集成电路可以简要分为数字 IC 和仿照 IC 两大类。 仿照集成电路指由电阻、电容、晶体管等组成的用来处理连续函数形式 仿照旗子暗记的集成电路。现实天下中的声音、光芒、温度、压力等信息通 过传感器处理后形成的电旗子暗记便是仿照旗子暗记,其幅度随韶光连续变革。 仿照芯片种类繁多,在当前的电子产品中险些都有其身影,被广泛运用 在消费电子、汽车、工业、5G 等领域。 与仿照芯片相对应的是数字集成电路,后者紧张对离散的数字旗子暗记(0 和 1)进行存储和逻辑运算。
500 亿美金以上规模,大陆需求占比高。2020 年环球集成电路市场规模达到 3482 亿美元,个中仿照 IC 市场 规模约 570 亿美元,霸占 16%的份额。从区域分布情形看,中国大陆是 最大的仿照芯片市场,2020 年约为环球的 36%,市场有近 205 亿美元的 规模。 按照定制化程度划分,仿照芯片可以分为专用型芯片(ASSP)和通用型 芯片。据 IDC 数据,专用型芯片霸占仿照芯片市场 5 成旁边。

顾名思义, 专用型芯片的定制化程度更高,须要根据客户需求和特定电子系统对产 品的参数、性能、尺寸进行分外设计,比较于通用型仿照 IC 具有设计壁 垒较高、毛利率也更佳的特点。 对付专用型仿照芯片的划分常日依据其下贱运用领域,包含通信、消费 电子、汽车、工业等,个中每个领域又可进一步细化为线性产品、电源 管理产品、接口产品等,以射频前端模块为代表的射频器件就属于范例 的专用型仿照 IC,占到专用芯片比重高。通用型芯片则属于标准化产品, 适用于各种各样的电子系统,生命周期更长。设计壁垒比较于专用型芯 片较低,但产品细分品类多、不同厂家间的可替代性强、客户相对分散。
从运用角度看,仿照芯片也可分为旗子暗记链路和电源管理两大类。个中电 源管理芯片市场规模大于通用旗子暗记链路芯片。
1.1.1. 旗子暗记链
旗子暗记链:旗子暗记链路是指一个别系中旗子暗记从输入到输出的路径,紧张针对 仿照旗子暗记完成收发、转换、放大、过滤等功能。 旗子暗记链仿照芯片紧张包括:线性产品、转换器、接口、隔离器、RF 与微 波等。 一条完全的旗子暗记链是指将自然界的声、光、电等连续信息通过采集(传 感器)、处理(放大、缩小、滤波)、仿照/数字转换(ADC)转变为数字旗子暗记,经由系统处理(微处理器)后再转换为仿照旗子暗记(DAC)输出的 全体过程。
线性产品规模大,转换器产品增速快。从旗子暗记链芯片细分产品来看,2019 年放大器和比较器霸占最大份额 39%,市场空间约为 37 亿美金,此前 增速也快于转换器、接口两大类产品(市场空间分别约为 36 和 25 亿美 金)。但 IC Insights 预测在 2021-2023 年间,转化器产品的年均复合增速 靠近 9%,远高于放大器和比较器约 5%的提升速率,估量到 2023 年转 换器产品将霸占旗子暗记链细分市场约 41%,取代放大器和比较器成为最大 份额产品。
1.1.1.1. 线性产品
运算放大器是线性产品的基本构建模块之一。运放在其旗子暗记处理范围内, 常日可以认为是线性器件,即增益不随旗子暗记的幅度变革而变革。运放可 以结合外部电路器件实现旗子暗记的放大、求和、微分以及积分等数学运算。 若再搭配晶体管等有源器件,可被设计成数模转换器、模数转换器、调 制器、开关电容滤波器等多种核心旗子暗记链模块。
根据《高增益低失落调轨对轨运算放大器的研究与设计》,运放可根据其制 造工艺、输入输出旗子暗记类型以及性能指标等多个方面进行分类。根据制 造工艺的不同,运放可以分为 CMOS 运放、BJT 运放以及 BiCMOS 运 放;根据性能指标的不同侧重,运放可以被划分为低功耗运放、高增益 运放、高速运放以及精密运放等,从而知足不同场合的运用哀求;根据 输入输出旗子暗记的类型,运放可被划分为运算放大器、跨导运放、电流运 放等。
1.1.1.2. 转换器
转换器紧张包括 ADC(模数转换)和 DAC(数模转换)。转换器作为连 接仿照天下和数字旗子暗记处理的桥梁,在旗子暗记链中有着十分主要的地位。 按照功能划分,转换器紧张分为 ADC 和 DAC 两种,个中 ADC 运用处 景更加广泛。此外,市场对高速 ADC、DAC 的需求快速 增长,2018 年,仅占 6%出货量的高速数据转换器,创造了近 50%的销 售额。
ADC 产品运用十分广泛。ADC 是物理与数字天下的主要媒介,被广泛 运用于航天航空、通信、丈量、医疗、消费电子、汽车电子等领域,其 性能对全体系统影响显著。例如在无线通信系统的吸收机链路中,ADC 将经降频以及滤波处理后的基带、中频等旗子暗记转换为数字电路可识别、 处理的编码旗子暗记。 根据《高增益低失落调轨对轨运算放大器的研究与设计》,其事情流程紧张 包括仿照输入、抗混叠滤波、采样/保持以及量化/编码四个步骤,采样过 程是连续旗子暗记变成离散韶光旗子暗记,量化过程将连续幅值转化为离散幅值, 末了通过编码步骤,将量化电平变为逻辑代码。
速率、精度、功耗是 ADC 性能最直不雅观的表示。在实际芯片设计中,这 三方面性能每每相互制约,须要在设计时对三种指标进行折衷,捐躯某 些方面来突出其他方面。ADC 速率指采样速率 Fs(单位是每秒采样次 数);精度可以用 SNDR 来描述,空想状况下,ADC 的位数越高,每每 就会有更高的精度。在低速高精度的运用处景中,增量 delta sigma 较为 得当。在中等采样率和采样精度的运用处景下,delta sigma、SAR ADC 运用较为广泛。在对采样率哀求高,对精度哀求稍低的运用处景下,流 水线(Pipeline)和 FLASH ADC 较为得当。
DAC是数字旗子暗记到仿照旗子暗记的桥梁,紧张运用于通信、视频和音频等领 域。DAC 由加权网络、开关网络、数字旗子暗记输入、参考基准电压、放大 器构成,不仅仅是通信系统旗子暗记吸收真个紧张组成部分,也在家庭影院、 车载音响、手机音频输出等领域发挥主要浸染。详细而言:第一是高速 DAC,紧张被运用在射频领域,事情频率一样平常在几个 GHz 以上;第二 是高精度 DAC,具有很高的分辨率,领先产品位数达到 20 以上,紧张 被运用在音频领域;第三是兼顾高精度和高速的 DAC,紧张被运用在通 信领域中。
此外,由于不同 开相干接的节点内阻有差异,导致延时时间不同,限定了其在高速场景 的运用。电荷式架构由开关、电容以及跟随器等构成,由于紧张由电容 构成(静态电流流利小),其精度及功耗较为精良。但是当位数增加后, 充放电韶光会随电容数量的增加而增加,导致其转换韶光较慢,紧张被 运用于低功耗场景。
此外,电压和电容构造须要接运算放大器,对运放处理速率亦提出较高 哀求,对付电流式构造而言,紧张分为二进制加权电阻构造、R-2R 构造 以及电流舵构造。个中,电流舵构造是目前较为常见的 DAC 架构,具有 非常高的速率、精度以及很小的面积,在高速高精度 DAC 中运用广泛。
1.1.1.3. 接口
接口类产品紧张包括隔离器、收发器、数据缓冲器等,是电路间连接的 桥梁。
隔离器用于提升系统安全性,个中数字隔离器运用较为广泛。隔离器主 要使两系统具有高的电阻隔离特性,避免电路在相互通信时受损,个中 数字隔离器运用较为广泛。
光耦占比高,数字隔离器快速增长,2024 年超过 7 亿美金。
