如需报告请登录【未来智库】。
一、模拟芯片是什么？
集成电路通常可分为数字集成电路和模拟集成电路两大类。其中，数字集成电路大约占据集成电路市场的 85%份额，模拟集成电路占据 15%的份额，两者的主要差别在于处理信号的类型和行业特点。
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，其基本组成单位为逻辑门电路，包含存储器（DRAM、Flash 等）、逻辑电路（PLDs、门阵列、显示驱动器等）、微型元件（MPU、MCU、DSP）。
模拟集成电路主要是指由电阻、电容、晶体管等组成的模拟电路集成在一起用来处理连续函数形式模拟信号（如声音、光线、温度等）的集成电路，包含通用模拟电路（接口、能源管理、信号转换等）和特殊应用模拟电路。
模拟芯片主要包括电源管理芯片和信号链芯片。其中，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， 主要分为 AC-DC 交直流转换、DC-DC 直流和直流电压转换（适用于大压差）、电压调节器（适用于小压差）、交流与直流稳压电源。电源管理芯片在不同产品应用中发挥不同的电压、电流管理功能，需要针对不同下游应用采用不同的电路设计。当前，电源管理正往高速、高增益、高可靠性方向发展，发展电源管理芯片是提高整机技能的重要方式。信号链芯片则是一个系统中信号从输入到输出的路径中使用的芯片，包括信号的采集、放大、传输、处理等功能。
模拟芯片中因电子系统基本均需供电，因此电源管理芯片为主体，占模拟芯片市场比例约为 53%，电源管理用途广泛成熟，技术迭代较慢，壁垒相对较低， 因此国内布局广泛，布局企业包括圣邦股份、矽力杰、韦尔股份、富满电子、中颖电子、全志科技、瑞芯微等；信号链芯片市场占比约为 47%，国内布局企业主要包括圣邦股份、华为海思等。
二、高护城河：区别数字芯片，模拟芯片依赖工艺经验
常见的数字 IC 通常包括 CPU、微处理器、微控制器、数字信号处理单元、存储器等，其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。模拟 IC 则通常包括各种放大器、模拟开关、接口电路、无线及射频 IC、数据转换芯片、各类电源管理及驱动芯片等，其设计主要是通过有经验的设计师进行晶体管级的电路设计和相应的版图设计与仿真。
1、模拟芯片具备产品种类复杂、依赖经验等特点
将模拟芯片与数字芯片对比，可以发现模拟芯片拥有产品种类复杂、产品生命周期长、工艺制程要求低、设计工艺依赖经验等特点。
模拟芯片种类繁杂，需要高知识产权制造工艺支撑。模拟芯片使用的下游领域广泛、需求分散，可以应用于消费电子、汽车电子、工控医疗等；而数字芯片下游需求主要集中在服务器与消费电子上。模拟芯片由于下游需求范围广，需要根据下游不同领域进行定制设计，且定制芯片功效发挥与芯片制造工艺相结合。国内大部分芯片厂商需要根据晶圆制造工厂标准工艺进行芯片生产，目前仅有少数国内厂商拥有成熟自主模拟 IC 制造工艺。
模拟芯片产品使用周期较长，价格相对较低。模拟芯片使用时间通常在 10 年以上，寻求高可靠性与低失真低功耗，而由于使用周期长，因此产品价格也较低，而数字芯片需满足下游不断变化的需求，生命周期仅有 1-2 年，平均成本高，因此价格处于高位。
模拟芯片的制程要求低，可采用工具有限。模拟芯片使用的制程相对数字芯片较落后，主要采用 0.18um/0.13um。在工艺方面，模拟芯片采用 BCD 工艺， 主要用于高电压或大电流下驱动元器件，在高压下易实现低失真和高信噪比的效果；数字芯片采用 CMOS 工艺追逐高端制程，产品强调运算速度与成本优化，用于 5V 以下的低压环境，并在持续朝低压方向发展。工具使用上，数字芯片设计核心在于逻辑设计，可以通过软件模拟调试，EDA 工具丰富；而模拟芯片设计核心在于电路设计，需要根据实际参数调整，可以借助的 EDA 工具有限，远不及数字芯片。
