根據(jù) WSTS 統(tǒng)計,2018 年全球半導體市場全年總銷售值約 4688 億美元。在如此龐大的 IC 市場中,模擬 IC 市場一直是一個神奇的存在,頭部廠商不僅隊形穩(wěn)定,而且一直處于高增長態(tài)勢。從 IC Insights 數(shù)據(jù)來看,2018 年全球模擬 IC 市場整體營收達到 600 億美元,占整體 IC 市場約 13%。而全球前十大模擬芯片廠商總營收 361 億美元,占據(jù)整體市場的 60%。
再看中國的模擬市場,賽迪顧問統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,2018 年中國模擬芯片市場規(guī)模 2273.4 億元(約 320 億美元),同比增長 6.23%,近五年復合增速為 9.16%。中國的模擬芯片市場占全球比例超過 50%,且市場增速高于全球平均水平,但是自給率僅有 20%,技術(shù)水平和國際領(lǐng)先公司相差巨大。
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2018 年全球模擬芯片廠商營收排名
這個僵局之所以難破,就是因為模擬技術(shù)的研發(fā)很難,需要長時間的經(jīng)驗積累,但是近幾年在國家政策的大力支持下,越來越多的本土公司開始加入自行研發(fā)的行列。
模擬芯片研發(fā)難且周期長
先來說一說模擬芯片設(shè)計為什么難?眾所周知,集成電路可分為數(shù)字電路和模擬電路。我們的一切感知,例如圖像、聲音、觸感、溫度、濕度等都可以歸結(jié)到模擬世界。因此,參與這些信息處理的芯片就是模擬芯片;另外,那些我們無法感知,但客觀存在的模擬信號處理芯片,比如微波,電信號處理芯片等,也屬于模擬范疇。和模擬芯片相對的就是數(shù)字芯片,包括微元件(CPU、GPU、MCU、DSP 等),存儲器(DRAM、NANDFlash、NORFlash)和邏輯 IC(手機基帶、以太網(wǎng)芯片等)。
從應(yīng)用來看,信號鏈路和電源管理是模擬 IC 的兩大主要應(yīng)用,市場占比高達 60%,其中信號鏈路主要包括比較器放大器、AD/DA、接口芯片等元器件;電源管理主要包括 PMIC、AC/DC、DC/DC、PWM、LDO 和驅(qū)動器 IC 等元器件。
從技術(shù)層面來看,數(shù)字芯片主要采用 CMOS 工藝,沿著摩爾定律一直向前演進,強調(diào)的是算力提升和成本下降,現(xiàn)在已經(jīng) 7nm 產(chǎn)線已經(jīng)量產(chǎn),5nm、3nm 已經(jīng)排上日程;模擬芯片不受制于摩爾定律和高端制程,部分采用 CMOS 工藝,還有很多采用 BCD、CDMOS 工藝,產(chǎn)品強調(diào)的是高信噪比、低失真、低耗電、高可靠性和穩(wěn)定性,制程的縮小反而可能導致模擬電路性能的降低,主要在 4、6、8 英寸晶圓產(chǎn)線上生產(chǎn),目前僅有德州儀器、英飛凌等極少數(shù)模擬企業(yè)擁有 12 寸晶圓產(chǎn)線。
在設(shè)計方面,模擬電路和數(shù)字電路差異巨大。數(shù)字電路的設(shè)計核心在于邏輯設(shè)計,輔助設(shè)計工具(EDA)豐富,可通過軟件進行調(diào)試;而模擬電路的設(shè)計核心在于電路設(shè)計,需要根據(jù)實際產(chǎn)品參數(shù)進行調(diào)整與妥協(xié),輔助工具較少。因此,模擬電路設(shè)計更依賴于人工設(shè)計,對工程師的經(jīng)驗要求也更高,優(yōu)秀的模擬設(shè)計師需要 10 年甚至更長時間的經(jīng)驗。此外,數(shù)字電路設(shè)計一般是大團隊作戰(zhàn),追逐摩爾定律,研發(fā)周期較短,生命周期較短;而模擬電路設(shè)計一般是小團隊作戰(zhàn),研發(fā)周期較長,生命周期也長,有不少模擬器件生命周期長達 10 年以上。
