中壓電源芯片行業(yè)投資潛力及發(fā)展前景

中壓電源芯片行業(yè)投資潛力及發(fā)展前景

集成電路行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈情況集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的上游環(huán)節(jié)包括EDA、IP、材料和設(shè)備等供應(yīng)商；產(chǎn)業(yè)鏈中游環(huán)節(jié)包括芯片設(shè)計、晶圓制造和封裝測試等企業(yè)；下游環(huán)節(jié)包括終端系統(tǒng)、設(shè)備等廠商。行業(yè)業(yè)務(wù)為電源管理類模擬集成電路的研發(fā)、設(shè)計與銷售，屬于集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中游環(huán)節(jié)的芯片設(shè)計企業(yè)。芯片設(shè)計通常是指用特定晶圓制程工藝提供的元器件，設(shè)計成電路圖以實現(xiàn)特定功能，然后將電路圖轉(zhuǎn)換為用于制造晶圓的物理版圖（版圖設(shè)計），最后將版圖數(shù)據(jù)提供給制板廠制成掩模（亦稱光刻板）。晶圓制造通常指的是在單晶硅片上制作完整的半導(dǎo)體電路芯片的過程，包含光刻、刻蝕清洗、離子注入、氧化擴(kuò)散、金屬化和晶圓測試等多項工藝或流程。晶圓制造廠使用芯片設(shè)計企業(yè)提供的掩模按照加工流程來生產(chǎn)對應(yīng)的晶圓。封裝指的是把晶圓上的晶粒（單顆封裝前的芯片）加工成可使用的成品芯片的過程，起著安放、固定、密封、保護(hù)芯片和增強電熱性能的作用，包含晶圓切割、黏片、鍵合、模壓、切筋整形等多項工藝；測試指的是對封裝后的芯片進(jìn)行檢測，通過測試的合格芯片即為產(chǎn)成品。全球電源管理芯片行業(yè)發(fā)展情況根據(jù)Frost&Sullivan數(shù)據(jù)，2020年全球電源管理芯片市場規(guī)模約329億美元，2016年至2020年年均復(fù)合增速為13．5%。隨著5G通信、新能源汽車、物聯(lián)網(wǎng)等下游市場的發(fā)展，電子設(shè)備數(shù)量及種類持續(xù)增長，從而帶動全球電源管理芯片需求增長。根據(jù)Frost&Sullivan數(shù)據(jù)，預(yù)計2025年全球電源管理芯片市場規(guī)模將達(dá)526億美元，2020年至2025年年均復(fù)合增速達(dá)9．8%。目前，全球電源管理芯片市場主要被歐美廠商占據(jù)。根據(jù)國金證券研報統(tǒng)計，2019年全球以TI為首的全球五大品牌占據(jù)全球電源管理芯片市場份額合計達(dá)71%。由于電源管理方案在各類細(xì)分應(yīng)用場景中差異較大，國內(nèi)廠商與歐美大廠之間產(chǎn)品類別、高端技術(shù)及規(guī)模上存在較大差距。模擬集成電路行業(yè)介紹（一）模擬集成電路行業(yè)簡介按照工作的信號屬性，集成電路可分為數(shù)字集成電路和模擬集成電路。數(shù)字集成電路是基于數(shù)字邏輯設(shè)計的，用于處理數(shù)字信號的集成電路；模擬集成電路是用于處理模擬信號的集成電路。簡言之，與數(shù)字集成電路相比，模擬集成電路擁有以下特點：①應(yīng)用領(lǐng)域繁雜：模擬集成電路按功能可進(jìn)一步細(xì)分為電源管理芯片、信號鏈芯片、傳感器芯片等，每一品類根據(jù)終端產(chǎn)品性能需求的差異又有不同的系列，在現(xiàn)今電子產(chǎn)品中幾乎無處不在；②生命周期長：數(shù)字集成電路強調(diào)運算速度與成本比，必須不斷采用新設(shè)計或新工藝，而模擬集成電路強調(diào)可靠性和穩(wěn)定性，一經(jīng)量產(chǎn)往往具備長久生命力；③人才培養(yǎng)時間長：模擬集成電路的設(shè)計，需要額外考慮產(chǎn)業(yè)化的可行性、噪聲、匹配、干擾、可靠性等諸多因素，要求其設(shè)計者既要熟悉集成電路設(shè)計和晶圓制造的工藝流程，又需要熟悉大部分元器件的電特性和物理特性。