模拟芯片设计工艺依赖人工经验积累、研发周期长。由于模拟芯片使用周期长，客户对产品性能要求十分严格，产品技术需要长年累月的经验积累；且模拟芯片相较数字芯片与元器件结合更加紧密，需要考虑元器件布局的对称结构和元器件参数匹配形式，需要设计人员充分熟悉了解元器件特性、拥有成熟的拓扑结构设计与布线能力，模拟芯片的设计十分依赖工作人员日积月累的经验。此外，数字芯片设计通常为大型团队作战，研发周期较短；而模拟芯片一般为小团队作战，研发周期较长。
2、模拟芯片市场呈寡头竞争态势
模拟芯片的产品与行业特点导致模拟芯片厂商存在寡头竞争特点。高护城河外， 其他厂商受技术工艺、人才培养等限制难以进入模拟芯片行业；高护城河内，模拟芯片产品种类众多，不同厂商间产品重叠度低，存在弱竞争形态。全球模拟芯片的龙头厂商地位固定，2011 年到 2018 年德州仪器、亚德诺、意法半导体、英飞凌均稳定在 TOP5 中，且 CR5 集中度由 41.1%增长至 46.1%。
三、宽竞赛道：下游需求拉升+上游供给替代，模拟芯片市场广阔
1、模拟芯片市场稳健扩张，与数字芯片周期不一致
全球半导体市场的整体规模平稳增长，据全球半导体贸易协会(WSTS)数据显 示，2018 年全球半导体市场规模达到 4688 亿美元，同比增长 13.7%。其中， 模拟芯片、微处理器、逻辑芯片和存储器市场规模分别为 588 亿美元（+10.7%）、672 亿美元（+5.2%）、1093 亿美元（+6.9%）和 1580 亿美元（+27.4%）。2019 年因行业景气度下行，市场规模为 4121 亿美元，下滑约 12%。模拟芯片占据全球半导体市场的份额为 13%，占据集成电路市场的份额为 15%。
模拟芯片因其长使用周期的特性，市场增速表现与数字芯片不一致。市场规模呈现稳步扩张的态势，2016-2019 年同比增速分别为 5%、10%、10%、8%， 相比数字芯片增速波动较小。而从出货量上看，模拟芯片出货稳居市场前列， 2018 年出货 1774 亿个，同比去年增长 15%。单个均价为 0.34 美元/个，相较逻辑芯片的 2.01 美元/个与存储芯片的 3.87 美元/个，价格较为低廉。
模拟芯片市场的集中度相较于数字芯片较低，但整体仍呈现寡头垄断态势。根据 IC Insights 数据，2018 年全球前 10 大模拟芯片厂商销售额达到 361 亿美元，同比增长 9.4%，占到模拟 IC 行业产值的 61%。德州仪器、亚德诺、英飞凌分别以 108、55、38 亿美元位列前三，德州仪器占据模拟 IC 行业的行业龙头地位，全球市占率达 18%。
中国 IC 整体供不应求，模拟芯片供应商仍以国外企业为主。中国目前是全球最大的电子产品生产及消费市场，根据 IC Insights 统计，从 2013 年到 2018 年仅中国半导体集成电路市场规模就从 820 亿美元扩大至 1550 亿美元，年均复合增长率约为 13.58%。但根据海关总署的数据，仅半导体集成电路产品的进口额从 2015 年起已连续四年位列所有进口商品中的第一位，不断扩大的中国半导体市场依赖进口，中国半导体产业自给率较低。据 IC Insights 数据显示，2018 年我国半导体自给率仅为 15%。
模拟芯片领域，随着整机出口市场回暖，我国模拟 IC 市场呈现增长态势，在全球占有较高市场份额。全球模拟芯片市场规模地域分布上，中国大陆占据 36% 的比例，亚洲其他国家占据 32%的比例。2018 年我国模拟芯片市场规模 2273 亿元，同比去年增长 6.2%。国内模拟芯片同样主要采自德州仪器、恩智浦、英飞凌、思佳讯、意法半导体等模拟芯片大厂。
2、下游 B+C 端需求拉升，模拟芯片市场 2023 年可超 800 亿美元
