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电子元器件行业:国信证券-电子元器件行业半导体系列报告之一:模拟芯片,连接物理世界和数字世界的桥梁-211202

研报作者:胡剑,胡慧 来自:国信证券 时间:2021-12-02 11:37:47
  • 股票名称
    电子元器件行业
  • 股票代码
  • 研报类型
    (PDF)
  • 发布者
    Reb****rry
  • 研报出处
    国信证券
  • 研报页数
    27 页
  • 推荐评级
    超配
  • 研报大小
    1,373 KB
研究报告内容

行业研究 证券研究报告—深度报告 电子元器件 半导体系列报告之一:模拟芯片 超配 2021年12月02日 一年该行业与上证综指走势比较行业深度 连接物理世界和数字世界的桥梁 模拟芯片连接物理世界和数字世界,市场规模将超过700亿美元 集成电路分为模拟芯片和数字芯片,分别处理连续的模拟信号和离散的 数字信号,虽然数字芯片的规模远大于模拟芯片,但模拟芯片在电子系 统中是不可或缺的。

根据WSTS的数据,2020年全球模拟芯片市场规 模为557亿美元,预计2021年将增长31%达到728亿美元。

我们估算 2020年全球模拟芯片市场中电源管理芯片(~300亿美元)、信号链芯片 (~100亿美元)、射频芯片等(~150亿美元)分别占比55%、18%、27%。

产品、客户、人才是模拟芯片企业的竞争优势来源 与数字芯片相比,模拟芯片具有应用领域繁杂、生命周期长、人才培养 时间长、价低但稳定、与制程配合更加紧密等特点。

基于这些特点,产 品、客户、人才需要模拟企业长期积累,是其长期竞争优势的主要来源。

由于产品种类多、客户广泛,模拟芯片领域很难一家独大,2020年第一 大厂商德州仪器的市占率不超过20%,其余厂商市占率均不超过10%。

从竞争格局来看,全球大厂的排名和市占率变化主要来自兼并收购。

集成与分立长期并存,工业、汽车是未来的重点方向 从模拟芯片发展趋势来看,“电子+”带动需求增长,集成化是趋势,但 由于需求各异,分立产品也将长期存在。

同时,德州仪器推动模拟产品 向12寸产线转移,2020年其47%的模拟收入来自12英寸产线,在德 州仪器的引领下,台积电等代工厂也逐步跟进。

从下游应用领域来看, 工业、汽车的占比有所提升,德州仪器来自工业和汽车电子的收入占比 分别由2013年的24%、13%提高到2020年的37%、20%,亚德诺的 占比分别由FY2009的43%、10%提高到FY2020的53%、16%。

国产替代加速,推荐泛模拟企业或具有边界拓展潜力的模拟企业 我国是模拟芯片最大的市场,2020年占全球的36%,但自给率仅约12%。

随着国产替代需求增加,在政策、资本、客户的支持下,我国模拟企业 进入黄金发展期,得到了难得的验证和导入机会。

我们看好产品和下游 都广覆盖的圣邦股份,聚焦泛通讯和泛工业领域的思瑞浦,以家电为立 足点向其他领域进行拓展的芯朋微,以手机为立足点向其他领域进行拓 展艾为电子、力芯微,以LED驱动为立足点向其他领域拓展的晶丰明源。

