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半导体模拟芯片行业深度报告:本土厂商加速成长

更新时间:2022-11-25 16:14:00
摘要: 半导体模拟芯片行业深度报告:本土厂商加速成长

(报告出品方/作者:中信建投证券,刘双锋、乔磊)

一、模拟 IC 全景概述——信号链和电源管理

  1.1 模拟 IC 用于处理模拟信号,是沟通现实与数字世界的桥梁

  集成电路按其信号不同可分为模拟 IC 和数字 IC 两大类。模拟 IC 用来产生、放大和处理连续函数形式的 模拟信号(如声音、光线、温度等),数字 IC对离散的数字信号(如用 0 和 1 来表示的二进制码)进行算术和 逻辑运算。模拟 IC 和数字 IC 显著不同,主要体现在应用分散、生命周期长、学习曲线长、价低但稳定、成熟 制程。

  电源管理芯片是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的芯片。电源 管理主要将源电压和电流转换为可由微处理器、传感器等负载使用的电源,主要包括 AC-DC、DC-DC、LDO、 充电管理、开关电源、驱动 IC、PMIC 等。 信号链模拟芯片是指拥有对模拟信号进行收发、转换、放大、过滤等处理能力的集成电路。现实世界中的 声音、光电等物理信号,通过传感器转变为连续的模拟信号进入电子系统,信号链模拟芯片负责对这些连续的 信号进行处理,包括放大、滤波等,并通过模数转换器将其转变为离散的数字信号,供数字芯片进行存储、计算等。经数字芯片如 CPU 处理完的数字信号再通过数模转换器转变为连续的模拟信号,经过放大等处理后作 用于执行器,如显示、发光等。主要包括放大器、转换器、接口器件、射频前端、时钟/计时、传感器及其他 等。

  1.2 电源管理芯片是电流电压管控的核心器件

  电源管理芯片为电流电压管控的核心器件,是应用最广泛的模拟 IC。由于电源管理 IC 是保障设备电压在 可承受范围,电压变化过大可能对电子设备有害,因此应用十分广泛,只要用到电源的地方基本上都要用到电 源管理 IC,例如常用的智能手机中就包含大量电源管理芯片。

  电源管理芯片种类繁多,下游分散。电源管理芯片在电子系统中负责对电能变换、分配、检测及其他电能 管理,主要分为 AC-DC、DC-DC、LDO、充电管理、开关电源、栅驱动、LED 驱动器、马达驱动、复位 IC 等。 电源管理芯片在不同应用中发挥不同的电压、电流管理功能,需针对不同应用采用不同设计。当前,电源管理 正往高速、高增益、高可靠性方向发展,发展电源管理芯片可提高整机效能。

  1.3 信号链用于“模-数-模”信号转化

  信号链是将信号以“模-数-模”形式进行转化的模拟 IC,主要包括线性器件、转换器和接口芯片等。信 号处理分为三个步骤:(1)输入:传感器或天线采集外界自然信号;(2)转换:经模拟电路预处理转化为数字 信号;(3)输出:经数字系统处理,通过模拟电路处理,转换为声音、图像等模拟信号输出。具体来看,信号 链主要包括线性器件(放大器和比较器为主)、转换器和接口芯片等。

  线性器件实现模拟信号在传输过程中放大、滤波、选择、比较等功能,包括放大器、比较器、模拟开关 等。放大器通过运算放大器连接成专用的放大电路来实现。比较器比较两个输入信号之间的大小输出 0 或 1 的 结果。模拟开关通过控制打开或关闭来选择信号接通与否,或从多个信号中选择所需信号。

  转换器实现数字和模拟信号的转换,信号链芯片单类器件中市场份额最大。转换器实现数字信号和模拟 信号相互转换,是混合信号系统中的必备器件,在信号链芯片单类器件中占据最大市场份额,其中模数转换器 (ADC)把模拟信号转换成数字信号;数模转换器(DAC)把数字信号转换为模拟信号。

  市场份额集中于海外企业,2019 年 CR5 达 81%。ADI 为 ADC/DAC 市场主要龙头企业,随之其后的是 TI, 世界 TOP5 厂商占据了全球 81%的市场份额,行业较为集中。 ADC 和 DAC 应用广泛,技术壁垒高。ADC 已发展 30 年以上,广泛应用于工业、通信、医疗等领域,技术壁垒极高,全球来看 ADI 技术实力最强,国内还没有厂商能够提供性能和产能达标的产品,SIGMA DELTA ADC 相对更容易突破。

  DAC 是将二进制数字量形式的离散信号转换成以标准量为基准的模拟量的转换器,DAC 按输出形式可分 为电压型和电流型。

  接口产品用于电子系统之间的信号传输,包括满足 RS232、RS485 等多种协议标准的接口产品。接口产品 典型应用比如:适用于各个行业电子系统的打印接口;适用于监控安全行业的控制和调试接口等;通信行业的 背板时钟以及控制信号的传送等。

二、下游应用场景丰富,增量不断,模拟 IC 加速发展

  全球半导体行业需求保持持续增长态势。根据 WSTS 的统计数据,2018 年全球半导体产业市场规模达到 4,688 亿美元,同比增长 14%。2019 年,受全球固态存储及智能手机、PC 需求增长放缓等因素的影响,全球 集成电路市场需求下滑,同时全球贸易摩擦升温,对全球集成电路贸易市场造成较大影响,2019 年全球半导 体产业市场规模下滑至 4123 亿美元,同比下降 12%。2020 年,随着数据中心设备需求增加、5G 商用进程加 快、汽车电动化和自动化持续推进,全球半导体市场迎来复苏,市场规模增长至 4404 亿美元,同比增长 7%。 根据 WSTS 数据,2021 年全球半导体市场规模为 5559 亿美元,同比增长 26%,预计 2022 和 2023 年全球半导 体市场规模分别为 6464 亿美元和 6796 亿美元,分别同比增长 16%和 5%。

  模拟芯片为半导体行业重要分支,相较半导体整体波动性较弱,近年来快速增长且领先行业。根据 WSTS 数据,2021 年全球半导体行业销售额 5559 亿美元,2021 年模拟芯片占半导体市场规模约为 13%。根据 IC Insights 数据,模拟 IC 市场 2021 年销售额为 741 亿美元,同比增长 30%,出货量达到 2151 亿颗,同比增长 22%,均创历史新高。2021 年模拟芯片平均销售价格上涨 6%增至 0.34 美元,这是模拟 IC 平均价格自 2004 年 后的再度翻涨。IC insights 预计 2022 年模拟芯片将再次实现两位数的增长,预计 2022 年模拟芯片销售额将增 长 12%至 832 亿美元,出货量增长 11%至 2387 亿颗,模拟芯片平均销售价格将增至 0.35 美元。

  按照定制化程度划分,模拟芯片分为通用型芯片和专用型芯片。通用型芯片应用于不同场景中,设计性能 参数不会特定适配于某类应用,按产品类型一般包括信号链路的放大器和比较器、通用接口芯片、电源管理 IC 以及信号转换器 ADC/DAC 等都属于此类。产品细分品类最多,生命周期最长,市场稳定。专用型芯片则根 据专用的应用场景进行标准化设计,一般集成了数字以及模拟 IC,复杂度和集成程度更高,有的时候也叫混 合信号 IC。典型产品包括手机中的射频器件,交换机中物理层的接口芯片,电池管理芯片(BMS)以及工业 功率控制芯片等等。专用芯片一般按照下游应用场景划分,包括通信、汽车电子、消费电子、计算机以及工业 市场,通常由于针对特定场景进行开发,附加价值及毛利率较高。

  2.1 以下游市场划分,模拟 IC 未来主要成长动力来自通信、工控和汽车市场

  通信、工控和汽车为模拟 IC 下游主要需求来源,预计 2022 年合计占比达 81.7%。根据 IC Insights,模拟 IC 主要下游为消费、通信、计算机、汽车、工控和政府/军工等,其中,通信(含智能手机)、工控和汽车占比 较高,预计 2022 年占比分别为 37.5%、19.5%和 24.7%,三个领域对电源管理芯片、专用模拟 IC 和信号转换器 件的需求强劲,是当前模拟 IC 市场成长的主要动力。预计到 2026 年通信、工控和汽车占比有望达到 37.8%、 18.6%和 26.3%,通信行业仍然是模拟 IC 最大市场,汽车市场增速最快。从 2021 年模拟芯片全球龙头公司的 业务结构占比来看,TI 和 ADI 在工业、汽车和通信领域的收入占比分别为 68%和 88%,英飞凌、安森美和 PI 在工业、汽车和通信领域收入占比均超过 50%。

  2.1.1 通信仍是模拟 IC 最大市场,增量主要来自 5G 基础设施和终端,卫星需求逐步显现

  通信领域包括通信基础设施和通信终端,其中基础设施包括接入网(有线/无线)、传输网和数据中心等, 一套完整的通信系统包含了从信号链到电源管理的多种模拟芯片。根据 TI 产品分类,模拟芯片在通信基础设 施的应用包括宽带固定线路接入、数据通讯模块、有线网络和无线基础设施。IC Insights 预计无线通信应用将 占通信模拟领域 91%的销售额,有线通信应用占 9%。 5G 基站模拟 IC 用量相对于 4G 提升显著。