据 IC Insights 预测，模拟 IC 有望在未来五年内，在主要集成电路细分市场中增长最为强劲，年复合增长率达到 7.4%，超过 IC 整体市场复合增长率 6.8%。预计到 2023 年，全球模拟芯片市场规模可超 800 亿美元。其增长的主要推动力来自电源管理 IC、专用模拟芯片和信号转换器组件的强劲销售，受下游不断增长的通信、工控、汽车电子等需求驱动。
模拟 IC 的下游应用涵盖 B 端与 C 端，主要应用在网络通信、消费电子、汽车电子、工业控制、计算机等领域。据 IC Insights 数据统计，网络通信是模拟 IC 应用需求最广的领域，2019 年预计需求占比为 38.5%；应用需求在其后的依次为汽车电子、工业控制、消费电子、计算机、政府军事，比例分别为 24.0%、19.0%、10.2%、7.0%、1.3%。
2020 年 5G 开启商用，基站建设与消费电子终端持续发力。通信和消费类应用是信号链模拟 IC 的最大用途应用，据 IC Insights 预测，在模拟芯片领域中， 2019 年通讯类模拟芯片占比约为 38.5%，市场规模约为 232.3 亿美元；消费电子模拟芯片占比约为 10.2%，市场规模预计 61.5 亿美元。
基站建设方面，5G 基站建设数量远超 4G。5G 的高频信号在传播过程中损耗较大，5G 基站间距离相较 4G 需要更为紧密。因此，5G 的毫米波频段和 sub- 6 频段，将搭建大量的 5G 宏基站、毫米波微基站、sub-6 微基站。据 Yole 的数据，总基站数将由 2017 年的 375 万站，增加到 2025 年的 1442 万站，年复合增速达到 18.33%；据 Tbr 数据，2021 年全球 5G 基站出货量达到顶峰为200 万站，国内 5G 基站出货量达到 100 万站。在此背景下，射频前端首先受益，且 MIMO 技术下 2T2R 转至 4T4R、6T6R，基站内模拟芯片用量大幅上升。
消费电子方面，5G 手机技术难度升级，射频前端芯片价量双升。5G 核心技术变化围绕香农定理展开，
其中，C 为最大信息传送速率，BW 为信道宽度，S 为信道内所传信号的平均功率，N 为信道内部的高斯噪声功率，S/(N+1)为信噪比，m 为传输和接收天线的数量，1/n 为基站网络密度。
为了改善数据传输效果，可分别在以下技术改进：1）降低 n 值：提高网络密度，增加小型基站数量，减少每个基站的用户数量；2）增加 M 值：利用 MIMO 技术，提高 MIMO 阶数，增加天线发射与接收数量；3）增加 BW 值：拓宽信道宽度，可以采取增加频段与载波聚合的方式；4）提高信噪比：采用高阶调制提高频谱效率。5G 技术的变化促使射频前端价值量的提升，叠加 5G 时代手机换机带来的数量提升，量价齐升为手机产业链带来戴维斯双击。根据 Yole Development 报告显示，移动设备以WiFi 连接部分整体射频前端市场规模将从 2017 年 150 亿美元增长到 2023 年 350 亿美元，年复合增长率达到 14%。
5G+AI+IoT 万物互联时代到来，带动智能家居、工业 IoT 等需求。据《2017-2018 年中国物联网发展年度报告》数据显示，2017 年，全球物联网市场规模为 0.9 万亿美元，智能家居等终端交互应用的快速兴起促进了全球消费性物联网产业的发展。以智能家居为例，2019 年 12 月，亚马逊、苹果、Google 和Zigbee 联盟，曾定义统一的智能家居标准，几大巨头协力开发 Project Connected Home over IP（基于 IP 协议的互联标准），未来各类产品、应用程序和云端设备将基于这一协议互联，加速智能家居物联网的发展互通。预计2023 年，全球物联网整体市场规模可达2.8 万亿美元，年复合增长率可达20%。
