億美金增長至 2023 年的 118 億 美金,16-23 年複合增長率約 5%。其中,放大器和比較器、轉換器産品是市場規模占比最高的兩 類,合計約占信号鍊模拟晶片市場規模的 75%。
2 多因素驅動模拟晶片市場成長
全球內建電路市場規模持續擴大,中國市場發展快速。根據 Frost&Sullivan 統計,2020 年全球集 成電路市場規模為 3,546 億美元,伴随着以新能源汽車、 5G、AIoT 和雲計算為代表的新技術的 推廣,內建電路産業将會迎來進一步發展,預計 2025 年将達到 4,750 億美元,複合增長率約為 6%。2020 年中國內建電路行業市場規模為 8,928 億元,同比增長 18%。随着消費電子、汽車電 子、工業控制、醫療電子等市場需求的不斷提升,中國內建電路行業發展快速,未來五年将以 16% 的年複合增長率增長,至 2025 年市場規模将達到 18,932 億元。
模拟晶片全球市場規模穩步擴張,中國為其最主要的消費市場。因其使用周期長的特性,模拟芯 片市場增速表現與數字晶片略有不同。根據 Frost&Sullivan 統計,2021 年全球模拟晶片行業市場 規模約586億美元,中國市場規模約2731億元,占比七成左右,中國為全球最主要的消費市場, 且增速高于全球模拟晶片市場整體增速。預計 2025 年中國模拟晶片市場規模将增長至 3340 億元, 20-25 年複合增長率為 6%。
模拟晶片下遊各細分市場快速擴大,通信市場規模最大,通信、汽車占比進一步提升。根據 IC Insights 統計,專用模拟晶片的下遊市場主要包含通信、汽車、工業、計算機、消費電子等領域。通信是專用模拟晶片最重要的下遊市場,包含手機、網絡及通訊裝置等,2022 年全球市場規模為 262 億美元,占整個模拟晶片市場的 32%。汽車是專用模拟晶片增速最快的下遊市場,22 年增速 為 17%, 2022 年市場規模為 137 億美元,位居第二。
2.1 新能源汽車快速滲透,模拟晶片價值量提升
汽車電動化、網聯化和智能化提速,車用 IC 需求快速增加。随着汽車電動化程序加快、汽車互聯 性增加、自動駕駛逐漸落地,汽車半導體從 MCU、功率半導體器件(IGBT、MOSFET)、各種 傳感器等,拓展到包括 ADAS 先進駕駛輔助系統、COMS 圖像傳感器、雷射雷達、MEMS 等更多 方面。汽車對晶片可靠性、安全性、一緻性要求高,需要通過 AEC-Q100、 ISO26262 和 IATF16949 等認證。
汽車電動化、網聯化和智能化催生模拟晶片新需求。模拟晶片應用于幾乎所有汽車電子部件,除 了涉及傳統汽車電子如車載娛樂、儀表盤、車身電子及 LED 電源管理等領域,還廣泛應用于新能 源汽車的動力系統、智能汽車的智能座艙系統和自動駕駛系統。動力總成部分主要包括了電機控 制器、OBC、DC/DC、BMS 等。
根據 iHS 和 Melexis,在 A 到 E 的各個級别汽車中,電動化都大幅增加單車模拟晶片需求量,比 如:A 級燃油車模拟晶片用量約 100 顆,而 A 級純電動車需求量高達 350 顆以上;在 B 級車中, 模拟晶片單車用量從燃油車的 160 顆提升至純電動車的近 400 顆,而純電動 E 級車用量超過 650 顆。
