模拟芯片的定义
模拟集成电路(或称模拟芯片),是集成电路的一种,专门用于捕捉、处理和传输连续的模拟信号,例如声音、温度和光。模拟信号使用一系列连续变化的电磁波或电压信号来表示信息内容。集成电路(或称芯片)可分为模拟芯片、微处理器、逻辑芯片和存储器。微处理器、逻辑芯片和存储器可统称为数字芯片。模拟芯片是集成电路的重要部分,按2024年销售收入计约佔整体集成电路市场规模的15%。
随著半导体集成度的不断提高和应用范围的不断扩大,目前有些集成电路同时集成了模拟和数字芯片的功能,形成了模数混合芯片。这进一步提升了内部的複杂性和功能要求。
模拟芯片的现况
2024年,全球模拟芯片市场规模达到人民币5,657亿元,较2020年增长47.4%。在强劲的市场需求带动下,中国模拟芯片市场实现了快速扩张,2024年市场规模达到人民币1,953亿元,佔全球市场份额超过35%。儘管国际企业仍佔据中国市场的主导地位,但国内企业近年来已实现显著增长,显示出技术的不断突破和市场渗透的不断提升。国内企业竞争力的持续提升和国产化进程的加快已成为中国模拟芯片行业发展的趋势。
模拟芯片市场的特点
模拟芯片主要採用成熟制程。模拟芯片行业主要依赖成熟的制程技术,这与数字芯片追求制程微型化形成强烈对比。这是由于模拟芯片对精确的电流╱电压控制和高信噪比有独特的要求,而成熟制程提供了优越的器件匹配、制程稳定性和成本效益。中国拥有足够的成熟制程产能,因此受国际贸易衝突的影响较小。
产品验证週期长、更换成本高。模拟芯片多用于设备电源管理、信号调理等核心功能模组,需要通过长达12-24个月的功能验证与可靠度测试。例如汽车电子需要满足複杂的车规级测试验证,以及较长的供货週期保证。此行业特性也造成下游客户转换供应商的综合成本较高。更换模拟芯片供应商可能会产生高昂的隐性成本,包括系统重新设计、测试认证、停产风险等。
分散的应用和複杂的产品组合。模拟芯片的下游涵盖消费电子、工业控制、汽车、通讯等领域,造成产品需求的多样化。单一模拟芯片公司需要维护大量不同的项目编号以符合市场需要。国际顶尖大厂的产品目录包含超过50,000个型号,部份产品的生命週期可能超过10年。虽然中国领先企业的产品目录只有数千个型号,仍然落后于国际同行,但这些企业正在迅速丰富其产品组合。
经销模式的普及性。由于下游应用范围广泛,经销商通常在模拟芯片的销售过程中扮演重要的角色。透过经销商网路,模拟芯片公司可以接触到分散的中小型客户,降低销售成本。经销体系在区域覆盖、库存缓衝、小批量订单回应等方面对模拟芯片公司具有不可替代的作用。直销模式主要服务于头部战略客户。
模拟芯片产业链的上游主要包括晶圆制造、芯片封装测试及芯片设计工具等,提供必要的技术基础和制造条件。中游以模拟芯片设计企业及解决方案提供商为核心,他们凭藉自身的创新能力和专业知识的积累,完成电路设计和验证。设计过程中需要平衡性能、功耗和成本。下游需求则分散在汽车、工业、通讯、消费电子及其他领域。下游需求的多样性促使芯片设计企业建立庞大的产品库,透过灵活的产品组合来满足不同客户的需求。
模拟芯片市场的商业模式
模拟芯片产业主要有两种运作模式-IDM和fabless。
在IDM模式中,企业自行设计模拟芯片并完成制造、封装与测试流程。这使得它们拥有更强的资源整合能力,可以整合设计与生产流程来开发新产品,但这也需要庞大的资金支持,因为制造设备需要大量的资金投入。
在fabless模式中,企业专注于模拟芯片设计,并将制造、封装与测试流程外包。因此,它们可以大幅降低生产线投资,将资源集中于研发,并根据客户需求提供定制化服务,从而更敏捷地回应市场需求。
头部fabless企业正在探索新的模式,不仅专注于集成电路设计,还拥有自己的工艺平台。这要求其合作的晶圆厂商应用独特的工艺和专属设备,但生产线本身并不属于fabless企业。这种新模式可以更好地优化设计流程协作,加速产品迭代,提高市场竞争力,而无需大量固定资产投资。
模拟芯片的分类
模拟芯片依其功能及产品类型的不同,主要可分为信号链芯片及电源管理芯片。
