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1、模拟集成电路产业深度调研及未来发展现状趋势一、 电源芯片行业面临的机遇和挑战（一）电源芯片行业发展机遇1、电源芯片行业良好的产业扶持政策集成电路产业被誉为信息产业的核心和国民经济信息化的基础，2000年我国就将发展集成电路产业视为一项长期而紧迫的任务，并制定了系列扶持政策。在国际贸易摩擦加剧的当下，加速，实现集成电路产业的自主可控已上升到国家战略高度。2015年制定了2025年将我国芯片自给率提升至70%的战略目标；2021年发布的中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要也提出，要重点布局包括集成电路在内的前沿领域。此外，为促进集成电路产业的发展，我国还设立了国
2、家集成电路产业投资基金，目标规模上千亿元。地方政府亦出台了诸多利好政策，或是成立了集成电路产业基金，从财政、税收、技术、人才等角度给予扶持，为我国集成电路产业及相关企业的发展营造了良好的政策环境。2、集成电路国产化趋势明显近几年美国对华为，中兴等中国企业的种种限制与打压强化了中国相关行业和企业的危机意识，国产化和进口替代概念从原来的信息安全扩大到半导体供应链安全，中国亟需培育出一批具有先进研发、制造、生产能力的半导体企业，以保证国内半导体行业的供应链安全。电源管理类模拟集成电路行业的特点是，客户对电源芯片产品的精度和可靠性要求较高，国内企业与国外企业相比有较大的技术差距，市场大部分被国外巨头垄
3、断。随着中国半导体国产化和进口替代趋势的进一步加强，终端设备、系统厂商开始更多地验证、使用国内供应商的芯片产品，国内芯片设计行业迎来了良好的市场机会。3、电源芯片下游应用领域不断拓展基于中国庞大的人口基数和高速经济发展，下游需求不断提升带动了中国5G、物联网、人工智能、新能源汽车等新兴行业的迅速崛起。催生出的大数据、云计算以及高速信息传输等大量需求，有赖于高效、可靠的电源芯片的应用，促进了中国电源芯片行业的进一步发展。（二）电源芯片行业发展挑战1、电源芯片行业设计人才短缺电源管理类模拟芯片行业在技术和人才需求方面的典型特点是深积累、慢发展、重技术、长周期，产品设计研发周期长、技术门槛较高，更多
4、依赖于研发人员长期的技术和实践经验积累，明星工程师的单兵作战能力以及核心技术团队的技术经验积累至关重要。相较于国际市场，我国集成电路行业起步较晚，具有丰富工程实践经验的设计人才短缺，从而限制了我国模拟芯片行业的发展。尽管近年来，我国政府、高校、机构、企业不断加大人才培养的力度，但人才匮乏现象始终存在，加之模拟芯片行业人才培养周期较长，对短期内本土模拟芯片设计行业的发展带来了较大的挑战。2、电源芯片行业长期被国外巨头垄断模拟集成电路在技术和人才等方面的特点决定了其产品设计研发周期长、技术门槛较高，产品研发成功后往往具备较强的生命力。德州仪器、亚德诺等国际模拟芯片巨头起步较早，产品和技术积累深厚，
5、长期占据着较高的市场份额，ICInsights数据显示，2020年全球前十大模拟集成电路设计企业合计市场占有率高达62%。得益于政策的大力扶持，近年来我国集成电路行业发展速度较快，趋势不断加深，涌现了许多优秀的模拟芯片设计企业。但与国外巨头相比，本土模拟芯片企业仍存在发展时间较短，产品和技术积累不足，市场占有率有待提高等劣势。3、电源芯片行业产品结构多样性不足与国际模拟芯片企业相比，中国本土企业发展时间较短，在技术储备和产品种类上仍存在一定差距，导致产品结构的多样性不足。以国际领先的模拟集成电路企业德州仪器为例，其拥有十多万种不同类型的模拟芯片产品和上万个授权专利，涵盖各大应用领域，而国内企业