新能源汽車高增長助推車用模拟晶片高價值産品。全球新能源汽車市場滲透率從 2018 年 2%上升 至 2021 年 8%,銷量從 199 萬輛上升至 644 萬輛,年複合增長率 48%。根據 IC Insights 統計, 2022 年全球汽車專用模拟晶片市場規模将增長 17%至 138 億美元,是增速最快的模拟晶片下遊 市場。
汽車“三化”賦能模拟 IC 電源管理市場。得益于汽車電動化、智能化、網聯化,越來越多的傳感 器、功率半導體、電機等電子零部件裝載在汽車内部,需要更多的電源管理 IC 進行電流電壓的轉 換,進而推動電源管理晶片增長。特别地,随着新能源汽車的高增長,車用 BMIC 需求迎來高增長。根據 Frost&Sullivan 統計,全 球新能源汽車 BMS 市場規模從 2016 年的 5 億美元增長到 2020 年的 14 億美元,複合年均增長 率為 33%。根據半導體産業縱橫預測,全球锂電池 BMIC 市場規模将從 2021 年的 43 億美元增加 至 2026 年的 80 億美元,CAGR 為 14%,其中汽車類 CAGR 超過 40%。汽車電池由數百、甚至 多達數千節電芯串聯和并聯構成,電芯、子產品間會出現電量不平衡,大量的電芯串聯要求電芯之 間的電量一緻,是以需要采用電池監測晶片對每個電芯進行電壓、電流檢測。同時,電動汽車的 充放電過程也需要保護晶片來防止部分電芯的過充或過放。
車規級 BMIC 完整解決方案的供應商主要有 ADI(AFE 主要來自于收購的 Maxim 和 Linear 産品 線)、TI、英飛淩、NXP、瑞薩(AFE 主要來自于收購的 Intersil 産品線)、ST 和安森美等。其 中汽車 BMS 的 AFE 晶片的技術難度在于采樣通道數、内部 ADC 數量等。此外,由于 AFE 晶片 的需求與電芯數量成正比,電芯數量與電壓成正比,800V 電壓平台對 AFE 的需求相比 400V 平 台翻倍增長。400V 系統電動汽車大約需要 8 個 AFE 晶片和 1 個隔離通訊晶片,而 800V 系統約 需要 16 個 AFE 晶片和 1 個隔離通訊晶片。車用信号鍊晶片為車聯萬物、資訊互動提供支援。車用信号鍊晶片發揮多種用途。一類是射頻 IC, 為汽車提供無線通信。汽車四大無線通訊方案:蜂窩網絡系統、WLAN、全球導航衛星系統 GNSS 和 V2X 車聯網,都需要多個射頻 IC 和射頻子產品實作,大多數此類元件都包含在 TCU 中。另一類是為傳感器和處理器之架起橋梁的特定模拟 ASSP/ASIC。外界真實信号被傳感器感覺,得 到的模拟信号經過放大器、模數轉換器最終傳遞給 MCU 處理。
汽車的電動化、智能化拉動了視訊傳輸等接口技術的更新、晶片數量和晶片價值量的提升。随着 汽車新車型配置,智能座艙、進階輔助駕駛的需求越來越強烈,單車對高清屏以及高清攝像頭的 使用越來越多。根據電子工程專輯顯示,高清視訊傳輸晶片的市場規模将以 35%-40%以上的年增 長率快速擴容。車載攝像頭預計 2025 年在全球的市場需求量會超過 3 億台以上,視訊傳輸晶片的 市場規模也将達到人民币 90 億元,這将進一步擴大車載模拟接口晶片的使用量。此外,視訊資料 傳輸 HDMI 接口不斷疊代更新,分辨率不斷提高,最新的 2.1 接口可以支援到 8K-60 幀分辨率, 這進一步拉動了相關模拟接口晶片的價值量。
2.2 5G 通訊和手機功能更新,驅動模拟晶片行業成長
