圖1：半導體產品分類
模擬IC分為一般模擬IC（39%）和特殊模擬IC或ASSP（61%）。
仿真IC可分為通用仿真IC（或標準仿真IC）和專用仿真IC（包括模數混合晶片）。顧名思義，通用仿真IC是通用產品，專用仿真IC是針對特定應用場景而設計的。通用仿真IC佔39%，專用仿真IC佔61%。
通用模擬IC佔模擬IC市場的39%，市場規模約211億美元。他可以分為兩類：電源管理和信號，信號類別可分為數據轉換核心（AD/DA）、數據接口晶片和放大器。
電源管理晶片：負責電子設備系統中電能的轉換、分配、檢測等電能管理職責的晶片，使電壓保持在設備能承受的範圍內規定範圍內。
數據轉換晶片（AD/DA）：模數轉換器（A/D轉換器）。他們以連續的間隔測量高度（信號電壓），以獲得連續的模擬信號並將其轉換成數字流。數模轉換器（D/a轉換器）則相反。
接口晶片（Interface）：為標準通信信號線提供接口的晶片，負責驅動線路上的電壓或電流。例如，在計算機中，將有一些PCMCIA晶片用於沿PCMCIA總線驅動信號。
放大器（Amplifiers）：他可以使電信號變大並保持原始信號形狀不變。
專用仿真IC（ASSP）佔仿真IC市場的61%，市場規模約327億美元。ASSP市場可根據最終應用進一步細分為以下細分市場：消費者、計算、通信（基站和行動電話）、汽車和工業/其他。通信應用佔比最高，近一半。
一般模擬IC具有較長的生命周期，而特殊模擬IC具有較高的ASp。通用模擬IC具有較長的產品生命周期，與專用模擬IC相比，可以帶來更穩定的ASP和更高的利潤率，而專用模擬IC具有更高的平均單價。
圖2：信號鏈和電源管理晶片
模擬晶片主要包括電源管理晶片和信號鏈晶片。其中，電源管理晶片是電子設備系統中負責變電、配電、檢測等電源管理的晶片，主要分為AC-DC交直流轉換，DC-DC直流和直流電壓轉換（適用於大壓差）、調壓器（適用于于小）、交直流穩壓電源。電源管理晶片在不同的產品應用中發揮著不同的電壓和電流管理功能，不同的下遊應用需要不同的電路設計。目前，電力管理正朝著高速、高可靠性的方向發展，電源管理晶片的研製是提高整機技術水平的重要途徑。信號鏈晶片是用於系統中信號從輸入到輸出的通路中的晶片，包括信號的採集、放大、傳輸、處理等功能。
在模擬晶片中，電源管理晶片是主體，約佔模擬晶片市場的53%，因為電子系統基本上需要電源，電力管理應用廣泛，技術成熟，技術迭代慢，壁壘相對較低，因此國內布局企業包括聖邦股份、silijie、韋爾股份、富滿電子中穎電子、全志科技、瑞芯微等；信號鏈晶片的市場份額約為47%，國內布局企業主要包括聖邦股份、華為Hisilicon等。
圖3：模擬晶片的市場分布
高護城河：與數字晶片不同，模擬晶片依賴於工藝經驗
常見的數字IC通常包括CPU、微處理器、微控制器、數位訊號處理單元、存儲器等，他們的設計大多是藉助EDA軟體自動生成綜合，而布圖布線也是由EDA軟體自動生成的。模擬IC通常包括各种放大器、模擬開關、接口電路、無線和射頻IC、數據轉換晶片、各種電源管理和驅動晶片等，其設計主要是通過有經驗的設計師電路設計和相應的版圖設計與仿真。
1、通過對模擬晶片和數字晶片的比較，發現模擬晶片具有產品種類複雜、產品生命周期長、工藝要求低、設計過程依賴性強等特點。
模擬晶片種類繁多，需要高智慧財產權的製造工藝支持。模擬晶片廣泛應用於需求分散的下遊領域，可應用於消費電子、汽車電子、工業控制和醫療等領域；而數字晶片的下遊需求主要集中在伺服器和消費電子。由於下遊需求範圍廣，模擬晶片需要根據不同的下遊領域進行定製，定製晶片的功能與晶片製造過程相結合。國內大多數晶片生產企業需要按照晶圓製造廠的標準工藝生產晶片，目前，國內少數廠家已經有成熟的、獨立的模擬IC製造工藝。
模擬晶片產品使用壽命長，價格相對較低。模擬晶片通常使用以上，追求高可靠性、低失真、低功耗，由於服務周期長，產品價格也較低，而數字晶片需要滿足不斷變化的下遊需求，生命周期僅有為1-2年，平均成本較高，價格處於較高水平。