风险提示:需求不及预期,国产化进程不及预期,行业竞争加剧。

重点公司盈利预测及投资评级 公司公司投资收盘价总市值EPS PE 代码名称评级(元) (亿元) 2021E 2022E 2021E 2022E 300661圣邦股份买入343.008102.503.63 13794 688536思瑞浦买入882.007065.327.51 166117 688508芯朋微买入135.231531.652.38 8257 688798艾为电子买入234.013881.542.47 15295 688601力芯微买入183.401172.593.84 7148 688368晶丰明源买入312.8919412.3315.15 2521 资料来源:Wind、国信证券经济研究所预测(数据截止日期:2021年11月30日) 相关研究报告: 《电子行业周报:10月国内手机销量同比转 正》 ——2021-11-29 《电子行业周报:折叠屏关注度继续升温,德 仪宣布大额扩产计划》 ——2021-11-22 《电子行业周报:荣耀有望推出折叠屏机型, 台积电宣布日本建厂计划》 ——2021-11-15 《消费电子3Q21业绩回顾:3Q21荣耀销售 亮眼,消费电子旺季已至》 ——2021-11-07 《半导体行业月报:继续推荐晶圆代工龙头和 平台型设计企业》 ——2021-11-04 证券分析师:胡剑 电话:02160893306 E-MAIL:hujian1@guosen.com.cn 证券投资咨询执业资格证书编码:S0980521080001 证券分析师:胡慧 电话:021-60871321 E-MAIL:huhui2@guosen.com.cn 证券投资咨询执业资格证书编码:S0980521080002 独立性声明: 作者保证报告所采用的数据均来自合规渠 道,分析逻辑基于本人的职业理解,通过合 理判断并得出结论,力求客观、公正,其结 论不受其它任何第三方的授意、影响,特此 声明 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 D/20 F/21 A/21 J/21 A/21 O/21 上证综指电子元器件 内容目录 模拟芯片连接物理世界和数字世界...............................................................................4 模拟芯片负责处理连续的模拟信号,是电子系统中不可或缺的部分....................4 模拟芯片市场规模将超700亿美元,电源管理和信号链合计占近七成................5 电源管理芯片调节电能供应,产品种类繁多........................................................6 信号链芯片负责信号处理,连接物理世界和数字世界........................................10 产品、客户、人才是模拟芯片企业的竞争优势来源...................................................15 模拟芯片产品类型和客户数量众多,人才培养周期长........................................15 竞争格局相对稳定,兼并收购是常态.................................................................17 模拟芯片行业发展趋势...............................................................................................18 “电子+”带动模拟芯片需求..................................................................................18 模拟芯片集成化是趋势,但分立产品也将长期存在...........................................18 逐渐向12英寸产线转移,IDM和Fabless各有优势.........................................19 工业、汽车是国际大厂布局的重点领域.............................................................20 中国是模拟芯片最大的市场,国产替代加速..............................................................21 中国是全球模拟芯片最大的市场,也是国际大厂收入重要来源地......................21 中国模拟芯片自给率偏低,本土入局企业众多...................................................22 投资策略:推荐泛模拟企业或具有边界拓展潜力的模拟企业.............................24 风险提示............................................................................................................25 国信证券投资评级......................................................................................................26 分析师承诺................................................................................................................26 风险提示....................................................................................................................26 证券投资咨询业务的说明...........................................................................................26 图表目录 图1:模拟信号具有连续性..........................................................................................4 图2:数字信号具有离散性..........................................................................................4 图3:2020年半导体市场规模构成..............................................................................4 图4:电子系统中的模拟芯片......................................................................................5 图5:全球模拟芯片市场规模......................................................................................6 图6:2020年模拟芯片构成........................................................................................6 图7:电源管理模拟芯片市场规模(亿美元) .............................................................6 图8:电子产品需要电源管理......................................................................................6 图9:AC/DC转换器整流方式.....................................................................................7 图10:AC/DC转换器转换方式...................................................................................7 图11:DC/DC转换器转换方式...................................................................................8 图12:线性稳压器分类...............................................................................................8 图13:开关稳压器分类...............................................................................................9 图14:降压型开关稳压器工作原理...........................................................................10 图15:信号链模拟芯片市场规模(亿美元) .............................................................10 图16:信号链芯片是连接物理世界和数字世界的桥梁...............................................10 图17:运算放大器分类.............................................................................................11 图18:转换器产品....................................................................................................13 图19:ADC转换过程...............................................................................................14 图20:ADC部分参数...............................................................................................14 图21:亚德诺FY2020各年龄产品收入占比.............................................................16 图22:亚德诺FY2020各产品收入占比....................................................................16 图23:BCD工艺.......................................................................................................17 图24:全球前十大模拟芯片厂商...............................................................................17 图25:全球IoT连接数(十亿个) ...........................................................................18 图26:中国IoT连接数(十亿个) ...........................................................................18 图27:电源管理芯片的技术趋势...............................................................................18 图28:德州仪器来自12英寸产线的模拟芯片收入比例增加.....................................19 图29:12英寸产线为模拟芯片带来成本优势............................................................20 图30:台积电开发出12英寸BCD工艺...................................................................20 图31:模拟芯片下游应用占比..................................................................................20 图32:PMIC下游应用占比.......................................................................................21 图33:德州仪器各下游收入占比...............................................................................21 图34:亚德诺各下游收入占比..................................................................................21 图35:中国是全球半导体最大的市场........................................................................22 图36:中国是全球模拟芯片最大的市场(2020年).................................................22 图37:德州仪器来自中国的收入...............................................................................22 图38:亚德诺来自中国的收入..................................................................................22 图39:中国芯片国产化率..........................................................................................23 图40:中国模拟芯片自给率......................................................................................23 图41:中国电源管理芯片竞争层次...........................................................................23 表1:集成运算放大器发展概况.................................................................................11 表2:通用型运算放大器的性能指标..........................................................................12 表3:部分专用放大器...............................................................................................12 表4:ADC类型.........................................................................................................14 表5:DAC类型.........................................................................................................15 表6:模拟芯片和数字芯片对比.................................................................................15 表7:美国限售的ADC产品参数...............................................................................23 表8:排队IPO的部分模拟芯片公司.........................................................................24 表9:模拟芯片公司对比............................................................................................24 模拟芯片连接物理世界和数字世界 模拟芯片负责处理连续的模拟信号,是电子系统中不可或缺的部分 模拟信号具有连续性,数字信号具有离散性。

