模拟芯片行业深度报告-国产化先锋探寻龙头公司的成长之路.docx

模拟芯片行业深度报告国产化先锋，探寻龙头公司的成长之路 一、模拟芯片：现实与数字世界的“桥梁”自然界的信号绝大多数以模拟信号的形式存在，而计算机系统所能处理识别的信号则是 二进制的数字信号信息的处理需要完整的信号链来完成，完整信号链的工作原理为： 从传感器探测到真实世界实际模拟信号，如电磁波、声音、图像、温度、光信号等并将这些自然信号转化成模拟的电信号，通过放大器进行放大，然后通过 ADC 把模拟信号转化为数字信号，经过 MCU 或 CPU 或 DSP 等处理后，再经由 DAC 还原为模拟信号模拟电路是指由电容、电阻、晶体管等集成在一起形成的电源、放大、振荡、调制等 电路，用于加工处理连续变化的模拟信号；与数字电路利用晶体管的开关功能不同， 模拟电路主要利用晶体管的放大功能模拟芯片通过对模数信号的处理实现对现实与 数字世界的连接，故模拟芯片是现实与数字世界的“桥梁”模拟芯片产品种类繁多；从产品专用性与否的角度出发，可以将模拟芯片分为通用模 拟芯片和专用模拟芯片其中，通用模拟芯片广泛应用于各个下游领域，主要产品类 型包括放大器、比较器、电源管理、数据转化以及接口芯片等，而专用模拟芯片主要 针对特定的应用下游如通信、汽车、消费电子和工业等领域进行生产销售。

从产品功能的角度出发，可以将模拟芯片分为用于对电能进行转换的电源管理芯片和用 于模数信号处理的信号链芯片电源管理芯片电源管理芯片（PMIC）是电子设备的电能供应心脏和关键器件，负责对电子设备所需 的电能进行变换、分配、检测等管控，电源管理芯片是半导体芯片中应用范围最为广泛 的门类；电源管理芯片细分品类很多，根据其具体用途，将电源管理芯片分为电源管理、 AD-DC、DC-DC、栅驱动芯片、功率控制芯片、开关稳压器、LDO 芯片、接口热插拔 芯片和 LED 驱动器随着物联网、智能设备的应用和普及，电子整机产品性能大幅提升和不断创新， 对电源的效率、能耗和体积，以及电能管理的智能化水平提出了更高的要求；整个电源 市场呈现出需求多样化、应用细分化的特点，高效低耗化、集成化、内核数字化和智能 化成为新一代电源管理芯片技术发展的趋势信号链芯片信号链模拟芯片是指拥有对模拟信号、数字信号进行收发、转换、放大、过滤等处理能 力的集成电路信号链模拟芯片的产品种类众多，从产品大类的角度出发，可以将其分为放大器、比较器、接口芯片、数据转换器（ADC/DAC）、时钟和技术等此外，泛信号链模拟芯片还包括射频、微波和传感器等。

线性产品—放大器如眼镜直观改善或恶化视觉效果，线性产品用于完成模拟信号在传输过程中放大、滤波、 选择、比较等功能；在信号链模拟芯片中，放大器和比较器是使用最为广泛的线性产品放大器是指对信号进行放大的集成电路，放大器产品品类丰富，较为常见的型号有运算 放大器、仪表放大器、专用放大器等其中，运算放大器是最为基础的模拟 IC 器件，运算放大器的输出信号为其输入信号的加、减、微分或积分等运算的结果运算放大器按照性能的不同，又可以分为通用运算放大器、高速运算放大器、低功耗运算放大器和高精度运算放大器等专用放大器是针对特定功能和应用提供信号放大的集成电路，专用放大器以运算放大器 为核心，集成外围电路，实现特定功能，方便用户使用专用放大器广泛应用在便携式设备、测试与测量仪器、医疗系统及特殊信号处理等 场合，其发展趋势是更高的带宽、更低的失真度和更低的功耗比较器比较器是通过比较两个输入端的电流或电压值的大小，在输出端以数字电平呈现比较结 果的电子器件比较器（1 位的数模转换器）是高位数模转换器的基础部件比较器的 主要性能指标为输出数字电平、响应延迟时间、精度和功耗等；根据速度、功耗和精度 的不同，比较器主要可以分为高速比较器、高精度比较器和低功耗比较器等。

