半導體深度研究報告之模擬晶片

1.模擬晶片：處理連續函數形式模擬信號（如聲音、光線、溫度等）集成電路。

2.模擬晶片類別：

a.信號鏈類模擬晶片產品：放大器晶片（包括運算放大器、音頻放大器和視頻驅動器等）、模擬開關及接口電路等。

b.電源管理類模擬晶片產品：LED驅動電路以及線性穩壓器、ADC/DAC轉換器、CPU電源監測電路、鋰電池充電管理晶片、過壓保護電路及負載開關等非驅動類電源管理產品。

3.應用方向：廣泛應用於通信、汽車、電腦周邊和消費電子等領域，其中消費和通信領域佔比最大。

信號處理原理

1.模擬IC信號原理：

a.組成模塊：由電源管理、信號鏈路兩大模塊組成；

b.用途分類：分為電源和信號鏈路兩種用途晶片。

2.模擬信號特點：

a.連續、多態化、解析度高；

b.難以存儲和進行加減與邏輯計算，抗幹擾弱。

技術要求

1.設計：電路設計強調仿真設計，設計更依賴於人工設計。優秀模擬設計師需10年+的經驗。一般是小團隊作戰，研發周期較長。

2.晶元：基本使用8寸晶元，因出貨量大，可以平滑成本。全球僅有TI擁有兩條12英寸晶圓產線。

3.製程：目前0.18um/0.13um使用居多。非數字SOC集成下，使用大尺寸CMOS工藝或高增益低噪聲三五族半導體工藝。

4.封裝：基於模擬晶片在信號源提供和放大器功能上的輔助作用，封裝集合在其他電路和器件上，如SOC、SIP封裝。

5.主要成本：IDM模式，晶元和封裝佔成本96%。

應用領域與產品結構

1.模擬晶片：放大器、數據轉換、比較器、電源管理、數據轉換晶片等產品進行應用。模擬類產品不同，產品功能多樣且考核指標繁多，沒有嚴格意義上性能優越的模擬晶片。

2.產品結構：

a.專用非電源模擬晶片，即模擬ASSP（非powerIC）佔據30%的比重；

b.專用電源模擬晶片，即模擬ASSP（非powerIC）佔據24%的比重；

c.標準電源模擬晶片，佔據29%。

3.應用領域：

a.消費電子類佔比最大，達到40%；

b.網絡通信類佔比其次，達到27%。

電源管理晶片概況

1.電源鏈：主要包括PMIC、ACDC、DCDC、PWM、LDO和驅動器IC。

2.功能作用：晶片、元器件、電路系統所需正常工作電壓不同，模擬IC可將電池、電源提供的固定電壓進行升降壓、穩壓處理。

3.市場空間：需要供電的系統基本上都會需要電源管理晶片，模擬晶片中份額最大的種類，約佔53%。壁壘相對較低，國內公司布局較多。

4.主要競爭：電源管理用途在家電、工業用途相對較為成熟，技術更新迭代較慢，技術壁壘相對較低，國內布局廠商較多，包括聖邦股份、矽力傑、韋爾股份、富滿電子、中穎電子等。