信号是反映消息的物理量,可以 从不同角度进行分类。

在电子电路中,信号可分为模拟信号和数字信号。

模拟 信号在时间和数值上均具有连续性,数字信号相反,在时间和数值上均具有离 散性。

对于模拟信号而言,任何瞬间的任何值都是有意义的;对于数字信号而 言,两个整数之间的值是没有意义的,通过设定的阈值将其确定为N或N+1。

大多数现实物理量所转换成的电信号是模拟信号,比如温度、压力、声、光等。

图1:模拟信号具有连续性 图2:数字信号具有离散性 资料来源:《模拟电子技术基础》,国信证券经济研究所整理 资料来源:《模拟电子技术基础》,国信证券经济研究所整理 集成电路分为模拟芯片和数字芯片,分别处理模拟信号和数字信号。

半导体产 品可分为集成电路、光电子、分立器件和传感器四大类;其中集成电路占比超 过80%,从大类上又可分为模拟芯片和数字芯片,分别处理连续的模拟信号和 离散的数字信号,近几年模拟芯片销售额占集成电路销售额的比例在16%左右, 2020年为15.4%。

图3:2020年半导体市场规模构成 资料来源:WSTS,国信证券经济研究所整理 虽然数字芯片的市场规模远大于模拟芯片,但模拟芯片在电子系统中是不可或 缺的。

自然界的真实信号通过传感器提取后变为模拟信号,模拟信号需要经由 模拟芯片处理后才能被数字芯片使用。

由于传感器、接收器实际提供的信号很 微弱,噪声大且易受干扰,所以一般需要进行信号的预处理,包括放大、滤波、 隔离等。

预处理完成后再进行加工,包括运算、比较、转换等,加工完的信号 一般不足以驱动负载,所以还需要进行功率放大。

如果信号需要进行数字化处 理,则将预处理后的模拟信号通过A/D转换器转为数字信号,处理完后再通过 D/A转换器转为模拟信号。

可见,模拟芯片是电子系统中不可或缺的一部分。

图4:电子系统中的模拟芯片 资料来源:《模拟电子技术基础》,国信证券经济研究所整理 模拟芯片市场规模将超700亿美元,电源管理和信号链合计占近七成 根据功能划分,模拟芯片可分为电源管理芯片、信号链芯片、射频芯片,其中 射频芯片是处理射频频段的信号链芯片,为了方便区分,我们将信号链芯片和 射频芯片单列开来。

按输入/输出响应关系,模拟芯片可分为线性电路(如运算 放大器)和非线性电路(如模拟乘法器);按应用领域不同又可分为通用型电路 和专用型电路,通用型电路如运算放大器、电压调整器、模数转换器、数模转 换器等,专用型电路如音响电路、电视接收机电路等。

2021年全球模拟芯片市场规模将达到728亿美元,同比增长31%。

根据WSTS 的数据,全球模拟芯片市场规模由2003年的268亿美元增长到2020年的557 亿美元,占半导体整体市场的12.6%,占集成电路市场的15.4%,预计21、22 年将分别增长31%、9%达到728亿美元、792亿美元。

我们估算2020年全球 模拟芯片市场规模中电源管理芯片(~300亿美元)、信号链芯片(~100亿美元)、 射频芯片等(~150亿美元)分别占比55%、18%、27%。

图5:全球模拟芯片市场规模 图6:2020年模拟芯片构成 资料来源:WSTS,国信证券经济研究所整理 资料来源:WSTS,Yole,国信证券经济研究所整理 电源管理芯片调节电能供应,产品种类繁多 电源管理芯片是模拟芯片最大的细分市场,是所有电子产品和设备的电能供应 中枢和纽带。

电源管理芯片几乎存在于所有的电子产品和设备中,负责所需电 能的变换、分配、检测和管理,将电源从某一种形式高效且稳定的转换为另一 种形式,比如将交流电转换为直流电,将高压直流电转换为低压直流电等。

根 据智研咨询的数据,全球电源管理芯片市场规模由2016年的200亿美元增加 至2020年的330亿美元,年复合增长率为13.3%。

图7:电源管理模拟芯片市场规模(亿美元) 图8:电子产品需要电源管理 资料来源:智研咨询,国信证券经济研究所整理 资料来源:ICInsights,国信证券经济研究所整理 由于不同的电子设备、应用场景所需的电源管理方案各有不同,电源管理芯片 具有应用范围广、细分品类众多的特点,包括AC/DC(交流/直流)转换器、 LDO(Low Dropout Regulator,低压差线性稳压器)、LED驱动器、马达驱动 器、电源监控器、过流保护、过压保护等。

