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中国模拟 IC 迎来发展新机遇

2019-03-31
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来源:内容来自「广发证券」,分析师 许兴军/王璐,谢谢。


模拟IC是处理模拟信号的集成电路模拟IC属于集成电路的子分类。按照处理信号形式的不同,集成电路可分为模拟IC和数字IC。

其中模拟IC约占集成电路市场规模的15%左右,2017年市场规模大约为531亿美元。

模拟IC和数字IC虽然同属于集成电路,但处理信号类型和行业特点却具有较大差别。根据处理信号不同,集成电路可分为模拟IC和数字IC,处理信号为模拟信号的集成电路均可定义为模拟IC。

模拟IC:处理连续性的声、光、电、电磁波、速度和温度等自然模拟信号的集成电路为通常意义上的模拟IC。产品类型按照功能主要分为信号链路芯片和电源管理芯片两类,代表公司有德州仪器、ADI等。

数字IC:处理离散的电学“1”和“0”信号的数字信号的集成电路为通常意义上的数字IC。产品类型按照功能主要分为存储器、逻辑IC和微型元件,代表公司为intel、高通、美光等。

模拟IC由电源管理、信号链路两大模块组成数字信号的“0和1”特性赋予数字电路强大的逻辑推算能力和方便的存储能力,

模拟信号电位相对多态化,难以存储和进行加减与逻辑计算,因此不同于数字IC存储和提供算力的功能,模拟IC的两个主要用途为:

电源管理:

芯片、元器件、电路系统所需正常工作电压不同,模拟IC可将电池、电源提供的固定电压进行升降压、稳压处理。需要供电的系统基本上都会需要电源管理芯片,因此市场空间较大。同时由于技术指标要求基本稳定,技术更新迭代较慢,因此壁垒相对较低,国内公司布局较多。

信号链路:

连接真实世界和数字世界的桥梁,将自然界实际信号如天线或传感器接受到的电磁波、声音、温度、光信号转换为多位数字信号,便于后续的数字信号处理器处理。

其中的射频前端芯片需紧跟通信技术进步,技术更新迭代速度较高,壁垒较高。

模拟IC中电源管理芯片为主要占比。由于基本上电子系统均需供电,因此电源管理芯片占模拟IC整体比例较高,2017年约占53%(标准powerIC和模拟ASSP用途的powerIC),市场规模约为281.4亿美元。

电源管理用途在家电、工业用途相对较为成熟,技术更新迭代较慢,技术壁垒相对较低,国内布局厂商较多,包括圣邦股份、矽力杰、韦尔股份、富满电子、中颖电子等。

信号链路芯片可细分为非powerIC的模拟ASSP、放大器、比较器、数据转换芯片等,2017年占比47%,国内布局厂商较少,以华为海思、圣邦股份为主。

对比数字IC,模拟IC具备独特属性

虽然数字IC和模拟IC同属于集成电路范畴,但两者的基本工作原理截然不同,基本的工作原理的差异决定了数字IC和模拟IC不同的产品特性、设计思路、工艺选择以及市场分布情况。

模拟集成电路行业具备以下四大特点:需求端:下游需求分散,产品生命周期较长。供给端:偏向于成熟和特种工艺,八寸产线为主供给。

竞争端:竞争格局分散,厂商之间竞争压力小。技术端:行业技术壁垒较高,重经验以人为本。

本章将通过与数字IC的对比更为详尽的阐述上述四点模拟集成电路的特点。

需求分散,差异化叠加生命周期长下的弱竞争市场

模拟IC产品种类分为信号链路与电源管理两大模块,在各大电子系统基本上都会使用到,涉及下游应用有通信、汽车、工控医疗、消费类家电产品等。

在数字电路系统中也会提供电源管理、稳压等功能。

因此模拟IC应用更为广泛分散。产品布局层面上,数字企业主要针对“明星下游”主要布局,实现公司的快速成长,模拟单一下游市场规模相对较小,因此企业通过广发布局实现营收和市占率提升。

设计环节多性能参数折中,单一领域产品指标依然呈现多样性,严格意义上厂商产品重叠率较低。数字IC功能上主要提供存储、逻辑、算力三大功能,除逻辑功能外,性能考核指标相对明确,即在较低的成本下实现最大的存储空间和算力。

