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【关注】一文看懂模拟芯片

新鼎资本

2024-06-24

模拟芯片在半导体行业中占据重要地位

·模拟芯片是集成电路产品之一

·模拟芯片主要分为电源管理芯片和信号链芯片

模拟芯片有望从周期性低谷到复苏

·半导体经历调整进入周期性低谷期，积蓄动力准备反弹

·通讯、汽车、工控为模拟芯片下游主要应用场景

·下游市场持续扩容与升级，新兴领域释放增长动力

模拟芯片供给格局与国产化

·中国模拟芯片产业多领域发展

·全球模拟芯片供给呈现多元共存的竞争态势

模拟芯片

模拟芯片在半导体行业中占据重要地位

1.1 模拟芯片在半导体行业中占据重要地位

(1)半导体产品通常可根据其类型划分为四大类，即光电器件、传感器器件、分立器件和集成电路，模拟芯片市场规模占据整个半导体行业的15.5%。在这些分类中，集成电路在半导体行业市场规模中占据主导地位。集成电路涵盖了多个重要子领域，包括模拟芯片、微处理器芯片、逻辑芯片以及存储芯片等。根据WSTS数据，2022年全球半导体市场的总规模为5740.84亿美元，其中集成电路市场规模占据整个半导体市场规模的82.6%,模拟芯片市场规模占据整个半导体市场规模的15.5%。

(2)模拟信号用一系列连续变化的电磁波或电压信号来表示信息内容，其幅度取值具有连续的特点；数字信号用离散信号表示信息内容，幅度的取值具有等距离散的特点。模拟芯片专门设计用于捕获、处理和传输连续性模拟信号，例如声音、温度和光线，而不同于数字信号的离散性。模拟芯片能够对实时变化的电压和电流信号进行广泛的处理，包括信号放大、滤波、调制等操作，为模拟信号的采集、处理和传输提供了关键支持。模拟电路是模拟芯片的基本构成元素，其组成部分主要包括电阻、电容、晶体管、二极管等元件，这些基本元件形成了模拟电路的构建块，它们根据具体应用的要求被组合和配置，以执行各种信号处理和控制任务。

(3)模拟芯片更注重技术经验积累，学习曲线高达10-15年，工程师与品牌是企业核心；数字芯片对制程要求较高，因此随着设备与工艺迭代而进步，先进设备与工艺是核心。模拟芯片和数字芯片在原理、工艺、产品生命周期、制程、价格、应用等方面均有区别。模拟芯片更新周期长，设计稳定；数字芯片更新快，遵循摩尔定律。模拟芯片要求高精度，门槛高；数字芯片对精度要求较低，关注位数。模拟芯片学习曲线长，数字芯片更短。模拟芯片定制性强，替代性低；数字芯片通用性强，可互换。模拟芯片追求多样性；数字芯片追求大规模生产。模拟芯片价格相对稳定；数字芯片价格易波动。

(4)很多时候一个科技产品中，模拟与数字芯片都是同时协作完成一个指引任务，数模混合芯片也是我们常见的种类。在传感器领域，模拟芯片用于各种传感器产品中，如测温传感器、压力传感器和加速度传感器，以完成精确的模拟信号采集和处理任务，而数字芯片用于后续数字接口输出。在音频领域，模拟芯片承担音频前端的模数转换、放大和滤波等处理工作，而数字芯片则专注于音频的数字信号处理和存储。在显示领域，模拟芯片用于CRT显示器的扫描和放大电路，而数字芯片则负责LCD/LED显示器的控制和数字信号处理。在测量仪表领域，模拟芯片负责信号放大、滤波和采样保持等前置模拟电路，以确保测量精度；而数字芯片主要执行后续数字处理和显示任务。在通信领域，模拟芯片用于无线电的调制、解调和放大等模拟信号处理工作，而数字芯片专注于数字信号的编码、解码和均衡等处理。在控制领域，模拟芯片主要用于传感反馈的误差校正，而数字芯片用于执行主控制逻辑和算法。

(5)模拟芯片细分品类众多，替代性较低。模拟芯片则更加注重满足现实世界的物理需求以及特殊功能的实现，相对于数字芯片具有种类繁多的特点。模拟芯片龙头企业德州仪器拥有近14万种模拟器件，大约有17个大类，每个大类又有十几到几十个场景应用不同的子产品线；截至2023年，ADI也有超过75000多种的模拟器件，产品广泛应用于工业、汽车、通讯和消费领域。以国内龙头企业圣邦股份为例，细分品类电源管理芯片中的DC-DC转换器就高达8小类共121种产品，包括专用DC/DC转换器、LCM偏置电源、同步整流降压转换器等。