下贱运用看,数字隔离芯片紧张运用于信息通讯、电力自动化、工厂自 动化、工业丈量、汽车车体通讯、仪器仪表和航天航空等场景。根据 Markets and Markets 的 数据,2020 年数字隔离类芯片在工业领域占比达 28.58%,汽车电子占 比达 16.84%,通信领域占比达 14.11%位列第三名。2026 年工业领域、 汽车电子领域和通信领域将分别占比 28.80%、16.79%和 14.31%。
多路复用器(MULTIPLEXER,也称为数据选择器)是一种通过将数据 从多个输入行/流路由到一个输出行/流来将并行数据转换为串行数据的 设备。多路复用器可使系统减小本钱、降落繁芜性、减少布线的利用和 资源的共享。
收发器产品种类浩瀚。按照协议可划分为 CAN、LIN、RS-485(符合 TIA/EIA 485,常用的多点系统通信接口标准之一)、RS-232(常用的串 行通信接口标准之一)等系列,个中 CAN 和 LIN 在车载电子中运用广 泛。比较于 CAN 总线(传输速率快、本钱较高,用于发动机管理等主要 环节),LIN 总线是一种低本钱的方案,目标定位于车身网络模块节点间 的低端通信,紧张卖力智能传感器及实行器的串行通信,如座位、车窗、 方向盘、大灯、车锁等。
1.1.2. 电源链
电源管理芯片市场较旗子暗记链更大。根据 Frost&Sullivan 统计,2020 年全 球电源管理芯片市场规模约 328.8 亿美元,2016-2020 年 CAGR 为 13.52%。随 5G 通信、新能源汽车等市场发展,电子设备数量及种类持 续增长,带动电源管理芯片需求增长。海内来看,2020 年中国电源管理 芯片市场规模约 800 亿元公民币,霸占环球约 36%市场份额。估量 2020 年至 2025 年,中国电源管理芯片市场规模 CAGR 为 14.7%, 2025 年 将达到 234.5 亿美元的市场规模。
电源链产品紧张包括:AC/DC、DC/DC、电池管理、驱动芯片等。针对 电子产品各部分正常事情电压不同,电源管理芯片对电池输出的固定电 压进行升降压、稳压处理后,使其达到期望的电压值,以知足各个模块 的供电须要。电源芯片根据运用处景差异,可单独利用或与外部电子元 器件组合成模块从而实现电源转换的功能。
电源管理方案从分立向集中式演进。随着技能的发展,下贱电子设备对 于效率以及体积的哀求不断提升,目前电源管理方案也在不断升级,集 成度不断提升。
1.1.2.1. DC/DC
DC/DC 模块:DCDC模块包括的仿照 IC种类紧张为 DC/DC开关电源、 线性电源(紧张是 LDO)以及用于调制的 PWM、PFM、PFC 等。目前存 在的 DCDC 电源芯片紧张包含两种:一是线性电源,紧张包括低压差线 性稳压器(LDO)等;二是开关电源。其 中,LDO 紧张被运用于降压稳压、输入电源隔离、滤波等。开关电源主 要被运用于事情电压转换、隔离以及降噪等,比较于 LDO 其电路更加 繁芜,本钱也相应更高。
综合来 看,DCDC 产品市 场规 模有望 达到 76.7 亿美金 (开 关 DCDC+LDO)。线性稳压器来看,2020 年市场空间为 27.13 亿美元,估量到 2026 年, 市场规模有望达到 31.78 亿美金。 LDO 电路构造较为大略。运放会持续比较电路的输出电压与参考电压,并实时 调节 MOSFET 的栅极电压,从而实现稳定的输出电压。
开关电源可以分为隔离式和非隔离式。根据变压办法,开关电源可以被 分为隔离式和非隔离式,个中非隔离式 DCDC 电源转换效率更高,体积 小,繁芜度较低,基本拓扑紧张包括降压(buck)、升压(boost)以及升 降压型(buck-boost)等。隔离式 DCDC 电源通过变压器来实现电压的 升降,抗滋扰能力更强,安全性也更高,但常日体积较大,本钱较高。
PFC 掌握在开关电源中用以提高功率因数。功率因数(PF)指的是有效 功率与总耗电量的比值,用以衡量电能被利用的效率。功率因数越大, 表示电能利用率高。PFC 掌握器通过对输入电流波形进行调制,减小电 流谐波并减小输入电压与基波电流的相位差,提升 PF 值。在开关电源 DCDC 中,PFC 掌握器紧张用以调节电流和电压之间的相位差,减少功 率丢失。
比较有源 PFC,无源 PFC 调制效果更佳。
DC/DC 开关电源调制紧张包括 PWM 和 PFM,由 PWM、PFM 或 PWM/PFM 掌握器来实现。DCDC 开关电源中核心功率开关器件的调制 办法而言,常采取以下三种办法:1、脉冲宽度调试(PWM);2、脉冲 频率调制(PFM);3、稠浊脉冲调制(PWM/PFM)。在不同运用中,要 针对系统设计的哀求,采取相应的脉冲调制办法,由 PWM、PFM 或 PWM/PFM 掌握器来实现该功能。
PWM 办法:反馈电压与基准电压闭环负反馈调节,对 PWM 脉冲占空比进行调控,进而实现对系统输出电 压的掌握。 PFM 办法:当系统轻载时,PWM 功耗大,为填补 PWM 不敷,PFM 被 提出。PFM 调制办法有二:1、保持脉冲高电平时间恒定,调节低电平 持续韶光,来改变脉冲频率;2、保持脉冲低电平时间恒定,调节高电平 的持续韶光,来改变脉冲频率。 PWM/PFM 稠浊模式:该模式可以理解为是 PWM 和 PFM 的领悟,即 开关电源的脉冲宽度和频率均可以改变。
1.1.2.2. AC/DC
AC/DC 模块:AC/DC 紧张运用于消费、医疗、工业和过程掌握、丈量、 半导系统编制造设备和国防等领域。例如在家电设备中,设备实现高效 AC/DC 转换可以显著减少能量丢失,节约本钱。在电动交通领域,高性 能的 AC/DC 可以有效加快充电桩的充电速率。在 AC/DC 系统中,常日 包含低电压掌握电路及高压开关晶体管,从而将互换变换为直流。 AC/DC开关包括隔离式和非隔离式两类。一样平常AC/DC开关电源包括隔 离式和非隔离式两种类型,非隔离式 AC/DC 开关电源紧张运用于电压 较小的场景,常见的拓扑构造为 buck 降压型以及 boost 升压型。隔离式 AC/DC 开关电源运用更为广泛,紧张被运用于高电压场景,如工业设备 供电等,常见拓扑构造包括正激、反激、全桥、半桥、推挽等。
AC/DC 中功能模块紧张包括 AD/DC 转换器以及用于调制的 PWM、 PFM、PFC 等。 个中,保护(采样)电流浸染是对输出电压进行检测和采样,并将采样 旗子暗记送入掌握电路(包含 PWM、PFM 等)进行调制,掌握功率管的驱 动脉冲宽度,从而调度导通韶光以使输出电压稳定。
1.1.2.3. 电池管理
电池管理系统(BMS):BMS 是电池与用户之间的纽带,紧张工具为二 次电池。一样平常而言,BMS 要实现的功能包括:准确预估电池的核电状态、 平衡单体电池、动态监测电池组事情状态等,须要一系列仿照、数字芯 片密切合营,完成特定监测功能。
BMS 中的仿照芯片紧张包括充电管理 IC、电池计量 IC、电池安全 IC 等。电池安全 IC 卖力监控电池状态,通过实时监测每节电池或电池包, 避免涌现过充、过放、过流和短路等故障。电池计量 IC 卖力打算电池的 电量状态和康健状态。充电管理 IC 将外部电源变压,并在充电时进行检 测。
2020 年 BMICs 市场规模约为 30.23 亿美金。
