驅(qū)動芯片市場分析

驅(qū)動芯片市場分析

電源芯片行業(yè)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)（一）電源芯片行業(yè)發(fā)展機(jī)遇1、電源芯片行業(yè)良好的產(chǎn)業(yè)扶持政策集成電路產(chǎn)業(yè)被譽為信息產(chǎn)業(yè)的核心和國民經(jīng)濟(jì)信息化的基礎(chǔ)，2000年我國就將發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)視為一項長期而緊迫的任務(wù)，并制定了系列扶持政策。在國際貿(mào)易摩擦加劇的當(dāng)下，加速，實現(xiàn)集成電路產(chǎn)業(yè)的自主可控已上升到國家戰(zhàn)略高度。2015年制定了2025年將我國芯片自給率提升至70%的戰(zhàn)略目標(biāo)；2021年發(fā)布的《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》也提出，要重點布局包括集成電路在內(nèi)的前沿領(lǐng)域。此外，為促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國還設(shè)立了國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金，目標(biāo)規(guī)模上千億元。地方政府亦出臺了諸多利好政策，或是成立了集成電路產(chǎn)業(yè)基金，從財政、稅收、技術(shù)、人才等角度給予扶持，為我國集成電路產(chǎn)業(yè)及相關(guān)企業(yè)的發(fā)展?fàn)I造了良好的政策環(huán)境。2、集成電路國產(chǎn)化趨勢明顯近幾年美國對華為，中興等中國企業(yè)的種種限制與打壓強化了中國相關(guān)行業(yè)和企業(yè)的危機(jī)意識，國產(chǎn)化和進(jìn)口替代概念從原來的信息安全擴(kuò)大到半導(dǎo)體供應(yīng)鏈安全，中國亟需培育出一批具有先進(jìn)研發(fā)、制造、生產(chǎn)能力的半導(dǎo)體企業(yè)，以保證國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)的供應(yīng)鏈安全。電源管理類模擬集成電路行業(yè)的特點是，客戶對電源芯片產(chǎn)品的精度和可靠性要求較高，國內(nèi)企業(yè)與國外企業(yè)相比有較大的技術(shù)差距，市場大部分被國外巨頭壟斷。隨著中國半導(dǎo)體國產(chǎn)化和進(jìn)口替代趨勢的進(jìn)一步加強，終端設(shè)備、系統(tǒng)廠商開始更多地驗證、使用國內(nèi)供應(yīng)商的芯片產(chǎn)品，國內(nèi)芯片設(shè)計行業(yè)迎來了良好的市場機(jī)會。3、電源芯片下游應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展基于中國龐大的人口基數(shù)和高速經(jīng)濟(jì)發(fā)展，下游需求不斷提升帶動了中國5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、新能源汽車等新興行業(yè)的迅速崛起。催生出的大數(shù)據(jù)、云計算以及高速信息傳輸?shù)却罅啃枨?，有賴于高效、可靠的電源芯片的?yīng)用，促進(jìn)了中國電源芯片行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。（二）電源芯片行業(yè)發(fā)展挑戰(zhàn)1、電源芯片行業(yè)設(shè)計人才短缺電源管理類模擬芯片行業(yè)在技術(shù)和人才需求方面的典型特點是深積累、慢發(fā)展、重技術(shù)、長周期，產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)周期長、技術(shù)門檻較高，更多依賴于研發(fā)人員長期的技術(shù)和實踐經(jīng)驗積累，明星工程師的單兵作戰(zhàn)能力以及核心技術(shù)團(tuán)隊的技術(shù)經(jīng)驗積累至關(guān)重要。相較于國際市場，我國集成電路行業(yè)起步較晚，具有豐富工程實踐經(jīng)驗的設(shè)計人才短缺，從而限制了我國模擬芯片行業(yè)的發(fā)展。盡管近年來，我國政府、高校、機(jī)構(gòu)、企業(yè)不斷加大人才培養(yǎng)的力度，但人才匱乏現(xiàn)象始終存在，加之模擬芯片行業(yè)人才培養(yǎng)周期較長，對短期內(nèi)本土模擬芯片設(shè)計行業(yè)的發(fā)展帶來了較大的挑戰(zhàn)。2、電源芯片行業(yè)長期被國外巨頭壟斷模擬集成電路在技術(shù)和人才等方面的特點決定了其產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)周期長、技術(shù)門檻較高，產(chǎn)品研發(fā)成功后往往具備較強的生命力。德州儀器、亞德諾等國際模擬芯片巨頭起步較早，產(chǎn)品和技術(shù)積累深厚，長期占據(jù)著較高的市場份額，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%。