(6)模拟芯片厂商的经营模式主要有三种：IDM模式、虚拟IDM模式和Fabless模式，国际大厂多为IDM模式，目前国内厂商大多采用Fabless模式。模拟芯片产业链的上游包括半导体材料、晶圆制造和半导体设备等。其中，晶圆制造包括芯片制造、晶圆代工和封装测试；半导体设备包括光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备等；半导体材料则是生产芯片不可或缺的晶圆、电子特气、湿化学品等。中游为模拟芯片的设计和销售，主要产品有电源管理芯片、信号链芯片等；下游则是模拟芯片的应用领域，涵盖通信、汽车电子、工业及消费电子等广泛行业。1)IDM模式意味着集成设备制造，既具有自主芯片设计能力，又拥有自主的芯片制造产能。这种模式的优势在于产能有保障，龙头厂商多采用这种模式；成本较低，毛利率较高，在60%-70%之间；产业链更长、利润空间更大。但这种模式需要大量资本投入，适合体量大的公司。2)虚拟IDM模式是利用第三方的产能和工艺，进行快速设计和制造。与传统IDM相比，少了晶圆代工的环节，与Fabless相比，多了封装测试和市场客户的环节。相比纯Fabless模式，这种模式具备一定成本优势，可以更好地切入高端产品市场。但与IDM模式相比，产能受制于人。3)Fabless模式仅负责设计，产能全部依赖外部代工厂。目前国内模拟芯片企业大多采用 Fabless 模式，这种模式市场空间广阔，可以快速形成产品，进入市场，但毛利率较低。

1.2.模拟芯片主要分为电源管理芯片和信号链芯片

1)模拟芯片工艺具有种类繁多的特点，用于实现模拟集成电路的加工制造。这种工艺旨在实现在模拟电路中处理连续信号的功能，这些信号可以代表声音、温度、光线等自然现象。模拟芯片工艺通常包括半导体基片、沟槽和井、氧化层、材料沉积和蚀刻、掺杂、金属层和测试和验证等。与数字芯片主要采用CMOS工艺不同，模拟芯片具有多种工艺选项，包括CMOS工艺以及Bipolar、DMOS、BiCMOS、BCD等其他工艺。CMOS工艺使用PMOs和NMOS晶体管，依赖电路结构获得参数匹配。Bipolar工艺使用双极晶体管构成模拟电路，通过精密的掺杂制程控制获得匹配性。DMOS工艺通过双重扩散制程使源极和漏极间隔很近，提高密度，用于构建驱动电路。BiCMOS工艺在同一芯片上集成BJT和CMOS器件，组成复杂混合信号电路。BCD工艺在一片硅基底上制作双极晶体管、CMOS和DMOS器件，可灵活搭配使用。

(2)模拟芯片根据其功能和应用领域来分类，主要分为电源管理芯片和信号链芯片。电源管理芯片是指用于管理电池与电路之间的关系，负责电能的转换、分配、检测和监控等功能的集成电路。其芯片类别主要可以分为线性稳压器、电池管理芯片、DC/DC开关稳压器、AC/DC转换器和控制器、LED驱动器、显示电源驱动器和栅极驱动器等，应用于稳压器、电源监控、电源开关、充电管理、电机控制、LED驱动等。电源管理芯片具有以下特征：零电流编程，最大输出电流，800mA;内置系统，无需外部组件；关闭模式下支持25uA的静态电流；无涓流充电模式实现低功耗；软启动限制开机浪涌电流。

①线性稳压器通过获取输出电压反馈，然后经由误差放大器组成的控制电路，动态的调节输入与输出之间的电压差，进而实现动态稳压的目的，其主要特点是输入电压大于输出电压。线性稳压器具有输出电压精度高、成本低、封装小、外围器件少和噪声小的特点。普通线性稳压器效率不高，且只能用于降压的场合，其效率取决于输出电压与输入电压之比，普通线性稳压器在输入电压为5V的情况下，输出电压为2.5V时，效率只有50%,其中约有50%的电能被转化成热量流失掉了。在输入和输出电压之间的压差非常小(通常在几十毫伏到几百毫伏间)的情况下，此时需要用到低压线性稳压器(Low Dropout Regulator,LDO),两者工作原理类似，但是效率相较普通线性稳压器较高。

②电池管理芯片用于控制充电和放电过程，以及监测和保护电池的工作状态；它可以确保电池的安全、延长电池寿命，并提供充电状态显示和电池容量估算等功能。充电管理指充电管理芯片通过对电池充电电流、电压等参数的监控和控制，判断电池的充电状态，并根据需要调整充电电流和电压，以确保充电过程稳定和高效；放电管理指充电管理芯片监测电池的放电电流和电压，以保证放电过程的安全和稳定，它能够监测电池的电量，预测剩余使用时间，并在电池电量过低或过高时发出警报或采取相应的保护措施。锂离子电池IC是电池管理芯片的一种，在电子设备系统中担负起对电能的变换、分配、检测及其他电能管理的职责，锂离子充电器IC用于调节锂离子电池的充电电流和电压。锂离子电池具有高能量密度、高电压、大电流等优点，但没有记忆效应，必须采用特殊的CC-CV充电曲线充电，充电器IC可以根据温度和电压自动调整充电曲线，实现锂离子电池的快速充电。

