模擬集成電路產(chǎn)業(yè)深度調(diào)研及未來發(fā)展現(xiàn)狀趨勢(shì)

模擬集成電路產(chǎn)業(yè)深度調(diào)研及未來發(fā)展現(xiàn)狀趨勢(shì)

電源芯片行業(yè)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)（一）電源芯片行業(yè)發(fā)展機(jī)遇1、電源芯片行業(yè)良好的產(chǎn)業(yè)扶持政策集成電路產(chǎn)業(yè)被譽(yù)為信息產(chǎn)業(yè)的核心和國(guó)民經(jīng)濟(jì)信息化的基礎(chǔ)，2000年我國(guó)就將發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)視為一項(xiàng)長(zhǎng)期而緊迫的任務(wù)，并制定了系列扶持政策。在國(guó)際貿(mào)易摩擦加劇的當(dāng)下，加速，實(shí)現(xiàn)集成電路產(chǎn)業(yè)的自主可控已上升到國(guó)家戰(zhàn)略高度。2015年制定了2025年將我國(guó)芯片自給率提升至70%的戰(zhàn)略目標(biāo)；2021年發(fā)布的《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》也提出，要重點(diǎn)布局包括集成電路在內(nèi)的前沿領(lǐng)域。此外，為促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國(guó)還設(shè)立了國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金，目標(biāo)規(guī)模上千億元。地方政府亦出臺(tái)了諸多利好政策，或是成立了集成電路產(chǎn)業(yè)基金，從財(cái)政、稅收、技術(shù)、人才等角度給予扶持，為我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)及相關(guān)企業(yè)的發(fā)展?fàn)I造了良好的政策環(huán)境。2、集成電路國(guó)產(chǎn)化趨勢(shì)明顯近幾年美國(guó)對(duì)華為，中興等中國(guó)企業(yè)的種種限制與打壓強(qiáng)化了中國(guó)相關(guān)行業(yè)和企業(yè)的危機(jī)意識(shí)，國(guó)產(chǎn)化和進(jìn)口替代概念從原來的信息安全擴(kuò)大到半導(dǎo)體供應(yīng)鏈安全，中國(guó)亟需培育出一批具有先進(jìn)研發(fā)、制造、生產(chǎn)能力的半導(dǎo)體企業(yè)，以保證國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)的供應(yīng)鏈安全。電源管理類模擬集成電路行業(yè)的特點(diǎn)是，客戶對(duì)電源芯片產(chǎn)品的精度和可靠性要求較高，國(guó)內(nèi)企業(yè)與國(guó)外企業(yè)相比有較大的技術(shù)差距，市場(chǎng)大部分被國(guó)外巨頭壟斷。隨著中國(guó)半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)化和進(jìn)口替代趨勢(shì)的進(jìn)一步加強(qiáng)，終端設(shè)備、系統(tǒng)廠商開始更多地驗(yàn)證、使用國(guó)內(nèi)供應(yīng)商的芯片產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)芯片設(shè)計(jì)行業(yè)迎來了良好的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。3、電源芯片下游應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展基于中國(guó)龐大的人口基數(shù)和高速經(jīng)濟(jì)發(fā)展，下游需求不斷提升帶動(dòng)了中國(guó)5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、新能源汽車等新興行業(yè)的迅速崛起。催生出的大數(shù)據(jù)、云計(jì)算以及高速信息傳輸?shù)却罅啃枨螅匈囉诟咝?、可靠的電源芯片的?yīng)用，促進(jìn)了中國(guó)電源芯片行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。（二）電源芯片行業(yè)發(fā)展挑戰(zhàn)1、電源芯片行業(yè)設(shè)計(jì)人才短缺電源管理類模擬芯片行業(yè)在技術(shù)和人才需求方面的典型特點(diǎn)是深積累、慢發(fā)展、重技術(shù)、長(zhǎng)周期，產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)周期長(zhǎng)、技術(shù)門檻較高，更多依賴于研發(fā)人員長(zhǎng)期的技術(shù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累，明星工程師的單兵作戰(zhàn)能力以及核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)積累至關(guān)重要。