多频共振驱动模拟芯片成长，国产替代迎来历史机遇期

行业研究|深度报告 看好（维持） 多频共振驱动模拟芯片成长，国产替代迎来历史机遇期 电子行业 国家/地区中国 行业电子行业 报告发布日期2023年01月30日 核心观点 模拟芯片负责处理连续的模拟信号，在电子系统中至关重要。模拟芯片是集成电路重要的组成部分，用来产生、放大和处理连续函数形式的模拟信号（如声音、光 线、温度等），是消费电子、汽车、通讯、工业控制等各个电子产品中不可或缺的芯片。按功能，模拟芯片可分为电源管理芯片和信号链芯片。与数字集成电路相比，模拟芯片设计自动化程度低、设计工具少、测试周期长，因此人才培养周期长，技术壁垒较高。 新能源车、5G和物联网等多频共振驱动模拟芯片市场增长。根据Frost&Sullivan统计，预计到2025年全球模拟芯片市场将增长至697亿美元，20-25年CAGR约4%。模拟芯片市场的驱动因素主要有：1）新能源车的电动化、网联化和智能化催生模拟芯片需求，ICInsight估算22年全球汽车专用模拟芯片市场规模增长17%至138亿美元；2）5G通讯发展和手机功能升级驱动模拟芯片市场增长，从信号链到电源链的多种模拟芯片有望因此受益；3）消费级和工业级物联网终端数量的快速增长推升了模拟芯片需求。 欧美厂商占据绝对主导，模拟芯片国产化前景广阔。根据Frost&Sullivan数据，全球前十模拟IC供应商基本被欧美国家主导，2019年共占据67%左右的市场份额，行业整体呈现出较为分散的格局。从国内市场来看，前瞻产业研究院数据显示，2021年中国模拟芯片的自给率仅为12%左右。以圣邦股份为代表的国内模拟IC厂商在营收规模、研发能力和产品线等都有很大的提升空间，未来随着模拟芯片国产替代的加速，我们看好国内模拟芯片自给率进一步提升。 国内模拟IC厂商成长显著，国产替代迎来历史机遇期。目前国内模拟IC厂商正处于快速成长的阶段，国产化率进一步提升的内部和外部条件均趋于成熟。第一，国内代工厂的制程和工艺日臻成熟，可以与模拟IC厂商进行有效协同；第二，国际模拟大厂向工业和车载领域倾斜，给国产厂商差异化竞争创造了机遇；第三，国内模拟IC厂商逐步突破产品种类和质量，并持续发力产品导入和客户验证，实力不断壮大。基于以上原因，我们认为国内模拟IC厂商迎来了良好的历史机遇期，在产品、技术、客户、市场份额等方面有望进一步突破，加速推动模拟芯片国产化进程。 国内模拟IC上市公司向汽车等高端领域扩展。除了在国际巨头逐步减少投入的消费电子领域快速增长，竞争力较强的国内模拟芯片公司也向国际巨头重视的汽车领域进军。纳芯微来自汽车营收占比在3Q22提升至22%，随着相应车规级产品的陆续推出，由汽车领域贡献的营收有望持续提升。圣邦股份、思瑞浦、艾为电子、杰华特、希狄微、帝奥微、芯海科技等也都在汽车模拟芯片取得进展。 投资建议与投资标的 国内模拟IC厂商在下游需求高增和国产替代的双重逻辑驱动下有望高速成长，建议关注纳芯微、圣邦股份、艾为电子、思瑞浦、芯海科技、杰华特、希荻微、帝奥微等企业。 风险提示 地缘政治与新冠疫情带来的不确定性、下游需求增长不及预期、行业竞争加剧。 蒯剑021-63325888*8514 kuaijian@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860514050005香港证监会牌照：BPT856 李庭旭litingxu@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860522090002 杨宇轩yangyuxuan@orientsec.com.cn韩潇锐hanxiaorui@orientsec.com.cn张释文zhangshiwen@orientsec.com.cn薛宏伟xuehongwei@orientsec.com.cn 资料来源：公司数据.东方证券研究所预测.