5G 廣泛應用推動通信領域模拟晶片疊代更新。無論是智能手機還是基站等基礎設施,一套完整 的 5G 通信系統包含了從信号鍊到電源鍊的多種模拟晶片的疊代更新。模拟晶片在通訊領域應用 于寬帶固定線路接入、資料通訊子產品、有線網絡和無線基礎設施等,其中無線通信估計占 2022年 通信模拟晶片領域銷售額的 91%。無線通信子產品通常包括天線、射頻前端、射頻收發、基帶。其 中,射頻前端子產品是移動終端通信的核心元件。
智能手機由模拟 IC、數字 IC、OSD 器件、非半導體器件組成。其中模拟 IC 主要可分為射頻器件 和電源管理裝置。射頻器件是處理無線電信号的核心裝置,包括射頻前端、射頻收發、射頻開關、 射頻 PA 等。電源管理裝置包括快充晶片、無線充電晶片等。
手機功能更新主要從多個層面驅動手機模拟 IC 市場需求。智能手機中按照功能劃分,模拟晶片主 要用于 DC/DC 電源、輸入電源保護、音頻/震動、I/O 連接配接等功能區域。首先,5G 等通信技術升 級直接導緻移動終端需要增加可覆寫智能手機新增頻段的射頻器件;第二,智能手機功能複雜度 不斷提升,導緻手機各功能子產品對移動終端電源管理晶片的性能(噪音水準和功耗等)和數量提 出了要求;第三,手機光學更新、快充創新等進一步帶動驅動、快充等晶片的價值量;第四,智 能手機行業需求的複蘇以及 5G 手機滲透率的提升有望拉動模拟 IC 整體需求量的擡升。
5G 技術直接促進手機模拟 IC 和射頻器件價值量提升。5G 技術更新,為了覆寫 5G 新增頻段,移 動智能終端需要配套的射頻前端器件。5G 通過拓寬帶寬、增加通路數量提高資料傳輸速度,與 4G 的低頻電路不同,高頻電路需要從材料到器件,從基帶晶片到整個射頻電路進行重新設計,複 雜度提升的同時,也需要增加射頻開關、濾波器、放大器的數量以滿足對不同頻段信号接收、濾 除、放大、發射的需求。
5G 核心技術為基站射頻晶片帶來機會,電源管理 IC 用量随之增加。5G 基站的三個功能實體分别 為 CU、DU、AAU。DU 和 AU 是原基帶單元 BBU 按處理實時和非實時任務進行拆分。AAU(有 源天線單元)是射頻單元及無源天線的合并。5G 基站采用大規模天線陣列、載波聚合和新頻譜, 對 PA 性能、獨立射頻通道數量、天線開關數、濾波器數量和 PA 開關數量等需求增加。例如, 4G 基站對應的射頻 PA 需求量為 12 個,而 5G 基站對應的 PA 需求量高達 192 個。由于 5G 基站 有更多的天線、射頻元件和更高頻率的毫米波,基站功率約為 4G 基站的 3-4 倍,電源管理 IC 的 用量随之增加,宏基站需要約 120 顆電源管理 IC、小基站需要約 20 顆。
2.3 萬物互聯 AIoT 終端數量快速發展
萬物互聯趨勢下,消費級和工業級物聯網終端的廣泛應用推升模拟晶片需求。大規模物聯網業務 mMTC 是 5G 三大應用場景之一,以低功耗和海量接入為特點,對應無線供電晶片、低功耗供電 晶片和 5G 通訊晶片等,同時物聯網終端還涉及到車聯網各類傳感器和智能家居微控制器、傳感 器等模拟晶片應用。根據 GSMA 資料,2021 年全球物聯網裝置聯網數量為 148 億個,同比增長 16%,其中工業級裝置占比為 47%,預計 2025 年全球物聯網裝置聯網數量上升至 252 億個,工 業級裝置占比 55%。