  5G 基站采用大规模天线阵列技术,通道数量较 4G 大幅提升, 典型基站通道数为 64/32 通道(4G 典型通道数为 4 通道),每一路通道都有对应的发射和接收链路,对应信号 链芯片需求大幅增长。在发射链路中,射频收发芯片接收来自基带芯片的数字基带信号,并将其通过数模转换、 混频、滤波、放大后传输给终端射频前端芯片,终端射频前端芯片对信号进行放大后传输给天线。在接收链路 中,终端射频前端芯片对来自天线的微弱射频信号进行放大,并传输给射频收发芯片,射频收发芯片将射频信 号放大、混频、滤波、模数转换为数字信号,发送给基带芯片进行处理。电源管理芯片为发射链路和接收链路 中各芯片提供良好的供配电,接口芯片支持基站内部以及外部互联互通。

  终端侧 5G 网络渗透加强高性能模拟 IC 需求。高性能、低延时、大容量是 5G 网络的突出特点,其在物联 网和消费终端的大量使用,对高性能模拟 IC 提出了海量需求。智能手机模拟 IC 主要包括射频前端、电源管理、 音频功放、马达驱动等。射频前端芯片包括射频开关、射频低噪声放大器、射频功率放大器、双工器、射频滤 波器等芯片。射频开关用于实现射频信号接收与发射的切换、不同频段间的切换。手机电源管理芯片为了保证 手机各模块元器件正常工作适用的不同电压、电流,提供电源转换、调节、开关、防护等各类解决方案。

  5G 基础设施建设推进和终端渗透率提升,拉动模拟 IC 需求。根据工信部数据,2019 年和 2020 年国内 5G 基站建设数量分别为 13 万座和 64 万座,2021 年建设数量保持增长,预计未来 10 年 5G 宏基站的数量将是 4G 基站的 1-1.2 倍,即 500-600 万座,5G 单基站用量提升,推动模拟 IC 需求增长。根据 IDC 数据,2021 年全 球智能手机出货量 13.6 亿部,2022 年预计出货量 13.8 亿部,2023-2026 预计将保持 2.3%_CAGR 增速,2026 年 智能手机出货量有望达到 15.3 亿部,5G 智能手机出货占比有望接近 80%。

  移动通信终端侧模拟 IC 市场规模更大,较基础设施保持更快增速。根据 IC Insights 数据,2018-2021 年, 通信市场模拟 IC 从 181 亿美元增长至 230 亿美元,复合增速 8.3%,2021-2027 年 CAGR 预计为 7.7%,保持较 快增速。根据 Yole 数据, 2020 年电信基础设施(含基站)射频前端市场空间为 27 亿美元,2020-2025 年 CAGR 预计为 6%;2019 年移动终端射频前端市场空间 124.05 亿美元,2019-2026 年复合增速预计为 8.3%。由 于射频器件具有市场规模较大、产品通用化程度较高的特点,形成了像 Qorvo、Skyworks 等一系列专注于射频 赛道的模拟厂商。

  卫星互联网有望成为模拟 IC 新的增量市场。低轨卫星(LEO)最具发展优势,由于低轨卫星距离地面较 近,相较于高轨卫星(HEO)与中轨卫星(MEO),更具备“低延迟、低辐射、低成本”等特性,信号覆盖不 受山区、海上、沙漠等地形限制,可与移动通讯 5G 作互补,形成空天一体网络覆盖。低轨卫星上需要用到包 括电源管理(含 BMS 及隔离)、射频前端、信号转换(ADC/DAC)、接口等在内的多种模拟 IC 产品,且需要 具备抗辐射能力。根据 ADI 预测,每颗低轨卫星模拟 IC 价值量有望超过 10 万美元,2025 年低轨卫星互联网 对于模拟 IC 的市场需求有望超过 20 亿美元。

  卫星轨道和频谱资源具有排他性和时效性,卫星星座建设存在明显的“先发优势”。SpaceX 申请了大量低 轨资源(4.2 万颗),已经进入加速部署星群阶段,目前国内卫星互联网跟国外的产业发展进度相比差距较大, 我国已向国际电联申报了 864 颗卫星轨道资源,有望在未来几年分批发射,预计国内卫星互联网发展将提速。

  2.1.2 汽车电动化和智能化推动需求增长,动力域带来更多增量市场

  汽车电动化和智能化推动模拟 IC 需求增长。模拟 IC 在燃油车上有广泛应用,比如发动机燃油喷射应用中 高效控制电磁阀、12V 电池管理、启动发电机、变速器、悬架、EPS 的位置检测及电流检测等,LED 驱动器用于外部车灯及内部氛围灯的驱动,音视频驱动 IC 用于车内多媒体系统。另外出于安全性考虑,汽车各子系统 都有稳压、静电防护、信号隔绝等需求。新能源汽车包括混合动力汽车(PHEV)和纯电动汽车(BEV),动力 总成部分主要包括了电机控制器、OBC、DC/DC、BMS 等,同时智能驾驶在传感器方面的需求也将推动模拟 芯片市场发展。

  动力域:新能源汽车的动力方式由电池、电机、电控所组成的,系统涉及多次电能转换,过程中需要使用 大量的模拟器件。比如整车控制器 VCU、电机控制、变速箱中用到运放及电平转换,在车载充电器 OBC、 EPS、DC-DC 转换器中需要用到各类放大器、比较器及模拟开关等。面向汽车动力电池的电源管理系统 (BMS),提供电源管理芯片,用于监控电池/电池组的状态,包括电池/电压/电流参数、电池的健康状况、电 池的使用状况、平衡电量等。汽车电动化趋势也带来高压隔离的需求,帮助电动汽车的电驱系统能够在电池的 上百伏高电压与信号控制的低电压之间运行。

  车身域:车身域包括车身电子、汽车安全、舒适性控制和信息通讯系统;汽车照明主要包括照明灯具、内 外部信号灯具等。比如空气调节系统 HVAC、车身控制模块 BCM 及车门模组等需要用到各类放大器、比较器、 模拟开关和接口芯片。座舱域:主要有车载音响系统,车载多媒体播放器和显示器;车载全球定位系统、车载 电脑、汽车防盗系统、泊车辅助系统、无钥匙进入系统和远程遥控启动器等。比如智能座舱及各类辅助系统中 需要用到音频放大器、LDO、比较器、放大器等。

  根据英飞凌和 IHS Markit 预测,2022 年全球新能源汽车销量约为 900 万台,预计到 2030 年将达到 3600 万 台,2020-2030 年的年复合增长率约为 25%。根据 IDC 数据,2022 年中国新能源车市场规模将达到 522.5 万辆, 同比增长 47.2%。预计 2023 年以后随着补贴退坡,市场将回落到较为平稳的增长水平,到 2025 年新能源汽车 市场规模有望达到约 1,299 万辆;2021 年至 2025 年的年复合增长率(CAGR)约为 38%。

  汽车的电动化和智能化使得单车芯片需求量增长,车规级模拟芯片单车价值量和需求提升。根据英飞凌和 IC Insights 数据,2021 年混合动力和纯电动车单车半导体价值量分别为 910 美金和 964 美金,较传统燃油车 495 美金分别提升 84%和 95%,其中价值量增量部分约 25%为 OBC/DC-DC/BMS 及其他模拟芯片。根据 IDC 数据,全球汽车领域半导体市场规模将在 2026 年达到 669.63 亿美元,2022-2026 年复合增长率(CAGR)为 4.7%,汽车模拟芯片市场规模约为 170 亿美元,在汽车芯片中占比约为 25%。

  2.1.3 工业市场模拟 IC 需求分散,工控、机器人和电力等应用驱动增长

  工控和机器人是当前工业模拟 IC 主要应用场景,2027 年市场规模有望达到 60 亿美元。工业控制作为工 业自动化系统的大脑,其主要的作用是收集工业现场各种传感器及用户指令输入,根据预先设定好程序将相 关指令和动作分发到各执行器件,从而保证系统的自动化运转。根据 ADI 2022Q1 季报预测,ADI 预计 2022 年 工业自动化收入有望达到 14 亿美金,其中 55%来自于工业过程控制,30%来自于运动连接和机器人,15%来 自于智能楼宇。当前工控及机器人市场的主要模拟 IC 产品包括信号链、传感器、电源管理、接口及隔离芯片。 根据 ADI 数据,目前机器人模拟 IC 单机价值量约为 250 美元,随着传感、连接和导航需求的增加,自主移动 ARM 机器人模拟 IC 单机价值量有望提升到 400 美元。2027 年工控及机器人模拟 IC 市场空间有望提升至 60 亿 美元。

  隔离芯片在各类工业及光伏场景广泛应用。在工业控制场景下,工业用电为 220V 至 380V 交流电,远超 人体的安全电压 36V,必须对高低压之间的信号传输进行隔离以保护操作人员免受电击。工业自动化系统有多 个 PLC/DCS 节点,每个 PLC/DCS 节点控制一至多个变送器、机械手、变频器、伺服等设备,对数字隔离类芯 片均有需求。隔离芯片还用于保护模块和隔离噪声信号,比如 PLC 的工作信号和通信传输电压都是 24V,而 系统核心电子元件基本为 5V,需要隔离芯片保护低压域的器件安全,另外在精密控制的场景下需要隔离芯片 来提高系统的抗噪能力。