相對數(shù)字芯片,模擬芯片產(chǎn)業(yè)主流模式仍然是 IDM,且研發(fā)更重視經(jīng)驗積累、研發(fā)周期長、產(chǎn)品種類多,因此模擬產(chǎn)品和技術(shù)很難被復制與替代,市場競爭格局較為集中,強者愈強、大者恒大的規(guī)律較為突出,從而造成 TI、ADI、英飛凌、ST、NXP、美信、安森美等公司長期占據(jù)全球 Top 10 榜單。
國內(nèi)模擬芯片廠商盤點
雖然模擬技術(shù)難點重重,突破緩慢,但是國內(nèi)公司也在積極研發(fā)推進,國內(nèi)模擬產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)取得了不錯的成績,下面我們就來看看國內(nèi)主要的模擬芯片設(shè)計公司有哪些。
Silergy Corp. 矽力杰(股份)公司及其子公司(以下簡稱:矽力杰)成立于 2008 年,專注于模擬 IC 設(shè)計,是全球領(lǐng)先的小封裝、高壓大電流 IC 設(shè)計公司之一。公司創(chuàng)始人擁有超過 13 年在電源管理芯片行業(yè)的工作經(jīng)驗,先后任職于美國 Linear 和美國芯源系統(tǒng)有限公司(Monolithic Power System, 簡稱 MPS)。
公司擁有 IC 設(shè)計技術(shù)與系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)之研發(fā)團隊,并擁有晶圓制程與封裝技術(shù)的設(shè)計能力,目前已擁有 18 項美國專利。公司以電源管理產(chǎn)品為主,終端應(yīng)用超過 2000 個品項。目前,公司已經(jīng)成功打入平板計算機、LED 照明、固態(tài)硬盤、LED 電視、筆記本電腦、安防監(jiān)控設(shè)備及智慧手機之品牌商或 ODM、OEM 代工廠商之供應(yīng)鏈。2018 年,矽力杰整體營收達到 19 億元。
圣邦微
圣邦微電子(北京)股份有限公司專注于高性能、高品質(zhì)模擬集成電路的研發(fā)和銷售,是目前 A 股上市唯一專注于模擬芯片設(shè)計且產(chǎn)品全面覆蓋信號鏈和電源管理兩大領(lǐng)域的半導體企業(yè)。
公司擁有 16 大系列 1000 余款型號的高性能模擬 IC 產(chǎn)品,包括運算放大器、比較器、音 / 視頻放大器、模數(shù) / 數(shù)模轉(zhuǎn)換器、模擬開關(guān)、電平轉(zhuǎn)換及接口芯片、小邏輯芯片、LDO、微處理器電源監(jiān)控芯片、DC/DC 轉(zhuǎn)換器、背光及閃光 LED 驅(qū)動、OVP 及負載開關(guān)、馬達驅(qū)動、MOSFET 驅(qū)動、電池保護及充放電管理芯片等。產(chǎn)品性能和品質(zhì)對標世界一流模擬芯片廠商同類產(chǎn)品,部分關(guān)鍵性能指標有所超越,廣泛應(yīng)用于通訊設(shè)備、消費類電子、工業(yè)控制、醫(yī)療儀器和汽車電子等領(lǐng)域,以及物聯(lián)網(wǎng)、新能源、人工智能、5G 等新興市場。
晶豐明源
上海晶豐明源半導體股份有限公司成立于 2008 年,是國內(nèi)領(lǐng)先的模擬和混合信號集成電路設(shè)計企業(yè)之一。公司總部設(shè)在上海浦東新區(qū),在深圳、廈門、中山、成都、東莞、杭州設(shè)有客戶支持中心,在香港設(shè)有國際業(yè)務(wù)支持中心。
