电源管理芯片

电源管理芯片 作者 摘要 周惠娜 行业头豹分类/制造业/计算机、通信和其他电子设备制造业/电子器件制造 关键词半导体晶圆电源管理芯片 1.模拟芯片：虚实之间，连接虚拟与现实的纽带。模拟芯片是连接虚拟世界与现实世界的纽带。与时间及幅值等离散的数字信号不同，模拟信号是指时间及幅值连续变化的电信号。自然界中的信号如光、声、温度、压力等都是连续信号，通过各类传感器转化成为连续的电信号就是模拟信号。2.电源管理芯片直接影响电子设备性能。电源管理芯片是在电子设备系统中担负起对电能的变换、分配、检测及其他电能管理的职责的芯片。电源管理芯片直接影响电子设备性能，目前电源管理芯片正朝着保真信号、提高功率密度、延长电池使用寿命、减少外界噪音干扰以及提高在高压下的安全性方向发展。3.得益于应用场景广泛，下游需求带来电源管理芯片发展新契机。近年来，在下游电子产品整机产高速增长的带动下，中国电源管理芯片市场保持稳定的增长。据SEMI数据，2019年中国电源管理芯片市场规模达到736亿元，同比增长8%。2020年达790亿元，2015-2020年复合增长率为7%。下游应用领域广阔且相关应用终端发展繁荣，未来强劲的下游需求将是带动整个电源管理芯片产业持续增长的强劲动力。 1.电源管理芯片行业定义 电源管理芯片是在电子设备系统中担负起对电能的变换、分配、检测及其他电能管理的职责的芯片。电源管理芯片直接影响电子设备性能，目前电源管理芯片正朝着保真信号、提高功率密度、延长电池使用寿命、减少外界噪音干扰以及提高在高压下的安全性方向发展。电源管理芯片主要是为保证电源系统的稳定运行，只要有电源应用场景都需要进行电源管理，在手机、TWS耳机等可穿戴设备、通信基站、汽车、工业、物联网等场景中，都需要运用电源管理芯片。 2.电源管理芯片行业分类 功能为低损耗下保证稳定的电压供给 线性稳压器 类型说明 类型名称 根据电源管理芯片的功能进行分类，可以将其划分为线性稳压器、电池管理芯片、DC/DC开关稳定器、AC/DC转换器和控制器、LED驱动器、显示电源驱动器和栅极驱动器 功率放大器、广泛用于驱动IGBT和MOSFET 栅极驱动器 用于LCD/OLED等面板显示电流管理 显示电源驱动器 适合各类照明、背光等应用场景 LED驱动器 功能为将交流电流转换为直流电流 AC/DC转换器和控制器 实现直流电路到直流电路中不同电压之间的转换 DC/DC开关稳定器 按不同类别负责充电功率管理、电源的测量、电池的监控和保护功能 电池管理芯片 3.电源管理芯片行业特征 电源管理芯片的进入壁垒较高，新进入者需要面对技术壁垒、产业链壁垒等多重挑战，同时产品的研发成本较大，失败率较高，容易导致前期投入无法收回，使得电源管理芯片产品的进入壁垒较高。但是，下游需求旺盛驱动行业发展的同时也吸引较多的新进入者进入市场，下游工业4.0、5G通信等领域的发展有望推动电源管理芯片实现量价齐升 电源管理芯片进入壁垒较高，新进入者面临技术壁垒、经验壁垒、产业链壁垒等多重挑战 进入壁垒模拟芯片依赖于工艺能力、设计能力和质量管控能力，需要长期的经验和技术积累，领先企业依靠丰富的经验和技术形成技术壁垒；对于 电源管理芯片设计企业而言，构建晶圆厂、封装厂、测试厂、整机制造商等上下游产业链是企业生存和发展的基础，对于新进入者而言，行业已经形成的、稳定运营的产业链生态构成齐进入壁垒 研发成本较大，失败风险较高 成本端电源管理芯片涉及企业开发成本较高，前期固定支出金额巨大，面临较高的研发失败风险和产品适销性差的风险，将导致企业前期投入的成本无法收回 终端应用市场快速发展为电源管理芯片行业提供良好驱动力，尤其在智能手机领域，5G技术驱动电源管理芯片量价齐升 需求端随着5G技术的发展和手机功能复杂化和性能的提升，对于电源管理芯片提出了较高的要求，电源管理芯片价值量上升，同时单部手机电 源管理芯片的数量也出现增长趋势。此外，5G技术的普及可能引发全球智能手机市场出现一波新的换机潮，智能手机出货量增长将为电源管理芯片带来更大的发展机遇。