  中国工控市场高速发展将提升模拟 IC 需求。国内制造业不断做大做强,同时工业自动化升级使得越来越 多的自动化生产流水线和智能设备大量出现,有效带动工控产品的需求增长。根据 OFweek 工控网数据,我国 工业自动化控制市场规模从 2016 年的 1428 亿元增长至 2020 年的 2063 亿元,年复合增长率达到 9.63%,预计 2022 年我国工业自动化控制市场规模将达到 2360 亿元。工业自动化和智能化将显著提升高性能数模转换器、 隔离芯片和电源管理芯片等模拟 IC 需求。根据 IC Insights 数据,2018-2022 年,全球工业模拟 IC 从 31.75 亿美 元增长至 41.35 亿美元,预计 2021-2026 年 CAGR 将达到 5.7%,将保持稳定增长。

  2.1.4 消费类电器中家电芯片国产率有较大提升空间,可穿戴设备未来市场空间广阔

  消费类电器主要包括各种电器比如电视、冰箱、洗衣机、空调、厨房电器等大小家电以及智能穿戴等各类 电子设备。家庭供电以交流(AC)110/ 220V 为主,除了部分电机设备和白炽灯泡直接以 AC 电压驱动外,大 部分电器中的电子电路工作电压是直流(DC)5V 和 3.3V。所以各种家用电器均需要用到 AC-DC 转换,ACDC 转换有变压器方式和开关方式。变压器方式是首先通过变压器进行 AC/AC 降压,而开关方式是直接用二极 管桥式整流器对交流电压进行整流。与变压器方式相比,开关方式由开关元件和控制电路组成,基于高频控制 可以使用小型变压器,有助于设备小型化。随着家用电器对能耗和性能要求的不断升级,体积更小、效率更高、 适用输入电压范围更宽的 AC-DC 开关电源不断被广泛应用在白色家用电器中。电视机中的模拟芯片包括 ACDC、USB 限流、复位、显示驱动等电源管理及驱动芯片,在白电比如冰箱中的模拟芯片主要包括 AC-DC、 DC-DC/LDO 及各类驱动芯片等。

  中国家电行业具有全球竞争力,但家电芯片自给率低,有较大发展空间。根据中国家电网数据,中国家电 出口额在全球贸易中的比重为 38%,空调、电视机、微波炉在全球家电的比重为 70%~80%,冰箱、冷柜、洗 衣机占全球产量的比重为 50%~55%,小家电占全球产量的比重为 50%,冰箱压缩机占全球产量的比重为 60%~70%。据国家统计局统计,2021 年全国家用电冰箱产量 8992.1 万台,同下降 0.4%;家用冷柜产量 3030.7 万台,同比增长 7.9%;房间空调产量 21835.7 万台,同比增长 9.4%;家用洗衣机产量 8618.5 万台,同比增长 9.5%;电视机产量 18496.5 万台,同比下降 3.6%。预计各类大小家电产量将保持稳定增长。国产家电中的芯片 自给率尤其是模拟 IC 国产化率仍处于较低水平,具备较大提升空间。

  智能家居通过物联网技术将家中的各种设备连接到一起实现智能化,具有智能灯光控制、智能电器控制、 安防监控系统、智能背景音乐、智能视频共享、可视对讲系统等多种功能,除传统家电的互联之外,还有新的 产品形态比如智能门锁、智能音箱、智能灯控等智能家居产品。2018 年中国智能家居设备市场出货量约为 1.5 亿台,2021 年超过 2.2 亿台,同比增长 9.2%。据 IDC 预测,2022 年中国智能家居设备市场出货量将突破 2.6 亿台,同比增长 17.1%。智能家居驱动模拟 IC 需求增长,除了 AC-DC 和 DC-DC 供电之外,带来马达驱动、 触控驱动和音频功放等新增需求。

  2.2 以器件划分,电源管理芯片有望维持高速增长,信号链芯片增长平稳

  通用型模拟 IC 中电源管理芯片占比高且维持较快增速。根据 IC Insights 数据,预计 2022 年通用型模拟 IC 市场规模为 329.17 亿元,较 2021 年同比增长 10%,在模拟 IC 市场中占比为 39.6%。由于电子系统基本需 要供电,因此电源管理芯片需求广泛,预计 2022 年电源管理芯片占通用型模拟芯片市场比例约 64%,2021- 2026 年复合增速为 7.3%,保持较快增速。电子系统中信号转换与处理的地方往往需要信号链芯片(包括信号 转换、放大器和比较器、接口芯片),预计 2022 年占通用型模拟芯片市场比例约 36%。其中,放大器和比较器 (线性产品类)是市场规模占比最高的品类,合计通用型模拟芯片市场比例的 14%,2021-2026 年复合增速为 7.3%,信号转换占 13%,接口芯片占比 9%。

  2.2.1 电源管理芯片应用场景广泛带来广阔市场,技术迭代驱动新增需求

  电源管理芯片是所有电子产品和设备的电能供应中枢和纽带,电源管理的范畴比较广,既包括单独的电能 变换,单独的电能分配和检测,也包括电能变换和电能管理相结合的系统。电源管理芯片的分类包括线性电源 芯片、电压基准芯片、开关电源芯片、LCD 驱动芯片、LED 驱动芯片、电压检测芯片、电池充电管理芯片等。 下游包括汽车、电信、工业、计算机、手机及消费和医疗等市场,根据 Yole 数据,手机及消费电子在电源管 理芯片占比最高,2020 年为 50%,汽车和工业市场增速较快,2020 年分别为 11%和 15%,预计到 2026 年将分 别达到 15%和 18%。

  预计 2022 年全球电源管理 IC 市场规模为 212 亿美元,国内市场占比超过一半。由于复杂电子系统对电压 和电流水平的要求不断提高以及需要将系统与电源隔离,用于电源管理的模拟 IC 将迎来持续的增长。根据 IC Insights 数据,预计 2021-2026 年,通用型电源管理 IC 市场有望实现 7.3%的复合年增长率。国内市场方面,根 据 WSTS 数据,2020 年中国在全球电源管理芯片区域占比为 54%,结合数据测算预计 2020 年中国通用型电源 管理芯片市场规模为 77.39 亿元。

  电源管理 IC 受新需求驱动技术快速迭代,其中快充和无线充电有望保持快速增长。快充与无线充电促进 电源管理芯片技术升级。快充技术需靠电源适配器、充电线、手机电池以及电源管理 IC 的共同配合,除了快 充特定控制 IC,更大输入输出功率同时要求相关控制芯片升级。无线充电相比快充应用场景更广阔。随着无 线充电低效、短距等问题逐渐解决,各联盟标准升级,无线充电将进入高速发展期。根据中国产业信息网统计 数据,2016 年全球快充电源适配器市场规模达 15.48 亿美元,预计 2022 年市场规模将达 27.43 亿美元;2016 年全球无线充电市场规模为 9.48 亿美元,预计将于 2022 年达到 15.64 亿美元市场规模。

  2.2.2 通用信号链预计 2022 年 117 亿美元市场规模,年复合增速约 5%_

  根据 IC Insights 数据,全球通用信号链模拟 IC 的市场规模将从 2018 年的 94 亿美金增长至 2021 年的 109 亿美金,年复合增长率约 5%,预计 2022 年市场规模约 117 亿美元。其中,放大器和比较器(线性产品类)是 市场规模占比最高的品类,预计 2022 年市场规模约为 45 亿美元,约占信号链市场规模的 38%,预计 2021- 2026 年复合增速为 4.2%;信号转换 2022 年市场规模约为 42 亿美元,预计 2021-2026 年复合增速为 5.4%;接 口芯片约为 30 亿美元,预计 2021-2026 年复合增速为 4.4%。(报告来源:未来智库)

三、模拟 IC 行业竞争格局分散,供需格局短期紧张长期逐步恢复

  3.1 竞争格局:模拟 IC 行业海外龙头主导,国内厂商有望从细分赛道突破

  海外龙头厂商占据主导地位,模拟 IC 行业头部集中度低于数字芯片。从行业壁垒来看,由于模拟 IC 行业 具有重视经验积累、产品研发周期长、生命周期长、价值偏低等特性,其产品和技术很难在短时间内被复制与 替代,一旦切入产品,就可以获得稳定的出货量,再加上频繁的并购,强者愈强,逐步形成了 TI 引领的海外 龙头主导格局。其中,TI 拥有十万种以上模拟 IC 和嵌入式处理器产品,品类覆盖极为广泛。根据 IC Insights 数据,2020 年模拟 IC 收入规模排名前三的企业分别为 TI、ADI 和 Skyworks,模拟 IC 营收分别为 109 亿美元、 52 亿美元和 40 亿美元,对应市场份额分别为 19%、9%和 7%,CR3 为 35%,CR10 为 63%。2021 年模拟 IC 收 入规模前三名仍为 TI、ADI 和 Skyworks,CR10 为 68.3%,集中度略有提升。欧美企业占据国内电源管理芯片 市场 80%以上份额,国内企业目前尚无法与 TI、PI、MPS 等在产销规模上竞争。信号链芯片技术要求更高, TI、ADI 等国际厂商的领先优势更大,并把持高端市场,国内厂商目前主要切入消费、通信和工控市场。