因此数字企业间可以通过产品性能的提升来实现市占率的不断提升。而模拟类产品不同,产品功能多样且考核指标繁多,没有严格意义上性能优越的模拟芯片。

就射频前端电路中的低噪放大器芯片就有噪声系数、功耗、线性度、工作带宽、成本等多个考核指标,这也导致了厂商之间的产品重叠度较低,竞争较小。

模拟IC产品生命周期较长,一旦切入产品便可以获得稳定的芯片出货量。

需求层面:

模拟类产品下游汽车、工业用途要求以可靠性、安全行为主,偏好性能成熟稳定类产品的同时资格认可相对较为严格,一般不低于一年半。

供给层面:

先进制程对于模拟类产品推动作用较小,基本不受摩尔定律推动,因此模拟类产品性能更新迭代较慢。

因此模拟类产品生命周期较长,一般不低于10年。著名的音频放大器芯片NE5532生命周期长达30年,至今依然是多款音响设备的标配芯片。

弱竞争:

模拟厂商间竞争压力较小,毛利率稳定。模拟集成电路行业下游需求分散、厂商产品重叠率较低、芯片生命周期较长。

因此不同于数字企业依靠工艺进步提升产品性能,抢占“明星下游”实现市占率提升的重资本打法,模拟企业间的竞争压力相对较小,竞争格局相对分散,厂商产品种类繁多(德州仪器具备10万款模拟集成电路芯片),依靠庞大分散的下游需求实现营收增长,同时厂商毛利率水平具备常年稳定的特性。

偏向成熟和特殊工艺,8寸产线为主。

工艺:

数字偏好CMOS先进制程实现性能提升,模拟IC工艺多样,其成熟制程和特殊工艺导致模拟IC生产线以8寸晶圆为主。

数字IC:

先进制程带来性能提升和规模效应。数字先进的CMOS工艺可以为数字电路设计带来更少的寄生电容和更快的充放电速度。

从而提供更大的算力性能,同时先进制程工艺成本较高,需要12寸晶圆产量的提升来实现规模效应,分摊成本。

模拟IC:

采用成熟制程或特殊工艺,供给以8寸产线为主。

CMOS工艺65nm以下模拟设计面临无法实现高增益和工艺失配过大问题。

因此目前在无需与数字电路SOC集成设计场景下,使用大尺寸CMOS工艺或高增益低噪声三五族半导体工艺依然为模拟工艺主流选择,其中著名的锐迪科GSM-PA芯片RDA6212便使用了GaAs工艺实现了高效率和低功耗。

代工晶圆以8寸产线为主,全球仅有TI拥有两条12英寸晶圆产线。

行业高壁垒显著,行业以人为本特点显著

数字IC和模拟IC都属于集成电路,从多晶硅到应用于整机流程复杂且繁琐,每一步都会影响最后的产品性能,集成电路本身就属于壁垒相对较高的行业。

模拟IC与数字IC流程上的差距主要体现在设计环节。

从上下游看模拟IC当前发展机遇

下游需求:汽车、通讯需求拉升,行业步入快车道

根据ICinsights预测,持续到2020年,模拟电路下游应用中通讯模拟芯片和汽车电子将呈现最快年复合增长率,分别为7.4%和7.0%。模拟电路整体市场规模2017年到2022年将呈现6.6%的年复合增长率,高于集成电路5.1%的年复合增长率水平。

我们认为模拟电路行业下游需求分散,受单一下游影响较小,因此在智能手机逐渐成熟的大背景下,依然可以实现市场规模的逆势上涨。

市场短期受益5G通讯变革下的基站数目增加与智能手机射频前端链路的结构性变化,长期受益汽车电动化大趋势。

模拟电路行业依然具备较高成长性和投资价值。

根据麦肯锡预测,2020年模拟IC产品约占汽车半导体的29%,市场规模约为114.3亿美元。

根据市场调研机构Gartner测算,2018年全球汽车半导体市场约400亿美元,并呈现快速增长趋势。

我们看好汽车作为接替手机终端成为下一代重要电子终端的潜质,半导体和电子产品将会持续变革和渗透汽车市场,汽车电动化和智能化两大趋势确定性明显。

国内新能源汽车和自动驾驶起步较早,相关布局企业逐渐增多,有望带动国内上游汽车半导体产业实现快速发展。

上游供给

短期上游量能充沛,模拟IC放量