相应地，5G时代下智能家居、汽车电子和工业自动化等领域也将出现类似的情况 4.电源管理芯片发展历程 目前，中国的电源管理芯片发展已经经历了三个阶段，在中美贸易摩擦持续的大背景下，芯片产业作为国家的战略性发展产业，在外部环境紧逼和国家政策的支持下加速了发展进程，正处于高速发展的阶段。随着产业政策的不断完善，国产芯片的重要性和紧迫性日益凸显，未来中国电源管理芯片的发展速 度将进一步加速 开始时间：2000结束时间：2008阶段：萌芽期 行业动态：力芯微2002年成立，芯朋微2005年成立，圣邦微电子2007年成立，晶丰明源2008年成立， 行业影响/ 阶段特征：中国多家电源管理芯片优势企业如力芯微、芯朋微等开始进入市场 开始时间：2008结束时间：2017阶段：启动期 行业动态：1.芯朋微：2009年公司成功量产了高效率同PWM升压电源芯片和降压电源芯片、2011年开始量产内臵智能保护功能的AC-DC电源芯片系 列、2010年底在国内较早推出了外臵式适配器电源芯片、2012年开始了5级能效适配器电源芯片的研发工作，进入标准电源领域2.圣邦微电子、韦尔股份2017年上市 行业影响/ 阶段特征：更多的优势电源芯片企业注重研发的投入，有部分企业上市 开始时间：2018阶段：高速发展期 行业动态：2018年美国对中国过企业进行芯片制裁；2022年美国通过芯片法案以进一步制裁中国在全球芯片市场上的地位 行业影响/ 阶段特征：优势企业的电源芯片产品线基本形成，电源芯片型号数量不断增长；2008年中美贸易摩擦和美国对中国芯片的制裁使得中国加大对于芯片研发的重视，进一步加速了芯片领域的发展 电源管理芯片产业链分析 电源管理芯片产业链环节中上游的芯片设计和制造附加价值最高，具有比较高的技术壁垒和渠道壁垒，是整个产业链当中技术要求最高、最为核心的环节之一，从全球范围而言，这一领域主要是被欧美厂商，该领域基本被美日欧厂商所占领，中国大部分厂商都集中鱼中低端电源芯片的设计和生产，很少能在高端芯片领域打破上游厂商的垄断。而产业链的下游应用场景较为丰富，主要涵盖通信、消费电子、汽车及物联网行业，不同下游应用场景对于对于电源管理芯片技术要求不一，其中汽车、工业级应用对于芯片的要求较高，未来随着5G通信、新能源汽车、物联网等下游市场的发展，电源管理芯片的市场规模和价值量将进一步扩大。 华为、小米、中兴、一汽、移动、联通、电信、阿里巴巴、百度、腾讯、三星、vivo、比亚迪、广汽 1）从下游应用来看，汽车/通讯工业类占比较高为主要应用市场。模拟芯片下游应用领域较为分散，主要包括通信、汽车、工业、消费等大类，2020年市场规模占比分为26.9%、22.5%、27. 3%、13.2%。2）从细分产品来看，未来5G手机的普及和手机单机摄像头的增加将会带动DC/DC和LDO芯片的需求量增长，而快充电技术普及和无线充电的不断渗透将驱动电荷泵和无线充电芯片的需求快速上升 终端应用 下游参与方 下游说明 下游环节 德州仪器、海思、晶丰明源、高通、dialog、英飞凌、罗姆、圣邦微 1）从商业模式来看，按照是否自建晶圆生产线、封装测试生产线，行业经营模式可分为IDM模式和Fabless模式。由于IDM制造模式投资成本高，中国90%以上电源管理芯片厂商经营模式为Fabless。2）下游用户粘性较强，由于对产品性能稳定性的重视，客户较少切换供应商，产品用户粘性较强。 电源管理芯片制造商 中游参与方 中游说明 中游环节 台湾积体电路、英特尔、UMC、海力士、中芯国际、三星、格芯、联华电子、VIS、HHGrace 、PSMC 1）从市场规模来看，2019年全球代工厂市场规模为684亿美金，同比下滑9.32%，主要是受到智能手机出货下降影响。2）从竞争格局来看，全球晶圆代工市场呈现一超多强现状，中国先进制程技术与国外代工厂有明显差距待突破，中芯国际是唯一进入全球晶圆制造厂第一梯队的中国厂商。