1.1.2.4. 驱动芯片
驱动芯片:驱动芯片介于主电路和掌握电路间,通过放大掌握电路的信 号(常日是 PWM 脉冲),使其能够实现对功率晶体管的驱动。按照运用 领域,驱动芯片可以紧张分为:电机驱动芯片、显示驱动芯片、音频功 放芯片等。下贱运用来看,2018 年电机驱动芯片的占比最高,且至 2023 年都将保持霸占率第一的地位。
电机驱动芯片内每每集成 CMOS掌握电路和 DMOS功率器件。电机驱 动芯片可与主处理器、电机和增量型编码器三者组成共同运动掌握系统。 根据《高压 N 型 DMOS 全桥直流电机驱动芯片的研究与设计》,电机驱 动芯片内部紧张包括电源模块、高压电荷泵模块、功率管栅极驱动模块、 模式掌握模块、保护模块等。个中电源模块由 LDO 及带隙基准电压源 组成,为后级低压模块供应稳定的供电电压。功率管栅极驱动模块包括 栅极驱动电路以及高压 DMOS 功率管(可以被集成在芯片内部),其作 用是供应栅极驱动电压和电流,DMOS 功率管可以实现快速的关断和开 启。模式掌握模块紧张将外部输入的逻辑旗子暗记转换为栅极掌握旗子暗记,来 分别掌握电机的转向、速率等。保护模块的紧张功能是供应过温保护、 过流保护、欠压锁定、上电复位等。
显示驱动芯片:每每采取标准通用串行亦或并行接口接管命令与数据, 同时天生相应的电压、电流、解复用、定时旗子暗记,使显示终端呈现所需 的文本或图像,紧张包括 LED 驱动芯片、LCD 驱动芯片等。显示驱动 芯片运用十分广泛,紧张涵盖智好手机、可穿着、平板电脑等各种消费 电子设备以及汽车、工业等具有显示功能的设备中。以 LED 驱动芯片为 例,其芯片按 照功能可以划分为多个子模块,包括偏置模块(供应参考电压和偏置电 压)、偏差放大模块、脉宽调制模块(如 PWM 模块)、驱动模块(前级 驱动电路)、振荡器模块以及各种保护器模块等。
音频功放芯片紧张运用于媒体播放设备的音频旗子暗记放大,包括A类、B 类、AB 类以及 D 类等。音频功放芯片的功能是将来自音源或前级放大 器输出的弱旗子暗记放大,同时实现对播放设备的驱动,产生声音旗子暗记,是 多媒体播放设备的核心部件。根据《高效率无滤波的 D 类音频功率放大 器芯片设计》,目前常见的音频功放芯片按照功率及放大效果紧张可以 划分为 A、B、AB、D 类芯片等。
个中 A 类功放芯片是完备线性放大的放大器,能耗较大,但失落真度低; B 类功放效率较高,但常产生超过失落真;AB 类功放兼容了 A 类功放和 B 类功放的上风,效率比和保真度较为平衡,在汽车音箱中运用较为广 泛。D 类功放(也称为数字功放),通过 MOSFET 器件事情,比较于 AB 类功放效率更高(理论效率可以达到 100%)。以 D 类芯片为例,其紧张 包括前置放大器模块、PWM 调制模块、内振荡器模块、关断掌握模块、 门级驱动模块、偏置电路以及噪声肃清模块等。
1.2. 四大特性梳理
仿照芯片和数字芯片比较,从设计、制造到产品价格、种类和生命周期 都有较大差异,大致可以总结为 4 方面:1)产品生命周期长;2)细分 品类更多;3)特色工艺壁垒高;4)设计更加依赖研发职员履历。
1.2.1. 产品生命周期长
仿照芯片自身迭代性子叠加供应链行为特点,决定了产品生命周期长, 常日在 5 年以上。不同于数字芯片对算力和效率的追求,仿照芯片更加 强调可靠性、稳定性和同等性,其迭代不受摩尔定律限定,因此产品能 够保持更久的适用性而不被市场淘汰。此外,下贱整机客户对付仿照芯 片认证哀求严格、认证周期较长,看重仿照厂商产品的多样性、齐套性 和延展性。据艾为电子招股解释书的表露,客户对仿照芯片的认证周期 为 3-9 月,从首次打仗终端客户到发卖的开拓周期为 1-3 年。但是真正 当厂商进入客户供应链后,客户更换供应商的意愿较低,相同的产品大概率能够持续多年担保相对稳定的发卖,平台型仿照公司还能通过向老 客户推广新产品得到份额的提升。 因而仿照芯片的生命周期更长,常日在 5 年以上、乃至到达 10 年,远高 于数字芯片的 1-2 年。
1.2.2. 细分产品种类多
仿照集成电路下贱需求分散,每一细分赛道空间相对明确。比拟数字芯 片,仿照厂商下贱客户分布相对分散,Intel 第一大运用 PC 真个占比超 过 50%,而德州仪器的第一大运用需求——工业的占比仅 37%。同时, TI 2020 年年报表露称,公司 2018、2019 年均没有单个客户收入占比超 过 10%,2020 年也刚达到 10%而已。与此对应,由于细分需求分散,即 使是仿照芯片总市场规模已经达到 570 亿美元,细分为每一产品对应的 子赛道空间却相对较小。例如,仅射频前端芯片就又可以细分为射频开 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,据 卓胜微招股解释书的数据,2018 年射频开关市场规模 16.54 亿美元、射 频低噪声放大器市场规模 14.21 亿美元,空间相对明确。因此,对付模 拟厂商而言,不断扩展产品种类以构建平台型公司,是得到发展的主要 路径。
由于运用处景繁芜且对性能的哀求有所侧重,仿照芯片细分品类较多。 不同运用处景对芯片性能提出了差异化的哀求,导致产品考察参数繁多。 例如,对付 AC/DC 电源芯片,其紧张参数就包括供电电压、输出功率、 导通电阻、封装技能等,车载充电器和家用充电器比较,也会更加看重 效率、寿命和可靠性等指标。即便是类型相同的仿照 IC 也会由于个别参 数不同而衍生出新的料号,造玉成部仿照芯片市场细分产品较多。2020 年,ADI 有靠近 45000 种产品,2021 年达到 75000 SKUs,个中 80%的 收入来自于贡献不超过 0.1%的产品。此外,德州仪器产品数目也有近 80000 项。对付海内公司,虽产品数目不及国际龙头,但增长趋势迅猛。 据公司年报,圣邦股份 2016 年末仅 16 大类、800 余款产品,截至 2020 年末已扩展至 25 大类、1600 余款产品,发展逾 100%。(报告来源:未来智库)
1.2.3. 特色工艺壁垒高
出于差异化定制需求和对性能提升的考虑,仿照芯片常日采取BCD特 色工艺技能。BCD 工艺由意法半导体在 1986 年率先研制,是一种将 Bipolar、CMOS、DMOS 集成在同一芯片上的单片集成技能。Bipolar 可 制备高精度器件、CMOS 具有高集成特性、DMOS 作为功率输出极具有 高效率、高强度、高耐压等优点,而 BCD 能够有效集成三者上风,为模 拟产品定制化需求供应制备技能根本。整合后的 BCD 能够大幅降落功 耗,提高系统性能,降落本钱,增加芯片的可靠性。
近三十年来,BCD 工艺已取得了极大的发展,从最初的 4 μm 制程,到 现在对 65 nm 的打破,线宽不断减小,但与标准 CMOS 工艺遵照摩尔定 律持续追求线宽更小、速率更快不同,BCD 工艺未来将向着 3 个方向分 化发展:高压、高功率、高密度。