加上模擬集成電路的輔助設(shè)計工具少、測試周期長等原因，培養(yǎng)一名優(yōu)秀的模擬集成電路設(shè)計師往往需要10年甚至更長的時間。（二）模擬集成電路行業(yè)市場規(guī)模及競爭格局世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計協(xié)會（WSTS）統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2016年至2020年，全球模擬集成電路的銷售額從478．48億美元增長至556．58億美元，年均復(fù)合增長率為3．85%。根據(jù)IDC數(shù)據(jù)，中國模擬芯片市場約占全球的36%，據(jù)此估算2020年中國模擬芯片市場規(guī)模約為200億美元。模擬芯片市場主要被德州儀器、亞德諾等國際知名廠商占據(jù)，中國半導(dǎo)體協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，2020年中國模擬芯片的自給率僅為12%左右；ICInsights數(shù)據(jù)顯示，2020年全球前十大模擬集成電路設(shè)計企業(yè)合計市場占有率高達(dá)62%。集成電路行業(yè)簡介及發(fā)展概況世界上第一塊集成電路于1958年研制成功，作為信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，集成電路目前廣泛應(yīng)用于智能手機、電視機、計算機等電子產(chǎn)品，以及通訊、醫(yī)療等高精尖領(lǐng)域。集成電路行業(yè)誕生之初，業(yè)內(nèi)主要廠商如德州儀器、英特爾等大多采用IDM模式。隨著集成電路行業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，客戶需求日益多樣化，專業(yè)分工更有利于發(fā)揮芯片設(shè)計、晶圓制造、封裝測試等不同企業(yè)的專業(yè)和技術(shù)優(yōu)勢，因此行業(yè)內(nèi)新興的設(shè)計企業(yè)大多采用Fabless模式，以充分發(fā)揮核心技術(shù)團(tuán)隊在細(xì)分領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢，同時降低企業(yè)的運營成本；同時以Foundry代工模式為主的如臺積電、中芯國際等晶圓廠和日月光、長電科技等封裝測試廠的規(guī)模和制造技術(shù)水平持續(xù)提高，集成電路行業(yè)逐漸向?qū)I(yè)分工模式發(fā)展。中國電源管理芯片行業(yè)企業(yè)布局從產(chǎn)品數(shù)量看，圣邦股份、韋爾股份、力芯微企業(yè)電源管理芯片的產(chǎn)品種類多，超過500款，其中圣邦股份產(chǎn)品數(shù)最多達(dá)到了1600款，表明優(yōu)勢企業(yè)產(chǎn)品品類豐富，市場競爭力有待進(jìn)一步提升。從企業(yè)電源管理芯片的競爭力來看，目前圣邦股份、韋爾股份等電源管理芯片業(yè)務(wù)為公司的核心業(yè)務(wù)，國內(nèi)市場份額占比相對較高，國內(nèi)市場競爭力凸顯，國內(nèi)大力推動芯片行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)上，具備較強的優(yōu)勢。