比较器作 为基础模拟 IC 器件，广泛应用于高速模数转换、高速采样保持、过零检测、相位检测、 电压监测等应用场合数据转换器数据转换器用于实现模拟和数字信号间的相互转换，分为模/数转换器、数/模转换器等模/数转换器（ADC）是将模拟信号转换为数字信号的集成电路ADC 主要性能包括分 辨率（bit）、采样速率（SPS）和功耗（Power）从发展史来看，早期的 ADC 采用 SAR 型架构，生产工艺主要为双极工艺和 CMOS 工艺，产品尺寸较大，分辨率一般为 6-12 位，采样速率为 kSPS 数量级ADC 技术在 2012 年之后加快发展，众多以 CMOS 工艺生产的高性能 ADC 产品应用而生，采样速率成倍增长，单位采样功耗倍速下降数/模转换器（DAC）是将数字信号转换为模拟信号的集成电路DAC 的性能指标主要 有转换速度和转换精度DAC 的主要产品品类有数字电位器、高速数模转换器（≥ 30MSPS）、精密 DAC 和集成式/特殊用途数模转换器信号链模拟芯片的技术随着下游应用如人工智能、信息通信、汽车电子等新兴领域的发 展一同演进随着新一代智能产品对信号链模拟芯片数量需求的翻倍式增长，叠加后摩尔定律时代、数字芯片面积小型化速度趋缓，越来越多的新技术和芯片封装形式被运用 至信号链芯片中，推动其朝着小型化、低功耗和高性能的方向发展。

模拟芯片产品特点分析高设计门槛：与数字电路利用晶体管的开关功能进行设计不同，模拟芯片利用晶体管的 放大功能，需要经验丰富的工程师根据电子产品物理特性、制造工艺，利用拓扑结构和 布图布线的设计经验进行晶体管级的电路设计、版图设计与仿真，在设计过程中实时充 分关注功耗、增益及电阻等参数；此外，支持模拟芯片设计的辅助工具较少，且产品开 发往往需与晶圆厂联合；因此，模拟芯片的设计门槛较高、行业就有较高的技术壁垒长生命周期：与强调运算速度与成本比提升的数字芯片不同，模拟芯片不追求由晶体管 集成数量的增加和特征尺寸与晶体管尺寸的减少；模拟芯片的改进更多是电路速度、分 辨率、功耗等参数的提升，其强调的是高信噪比、低失真、低耗电和高稳定性，因而产 品一旦达到设计目标就具备长久的生命力，ADI 产品平均寿命大于 10 年，且公司 50%以上的收入来自十年以上的产品高毛利水平：就模拟芯片两大龙头公司 ADI 和 TI 而言，其产品毛利率均维持在 50%以 上行业毛利高的核心原因在于产品寿命周期长、研发投入摊销少且产品生产不依赖于 先进的工艺制程下游应用领域广泛：由于模拟芯片主要用于实现信号链的传输和对电流、电压进行管理， 因此，在智能化时代的今天，模拟芯片下游应用领域众多，被广泛应用于通讯、工业控 制、汽车、消费、PC 等领域。

从全球模拟集成电路终端应用领域来看，通信、工业控 制、汽车为是模拟芯片的主要终端应用市场，计算机领域占比逐渐下降；不同下游、不同产品差异化的毛利率水平：模拟芯片下游应用领域广泛、产品种类丰富， 但由于不同下游所需产品的性能不同、不同产品的设计、生产复杂程度的差异，导致模 拟芯片不同子产品的毛利率水平有着较大的差异；通讯以及工业控制类所需模拟芯片的 功能复杂、可靠性高，故毛利率水平较高；而信号链芯片相较于电源管理芯片的设计更 为复杂，因此信号链产品有着较高的毛利水平行业基本特征：弱周期性，持续成长性模拟芯片产品品类繁多且下游应用领域极其广泛，几乎涵盖了生活上还有生产上的各个 领域；因此，模拟芯片行业受下游某一需求的周期性波动影响不大，与数字芯片相比模拟芯片行业周期属性较弱从 PC、、通信到 AIoT、新能源车等，近年来电子产品的品类和市场容量持续扩张；作为电子产品不可或缺的零部件，模拟芯片的市场规模持续扩张；2020 年全球模拟芯片的市场规模为 556.58 亿美元、同 比+3.19%，预计 2021 年的市场规模将达 677.16 亿美元、同比+21.66%IC Insight 预 测，2020-2025 年模拟芯片行业的复合增速将达 8.20%。