  国内模拟厂商后发追赶,但已在细分赛道涌现出多个领头厂商。绝大部分国内模拟 IC 厂商起步较晚,研 发投入较低,产品以中低端为主,价格竞争激烈,毛利率、净利率水平相对较低,盈利能力相对国外龙头厂商 较弱。

  模拟 IC 行业格局相对分散,国内厂商有望继续实现突破。从模拟 IC 分散的下游市场来看,虽然行业领导 者以欧、美、日厂商为主,在资金、技术、客户资源、品牌等方面具备领先优势,但是模拟 IC 细分市场较多, 下游应用场景多元复杂,各个板块细分需求也较为分散,如汽车中 ADAS、音频、娱乐、电控系统均需要模拟 IC,分布广泛但功能差异大,使得龙头公司各业务下游集中度不高,行业格局相对分散。根据 IC Insights, 2020 年 CR3 仅为 35%,CR10 仅为 62%,中国市场行业格局更加分散,除 TI(13%)之外,其他厂商的份额 均在 6%之下。全球以及中国模拟 IC 市场均难出现“一家通吃”的垄断厂商,近年来部分本土厂商从某细分领 域切入市场,取得了较好市场效果,并形成了各自优势。例如,圣邦股份布局信号链和电源管理,昆腾微布局 信号链,思瑞浦已是国内信号链龙头,艾为电子在音频功放领域国内市占率高,纳芯微在信号调理和隔离产品 国内领先,力芯微、芯朋微和希荻微在电源领域也各有特点。

  3.2 供需格局:模拟 IC 产能短期仍然紧张,TI 新增产能释放后有望缓解

  3.2.1 成熟制程扩产较慢,模拟 IC 在 2022 年仍供需紧张,有望逐步缓解

  模拟 IC 行业产能稳定增长,国际大厂自建产能,国内厂商多依托 Fab 厂。从供给端看,根据 SEMI, 2020 年 Q4 全球模拟 IC 产能达 172 万片/月,同比减少 0.6%,2021 年产能逐季增加,2021 年底达到 178 万片/ 月,同比 2020 年增长 2.4%,英飞凌和意法半导体等产能略有增加。海外主要模拟 IC 厂商均为 IDM 模式,自 建产能,国内厂商多为 Fabless 模式(除士兰微),代工产能主要在台积电、中芯国际、联电、TowerJazz 和华 虹半导体等 Fab 厂。目前,PMIC、驱动 IC、CMOS、射频、功率等需求饱满,国际上主要 8 寸 Fab 厂仍处于 产能满载状态,12 寸仅 TI、英飞凌等少数厂商使用,台积电、中芯国际、联电、TowerJazz 和华虹半导体均计 划扩产,预计未来 2 年,模拟 IC 产能持续扩张,但晶圆厂扩产周期长(一般为 2 年以上),短期供需矛盾存在 。

  根据 Techinsights 数据,2021 年全球晶圆厂及 IDM 资本开支约为 1485 亿美元,较 2020 年同比增长 37%, 预计 2022 年资本开支有望达到 1819 亿元,同比增长 23%。其中分类器件、模拟和光电器件(DAO)的 CAPEX 占比为 10%。预计 2022 晶圆厂对应模拟 IC 的 CAPEX 增速 23%,与需求端的 17%增速基本匹配。

  对于外部晶圆厂来讲,40nm-130nm 成熟晶圆代工产能扩产较为缓慢。根据 IC Insights 数据,预计 2022 年 IC 晶圆产能(等效 8 英寸)约为 2.64 亿片,同比增长 10.87%,其中成熟制程(28nm 以上)产能 1.15 亿片, 同比增长 7.97%,扩产速度较为缓慢。

  在 40nm 以上成熟制程领域,台积电产能排名第一位,市占率达到 28%,中芯国际以 11%的份额排在第三 位,台积电作为全球先进制程工艺龙头,同时也在积极扩产成熟制程。从 IC Insights 统计的不同工艺对应的晶 圆需求结构分布来看,28nm 及以上成熟制程工艺制造的芯片在整个芯片市场中仍然占据近 50%的份额,即使 在 2024 年,40nm 以上的成熟制程的市场份额依然达到四成。我们认为未来晶圆厂的资本开支将从“智能手机 半导体时代”全部追逐先进制程的投资逐步转向“智能汽车半导体时代”的先进制程与成熟制程两个赛道同时布 局的投资方向。

  3.2.2 行业供应紧张局面有望在 TI 产能释放后缓解,长期产能增速与需求节奏匹配

  TI 预计 2021-2025 年将扩充 60 亿美元的产能,年化增速 7.46%,与模拟行业需求增速匹配。根据 ICInsights 数据,2021 年模拟 IC 全球销售额为 741.31 亿美元,预计到 2025 年将达到 980.49 亿元,年化增速 7.24%,TI 产能扩张速度与行业需求增速相当。2022 年 2 月,德州仪器宣布了未来几年的资本支出计划,到 2025 年德州仪器每年将支出约 35 亿美元用于芯片制造。根据 TI 规划,公司 2025 年产能可支撑的销售收入将 达到 240 亿美元,较 2021 年的 180 亿美元,增加 60 亿美元。TI 自建产能将从 2021 年的 80%自供(20%外部 代工)提升至 2025 年 85%,到 2030 年提升至 90%。其中自建产能中 12 寸晶圆的占比将从 2021 年的 40%提升 至 2025 年的 65%,到 2030 年提升至 75%。根据 TI 测算,与使用 8 寸晶圆生产相比,在 12 寸晶圆上制造模拟 IC 将未封装部件(在芯片级)的成本降低了 40%,含封装测试的成本降低约 20%。得益于 12 寸晶圆的产能提 高,德州仪器近年毛利率逐年升高。

  TI 新增产能预计从 2022 下半年开始释放,行业供应紧张局面有望逐步得到缓解。位于德州理查森 (Richardson) 的 RFAB2 即将竣工并预计于 2022 年下半年开始投产,比 RFAB1 大 30%,预计满产贡献产能有望 超过 26 亿美元。2021 年 7 月,德州仪器还以 9 亿美元收购了美光科技位于犹他州 Lehi 的一座 12 英寸晶圆制 造厂 LFAB,改造后用于制造 65nm 和 45nm 工艺的模拟和嵌入式芯片,预计将于 2023 年初开始生产,预计产 能体量与 RFAB1 相当。TI 将在谢尔曼建设 4 座 12 寸晶圆厂,首座工厂预计于 2025 年开始投产,第三和第四 家工厂的建设将在 2026 年至 2030 年之间开始。与 TI 相比,亚诺德 ADI 产能较为分散,2021 年 ADI 晶圆代工 自产比例约为 45%,对于外部晶圆厂的依赖度较高。

四、发展趋势:国产替代正当其时,并购、IDM 大势所趋

  贯穿国产替代一条线,兼并收购、IDM 双轮驱动,带动国内模拟厂商产品升级、补齐品类。伴随泛半导 体产业整体步入国产替代历史机遇期,国内模拟厂商也迎来了绝佳的成长窗口,根据国际模拟龙头的发展历史 以及国内保障供应链安全需求,我们预计国内厂商将在国产替代的整体趋势中,首先切入细分赛道打开市场, 与大客户建立稳固的合作关系;其次在大客户的支持下,通过内生外延、兼并收购扩充品类;最后持续研发投 入,切入高端市场,这不仅需要芯片设计能力提升,而且需要把握核心特色生产工艺,由 Fabless 向虚拟 IDM 或者 IDM 运营方式转型。其中兼并收购与 IDM 转型有望同步开展,共同推动国内模拟厂商快速发展。

  4.1 产业升级之际,模拟 IC 国产化正当其时

  中国芯片市场规模快速增长,在全球市场占比不断提升。根据 IC Insights 数据,2021 年中国芯片市场规模 为 1865 亿美元,占全球芯片市场规模的 36.5%,预计到 2026 年达到 2738 亿美元,占全球芯片市场规模有望提 升至 38.2%。中国芯片产量占市场需求占比低,芯片国产化任重道远。根据 IC Insights 数据,2021 年中国芯片 产量占中国芯片市场比例为 16.7%,其中总部在中国的公司产出规模占市场比例为 6.6%,预计到 2026 年中国 芯片产量占中国芯片市场比例能达到 21.2%。

  本土厂商尚处早期研发投入阶段,产品种类差距较大。目前国内模拟 IC 厂商仍处于早期研发投入阶段, 研发费用率较高。比如圣邦股份、芯朋微、艾为电子、赛微微电、思瑞浦、芯海科技、希荻微等研发费用/营 业收入均维持在 15%以上甚至更高,而国际厂商除美信和 ADI 仍维持 15%-20%的研发投入占比外,TI、英飞 凌等均已下降到 10%附近。本土模拟 IC 厂商产品型号数量相对较少,品类较为丰富的圣邦股份约 3800 种,思 瑞浦约 1600 种,而国际大厂均有数万种产品型号,如 TI 约有 8 万种产品、ADI 约有 7.5 万种产品。

