模拟行业深度报告：大陆模拟进入黄金发展期，看好研发实力第一梯队厂商

超400亿美元大赛道，历史CAGR为5%，行业格局稳固 1）超400亿美元大赛道：2020年“电源链+信号链”市场规模达428亿美元，包括两大类：①信号链-连接真实世界与数字世界的桥梁，2020年市场规模排名线性产品（38亿美元）、数据转换器(37亿美元)、接口产品（27亿美元）。②电源链-管理和分配电源，主要包括ACDC、电池管理、DCDC、和LED驱动四类产品，202 0年合计市场规模超过了300亿美元，其中DCDC芯片市场规模约100亿美元。 2）行业格局稳定，TI、ADI为双龙头：因下游应用较分散、产品种类多，业集中度低于数字类芯片，2020年CR6=52%，其中TI（强于电源链）和ADI（强于信号链）为模拟市场双龙头，2020年分别占模拟市场的19%、9%。此外，模拟行业产品生命周期长，因此客户不轻易替换供应商、下游粘性极强，因此行业格局稳定，行业内部的格局变化多来自于兼并收购。 模拟行业三大壁垒，逐一打破，大陆迎来黄金发展期 1）供应链壁垒：“贸易摩擦+缺芯潮”提供的窗口期。模拟芯片具有“常青树”特性，其产品迭代慢、供货周期长，因此下游客户替换意愿不强。而“贸易摩擦+缺芯潮”，打破了封闭的供应链，为大陆芯片行业带来了切入的窗口期。 2）制造壁垒：本土代工厂走向成熟，助力自主可控。不同于数字芯片，模拟芯片海外大厂通常采用IDM模式。一是因为模拟芯片生产中没有标准化IP模块，各代工厂都有特殊的工艺；二是设计的仿真效果有限，一次流片成功的概率较低，需要通过多次流片调整参数的方式进行优化。随着大陆中芯国际、华虹的BCD工艺的逐渐成熟，大陆模拟设计厂商本土配套供应链有望进一步完善。 3）技术壁垒：海外大厂人才回流，与逻辑芯片不同采用军团式作战的模式不同，模拟芯片季度依赖工程师个人能力，通常学习曲线也在十年以上，这是因为：①需要考虑的关键指标多样化；②设计过程中EAD、IP起到的辅助设计作用有限；③仿真效果有限，依赖工程师流片经验。而随着大量具备海外大厂工作经验的工程师回流，一批模拟半导体公司已经在过去几年完成了初步的技术积累。 大陆潜在模拟龙头成长路径选择：广拓通用料号或主攻定制化大料号 “供应链+制造+技术”三大壁垒逐渐被大陆厂商打破，大陆迎来黄金发展期。而什么样的公司有能力成长为龙头？从海外模拟公司成长路径看，“内生增长+外延并购”无疑是标准模式。 1）成长第一步：内生增长。从海外大厂多年的成长路径看，通常在产品战略上有两类发展路径： ①路径一：TI为代表的，广拓通用型料号，形成谱系，最终提供解决方案。 目前大陆厂商中走该路线的厂商较多，其最直观的竞争力即是料号数量，建议关注圣邦股份、思瑞浦等、艾为电子、纳芯微（拟上市）、芯朋微、力芯微。 ②路径二：以Maxim和Linear为代表，主攻定制化的大料号。目前大陆厂商走该路径典型厂商如希荻微，最直观的竞争力体现即是ASP、毛利率。不同于通用料号通常在量产后2-3年内才开始大规模出货，该类模式下其厂商参与前期的“产品定义”，已经出货即可快速形成收入。 2）成长第二步：外延并购。从海外龙头发展经历看，不管是TI还是ADI，都进行了数次大型并购，实现了产品、人员、客户的迅速扩张，完成了从中等体量公司向龙头的跨越。我们认为，当大陆模拟厂商体量逐渐增长，有一定的现金富裕后，会逐步开启并购之旅，目前大陆厂商中圣邦已成多起并购。 投资建议 我们认为，在“下游供应链切入窗口期+本土供应链走向成熟”两大行业β催化下，“研发实力”，即“人才”是模拟公司的第一要素，实力过硬的公司能够凭借自身α快速跑马圈地，三到五年内大陆模拟公司第一梯队、第二梯队的分化将进一步明晰，我们推荐研发实力属于第一梯队的模拟公司。 而从海外模拟大厂发展路径看，有两种选择： 1）广拓通用型料号，形成谱系，最终提供解决方案。目前大陆厂商中走该路线的厂商较多，其最直观的竞争力即是料号数量。