衆多物聯網終端應用推升模拟晶片用量。由于物聯網主要是實體世界的終端裝置互聯,壓力、亮 度、距離等實體參數是資訊互聯的重要手段,智能家居、智慧城市、無人機等物聯網下遊的快速 發展,成為了模拟晶片的重要推動力。如:掃地機器人的模拟晶片包括運算放大器、資料轉換器 (ADC)、線性穩壓器(LDO)、模拟開關等,以實作掃地機器人的紅外障礙感應、TOF 探測、 LDS 雷射測距、超聲傳感等功能。
3 歐美廠商壟斷,國産替代潛力巨大
國内模拟 IC 廠商正處于快速成長階段,模拟 IC 國産化率進一步提升的内部和外部條件均趨于成 熟。首先,國内代工廠制程和工藝滿足要求,技術日臻成熟,可以與模拟 IC 廠商進行協同;第 二,國際模拟大廠向工業和車載領域傾斜,減少對消費等領域的資源支援,給國産廠商差異化競 争創造了機遇;第三,國内模拟 IC 廠商逐漸突破産品種類和品質,并持續發力産品導入和客戶驗 證。國内模拟 IC 廠商迎來了内部和外部的雙重曆史機遇,在産品、技術、客戶、市場佔有率等方 面有望加速突破,推動模拟晶片國産化程序。
3.1 歐美廠商占據絕對主導
中國是全球最大的半導體和模拟晶片市場。IDC 資料顯示,2020 年中國大陸占全球模拟晶片市 場的比例達到 36%,超過歐美及其他地區。國際模拟晶片大廠如德州儀器、亞德諾等收入來源市 場中,中國收入占比有明顯提升的趨勢。以亞德諾為例,2015 年至 2021 年,中國地區的收入占 比從 15%提升至 22 %,于 2020 年達峰值 24%。
大陸的模拟晶片自給率較低,未來發展潛力大。前瞻産業研究院資料顯示,2021 年中國模拟晶片 的自給率僅為12%左右,較2017年上升了6個百分點,總體呈上升趨勢。就模拟晶片業務而言, 2021 年德州儀器營業總額為 1247 億元(美元兌人民币匯率取 6.8),國内模拟晶片前十企業營 收與之相差較大。然而,目前國際 IC 廠商較為分散的經營格局為本土模拟內建電路的發展帶來了 機遇,随着晶片國産替代的加速,未來大陸模拟晶片将有較大的成長空間,自給率進一步提升。
歐美廠商占據絕大多數市場佔有率,行業集中度較低。根據 Frost& Sullivan 的統計資料,2019 年全 球前十模拟 IC供應商基本被歐美國家主導,共占據 67%左右的市場佔有率。德州儀器在模拟晶片中 表現強勁,2018-2019 年間占據 19%的市場佔有率,第二梯隊亞德諾、英飛淩、意法半導體、思佳 訊也紛紛超過了 5%。模拟晶片整體呈現出較為分散的發展布局,剩餘 IC 廠商對應市場占有率不 超過 1%,行業集中度較低。以電源管理晶片為例,IC Insights 資料顯示,2020 年全球供應商前 五名依次為德州儀器、高通、亞德諾、美信、英飛淩,共占據 71%的市場佔有率。
模拟晶片競争格局穩定,CR5、CR10 市場佔有率有所提升。據 IC Insights 統計,2017 到 2020 年 全球前十大模拟廠商變動不大,僅 Qorvo 在 2021 年跻身前十。模拟晶片在德州儀器、亞德諾、 思佳訊為代表的歐美廠商的帶領下,逐漸形成了較為穩定的市場競争格局。五年間,CR5 和 CR10 市場佔有率各提升了近 10%,市場集中度有所提升。
模拟晶片頭部廠商的産品線與下遊應用豐富。優秀的模拟晶片設計企業需要長期經驗和技術的累 積,全球主要模拟晶片設計企業依靠豐富的技術及經驗、大量的核心 IP 和産品類别形成了競争壁 壘,規模不斷壯大。全球領先的模拟IC廠商主要包括TI(德州儀器)、ADI(亞德諾)、Infineon (英飛淩)等,經過長時間的發展,均形成了豐富的下遊應用領域和多元化的産品種類。