1)高压 BCD 工艺紧张适用于 500-700V 电压,其核心在于提高器件耐 压,同时实现对电压的精确掌握。常日而言为提高耐压须要更厚的外延 层,导致横向扩散会花费更多的硅片面积。根据《BCD 工艺概述》先容, 为化解这一问题,1979年J.A.Appels 等人提出将RESURF(reduced surface field,即降落表面电场)技能运用于横向 DMOS 中,利用轻掺杂外延层 使得表面电场分布更加平坦,从而改进表面击穿特性,使得击穿发生在 体内以提高器件的击穿电压。此外,高压运用须要更加繁芜的数字电路 对电压等级加以精确掌握,因此高压 BCD 的技能难点在于光刻尺寸的 减小。
2)高功率 BCD工艺紧张用于电压范围 40-90V、大电流、中等规模的控 制电路中,例如汽车电子。其发展关键在于提高器件可靠性,同时最大 程度的降落本钱。参考《BCD 集成电路技能的研究与进展》中的论述,以意法半导体的 0.8 μm BCD 4 为例,此类工艺中的 DMOS 器件霸占管 芯的较大面积,因此其发展关键是如何优化 DMOS 器件的构造以提高器 件强度、降落导通电阻,同时降落掌握电路的本钱,而减小工艺特色尺 寸并非其关注重点。
3)高密度 BCD 是 BCD 工艺与标准 VLSI CMOS 工艺的领悟,代表了 BCD 工艺的主流方向,运用领域最广。高密度 BCD 耐压常日在 5-50 V 之间,汽车电子紧张为 70 V,高集成度能提高产品功能多样性,同时有 效降落器件的体积和重量。范例的故意法半导体推出的 0.6 μm BCD 5 和 0.35 μm BCD 6,高密度表示在两种工艺均集成了非易失落性存储器。
高密度 BCD 工艺的核心在于若何在高光刻精度的 CMOS 平台实现 DMOS 器件,并使其达到最优性能。例如,传统 DMOS 工艺的永劫光 高温推阱工艺、VLSI(Very Large Scale Integration,即超大规模集成电 路)所需的特色尺寸减小工艺、以及薄栅氧层低毛病哀求之间并不兼容。 为了实现 BCD 和 VLSI CMOS 工艺的领悟,BCD 5、BCD 6 研发了一系 列改进工艺,包括采取大角度离子斜注入技能减少热过程、提高光刻精 度以增加沟道电流密度、利用 5 层 Al/Cu 金属互连以降落导通电阻、采 用 P - /P +衬底改进寄生双极晶体管效应、运用自对准硅化物技能提高器件 强度和速率等。
高密度 BCD工艺的发展方向是更小的光刻尺寸、更加模块化和灵巧化 的工艺步骤。所谓模块化是指将一些器件制成标准化模块,根据实际应 用需求选用或省略该模块。采取模块化的开拓方法有利于高效完成产品 设计,从而快速知足市场持续增长的需求,同时担保性能、功能和本钱 达到最佳折中。
高端 BCD 工艺壁垒较高,紧张被欧美厂商所节制。目前节制高端 BCD 特色工艺技能的紧张为欧美厂商,包括意法半导体、德州仪器、ADI 等。 东部高科等也属于 BCD 工艺第一梯队领跑者,与欧美 IDM 厂商差距已 经很小,乃至在某些方面更加精良。此外,中芯国际、华虹半导体、华 润微等也在不断推出 BCD 工艺平台,华虹的第二代 0.18 微米 5 V/40 V BCD 工艺平台 40 V DMOS 击穿电压达到 52 V,导通电阻也显著低落, 达到该制程领先工艺水平。只管如此,我们估量大陆厂商和国际最前辈 的水平仍旧有 1 代工艺(3-5 年)的差距。
1.2.4. 设计更依赖履历
仿照芯片设计自动化程度低,赞助设计工具较少,更加依赖设计师的经 验积累。数字芯片可以借助 EDA等工具赞助设计,前期逻辑设计中Logic Synthesis 和 Formal Verification 的自动化程度较高,后期版图设计也可 借助软件自动完成并优化,因此数字芯片设计门槛相对较低,均匀学习 曲线大约 3-5 年。但是仿照芯片可以借助的设计工具较少,须要工程师 凭借设计履历完成逻辑设计和版图布局。
此外,由于仿照芯片对寄生电容等敏感,不同运用处景下纵然是同类型 芯片的 layout 版图设计也须要进行调度。这也就造成仿照芯片设计门槛 高、研发周期长,均匀人才培养周期须要 10-15 年。因此,仿照 IC 设计公司的核心竞争力就表示在研发团队上,公司能否持续扩品类很大程度 上依赖于研发团队的规模和设计能力。统计海内仿照厂商 2018-2020 年 研发职员数和公司营收数据,可以创造两者大致呈现正干系。
1.3. 市场:周期性较弱,规模稳增长
1.1.1. 仿照芯片行业周期性相对较弱
周期性:行业周期性较弱,增长稳定性高。仿照芯片作为半导体子行业, 其周期变革基本和集成电路行业相同等。但由于仿照芯片产品种类繁杂、 分散,下贱涉及市场广,各行业需求颠簸此消彼长、相互对冲,因此模 拟芯片增长颠簸性弱于集成电路行业整体的颠簸性。
1.1.2. 汽车和通信拉动仿照芯片需求
发展性:仿照行业增速稳定,但不代表增长缓慢,相反,其增速高于集成电路整体。WSTS 的数据显示,从 2013-2020 年,环球仿照集成电路 的发卖额从 401亿美元提升至 570亿美元,年均复合增长率达到5.15%, 而环球数字 IC 市场 CAGR 仅为 4.66%、集成电路整体增速 4.74%。据 IC Insights 预测,仿照集成电路 2018-2023E 的增长率有望达到 7.4%,远 超过整体市场增速 6.8%,仅次于存储细分行业 7.8%的年均复合增长率。
通信、汽车是主要运用领域,未来亦将拉动行业发展。按照下贱需求划 分,仿照芯片紧张被运用于消费、通讯、电脑、汽车、工业等,个中在 通信领域的发卖额占比比较高,2020 年达到 37%,汽车电子以及工业占 据 22.5%和 20.9%的发卖额。根据 IC Insights 数据,未来汽车电子和通 信占比有望进一步提升,成为拉动仿照 IC 需求的主要动力。
1.1.2.1. 汽车仿照 IC:受益新能源车快速渗透
随技能不断完善及环球政府的大力推进,新能源汽车未来有望保持较高 增速: 供给端来看。特斯拉等造车新势力通过打造全新的用户体验及产品模式, 倒逼传统厂商向新能源转型,形成良性循环,大量优质新能源车型被纷 纷推向市场。 需求端来看:购车群体对新能源车逐步产生认识叠加政府的大力推进, 新能源汽车消费人群逐步起量。因此,新能源车未来有望逐步替代传统 能源汽车,成为汽车市场增长的紧张驱动力。
2021 年环球新能源车出货量快速增长。进入 2021 年后,环球出货量快 速增长,截至 2021 年上半年,环球新能源车出货量超过 250 万辆,估量 整年增速将超过50%。从出货构造看,纯电动和插混动力霸占环球约99% 份额,氢燃料电池汽车占比约为 1%。 分地区来看,中国是环球最大市场之一,2021 增速较快。2020 年,中国 霸占环球新能源汽车出货 41.27%,欧洲这一份额为 43.06%,二者是全 球最大的新能源汽车市场。
从发卖构造来看,海内纯电动车霸占新 能源汽车销量比重为 81.6%,稠浊动力车占比为 18.60%,氢燃料电池汽 车占比仅为 0.07%。 销量增长有望持续,拉动上游汽车电子需求。随着技能的不断成熟与成 本的显著低落,新能源汽车的用户体验得到了显著的提升,随着消费者 需求不断开释,未来中国乃至环球新能源汽车销量将坚持长期高速增长, 行业进入高景气周期,估量 2021-2026 年的 CAGR 将靠近 30%。随着下 游新能源汽车需求不断开释,汽车电子作为新能源车家当链的上游有望 充分受益。