2019年，台积电占全球IC晶圆制造市场份额达55%。中国晶圆制造厂商多为代工厂。 晶圆制造厂 华大九天、楷登电子、Synopsys、西门子、ANSYS、Altium、SIEMENS、KEYSIGHT、SILVA CO、概伦电子、芯华章、Ninecube、立芯 1）从竞争格局来看，EDA市场竞争格局呈现寡头垄断，CR3合计超80%，行业集中度高。2020年，华大九天中国市场销售额首次超过Ansys跃升为中国第四大EDA工具企业，2020年市占率达到1.44%。在政策加持和企业技术进步浪潮下，中国厂商市场份额不断提升，中国厂商将深度受益国产化进程。2020年，华大九天中国市场销售额首次超过Ansys跃升为中国第四大EDA工具企业，概伦电子市占率持续提升，2020年达到1.44%。2）从发展趋势来看，随着集成电路晶体管规模扩大、复杂程度提升，EDA已成为推动集成电路产业发展关键支撑。 EDA设计工具 上游参与方 上游说明 上游环节 5. 6.电源管理芯片行业规模 近年来中国电源管理芯片市场保持稳定地增长。据SEMI数据，2019年中国电源管理芯片市场规模达到736亿元，同比增长8%。2020年达790亿元，2015-2020年复合增长率为7%。 电源管理芯片市场发展稳定，主要得益于电源管理芯片应用场景广泛，覆盖多个领域。电源管理芯片涉及工业控制、汽车电子、网络设备、消费类电子、移动通信、智能家电等众多领域。下游应用领域广阔且相关应用终端发展繁荣，未来强劲的下游需求将是带动整个电源管理芯片产业持续增长的强劲动力。 下游旺盛需求有望给电源管理芯片带来发展新契机，未来国产替代化加速。中国电源管理市场参与企业众多，竞争激烈，单个国内厂商所占市场份额不高，但电源管理芯片行业的旺盛发展将为企业带来很大发展空间，将加速国产替代化。 中国电源管理芯片市场规模，2015-2020年 根据SEMI和中国半导体协会披露的数据得到中国电源管理芯片的市场规模 7.电源管理芯片政策梳理 SEMI、中国半导体协会、头豹研究院 政策名称：《国家集成电路产业发展推进纲要》颁布主体：工业和信息化部生效日期：2014-06-24影响：6政策性质：指导性政策 政策内容：明确集成电路产业发展四大任务。1.着力发展集成电路设计业。2.加速发展集成电路制造业。抓住技术变革的有利时机，突破投融资瓶颈。3.提升先进封装测试业发展水平。推动中国封装测试企业兼并重组，提高产业集中度。4.突破集成电路装备和材料。加强集成电路装备、材料与工艺结合，加快产业化进程，增强产业配套能力 政策解读：集成电路产业是信息技术产业的核心，是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业。当前和今后一段时期是我国集成电路产业发展的重要战略机遇期和攻坚期。加快推进集成电路产业发展，对转变经济发展方式、保障国家安全、提升综合国力具有重大战略意义。 政策名称：《中国制造2025》颁布主体：国务院生效日期：2015-05-19影响：3政策性质：指导性政策政策内容：突破大功率电力电子器件\高温超导材料等关键元器件和材料制造及应用技术,形成产业化能力 政策解读：国务院发布的《中国制造2025》，着力提升集成电路设计水平，在封装产业和测试的自主发展能力得到有效提升，形成关键制造装备供货能力。 政策名称：《国家信息化发展战略纲要》颁布主体：国务院生效日期：2016-07-27影响：4政策性质：指导性政策 政策内容：以体系化思维弥补单点弱势，打造国家先进、安全可控的核心技术体系，带动集成电路、基础软件、核心元器件等薄弱环节实现根本性突破政策解读：我国正处于从跟跑并跑向并跑领跑转变的关键时期，要抓住自主创新的牛鼻子，构建安全可控的信息技术体系，培育形成具有国际竞争力的 产业生态，把发展主动权牢牢掌握在自己手里 政策名称：《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》颁布主体：