近年來國際模拟晶片巨頭的産品布局向汽車、工業等下遊領域傾斜。德州儀器 TI 2021 全年營業 收入為 183 億美元,其中汽車和工業銷售占其收入的 62% 以上,相比 2013 年的 42%占比有大 幅攀升。亞諾德 ADI 的汽車和工業下遊收入占比由 2013 年的 61.6%上升至 2021 年的 71.3%。在國際大廠将戰略重心轉移至工業和汽車領域之際,國内廠商有望以中低端消費電子産品為切入 口,占領中低端市場并向高端市場延伸,逐漸實作差異化替代。
3.2 國内晶圓廠大幅擴産,助力模拟晶片上下遊協同
模拟晶片生産工藝種類較多。相較于數字晶片多采用 CMOS 工藝,模拟晶片工藝種類較多。CMOS 工藝的驅動能力較差,很難滿足模拟電路高電壓、低失真、高信噪比的需求,因而模拟 IC 早期使用 Bipolar 工藝。
但 Bipolar 工藝功耗大,是以出現了 BiCMOS 工藝,結合了 Bipolar 工藝和 CMOS 工藝兩者的優 點。DMOS 工藝具有寬頻率範圍、高線性度的優點,主要應用于 RF 功率放大器等。BCD 工藝則 是結合了 Bipolar、CMOS、DMOS 三種工藝的優點。這些特殊工藝既需要晶圓代工廠的配合,也 需要設計者加以熟悉,而數字 IC 設計者基本不用考慮工藝問題。
不同模拟晶片廠商的生産模式存在差異,IDM 模式集晶片設計、晶圓生産、封裝測試為一體, Fabless 模式下晶片設計廠商與晶片制造、封裝測試環節相對獨立。德州儀器、ADI 等國際模拟 IC 大廠大都采用 IDM 模式,可以更好發揮自身的特色制造技術優勢;而國内模拟 IC 廠商由于規 模較小,目前以 Fabless 模式為主。模拟晶片采用成熟晶圓制造技術,并大量采用 8 英寸産線制造,IDM 龍頭公司中僅德州儀器通過 自有 12 英寸産線制造模拟晶片。據德州儀器,與采用 200mm 晶圓生産相比,采用 300mm 晶圓 制造模拟 IC可将未封裝晶片成本降低 40%,完成封裝和測試的 IC成本可降低約 20%。2009年, 德州儀器布局 RFAB 工廠,成為第一家在 12 英寸産線上制造模拟電路的公司。2010 年,公司收 購兩家晶圓廠,其中一座可同時兼顧 200mm 和 300mm 的生産。2015 年,公司将舊的 DMOS 6 晶圓廠過渡到 300mm。RFAB2 廠在 2022 年下半年開始投産,公司還收購了位于 Lehi 的一座 12 英寸晶圓制造廠 LFAB。公司計劃在謝爾曼建立 4 座工廠。2019 年德州儀器 47%的模拟産品收入 來自 12 英寸産線;2020 年德州儀器大約一半的模拟器件是在 12 英寸晶圓上制造的。
國内代工廠能夠滿足模拟晶片的制程和工藝要求,可以與模拟晶片設計廠商進行有效協同,随着 晶圓廠持續的産能擴張和技術疊代,模拟晶片的國産化有望加速推進。相比 TI、ADI、英飛淩等 國際大廠都采用 IDM 模式,國内模拟 IC 設計廠商大都采用 Fabless 模式。制程方面,模拟晶片 對制程的要求較低,不追求摩爾定律,目前主流節點還在從 180 納米向 130 納米遷移,小部分先 進産品用到 28 納米制程,國内晶圓代工廠能夠滿足模拟晶片的制程要求。工藝方面,模拟晶片 通常采用 BCD 工藝,實作在高壓和大電流的條件下驅動元器件。BCD 已經成為電源管理、顯示 驅動等 IC 制造技術的選擇。而國内主流晶圓廠對 BCD 工藝平台均有所布局,華虹半導體的 90 納米 BCD 平台已經規模量産,中芯國際 55 納米 BCD 平台也進入産品導入期。