由于電源管理芯片屬于技術(shù)密集型產(chǎn)品，對裝備制造、科學(xué)研究等領(lǐng)域的發(fā)展十分重要，其替代品威脅較小;在高端產(chǎn)品領(lǐng)域，現(xiàn)有競爭者數(shù)量不多，但市場集中度較高，國內(nèi)企業(yè)主要集中在非高端產(chǎn)品領(lǐng)域，企業(yè)數(shù)量大，較為分散;上游供應(yīng)商一般為原材料、核心零部件/系統(tǒng)等企業(yè)，核心零部件廠商的議價能力較強;下游消費市場主要是消費電子、汽車、通信設(shè)備等領(lǐng)域，議價能力較弱;同時，因電源管理芯片屬于技術(shù)密集型行業(yè)、且市場競爭激烈、集中度高，綜合而言潛在進(jìn)入者威脅較小。電源芯片的技術(shù)發(fā)展情況及未來發(fā)展趨勢近年來，由于物聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛、5G、人工智能等新技術(shù)的應(yīng)用日益普及，相關(guān)電子產(chǎn)品的性能不斷提升、應(yīng)用不斷創(chuàng)新，電源芯片作為電子產(chǎn)品的核心元器件之一，終端客戶對其效率、功率、體積、可靠性等方面提出了更高的創(chuàng)新和創(chuàng)造要求，電源芯片市場呈現(xiàn)出需求多樣化、應(yīng)用細(xì)分化的特點。高集成、高電壓、大功率、高可靠性等逐漸成為電源芯片行業(yè)主要的技術(shù)發(fā)展趨勢。（一）電源芯片行業(yè)高集成發(fā)展趨勢電子產(chǎn)品性能不斷提升，設(shè)備的體積反而變得愈發(fā)輕薄短小，為其供電的電源管理方案也需要不斷提升性能并縮小體積。電源管理方案以電源芯片為核心，通過外圍的電感、電容等多種元器件的連接可實現(xiàn)復(fù)雜的電源管理功能，其中，電源芯片的管腳數(shù)量、封裝外形、外圍元器件的數(shù)量及外形、PCB板的面積以及布局布線形式等決定了電源管理方案的體積，將多種功能集成到電源芯片內(nèi)以減少外圍元器件數(shù)量，可有效提高芯片性能并縮小電源管理方案的體積。同時，外圍元器件數(shù)量減少意味著連接時無需考慮太多的元器件之間的干擾，降低了電源管理方案整體的加工難度及失效率，提高了系統(tǒng)的可靠性，便于終端客戶使用并降低其研發(fā)周期及成本。（二）電源芯片行業(yè)高電壓發(fā)展趨勢提高供電電源的電壓不僅可以提供更大的輸出功率，也可以降低傳輸過程中的功率損耗。因此，終端設(shè)備的供電電壓不斷提高。例如，汽車在1918年引入蓄電池，當(dāng)時的供電電壓只有6V，到了1950年升級為12V；2011年寶馬、奧迪等幾家知名車企聯(lián)合推出了48V系統(tǒng)，以滿足汽車電子日益增長的負(fù)載需求。根據(jù)高工產(chǎn)業(yè)研究院（GGII）發(fā)布的《中國HEV&48V節(jié)能乘用車月度銷量數(shù)據(jù)庫》，2020年中國48V節(jié)能乘用車銷量合計約為33．1萬輛，同比增長39%。目前，車載電子裝置用電源芯片的供電電壓一般為12V、24V、36V、48V等，但車輛在啟動或急剎車時，供電電壓產(chǎn)生的瞬態(tài)毛刺電壓可達(dá)正常值的二倍左右，因此電源芯片需留有足夠的耐壓裕量，例如供電電壓為48V時推薦使用耐壓80V～100V的電源芯片，終端設(shè)備供電電壓的提高不斷促進(jìn)電源芯片向高電壓方向發(fā)展。（三）電源芯片行業(yè)大功率發(fā)展趨勢提高單顆電源管理芯片的輸出功率，可以提高電源模塊的功率密度，同等條件下可以縮小電源模塊體積、降低使用成本并實現(xiàn)更多的系統(tǒng)功能。電子設(shè)備的功能日趨復(fù)雜，其內(nèi)部配備了越來越多的功能模塊。例如，汽車中控設(shè)備早期主要用于影音娛樂，目前則集成了導(dǎo)航、行車記錄、影音娛樂、輔助駕駛等多種功能，其功耗也在增加，需要輸出功率更大、驅(qū)動能力更強的電源管理模塊為之供電。