从产品细分市场的角度来看，随着新能源车、物联网的快速崛起，模拟芯片细分产品市 场呈快速增长之势预测 2021 年汽车 App 专用模拟 IC、显示驱动 IC、可 穿戴专用、消费专用模拟 IC 的年度销售额增速将分别达 31%、31%、28%、25%从 年度增速前十榜单来看，2019 年仅有增速 8%的显示驱动 IC，2021 年预计将有四种模 拟产品上榜，且增速在 25%以上电源管理芯片：市场需求量最大随着新能源车、AIoT 以及电子产品复杂化的发展，产品电路系统需要更多的电源管理芯 片进行电压的管控；因此，全球电源管理芯片的需求量和市场规模保持高速增长据 Market study 统计，2019 年全球电源管理芯片市场为 211.60 亿美元，2025 年将达 247.90 亿美元，复合增速为 2.67%2020 年全球电源管理芯片年 度出货量为 651.05 亿个、在集成电路细分产品出货量中名列第一信号链模拟芯片：市场规模持续增长受益于较长的生命周期和较分散的应用场景，全球信号链模拟芯片的市场规模稳步增长 从细分子产品的角度来看，线性产品（放大器和比较器）和转换器产品是市场 规模较大的信号链产品。

二、探寻龙头公司的成长之路不同于存储、逻辑 IC 高集中度的市场竞争格局，模拟芯片行业的市场竞争格局较为分散，行业龙头 TI 的市占率也不足 20%从行业龙头公司的发展路径来看，研发并购的 横纵向整合之路促进公司产品品类的持续完善、助力公司实从“小而精”走向“大而美”， IDM 的生产模式助力公司快速调整产能、持续降低生产成本，对直销的强化减少了公司对经销商的让利规模，从而实现公司利润的持续抬升行业竞争格局分散，龙头优势明显尽管模拟芯片行业营收仅占半导体总营收的 12.64%，但模拟芯片行业不乏龙头公司 预测 2020 年全球前 15 名半导体公司中，模拟芯片公司 TI、Infineon、ST 将 以 130.88、110.69 和 99.52 亿美元的营收体量分别位列第 9、10、14 名模拟芯片行业竞争格局较为分散，但头部公司优势明显2020 年全球模拟芯片 top10 公司的营收占比为 63%，行业排名第十的公司（瑞萨电子）市占 率仅为 2%，行业的竞争格局较为分散；但模拟芯片行业 top2（德州仪器和亚德诺）占 据行业总营收的 28%，头部公司具有显著的竞争优势三驾马车”助力龙头成长探寻海外龙头的发展历程，可以得知：研发并购、横纵向整合的策略是公司规模持续壮 大的关键所在；设计、制造、封装一体化的 IDM 生产模式在缩短公司产品从研发到上市 的时间周期的同时，降低了公司的生产成本；在互联网和物流行业快速发展的背景下， 龙头厂商通过加强自身销售平台的搭建提升了公司产品直销的占比，从而实现公司盈利 能力的持续改善。

研发并购，横纵向整合研发投入助力公司产品品类扩张模拟芯片具有很高的设计门槛，行业内龙头公司持续加强在重点领域的研发投入，以实 现产品品类的持续拓展以头部公司 TI 为例，TI 在研究和开发方面持续进行大规模的 投资，在对现有产品不断优化改善的同时，持续加强重点新兴领域如工控和汽车的产品 研发以满足客户的新需求，从而保证公司在重点领域的市场竞争力2011 年来，TI 研 发费用率一直维持在 10%左右，研发费用也一直稳定在 15 亿美元上下多产品品类铸就公司发展护城河，TI 龙头优势显著截至 2020 年底,TI 产品品类达 8 万种，虹吸效应使得 TI 下游客户数量持续增长、达 10 万余家，进一步推动公司模拟芯片 营收的持续增长，从 2006 年的 47.46 亿美元飞速增长到 2020 年的 108.86 亿美元，在 这 14 年间，营收年均复合增长率 5.69%从头部公司发展历程中可以得知，重研发。