模擬晶片的工藝要求低，可用工具有限。與數字晶片相比，模擬晶片的工藝相對落後，主要採用0.18um/0.13um。技術方面，模擬晶片採用BCD技術，主要用於高壓或高壓電流下驅動元器件，容易實現高壓下低失真、高信噪比的效果；數字晶片採用CMOS技術追求高端工藝，該產品強調在5V以下低壓環境下的運行速度和成本的優化，並不斷發展朝和方向低壓。在工具使用方面，數字晶片設計的核心在於邏輯設計，可以通過軟體仿真進行調試，EDA工具豐富；而模擬晶片設計的核心在於電路設計，需要根據實際參數進行調整，可以使用的EDA工具有限，遠不及數字晶片。
模擬晶片設計過程依賴於人工經驗積累和較長的研發周期。由於模擬晶片使用壽命長，客戶對產品性能有嚴格要求，產品技術需要多年的經驗積累；而且模擬晶片與元器件的集成度比數字晶片更緊密，需要考慮元器件布局與元器件參數的匹配形式，而設計人員需要充分熟悉元器件的特性，具備成熟的拓撲結構設計和布線能力，模擬晶片的設計很大程度上依賴於工作人員積累的經驗。此外，數字晶片通常設計用於研發周期較短的大型團隊，而模擬晶片通常設計用於研發周期較長的小型團隊。
圖4：模擬晶片產品開發過程
2、模擬晶片市場處於寡頭競爭中
模擬晶片產品和行業的特點導致了模擬晶片製造商之間的寡頭競爭。除了高護城河之外，由於技術和人才培養的限制，其他廠商很難進入模擬晶片行業；高護城河中，模擬晶片產品種類繁多，不同廠商產品重疊度低，競爭弱。世界上領先的模擬晶片製造商是固定的，至德州儀器、亞德諾、意法半導體和英飛凌均穩定在TOP5中，且CR5濃度由41.1%上升至46.1%。
寬賽道：下遊需求增加+上遊供給替代，模擬晶片市場廣闊
圖5：拆除模擬晶片市場
1、模擬晶片市場穩步擴張，與數字晶片周期不一致
全球半導體市場總體規模穩步增長，據全球半導體行業協會數據顯示，全球半導體市場規模達到4688億美元，同比增長13.7%。其中，模擬晶片、微處理器、邏輯晶片和存儲器的市場規模分別為588億美元（+10.7%）、672億美元（+5.2%）、1093億美元（+6.9%）和1580億美元（+27.4%）。由於行業景氣度下降，市場規模412.1億美元，下降約12%。模擬晶片佔全球半導體市場的13%，佔集成電路市場的15%。
圖6：全球半導體市場規模
由於模擬晶片壽命周期長，市場增長率表現與數字晶片不一致。市場規模呈穩步擴大趨勢，2016-同比分別增長5%、10%、10%和8%，波動性小於數字晶片。從出貨量來看，模擬晶片出貨量位居市場前列，出貨量1774億片，比上年增長15%。單晶片的平均價格為0.34美元/片，而邏輯晶片為2.01美元/片，存儲晶片為3.87美元/片，成本更低。
圖7：模擬IC市場份額佔全球IC市場的15%
表：十大模擬IC公司
中國IC整體供應不足，模擬晶片供應商仍以外企為主。中國是世界上最大的電子產品生產和消費市場，據ICInsights統計，從2013到年僅中國半導體集成電路市場規模從820億美元擴大到1550億美元，年複合增長率約為13.58%。據海關總署數據顯示，自以來，僅半導體集成電路產品的進口量已連續四年位居所有進口商品之首，不斷擴大的中國半導體市場依賴進口，中國半導體行業自給率相對較低。根據icInsights數據，中國半導體自給率僅為15%。
在模擬晶片領域，隨著整機出口市場的復甦，我國模擬IC市場呈現增長趨勢，在全球佔有較高的市場份額。從全球模擬晶片市場的規模和地域分布來看，大陸中國佔36%，其他國家佔32%。中國模擬晶片市場規模達到2273億元，同比增長6.2%。國產模擬晶片也主要由德州儀器製造，如恩智浦，英飛凌，思佳訊，意法半導體。
圖132013-2018中國模擬晶片市場規模及增長
2、下遊B+C埠需求增加，模擬晶片市場可突破800億美元