6、大多仅涵盖某几个细分领域，产品类型数十至数千种不等。以DC-DC电源芯片为例，在高耐压、单颗芯片输出大功率、高可靠性等领域，国内企业在设计环境、设计工具、设计人才和设计经验等方面与世界先进水平还存在较大差距。二、 全球电源管理芯片行业发展情况根据Frost&Sullivan数据，2020年全球电源管理芯片市场规模约329亿美元，2016年至2020年年均复合增速为135%。随着5G通信、新能源汽车、物联网等下游市场的发展，电子设备数量及种类持续增长，从而带动全球电源管理芯片需求增长。根据Frost&Sullivan数据，预计2025年全球电源管理芯片市场规模将达526亿美元，2020年至202
7、5年年均复合增速达98%。目前，全球电源管理芯片市场主要被欧美厂商占据。根据国金证券研报统计，2019年全球以TI为首的全球五大品牌占据全球电源管理芯片市场份额合计达71%。由于电源管理方案在各类细分应用场景中差异较大，国内厂商与欧美大厂之间产品类别、高端技术及规模上存在较大差距。三、 电源芯片的技术发展情况及未来发展趋势近年来，由于物联网、自动驾驶、5G、人工智能等新技术的应用日益普及，相关电子产品的性能不断提升、应用不断创新，电源芯片作为电子产品的核心元器件之一，终端客户对其效率、功率、体积、可靠性等方面提出了更高的创新和创造要求，电源芯片市场呈现出需求多样化、应用细分化的特点。高集成、高
8、电压、大功率、高可靠性等逐渐成为电源芯片行业主要的技术发展趋势。（一）电源芯片行业高集成发展趋势电子产品性能不断提升，设备的体积反而变得愈发轻薄短小，为其供电的电源管理方案也需要不断提升性能并缩小体积。电源管理方案以电源芯片为核心，通过外围的电感、电容等多种元器件的连接可实现复杂的电源管理功能，其中，电源芯片的管脚数量、封装外形、外围元器件的数量及外形、PCB板的面积以及布局布线形式等决定了电源管理方案的体积，将多种功能集成到电源芯片内以减少外围元器件数量，可有效提高芯片性能并缩小电源管理方案的体积。同时，外围元器件数量减少意味着连接时无需考虑太多的元器件之间的干扰，降低了电源管理方案整体的加
9、工难度及失效率，提高了系统的可靠性，便于终端客户使用并降低其研发周期及成本。（二）电源芯片行业高电压发展趋势提高供电电源的电压不仅可以提供更大的输出功率，也可以降低传输过程中的功率损耗。因此，终端设备的供电电压不断提高。例如，汽车在1918年引入蓄电池，当时的供电电压只有6V，到了1950年升级为12V；2011年宝马、奥迪等几家知名车企联合推出了48V系统，以满足汽车电子日益增长的负载需求。根据高工产业研究院（GGII）发布的中国HEV&48V节能乘用车月度销量数据库，2020年中国48V节能乘用车销量合计约为331万辆，同比增长39%。目前，车载电子装置用电源芯片的供电电压一般为12V、2
10、4V、36V、48V等，但车辆在启动或急刹车时，供电电压产生的瞬态毛刺电压可达正常值的二倍左右，因此电源芯片需留有足够的耐压裕量，例如供电电压为48V时推荐使用耐压80V100V的电源芯片，终端设备供电电压的提高不断促进电源芯片向高电压方向发展。（三）电源芯片行业大功率发展趋势提高单颗电源管理芯片的输出功率，可以提高电源模块的功率密度，同等条件下可以缩小电源模块体积、降低使用成本并实现更多的系统功能。电子设备的功能日趋复杂，其内部配备了越来越多的功能模块。例如，汽车中控设备早期主要用于影音娱乐，目前则集成了导航、行车记录、影音娱乐、辅助驾驶等多种功能，其功耗也在增加，需要输出功率更大、驱动能力
11、更强的电源管理模块为之供电。随着移动电子设备的功能复杂及功耗增加，其需要配备更大容量的电池，及更大输出功率的电源适配器以提高充电效率，电源管理芯片需要提高输出功率以顺应这一发展趋势。（四）电源芯片行业高可靠性发展趋势车规级和工业级应用领域的客户对电源芯片的核心诉求是安全、稳定、抗干扰、高可靠性等，即提高电源芯片的鲁棒特性（Robustness），意指电源芯片产品能够在各类极端恶劣环境和条件下可靠、稳定地工作且使用寿命长。例如，用于汽车电子的电源芯片的温度等级指标为-40125，但实际应用时，恶劣环境下的极端低温会低于-40；极端高温环境下车内环境温度达到70时，位于车载电子设备内的电源芯片在满
