(電子發(fā)燒友網(wǎng) 文/程文智)相信工科的同學(xué)們在專業(yè)基礎(chǔ)課時都經(jīng)歷過《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》和《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》這兩門課程的“摧殘”,小編在學(xué)這兩門課的時候反正學(xué)得云里霧里,雖然考試分?jǐn)?shù)還過得去,但老實說,當(dāng)時就是記住了一些概念、名詞和公式而已。
如今接觸半導(dǎo)體行業(yè)多年,終于搞明白了一點,半導(dǎo)體分為分立器件和集成電路(IC)兩類。集成電路通常又可分為模擬集成電路和數(shù)字集成電路兩大類別。目前來看,模擬集成電路市場大概占整個集成電路市場的15%左右的份額,數(shù)字集成電路市場則占了85%左右的份額。
模擬芯片包括哪些產(chǎn)品?
數(shù)字集成電路比較好理解一點,就是對數(shù)字信號(0和1)進行算術(shù)和邏輯運算的集成電路,其基本組成單位是邏輯門電路,包括了存儲器(DRAM、Flash等)、邏輯電路(PLD、FPGA、CPLD,顯示驅(qū)動器等)、微處理器(MCU、MPU、DSP、CPU等)。
模擬集成電路則主要指那些由電阻、電容和晶體管等組成的模擬電路,以及將多個模擬電路集成在一起用來處理連續(xù)函數(shù)形式的模擬信號(比如聲音、光線、溫度等等)的集成電路,一般包括接口、能源管理、信號轉(zhuǎn)換等通用模擬電路,以及特殊應(yīng)用的模擬電路。
而模擬芯片主要包括電源管理芯片和信號鏈芯片。電源管理芯片的主要功能是在電子設(shè)備系統(tǒng)中負(fù)責(zé)對電能的變換、分配、檢測,以及其他電能管理,主要包括AC-DC轉(zhuǎn)換器、DC-DC轉(zhuǎn)換器、LDO等。信號鏈芯片是一個系統(tǒng)中信號從輸入到輸出的路徑中使用的芯片,包括信號的采集、放大、傳輸和處理等功能。

圖1:電源管理與信號鏈芯片。(圖片來源:TI官網(wǎng))
由于所有的電子系統(tǒng)基本都需要供電,因此電源管理芯片在模擬芯片中所占的比重更大,比例約為53%;信號鏈芯片市場占比約為47%。從圖2中可以看到,信號鏈芯片又分為模擬ASSP(非電源類)、放大器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、接口,以及比較器等幾類。

圖2:模擬芯片市場分布情況。(數(shù)據(jù)來源:IDC)
模擬芯片市場格局
根據(jù)今年4月更新的 IC Insights報告,2019年最大的10個模擬供應(yīng)商分別為德州儀器(TI)、ADI、英飛凌、ST、Skyworks、恩智浦、美信、安森美、Microchip和瑞薩。這個排名與2018年相比,僅僅是ST與Skyworks對調(diào)了下位置,其他廠商的排名基本沒變。由此可見,全球模擬芯片龍頭廠商地位基本固定,模擬芯片市場呈現(xiàn)寡頭競爭的格局。

圖3:2019年最大的10個模擬供應(yīng)商。(數(shù)據(jù)來源:IC Insights)
根據(jù)這份排名,2019年,前10大模擬芯片廠商的銷售額合計達到了342億美元,占552億模擬芯片市場的62%,比2018年的60%提高了兩個百分點。
TI憑借著102億美元的銷售額,占了模擬芯片市場19%的份額,牢牢占據(jù)著第一的位置;排名第二的ADI,占了全球模擬芯片市場份額的10%。今年,ADI還宣布收購排名第七的美信,更加強化了其第二的位置。未來有望挑戰(zhàn)TI的龍頭地位。
總的來說,模擬芯片的產(chǎn)品種類非常復(fù)雜,使用領(lǐng)域非常廣泛,需求分散,它可以用于消費類電子、工業(yè)醫(yī)療、汽車電子、通信、航空航天等領(lǐng)域。并且由于下游的需求范圍廣,往往需要根據(jù)下游不同的應(yīng)用領(lǐng)域進行定制,定制芯片功效的發(fā)揮又與芯片的制造工藝息息相關(guān)。