AC/DC转换器:将交流电转换为直流电的称为“整流”,将直流电转换为 交流电称为“逆变”,下面主要讨论“整流”。

因为家庭住宅和楼房接收到 的电压是100+V或200+V的交流电,而大部分电器产品使用的都是直流 电,所以需要将交流电转换为直流电。

每一个家电至少使用一颗AC/DC 芯片,电源适配器中也至少有一颗AC/DC芯片。

AC/DC的整流方式分为全波整流和半波整流。

全波整流是通过二极管桥式 电路结构将输入电压的负电压成分转换为正电压后整流成直流电压;半波 -15% -10% -5% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% - 100 200 300 400 500 600 700 800 900 20 03 20 04 20 05 20 06 20 07 20 08 20 09 20 10 20 11 20 12 20 13 20 14 20 15 20 16 20 17 20 18 20 19 20 20 20 21 F 20 22 F 模拟芯片销售额(亿美元) YOY 电源管理芯片 ~300亿美元 54% 信号链芯片 ~100亿美元 18% 射频芯片等 ~150亿美元 28% 0 50 100 150 200 250 300 350 20162017201820192020 整流是使用一个二极管来消除输入负电压成分后整流为直流电压。

之后, 利用电容器的充电和放电功能来平滑波形,从而转换为纯净的直流电压。

与不利用输入负电压成分的半波整流相比,全波整流效率更高。

在相同的 电容器容量和负载条件下,全波整流的纹波电压更小,稳定性更高、性能 更优。

图9:AC/DC转换器整流方式 图10:AC/DC转换器转换方式 资料来源:ROHM,国信证券经济研究所整理 资料来源:ROHM,国信证券经济研究所整理 AC/DC的转换方式分为变压器方式和开关方式。

变压器方式首先需要通过 变压器将交流电压降压到适当的交流电压(例如从AC100V降至AC10V), 这属于AC/AC转换,降压值由变压器的绕组比设定;然后通过二极管桥式 整流器对经过变压器降压的交流电压进行全波整流,转换为脉冲电压;最 后,经电容器平滑并输出纹波小的直流电压,这是传统的AC/DC转换方法。

开关方式是直接用二极管桥式整流器对交流电压进行整流,然后用电容器 平滑直流电压,之后通过开关元件的ON/OFF对直流电压进行斩波(切割), 并经过高频变压器降压后传送到整流二极管进行半波整流,最后用电容器 对其进行平滑并输出直流电压。

与变压器方式相比,开关方式由开关元件 和控制电路组成,电路结构较复杂,但由于基于高频控制可以使用小型变 压器,所以设备可以小型化、轻便化。

DC/DC转换器:将输入的直流电压转换为所需的直流电压并实现稳定化, 可以升压,也可以降压。

一个电子产品中的部件具有各自固有的工作电压 范围,电压精度要求也不同,需要DC/DC转换器提供所需电压值的稳定 电压。

按转换方式,DC/DC转换器可分为线性稳压器和开关稳压器两大类, 线性稳压器设计简单,但效率低,且只能实现降压;开关稳压器设计复杂, 但效率高,既能实现降压,也能实现升压、反相。

图11:DC/DC转换器转换方式 资料来源:ROHM,国信证券经济研究所整理 线性稳压器工作时输入与输出的关系呈线性,只可以降压,适用于小功率 电源。

根据输出电压的正负,线性稳压器可分为正线性稳压器和负线性稳 压器;根据输出电压是否可变,可分为固定型线性稳压器和可变型线性稳 压器;根据输入输出之间的电压差大小,可分为标准型线性稳压器和LDO (低压差线性稳压器)。

标准型线性稳压器压差一般在2V以上,LDO可做 到1V以下。

图12:线性稳压器分类 资料来源:ROHM,国信证券经济研究所整理 开关稳压器是通过控制晶体管在ON状态和OFF状态之间切换(开关动作), 使输出电压保持稳定,可实现降压、升压、反相。

降压型开关稳压器有异 步整流(二极管)型和同步整流型两种,同步整流型将异步整流型中的二 极管替换为场效应管,在电流较大时效率更高,但在轻负载时效率较低, 电路也更为复杂。