得益于政策的大力扶持，近年來我國集成電路行業(yè)發(fā)展速度較快，趨勢不斷加深，涌現(xiàn)了許多優(yōu)秀的模擬芯片設(shè)計企業(yè)。但與國外巨頭相比，本土模擬芯片企業(yè)仍存在發(fā)展時間較短，產(chǎn)品和技術(shù)積累不足，市場占有率有待提高等劣勢。3、電源芯片行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣性不足與國際模擬芯片企業(yè)相比，中國本土企業(yè)發(fā)展時間較短，在技術(shù)儲備和產(chǎn)品種類上仍存在一定差距，導(dǎo)致產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的多樣性不足。以國際領(lǐng)先的模擬集成電路企業(yè)德州儀器為例，其擁有十多萬種不同類型的模擬芯片產(chǎn)品和上萬個授權(quán)專利，涵蓋各大應(yīng)用領(lǐng)域，而國內(nèi)企業(yè)大多僅涵蓋某幾個細(xì)分領(lǐng)域，產(chǎn)品類型數(shù)十至數(shù)千種不等。以DC-DC電源芯片為例，在高耐壓、單顆芯片輸出大功率、高可靠性等領(lǐng)域，國內(nèi)企業(yè)在設(shè)計環(huán)境、設(shè)計工具、設(shè)計人才和設(shè)計經(jīng)驗等方面與世界先進(jìn)水平還存在較大差距。國內(nèi)外電源芯片行業(yè)的市場規(guī)模國際市場方面，2018年全球電源芯片的產(chǎn)值為250億美元。近年來，得益于新能源汽車、5G通信等市場的持續(xù)成長，全球電源芯片市場發(fā)展較快，預(yù)計2026年市場規(guī)模將達(dá)到565億美元，年均復(fù)合增長率10．69%。國內(nèi)市場方面，2015-2019年，中國電源芯片市場規(guī)模從520億元增加至720億元，預(yù)計在2020年突破780億元，年均復(fù)合增長率為8．5%左右。在消費升級、新技術(shù)發(fā)展等因素的刺激下，中國各類電子產(chǎn)品的功能呈多樣化趨勢，更新?lián)Q代不斷加快，對電源芯片的需求持續(xù)增加。此外，半導(dǎo)體進(jìn)口替代趨勢也給國內(nèi)的諸多芯片公司帶來了更多的發(fā)展機(jī)遇。同時，電源芯片終端用戶廣泛分布于汽車電子、工業(yè)控制、通訊設(shè)備、消費電子、家用電器等發(fā)展較快的行業(yè)領(lǐng)域。由于下游產(chǎn)品即電子設(shè)備內(nèi)部不同模塊對于電源的需求不同，單個電子產(chǎn)品內(nèi)部往往需要多種驅(qū)動電源，即需要配置多個電源芯片或電源管理模塊，因此，電源芯片的需求非常之廣。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。電源類芯片維持高速增長據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2021年模擬芯片產(chǎn)業(yè)整個體量達(dá)到728億美元，年增長率超過了30%，僅次于存儲和OSD的器件，增長非常巨大。2022年還會持續(xù)增長，預(yù)計達(dá)到790億美元。而據(jù)Yole2021年的數(shù)據(jù)顯示，電源類芯片2021年的體量接近250億美元，是模擬芯片的三分之一，該市場的潛力是非常巨大的，其中PMIC和DC-DC芯片規(guī)模最大。但隨著便攜式產(chǎn)品和新能源的快速發(fā)展，電池管理芯片的需求也增長迅速，預(yù)計五年內(nèi)將達(dá)到和DC-DC同一體量的水平。電源類芯片之所以能有如此巨大的增長，則主要來源于以下四個行業(yè)：通信、儲能、工業(yè)和汽車。在通信行業(yè)，根據(jù)中國5G基站前景發(fā)展報告顯示，在2022年4G基站加5G基站預(yù)計超過100萬臺，2024年5G基站將超過240萬臺以上，增長率非常高。基站本身對通用電源的芯片需求也非常高，2024年預(yù)計電源芯片的體量將達(dá)到上億顆。在儲能方面，隨著現(xiàn)在碳中和、碳達(dá)峰的需求，2021年中國光伏累計裝機(jī)達(dá)到306GWh，2050年預(yù)計達(dá)到5000GWh。在服務(wù)器市場，根據(jù)最新統(tǒng)計，2022年將達(dá)到400萬臺，未來幾年的復(fù)合增長率也將達(dá)到10%以上。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。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。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，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。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。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。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。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)