建议关注圣邦股份（电源链、信号链均衡发展，料号数量大陆领先）、思瑞浦（专长工业级信号链产品，2021年起电源链开始放量）、艾为电子（专注消费电子，信号链线性产品、电源链均有布局）、纳芯微（拟上市，大陆信号链接口产品实力领先）、芯朋微（大量布局ACDC产品）、力芯微（大量布LDO产品）。 2）以Maxim和Linear为代表，主攻定制化的大料号，最直观的竞争力体现即是ASP、毛利率。不同于通用料号通常在量产后2-3年内才开始大规模出货，该类模式下其厂商参与前期的“产品定义”，已经出货即可快速形成收入。建议关注希荻微（专注电源链，与高通、MT K、安卓品牌厂商深度合作）等。 风险提示：需求不及预期、产能瓶颈的束缚、大陆厂商技术进步不及预期、中美贸易摩擦加剧、研报使用的信息更新不及时、统计偏差风险 1模拟行业：超400亿美元大赛道，预计2021年增速10% 1.1信号链、电源链合计市场规模超400亿美元 模拟芯片有两大主要用途： 1）信号链-连接真实世界与数字世界的桥梁。现实世界的信号链续的线性信号方式出现，比如辐射（光和颜色）、运动（位臵、速度和加速度）、声音、压力等，而在数字世界中信号是瞬时变化的，比如数字芯片仅能识别0伏状态或五伏状态，而不识别介于两者之间的信号，因此需要由传感器收集信号，然后模拟芯片将这类可量化的信号转换为数字信号（0和1），再交由数字芯片处理。主要包括三大类，即线性产品（放大器等）、转换器（ADC等）、接口。 2）电源链-管理和分配电源。电源链产品可以提供电路保护，并为内部的各种组件提供稳定、适当的电压和电流，其包括四大类，一是以市电AC为电源的AC/DC芯片、二是以电池DC为电源的电池管理芯片、三是通用负载解决方案（DC/DC转换）、四是特殊负载解决方案（LED驱动为代表）。 图表1：模拟芯片在电路中位臵（红色为信号链，橙色为电源链） 2020年“电源链+信号链”市场规模达428亿美元，2009-20年CAGR为5%。 1）市场规模：根据WSTS数据，2020年广义模拟芯片市场规模达到557亿元美元（含信号链、电源链、射频），占到半导体行业的13%。 其中电源链329亿元美元（根据Frost Sullivan数据），信号链99亿元美元（根据ICinsights数据），其余100多亿为射频前端（属于广义的模拟芯片，不在本报告讨论范围）。 2）周期性：周期性与集成电路整体走势一致，但波动水平小于行业平均水平，其中存储器周期性最强、逻辑芯片周期性最弱。 3）行业增速：2009-2020年模拟行业整体CAGR为5%，预计2021信号链+电源链市场规模由2020年合计428亿美元增长至472亿美元，同比长10%。 图表2：半导体细分市场规模（十亿美元） 图表3：半导体细分市场同比增速 图表4：广义模拟芯片市场规模（十亿美元） 图表5：模拟芯片细分市场规模（十亿美元） 2020年下游应用通信（36%）>汽车（24%）>工业（21%）>消费（18%）。 模拟下游应用市场占比基本稳定，2020年通信（36%）>汽车（24%）>工业（21%）>消费（18%），市场规模分别为通信201亿美元、汽车135亿美元、工业114亿美元、消费99亿美元。其中汽车近年略有提升，从2014年的20%提升到2020年的24%；消费略有下滑，从2014年的23%下降至18%。 行业格局稳定，TI、ADI为双龙头。TI（强于电源链）和ADI（强于信号链）为模拟市场双龙头，2020年分别占模拟市场的19%、9%，2020年CR6=52%。模拟市场具备产品具备“常青树”特性，加之下游应用分散，因此客户粘性极强，行业格局稳定，行业内部的格局变化多来自于兼并收购。 图表6：半导体细分市场应用（%） 图表7：模拟行业市占率（%） 1.2信号链：三大类产品，合计100亿美元市场 信号链产品主要分为3大类，根据ICinsight预测，按2020年市场规模排名为线性产品（38亿美元）、数据转换器(37亿美元)、接口产品（27亿美元），按2020年-2023年增速排名为数据转换器(9%)>线性产品（5%）>接口产品（4%）。 