相較于國(guó)際市場(chǎng)，我國(guó)集成電路行業(yè)起步較晚，具有豐富工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人才短缺，從而限制了我國(guó)模擬芯片行業(yè)的發(fā)展。盡管近年來，我國(guó)政府、高校、機(jī)構(gòu)、企業(yè)不斷加大人才培養(yǎng)的力度，但人才匱乏現(xiàn)象始終存在，加之模擬芯片行業(yè)人才培養(yǎng)周期較長(zhǎng)，對(duì)短期內(nèi)本土模擬芯片設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展帶來了較大的挑戰(zhàn)。2、電源芯片行業(yè)長(zhǎng)期被國(guó)外巨頭壟斷模擬集成電路在技術(shù)和人才等方面的特點(diǎn)決定了其產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)周期長(zhǎng)、技術(shù)門檻較高，產(chǎn)品研發(fā)成功后往往具備較強(qiáng)的生命力。德州儀器、亞德諾等國(guó)際模擬芯片巨頭起步較早，產(chǎn)品和技術(shù)積累深厚，長(zhǎng)期占據(jù)著較高的市場(chǎng)份額，ICInsights數(shù)據(jù)顯示，2020年全球前十大模擬集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)合計(jì)市場(chǎng)占有率高達(dá)62%。得益于政策的大力扶持，近年來我國(guó)集成電路行業(yè)發(fā)展速度較快，趨勢(shì)不斷加深，涌現(xiàn)了許多優(yōu)秀的模擬芯片設(shè)計(jì)企業(yè)。但與國(guó)外巨頭相比，本土模擬芯片企業(yè)仍存在發(fā)展時(shí)間較短，產(chǎn)品和技術(shù)積累不足，市場(chǎng)占有率有待提高等劣勢(shì)。3、電源芯片行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣性不足與國(guó)際模擬芯片企業(yè)相比，中國(guó)本土企業(yè)發(fā)展時(shí)間較短，在技術(shù)儲(chǔ)備和產(chǎn)品種類上仍存在一定差距，導(dǎo)致產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的多樣性不足。以國(guó)際領(lǐng)先的模擬集成電路企業(yè)德州儀器為例，其擁有十多萬種不同類型的模擬芯片產(chǎn)品和上萬個(gè)授權(quán)專利，涵蓋各大應(yīng)用領(lǐng)域，而國(guó)內(nèi)企業(yè)大多僅涵蓋某幾個(gè)細(xì)分領(lǐng)域，產(chǎn)品類型數(shù)十至數(shù)千種不等。以DC-DC電源芯片為例，在高耐壓、單顆芯片輸出大功率、高可靠性等領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)企業(yè)在設(shè)計(jì)環(huán)境、設(shè)計(jì)工具、設(shè)計(jì)人才和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)等方面與世界先進(jìn)水平還存在較大差距。全球電源管理芯片行業(yè)發(fā)展情況根據(jù)Frost&Sullivan數(shù)據(jù)，2020年全球電源管理芯片市場(chǎng)規(guī)模約329億美元，2016年至2020年年均復(fù)合增速為13．5%。隨著5G通信、新能源汽車、物聯(lián)網(wǎng)等下游市場(chǎng)的發(fā)展，電子設(shè)備數(shù)量及種類持續(xù)增長(zhǎng)，從而帶動(dòng)全球電源管理芯片需求增長(zhǎng)。根據(jù)Frost&Sullivan數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)2025年全球電源管理芯片市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)526億美元，2020年至2025年年均復(fù)合增速達(dá)9．8%。目前，全球電源管理芯片市場(chǎng)主要被歐美廠商占據(jù)。根據(jù)國(guó)金證券研報(bào)統(tǒng)計(jì)，2019年全球以TI為首的全球五大品牌占據(jù)全球電源管理芯片市場(chǎng)份額合計(jì)達(dá)71%。由于電源管理方案在各類細(xì)分應(yīng)用場(chǎng)景中差異較大，國(guó)內(nèi)廠商與歐美大廠之間產(chǎn)品類別、高端技術(shù)及規(guī)模上存在較大差距。電源芯片的技術(shù)發(fā)展情況及未來發(fā)展趨勢(shì)近年來，由于物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛、5G、人工智能等新技術(shù)的應(yīng)用日益普及，相關(guān)電子產(chǎn)品的性能不斷提升、應(yīng)用不斷創(chuàng)新，電源芯片作為電子產(chǎn)品的核心元器件之一，終端客戶對(duì)其效率、功率、體積、可靠性等方面提出了更高的創(chuàng)新和創(chuàng)造要求，電源芯片市場(chǎng)呈現(xiàn)出需求多樣化、應(yīng)用細(xì)分化的特點(diǎn)。