缺貨周期已成為國内廠商完成客戶驗證、實作産品導入的重要視窗期。模拟晶片産品生命周期長, 一旦打入客戶,即可持續供貨數年以上。國産模拟晶片廠商綁定代工廠建立産能,加速了産品導 入和客戶驗證。華虹無錫 12 英寸特色工藝晶圓産能已達 6.5 萬片/月,還在擴産中;粵芯半導體 規劃的 12 英寸晶片生産平台将實作近 8 萬片/月的高端模拟晶片産能規模;華潤微計劃建設産能 3 萬片/月的 12 英寸中高端功率半導體項目,并在 22 年實作産能貢獻。國内代工廠産能的釋放, 疊加國産模拟晶片品質的突破,國内模拟 IC 廠商有望進一步加速國産化,實作業績的快速增長。
各模拟晶片公司與國内外多家主流晶圓廠建立合作,保證供貨管道暢通。國内模拟晶片廠商積極 與主流晶圓廠合作協同,在工藝節點突破和産能保障上具備優勢。其中,聖邦股份自成立之初便 和台積電展開合作,并一直維護良好的合作關系;明微電子與華潤微、中芯國際、上海先進、 Tower、合肥晶合等多家頭部晶圓廠建立戰略合作關系,采取多家協調政策來保障産能供給。
此外,國内部分頭部公司開始向 Fab-lite 轉變。部分頭部公司已開始向虛拟 IDM、Fab-lite等模式 轉變,如:卓勝微、思瑞浦、傑華特等,Fab-lite 模式讓設計與制造技術更緊密結合,有利于公司 做出差異化産品。華潤微、士蘭微等 IDM 公司也持續豐富模拟電路産品線。
3.3 國内模拟廠商實力提升,國産替代未來可期
國内模拟 IC 廠商營收快速增長,規模不斷壯大。近年來國内各模拟 IC 廠商迅速拓展産品品類, 持續投入研發,取得了長足的進步。艾為電子等數 10 家已上市的國内模拟晶片企業的營收均保持 快速增長,2017 年主要廠商營收規模均沒有突破 7 億元,但 2021 年艾為電子、晶豐明源和聖邦 股份等公司營收已迅速突破 20 億元。同時,受益于模拟晶片下遊景氣度高企,國内各模拟廠商 營收增速保持上行趨勢,平均營收增速從 2017 年的 29%增長至 2021 年的 107%。其中,思瑞 浦和納芯微連續三年營收增速幾乎都保持在 100%以上,發展勢頭強勁。
國内模拟 IC 廠商毛利率保持高位。2021 年國内主要模拟廠商毛利率均保持高位,平均值達 50%, 其中明微電子、思瑞浦、聖邦股份的毛利率分别為 65%、61%和 55%。此外,在行業高景氣和 産能短缺的背景下,近兩年整體行業毛利率也有所提升,均值從 2017 年的 37%提升至 2021 年 的 50%,其中思瑞浦和納芯微近五年毛利率穩定保持在 50%以上。
國内模拟廠商産品加速布局,數量品質雙管齊下。産品數量和技術先進性是模拟內建電路企業技 術實力和核心競争力的綜合展現。産品數量方面,國内廠商近年來積極拓展産品型号數量。聖邦 股份 2017-2020 年每年推出新産品二、三百款,2021 年推出新産品數量增至 500 餘款,增速明顯提升,覆寫信号鍊和電源管理兩大領域的 25 大類産品,可銷售産品近 3800 款。産品品質 方面,國内模拟廠商依靠持續的研發投入和技術突破,部分産品的核心技術名額已經有所突破。以思瑞浦高精度低功耗電源監控晶片為例,其門檻值電壓、複位時間、靜态功耗等一系列名額都已 達到國際同業水準。