根據ICInsights預測，未來5年，模擬IC在集成電路主要細分市場中增長最為強勁，年複合增長率為7.4%，超過IC總體市場複合增長率6.8%。預計到全球模擬晶片市場將超過800億美元。其增長的主要動力來自電源管理IC、專用模擬晶片和信號轉換器組件的強勁銷售，下遊通信、工業控制、汽車電子等需求的不斷增長推動了其增長。
圖18-2023F晶片段年複合增長率預測
IC仿真的下遊應用包括B端和C端，主要用於網絡通信、消費電子、汽車電子、工業控制、計算機等領域。據ICInsights數據統計，網絡通信是仿真IC應用需求中應用最廣泛的領域，預計將佔38.5%；應用需求緊隨其後的是汽車電子、工業控制、消費電子、計算機、政府和軍事，佔24.0%，分別為19.0%、10.2%、7.0%、1.3%。
G開始商用，基站建設和消費電子終端繼續工作。通信和消費應用是信號鏈仿真的最大應用IC，根據ICInsights，在模擬晶片領域，通訊模擬晶片佔比約38.5%，市場規模約232.3億美元；電子模擬晶片佔比約10.2%，市場規模預計61.5億美元。
在基站建設方面，5G基站數量遠遠超過4G。5G的高頻信號在傳播過程中損耗較大，5G基站之間的距離需要小於4G。因此5G毫米波段和sub-6頻段將建設大量的5G宏基站、毫米波微基站和sub-6微基站。根據Yole數據，基站總數將從的375萬個增加到的1442萬個，年複合增長率為18.33%；根據Tbr數據，全球5G基站出貨量將達到200萬個峰值，國內5G基站出貨量將達到200萬個100萬。在這種背景下，射頻前端首先受益，在MIMO技術下，2T2R被轉移到4T4R，6T6R，基站中的模擬晶片數量大大增加。
圖19:TI小單元基站Pico基站包含許多模擬器
在消費電子方面，5G手機技術升級，射頻前端晶片價格上漲兩倍。圍繞香農定理5G核心技術變革
其中C為最大信息傳輸速率，BW為信道寬度，S為信道中傳輸的信號的平均功率，N為信道中的高斯噪聲功率，S/（N+1）為信噪比，m為發送和接收天線數，1/n為網絡密度基站。
為了提高數據傳輸效果，可以進行以下技術改進：1）減少n值：增加網絡密度，增加小基站數量，減少每個基站的用戶數量；2）增加M值：使用MIMO技術增加MIMO階數，增加BW值：拓寬信道寬度，增加頻帶和載波4）提高信噪比：通過高階調製提高頻譜效率。5G技術變革提升了射頻前端的價值，增加了換機手機在5G時代帶來的數量增長，量價齊升帶來戴維斯雙擊。根據YoleDevelopment報告，由WiFi連接的行動裝置的整體射頻前端市場規模將從的150億美元增加到的350億美元，年複合增長率為14%。
圖20：反彙編5G下香農的公式因子
5G+AI+IoT物聯網時代即將到來，這推動了智能家居和行業IoT的需求。據《2017- 中國物聯網發展年度報告》數據顯示，全球物聯網市場規模為0.9萬億美元，智能家居等終端交互應用的快速崛起推動了全球消費類物聯網產業的發展。以智能家居為例，亞馬遜、蘋果、Google和Zigbee聯盟曾經定義了一個統一的智能家居標準，多家巨頭合作開發ProjectConnectedHomeoverIP（基於IP協議的互聯標準），未來訂單和雲設備將基於該協議互聯，加速智能家居物聯網互聯的發展。預計到全球物聯網市場規模將達到2.8萬億美元，年複合增長率達20%。
汽車工業的發展趨向於電氣化，智能化，網絡化，驅動電源管理模塊市場。在國際層面，以荷蘭、德國、法國為代表的世界國家發布或提出了禁止銷售傳統燃油汽車的時間表，中國工信部也對《關於研究制定禁售燃油車時間表加快建設汽 車強國的建議》作出回應，並指出將支持有條件地方設立燃油汽車試驗區，在成功的基礎上中，我們對燃油汽車退出時間表進行了全面的研究。特斯拉宣布降低Model3中國製造的售價，享受中國新能源汽車補貼和購置稅減免後，價格將跌破30萬元。國內新能源汽車和自動駕駛起步早，企業布局逐步加大，有望帶動國內上遊汽車半導體企業快速發展。