高集成、高電壓、大功率、高可靠性等逐漸成為電源芯片行業(yè)主要的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。（一）電源芯片行業(yè)高集成發(fā)展趨勢(shì)電子產(chǎn)品性能不斷提升，設(shè)備的體積反而變得愈發(fā)輕薄短小，為其供電的電源管理方案也需要不斷提升性能并縮小體積。電源管理方案以電源芯片為核心，通過外圍的電感、電容等多種元器件的連接可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的電源管理功能，其中，電源芯片的管腳數(shù)量、封裝外形、外圍元器件的數(shù)量及外形、PCB板的面積以及布局布線形式等決定了電源管理方案的體積，將多種功能集成到電源芯片內(nèi)以減少外圍元器件數(shù)量，可有效提高芯片性能并縮小電源管理方案的體積。同時(shí)，外圍元器件數(shù)量減少意味著連接時(shí)無需考慮太多的元器件之間的干擾，降低了電源管理方案整體的加工難度及失效率，提高了系統(tǒng)的可靠性，便于終端客戶使用并降低其研發(fā)周期及成本。（二）電源芯片行業(yè)高電壓發(fā)展趨勢(shì)提高供電電源的電壓不僅可以提供更大的輸出功率，也可以降低傳輸過程中的功率損耗。因此，終端設(shè)備的供電電壓不斷提高。例如，汽車在1918年引入蓄電池，當(dāng)時(shí)的供電電壓只有6V，到了1950年升級(jí)為12V；2011年寶馬、奧迪等幾家知名車企聯(lián)合推出了48V系統(tǒng)，以滿足汽車電子日益增長(zhǎng)的負(fù)載需求。根據(jù)高工產(chǎn)業(yè)研究院（GGII）發(fā)布的《中國(guó)HEV&48V節(jié)能乘用車月度銷量數(shù)據(jù)庫(kù)》，2020年中國(guó)48V節(jié)能乘用車銷量合計(jì)約為33．1萬輛，同比增長(zhǎng)39%。目前，車載電子裝置用電源芯片的供電電壓一般為12V、24V、36V、48V等，但車輛在啟動(dòng)或急剎車時(shí)，供電電壓產(chǎn)生的瞬態(tài)毛刺電壓可達(dá)正常值的二倍左右，因此電源芯片需留有足夠的耐壓裕量，例如供電電壓為48V時(shí)推薦使用耐壓80V～100V的電源芯片，終端設(shè)備供電電壓的提高不斷促進(jìn)電源芯片向高電壓方向發(fā)展。（三）電源芯片行業(yè)大功率發(fā)展趨勢(shì)提高單顆電源管理芯片的輸出功率，可以提高電源模塊的功率密度，同等條件下可以縮小電源模塊體積、降低使用成本并實(shí)現(xiàn)更多的系統(tǒng)功能。電子設(shè)備的功能日趨復(fù)雜，其內(nèi)部配備了越來越多的功能模塊。例如，汽車中控設(shè)備早期主要用于影音娛樂，目前則集成了導(dǎo)航、行車記錄、影音娛樂、輔助駕駛等多種功能，其功耗也在增加，需要輸出功率更大、驅(qū)動(dòng)能力更強(qiáng)的電源管理模塊為之供電。隨著移動(dòng)電子設(shè)備的功能復(fù)雜及功耗增加，其需要配備更大容量的電池，及更大輸出功率的電源適配器以提高充電效率，電源管理芯片需要提高輸出功率以順應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)。（四）電源芯片行業(yè)高可靠性發(fā)展趨勢(shì)車規(guī)級(jí)和工業(yè)級(jí)應(yīng)用領(lǐng)域的客戶對(duì)電源芯片的核心訴求是安全、穩(wěn)定、抗干擾、高可靠性等，即提高電源芯片的魯棒特性（Robustness），意指電源芯片產(chǎn)品能夠在各類極端惡劣環(huán)境和條件下可靠、穩(wěn)定地工作且使用壽命長(zhǎng)。例如，用于汽車電子的電源芯片的溫度等級(jí)指標(biāo)為-40～125℃，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)，惡劣環(huán)境下的極端低溫會(huì)低于-40℃；極端高溫環(huán)境下車內(nèi)環(huán)境溫度達(dá)到70℃時(shí)，位于車載電子設(shè)備內(nèi)的電源芯片在滿負(fù)荷工作時(shí)，芯片內(nèi)部的極端高溫可能超過125℃。因此，為滿足以上應(yīng)用領(lǐng)域的特殊需求，電源芯片設(shè)計(jì)企業(yè)需要在-40～125℃的溫度范圍以外增加裕量，使得產(chǎn)品能夠承受更廣的極端溫度范圍。電源芯片作為電子產(chǎn)品的心臟，其可靠性直接關(guān)系到電子產(chǎn)品的使用壽命及工作性能。隨著電子產(chǎn)品功能多樣化和應(yīng)用復(fù)雜化，電源芯片正不斷向高可靠性方向發(fā)展。中國(guó)電源管理芯片行業(yè)市場(chǎng)份額根據(jù)ICInsights數(shù)據(jù)顯示，2020年中國(guó)電源管理芯片業(yè)務(wù)規(guī)模763億元，占模擬芯片市場(chǎng)規(guī)模的50%以上，占全球電源管理芯片的33．52%，是全球電源管理芯片的重要需求市場(chǎng)。2020年，在國(guó)內(nèi)品牌中，市場(chǎng)份額排名靠前的是圣邦股份、韋爾股份、晶豐明源和富滿電子。但是整體看國(guó)內(nèi)排名前十的電源管理芯片的企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)不突出，市場(chǎng)份額占比不足10%。