晶豐明源在通用 LED 照明、高性能燈具和智能照明驅(qū)動芯片技術(shù)和市場均處于領(lǐng)先水平,于 2015 年開始變頻電機控制芯片組的開發(fā),包括電機控制芯片、電機驅(qū)動芯片、智能功率模塊、AC/DC 和 DC/DC 電源芯片,電機控制芯片組進入國內(nèi)外知名品牌客戶,在國產(chǎn)變頻電機控制芯片企業(yè)中嶄露頭角。晶豐明源在智能家居和物聯(lián)網(wǎng)市場提供整體芯片解決方案,為客戶提供一站式服務(wù),也將拓展更多應(yīng)用市場,為上下游合作伙伴創(chuàng)造更多機會。
士蘭微
杭州士蘭集成電路有限公司成立于 2001 年,位于杭州(下沙)經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)。產(chǎn)品線包括 MCU、電源管理電路、LED 照明驅(qū)動電路、功率驅(qū)動模塊、音響系統(tǒng)電路、數(shù)字音頻電路、消費類專用電路、MEMS 傳感器、計量類電路、半導體分立器件芯片、半導體分立器件成品。應(yīng)用于 LED 照明、LED 顯示、工業(yè)、家電、影音設(shè)備、消費電子、汽車電子、玩具等產(chǎn)品中。
第一條芯片生產(chǎn)線于 2001 年 4 月動工興建,凈化面積約 3600 平方米,運行一條線寬 2-5 微米、圓片尺寸為 5 英寸的雙極型集成電路芯片生產(chǎn)線,目前實際月產(chǎn)量已超過 7.7 萬片。第二條芯片生產(chǎn)線于 2003 年 3 月動工興建,凈化面積達到 7000 平方米,加工線寬 0.8 微米或更高,圓片尺寸 5 英寸 /6 英寸兼容,2006 年 6 月起,BiCMOS 和 BCD 工藝的產(chǎn)品已導入量產(chǎn),目前月產(chǎn)量達到 2.5 萬片。士蘭集成電路有限公司的芯片生產(chǎn)線將致力于特殊工藝和特殊器件結(jié)構(gòu)的研發(fā),期望在半導體芯片的特殊制造工藝上取得不斷的突破,以期獲得較高的產(chǎn)品附加值。
昂寶電子
昂寶電子(上海)有限公司位于上海張江,核心技術(shù)團隊的數(shù)位成員來自美國的著名半導體公司,在模擬及混合集成電路領(lǐng)域擁有多款成功產(chǎn)品的開發(fā)經(jīng)驗,擁有超過 40 項美國專利。公司專注于設(shè)計、開發(fā)、測試和銷售基于先進的亞微米 CMOS、BIPOLAR、BICMOS、BCD 等工藝技術(shù)的模擬及數(shù)字模擬混合集成電路產(chǎn)品,主要產(chǎn)品涵蓋:電源管理芯片,高速、高精度數(shù)模 / 模數(shù)轉(zhuǎn)換器,無線射頻芯片,混合信號的系統(tǒng)級芯片(SOC),服務(wù)于通信、消費電子、計算機及計算機接口設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域。
福滿電子
深圳市富滿電子集團股份有限公司創(chuàng)立于 2001 年,主要從事高性能模擬及數(shù)?;旌霞呻娐吩O(shè)計研發(fā)、封裝、測試和銷售。目前擁有電源管理、LED 驅(qū)動、MCU、音頻功放、MOSFET、紅外線遙控等涉及消費領(lǐng)域 IC 產(chǎn)品四百余種。
賽微微電子