仿照芯片是汽车座舱、动力、车身域的主要组成部分。 随着电动车加速渗透,仿照芯片代价量提升,打开行业空间。根据英飞 凌、strategy analytics 和 IHS Markit 的统计数据,ICE(内燃车)内半导 体代价 396 美元;而 PHEV 和 BEV 二者半导体代价量为 834 美元,显 著高于传统燃油车,比较 ICE 的半导体代价量增加了约 438 美元。仿照 芯片作为电动车动力域主要组成部分,单车代价量有望显著提升,打开 行业空间。
1.1.2.2. 通信仿照 IC:受益信息网络根本培植
“十四五”数字经济发展方案有望加快信息网络根本举动步伐培植,推动通 信设备市场持续增长。2020 年,我国数字经济核心家当增加值占 GDP 比重达到 7.8%,为经济发展供应了强劲支持。目前,我国已建玉成球规 模最大的光纤和 4G 移动通信网络,5G 网络培植和运用也在加速推进。 2020 年,我国宽带用户遍及率显著提升,光纤用户占比超过 94%,移动 宽带用户实现 108%的遍及率,互联网协议 IPv6生动用户数达到 4.6亿。 “十四五”数字经济发展方案的履行,将持续推动 5G 商用支配和规模 运用,同时加快 6G 技能的研发力度,实现信息网络根本举动步伐的优化升 级。
2020年环球通信设备市场规模达到 925亿美元,中国运营商份额超40%。 据 Dell’Oro Group 数据,随着无线接入网(RAN)和移动核心网络在内 的多个无线领域的强劲增长,以及宽带接入和消费电子展(CES)的温 和驱动,估量 2021-2027 年环球通信设备市场将以 4%旁边的速率稳步 增长,在 2027 年达到 1217 亿美元的规模。从紧张供应商来看,华为的 市场份额显著领先于行业第二,2020 年达到了 30.8%的市占率。此外, 即便是在贸易摩擦的背景下,华为、复兴两家中国通信设备供应商的市 场份额仍逐年上升,2020 年实现了超越 40%的市场份额。
仿照芯片在通信设备系统中有着广泛运用。一套完全的通信系统包含了 从旗子暗记链到电源链的多种仿照芯片,对设备的正常运行发挥着重要浸染。 据 TI 官网,仿照芯片在通讯领域的运用可以分为四大类型,分别是宽带 固定线路接入、数据通讯模块、有线网络和无线根本举动步伐。
1)宽带固定线路接入:以调制解调器为例。从特性上看,该系统须要克 服温柔应各种旗子暗记条件,同时要具备出色的外机接口(EMI)、失落真性能 以及较低的功耗。构造决定性能,从其元器件构成上看,该系统的非隔 离负载点(PoL)电源、测序和监控部分、LED 掌握部分均用到了大量的电 源管理芯片,包括升/降压转换器、线性稳压器 LDO、负载开关、驱动芯 片和端口掌握器等。在 DSL 宽带、以太网接口、USB 等部分,线性产品 如放大器、接口收发器等仿照 IC 也发挥了主要浸染。
2)数据通信模块:以光学模块为例。这类通信设备紧张是指高宽带数据 通信的光收发器,常日须要更低的功耗以抑制模块升温,同时也须要通 过精确调控激光二极管进而实现对输出功率的调节。值得一提的是,在 数据通信光模块的 4 个主要部分(Photo Diode Bias, Measurement Feedback, SerDes Clock Data Recovery & Laser Driver , Externally Modulated Laser Electro Absorption Bias),都有精密 ADC、DAC 的运用 以完成模数、数模转换。
3)有线网络:以 WLAN/Wi-Fi 接入点为例,其紧张用于高速网络连接 的千兆位以太网链路,具有微掌握器、符合 802.11 标准的射频 (RF) 收 发器。其运用到的电源链仿照芯片包括 PWM 掌握器、隔离式 DC/DC 转 换器、升/降压转换器和线性稳压器 LDO 等,旗子暗记链仿照 IC 包括 RS-232 收发器、ESD 和浪涌保护 IC 等。
4)无线根本举动步伐:以小型蜂窝基站为例,其具有宽带宽和多频带操作的 高度集成仿照前端器件,通过分组接口实现网络同步,可在高环境温度 下实现高密度电源管理。详细而言,仅在 RF front end & power amplifier 部分,就利用到了电源管理、ADC/DAC 转换器、运算放大器、数字/模 拟温度传感器这四大类。 由此可见,通讯设备险些席卷了所有仿照 IC 细分子类,包括旗子暗记链和电 源链。随着 5G 移动网络培植的加速推进,仿照芯片在通信领域的市场 仍将不断被开拓。
1.4. 份额:格局较分散,国产化率低
仿照 IC市场以 TI 为龙头厂商,整体市场份额相对分散。根据ICInsights 官网表露数据,2020 年仿照集成电路行业龙头厂商TI 的市占率达到19%,其次为 ADI 市场份额 9%,之后各公司的市场份额均不超过 7%,CR5 仅 48%,整体市场份额相对分散。
从行业发展来看,市场集中度有所上升,从 2015 年以来,CR10、CR5 均上升 7%。CR10 从 2015 年的 56%上升至 2019 年 67%,增加近 11 个 点,2020 年略有低落至 63%。行业集中度的上升紧张来自于除 TI 以外 的厂商,发卖额位列 2-5 厂商市场的份额上升阐明了绝大部分行业集中 度的提高,TI 的市占率仅提升 1%,而剩余厂商的市场份额合计没有发 生变动。
行业格局相对稳定,前五大厂商名单近年来未曾发生变动。根据 IC Insights 数据,从 2014 年到 2020 年,发卖额前 5 的厂商名单没有发生变 动,分别为 TI、ADI、Skyworks、Infineon 和 ST。排名前 10 的厂商名 单仅 1 家 Linear Technology 由于被 ADI 收购而退出名单。 目前,仿照行业前十大厂商均为美欧日。从 2020 年发卖额排名前十的 厂商可以看出,TI、ADI、Skyworks、NXP、ON Semi、Microchip、Maxim 为美国厂商,英飞凌、意法半导体为欧洲厂商,Renesas 为日本厂商,合 计霸占环球仿照行业 63%的份额。
海内仿照芯片自给率较低。2013年海内仿照IC发卖额不敷1500亿公民 币,但随着近年来国家大力推动半导体行业的发展,2018 年仿照 IC 细 分市场规模已经超过 2200 亿元,五年来年均复合增长率高达 9.15%,而 同期环球市场 CAGR 仅为 7.94%,海内仿照集成电路市场未来增长态势 良好。此外,目前海内仿照芯片自给率虽逐年爬升,但 2020 年自给率仍 仅有 12%,国产替代空间广阔。随着市场总量增长,及构造不断调度, 海内仿照 IC 厂商正处于极佳的发展窗口期。
2. 复盘:研发、并购及发卖是关键2.1. 德州仪器
德州仪器(Texas Instruments,下文简称 TI)是环球最大的仿照半导体 公司,业务领域涉及仿照技能、数字旗子暗记处理(DSP)和微处理器(MCU), 同时致力于汽车及工业设备芯片的研发和制造。2020年,TI的仿照业务 收入达到 109 亿美元,市占率达到 19%,是环球仿照芯片龙头厂商。
2.1.1. 发展进程:逐步聚焦仿照 IC