图13:开关稳压器分类 资料来源:ROHM,国信证券经济研究所整理 以降压型开关稳压器为例,其工作原理如下:①与基准电压进行比较,检 查输出电压是否为设定电压;②低于设定电压时,开关变为ON,从输入 向输出供电;③电感蓄积磁能;④如果输出电压高于设定电压,开关变为 OFF;⑤电感所蓄积的磁能变为电流传给输出负载,再返回电感;⑥电感 的磁能消失,输出电压开始下降时,开关会重新打开。

图14:降压型开关稳压器工作原理 资料来源:ROHM,国信证券经济研究所整理 信号链芯片负责信号处理,连接物理世界和数字世界 信号链芯片是连接物理世界和数字世界的桥梁,负责对模拟信号进行收发、转 换、放大、过滤等,产品主要包括线性产品、转换器产品、接口产品三大类。

根据ICInsights的报告,全球信号链模拟芯片的市场规模将从2016年的84亿 美元增长至2023年的118亿美元,年均复合增速约5%。

2019年线性产品是 信号链产品中占比最高的品类,约占39%。

图15:信号链模拟芯片市场规模(亿美元) 图16:信号链芯片是连接物理世界和数字世界的桥梁 资料来源:ICInsights,国信证券经济研究所整理 资料来源:TI,国信证券经济研究所整理 线性产品:主要完成模拟信号在传输过程中放大、滤波、选择、比较等功 能,代表产品有放大器、比较器、模拟开关等。

放大器和比较器的结构、 工作原理比较接近,用途上有所不同,放大器用于等比例放大信号,比较 器用于比较两个电压值或电流值的大小,比较器的响应速度更快。

模拟开 关主要是完成信号链路中的信号切换功能,起接通信号或断开信号的作用, 具有功耗低、速度快、无机械触点、体积小和使用寿命长等特点。

下面主 要介绍运算放大器。

运算放大器是一种对微弱信号进行放大的电路,输出信号可以是输入信号 加、减或微分、积分等数学运算的结果,已经历四代产品。

自仙童半导体 公司于1960年研制出第一个硅集成单芯片运算放大器后,运算放大器至 今已经历了四代产品。

仙童半导体公司1968年推出的μA741和ADI公司 1975年推出的OP07是运算放大器经典产品,至今仍被广泛使用。

表1:集成运算放大器发展概况 第一代 基本沿用了分立元件放大电路的设计思想,采用集成数字电路的制造工艺,但各方面性能远远优 于分立元件电路。

第二代普遍采用有源负载,简化了电路设计,并使开环增益明显提高,各方面性能指标均衡,应用广泛。

第三代 输入级采用超β管,β值高达1000~5000,版图设计考虑了热效应的影响,从而减小了失调电 压、失调电流及它们的温漂,增大了共模抑制比和输入电阻。

第四代 采用了斩波稳零和动态稳零技术,使各性能指标参数更加理想化,一般情况下不需要调零就能正 常工作,大大提高了精度。

资料来源:《模拟电子技术基础》,国信证券经济研究所整理 根据内部结构和制造工艺的不同,运算放大器分为双极型、CMOS型、 Bi-JFET、Bi-MOS型。

双极型运放一般输入偏置电流、器件功耗较大, 但由于采用多种改进技术,所以种类多、功能强。

CMOS型运放输入阻抗 高、功耗小,可在低电源电压下工作,已有低失调电压、低噪声、高速度、 强驱动能力的产品。

Bi-JFET、Bi-MOS型运放采用双极型管与单极型管混 合搭配的生产工艺,以场效应管作输入级,使输入电阻高达1012Ω;Bi-MOS 常以CMOS电路作输出级,可输出较大功率。

根据输入输出电压范围的差异,运算放大器大致分为双电源运算放大器、 单电源运算放大器、轨到轨运算放大器三种类型。

双电源运算放大器在大 多数情况下需要使用正负两种电源;单电源运算放大器不需要使用负电压 源,因其可以检测到接地电平的输入信号,故也被称为“接地检测运算放 大器”;轨到轨运算放大器在输入电压从VEE到VCC波动都可以正常工作, 也被称为“输入/输出满摆幅运算放大器”。

图17:运算放大器分类 资料来源:ROHM,国信证券经济研究所整理 根据性能指标的不同,运算放大器可分为通用型和专用型两类。

通用型运 放用于无特殊要求的电路之中,性能指标的数值一般处于固定区间。

专用 型运放为了适应各种特殊要求,在某一方面的性能会特别突出,如高速型 运放带宽和转换速率一般较高,主要用于通信设备、视频系统和测试仪器 等,典型产品如ADI的AD8003,带宽1.65 GHz,SR高达4300 V/μs; 低功耗型运放具有工作电压低、静态电流小的特点,主要用于便携式、可 穿戴电子产品。