③DC/DC开关稳压器是指直流到直流电压稳压器，常指开关电源。DC/DC开关稳压器在工作中接通开关元件，从输入端向输出端供电，直至输出电压达到所需电压。当输出电压达到规定值后，开关元件即关闭，不再消耗输入功率，通过高速重复这一动作，将输出电压调节到规定值。根据功率管是外置还是内部集成，可以把DC/DC开关稳压器进一步分为直流转换控制器与直流开关转换器，直流转换控制器通常针对大电流输出场景，内部集成功率管的直流开关转换器通常应用于电流输出较小的场景。根据输出与输入电压之间的关系，又可分为Buck、Boost、Buck/Boost几种常用架构。相比线性稳压器，开关稳压器有着效率高、发热小和实现升降压转化的优势，但同时设计难度更高，外置部件多，噪音较大。

④AC/DC转换器和控制器可将交流电转换为直流电，AC/DC转换器分为AC/DC线性电源和AC/DC开关电源，分别通过变压器方式和开关方式进行转换。1)变压器方式是最传统的AC/DC转换方法。首先，交流电压通过变压器被降压到适当的交流电压(AC/AC转换),降压值由变压器的绕组比设定。接下来，通过二极管桥式整流器对经过降压的交流电压进行全波整流，转换为脉冲电压。最后，经电容器平滑并输出纹波小的直流电压。但是这种方式有着明显的局限性，首先是变压器尺寸限制，其次需要较大的散热器，因此这类电源集成难度较大。2)开关方式利用控制电路控制开关元件，获得稳定的预期的直流输出。相比使用变压器，开关电源直接用二极管桥式整流器对交流电压进行整流，接着用电容器平滑直流电压(脉冲电压),然后通过开关元件的ON/OFF对直流电压进行斩波(切割),并经过高频变压器降压后传送到二次侧。在二次侧利用整流二极管对方波进行半波整流，之后用电容器对其进行平滑，并输出直流电压。与变压器方式相比，开关方式电路结构较复杂，但使用的频率更高(如100kHz),可以实现变压器的小型化、轻便化。

⑤驱动芯片用于控制和驱动其他电子器件的工作。其通常被用于激活、控制和管理各种类型的设备，如电机、LED灯、显示屏等。驱动芯片可以提供所需的电压、电流和信号，以确保外部设备能够正常运行。以LED驱动芯片为例，由于LED是特性敏感的半导体器件，又具有负温度特性，LED驱动芯片就是在应用过程中对其进行稳定工作状态的保护，其主要作用是将电源提供的直流电转化为LED所需要的恒定电流或者电压。通过对这两个参数的调整，可以控制LED的亮度、颜色、闪烁频率等多个属性，进而实现相应的照明、显示和信号功能。LED驱动芯片分为恒压式驱动芯片、恒流式驱动芯片以及脉冲式驱动芯片。1)恒压式驱动芯片成本较低，没有复杂的外围电路，恒定电压驱动造成驱动输出时电路电流的不可控，无法保证LED亮度的一致性。2)恒流式驱动芯片保证了恒定的输出电流，较好的恒流芯片可以做到1%左右的恒流精度，且有简易的外围控制接口来灵活设置所需输出的电流大小。这类芯片成本较高，外围电路复杂，同时供电时放电较快。3)脉冲式驱动芯片是以高频率的脉冲发生器输出接口向LED灯供电。脉冲信号的高频率使人眼无法感觉出LED的频闪，所以其一方面符合视觉需要，另一方面有效节约了电能输出。但该类芯片仅适合小功率LED驱动应用。

(3)信号链芯片是指具备对模拟信号进行收发、转换、放大、过滤等处理功能的集成电路。信号链芯片能够高度集成、降低系统复杂度，它可采集各种信号类型，进行高精度、稳定的模数/数模转换，并实现数字滤波、信号增益等功能，具备灵活性和可扩展性，可根据需求定制和升级，其产品类别主要包括放大器、数模转换器、时钟器、定时器、比较器等。信号链芯片广泛应用于工业自动化、医疗设备和通信设备领域，提高控制和监测精度，为医疗诊断、通信质量和稳定性等提供支持。

①运算放大器内部由输入段、增益段和输出段三段电路组成，比较器与放大器类似，但原理上提升响应速度而省略相位补偿电容。输入段采用差分放大，放大正负输入端的电压差；增益段进一步提高开放增益；输出段采用不同类型的电路结构和电流能力，防止负载影响放大器性能。比较器电路与运算放大器类似，但未考虑负反馈电路使用，所以无防振用相位补偿电容，省略相位补偿电容可提高响应速度。