5.產業特點：技術壁壘低，市場規模佔比大。產品標準化程度低。

電源管理晶片產品與應用

1.主要產品：線性穩壓器線性穩壓器、ADC/DAC轉換器、驅動電路、CPU電源監測電路、鋰電池充電管理晶片等。

2.消費端應用：

a.線性穩壓器在可攜式電子設備中應用廣泛，如智慧型手機、音視頻播放器、手持醫療設備、蜂窩電話、數據機、無線區域網等；

b.DC/DC轉換器在移動電子設備、筆記本、攝影機等電子產品中應用；

c.驅動電路在LED領域應用較多、包括智慧型手機閃光燈等；

d.微處理器復位晶片在電子領域涉及系統電壓的均需要；

e.鋰電池充電管理晶片在移動終端等鋰電池使用範圍內都需要。

3.發展趨勢：更長的電池管理、更快的速度方面要求產品的性能提高。

信號鏈晶片概況

1.類別：主要包括比較器放大器、ADDA、接口晶片等。

2.功能作用：自然界實際信號轉換為多位數位訊號，便於後續的數位訊號處理器處理。

3.市場空間：傳感器及射頻晶片領域。射頻前端晶片需緊跟通信技術進步，技術更新迭代速度較高，壁壘較高，市場空間較大。

4.主要競爭：可細分為非Power IC的模擬ASSP、放大器、比較器、數據轉換晶片等，2017年佔比47%，國內布局廠商較少，以華為海思、聖邦股份為主。

5.產業特點：市場佔比小、技術壁壘高。產品標準化程度高、國內布局少。

信號鏈晶片概況

1.主要產品：各類放大器晶片（包括運算放大器、音頻放大器和視頻驅動器等）、模擬開關及接口電路等。

2.消費端應用：

a.運算放大器：應用於多種終端設備，包括精度要求、數模轉換需求、低電壓需求等設備；

b.音頻放大器：應用於有音頻功能的電子設備當中；

c.視頻驅動器：應用於高清視頻終端產品；

d.模擬開關：應用於高速信號切換要求的產品中；

e.接口電路：應用於通信終端和射頻設備器中。

3.發展趨勢：物聯網及5G發展，設備對於信號要求更高，視頻精度、音頻精度、信號接收與切換需求更大。

產品性能與生命期

1.產品性能：數字晶片通過產品性能提升實現市佔率提升。模擬類產品沒有嚴格意義上性能優越。廠商之間的產品重疊度較低，競爭較小。

2.如射頻前端電路中的低噪放大器晶片就有噪聲係數、功耗、線性度、工作帶寬、成本等多個考核指標。

3.生命期：模擬IC產品生命周期一般不低於10年，一旦切入產品便可以獲得穩定的晶片出貨量。先進位程對於模擬類產品推動作用較小，基本不受摩爾定律推動，因此模擬類產品性能更新迭代較慢。著名的音頻放大器晶片NE5532生命周期長達30年，至今依然是多款音響設備的標配晶片。

產品集成

1.電路集成：數模混合晶片中，集成模擬晶片的集成電路。如將數據轉換器集合在數字電路中形成功能更加強大的集成電路。或者採用SOC形式進行集合封裝形成多功能目的的集成電路。

2.電路模塊：包含模擬晶片的模塊，將功能晶片安裝在PCBA板上形成電路模塊。從而滿足更多功能的需求。以SIP封裝進行集成。

3.未來趨勢：新興應用帶來的高性能需求要求產品具備更高的精度、更快的速度、穩定清晰的聲音、生動絢麗的圖像、更長的電池使用時間等，以放大器、轉換器、電源管理、用戶界面為代表的模擬晶片技術成為電子產業創新的一個新引擎。

供需特點

模擬集成電路行業具備以下四大特點：

a.需求端：下遊需求分散，產品生命周期較長；

b.供給端：偏向於成熟和特種工藝，八寸產線為主供給；

c.競爭端：競爭格局分散，廠商之間競爭壓力小；

d.技術端：行業技術壁壘較高，重經驗以人為本。

產品一：射頻晶片

1.原理：射頻晶片指的就是將無線電信號通信轉換成一定的無線電信號波形，並通過天線諧振發送出去的一個電子元器件，主要以信號轉換為主。

2.封裝：需要把功率放大器、低噪聲放大器、開關和濾波器封裝成為一個模塊,一方面減小體積另一方面方便下遊終端廠商使用。為了減小射頻參數的寄生需要採用Flip-Chip、Fan-In和Fan-Out封裝技術。