信号链芯片是具有接收、传送、转换、放大、滤波模拟信号功能的集成电路,其产品种类主要包隔离器、比较器、信号转换、接口、放大器、计时器、时钟及其他。
电源管理芯片是用来管理电池与电路关係的集成电路,负责电能的转换、分配、检测与监控,其种类主要可分为线性稳压器、DC/DC交换式稳压器、栅极驱动、AC/DC转换器和控制器、电池充电与管理及其他。
按产品类型划分的中国模拟芯片市场规模
2020年,中国模拟芯片市场规模为人民币1,211亿元。到2024年,中国市场规模达到人民币1,953亿元。从细分市场的角度来看,受新能源汽车、智能设备和人工智能(AI)基础设施发展对高效解决方案需求不断攀升的推动,电源管理芯片市场从2020年的人民币768亿元增至2024年的人民币1,246亿元,实现了12.9%的複合年增长率。
该分部预计将保持强劲势头,于2029年扩大至人民币2,234亿元,2025年至2029年的複合年增长率为12.1%。与电源管理芯片相比,信号链芯片的增长略为放缓,主要是由于信号链芯片传统强势的下游领域(如工业应用)的需求日趋成熟,而新能源汽车等快速发展的领域继续推动电源管理芯片的更高需求。
按应用领域划分的模拟芯片市场规模
在中国模拟芯片市场中,消费电子作为最大的下游应用领域,2024年佔据37%的市场份额,市场规模达到人民币722亿元。汽车电子领域依託新能源汽车的发展和自动驾驶技术的进步,因此模拟芯片的需求持续增加。2024年,模拟芯片在汽车应用领域的市场规模达到人民币371亿元。预计到2029年,相应的市场规模将扩大至人民币858亿元。
此外,在泛能源领域中智能制造业与新能源发电(如太阳能发电与能源储存)的发展,以及服务器需求日益增加的驱动下,模拟芯片的使用量正不断上升。预计泛能源领域的市场规模将由2024年的人民币507亿元增加至2029年的人民币1,038亿元,2025年至2029年複合年增长率为14.5%。
模拟芯片的发展趋势
中国模拟芯片自给率不断提高。由于中国模拟芯片供应链发展相对较晚,市场供应仍然严重依赖国际供应商。2024年模拟芯片国产化率方面,消费电子领域为40-50%,通讯领域为20-25%,工业领域为10-15%,及汽车领域为5%左右。在国内政策的支持和供应链的共同努力下,本土企业不断攻克关键技术,产品组合日益丰富,在各个细分市场的渗透率不断提高,预计未来几年中国模拟芯片的自给率将快速提升。
研发与创新持续提升。模拟芯片产品的性能模拟芯片产业技术进步迅速,国内企业非常重视研发创新。国内企业通过建立专业的研发团队和投入大量资源,深入研究核心技术,不断优化产品性能,如提高精度、降低功耗、增强稳定性等,以满足下游市场对高性能模拟芯片的严格要求。
併购与扩张进一步将市场份额集中。于本土领先公司优质资产的整合、产品线的扩展、产业链佈局的完善、市场竞争力的提升、更多客户资源的吸引,将加速市场份额向头部企业集中。因此,行业集中度有望提高。
提高本土公司的全球竞争力,促进海外战略的实施。随著技术积累和产品性能优化,中国模拟芯片企业的全球竞争力显著提升。头部企业凭藉性价比优势和国产化服务在国际市场崭露头角。这些企业通过建立海外子公司和销售网络,将产品推向全球,实现出海战略的稳步实施,提升了国际影响力。
模拟芯片的成本与价格分析
模拟芯片的成本主要由晶圆制造、封装与测试所组成。其中,晶圆制造和封装测试各佔成本结构的50%。由于模拟芯片的应用范围广泛且产品型号多样化,其价格范围从几美分到几美元不等。一般而言,消费级模拟芯片的价格较低;工业级模拟芯片属于中阶价格;而车规级模拟芯片由于技术门槛较高,因此价格较高。模拟芯片的定价主要受到产品规格和市场竞争动态的影响。
近年来,受市场需求波动及竞争环境变化的影响,模拟芯片在不同的下游领域呈现出不同的变化趋势。特别是在汽车行业,随著国内企业技术能力的提升和国产化的突破,国内企业在该领域与部分海外企业进行了激烈的竞争,导致产品价格大幅下降。通过深入挖掘客户需求,国内公司有望通过产品及应用创新,以提高与国际厂商的差异化竞争力。