②ADC芯片根据采样速度和精度不同，可以分为闪烁型、管道型、逐次逼近型和Sigma-Delta型；DAC可以根据接口、输出信号、输出类型、工作原理、分辨率、应用场景等指标分为不同类型。1)ADC芯片中，闪烁型ADC速度最快但精度较低；管道型ADC速度也很快但设计难度大；逐次逼近型ADC精度较高但速度一般；Sigma-DeltaADC精度最高但速度最慢。2)根据不同的分类标准，数模转换器(DAC)可以被分为不同的类型。根据数字输入接口的不同，可以将DAC分为并行式和串行式。并行式DAC通过多个输入端口并行地输入数字信号，而串行式DAC则通过一个输入端口按位串行输入数字信号。根据输出信号类型的不同，DAC可以分为电压型DAC和电流型DAC。电压型DAC输出电压信号，电流型DAC输出电流信号。电流型DAC通常用于模拟电路和信号处理器等领域。根据工作原理的不同，DAC可以分为加权电阻型DAC、串行式DAC和压缩型DAC等。其中加权电阻型DAC是最基本的数模转换器类型，通过不同的加权电阻来实现数字信号到模拟信号的转换。根据分辨率的不同，DAC可以分为低分辨率DAC、中分辨率DAC和高分辨率DAC等。分辨率越高，表示DAC能够输出更多的数字信号，输出信号的精度越高。根据应用场景的不同，DAC可以分为通用型DAC和专用型DAC。通用型DAC适用于多种应用领域，而专用型DAC则针对特定的应用领域进行了优化和定制，例如音频DAC和视频DAC等。

③定时器与计数器是另外一种不同功能的信号链产品。定时器和计数器在逻辑实现上类似，都是对输入脉冲信号进行计数。不同的是，计数器用来统计任意时间内的脉冲数，而定时器需要脉冲频率固定，计数脉冲频率从而获得时间。定时器与计数器都是模拟信号链产品，内部结构中又包括了部分数字芯片功能，从而实现整个产品功能。

(4)传感器本质也是将模拟的物理信号转换为可以量化的数字信号，如果可以集成到芯片大小，那这样的传感器也就是信号链产品的一种。我们以最广泛的CMOS芯片为例子，CMOS图像传感器采用CMOS工艺制程，集成像素传感单元、readout电路、模拟前端信号处理电路等模拟功能模块，在光电转换过程中实现光电转换与图像信号采集。最终，CMOS芯片将光信号转换为数字信号整理而成的电子图片，而视频则是众多图片信号的集成，最终光信号被记录在手机、电视、电脑、显示屏等多个电子终端设备上。由于CMOS规模较大，又通常具备较高的标准性，市场通常将CMOS芯片从广义的信号链产品中分离出来。

模拟芯片

模拟芯片有望从周期性低谷到复苏

2.1 半导体经历调整进入周期性低谷期，积蓄动力准备反弹

(1)从波动到复苏，全球模拟芯片市场受宏观经济环境和下游应用市场影响明显。从2012年到2018年，受汽车电子化、工业自动化等传统应用市场稳步增长的拉动，模拟芯片市场规模保持稳定增长，年均复合增长率为7.0%。但在2019年，受美国单方面的对华贸易政策变化等影响，模拟芯片市场出现较大负增长，年增长率达到-8.3%。2021年开始，随着新冠疫情逐渐得到控制，各国经济开始恢复，模拟芯片市场重新进入快速增长通道。2020年到2022年，模拟芯片市场增速分别为3.3%、33.0%和14.0%,增速较2019年有明显反弹，这主要是汽车电子化升级、工业自动化持续推进，以及5G商用和物联网应用带来的新增市场需求的结果。根据预测，在以上需求拉动下，2023年模拟芯片全球市场规模将达到948亿美元，较2012年的393亿美元增长超过2.4倍，但增速将放缓至约12%,进入平稳增长阶段。

(2)中国是全球最大的模拟芯片市场，增速较快且整体处于相对稳定的增长状态。从区域市场来看，中国是全球最大的模拟芯片消费市场，根据IC Insight数据，2021年中国大陆模拟芯片市场占据全球市场的43%。中国模拟芯片市场发展受到国内外经济环境的双重影响，但中国模拟芯片市场的周期性特征相较于世界市场趋势性较弱，整体呈现较为稳健的增长态势。2012年-2019年，中国市场模拟芯片销售规模持续稳定增长，年均复合增长率约为9.0%。但在2020年，受新冠疫情影响，中国市场增速明显放缓，全年增速仅为0.3%,是近10年来最低的增长率。2021年开始，随着中国国内疫情防控形势向好，中国模拟芯片市场恢复增长，2021年和2022年增速分别达到9.1%和8.2%。预计2023年中国模拟芯片市场增速将放缓至2.4%,但规模将超过3000亿元人民币，约合420亿美元，占全球模拟芯片市场规模的44%左右。可以预见，中短期内中国仍将是全球最大的模拟芯片消费市场，国内汽车、工业、通信等领域对模拟芯片的应用需求将持续拉动中国市场的产业增长。