東莞賽微微電子有限公司 2009 年成立于松山湖,是國內(nèi)最大的電池管理芯片企業(yè),全球僅有的三家能夠量產(chǎn)高精度電池電量計專用集成電路企業(yè)之一。在上海浦東新區(qū)、深圳南山科技園、東莞市松山湖以及臺北均設(shè)有電池測試中心、銷售與技術(shù)支持。產(chǎn)品線包括電池電量計芯片、電池管理芯片、電池保護芯片、BMS 前端采集芯片以及 USB 充電控制芯片。專注市場領(lǐng)域涵蓋移動通信、平板計算機、筆記本計算機、電動工具、電動交通工具、電池儲能設(shè)備等諸多領(lǐng)域,累計出貨芯片超過 3 億顆。
華微電子
華微電子緊隨市場發(fā)展,將積累多年的技術(shù)經(jīng)驗厚積薄發(fā),引領(lǐng)技術(shù)前沿,開拓新興領(lǐng)域。公司擁有 4 英寸、5 英寸與 6 英寸等多條功率半導體分立器件及 IC 芯片生產(chǎn)線,芯片加工能力為每年 400 萬片,封裝資源為 24 億只 / 年,模塊 360 萬塊 / 年。公司在終端設(shè)計、工藝制造和產(chǎn)品設(shè)計方面擁有多項專利,各系列產(chǎn)品采用 IGBT、MOS、雙極技術(shù)及集成電路等核心制造技術(shù),其中 IGBT 薄片工藝、Trench 工藝、壽命控制和終端設(shè)計技術(shù)等國內(nèi)領(lǐng)先,達到國際同行業(yè)先進水平。公司主要生產(chǎn)功率半導體器件及 IC,目前公司已形成 IGBT、MOSFET、SCR、SBD、IPM、FRD、BJT 等為營銷主線的系列產(chǎn)品,產(chǎn)品種類基本覆蓋功率半導體器件全部范圍,廣泛應(yīng)用于汽車電子、電力電子、光伏逆變、工業(yè)控制與 LED 照明等領(lǐng)域,并不斷在新能源汽車、光伏、變頻等戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域快速拓展。
上海艾為電子技術(shù)股份有限公司
上海艾為電子技術(shù)股份有限公司(以下簡稱“艾為”)創(chuàng)立于 2008 年,專注于高性能混合信號、模擬、射頻等 IC 設(shè)計,聚焦在手機、可穿戴、智能硬件、車載電子、IoT 等消費電子領(lǐng)域。艾為的核心團隊擁有超過二十年專注于模擬 IC 設(shè)計和管理經(jīng)驗,自成立之初就建立了嚴苛的品質(zhì)保證體系,部分產(chǎn)品的性能和品質(zhì)已趕超國際一線廠商同類產(chǎn)品。
作為無晶圓廠的芯片設(shè)計公司,艾為采用委托加工方式,供應(yīng)商主要為 TSMC, CSMC, HHGrace, GF, JCET, JCAP, TFME, Unisem 等知名廠商,以確保卓越的品質(zhì)和穩(wěn)定的供貨。 目前,艾為推出了聲、光、電、射、手五大產(chǎn)品線,兩百余款自主知識產(chǎn)權(quán)的芯片熱賣中。2017 年營業(yè)收入 5.22 億元人民幣,較上年同期增長 59%,凈利潤 5111.35 萬元人民幣,較上年同期增長 153.6%,研發(fā)投入占營收比例保持在 10% 以上。
韋爾半導體
上海韋爾半導體有限公司成立于 2007 年,總部坐落于上海張江高科技園區(qū),在深圳、中國臺灣、香港等地設(shè)立辦事處。公司主營產(chǎn)品包括保護器件?(TVS、TSS)、功率器件?(MOSFET、Schottky?Diode、Transistor)、電源管理器件?(Charger、LDO、Buck、Boost、Backlight?LED?Driver、Flash LED Driver)、模擬開關(guān)等四條產(chǎn)品線,700 多個產(chǎn)品型號,產(chǎn)品在手機、電腦、電視、通訊、安防、車載、穿戴、醫(yī)療等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,公司業(yè)績連續(xù)多年保持穩(wěn)定增長。隨著公司發(fā)展,公司逐步引進大量人才,重點加強研發(fā)、品質(zhì)等方面人才儲備,同時建立了先進的可靠性實驗室、EMC 實驗室,在產(chǎn)品的研發(fā)、試產(chǎn)、量產(chǎn)過程中,對產(chǎn)品質(zhì)量層層把關(guān),并為合作伙伴提供大量的 EMC 測試。