表2:通用型运算放大器的性能指标 性能指标指标含义数值范围 开环差模增益Aod开环差模增益,在集成运放无外加反馈时的差模放大倍数65-100 dB 差模输入电阻rid集成运放对输入差模信号的输入电阻0.5-2 MΩ 输入失调电压UIO 使输出电压为零时在输入端所加的补偿电压,越小代表电路参数 对称性越好 2-5 mV 输入失调电流IIO反映输入级差放管输入电流的不对称程度,越小运放的质量越好0.2-2 μA 输入偏置电流IIB输入级差放管的基极偏置电流的平均值0.3-7 μA 共模抑制比KCMR差模放大倍数与共模放大倍数之比的绝对值70-90 dB 单位增益带宽fc使Aod下降到零分贝(失去电压放大能力)时的信号频率0.5-2 MHz 转换速率SR在大信号作用下输出电压在单位时间变化量的最大值0.5-0.7 V/μs 功耗 80-120 mW 资料来源:《模拟电子技术基础》,国信证券经济研究所整理 专用型运放一般是针对特定功能和应用而生产的,在便携式设备、测试与 测量仪器、医疗系统级特殊信号处理等场合具有广泛应用,如视频放大器、 可变增益放大器、差分驱动放大器、线性隔离放大器、电流检测放大器等, 其发展趋势是更高的带宽、更高的带宽、更低的失真度、更低的功耗。

随 着应用需求的发展,将会产生新的专用型放大器类别。

表3:部分专用放大器 专用放大器概述代表产品产品介绍 视频放大器 专门针对视频信号的一类放大器,可以有效增强视频的亮度、 色度和同步信号,保证图像信号的远距离传输质量。

随着视 频分辨率的提高,视频放大器的带宽、失真、速度和功耗等 要求也将随之提高,以满足分辨率视频信号处理的要求。

TI:THS7319 包含电平位移、低通滤波和固定增益放大 等功能,可以满足三通道高清或者RGB 视频信号传输,具有功耗低、封装尺寸小 的特点。

可变增益放大器 将接收到的强度不固定的输入信号转变为相对固定强度的输 出信号,以增强动态性能,满足系统信号处理的要求。

TI:PGA281 总体构架采用三运放仪表放大器结构,具 有信号衰减和放大功能,可实现离散增益 控制。

差分驱动放大器 用于ADC前端的宽带信号缓冲及驱动放大器,起到阻抗隔离 和驱动的作用,可分为全差分放大器和单端至差放大器两类。

ADI:AD8137 具有低噪声、低失真和超低功耗的特点, 可满足高精度ADC信号调理、单端至差 分转换、差分缓冲和信号驱动等要求。

线性隔离放大器 用于非直接电气连接情况下实现信号放大和传输,以增强系 统的安全性和抗干扰能力。

主要应用于医疗电子设备、工业 过程控制中的安全保障系统等。

目前有先进的iCoupler磁隔 离、增强电容隔离等技术可以替代基于光耦合器和分流调节 器的传统隔离技术,具有更高的稳定性和使用寿命。

TI:AMC1301 ADI:ADuM3190 ADI采用iCoupler磁隔离技术,TI采用增 强电容隔离的方式,具有极好的隔离性能 和共模瞬态抑制能力。

资料来源:《集成电路产业全书》,国信证券经济研究所整理 转换器产品:完成模拟信号和数字信号的相互转换,包括ADC和DAC两 种。

ADC(Analog-to-Digital Converter)将模拟信号转换成数字信号,朝 着高精度、高转换速率、低功耗、单电源、低电压等方向发展,通过采用 先进的CMOS工艺、时间交织采样和越来越多的数字辅助校正技术提升性 能。

DAC(Digital-to-Analog Converter)将数字信号转换成模拟信号,朝 着高精度、低功耗、多信道、多功能集成方向发展。

图18:转换器产品 资料来源:ROHM,国信证券经济研究所整理 ADC模数转换包括采样、保持、量化、编码四个过程。

采样是将一个时间 上连续变化的模拟信号经由一系列等间隔的采样脉冲转化为时间上离散的 采样信号,这个时间间隔称为采样周期。

保持是指要把一个采样输出信号 数字化,需要将采样输出所得的瞬时模拟信号保持一段时间,在此期间采 样值保持不变。

量化是对经过采样后在时间上离散的信号进行处理,使其 在幅值上离散,量化过程中会引入量化误差,即输出信号的等效模拟值与 实际输入信号模拟值之间的差值。

编码是将量化后的信号以特定的数字码 型输出。

转换速率、分辨率、精度是ADC产品的核心性能参数。

转换速率是指完 成一次从模拟到数字的转换所需的时间的倒数,代表每秒采样次数,常用 单位是KSPS(Kilo Samples per Second,每秒采样千次)和MSPS(每 Million Samples per Second,每秒采样百万次)。