(3)全球电源管理芯片突破模拟芯片周期，处于相对稳定的增长区段。在模拟集成电路领域中，电源管理芯片是重要的组成部分。2015年-2022年期间，全球电源管理芯片市场规模稳步上扬，市场容量稳定扩大，2015年至2022年期间，全球电源管理芯片市场规模从191亿美元增长到400亿美元。2019年实现16%的较高增速后，2020年和2021年增速虽有所放缓但仍保持良好增长。2022年增速继续回落但市场规模继续增长，全年规模突破400亿美元大关。多种新兴应用对电源管理的要求推动了电源管理芯片的持续增长，使其成为模拟芯片市场中较为突出的增长点。

(4)中国电源管理芯片市场稳步增长，2022年增速达近年新高，预期长期保持增长趋势。在中国市场，2015年-2021年电源管理芯片保持稳定增长，年均复合增速约8.6%。2022年增速进一步提升，同比增长18.5%,市场规模达到1010亿元，比2015年的520亿元增长近一倍。传统电子产品制造规模的不断提升还突显了电源管理芯片在新领域应用拓展方面的潜力，新兴领域的涌现为电源管理芯片带来了更广泛的应用场景，推动了市场规模的快速扩张。

(5)信号链芯片市场在新应用需求驱动下保持稳定增长，但增速有周期性波动。我国信号链芯片市场规模稳步扩张，增速高于世界水平。近年来，随着物联网、工业自动化、医疗电子等应用的兴起，对高精度、低功耗的信号链提出了更高要求。2016年-2023年，信号链芯片全球市场规模持续增长，但增速有所波动。2017年增速较高达9.8%,但2018年只有1%的缓慢增长。2019年-2022年增速恢复至2%-6%的较快增长区间。2023年预计将进一步加速至7.1%。从整体上看，近年来信号链芯片市场保持稳定增长态势。2023年全球市场规模预计将达到118亿美元，较2016年的84亿美元增长超过40%。近年我国信号链芯片市场规模增速在10%左右上下波动，2023年上半年市场规模达906.09亿元，同比增长10.03%,增速显著高于世界水平。

2.2.通讯、汽车、工控为模拟芯片下游主要应用场景

(1)模拟芯片下游应用领域以通讯、汽车、工控为主，占比共超过80%。从下游结构看，模拟芯片应用以工业级市场(通讯、汽车、工业)为主，消费级市场为辅。2023年全球模拟芯片的主要应用市场之一是通讯领域，市场份额为36%,包括广泛的通信终端设备和网络设备，如手机、基站等。汽车电子也是模拟芯片重要应用领域，其市场份额占比为24%,包括用于车辆控制、娱乐系统和驾驶辅助技术的芯片。工业领域市场份额占比为21%。这一领域包括工业自动化、工业仪器等领域。消费电子和PC市场的市场份额较小，合计约为18%。尽管市场份额较小，主要用于音频处理、图像处理和嵌入式系统等应用。不同领域对电源管理芯片的需求各有侧重，但通讯和数据处理是最大的应用区段。电源管理芯片在通讯领域应用占比最大达25%,数据处理领域次之；工业、医疗等应用占比23%;消费电子占18%;汽车用途占9%;军工航天领域份额最小。

(2)模拟芯片设计行业毛利率高于其他半导体细分行业，按照下游应用领域划分，通讯、工业等领域毛利率显著高于消费电子。据与非网统计，2022年上半年半导体各细分行业中，模拟芯片设计毛利率达47%,高于半导体设备的45%、数字芯片设计的41%和分立器件的34%。按模拟芯片下游应用领域来看，应用于通讯、汽车、工控等领域的模拟芯片由于其附加值高，产品复杂，毛利率明显高于消费电子。根据思瑞浦招股说明书，其芯片产品根据下游应用领域划分，2019年应用于通讯、工业控制和消费电子领域的产品毛利率分别为66.21%、53.60%和35.76%。

2.3.下游市场持续扩容与升级，新兴领域释放增长动力

(1)通讯是模拟芯片第一大下游应用领域，5G加速数字化浪潮，中国率先布局掀起模拟芯片新机遇。5G的普及加速了其在各领域的融合，成为数据资源循环和产业智能化、绿色化、融合化转型的关键支撑。截至2023年底，我国5G基站总数达337.7万，5G行业应用已融入71个国民经济大类，应用案例数超9.4万个，5G行业虚拟专网超2.9万个。5G应用在工业、矿业、电力、港口、医疗等行业深入推广。根据全球移动通信系统协会(GSMA)首席执行官约翰·霍夫曼的预测，到2025年，中国将成为世界上第一个拥有超过10亿个5G连接数的国家，并将继续保持全球引领地位。