隨著移動電子設(shè)備的功能復(fù)雜及功耗增加，其需要配備更大容量的電池，及更大輸出功率的電源適配器以提高充電效率，電源管理芯片需要提高輸出功率以順應(yīng)這一發(fā)展趨勢。（四）電源芯片行業(yè)高可靠性發(fā)展趨勢車規(guī)級和工業(yè)級應(yīng)用領(lǐng)域的客戶對電源芯片的核心訴求是安全、穩(wěn)定、抗干擾、高可靠性等，即提高電源芯片的魯棒特性（Robustness），意指電源芯片產(chǎn)品能夠在各類極端惡劣環(huán)境和條件下可靠、穩(wěn)定地工作且使用壽命長。例如，用于汽車電子的電源芯片的溫度等級指標(biāo)為-40～125℃，但實際應(yīng)用時，惡劣環(huán)境下的極端低溫會低于-40℃；極端高溫環(huán)境下車內(nèi)環(huán)境溫度達(dá)到70℃時，位于車載電子設(shè)備內(nèi)的電源芯片在滿負(fù)荷工作時，芯片內(nèi)部的極端高溫可能超過125℃。因此，為滿足以上應(yīng)用領(lǐng)域的特殊需求，電源芯片設(shè)計企業(yè)需要在-40～125℃的溫度范圍以外增加裕量，使得產(chǎn)品能夠承受更廣的極端溫度范圍。電源芯片作為電子產(chǎn)品的心臟，其可靠性直接關(guān)系到電子產(chǎn)品的使用壽命及工作性能。隨著電子產(chǎn)品功能多樣化和應(yīng)用復(fù)雜化，電源芯片正不斷向高可靠性方向發(fā)展。中國電源管理芯片行業(yè)市場集中度在國內(nèi)電源管理芯片市場，歐美企業(yè)甚至占據(jù)了約80%的市場份額，以德州儀器、高通、ADI、美信、英飛凌五家企業(yè)為代表，目前全球電源管理芯片的企業(yè)集中度高，CR5為71%。目前，國內(nèi)電源管理芯片行業(yè)整體的市場集中度較高，但是以國外優(yōu)勢企業(yè)占據(jù)國內(nèi)較大市場，國內(nèi)企業(yè)的市場集中度不高，2020年，CR5不到10%。高端產(chǎn)品市場，主要集中在全球優(yōu)勢企業(yè)德州儀器、ADI、英飛凌等國外企業(yè)，國內(nèi)企業(yè)也有所布局;目前國內(nèi)電源管理芯片的市場集中度較高，歐美優(yōu)勢企業(yè)集中度高，國內(nèi)企業(yè)的市場份額及集中度較低，企業(yè)的市場競爭力有待提升，空間廣闊。電源管理芯片未來發(fā)展趨勢電子產(chǎn)品性能不斷提升，設(shè)備的體積反而變得愈發(fā)輕薄短小，為其供電的電源管理方案也需要不斷提升性能并縮小體積。電源管理方案以電源芯片為核心，通過外圍的電感、電容等多種元器件的連接可實現(xiàn)復(fù)雜的電源管理功能，其中，電源芯片的管腳數(shù)量、封裝外形、外圍元器件的數(shù)量及外形、PCB板的面積以及布局布線形式等決定了電源管理方案的體積，將多種功能集成到電源芯片內(nèi)以減少外圍元器件數(shù)量，可有效提高芯片性能并縮小電源管理方案的體積。提高供電電源的電壓不僅可以提供更大的輸出功率，也可以降低傳輸過程中的功率損耗。因此，終端設(shè)備的供電電壓不斷提高。例如，汽車在1918年引入蓄電池，當(dāng)時的供電電壓只有6V，到了1950年升級為12V；2011年寶馬、奧迪等幾家知名車企聯(lián)合推出了48V系統(tǒng)，以滿足汽車電子日益增長的負(fù)載需求。根據(jù)高工產(chǎn)業(yè)研究院（GGII）發(fā)布的《中國HEV&48V節(jié)能乘用車月度銷量數(shù)據(jù)庫》，2020年中國48V節(jié)能乘用車銷量合計約為33．1萬輛，同比增長39%。提高單顆電源管理芯片的輸出功率，可以提高電源模塊的功率密度，同等條件下可以縮小電源模塊體積、降低使用成本并實現(xiàn)更