南芯半導體
上海南芯半導體科技有限公司成立于 2015 年,總部位于上海浦東張江高科技園區(qū)。由一批來自歐美知名企業(yè)的工程師創(chuàng)建,憑借團隊在歐美企業(yè)豐富的技術(shù)及經(jīng)驗積累,保持細分市場 3-5 年技術(shù)領(lǐng)先。同時堅持打造差異化產(chǎn)品,做到領(lǐng)先同領(lǐng)域其他產(chǎn)品 10 倍的性價比。
上海南芯推出了中國首顆全系列升降壓電池電源解決方案,在該領(lǐng)域與 Linear(已被 ADI 收購)、TI 等老牌大廠同臺競技。產(chǎn)品以 Buck-Boost 為核心,為用戶提供靈活,多用途,高品質(zhì)且價格適中的電源管理方案。目前南芯的芯片已經(jīng)順利進入華為、小米、海翼和欣旺達等知名廠商。
中國模擬廠商的突圍機會在哪里?
隨著國內(nèi)對模擬芯片需求的持續(xù)增加,國內(nèi)模擬芯片廠商也面臨更大的發(fā)展機會。
第一,模擬 IC 市場高度分散,一兩家公司無法實現(xiàn)全部壟斷,2018 年模擬市場前三甲的 TI、ADI 和英飛凌也只分別占到 18%、9%和 6%,中國模擬芯片廠商有更多切入市場的機會。
第二,中國是全球最大的消費電子生產(chǎn)基地,對中低端模擬芯片需求旺盛,國內(nèi)模擬芯片公司更容易切入,而且隨著中低端市場利潤變薄,國外大公司迫于追求高利潤,也會讓出中低端市場。但是國內(nèi)模擬廠商絕對不能止步于中低端市場,否則一直處于喝湯甚至挨餓的階段。
第三,半導體產(chǎn)業(yè)鏈逐漸從 IDM 模式轉(zhuǎn)變成代工模式。雖然相對于數(shù)字芯片,模擬器件代工的標準化程度差,移植性低,但是已經(jīng)有模擬公司開始走代工路線,這有助于國內(nèi)模擬 Fabless 設(shè)計公司壓縮成本,實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)。
第四,中美貿(mào)易戰(zhàn)讓更多中國廠商明白完全依賴國外公司風險很高,開始逐步采用國產(chǎn)芯片,這將給國產(chǎn)芯片帶來量產(chǎn)和迭代的機會,產(chǎn)品性能會進一步提升,讓中國模擬芯片設(shè)計水平和國際領(lǐng)先公司的水平逐步縮小,而且越來越多加入模擬芯片設(shè)計市場。
但是放眼整個模擬芯片市場,具有先進技術(shù)和資金實力的 IDM 公司國際大廠也在投入建設(shè)更先進的工藝產(chǎn)線,而且芯片集成度越來越高,芯片尺寸越來越小,尤其是數(shù)?;旌细恿餍?,超越硅基的模擬芯片進入市場。國產(chǎn)模擬芯片廠商也需要加強技術(shù)研發(fā),和代工企業(yè)更加緊密合作,實現(xiàn)技術(shù)更大的技術(shù)突破,才能在未來的市場中占有一席之地,否則會一直在中低端市場打轉(zhuǎn),后面隨著更多創(chuàng)業(yè)公司加入,會陷入價格戰(zhàn)危機,造成惡性競爭,不利于國內(nèi)模擬半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
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