12、负荷工作时，芯片内部的极端高温可能超过125。因此，为满足以上应用领域的特殊需求，电源芯片设计企业需要在-40125的温度范围以外增加裕量，使得产品能够承受更广的极端温度范围。电源芯片作为电子产品的心脏，其可靠性直接关系到电子产品的使用寿命及工作性能。随着电子产品功能多样化和应用复杂化，电源芯片正不断向高可靠性方向发展。四、 中国电源管理芯片行业市场份额根据ICInsights数据显示，2020年中国电源管理芯片业务规模763亿元，占模拟芯片市场规模的50%以上，占全球电源管理芯片的3352%，是全球电源管理芯片的重要需求市场。2020年，在国内品牌中，市场份额排名靠前的是圣邦股份、韦尔股份、
13、晶丰明源和富满电子。但是整体看国内排名前十的电源管理芯片的企业竞争优势不突出，市场份额占比不足10%。五、 集成电路行业市场规模近年来，随着物联网、人工智能、智能硬件、移动智能终端、5G、先进传感器和可穿戴设备等新应用领域的兴起，全球电子产品市场规模逐年扩大，带动了集成电路行业的加速发展。世界半导体贸易统计协会（WSTS）统计数据显示，2016年至2020年，全球集成电路行业总收入从2，767亿美元增长至3，612亿美元，年均复合增长率689%。中国半导体行业协会数据显示，2016至2020年，中国集成电路行业规模从4，336亿元增长至8，848亿元，年均复合增长率高达1952%，中国已成为全
14、球最大的集成电路市场。六、 电源管理类模拟集成电路行业现状按照工作的信号属性，集成电路可分为数字集成电路和模拟集成电路。数字集成电路是基于数字逻辑设计的，用于处理数字信号的集成电路；模拟集成电路是用于处理模拟信号的集成电路。电源管理类模拟集成电路行业简介及发展概况：按照输入的电压属性，电源芯片可分为AC-DC（交流转直流）转换芯片和DC-DC（直流转直流）转换芯片两类。AC-DC转换通常是把交流市电（220V或110V）转换为电子设备或产品内部电路供电需要的直流电压；DC-DC转换通常是指对直流电源的属性或参数指标加以转换，如降压、升压、升降压转换等，以匹配设备或电路模块的供电需求。电源芯片广
15、泛应用于各类电子产品中，由于电子产品内部各电路模块的供电需求多样，需要使用电源芯片将输入电源转换为与其匹配的电压或电流。因此，电源芯片是电子设备的心脏，其性能优劣对整机的性能及可靠性有直接影响，电源芯片一旦失效将导致电子产品停止工作甚至损毁。近年来，电源芯片的下游行业蓬勃发展，为电源芯片提供了广阔的市场空间，例如汽车电子、通讯设备、工业控制等领域对电源芯片的需求增长较快，对芯片性能要求更高。目前该市场主要被国外巨头如德州仪器、亚德诺、英飞凌等占据，市场集中度较高。七、 集成电路行业产业链情况集成电路产业链的上游环节包括EDA、IP、材料和设备等供应商；产业链中游环节包括芯片设计、晶圆制造和封装
16、测试等企业；下游环节包括终端系统、设备等厂商。行业业务为电源管理类模拟集成电路的研发、设计与销售，属于集成电路产业链中游环节的芯片设计企业。芯片设计通常是指用特定晶圆制程工艺提供的元器件，设计成电路图以实现特定功能，然后将电路图转换为用于制造晶圆的物理版图（版图设计），最后将版图数据提供给制板厂制成掩模（亦称光刻板）。晶圆制造通常指的是在单晶硅片上制作完整的半导体电路芯片的过程，包含光刻、刻蚀清洗、离子注入、氧化扩散、金属化和晶圆测试等多项工艺或流程。晶圆制造厂使用芯片设计企业提供的掩模按照加工流程来生产对应的晶圆。封装指的是把晶圆上的晶粒（单颗封装前的芯片）加工成可使用的成品芯片的过程，起着安放、固定、密封、保护芯片和增强电热性能的作用，包含晶圆切割、黏片、键合、模压、切筋整形等多项工艺；测试指的是对封装后的芯片进行检测，通过测试的合格芯片即为产成品。八、 中