一般來說,在模擬芯片行業(yè)內(nèi),由于產(chǎn)品種類繁多,不同廠商間產(chǎn)品重疊度低,主要呈現(xiàn)的是弱競爭形態(tài)。
根據(jù)IC Insights的預(yù)測,模擬芯片有望在未來五年內(nèi),繼續(xù)強勢增長,年復(fù)合增長率達到7.4%,要超過IC整體市場的年復(fù)合增長率6.8%。預(yù)計到2023年,全球模擬芯片市場規(guī)模將超過800億美元。增長動力主要來自電源管理IC、專用模擬芯片和信號轉(zhuǎn)換器組件等,主要是受5G通信、工控、汽車電子等市場需求驅(qū)動。
國內(nèi)模擬芯片市場格局
據(jù)統(tǒng)計,2018年中國模擬芯片市場規(guī)模2273億元,國內(nèi)模擬芯片市場主要被TI、恩智浦、英飛凌、Skyworks、ST等國際模擬芯片巨頭占領(lǐng),其中TI以13%的市占率位列第一。這五大國際巨頭共占領(lǐng)了35%的國內(nèi)模擬芯片市場份額。
國內(nèi)模擬芯片企業(yè)起步晚,工藝相對落后,在技術(shù)和規(guī)模上都與國際巨頭由較大的差距。但近年來,隨著國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)的快速發(fā)展,國內(nèi)模擬芯片企業(yè)也開始了快速成長之路,逐漸縮小了與國際巨頭先進水平的差距。
加上,國內(nèi)模擬芯片市場空間大,但自給率低,給了國內(nèi)模擬芯片企業(yè)廣闊的發(fā)展空間。2018年國內(nèi)模擬芯片市場銷售額是2273.4億元,占全球模擬芯片市場規(guī)模的50%以上。同時,受中美貿(mào)易摩擦影響,以華為,??低?/u>為首的國內(nèi)終端廠商“去美化”進程加速,國內(nèi)模擬芯片廠商將直接受益。
經(jīng)過多年的發(fā)展和技術(shù)積累,目前國內(nèi)已經(jīng)有一批模擬芯片廠商在迅速崛起,比如韋爾股份、矽力杰、昂寶、圣邦股份、富滿電子、士蘭微、晶豐明源、艾為電子、芯朋微、思瑞浦、瑞芯微等,公司的知名度和市場認(rèn)可度在不斷提升。
國內(nèi)模擬芯片企業(yè)
圣邦股份
圣邦股份是一家專注于高性能、高品質(zhì)模擬集成電路芯片設(shè)計于銷售的企業(yè),產(chǎn)品覆蓋信號鏈與電源管理兩大領(lǐng)域,廣泛應(yīng)用于消費電子、手機通信、工業(yè)控制、醫(yī)療器械和汽車電子等領(lǐng)域。在收購鈺泰半導(dǎo)體與上海萍生微電子后,更加穩(wěn)固了其模擬芯片頭部企業(yè)地位。2019年,該公司電源管理類產(chǎn)品收入占比69.47%,信號鏈類產(chǎn)品收入占比30.53%。
根據(jù)其2019年年報,2019年該公司研發(fā)費用投入1.3億元,較去年同期增加41.71%,占公司營業(yè)收入的16.57%。研發(fā)人員達到263人,占公司員工總數(shù)的65.91%,完成了300余款新產(chǎn)品的研發(fā),涵蓋信號鏈及電源管理兩大產(chǎn)品領(lǐng)域。其中,信號鏈產(chǎn)品包括高性能運算放大器、高壓比較器、高保真音頻驅(qū)動器、高速模擬開關(guān)及接口電路等;電源管理產(chǎn)品則涵蓋AMOLED顯示電源芯片、微功耗LDO、高效低功耗DC/DC轉(zhuǎn)換器、7A大電流升壓轉(zhuǎn)換器、鋰電池充電及保護管理芯片、OVP、馬達驅(qū)動芯片以及負(fù)載開關(guān)等多系列產(chǎn)品。
在知識產(chǎn)權(quán)方面,該公司在2019年新申請技術(shù)專利115件(其中發(fā)明專利111件),申請數(shù)量較2018年同期增長兩倍以上。同時,新增國內(nèi)授權(quán)發(fā)明專利8件,新增國內(nèi)授權(quán)實用新型專利1件,新增11件集成電路布圖設(shè)計登記證書,新增國內(nèi)注冊商標(biāo)6件。