3.市場格局：在射頻晶片領域，市場主要被海外巨頭所壟斷。

a.海外的主要公司有Qrovo，skyworks和Broadcom；國內射頻晶片方面，沒有公司能夠獨立支撐IDM的運營模式，主要為Fabless設計類公司；

b.國內企業通過設計、代工、封裝環節的協同，形成了「軟IDM「」的運營模式。

4.應用領域：藍牙通信晶片、WiFi通信晶片等

產品二：傳感晶片

1.原理：輸出模擬量的傳感器就是模擬傳感器。處理模擬信號為主。如模擬轉速傳感器。

2.產品方向：模擬轉速傳感器、模擬電壓信號，A/D數字轉換器等。

3.不足：傳統的模擬傳感器由多個模擬傳感器的信號經過接線盒並接後成為一路信號，每個傳感器的信號就不再是獨立辨別的，儀表無法在線發現問題進行故障定位，可靠性差。

產品三：移動電源管理晶片

1.基本原理：移動電源系統提供分立式系統方案，包括AC/DC、升壓DC/DC、USB限流、鋰電充電管理等全系列的電源管理晶片產品；

2.模塊結構：當前電源晶片集成了線性充電，電量指示，異步升壓的三合一內置MCU的移動電源專用晶片，大幅減少BOM數量，減少PCB面積。

市場規模

1.市場規模：模擬晶片全球規模達到527億美元，國內規模達到327億美元，佔據全球份額的62%。國內增長速度高於國際市場。

2.市場特點：生命周期可長達10年，有「一年數字，十年模擬」的說法。市場波動幅度相對較小，被視為電子產業的晴雨表。

競爭格局

1.併購特點：「大模擬」的重視技術經驗積累、種類多應用廣、IDM模式以及行業弱周期等特點又決定了產業併購重組始終是行業發展趨勢。併購重組是大模擬行業廠商實現跨越式發展的跳板。

2.細分模擬品類繁多，細分賽道極多：下遊應用的多元化導致細分賽道極多，但基本在國際巨頭手中：

a.亞德諾（ADI）：數據轉換和信號調理技術全球領先；

b.英飛凌：功率器件出貨量最大；

c.美信：模擬和混合信號集成產品上全球領導者；

d.意法半導體：專注傳感器與功率晶片、汽車晶片和嵌入式處理解決方案；e.德州儀器（TI）：全球模擬集成電路市場的領導地位。

3.國產機會：我國模擬集成電路產品約佔世界產量的60%，國產產量僅佔世界份額的10%左右。整個市場不存在單一壟斷企業，細分賽道仍存在大量國產突破機會。

德州儀器（全球模擬集成電路巨頭）

1.經營特點：主要從事數位訊號處理與模擬電路方面的研究製造和銷售，處於全球模擬集成電路市場的領導地位，在包括數位訊號處理器、模數/數模轉換器、模擬集成電路等不同產品領域都佔據領先位置，可提供上萬種模擬晶片產品。

2.主要產品：包括各种放大器、比較器、電源管理、射頻晶片、數據轉換、接口電路等模擬集成電路產品和DSP數位訊號處理產品。

3.財務情況：截止2019/06/28公司市值1090億美元，財務情況如圖

聖邦股份

（國內A股產品線最全面的模擬晶片設計公司）

1.經營特點：公司以「多樣性、齊套性、細分化」為發展戰略目標，在信號鏈和電源管理領域自主研發的可供銷售產品超過1000款，橫向涵蓋十多個產品類別。

2.主要產品：LED閃光燈驅動、鋰電池電能管理、超微功耗電源管理、過壓保護、接口管理、負載管理等產品方向。

3.經營規模：規模2016年聖邦股份共銷售信號鏈產品約4.13億顆，電源管理產品約10.95億顆，總計超過15億顆，規模優勢明顯。

4.財務情況：截止2019/06/28公司市值81.1億元，財務情況如圖。

晶豐明源（電源模擬晶片）

1.經營特點：公司是國內領先的電源管理驅動類晶片設計企業之一，主營業務為電源管理驅動類晶片的研發與銷售，公司產品包括LED照明驅動晶片、電機驅動晶片等電源管理驅動類晶片。

2.主要產品：公司產品包括LED照明驅動晶片、電機驅動晶片，其中LED照明驅動晶片包括通用LED照明驅動晶片、智能LED照明驅動晶片。

3.財務情況：公司2018年營收7.6億元，淨利潤8500萬元，淨利潤率11.12%。

總 結

研究總結

1.模擬晶片產品類別豐富，通用型和專用型的應用領域十分廣泛。

2.細分領域眾多，依賴於工程師設計能力，具有一定設計門檻。

3.市場份額相對較小，但是發展趨勢以及增長情況最佳。

4.以IDM形式為主要商業模式。

5.關注特定領域的設計型企業，特別是信號鏈產品的模擬晶片。

6.單個細分領域的市場份額有限，未來發展需要併購以及橫向拓展。

參考資料來自：華辰資本研究所