每股收益使用最新股本全面摊薄计算 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 目录 1模拟芯片：集成电路的重要部分5 1.1模拟芯片下游应用领域繁杂5 1.2模拟芯片分为电源管理和信号链芯片7 电源管理芯片：模拟IC的关键器件，市场空间广阔8 信号链芯片：受益于新技术和下游应用，规模稳步增长8 2多因素驱动模拟芯片市场成长10 2.1新能源汽车快速渗透，模拟芯片价值量提升11 2.25G通讯和手机功能升级，驱动模拟芯片行业成长14 2.3万物互联AIoT终端数量快速发展17 3欧美厂商垄断，国产替代潜力巨大18 3.1欧美厂商占据绝对主导18 3.2国内晶圆厂大幅扩产，助力模拟芯片上下游协同21 3.3国内模拟厂商实力提升，国产替代未来可期25 投资建议29 风险提示29 图表目录 图1：半导体行业分类5 图2：模拟芯片产品在电子系统中的功能示意图5 图3：2022年全球通用模拟芯片和专用模拟芯片市场规模占比7 图4：全球电源管理芯片市场规模及增速8 图5：中国电源管理芯片市场规模及增速8 图6：信号链完整工作原理9 图7：2016-2023年全球信号链模拟芯片市场规模（亿美元）9 图8：全球集成电路市场规模（十亿美元）10 图9：中国集成电路市场规模（亿元）10 图10：全球模拟芯片市场规模及增速10 图11：中国模拟芯片市场规模及增速10 图12：全球专用模拟芯片下游应用市场情况（百万美元）11 图13：车用IC市场规模分布（2019年）11 图14：电动车模拟芯片应用示意图12 图15：电动车模拟芯片应用广泛12 图16：电动化大幅增加模拟芯片单车用量12 图17：全球新能源汽车渗透率情况（万辆）13 图18：全球汽车专用模拟芯片市场规模情况（亿美元）13 图19：远程信息处理单元TCU架构图解14 图20：毫米波雷达芯片基本架构14 图21：车载高清视频传输芯片的应用14 图22：模拟芯片通讯领域应用15 图23：智能手机的主要芯片（华为mate30pro为例）15 图24：华为mate30pro拆解-主板正面16 图25：华为mate30pro拆解-子板16 图26：华为mate30pro拆解-主板背面16 图27：4G-5G手机射频前端器件数量变化趋势16 图28：宏基站架构17 图29：小基站架构17 图30：全球物联网设备联网数量17 图31：物联网模拟芯片产品下游应用18 图32：思瑞浦扫地机器人超声传感器模块18 图33：全球模拟芯片市场规模地域分布（2020年）19 图34：2015-2021年亚德诺在中国收入占比19 图35：模拟芯片2017-2021年自给率19 图36：模拟芯片厂商合计市占率19 图37：2019年全球模拟IC供应商市场份额20 图38：2020年全球电源管理芯片供应商市场份额20 图39：模拟芯片厂商合计市占率20 图40：德州仪器TI各下游收入占比21 图41：亚诺德ADI各下游收入占比21 图42：BCD工艺结构22 图43：德州仪器12英寸产线布局情况23 图44：国内部分晶圆代工厂BCD工艺平台情况（截至2022H1）23 图45：国内部分成熟工艺晶圆厂产能规划情况（截至2022H1）24 图46：模拟IC公司与晶圆厂的合作情况（截至2022H1）24 图47：国内部分头部模拟芯片公司开始向Fab-lite转变24 图48：国内主要模拟芯片厂商营收高增长（百万元）25 图49：2017-2021年国内主要模拟芯片厂商营收增速25 图50：2021年国内主要模拟芯片厂商毛利率与净利率25 图51：国内主要模拟芯片厂商毛利率25 图52：2021年国内主要模拟芯片厂商产品型号数量（款）26 图53：圣邦股份在销售产品型号数量（款）26 图54：思瑞浦高精度低功耗电源监控芯片情况26 图55：模拟芯片A股上市公司业务对比27 图56：国内主要模拟芯片厂商2021年研发费用及费用率27 图57：国内主要模拟芯片厂商2021年研发人员数量及占比27 图58：2021年国内主要模拟厂商人均创利创收情况（万元）28 图59：纳芯微汽车芯片规模快速增长28 表1：模拟集成电路与数字集成电路特征对比6 表2：模拟芯片主要产品种类及功能介绍7 表3：模拟芯片前十企业市占率情况20 表4：全球头部模拟公司产品线及下游应用领域21 表5：模拟芯片工艺对比22 1模拟芯片：集成电路的重要部分 1.1模拟芯片下游应用领域繁杂 模拟芯片负责处理连续的模拟信号。