1)1930-1951 年初步创设:从地质勘探到电子。TI 的前身,是 1930 年 J·克莱伦斯·卡彻和尤金·麦克德莫特共同创建的地球物理业务公司 (GSI)。最初,GSI 依托于德克萨斯州得天独厚的石油资源,主营业务 是为石油工业供应地质勘测,但随着石油开采量提升,行业内供大于求, 为应对冷落期,GSI 开始扩展业务类型,生产国防电子产品。由此,GSI 的电子业务逐渐成为公司的支柱家当。1951 年,公司重组,改名为“通 用仪器公司”,同年再次更名为“德州仪器”。
2)1951-1995 年主营军工:不断开拓新产品,营收高速增长。在两次世 界大战期间,公司凭借军用订单,为美国军方供应大量空军雷达系统、 激光制导等系统,国防产品一度霸占公司发卖额的 80%。1954 年 TI 首 次成功研制出商用硅晶体管,同年制造出首台晶体管收音机,就此成为当时唯一能够批量生产硅晶体管的公司。1958 年,TI 的一名员工杰克·基 尔比研制出世界上第一块集成电路,随后开启了 TI 的研发新期间,并为 当代电子元器件的发展打下了坚实根本。TI 营收实现同比高速增长,年 均复合增速靠近 40%。
此后四十多年的韶光里,TI 通过持续研发不断拓展新产品,业务收入增 长靠近 500 倍。1967 年,TI 开拓出第一款电子手持式打算器,并将事情 重点转向开拓更快、更小、功能更强大的集成芯片。在这一期间,TI 迎 来了快速发展,年专利申请量坚持在 300-500 件旁边,1969 年乃至达到 了创记录的 800 件以上。TI 推出了第一款单芯片微掌握器(MCU),将 打算元件集成在一块硅片上,运用于改造家用电器、消费类电子产品和 工业用设备。其余,TI 还研发出了单芯片语音合成器、单芯片数字旗子暗记 处理器等一系列产品,并生产出面向高速数字旗子暗记处理的微掌握器。 1985 年,TI 发明了数字微镜器件,它也被称为 DLP 芯片,这款芯片的 发明为 DLP 技能和 DLP Cinema 奠定了根本。个中,DLP 技能源自 1977 年 TI 的科学家开启的光源掌握研究,这一研究直到 1996 年才成功 地进行商业运用,向客户供应基于 DLP 数字显示技能的光学系统。DLP 技能即数字光处理,是一种把影像旗子暗记经由数字处理,再把光投影出来 的技能。目前,DLP 影院技能霸占了超过 80%的院线荧幕,而个中 90% 以上的投影仪采取的都是 TI 的 DLP 技能。并且,TI 还将 DLP 技能运用 于工业领域,例如 LED 面板的蚀刻和修复、PCB 电路板的印制、3D 打 印技能等。
3)1996-2011年并购整合:外延式并购持续开拓市场,产品构造转型显 著提升公司毛利率。自进入高速发展期以来,TI 通过数次并购、出售进 行企业整合。1996 年-2011 年,TI 通过两轮整合,完成两次产品转型, 先后出售了 LCD、DSL、传感器和手机基带业务,同时收购了 30 多家 公司,个中包括 1996 年的 Silicon Systems、1999 年 Unitrode 和 Power Trends、2000 年 Burr-Brown、以及 2011 年收购 National Semiconductor。
第一轮 1996 年前后,TI 全方位布局旗子暗记处理市场。1996 年 5 月,TI 首席实行官杰里·琼金斯因心脏病突发去世,43 岁的安吉伯临危受命出任 CEO。安吉伯上任之后,一改 TI 此前多领域布局的经营计策,相继出售 国防、软件、印表机、检测仪器、条记本电脑和 DRAM 等 20 多个奇迹 部,同时并购 20 多家公司、心无旁骛押宝 DSP。通过系列收购 BurrBrown、Toccata Technology ApS、Dot Wireless 和 Alantro Communications, TI 打造起包括音频放大器、电路板、无线系统架构和协议软件、无线局 域网在内的 IC 产品体系。这一期间内,TI 的业务计策重点除数字旗子暗记 处理器之外,已经席卷仿照集成电路的开拓,并致力于组合主力产品DSP 与仿照 IC 的业务模式。此前,公司整体毛利率坚持在 30%的水平常年 未变,而在产品构造聚焦旗子暗记处理市场后,公司毛利率显著提升约 20pcts, 在仿照 IC 领域以 14%的市场份额霸占第一位。
第二轮 2005-2011年旁边,公司转而重点布局汽车和工业领域。2005年 起,TI 先后出售 LCD、DSL、传感器、手机基带业务,操持重点布局汽 车和工业领域。但由于仿照 IC 市场分散的固有特点,TI 的市场份额难 以得到较大的提升。为了巩固在仿照芯片领域的地位,2011 年,TI 又以 65 亿美元的对价完成了对 National Semiconductor 的收购。得益于产品 矩阵的不断完善和丰富,公司整体毛利率开始逐年爬升。
4)2012 年至今聚焦核心业务:仿照与嵌入式处理,下贱专注于汽车及 工控领域。从产品布局看,公司结束移动市场的 OMAP 业务,专注于嵌 入式平台。移动芯片领域,在苹果的 iPhone 涌现前,TI 作为诺基亚等厂 商的芯片供应商,手握大部分手机的处理器。然而,智好手机涌现之后, TI 短缺通信基带领域的专利技能,其产品仅包括CPU和一些DSP单元, 手机厂商利用 TI 的产品必须搭配其它公司的基带芯片,导致生产本钱 上升。而同期间竞争对手高通的方案是打包出售芯片和基带,更为大略 高效,手机厂商也就不再方向于选择 TI 的芯片。终极,公司逐渐放弃了 移动芯片市场。2012 年,TI 宣告结束移动市场的 OMAP 业务,专注于 嵌入式平台。从下贱运用看,公司在 2012 年以前紧张覆盖通讯和打算机 两大市场,两者霸占公司主营业务超过 60%。而 2012 年之后,随着公司 前期布局逐渐落实,工业、汽车领域产品逐步放量,成为公司营收增长 的紧张驱动力,2020 年合计霸占营收的 57%,相较于 2012 年提高近 30 pcts。
2.1.2. 以史为鉴:充分受益研发、发卖及并购能力
通过复盘 TI 发展史,得到启迪有三:1、赛道聚焦:主动做减法,巩固 仿照产品上风做大做强;2、高研发投入+并购:扩展产品线,形成技能 护城河;3、“蝗虫式”营销:打劫市场,提升客户粘性;现分述之:
1)赛道选择:聚焦仿照,主动做减法。TI 的发展并非一帆风顺。移动芯 片领域,TI 未把握住 2011 年之后由智好手机驱动的时期浪潮,在 2012 年结束了 OMAP 业务,收购国家半导体补全产品线,聚焦仿照芯片。
2)高研发投入带来的内生增长,与并购驱动的外延增长,共同推动公司 品类扩展、规模扩大。复盘 TI 发展近 70 年的历史,我们创造公司的成 长兼具内生、外延两大特点。1951-1995 年景长早期,公司紧张通过高研 发投入,不断推出新产品、扩充完善产品矩阵,实现营收增长。据公司 表露,仅 1997 年得到授权的专利数就达到 2000 件。而在 1996 年之后, 外延式并购成为公司持续增长的紧张动力。通过不断收购仿照厂商,TI 的产品群不断丰富,以 2000 年收购 Burr-Brown 为例,一方面既巩固了 TI 在数据转换器和放大器领域的上风,同时又形成了从电源 IC 到旗子暗记 链线性产品、放大器及转换器芯片乃至 AD/DA 转换器的弘大产品群。 其余,公司自身研发也在持续推进,通过调度不同运用市场的研发投入 配比,逐步转换 TI 下贱产品布局,聚焦工业、汽车等核心领域。