通讯制式的不断演进给模拟芯片带来了新的挑战。5G对混合信号处理系统提出了更高的带宽和速率需求，这需要高性能数据转换器如ADC和DAC将模拟信号准确地转换为数字信号，以实现通信系统的高保真传输。在毫米波频段，5G可利用更宽广的频谱资源，但也面临信号传播损失剧增的挑战。为实现高速毫米波无线连接，模拟射频前端芯片发挥关键作用，实现信号的低损耗放大、混频、滤波等功能。另外，5G基站对供电管理提出了更严格的要求，需要提供高精度的稳压供电解决方案。伴随5G终端应用拓展，各类传感器和MEMS的广泛应用也推动了相关模拟接口和信号调理芯片的需求增长。以射频芯片为例，在通讯制式从4G至5G发展的过程中，其频率范围扩大，最高频率从2690MHz提高至5000MHz;频段数量大幅增长，新增高频频段n77/n78/n79等；频道带宽也在增长，最大由20MHz变为100MHz。高频段的信号处理难度较高，对射频小芯片的性能要求也不断提高，不仅需要引入新工艺、新的封装形式，同时引出了新的产品需求，给射频芯片的设计也带来了新的挑战。

(2)汽车作为模拟芯片第二大下游应用领域，模拟芯片在单车车规半导体中价值量占比第三，达14%,随着汽车三化的不断渗透，汽车模拟芯片的规模长期增长。模拟芯片在汽车各个部分均有应用，包括车身、仪表、底盘、动力总成及ADAS等。纳芯微创始人、董事长、CEO王升杨在2024年第九届中国电动汽车百人会论坛上表示，2020年全球单车模拟芯片价值量约150美元，而到2027年，模拟芯片价值量将达到300多美元/车，年复合增长率超过10%。

①新能源汽车市场的巨大增长潜力也对模拟芯片提出新的需求，全球新能源汽车市场高速扩张，2023年销量同比增长37.6%。相较于传统燃油车，新能源汽车使用“三电系统”,即电池、电机、电控系统，有越来越多的人机接口、车载显示屏、智能设备互联、远程信息处理等应用场景，这需要MOSFET、IGBT等功率芯片的支持，同时需要更多的电源管理芯片进行电流电压的转换。模拟芯片广泛应用于新能源汽车的电池管理、电机控制、电源转换、供电控制、安全系统、自动驾驶、舒适控制和车联网等方面，发挥着不可或缺的作用。在保证电池高效运行的同时，优化能源效率，保证安全性和舒适性，并支持自动驾驶和车联功能。2018年至2023年，全球新能源汽车市场销售量从188.7万辆快速增长至1465.3万辆，尤其在2021年和2022年分别实现了119.5%和63.6%的高速增长，2023年的增长率也达到了37.6%,整体呈现持续快速增长的趋势。

②2023年我国新能源汽车渗透率已超过30%,旺盛的下游需求为模拟芯片市场提供了强劲的增长动力。据中国汽车工业协会数据，2022年我国新能源汽车销量增速达到史无前例的高位337.3%,2023年我国新能源汽车销量为949.5万辆，渗透率达31.6%。2024年1月21日，中国全固态电池产学研协同创新平台成立大会暨中国全固态电池创新发展高峰论坛上，全国政协常委、经济委员会副主任苗圩预计2025年-2026年我国新能源汽车渗透率将达到50%左右。近年来我国新能源汽车暴涨的需求为相关模拟芯片市场注入了新的成长活力。但作为全球最大的新能源汽车市场，在车规功率器件市场方面，国内自给率仅8%,存在巨大的供需缺口。未来随着新能源汽车渗透率继续提高，其对模拟芯片的刚性需求还会持续释放，两者发展存在良性互动。

(3)中国工业自动化市场规模持续增长，2022年进入平稳发展期，助推模拟芯片行业不断扩张。工业自动化系统通过应用自动化技术实现生产过程的智能执行和精确控制，包含传感器、执行器、控制器、计算机及通信网络等组件。工业传感器实时监测工艺参数和设备状态，并以模拟信号形式采集各种过程数据。控制系统根据传感器反馈，通过模拟芯片精确控制各类电机、阀门、化工流程，实时调节工艺参数。此外，模拟芯片还广泛应用于电源管理、音视频处理、人机交互等功能的实现。2018年-2022年，中国工业自动化市场规模持续增长，增量超过800亿元人民币，但年增长率存在波动。2021年增速达22.0%的高点后，2022年降至3.7%,市场步入平稳发展期，增速放缓可能受宏观环境影响，但从总体来看，工业自动化市场保持扩张态势。未来随着新能源汽车渗透率继续提高，其对模拟芯片的刚性需求还会持续释放，两者发展存在良性互动。