1.2.1线性产品：包括各类放大器，合计近40亿市场 38亿美金市场，TI、ADI合计市占率接近50%。线性产品2020年市场规模为38亿美金，预计2023年增长至43亿美金，2020-2023年CAGR为5%。其中TI和ADI为两大巨头，2015年市占率分别为29%、18%，CR5接近70%。 图表8：线性产品市场规模（十亿美元） 图表9：线性产品市占率 放大器是线性产品的主要品类，用于提高功率。放大器是一种用来提高功率的芯片，它使用来自电源的电力，来增加输入端信号的幅度，从而在输出端产生按比例增大幅度的信号。我们将放大器按照复杂程度分为三大类：第一类是晶体管，其属于分立器件，不在我们这里讨论的“信号链-放大器”之列；第二类是由晶体管组成的基础的运算放大器，包括标准运放和全差分运放；第三类是以标准运放或者全差分运放为基础，额外集成一些外围电阻所组成的电路，称为功能放大器，其目的是降低客户匹配电阻和运放的难度。 图表10：放大器图谱 运算放大器：由晶体管组成的基础电路。运算放大器（Operation Amplifier,OP AMP）是放大电路最基础也是最核心的单元。因其早期用于实现数学运算而得名，可对输入信号进行加减乘除、微分、积分等； 而现在运算放大器的数学运算功能已不再突出，主要应用于信号放大及有源滤波器设计。基础的运算放大器包括两种： 1）标准运算放大器，其有两个输入端（IN+, IN-）、一个输出端（OUT）和两个电源端（V+, V-），即2入1出，其输出电压Vout=（Vin+-Vin-）×Ado，Ado代表运算放大器的增益，下方右图可见，通过运放后，输入端的微小电压差可被数倍的放大为输出电压； 2）全差分运算放大器（Fully Differential Amplifiers，FDA），其与标准运放的差别仅在的输出脚也是差分的，即它有差分输入脚IN+和IN-，差分输出脚OUT+和OUT-，即2入2出。在标准运放和全差分运放的基础上，通过匹配外围电阻，工程师们即可以生成各类放大电路，因此可以说运放是构筑一切放大电路的基石。 图表11：标准运算放大器 图表12：运算放大器输入电压差（横轴）、输出电压（纵轴） 功能放大器：以运放为核心单元，额外添加电阻等元件所组成的常用放大电路。如果某个以运放为核心的放大电路非常常用，生产厂家就会考虑把这个放大电路（运放+外围电阻）进一步集成，功能放大器由此诞生。常见的功能放大器包括： （1）仪表放大器（Instrument Amplifier），其内部通常具有2个或者更多的运放，最典型的是3运放结构。相对于普通的放大器，它的输入阻抗高，抗共模干扰强，在强噪声环境下，能保证放大电路的增益与精度，常用于对很微弱的差分电压信号进行放大，比如医疗设备中的心电图仪、血压计、除颤器，高档音响设备等。 （2）压控增益放大器（Variable Gain Amplifier, VGA）。压控增益放大器的增益是由外部施加的电压VG连续控制，其主要应用是自动增益控制，即当输入幅度大范围改变时，输出幅度几乎不变。例如录音笔中一般都具备这种功能，距离说话者远近不同，录下的声音大小几乎是一致的。（3）隔离放大器。实现放大器输入信号与输出信号之间的电气隔离。 实现方法有三类：变压器型、光电耦合器型、电容型。ADI的产品主要是变压器型，如图中的AD202产品（放大器位于左上角），左边是信号输入区域，右边是输出区域，两个区域是完全隔离的，仅能通过上部的信号变压器、下部的电源变压器实现信号和能量的传递。其主要目的有两类：一是将高电压部分和弱电部分隔离，包括生物医学测量中确保人体不受超过10uA以上漏电流和高电压的危害，工业中防止因故障而使电网电压对低压信号电路（包括计算机）造成损坏；二是在长距离传输数据时，接地电1和接地