圖23:汽車智能化和網際網路應用趨勢
汽車電子是由半導體器件組成的，用於感知、計算和執行汽車的各種狀態和功能。隨著汽車電子技術的發展，電動汽車的電源管理模塊變得越來越複雜；汽車智能化逐步應用於提高單車的運行效率；此外，隨著網絡連接技術的深入，汽車還配備了無線通信模塊來實現與外界的聯繫。根據汽車的研究統計，純電動汽車的汽車電子成本佔總成本的65%，傳統緊湊型車的遠高於15%，高端型車的中28%。在功率管理方面IC，根據Gartner的統計，純電動汽車中半導體的價值為719美元，功率半導體佔55%，功率管理IC是功率半導體的重要組成部分，全球市場約佔功率半導體市場的50%。
全球汽車電子市場發展迅速，中國增速高於世界。預計自動駕駛和電動汽車以及新汽車上更多電子系統的增長將保持對汽車模擬設備的強勁需求。根據麥肯錫預測，IC模擬產品約佔汽車半導體的29%，市場規模約114.3億美元。據WSTS統計，到汽車專用模擬市場有望增長15%，成為增長最快的模擬IC類別，在WSTS分類的33個IC產品類別中增長第三快。在智能駕駛升級和新能源車普及帶動下，到全球汽車電子市場規模有望達到2.14萬億元，比增長近50%，而中國汽車電子市場規模將達到9783億元，比增長80%以上，綜合增長率高於全球增長率。
3、上遊8寸晶圓產能擴張有限，供應滿足國內替代下遊應用的強勁驅動力，全球8英寸晶圓需求增長。由於工藝要求低，模擬晶片主要提供8「晶圓」。根據國際半導體工業協會（簡稱SEMI）的預期，通信、物聯網以及汽車和工業應用的需求，有力地推動了全球8英寸晶圓工廠產能的增長，從到將有16個新的8英寸晶圓工廠或生產線投入運營，其中14個是量產晶圓工廠。未來4年，8英寸晶圓廠產能將增加70萬片/月，增長約14%，年複合增長率約3%，產能近650萬片/月。
圖26：全球製造年產能趨勢（8英寸當量）
然而隨著數字晶片領域工藝的進步，12英寸生產線的擴展速度比8英寸生產線快。根據ICInsights報告，全球工廠年產能（8英寸當量）預計增長8%，2017-複合年增長率為6%，而8英寸生產線的年增長率預計為3%，產能擴張率有限。
目前，12英寸生產線主要用於半導體存儲，模擬晶片鑄造仍依賴於8英寸生產線。根據ICInsights，底，112家集成電路製造廠使用12英寸晶圓（不包括用於製造非IC產品的工廠）。新開將有7家12英寸工廠，將有9家12英寸新工廠，將有6家12英寸工廠，2019-新開工廠將全部用於DRAM和NANDFlash或晶圓鑄造廠。
圖27：世界上集成電路12英寸晶圓廠的數量
雖然我國12英寸生產線的建設在不斷擴大，但8英寸生產線已經成熟，為模擬晶片鑄造提供了良好的國內替代環境。中國晶圓生產線相關項目46個，總投資金額高達1400億元。核心集成（寧波）、燕東微電子、士蘭微、上海已經投產，許多其他生產線正在建設中。
國外8英寸產能供應有限情況下，國內替代機會有望出現。目前，我國集成電路自給率在15%左右，仍遠遠落後於達到40%的目標，預計中國大陸ICInsights的自給率將達到20.9%。國內模擬集成電路自給率相對較低，不足10%，根據若按IHS，預計國內模擬晶片市場規模將達到33億美元，如果完全實現自給自足，可供選擇的空間約為273億美元。
此外，在中國與美的貿易摩擦下，進一步加大集成電路產業政策的支持力度，為國內替代營造良好的政策環境。中央和各省市出臺了多項產業政策支持集成電路。自中國與美發生貿易摩擦以來，國家更加重視集成電路產業，並設立產業基金加快產業資本運營。國家集成電路產業投資基金二期註冊成立，註冊資本2041.5億元，大基金二期後，由20家機構發起設立的國家製造業轉型升級基金有限公司正式成立，註冊資本1472億元。
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