(4)消费电子领域，PC市场和智能手机市场趋于饱和，短期增速难达预期。智能手机和PC作为重要的模拟芯片应用领域，其市场近年来增长乏力，出货量波动下滑，导致对芯片的需求疲软。2018至2021年，全球PC出货量稳步增长。2022年以来，全球经济增速放缓，PC市场进入结构性调整期，出货量持续大幅下滑，同比下降16.2%。2023年PC市场小幅复苏，同比增长5%。全球智能手机市场在2014年-2015年处于高速增长期，2016年起进入成熟期，增速显著放缓。2018年-2020年出现负增长，2021年短暂回升后，2022年出货量再度下滑11.3%。2023年全球智能手机市场同样小幅回温，同比降幅收窄至3.4%。从需求情况看，近年来智能手机市场趋近饱和，消费者手机替换周期延长至3-4年。作为重要的芯片应用领域，智能手机出货量的波动对芯片周期产生一定影响。

(5)中国智能家居市场稳步增长，智能视觉将推动模拟芯片行业进一步发展。智能家居系统广泛应用模拟芯片，以实现智能感知、连接控制和交互功能。模拟芯片负责传感器数字接口，采集温湿度等各类环境参数；进行音频前端处理，提供高品质音效；实现精准的电源管理；支撑设备之间的无线通信连接；用于触摸和手势控制，提供自然交互；进行图像信号处理，提升摄像头性能；实现对智能设备的远程和自动化控制。从2016年开始，中国智能家居市场规模呈稳步增长趋势，年均复合增长率可观。尽管增速有所波动，但保持两位数增长。在产品和解决方案创新以及消费者需求推动下，智能家居市场规模在2023年预计将达到7157亿元，规模继续扩大。与市场规模的增长相匹配，从2017到2022年，中国智能家居设备出货量也在持续增加，2018年增长率达到峰值45.45%后趋于稳定但仍在增长，2023年预计将达2.6亿台，同比增长8.3%。中国智能家居的设备出货量不断增长，驱动模拟芯片的需求规模也将不断增长。

模拟芯片

模拟芯片供给格局与国产化

3.1.中国模拟芯片产业多领域发展：自给率提升、产值增长

(1)中国大陆模拟芯片自给率持续提升但仍较低，设计难题和技术短板制约产业发展。2017年-2021年，中国大陆芯片整体自给率较为稳定，处于14%-16%的水平。同期模拟芯片自给率略有提升，从2017年的6%上升至2021年的12%。2022年，在国家政策支持下，芯片自给率大幅提升至25.6%,模拟芯片自给率也达到14%。但从整体看，中国大陆模拟芯片自给率仍显著低于芯片整体水平，严重依赖进口。模拟芯片工艺要求高，设计难度大，中国大陆企业整体技术实力仍然比较薄弱。国产模拟芯片主要集中在毛利率较低的低端消费电子领域，高端市场仍被进口品牌占据。

(2)中国电源管理芯片产值稳步增长，2021年后提速进入高增长通道；中国电源管理芯片产量持续两位数增长，但增速有放缓趋势。2015年-2022年我国电源管理芯片产值保持稳健增长态势。从数据看，2015年-2020年产值年复合增长率为21.7%,属较平稳的中速增长区间。2021年起增长进入快速增长通道，2021、2022年增速分别达到42.8%和35.3%,实现了高基数上的扩张，行业整体保持高增长态势。电源管理芯片作为服务器、通信基站、消费电子产品等的核心组件，其产值增长与下游应用领域需求密切相关。近年强劲增长反映出数据中心、5G基站建设、智能终端等对电源管理芯片的旺盛需求。2018年-2022年，中国电源管理芯片的产量持续增长，年复合增长率约为20.3%。2018年-2019年增速较快，2019年同比增长28.9%。2020年-2022年增速有所放缓但仍保持两位数增长，年增长率在16%-19%之间。产量稳步提升反映出对电源管理芯片需求旺盛，以及中国在该领域制造能力的提高。但增速放缓可能与下游应用市场增速回落、产能扩张达到饱和点有关。

(3)从产业链区域分布来看，中国电源管理芯片行业主要企业集中分布在华东沿海地区，尤其是江苏、上海等地。从所有相关企业的区域分布来看。华南沿海和华东地区已经形成了规模较大的电源管理芯片产业集群，电源管理芯片产业链得到了较好的发展和集聚，形成了相对完整和有竞争力的产业生态系统。