  产业升级叠加供应链安全,芯片国产化需求迫切。产业升级角度,电子产业全球转移第一轮在日本,第二 轮在韩台,中国大陆正经历第三轮。中国大陆以率先进行 5G 大规模建设,终端应用铺展开来,HOVM 全球市 占率合计 45%,笔记本、平板、安防、TV 等终端市占率均高,但核心零部件自给率较低。根据波士顿咨询 (2020)数据,中国大陆半导体需求在全球占比 23%,但供给端各环节均低,供需严重不平衡。供应链安全角 度,在中美摩擦的背景下,国内半导体上下游均受到钳制,以中兴事件和华为事件为标志,国内半导体供应链 加速国产化,下游终端客户也给予上游零组件厂商更多导入机会,保障供应链安全。在疫情影响下,2021 年 全球模拟产能供应紧张,电源管理芯片、信号链芯片交期延长,为国内模拟厂商切入下游客户供应链营造了重 要窗口期。

  模拟 IC 赛道分散,本土替代市场空间广阔,为国产化突破带来机遇。模拟 IC 品类多,下游应用多元化导 致细分赛道极多,各细分板块均有优势厂商占据主导地位。不同领域企业差异较大,如 TI 在放大器市场份额 第一,而在功率芯片市场,欧洲 Infineon 优势较大,整体来看,不存在单一企业在所有模拟 IC 细分市场占优 情况,细分赛道仍存在国内厂商长期发展的空间,模拟 IC 领域本土公司有望在无线连接、电源管理、模数转 换、MEMS 等领域率先突破,模拟 IC 有望率先实现较高程度国产化。在替代空间方面,2022 年国内模拟 IC 市场规模有望达到 328 亿美元,CR10 市占率不足 10%,仍有很大提升空间。例如,思瑞浦的多款信号链产品 接近、达到甚至优于国际同类产品;圣邦股份电源管理类新产品则涵盖 AMOLED 显示电源芯片、微功耗 LDO 等多系列产品,其综合性能指标均达到国际同类产品的先进水平、部分技术指标达到领先水平。

  中国大陆厂商已在模拟 IC 细分赛道涌现出多个领头厂商。近年来,部分本土模拟 IC 厂商从某细分领域切 入市场,取得了较好的市场效果,并形成了各自的优势:卓胜微专注于射频前端,汇顶科技、博通集成和聚辰 股份专注于消费电子,晶丰明源专注于 LED 显示。信号链方面,圣邦股份布局信号链和电源管理,思瑞浦布 局信号链并向电源管理拓展。电源管理方面,圣邦股份、力芯微和芯朋微等厂商在各自细分领域国内领先。

  电源管理众多厂商布局,矽力杰收入体量最大,圣邦股份品类齐全。电源管理芯片进入技术门槛较低, 但高电压大电流产品门槛很高。对比国内电源管理芯片厂商 2021 年相关业务收入,矽力杰收入为 49.54 亿元, 晶丰明源 LED 照明驱动芯片收入 21.22 亿,圣邦股份电源管理产品 15.29 亿,富满微 LED 及电源管理类收入 11.78 亿,艾为电子电源管理和马达驱动收入 10.88 亿,英集芯 7.71 亿,芯朋微 7.48 亿,力芯微 6.62 亿,上海 贝岭 6.54 亿,希荻微 4.63 亿,赛微微电 3.39 亿,思瑞浦 2.98 亿。

  信号链各品类均有本土厂商布局,龙头思瑞浦产品布局全面具备全球竞争力。从同行对信号链的布局来看,思瑞浦和圣邦股份均布局全面,包括了各大类信号链产品。转换器属于信号链重要品种,昆腾微和芯海科 技主攻转换器,其中昆腾微提供 ADC 和 DAC,芯海科技提供 ADC;其他厂商包括韦尔股份(模拟开关等)、 汇顶科技(音频放大器),布局相对分散,品类相对单一,此外还有卓胜微(射频前端)和博通集成(射频), 主攻领域属于专用类模拟 IC。信号链公司中,思瑞浦放大器和比较器国内领先,纳芯微隔离类芯片国内领先, 具备全球竞争力。对比国内信号链芯片厂商 2021 年相关业务收入,艾为电子音频和视频类收入 11.81 亿元,思 瑞浦信号链收入 10.28 亿元,圣邦股份信号链收入 7.09 亿,纳芯微隔离与“隔离+”收入 6.36 亿,上海贝岭信 号链收入 4.90 亿, 芯海科技信号链收入 1.22 亿,韦尔股份射频及微传感器收入 1.09 亿。

  本土厂商的α:内生发展+外延并购+赛道选择。基于国产替代的机遇,本土终端给予本土模拟 IC 厂商更 多验证机会和采购上的偏重,本土厂商将有 3-5 年的窗口期,在此期间,各细分赛道将逐步跑出 1-2 家龙头厂 商,形成相对稳定的格局。模拟 IC 厂商的成长主要看人才、产品和赛道。1)人才:模拟 IC 倚重人才,本土 厂商将从国际大厂获得高端人才,通过经验积累培养本土人才。2)产品:国际大厂拥有数万型号产品,且经 过并购整合丰富其产品线,品类拓展和并购整合是必然趋势。3)赛道:参考 TI、ADI 等的发展路径,从消费 电子、计算机等低毛利市场向工业、汽车、通讯等高毛利市场布局。

  4.2 频繁兼并收购,龙头集中趋势渐显

  90 年代之前,早期模拟 IC 行业的主要产品是信号链芯片,下游应用仅局限于通信、工业等领域,日本的 东芝、松下、日立、美国的 TI、国家半导体、摩托罗拉,欧洲的飞利普、西门子等厂商占据行业榜单前列, 但各自市场份额较小,均在 7%以下。90 年代末,早期厂商开始将半导体业务剥离、整合,其中飞利浦于 2006 年剥离半导体业务形成 NXP,摩托罗拉于 1999 年剥离出来的半导体业务形成 ON Semi,英飞凌则来自于西门 子于 1999 年剥离的半导体业务,瑞萨成则是三菱与日立半导体业务的合资企业。

  2015 年后,ADI、Infineon 等群雄并起,形成多强局面。伴随全球半导体行业 2015 年并购潮,模拟 IC 行 业也迎来新一轮并购交易的爆发,2016 年 ADI 收购电源巨头 Linear,切入高性能电源管理赛道,巩固工业、 通信、汽车市场地位,成功跃至全球第二,2020 年收购 Maxim,补齐电源连芯片短板,结合 Maxim 在车用、 数据中心市场的强项与 ADI 在工业、通讯、数字医疗等市场的强项,助力 ADI 更具竞争力;2019 年 Infineon 收购赛普拉斯,实现连接业务与原有功率半导体等优势业务互补,拓展汽车应用市场;此外,瑞萨也通过收购 intersill、IDT、Dialog 等拓展通信、汽车市场;SKY 则收购了 Silicon Labs 的汽车业务,巩固市场地位。

  未来,并购整合仍是模拟 IC 行业大势和国产厂商的必经之路。1)模拟 IC 产品线众多,国内公司若做大 做强,通过并购扩充产品线、获得优秀团队是必然选择。国际主要厂商的成长中均进行了多次并购,扩充产品 线和销售渠道,提高竞争力,如 TI 共进行 36 次投资并购,ADI 28 次,微芯 17 次等。2)模拟 IC 产品多市场 散,龙头公司规模经济占优,有管理优势,而利基市场的小公司规模经济难敌 TI、ADI、Infineon 等龙头;此 外,模拟 IC 市场整体已经十分成熟,因此海外小型公司及容易被 TI、ADI、Infineon 等兼并收购。这一特点在 国内同样适用,矽力杰、圣邦、思瑞浦等成长到一定规模后将具有平台效应,未来有望吸纳优秀的小公司或团 队加盟,逐步整合小公司/团队壮大起来。

  4.3 国际大厂产业链垂直整合,本土厂商重点布局 IC 设计

  国际大厂普遍采取 IDM 模式,国内公司普遍采取 Fabless 模式。模拟 IC 产业主要包括设计、制造、封装 测试等环节。对应不同的经营模式,模拟 IC 厂商主要分为 IDM、Fabless 和虚拟 IDM 三种形式。IDM 模式即 垂直整合制造模式,集芯片设计、芯片制造、芯片封装和测试等多个产业链环节于一身,对资本投入的要求较高;Fabless 模式无晶圆加工线,没有制造能力,只负责芯片的电路设计与销售,借助晶圆厂的标准工艺生产 制造,资本投入要求低,但是受到晶圆厂产能、技术限制;虚拟 IDM 模式,指设计厂商拥有自己的工艺平台, 虽然不具备生产线,但需要晶圆厂配合其导入专有的制造工艺和生产设备。模拟芯片领域,国际大厂普遍采取 IDM 商业模式,而国内公司由于业务规模尚小,普遍采取 fabless 模式,部分国内头部厂商开始尝试自建产能, 如矽力杰(虚拟 IDM 模式)。

  Fabless 模式利于发展起步,虚拟 IDM 模式良好过渡。芯片制造需要投入大量的资金、人力、技术资源, 尤其是生产线的建造和维护将耗费巨量资金,中小规模的企业在发展初期难以满足要求,一般采取 Fabless 模 式与晶圆厂进行合作,有利于实现原始资本的快速积累并易于切入高成长赛道。虚拟 IDM 模式,为 Fabless 与 IDM 之间的过渡模式,一方面公司拥有自身的技术专利或者特色工艺,可以向高端模拟 IC 产品进行拓展,提 升自身的产品竞争力,另一方面,资产投入相对 IDM 较低,可以有效的规避生产风险。