國内模拟 IC 廠商産品線豐富,應用領域廣泛。國内模拟廠商産品線都較為豐富,其中艾為電子擁 有音頻功放晶片、電源管理晶片等 800 餘款産品,思瑞浦擁有線性穩壓器、電源監控産品等 1,400 種産品。此外,國内模拟廠商下遊應用與客戶覆寫領域較為多元化,其中晶豐明源下遊主 要客戶為 LED 照明企業,力芯微主要面向消費電子領域,納芯微産品應用于資訊通訊、工業控制、 汽車電子和消費電子等領域。
由于産品疊代相比數字晶片更慢,模拟晶片研發投入适中。2021 年國内主要模拟晶片廠商研發 費用率集中在 10%-30%區間内,其中艾為電子、聖邦股份和思瑞浦的研發費用位居前三,分别 為 4.2 億、3.8 億和 3 億元;從研發人員數量及占比上來看,2021 年主要模拟晶片廠商的研發人 員占比均在 40%以上,艾為電子和聖邦股份的研發人員數量最多。
本土模拟廠商人均創利創收表現亮眼。人均創利創收可以衡量公司的科技含量和競争力。2021 年德州儀器人均創利為 200 萬元,人均創收為 412 萬元(美元兌人民币匯率取 6.8)。2021 年國 内主要模拟廠商人均創利 114 萬元,人均創收 317 萬元,正逐漸接近德州儀器等國際大廠。在該 項名額表現上,國内模拟廠商中卓勝微人均創利和創收分别為 392 萬和 695 萬元,均處于行業 上遊水準。
國内模拟IC上市公司向汽車等高端領域擴充。除了在國際巨頭逐漸減少投入的消費電子領域快速 增長,競争力較強的國内模拟晶片公司也向國際巨頭重視的汽車領域進軍。納芯微今年前三季度 在消費電子、通訊、工業控制、汽車電子四大領域占比依次為9%、13%、60%、18%,汽車營 收占比在三季度提升至22%,随着相應車規級産品的陸續推出,由汽車領域貢獻的營收有望持續 提升。
聖邦股份在汽車後裝市場已經形成銷售規模,在前裝市場也深度耕耘,組建了專業的汽車電子團 隊,陸續推出幾十款信号鍊和電源管理車規級晶片,在驗證評審階段或已進入銷售階段。首款支 持 AEC-Q100 車規标準的電壓基準晶片 LM431BQ 已經正式規模傳遞使用者,公司後續将從汽車 系統出發,提供更加豐富的系統級解決方案。思瑞浦已建立完整的汽車電子品質管理體系并通過相關客戶的認可,車規級放大器及車規級線性 電源等多顆晶片産品已實作批量供貨,信号鍊、接口、高邊開關、DCDC、電池管理等各個産品 線會陸續推出相應的車規級産品。在 22 年前三季度汽車電子收入占比提高到 5%以上。
艾為電子掌握了線性馬達 AAE 閉環控制技術,是 LCC 的疊代更新,晶片硬體級閉環檢測,可以 自動完成輔助刹車。汽車客戶包括比亞迪、零跑、五菱等,正在建設艾為車規中心,內建研發中 心、實驗中心、測試中心、展示平台在内的完整生态鍊。傑華特自 2021 年相繼研發車規 DrMOS 産品以及 90A DrMOS 産品,智能功率級子產品産品持 續增強競争力,1H22 汽車營收近 650 萬元,占比近 1%。希荻微進入國際品牌前裝市場,已經完成一系列汽車品牌的供應商資質導入,應用于奧迪、現代、 起亞、小鵬、紅旗、問界、雷諾、長安等品牌汽車。公司的系列 AEC-Q100 标準車規級模拟芯 片産品正在開發中。目前車規級産品占總銷售比例較低,預計在 3-5 年内會有較快速度的增長。