3.2.全球模拟芯片供给呈现多元共存的竞争态势

(1)模拟芯片行业的竞争态势由于技术多样性和复杂性而呈现多方共存的格局。模拟芯片产业呈现出分散的特征，各公司在市场份额上都占据一席之地。即便是龙头企业德州仪器也未形成市场的垄断地位，主要原因在于模拟芯片的种类繁多，公司要在特定领域取得突破需要投入更多的时间和资源，以确保所生产的芯片达到高度精细化。模拟芯片市场格局的动态变化显著。1995年，意法半导体领先模拟芯片市场，飞利浦和国际半导体分列二三位。到2015年，德州仪器取代意法半导体成为龙头，英飞凌和思佳讯排在其后。2021年，德州仪器继续领先，ADI上升至第二，思佳讯保持第三。

(2)美欧企业主导市场，中国本土实力有限。德州仪器在全球模拟芯片领域市占率第一，其业务主要集中在美欧市场。德州仪器最初专注于电子设备和电子元件的制造，随着科技的进步，逐渐转向半导体领域，并发展成为全球最大的模拟芯片制造商之一，2023年其市场份额高达19%。在模拟芯片领域，美国企业占据主导地位，前十名中有六家美国企业，总市场份额达44%。此外，欧洲企业也显示出一定的市场竞争力，包括英飞凌、意法半导体和恩智浦等企业，其合计市场份额为17%。尽管模拟芯片市场竞争激烈，但仍由欧美跨国公司主导，中国企业尚未进入前十，而本土公司在市场份额方面相对有限。

(3)受制于模拟芯片下游过于分散，产品种类、料号丰富的特点，行业并购持续发生，龙头企业以此不断巩固竞争优势。模拟芯片行业产品品类众多，下游应用复杂，且行业整体较为分散。头部厂商凭借其市场份额和资本优势，对行业内公司展开横向并购以此丰富产品料号，扩大市场份额，或是整合上下游形成产业链能力。2011年，德州仪器以65亿美元的价格完成了对国家半导体的收购，强化了在模拟芯片市场的领导地位，拓展了其产品组合，并加强了在嵌入式系统和便携式设备方面的市场地位。类似地，2015年恩智浦以约110亿美元的价格成功收购了由摩托罗拉创立的飞思卡尔半导体；2016年安森美半导体完成了对Fairchild的收购，金额为24亿美元；ADI于2017年以148亿美元的高价收购凌特，又于2020年出手210亿美元并购美信。尽管最近两年市场处于下行周期，半导体领域的并购活动却持续活跃。2023年上半年间，瑞萨电子拟全资收购Panthrons、英飞凌拟收购GaNSystems、安森美完成收购格芯300mm晶圆厂等大型并购案相继达成。半导体企业正在通过并购积极应对周期性市场变化，同时扩展产品种类，获得协同效应，加速业务转型。

(4)国内模拟芯片企业多以电源管理芯片切入市场，产品多应用于低附加值领域，且采用Fabless业务模式。从下游应用领域看，模拟芯片可分为消费电子类、家电类、汽车类和工业类四大类，其工作电压范围由低到高依次为3-15V、200-650V、800-1000V和800-1200V。随着电压的增加，产品附加值逐渐提高。作为全球模拟芯片巨头之一，德州仪器定位高端市场，其产品广泛应用于汽车、工业、医疗等高附加值领域；国内模拟芯片企业大多从技术门槛相对较低的电源管理芯片细分品类切入，如力芯微、芯朋微、必易微、晶丰明源、明微电子、矽力杰等，而专注于信号链器件的公司较少，这主要是由于微弱信号、高频信号处理技术门槛高，国内在信号链产品进口替代尚处于起步阶段。此外，国内模拟芯片多采用Fabless业务模式，产品多应用于手机、平板电脑、PC、大小家电等领域。以圣邦股份为例，作为中国模拟芯片龙头企业之一，其更专注通讯、消费电子等大众市场，产品附加值较低。在经营模式上，德州仪器采用IDM一体化模式，拥有全球最大的模拟芯片制造工厂，在制造工艺上保持领先；圣邦股份采用Fabless模式，门槛较低但核心竞争力较弱，产能规模上受到上游代工厂的限制。

(5)国内厂商逐步开拓工控、汽车等下游新兴应用领域，打造新的成长曲线。近年来，国内模拟芯片企业逐步开拓附加值较高的工控、通讯、汽车等新兴下游应用领域，这些领域盈利空间更大，但大多被国际大厂垄断，且技术壁垒较高。以车规模拟芯片为例，国内部分企业已积极布局相关芯片的研发和认证，如纳芯微、灿瑞科技、雅创电子、帝奥微等，在电源管理芯片和信号链芯片等领域均有相关产品的研发投入。

来源：东海证券、驭势资本研究所

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新鼎资本简介

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