  IDM 模式将成为国内模拟芯片未来的必然选择。1)模拟芯片需要设计与工艺深度结合。模拟芯片需要电 路设计、制造工艺及半导体元件物理的相互配合,在芯片效能及成本上做到最适化。IDM 公司可以通过定制化 的制造工艺来提升产品性能并降低生产成本。2)高端模拟芯片需要自主的生产工艺支持。5G 和汽车等高性能 模拟产品性能要求高,必须使用定制化的工艺生产开发,需要设计公司有自主工艺技术。工艺优化和设备配置 都随着不同芯片产品的需求而改变,跟传统逻辑芯片代工的工艺设备要求不一样。德州仪器 80%产品自家工厂 生产,其中有一半(40%产品)在 12 寸工厂生产。(报告来源:未来智库)

五、部分模拟芯片重点公司分析

  5.1 国际厂商

  5.1.1 德州仪器(TI): 模拟 IC 全球龙头,内生和外延发展并重

  德州仪器(TI)是全球模拟 IC 行业龙头。公司成立于 1930 年,总部位于美国得克萨斯州,于 1958 年发明了集成电路,是 IC 行业鼻祖。目前公司拥有 8 万种以上模拟 IC和嵌入式处理器产品,品类覆盖极为广泛。 2021 年公司营收 183 亿美元,全球市占率 19%,位居行业第一。按照下游应用行业区分,工业类 41%,汽车 类 21%,个人电子 24%,通讯仪器 6%,企业系统 6%。2021年公司模拟芯片营收为 140.5 亿美元,同比增长 29%。2021 年净利润达 77.69 亿美元,同比增长 39%。

  从下游应用行业来看,工业及汽车领域收入占比持续提升。TI 认为工业和汽车将会是模拟 IC 行业的主要 增长驱动力, 2021 年 TI 在工业和汽车领域的收入占总收入的 62%,相较于 2013 年的 42%,占比提升 20%。 从区域结构来看,中国是 TI 最大市场。2019-2021 年,TI 在中国的收入分别为 72、80、98 亿美元,分别占总 收入的 50.1%、55.3%、54.5%,收入占比持续上升。

  回顾公司近 40 年的发展历程,可以大致分为三个阶段:第一阶段通过内生发展,积极拓宽赛道,先后开 发了 DSP、DLP,并布局汽车 MCU;第二阶段通过并购整合和资产剥离,拓展产品品类,1999-2011 年 TI 先 后收购了 Butterfly VLS、Telogy Networks、Burr-Brown 和美国国家半导体等公司,产品线完整度不断提升;第 三阶段加大工业和汽车布局,自建 300mm 晶圆厂,加大 TI.COM 的线上渠道推广力度,不断提升成本优势, 巩固模拟 IC 平台地位。

  5.1.2 亚诺德半导体(ADI):信号链芯片领军者, 30 年近百倍净利润增长

  ADI 成立于 1965 年,是全球第二大的模拟芯片厂商,经过将近 56 年的发展,目前员工总数高达 1.5 万名, 遍布 30 多个国家。目前 ADI 产品型号超过 7.5 万款,下游市场包括工业领域、通讯领域、汽车电子领域以及 消费类电子领域,服务客户超过 12.5 万家。

  从下游应用行业来看,信号链芯片收入占比较高。2014 年占比高达 85.5%(其中放大器/射频产品营收占 比约为 28.2%,转换器产品营收占比约为 44.9%),电源管理芯片营收占比约为 6.1%。同时从下游应用场景来 看,ADI 超过 85%的销售收入来自于高技术壁垒的工业、通信和汽车等市场。较高难度的产品类型以及高技术 壁垒的市场也助力 ADI 的毛利率水平保持稳定,2021 年公司毛利率为 62%。 从区域结构来看,主要区域收入占比较为均衡。2021 年 ADI 美国收入占比 33%,欧洲占比 22%,中国大 陆占比 22%。中国大陆是 ADI 重要的收入来源,伴随着 2000 年后全球电子产业逐步转移至亚洲地区,中国大 陆成为全球重要的电子产品制造加工基地,中国大陆占 ADI 营收比重逐渐提升。

  5.2 国内厂商

  5.2.1 圣邦股份:模拟 IC 龙头全品类发展,国产替代加速驱动成长

  公司系国内模拟 IC 龙头厂商,电源管理和信号链芯片全品类发展,收入快速增长。截至 2021 年底,公司 拥有 25 大类近 3,800 款可供销售产品,涵盖信号链和电源管理两大领域,其中信号链类模拟芯片包括各类运算 放大器及比较器、音频功率放大器、视频缓冲器、线路驱动器、模拟开关、温度传感器、模数转换器(ADC)、 数模转换器(DAC)、电平转换芯片、接口电路、电压基准芯片、小逻辑芯片等;电源管理类模拟芯片包括 LDO、微处理器电源监控电路、DC/DC 降压转换器、DC/DC 升压转换器、DC/DC 升降压转换器、背光及闪光 灯 LED 驱动器、AMOLED 电源芯片、PMU、OVP及负载开关、电池充放电管理芯片、电池保护芯片、马达 驱动芯片、MOSFET 驱动芯片等。公司的模拟芯片产品可广泛应用于消费类电子、通讯设备、工业控制、医疗 仪器、汽车电子等领域,以及物联网、新能源、智能穿戴、人工智能、智能家居、智能制造、5G 通讯等各类 新兴电子产品领域。公司收入快速增长,2015 年至 2021 年复合增速 33.6%,受益国产替代进程加速,2021 年 公司实现收入 22.38 亿元,同比增长 87.07%;归母净利润 6.99 亿元,同比增长 142.21%。

  保持高强度研发投入,强化核心技术创新能力,产品种类和数量不断增加。公司拥有较强的自主研发实力 和创新能力,十余年来持续加大研发投入。公司研发人员数量由 2015 年的 127 人提升至 2021 年的 602 人,研 发人员占比 70.16%; 2021 年公司研发费用达 3.78 亿元,同比增长 82.55%,研发费用率为 16.89%。公司核心 技术创新能力不断强化,在信号链类模拟芯片和电源管理类模拟芯片两大领域积累了一批核心技术,推出了满 足市场需求,并具有“多样性、齐套性、细分化”特点的系列产品,部分产品关键技术指标达到国际领先水平。 经验的积累和技术实力的提升,使得公司产品种类和数量不断增加。在既有产品持续活跃的基础上,2017- 2020 年,每年推出新产品二、三百款,使得公司的可销售产品数量持续累加,为公司业绩成长提供了长期稳 健的支撑。2021 年全年累计推出新产品 500 余款,增速明显提升,并且广泛覆盖到各个产品品类。公司内生与 外延并举,对外并购拓宽产品线,如收购钰泰半导体股权等,加速资源整合,巩固市场地位。

  5.2.2 思瑞浦:国内信号链龙头,电源管理产品放量增长

  公司系国内信号链龙头厂商,电源管理芯片放量增长,收入结构渐趋均衡。公司产品主要涵盖信号链模拟 芯片和电源管理模拟芯片两大类产品,包括运算放大器、比较器、音/视频放大器、模拟开关、接口电路、数 据转换芯片、隔离产品、参考电压芯片、LDO、DC/DC 转换器、电源监控电路、马达驱动及电池管理芯片等。 公司致力于成为一家模拟与嵌入式处理器芯片供应商,在目前的主要产品信号链和电源模拟芯片的基础上,将 逐渐融合嵌入式处理器,为客户提供全方位的芯片解决方案。公司产品结构渐趋均衡,2021 年信号链产品占 77.51%,电源管理产品占22.49%。公司一方面在信号链领域不断推出新品,闭环霍尔电流检测、高精密数模 转换器及 CAN 接口等信号链新产品实现量产,在国内光通讯、自动测试设备和工业控制等领域广泛应用;另 一方面在电源管理芯片领域实现了线性稳压电源、电池线性充电芯片等产品的客户导入与量产,使得电源产品 收入大幅度增长。公司在嵌入式处理器和车规与隔离技术加大投入,首颗汽车级高压精密放大器(TPA1882Q) 已实现批量供货,第一款多通道数字隔离器已经量产。

  公司收入快速增长,盈利能力持续提升。2021 年思瑞浦实现收入 13.26 亿,同比增长 134.06%,2021 年归 母净利润 4.44 亿,同比增长 141.32%,剔除股份支付费用影响后,归母净利润为 5.87 亿元,同比增长 180.41%。2021 年信号链芯片产品销售持续高增,收入 10.28 亿元,同比增长 88.63%;电源管理芯片产品新品 放量,收入大幅增长至 2.98 亿元,同比增长 1,276.27%。2021 年公司综合毛利率 60.53%,同比下降 0.7pct,主 要系毛利率相对较低的电源管理芯片产品收入占比提升所致。其中,信号链芯片产品毛利率 63.48%,同比提 升 0.98pct;电源管理芯片产品毛利率 50.37%,同比提升 21.13pct,主要系新品推出及部分高性能产品销量增 加所致。