集成電路行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、智能硬件、移動(dòng)智能終端、5G、先進(jìn)傳感器和可穿戴設(shè)備等新應(yīng)用領(lǐng)域的興起，全球電子產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)模逐年擴(kuò)大，帶動(dòng)了集成電路行業(yè)的加速發(fā)展。世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)協(xié)會(huì)（WSTS）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2016年至2020年，全球集成電路行業(yè)總收入從2，767億美元增長(zhǎng)至3，612億美元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率6．89%。中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，2016至2020年，中國(guó)集成電路行業(yè)規(guī)模從4，336億元增長(zhǎng)至8，848億元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)19．52%，中國(guó)已成為全球最大的集成電路市場(chǎng)。電源管理類模擬集成電路行業(yè)現(xiàn)狀按照工作的信號(hào)屬性，集成電路可分為數(shù)字集成電路和模擬集成電路。數(shù)字集成電路是基于數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)的，用于處理數(shù)字信號(hào)的集成電路；模擬集成電路是用于處理模擬信號(hào)的集成電路。電源管理類模擬集成電路行業(yè)簡(jiǎn)介及發(fā)展概況：按照輸入的電壓屬性，電源芯片可分為AC-DC（交流轉(zhuǎn)直流）轉(zhuǎn)換芯片和DC-DC（直流轉(zhuǎn)直流）轉(zhuǎn)換芯片兩類。AC-DC轉(zhuǎn)換通常是把交流市電（220V或110V）轉(zhuǎn)換為電子設(shè)備或產(chǎn)品內(nèi)部電路供電需要的直流電壓；DC-DC轉(zhuǎn)換通常是指對(duì)直流電源的屬性或參數(shù)指標(biāo)加以轉(zhuǎn)換，如降壓、升壓、升降壓轉(zhuǎn)換等，以匹配設(shè)備或電路模塊的供電需求。電源芯片廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品中，由于電子產(chǎn)品內(nèi)部各電路模塊的供電需求多樣，需要使用電源芯片將輸入電源轉(zhuǎn)換為與其匹配的電壓或電流。因此，電源芯片是電子設(shè)備的心臟，其性能優(yōu)劣對(duì)整機(jī)的性能及可靠性有直接影響，電源芯片一旦失效將導(dǎo)致電子產(chǎn)品停止工作甚至損毀。近年來，電源芯片的下游行業(yè)蓬勃發(fā)展，為電源芯片提供了廣闊的市場(chǎng)空間，例如汽車電子、通訊設(shè)備、工業(yè)控制等領(lǐng)域?qū)﹄娫葱酒男枨笤鲩L(zhǎng)較快，對(duì)芯片性能要求更高。目前該市場(chǎng)主要被國(guó)外巨頭如德州儀器、亞德諾、英飛凌等占據(jù)，市場(chǎng)集中度較高。集成電路行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈情況集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的上游環(huán)節(jié)包括EDA、IP、材料和設(shè)備等供應(yīng)商；產(chǎn)業(yè)鏈中游環(huán)節(jié)包括芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造和封裝測(cè)試等企業(yè)；下游環(huán)節(jié)包括終端系統(tǒng)、設(shè)備等廠商。行業(yè)業(yè)務(wù)為電源管理類模擬集成電路的研發(fā)、設(shè)計(jì)與銷售，屬于集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中游環(huán)節(jié)的芯片設(shè)計(jì)企業(yè)。芯片設(shè)計(jì)通常是指用特定晶圓制程工藝提供的元器件，設(shè)計(jì)成電路圖以實(shí)現(xiàn)特定功能，然后將電路圖轉(zhuǎn)換為用于制造晶圓的物理版圖（版圖設(shè)計(jì)），最后將版圖數(shù)據(jù)提供給制板廠制成掩模（亦稱光刻板）。晶圓制造通常指的是在單晶硅片上制作完整的半導(dǎo)體電路芯片的過程，包含光刻、刻蝕清洗、離子注入、氧化擴(kuò)散、金屬化和晶圓測(cè)試等多項(xiàng)工藝或流程。晶圓制造廠使用芯片設(shè)計(jì)企業(yè)提供的掩模按照加工流程來生產(chǎn)對(duì)應(yīng)的晶圓。封裝指的是把晶圓上的晶粒（單顆封裝前的芯片）加工成可使用的成品芯片的過程，起著安放、固定、密封、保護(hù)芯片和增強(qiáng)電熱性能的作用，包含晶圓切割、黏片、鍵合、模壓、切筋整形等多項(xiàng)工藝；測(cè)試指的是對(duì)封裝后的芯片進(jìn)行檢測(cè)，通過測(cè)試的合格芯片即為產(chǎn)成品。中國(guó)電源管理芯片行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)