汽车行业发展趋向电动化、智能化、网联化，驱动电源管理模块市场。国际层面，以荷兰、德国、法国等为代表的世界各国纷纷发布或提出禁售传统燃油车时间表，我国工信部也发布了对《关于研究制定禁售燃油车时间表加快建设汽车强国的建议》的答复，指出会支持有条件的地方设立燃油汽车禁行区试点， 在取得成功的基础上，统筹研究制定燃油汽车退出时间表。2020 年 1 月 3 日， 特斯拉宣布下调国产 Model 3 售价，享受中国新能源汽车补贴与购置税减免后，价格将降至 30 万元以下。国内新能源汽车和自动驾驶起步早，企业布局逐渐增加，有望带动国内上游汽车半导体企业快速发展。
汽车电子由半导体器件组成，用以感知、计算、执行汽车的各个状态和功能。随着汽车电子技术发展，电动汽车的电源管理模块变得更加复杂；汽车智能化逐步得到应用，提高单体车辆运行效率；此外，网联技术的不断深入，汽车搭载无线通信模块，实现与外部互联互通。根据盖世汽车研究统计，2018 年纯电动汽车中汽车电子成本已占到总成本的 65%，远高于传统紧凑车型的 15%和中高端车型的 28%。电源管理 IC 方面，据 Gartner 统计，纯电动汽车中半导体价值为 719 美元，功率半导体占比 55%，而电源管理 IC 是功率半导体的重要构成部分，全球市场约为功率半导体市场的 50%。
全球汽车电子市场快速增长，中国增速高于全球。自动驾驶和电动汽车以及所有新汽车上更多电子系统的增长有望使汽车模拟设备的需求保持强劲。根据麦肯锡预测，2020 年模拟 IC 产品约占汽车半导体的 29%，市场规模约为 114.3 亿美元。据 WSTS 统计，到 2018 年，汽车专用模拟市场预计将增长 15％， 成为增长最快的模拟 IC 类别，在 WSTS 分类的 33 种 IC 产品类别中增长第三快。受智能驾驶升级和新能源车普及推动，至 2022 年，全球汽车电子市场规模有望达到 2.14 万亿元，较 2017 年增长近 50%，而中国汽车电子市场规模将达到 9783 亿元，较 2017 年增长 80%以上，复合增长率高于全球增速。
3、上游 8 英寸晶圆扩产有限，供给迎接国产替代
下游应用强劲驱动下，全球 8 英寸晶圆需求增长。模拟芯片由于对制程要求较低，供给以 8 英寸晶圆为主。据国际半导体产业协会（SEMI）预期，通信、物联网、车用与工业应用需求强劲推动全球 8 英寸晶圆厂产能增加，2019 年-2022 年，将会有 16 座新 8 英寸晶圆厂或生产线开始运转；其中，14 处为量产晶圆厂。未来 4 年，8 英寸晶圆厂产能将增加 70 万片/月，增幅约 14%，年复合增长率约为 3%，产能近 650 万片/月。
但伴随着数字芯片领域制程推进，12 英寸产线扩张速度快于 8 英寸。据 IC Insights 报告显示，全球晶圆厂年产能（8 英寸等值）2019 年预计增长速度为8%，2017-2022 年年复合增长率为 6%，而 8 英寸产线产能年增长速度预计为 3%，产能扩张速度有限。
目前 12 英寸产线主要用于半导体存储，模拟芯片代工仍需依赖 8 英寸产线。根据 IC Insights 统计，2018 年底，共有 112 家集成电路制造工厂使用的是 12 英寸晶圆（用于制造非 IC 产品的不计入统计）。2018 年新开 7 家 12 英寸晶圆厂，2019 年将新增 9 家 12 英寸厂，2020 年将新开 6 家 12 英寸晶圆厂， 且 2019-2020 年新开的工厂都将用于 DRAM 和 NAND Flash 或晶圆代工。
我国 12 英寸产线建设虽在扩张中，但 8 英寸产线已经较为成熟，为模拟芯片代工提供良好的国产替代环境。2018 年内有关中国晶圆生产线的项目共 46 个， 总投资金额高达 14000 亿元。中芯集成（宁波）、燕东微电子、士兰微、上海新进均已投产，其余多条产线也处在建当中。
国外 8 英寸产能供给有限情况下，国内有望迎来国产替代机会。目前国内集成电路自给率约为 15％，距离 2020 年实现 40％的目标依然具备较大差距，IC Insights 预测中国大陆 2020 年集成电路自给率有望达到 20.9％。国内模拟集成电路 2017 年自给率相对更低，低于 10％，若按 IHS 预测，国内模拟芯片2020 年市场规模有望达到 33 亿美元，若完全实现自给，替代空间大约为 273 亿美元。