3)市场开拓:“蝗虫式营销”抢占市场份额。1996 年安吉伯上任后,一 方面精简整合公司业务,专注于 DSP、仿照领域,另一方面极尽发卖效 能,打造“蝗虫式营销”策略。
系统级营销:客户不分大小,产品平台式发卖。TI 遵照客户普遍原则, 不区分客户大小,等量齐观,极尽攫取家当链上的长尾代价。公司利用 大量的发卖职员,面向浩瀚分散的新兴中小客户,通过自己相互关联的 产品线把客户电路板上的元器件一扫而空,尽可能知足每个客户对付不 同产品的需求,提高单一客户的发卖代价。这使得 TI 发卖既有效率又有 规模,环球范围内,TI 发卖员工每周拜访的客户数量达到 2.5 万个,客 户规模超过 10 万家。
贴近客户:建立直接联系,快速反应市场需求。TI 在与客户的互助中一 直强调建立直接联系,通过不断加强与客户的沟通互换,供应平台化、 一站式的产品做事,开拓市场、抢占份额。以 TI 中国区市场为例,自 1996 年中国发展计策正式履行后,TI 积极布网,2011 年海内已有 TI 的 十多家分公司,二、三级城市均有发卖和技能支持团队,除了东部沿海 地区,西部也均有办事处,资源不断向前投放。此外,TI 还在上海浦东 机场综合保税区设立中国产品分拨中央,为代理商备库存,以节制供应 链情形,快速相应市场需求,反哺公司计策布局,形成正反馈效应。
渠道把控:线上、线下共同布局,善用互联网上风。除了线下培植发卖 网点,TI 也较早的投资于网络平台培植,在原有的直销、代理根本上, 通过 TI.com 供应更好的产品做事。截至 2017 年,公司官网每月访问量 能达到 700 多万。网络渠道上风将持续赋能 TI 营销增长,有助于公司优 化供应体系。 与此相印证,公司发卖管理用度随着业务及发卖计策转型而显著抬升。 特殊是在 1996 年公司开展系列并购活动后,TI 的发卖管理用度占比从 15%上升至 25%旁边。此外,TI 的发卖管理用度占营收比例一贯位于较 高水平,通过与茂达电子比拟,可以看到 2005-2020 年,TI 占比约为20%, 而同期茂达电子仅有 5%的收入用于发卖干系支出。
2.2. 茂达电子
茂达电子成立于 1997 年,是一家专注于仿照 IC 的 Fabless 公司。自成 立以来,公司专注于电源管理 IC、放大及驱动 IC 和功率分立器件三大 业务,包括线性稳压器、音频放大芯片、霍尔效应芯片、MOSFET 等多 类产品,涉及消费电子、车载电子、工业、网路通讯等多个领域。2002 年,茂达电子挂牌上市,是中国台湾省第一家专业从事仿照 IC 的上市公 司,产值曾霸占中国台湾仿照集成电路行业较高份额。
20多年来,外部环境几经变换,茂达电子历经高速成长期、转型期,而 后进入稳定期。2000 年,茂达电子仅拥有 48 颗 IC 产品,年销量 1.09 亿 颗,业务收入 4.07 亿台币,下贱运用紧张为主机板及显卡。20 年的韶光 里,公司每年的业务收入有靠近 10%都用于研发支出。在 2007 年、2012 年分别两次计策调度后,2020 年,公司共有 978 颗产品,个中电源管理 IC 485 颗、放大及驱动芯片 213 颗、MOSFET 280 颗,年销量达到 27.65 亿颗,业务收入 54 亿台币,同比增长 18.94%,年均复合增长率 17.6%, 实现净利润 4.57 亿台币,同比增长 32.28%。2020 年茂达电子毛利率 29.83%,长期坚持在 30%旁边。
2.2.1. 发展进程:产品构造不断调节
1997-2007高速成长期:茂达通过不断在技能上打破实现发展,营收同 比增速坚持在 40%旁边,产品运用聚焦于主机板及显卡。2001-2002年 环球半导体行业景气度低迷,但由于公司主机板干系产品需求兴旺,新 产品陆续完成客户认证、实现发卖。同时,公司研发用度同比增速均维 持在 25%以上,持续的研发支出担保了公司领先的技能水平。通过不断 为客户供应更为完全的产品及做事,使得茂达在景气低迷期仍呈现出大 幅发展。此后,半导体行业开始复苏,公司发展速率与之相称。2005 年, 由于 PC 光碟机音频放大 IC 市场萎缩、以及自身 MOSFET 产品质量瑕 疵,致使当年增速仅 7%。但随着 PC 市场发展,2006 年茂达营收复苏。 由于线性稳压 IC 及 MOSFET 市场竞争日益激烈,公司开始逐步改进产 品构造。
2007-2011品类扩展期:产品运用首次转型,发展中枢放缓,但毛利率稳 步提升。为降落经营风险、得到发展动能,茂达电子开始迅速拓展品类, 下贱运用覆盖范围从过去集中的主机板和显卡,逐渐分散到消费电子、 显示面板、无线宽频及网路通讯等领域。2007 年,随着当时条记本电脑、 LCD TV 显示面板等市场的高速增长,公司开始调度产品构造,以追求 最佳的营运绩效。2008、2009 年受到环球金融危急的影响,欧美消费能 力损失、失落业率快速上升,对电子产品需求低落,同时供应链各环节控 制库存守旧以对,致使公司营收衰退。
但在行业低谷期间,公司仍持续加大研发投入,丰富产品目录。在此时 期,茂达研发用度同比上升 16%、占营收比重大幅提高约 4 pct,产品品 类从 2007 年的 123 颗,扩展到 2011 年的 288 颗,均匀每年增加 40 颗。 由于受到外部系统性冲击,公司整体增长中枢从 40%低落到 10%-15%。 2012至今增长放缓:经营计策再次转向,但由于研发投入下滑、产品应 用与下贱需求错位,公司料号增长放缓,发展进入平稳期。由于 PC 产 业增速下滑,为分散集中 PC 家当的风险,茂达进一步调整产品构造, 开始关注安防、LED 户外看板、车用电子、伺服、工业电脑及直流变频 等新领域。在此阶段,公司营收构造开始切换,从过去电源管理 IC 为 主,到以 MOSFET 为代表的功率器件开始显著增长,2018 年功率器件 营收占比超过 50%。2011 年后,智好手机市场迎来爆发式增长,但由于公司经营计策已转向汽车、工控等领域,发展进入平稳期。
2.2.2. 以史为鉴:研发、发卖、并购是公司持续发展核心
时期红利会助推公司发展。21 世纪初,中国台湾 PC 代工快速发展,带动了 电子家当链崛起。茂达电子受益于自身技能能力精良、产品质量过关, 乘时期东风快速发展。 研发、发卖、并购是仿照公司能够长期增长的核心。同一期间,茂达电 子的紧张发展方向与环球龙头 TI 基本相同(工业、汽车电子),而两者 发展产生较大差异,一方面来自于并购,另一方面或来自于二者对持续 研发(料号扩展能力)、发卖的重视程度。因此,我们认为对付仿照公司 而言,研发效率、发卖能力以及高质量的并购整合是实现未来高速、持 续发展的核心。
3. 机遇:海内仿照芯片行业蓄势待发当前仿照芯片行业格局较为分散,TI仍旧是仿照行业国际龙头。海内厂 商虽仍处弱势地位,但发展势头迅猛。经由十余年来的技能进步、履历 积累,不管是从产品完好度还是技能可靠性,海内仿照厂商目前都已经 具备了国产替代的实力。此外,这轮缺货周期恰逢海内 BCD工艺代工 产能开释,海内厂商有望把握良机、加速实现国产替代。
3.1. 海内厂商能力提升
不管是从产品型号完好度,还是从技能参数水平来看,海内仿照 IC 设计 厂商自身能力都有显著提升,为国产替代奠定了根本。
3.1.1. 海内厂商产品品类逐渐完好