半导体市场主要包括集成电路（即芯片）、分立器件、光电子器件、传感器等四大类产品，其中集成电路市场占比最大。集成电路按其功能通常可分为模拟集成电路和数字集成电路两大类。模拟集成电路主要是指在现实世界与物理世界之间，由电容、电阻、晶体管等组成的模拟电路集成在一起，用来产生、放大和处理连续函数形式的模拟信号 （如声音、光线、温度等）；数字集成电路是对离散的数字信号（如用0和1两个逻辑电平来表示的二进制码）进行算术和逻辑运算的集成电路。 图1：半导体行业分类 数据来源：WSTS、半导体行业观察、东方证券研究所 模拟芯片是电子系统中不可或缺的部分。与数字集成电路相比，模拟集成电路应用领域繁杂、生命周期长、人才培养时间长、价低但稳定。模拟芯片可广泛应用于消费类电子、通讯设备、工业控制、医疗仪器、汽车电子等领域，以及物联网、新能源、智能穿戴、人工智能、智能家居、智能制造、5G通讯等各类新兴电子产品领域。 图2：模拟芯片产品在电子系统中的功能示意图 数据来源：思瑞浦招股说明书、东方证券研究所 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 模拟芯片人才培养周期长，经验依赖提升技术壁垒。模拟集成电路设计主要是通过有经验的设计人员进行晶体管级的电路设计和相应的版图设计与仿真，需要额外考虑噪声、匹配、干扰等诸多因素，要求其设计者既要熟悉集成电路设计和晶圆制造的工艺流程，又需要熟悉大部分元器件的电特性和物理特性。而数字集成电路设计大部分是通过使用硬件描述语言以基本逻辑门电路为单位在EDA软件的协助下自动综合产生，布图布线也是借助EDA软件自动生成。与数字集成电路相比，模拟芯片设计自动化程度低，加上辅助设计工具少、测试周期长等原因，模拟电路设计更依赖于人工设计，对工程师的经验要求也更高，培养一名优秀的模拟集成电路设计师往往需要10年甚至更长的时间。 表1：模拟集成电路与数字集成电路特征对比 项目模拟集成电路数字集成电路处理信号连续函数形式的模拟信号离散的数字信号 产品放大器、信号接口、数据转换、比较器、电源管理等 CPU、微处理器、微控制器、数字信号处理单元、存储器等 技术难度设计门槛高，平均学习曲线10-15年电脑辅助设计，平均学习曲线3-5年 设计难点非理想效应较多，需要扎实的多学科基础知识和丰富的经验，辅助设计工具少 芯片规模大，工具运行时间长，工艺要求复杂，需要多团队共同协作 工艺制程大量0.18um/0.13um，部分28nm按照摩尔定律的发展，使用最先进的工 艺，目前已达到3-5nm 产品特点种类多种类少 生命周期一般5年以上1-2年 平均零售价价格低，稳定初期高，快速降价 数据来源：思瑞浦招股说明书、东方证券研究所 按定制化程度，模拟芯片可分为通用模拟芯片和专用模拟芯片。通用型模拟芯片，也叫标准型模拟芯片，属于标准化产品，适用于多类电子系统，其设计性能参数不会特定适配于某类应用，可用于不同产品中。专用型模拟芯片根据专用的应用场景进行设计，一般集成了数字和模拟IC，复杂度和集成程度更高，有的时候也叫混合信号IC。根据ICInsights，2022年全球通用模拟芯片和专用模拟芯片占比分别为40%和60%。 图3：2022年全球通用模拟芯片和专用模拟芯片市场规模占比 通用模拟芯片, 39.6% 专用模拟芯片, 60.4% 数据来源：ICInsights、东方证券研究所 1