另外，中美贸易摩擦下，集成电路产业政策支持力度进一步加大，构建国产替 代良好政策环境。中央政府与各地方省市都出台了各种支持集成电路产业政策。中美贸易摩擦以来，国家进一步重视集成电路产业，产业基金成立加快行业资 本运作。2019 年 10 月 22 日，国家集成电路产业投资基金二期注册成立，注册资本 2041.5 亿元；继大基金二期之后，20 家机构发起设立的国家制造业转型升级基金股份有限公司正式成立，注册资本 1472 亿元。
四、相关标的
1、圣邦股份（300661.SZ）
圣邦股份是一家专注于高性能、高品质模拟集成电路芯片设计与销售的企业，产品覆盖信号链与电源管理两大领域，广泛应用于消费电子、手机通讯、工业控制、医疗器械、汽车电子等领域。公司 2017 年 6 月 6 日公司在创业板上市，注册资本 6000 万元。随后收购钰泰半导体与上海萍生微电子，不断稳固模拟芯片领导者地位。
公司自 2015 年以来，收入稳定增长，2015 年至2018 年年复合增长率 13.35%。 2019 年受益国产化替代，国内客户转单，营业收入达 7.92 亿元，同比去年增长 38.45%，归属于上市公司股东净利润 1.76 亿元，同比去年增长 69.95%。
公司专注于模拟芯片领域的开拓，产品主要覆盖电源管理与信号链两大领域， 其中，电源管理类产品收入占比 66%，信号链类产品收入占比 34%。分项业务毛利率均呈现增长，国内外收入稳定均衡。公司两项业务毛利率均平稳增长， 18 年电源管理产品业务毛利率为 55%，信号链产品毛利率为 40%，收入增长水平明显快于成本投入。分区域看，中国大陆业务毛利率稍高于海外，海外业务收入均来自香港圣邦，国内外业务毛利率均维持在 40%以上。
2、富满电子（300671.SZ）
富满电子从事高性能模拟与数模混合集成电路的设计研发、封装、测试和销售业务，主要产品包括电源管理芯片、LED 控制及驱动类芯片、MOSFET 芯片等。2019 年实现营业收入 6.02 亿元，同比增长 21.28%；但受产品价格下降、晶圆采购成本上升等因素影响，归属于上市公司股东净利润为 0.38 亿元，同比减少 29.38%。公司立足消费电子领域，积极布局工业电子领域，2019 年上半年在手订单及出货量同比增长 22%，其中 LED 灯、LED 控制及驱动销售数量同比增长 60%。业务占比中，LED 控制及驱动类芯片收入占比 60%，电源管理类芯片收入占比 29%，2019 年中期毛利率水平均在 20%左右。
3、全志科技（300458.SZ）
全志科技主营业务为智能应用处理器 SoC、高性能模拟器件以及无线互联芯片的研发与设计，产品应用于智能硬件、消费电子、电源模拟器件、智能物联网等多个领域。2019 年实现营业收入 14.63 亿元，同比增长 7.23%；归属于上市公司股东净利润 1.33 亿元，同比增长 13.01%。公司数字芯片与模拟芯片同步发展，聚焦智能终端产品技术研发，研发投入占比保持在 20%左右。智能电源管理芯片 2019 年中期收入占比为 15%，毛利率高企，维持在 45%以上。
4、瑞芯微（603893.SH）
瑞芯微主要产品为智能应用处理器芯片、电源管理芯片及其他芯片，同时提供专业技术服务。业绩表现较为平稳，2019 年前 3 季度实现营业收入 9.40 亿元，同比减少2.80%；归属于上市公司股东净利润1.27 亿元，同比减少2.27%。公司维持持续高额的研发投入与创新能力，研发投入占营业收入的比例保持在20%左右。电源管理芯片上，收入贡献占比为 17%，2016 年底，公司与 OPPO 达成战略合作，开发低压大电流高集成度快速充电管理芯片，具备高性能与高可靠性。
……
（报告来源：川财证券）
如需报告原文档请登录【未来智库】。