为了保证转换的正确完 成,采样速率必须小于或等于转换速率。

分辨率是转换器能分辨的最小输 出电压变化量与最大输出电压即满量程输出电压之比,是衡量ADC精度的 一个非常重要的指标,N位ADC的分辨率约为1/(2^N),N的数值越高 代表分辨率越高,即最小分辨率越小。

精度是实际输出电压与理论输出电 压的偏离程度,除了受分辨率影响外,还受系统其他各种误差的影响。

图19:ADC转换过程 图20:ADC部分参数 资料来源:ROHM,国信证券经济研究所整理 资料来源:ROHM,国信证券经济研究所整理 按照转换方法的不同,ADC可分为闪存型、双积分型、逐次逼近型、流水 线型、Σ-Δ型。

闪存型ADC是一种直接型ADC,输入信号被采样后同时与多个参考电压 进行比较,转换速度最快,但所需的比较器和触发器较多,N位分辨率需 要2^N-1个比较器,电路规模和功耗限制了分辨率的提高,一般最高为8 位左右,成本也较高,一般较少使用。

双积分型ADC是一种间接型ADC,先对输入的采样信号和基准电压进行 两次积分,获得与输入信号成正比的时间间隔,同时用计数器对标准时钟 脉冲计数,计数器的计数值就是ADC输出的数字量,性能比较稳定,转换 精度高,抗扰能力强,但转换速度慢,适合对精度要求较高,对速度要求 较低的场合,如数字万用表等检测仪器。

逐次逼近型ADC是一种直接型ADC,产生一系列比较电压,从高位到低 位逐次将比较电压与输入电压进行比较,以逐次逼近的方式进行模数转换, 速度居中,精度较高,实际中使用较多。

流水线型ADC由级联的若干结构相似的低精度模数转换器电路组成,能够 在速度和精度上兼顾。

由于需要等待数字信号输出的时间,不适用于需要 控制等实时的应用。

Σ-Δ型ADC也称为过采样ADC,是一种间接型ADC,由Σ-Δ调制器及 连接其后的数字滤波器构成,采用过采样技术和噪声整形技术,转换精度 最高,尤其适用于音频信号处理、生物医疗信号采集等需要低频高精度的 应用,不适合需要切换模拟信号的应用。

表4:ADC类型 闪存型双积分型逐次逼近型流水线型Σ-Δ型 结构图 优点 转换速度最快(采样频率 甚至可超过1GHz) 精度高,抗扰能力强,电路结 构简单 精度高(最多18位左右) 兼顾速度(最多16位左右) 和精度(采样频率高达约 200MHz的) 精度最高(最多约24位) 缺点分辨率较低,成本也高转换速度较慢 速度中等(最多约10MHz 的采样频率) 转换速度慢(采样频率最 多约200KHz) 适用 领域 一般较少使用 对精度要求较高,对速度要求 较低的场合,如数字万用表等 检测仪器 实际中使用较多 由于需要等待数字信号输 出的时间,不适用于需要控 制等实时的应用 适用于音频信号处理、生 物医疗信号采集等需要低 频高精度的应用,不适合 需要切换模拟信号的应用 资料来源:ROHM,国信证券经济研究所整理 DAC转换器从基本原理可分为电流求和型和分压器型两大类。

在电流求和 型中,需要产生一组支路电流,让它们数量之间的比例与二进制数中每一 位的权重成正比,当数字量输入时,将与其中取值为“1”位对应的支路电 流相加,就得到与输入数字量成正比的输出电流信号,电流经过电阻便可 以转换为电压输出信号。

权电阻型、权电流型、倒T形电阻网络DAC均 属于电流求和型DAC。

在分压器型中,用输入数字量每一位去控制分压器 中的一个或一组开关,使接至输出端的电压与输入的数字量成正比,分压 器可用电阻分压器(如开关树形DAC)或电容分压器(如权电容网络DAC)。

表5:DAC类型 权电阻型倒T型电阻网络DAC权电流型开关树形DAC权电容网络DAC 结构图 优点结构简单,适合低位数 为克服权电阻型的缺点研制 的,电阻只有R和2R两种, 速度较快 速度快,转换精度高 所用电阻种类单一,对开关 的导通内阻要求不高 MOS工艺中电容容易制 作,电容器之间电容量的 比例关系可以精确控制 缺点 各电阻的阻值相差较大, 位数增大后不易制造 电路中存在模拟开关电压降, 当流过各支路的电流稍有变化 时,就会产生转换误差 电路复杂,功耗较大所用开关太多 位数多时各电容器的电容 量相差很大,芯片面积大, 充放电也会降低转换速 度,精度主要受电容量比 例的误差及电容器漏电的 影响 资料来源:《数字电子技术基础》,国信证券经济研究所整理 接口产品:用于电子系统之间的数字信号传输。