韋爾股份
目前,韋爾股份半導(dǎo)體產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)業(yè)務(wù)主要分為兩大業(yè)務(wù)體系,分別是圖像傳感器產(chǎn)品和其他半導(dǎo)體器件產(chǎn)品。公司圖像傳感器產(chǎn)品由豪威科技和思比科運營,其中最主要的產(chǎn)品為 CMOS 圖像傳感器芯片,占公司 2019 年度營業(yè)收入的比例達71.74%。
其他半導(dǎo)體器件產(chǎn)品主要包括分立器件(包括 TVS、MOSFET、肖特基二極管等)、電源管理 IC(Charger、LDO、Switch、DC-DC、LED 背光驅(qū)動等)、射頻器件及 IC、衛(wèi)星直播芯片、MEMS 麥克風(fēng)傳感器等產(chǎn)品線,已經(jīng)與國內(nèi)知名手機品牌供應(yīng)鏈進行合作。在中美貿(mào)易摩擦不斷的背景下,公司抓住國產(chǎn)替代加速的機會,在其他半導(dǎo)體器件產(chǎn)品領(lǐng)域客戶發(fā)展上也有著明顯突破。
2019 年度,公司半導(dǎo)體設(shè)計業(yè)務(wù)研發(fā)投入金額高達 16.94 億元,占半導(dǎo)體設(shè)計業(yè)務(wù)銷售收入比例達 14.92%。公司在穩(wěn)步提升原有產(chǎn)品類型的研發(fā)投入基礎(chǔ)上,持續(xù)加大在北京豪威及思比科專注設(shè)計研發(fā)的 CMOS 圖像傳感器芯片領(lǐng)域的研發(fā)投入。截至報告期末,公司已擁有專利 3,957項,其中發(fā)明專利 3,826 項,實用新型 131 項;集成電路布圖設(shè)計權(quán) 95 項;軟件著作權(quán) 88 項。
在其他半導(dǎo)體方面,該公司近年來也在不斷投資豐富其自研產(chǎn)品類型,通過公司內(nèi)部研發(fā)產(chǎn)品線的整合與協(xié)助,持續(xù)加大了在射頻級微傳感器領(lǐng)域的產(chǎn)品研發(fā)投入,在 RFSwitch、Tuner、LNA 等產(chǎn)品領(lǐng)域研發(fā)出了具有市場競爭優(yōu)勢的成果。
富滿電子
富滿電子目前的主營業(yè)務(wù)為高性能模擬及數(shù)模混合集成電路的設(shè)計研發(fā)、封裝、測試和銷售。主要產(chǎn)品包括電源管理、LED控制及驅(qū)動、MOSFET、MCU、非易失性存儲器、RFID、射頻前端以及各類ASIC等芯片,產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于個人、家庭、汽車等各類終端電子產(chǎn)品之中。
據(jù)其2019年年報顯示,該公司2019年實現(xiàn)營業(yè)收入6億元,同比增長20.44%;歸屬于上市公司股東凈利潤3685萬元,同比下降31.99%。其電源管理類產(chǎn)品的毛利率為26.15%;LED燈與LED控制及驅(qū)動類產(chǎn)品的毛利率為22.22%;MOSFET類產(chǎn)品的毛利率為15.17%。
2019年公司引進高端技術(shù)人才,增強研發(fā)實力,投入人力進行新興熱點技術(shù)與高精尖技術(shù)的研發(fā),布局未來高速增長的市場,在2019年,該公司已經(jīng)成功研發(fā)無線充電、馬達驅(qū)動控制器、MCU、非易失性存儲器等芯片。截止到2019年底,公司已獲得97項專利技術(shù),其中發(fā)明專利27項、實用新型專利69項、外觀專利1項;集成電路布圖設(shè)計登記128項;軟件著作權(quán)48項。
全志科技