  5.2.3 纳芯微:传感器信号调理和数字隔离芯片国内领先,应用场景丰富驱动发展

  公司产品下游应用场景丰富,隔离接口及驱动采样芯片快速增长。公司自 2013 年成立以来,由传感器信 号调理 ASIC 芯片出发,推出了集成式传感器芯片、隔离与接口芯片以及驱动与采样芯片,形成了信号感知、 系统互联与功率驱动的产品布局。公司产品覆盖模拟及混合信号芯片,可供销售的产品型号超过 800 余款, 2020 年出货量超过 6.7 亿颗,广泛应用于信息通讯、工业控制、汽车电子和消费电子等领域。在信号感知芯片 方向,覆盖压力传感器、硅麦克风、加速度传感器、电流传感器、红外传感器等多品类信号调理 ASIC 芯片产 品。公司车规级信号调理 ASIC 芯片已在汽车前装市场批量出货,同时能够提供从微压到中高压的全量程压力 传感器芯片产品。在隔离与接口芯片、驱动与采样芯片方向,公司已量产了标准数字隔离、隔离接口、隔离电 源以及隔离驱动、隔离采样等多品类数字隔离类芯片产品。公司数字隔离类芯片作为 5G 通信电源、新能源汽 车、工业自动化等应用的关键芯片,已成功进入多个行业一线客户的供应体系并实现批量供货。公司车规级芯 片已在比亚迪、东风汽车、五菱汽车、长城汽车、上汽大通、一汽集团、宁德时代、云内动力等终端厂商实现 批量装车,同时进入了上汽大众、联合汽车电子、森萨塔等终端厂商的供应体系。

  隔离类产品放量驱动收入快速增长,毛利率水平相对平稳。2021 年纳芯微实现收入 8.62 亿,同比增长 256.26%,2021 年归母净利润 2.24 亿,同比增长 340.29%。公司隔离与接口芯片、驱动与采样芯片在电力储能、 光伏、功率电机驱动、新能源汽车等细分领域 2021年呈现了较大幅度的增长。2021年驱动与采样芯片收入 2.64 亿元,同比增长 28072.39%,隔离与接口芯片收入 3.72 亿元,同比增长 247.96%。2021年公司综合毛利率 53.50%,同比下降 0.82pct,其中信号感知芯片毛利率 51.68%,隔离与接口芯片毛利率 54.40%,驱动与采样芯片毛利率 53.54%。

  5.2.4 艾为电子: “声光电射手”产品品类不断丰富,打造“芯片超市”

  “声光电射手”产品线全面,品类持续扩展,收入快速增长。公司作为国内智能手机中数模混合信号、模 拟、射频芯片产品的主要供应商之一,目前形成了“声(音频功放芯片)、光(LED 驱动芯片)、电(电源管理 芯片)、射(射频前端芯片)、手(马达驱动芯片)”5 大产品线。公司产品品类不断丰富,2021 年新增产品型 号 200 余款,截至 2021 年底产品子类达到 41 类,产品型号总计约 800 余款。音频功放芯片作为公司的优势产 品,在消费电子数字音频市场占有率提升的同时,推出适用于针对物联网、工业、汽车的更多音频功放产品。

  电源管理芯片在 OVP、快充、背光/呼吸灯驱动等产品基础上,推出新产品包括 Charger、LDO、DC/DC、LCD Bias、Load Switch、MOS 等产品子类,形成电源管理芯片平台化布局。射频前端推出新品包括 LNA BANK、 5G SRS RF 开关、BT FEM 等产品。马达驱动芯片将对Haptic高中低产品系列化布局,针对手机、穿戴、 AIOT、汽车几大市场丰富和完善系统方案。公司客户覆盖了包括三星、小米、OPPO、vivo、传音、TCL、联 想等知名手机厂商,以及华勤、闻泰科技、龙旗科技等知名 ODM 厂商;在可穿戴设备、智能便携设备和物联 网设备等细分领域,持续拓展了细分领域知名企业。公司产品下游应用领域从消费类电子扩展至 AIoT、工业、 汽车等多市场领域,公司在非消费电子部分收入占比持续提升,收入结构不断优化。相关产品在汽车领域取得了实质性的突破,通过模组厂商已经应用到比亚迪、现代、五菱、吉利、奇瑞等终端汽车中。公司 2021 年营 业收入 23.27 亿元,同比增长 61.86%;归母净利润 2.88 亿元,同比增长 183.56%;扣非净利润 2.47 亿元,同 比增长 175.04%。

  5.2.5 芯海科技:模拟信号链+MCU 数模融合,品类丰富驱动成长

  公司产品聚焦模拟信号链、MCU 及健康测量 AIoT 三大方向。模拟信号链方向:主要应用于包含工业测 量、汽车电子、消费电子等的物联网感知领域,已涵盖华为、小米、VIVO 及魅族等行业知名客户。MCU 方 向:8 位 MCU 主要应用于 PD 快充和 TWS 耳机等领域,32 位 MCU 主要应用于手机、工控、高端消费、汽车 等领域,其中公司首颗车规级信号链 MCU 已通过 AEC-Q100 认证。健康测量 AIoT 方向:健康测量方面,公 司不断拓展测量指标,提高测量精度;AIoT 方面,以芯片为核心,结合算法和大数据能力,赋能 AIoT 创新, 与华为鸿蒙深入合作,基于公司一站式解决方案能力,鸿蒙生态业务获得快速发展,针对运动健康、智慧生活、 智能穿戴三大应用场景,共完成 5 大品类,54 个 SKU 的产品接入。

  产品结构优化及行业涨价带来毛利率提升。公司毛利率一直维持在 40%以上,2018-2021 年呈增长趋势, 在同行业中处于较高水平。公司 2021 年毛利率为 52.18%,同比提升 3.84pct,其中健康测量 AIOT 芯片、模拟 信号链芯片、MCU 芯片毛利率分别为 50.88%、56.23%和 50.69%,分别同比提升 3pct、9.59pct 和 21.66pct,毛 利率显著提升一方面系产品及客户结构不断优化所致,另一方面也受行业芯片价格上涨影响。

  5.2.6 芯朋微:聚焦电源管理芯片,立足家电工控市场拓展下游应用场景

  聚焦电源管理芯片,立足家电工控向其他领域拓展。公司主要产品为电源管理芯片,包括家用电器类、标 准电源类和工控功率类等产品线,有效产品型号超过 1200 个。与众多知名终端客户建立了稳定的合作关系, 包括美的、海尔、海信、格力、奥克斯、苏泊尔、九阳、小米、创维、TP-link、正泰等。公司是国内家电品牌 厂商的主流国产电源芯片提供商,在标准电源领域客户包括网通、手机快充龙头生产商等,在工控领域应用场 景包括电机、智能电表、通信基站等。公司在国内厂商中具有较强的市场地位,尤其是 AC-DC 和 Gate Driver 等高压电源管理芯片领域,公司先进的“高低压集成技术平台”已逐步从第三代升级至第四代全新智能功率芯片 技术平台,以保证芯片产品的技术优势。

  大家电业务增速显著驱动收入增长。2021 年营业收入 7.53 亿元,同比增长 75.44%;归母净利润 2.01 亿元, 同比增长 101.81%;扣非净利润 1.52 亿元,同比增长 88.42%。2021年适配于冰箱、洗衣机、空调等大家电的 电源及驱动芯片逐步放量,市占率继续上升,家电类芯片收入 3.46 亿元,同比增长 89.47%;适配于快充领域 电商客户和手机品牌客户的电源芯片逐步上量,标准电源类芯片收入 2.59 亿元,同比增长 54.88%;适配于电机、电力、通信等工业应用的电源及驱动芯片持续突破,工控功率类芯片收入 1.18 亿元,同比增长 122.86%。(报告来源:未来智库)

  5.2.7 力芯微:公司立足电源管理芯片,智能组网延时管理单元需求快速增长

  公司立足电源管理芯片产品种类丰富,客户结构持续优化。公司产品主要包括电源转换芯片、电源防护芯 片、显示驱动电路等电源管理芯片,以及智能组网延时管理单元、高精度霍尔芯片、信号链芯片等其他类芯片。 公司在消费电子市场是主要的国产电源管理芯片供应商,终端客户覆盖三星、LG、小米等国内外知名品牌。 公司积极向其他领域拓展,产品已经成功销往海尔、小天鹅、海信等家电品牌企业。公司收购浙江钱江集成电 路技术有限公司 64%股权,扩充在消费类、工控与安防、汽车、电动工具等领域产品线。公司海外大客户需求 持续增长,国内市场国产化替代加速推进,公司 2021 年国内市场销售收入占比 43.14%,同比增长 13.14pct。 公司客户结构持续优化,前五大客户占比持续下降,2021 年前五大客户收入占比 74.42%,同比下降 2.84pct, 第一大客户收入占比 41.75%,同比下降 4.69pct,大客户依赖度降低。