海内仿照厂商产品矩阵逐渐丰富,可以知足下贱绝大部分需求。对付模 拟 IC 厂商而言,不断扩充品类构建平台型公司,是得到发展的主要路径 之一。目前海内厂商经由十余年来的技能履历积累,不断研发新产品、 拓展新领域,其产品料号已经逐渐完好,可以覆盖下贱相对分散的需求,包括消费电子、通讯设备、汽车电子、工业掌握、AIoT 等浩瀚细分市场。 从料号数来看,海内仿照厂商扩品类速率很快,已有较为丰富的产品积 累。圣邦股份 2016 年末仅 16 大类、800 余款产品,截至 2020 年末在销 产品已扩展至 25 大类、1600 余款产品,产品种类增加逾 100%。2021H1 圣邦股份新增料号数超过 200 个,累计研发产品 3500 个,半年扩展约 6%,个中贡献发卖收入的有 1700 余款。思瑞浦公司 2021 上半年新增产 品数目同样超过 200 款,累计型号数超 1400 余款,半年扩展更是达到 17%。
电源链方面,海内厂商布局较早,已经基本实现全品类覆盖。对标TI的 紧张电源链产品,根据海内上市公司官网及招股书表露的产品类型,比 较 AC/DC、DC/DC(包括 LDO)、电池管理、驱动芯片这几大品类,可 以创造,海内厂商如上海贝岭、圣邦股份、思瑞浦、力芯微、艾为电子 等可以覆盖大部分的产品品类。
旗子暗记链方面,只管技能壁垒相对较高,但海内仿照厂商凭借持续的研发 投入,逐步实现全旗子暗记链产品的布局。对标国际龙头 ADI 的紧张产品, 可以创造海内专注于旗子暗记链 IC 的厂商思瑞浦已经实现多品类覆盖,包 括运算放大器、比较器、ADC/DAC 转换器、数字隔离器产品等。圣邦 股份、力芯微、上海贝岭、艾为电子、芯海科技也已实现部分产品的研 发和生产。
3.1.2. 技能参数对标外洋前辈水平
经由十余年的设计履历积累,海内仿照厂商的技能参数也逐步可以与国 外前辈水平比肩,进而提高客户国产替代的意愿。 电源链方面以力芯微为例,公司产品性能、品质对标国际仿照厂商,部 分关键性能指标优于国外同类产品。举例而言,根据力芯微招股解释书 表露,公司的 LDO(ET53118)芯片在噪声、电压降、驱动电流等指标 已比肩国外厂商,部分性能已超过国外产品。充电管理芯片(ET9513) 来看,电压检测精度、开关内阻等指标较为精良,检测电流偏差亦对标 国际仿照厂商产品。
旗子暗记链方面以思瑞浦为例,公司深耕于仿照 IC领域多年,多项产品都 能直接替代 TI、ADI 等国际有名厂商的同类产品。举例而言,根据思瑞 浦招股解释书表露,公司的零漂运算放大器 TP5552 在主要指标—失落调 电压(失落调电压会直接影响旗子暗记调理精度)方面,已经与国际同类公司 的产品相称。
此外,根据思瑞浦招股解释书表露,公司的高精度数模转换器 TPC116S8 在主要指标如增益偏差、静态电流、差分非线性等指标上已经与国际竞 品相称。
3.1.3. Fabless 模式亦具高发展性
通过梳理外洋龙头公司,我们创造 TI、ADI、英飞凌等均为 IDM 模式。 只管 IDM 的经营模式有很多上风,包括:1)整合内部技能上风、积累 工艺履历;2)协同设计与制造、缩短产品开拓韶光;3)制造环节主要、 IDM 能享有更高的产品附加值。但我们认为:IDM模式不是仿照厂商发 展的必要条件,海内 Fabless 模式厂商亦具备高发展性。缘故原由有三,现 分述之:
1)虽然国际仿照龙头企业均采取 IDM模式,但这紧张是时期授予的基 因,并不代表未来的发展趋势。国际仿照龙头公司 ADI、英飞凌、NXP、TI 均设立于 1980 年以前,当时的半导体行业并没有涌现像台积电这样 的专注于晶圆代工的厂商,也尚未形成家当链专业化分工,行业以垂直 整合制造模式为主。当时的半导体公司若想得到长期发展,基本都须要 拥有自主的设计部门、晶圆厂、封测厂等。 而直到 1987 年台积电成立后,家当才逐步开始形成专业化分工,演化出 晶圆代工模式。因此国际厂商选择 IDM 模式只是历史背景下的一定选 择,并不代表最优选择。他们的成功更多是来自于韶光的沉淀、技能的 积累、品类的扩展,而并不一定是经营模式。
2)海内 BCD、稠浊旗子暗记工艺逐步成熟,且 Fabless 厂商和代工厂紧密 互助有望进一步推动技能迭代升级。如前所述,仿照IC制造所需的BCD 工艺属于非尺寸依赖的特色工艺,并不追求强摩尔定律。在未来 BCD 工 艺向着高功率、高电压、高密度三个方向的进展过程中,海内晶圆厂制 造水平与国际厂商差距在逐步缩小,尚不存在不可赶超的技能差距。此 外,稠浊旗子暗记代工水平亦在不断提升。 此外,对付特色工艺而言,Fabless 厂商与代工厂的协作至关主要。Fabless 设计厂通过反复与代工厂互换沟通,能够对产品毛病进行完善,同时也 能有效促进代工厂的制造工艺持续改进。目前海内仿照 IC 设计厂商正 处于迅速发展的阶段,将推动代工厂不断打破制造壁垒、持续迭代工艺 技能。高下游协作共赢,将成为海内仿照半导体家当链的独特上风。
3)未来海内 BCD 产能供给或较为充足。我们认为,晶圆代工厂对 BCD 工艺产线扩产意愿可能较高,缘故原由有三:1、对付仿照 IC,在 BCD 工艺 流片过程中,光罩层数约有 20 层,繁芜度较高,代工代价较为经济;2、 海内仿照公司以 Fabless 为主,近年来竞争力不断提升, 未来代工需求 增长能见度较高;3、如前文所述,仿照 IC 需求周期性颠簸相对较小, 有利于晶圆厂坚持稳定的稼动率。因此,估量未来海内 BCD 产能供给 或较为充足。 综上,Fabless 模式不会成为海内仿照 IC厂商发展的掣肘,海内仿照 IC 厂商无论 Fabless 模式还是 IDM 模式,均有较高发展性。(报告来源:未来智库)
3.2. 缺货加速国产替代
仿照芯片厂商交期大幅延长,反响出行业供货紧缺局势,而行业缺货是 国产芯片完成替代的主要契机。根据Future Electronics 2021Q4,包 括英飞凌、Maxim、NXP、Microchip、ST、ON Semi 在内的环球仿照 IC 大厂,其交货周期均有不同程度的延长,个中英飞凌的开关稳压器更是 达到 52 周以上的货期。 当国际大厂产品供不应求、供需缺口存在的情形下,客户故意愿采取国 产芯片,给海内仿照 IC 厂商供应了很好的机遇。而如前所述,海内仿照 厂商自身能力有大幅提升,在产品种类、品质都能比肩国际大厂的情形 下,缺货周期将成为国产厂商完成客户验证、实现产品导入的快速发展 期。
本轮缺货期恰逢大陆 BCD工艺代工产能开释,有望进一步加速国产替 代进程。华虹无锡 12 寸代工产能自 2019 年投产后持续开释,预期 2021年底会达到 6.5 万片/月的产能。目前,华虹的 BCD 工艺已经达到行业 领先水平,其第二代 0.18 微米 5 V/40 V BCD 工艺平台 40 V DMOS 击穿 电压达到 52 V,导通电阻也显著低落。在本轮缺货周期中,海内新增代 工产能开释,有望为海内仿照 Fabless 厂供应充足产能,将客户订单转换 为实际产出。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需利用干系信息,请参阅报告原文。)
精选报告来源:【未来智库】。未来智库 - 官方网站