全志科技目前的主營業(yè)務(wù)為智能應(yīng)用處理器SoC、高性能模擬器件和無線互聯(lián)芯片的研發(fā)與設(shè)計。主要產(chǎn)品為智能應(yīng)用處理器SoC、高性能模擬器件和無線互聯(lián)芯片。公司產(chǎn)品廣泛適用于智能硬件、平板電腦、智能家電、車聯(lián)網(wǎng)、機器人、虛擬現(xiàn)實、網(wǎng)絡(luò)機頂盒以及電源模擬器件、無線通信模組、智能物聯(lián)網(wǎng)等多個產(chǎn)品領(lǐng)域。
2019年實現(xiàn)了營業(yè)收入14.6億元,同比增長7.23%;歸屬上市公司股東凈利1.3億元,同比增長13.01%。公司數(shù)字芯片與模擬芯片同步發(fā)展,聚焦智能終端產(chǎn)品技術(shù)研發(fā),研發(fā)投入占比保持在20%左右,研發(fā)人員占比70%以上。根據(jù)其2019年年報,智能電源管理芯片2019年收入占比為11.13%,毛利率為52.27%。
瑞芯微
瑞芯微主要產(chǎn)品為智能應(yīng)用處理器芯片、電源管理芯片及其他芯片,同時為客戶提供專業(yè)技術(shù)服務(wù)。2019 年,公司實現(xiàn)營業(yè)收入 14億元,同比增長 10.77%,歸屬上市公司股東凈利潤 2億元,同比增長 6.53%。其電源管理芯片主要布局為與智能應(yīng)用處理器 SoC 芯片相配套的電源管理芯片和定制化手機快充芯片。
公司持續(xù)多年大額投入研發(fā),近五年來年均研發(fā)投入占營收比例 20%左右。截至 2019 年 12 月 31 日,公司共有員工 727 人,其中研發(fā)人員 553 名,占比 76.07%。截至 2019年 12 月 31 日,公司已取得 427 項專利(其中包括 405 項發(fā)明專利,22 項實用新型專利)、215項計算機軟件著作權(quán)以及 27 項集成電路布圖設(shè)計登記。
思瑞浦
思瑞浦是一家專注于模擬集成電路產(chǎn)品研發(fā)和銷售的集成電路設(shè)計企業(yè)。目前已經(jīng)擁有超過900款可供銷售的產(chǎn)品型號。產(chǎn)品主要以信號鏈模擬芯片為主,并逐漸向電源管理模擬芯片拓展,其應(yīng)用范圍涵蓋信息通信、工業(yè)控制、監(jiān)控安全、醫(yī)療健康、儀器儀表和家用電器燈眾多領(lǐng)域。
在2019年,其信號鏈產(chǎn)品收入占比為97.92%,電源管理類產(chǎn)品收入占比為2.08%。
憑借領(lǐng)先的研發(fā)實力、可靠產(chǎn)品質(zhì)量和優(yōu)客戶服務(wù),公司模擬芯片產(chǎn)品已進入眾多知名客戶的供應(yīng)鏈體系,其中不乏如興、??低?、哈曼、科大訊飛等各行業(yè)的龍頭企業(yè)。尤其在信號鏈模擬芯片領(lǐng)域,公司技術(shù)水平杰出,許多核心產(chǎn)品的綜合性能已經(jīng)達到了國際標(biāo)準(zhǔn)。
截止2019年12月31日,公司已擁有專利16項、其中發(fā)明專利14項,在中國境內(nèi)登記集成電路布圖設(shè)計專有權(quán)31項。公司的研發(fā)投入常年保持在20%以上。
結(jié)語
模擬芯片的產(chǎn)品種類非常復(fù)雜,產(chǎn)品生命周期長,不要求先進工藝,主要采用0.18微米或0.13微米的工藝就可以了,設(shè)計工藝需要依賴經(jīng)驗等等。而且它的使用范圍相當(dāng)廣泛,很多時候需要根據(jù)下游不同領(lǐng)域進行定制。因此,國內(nèi)的模擬廠商只要抓住了一個細(xì)分的應(yīng)用領(lǐng)域,深耕下去,就比較容易成活。
但如果想要進一步做大做強,就需要更加豐富的產(chǎn)品線來支持,相應(yīng)的投入也會很大,當(dāng)然更加需要加強自身的技術(shù)底蘊,做出自己有特色的產(chǎn)品來。
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