  公司盈利能力持续提升。2021 年营业收入 7.74 亿元,同比增长 42.50%;归母净利润 1.59 亿元,同比增长 137.85%;扣非净利润 1.42 亿元,同比增长 169.65%。2021 年公司综合毛利率 39%,同比提升 9.7pct,其中电 源管理类芯片毛利率为 38.72%,同比提升 9.51pct。毛利率提升系电源管理芯片新产品陆续推出及部分高性能 产品销量增加,产品结构优化所致。2021 年公司净利率 20.86%,同比提升 8.8pct,销售收入大幅增长带来规 模效应,盈利能力显著提升。

  5.2.8 希荻微:产品覆盖电源管理和信号链芯片,立足消费电子和车载电子领域拓展应用

  公司产品品类齐全,立足消费电子和汽车电子,不断开拓应用领域。希荻微主要产品为服务于消费类电子 和车载电子领域的电源管理芯片及信号链芯片等模拟集成电路,现有产品覆盖 DC-DC 芯片、超级快充芯片、 锂电池快充芯片、端口保护和信号切换芯片、AC-DC 芯片等,具备高效率、高精度、高可靠性的良好性能。

  公司依托国内领先的技术能力,获得众多品牌客户的高度认可。公司手机及车载电子领域 DC/DC 芯片已 进入 Qualcomm 平台参考设计、锂电池快充芯片已进入 MTK 平台参考设计。公司产品已实现向三星、小米、 荣耀、OPPO、VIVO、传音等品牌客户的量产出货,并广泛应用于其多款中高端旗舰机型在内的消费电子设备 中,同时实现了向YuraTech 等汽车前装厂商的出货,并最终应用于奥迪、现代、起亚等品牌的汽车中。2021 年,公司成功实现 AC/DC 芯片销售收入,产品应用方向为高性能手机充电器用 AC/DC 芯片。

  5.2.9 英集芯:高性能数模混合 SoC 芯片厂商,受益快充下游拓展可期

  公司定位数模混合 SOC 芯片公司,技术特色突出。公司是一家专注于高性能、高品质数模混合芯片设计 公司,主要产品包括电源管理芯片、快充协议芯片,产品可广泛应用于移动电源(即充电宝)、快充电源适配 器(即充电器、充电头)、TWS 耳机充电仓、车载充电器、无线充电器等。公司合作的最终品牌客户包括小米、 OPPO 等知名厂商。公司产品技术特色突出,不同于传统的分立式设计,公司的数模混合 SoC 芯片包含数字部 分、模拟部分、系统和嵌入式软件,能够以单颗芯片集成多颗芯片的功能,具备高集成度、高可定制化程度、 高性价比、低可替代性的特点,可缩短客户成品方案研发周期并提升产品良率和可靠性。

  国产替代、下游需求增长驱动公司发展,盈利能力持续提升。2018-2021 年公司营业收入从 2.17 亿元增长 至 7.81 亿元,CAGR 达到 53.25%,归母净利润从 0.27 亿元增长至 1.58 亿元,CAGR 达到 80.20%。2021 年公 司电源管理芯片业务收入占比为 66.45%,快充协议芯片占比 32.34%。电源管理芯片按用途可以进一步分为移 动电源芯片、无线充电芯片、车充芯片、TWS 耳机充电仓芯片以及其他,其中移动电源芯片占比最高,2020 年占据电源管理芯片营收的 62.60%,各细分领域增长迅速,2021H1 公司移动电源芯片、无线充电芯片、车充 芯片和 TWS 耳机充电仓芯片分别较上年同期增长 138.83%、189.82%、315.64%和 819.15%。公司盈利能力较 强,毛利率净利率稳中有升,2021 年公司毛利率达到 44.94%,净利率同样升至历史高点 20.15%。公司 2021 年收现率达到 105.62%,现金流情况良好。

  5.2.10 赛微微电:电池管理芯片全系列产品,模拟芯片和电化学领域技术积累深厚

  公司是聚焦于模拟芯片业务的公司,主营产品以电池管理芯片为核心,并延展至更多种类的电源管理芯片, 具体包括电池安全芯片、电池计量芯片和充电管理等其他芯片。产品广泛应用于笔记本电脑及平板电脑、智能 可穿戴设备(TWS 耳机等)、电动工具、充电类产品(移动电源等)、轻型电动车辆、无绳家电(吸尘器等)、 智能手机、无人机等行业知名品牌的终端产品中。

  依托三大产品线,成为少数覆盖电池管理芯片全系列的企业。公司构建了电池安全芯片、电池计量芯片和 充电管理芯片等三大产品线。1)电池安全芯片:公司已积累十余种上百个型号的电池安全芯片产品,单颗芯片可保护 1-16 串电池,具备抗干扰、耐高压、耐 ESD 能力强的特点,应用领域囊括智能可穿戴设备、移动电 源、电动工具、无绳家电(如吸尘器)、轻型电动车辆等终端领域,广泛应用于史丹利百得、宝时得、TTI、科 沃斯、九号智能等知名终端客户产品。2)电池计量芯片:自主研发“FastCali”电池电量算法,关键性能指标 可与 TI、MAXIM 等国际竞品相媲美,国内类似竞品较少,已广泛应用于客户 A、荣耀、客户 B 等知名终端客 户产品。3)充电管理等其他芯片:细分品种较多,涵盖充电管理芯片、负载开关芯片、限流开关芯片、 DC/DC 转换器和线性稳压器等,已广泛应用于客户 A、荣耀的终端产品中。此外,公司还积极地横向拓展其 他种类的电源管理芯片,持续扩大公司产品覆盖面。分下游应用来看,公司在消费电子和工控领域占据一定市场地位;在通讯领域已有电池计量芯片等产品导入客户 A、荣耀等主流品牌;在汽车领域正进行技术储备,将 作为募集资金投资项目进行发展。随着公司芯片种类逐步丰富,市场空间和业务规模将持续增长。

  5.2.11 矽力杰:电源管理芯片龙头,十数年保持年增长率超过 30%

  矽力杰(6415.TW)坚持自主创新,布局全球,做模拟芯片行业的技术领跑者,十数年保持年增长率超过 30%。主要产品包括:直流转换芯片,交直流转换芯片,电源管理芯片,LED 照明芯片,电池管理系统芯片, 光感,马达驱动,音频功放,电源模块,保护开关,静电保护,电表计量芯片及信号链芯片解决方案。矽力杰 采用行业领先的工艺技术,设计创新的混合信号及模拟芯片,产品广泛用于工业,消费类,云计算和通信设备。 随着服务器、固态硬盘、安防、LED 照明及智能电表等市场需求的提升,矽力杰四大产品线同步成长。在工业 类产品方面,服务器受惠于云端计算与云端储存应用加速数据 中心建置需求,北美及大陆市场成长动能强劲, 矽力杰服务器电源管理芯片出货放量;固态硬盘则受惠于最大客户三星不断扩增存储器产能。

  在终端应用的部分,消费、工业、信息及网络通讯相关的产品,均维持稳定成长,除了笔记本电脑及网络 通讯设备的需求持续,因应 5G 相关应用趋势,在 5G 设备及手机等应用也持续推出新产品,产品研发并朝向 各领域高阶产品开发,同时车用相关产品在多年耕耘之后也开始量产出货;公司目前产品主要有 DC-DC、ACDC、PMU、LED 照明、LED 背光驱动、固态硬盘、固态保护开关、智慧电表 IC,5G 手机应用以及网络通讯 设备等类别,信号链、感测和智能功能等产品,各种终端应用更加广泛,产品品项超过五千项,主要的市场为 中国大陆、中国台湾以及韩国,并逐步扩展至美欧及亚洲其他区域,如印度、日本、东南亚等。2021 年消费性电 子产品占整体营收比重约 40%、工业用产品占约 33%、信息产品占约 17%、网络通讯产品占约 9%以及车用产 品占约 1%。

  营收稳步增长,2021 年毛利率超 50%。回顾矽力杰过去历史,在 2015 年以前,年营收增长都在 50%以上, 属于高度成长的期间,2015 年增幅度趋缓到 43%,2016 年并购后年增幅度回到 50%以上,2017 年增长 20%, 2018 年 10%,2019 年 15%,2020 年 29%。2021 年营收 49.50 亿元,同比增长 54.80%,接近历史顶峰。毛利率 方面,2021 年 53.27%,创下近五年历史新高,带动净利率达到 26.96%,盈利能力大幅提升。

  持续研发投入,虚拟 IDM 模式自有制程持续迭代。公司 2021 年研发投入 7.37 亿元,同比增长 46.81%, 研发投入占收入比重为 14.9%。公司率先采用虚拟 IDM 模式,在四大领域掌握核心技术:(1)半导体工艺和 器件技术;(2)先进的封装技术和工艺;(3)低功耗的 IC 设计技术;(4)高性能的系统架构(拓扑和控制)。 在研发和制程技术发展方面,自有制程技术于 G3 平台逐年增加生产比重,2021 年底约达 30%,并将持续增加 比重;同时进行下一代制程 G4 开发,预计最快可于 2022 年底开始量产,将配合更高阶新产品研发,提高产品 的竞争力并更有效的增加产能利用率。研发及制程技术在专利权的数量上持续增加,至 2021 年底已取得专利 权授权数量达 1,510 项,授权地区包括中国大陆、美国、中国台湾、日本及印度等,其中于 2021 年新增专利权超过 150 项。

  (本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

  精选报告来源:【未来智库】。

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