种类多样,包括RS-232、 RS-422、RS-485等。

产品、客户、人才是模拟芯片企业的竞争优势来源 模拟芯片产品类型和客户数量众多,人才培养周期长 与数字芯片相比,模拟芯片具有应用领域繁杂、生命周期长、人才培养时间长、 价低但稳定、与制程配合更加紧密等特点。

基于这些特点,产品、客户、人才 需要模拟芯片企业长期积累,也是其长期竞争优势的主要来源。

表6:模拟芯片和数字芯片对比 模拟芯片数字芯片 处理信号连续函数形式的模拟信号离散的数字信号 技术难度设计门槛高,平均学习曲线10-15年电脑辅助设计,平均学习曲线3-5年 设计难点 非理想效应较多,需要扎实的多学科基础知 识和丰富的经验 芯片规模大,工具运行时间长,工艺要求复杂, 需要多团队共同协作 工艺制程 目 前 业 界 仍 大 量 使 用 0.18um/0.13um,部分工艺使用28nm,与 工艺配合密切 按照摩尔定律的发展,使用最先进的工艺,目前 已达到10nm以下 产品应用 放大器、信号接口、数据转换、比较器、电 源管理等 CPU、微处理器、微控制器、数字信号处理单 元、存储器等 产品特点种类多种类少 生命周期一般5年以上1-2年 平均零售价价格低,稳定初期高,后期低 资料来源:思瑞浦招股书,国信证券经济研究所整理 应用领域繁杂(产品型号数量越多越好):模拟芯片按细分功能可进一步分 为线性器件、信号接口、数据转换、电源管理器件等众多品类,每一品类 根据终端产品性能需求的差异又有不同的系列,在现今电子产品中几乎无 处不在。

生命周期长(产品积累很重要,存在先发优势):数字芯片强调运算速度与 成本比,必须不断采用新设计或新工艺,而模拟芯片强调可靠性和稳定性, 一经量产往往具备较长生命周期。

以亚德诺公司为例,其约一半收入来自 于10年甚至更长年龄的产品,5-9年和10-20年年龄产品的收入占比最高。

公司产品数量超过4.5万款,每款产品对收入的贡献极小,FY2020公司 约80%的收入来自于单款收入占比不超过0.1%的产品,由于单款产品需 求有限,产品型号的积累对公司扩大收入体量尤为重要。

图21:亚德诺FY2020各年龄产品收入占比 图22:亚德诺FY2020各产品收入占比 资料来源:ADI,国信证券经济研究所整理 资料来源:ADI,国信证券经济研究所整理 人才培养时间长(吸引并留住资深人才很重要):模拟芯片的设计需要额外 考虑噪声、匹配、干扰等多种因素,要求设计者既熟悉集成电路设计和晶 圆制造的工艺流程,又熟悉大部分元器件的电特性和物理特性。

加上模拟 芯片的辅助设计工具少、测试周期长等原因,培养一名优秀的模拟芯片设 计师往往需要10年甚至更长的时间。

价低但稳定(下游领域越分散,抗风险能力越强):由于模拟芯片的设计更 依赖于设计师的经验,与数字芯片相比在新工艺的开发或新设备的购置上 资金投入更少,加之拥有更长的生命周期,单款模拟芯片的平均价格往往 低于同世代的数字芯片,但由于功能细分多,模拟芯片市场不易受单一产 业景气变动影响,因此价格波动幅度相对较小。

与制程配合更加紧密(工艺积累是竞争力的来源之一):数字芯片多采用 应用于5V以下低电压环境的CMOS工艺,而模拟芯片要求的低失真和高 信噪比在高电压下比较容易做到,且通常要输出高电压或者大电流来驱动 其他元件。

因此,模拟芯片早期使用Bipolar(双极型)工艺,但是Bipolar 工艺功耗大,之后又陆续出现了BiCMOS工艺(结合Bipolar、CMOS工 艺)、CD工艺(结合CMOS、DMOS工艺)和BCD工艺(结合Bipolar、 CMOS、DMOS工艺)等。

这些特殊工艺需要晶圆代工厂的配合,也需要 设计者加以熟悉,对工艺的理解和积累可以帮助将产品性能做得更加极致。

图23:BCD工艺 资料来源:ST,国信证券经济研究所整理 竞争格局相对稳定,兼并收购是常态 市场集中度相对较低,第一大厂商市占率不到20%。

相比于数字芯片,模拟芯 片产品生命周期长且类型多样,下游应用领域广泛,客户数量多且分散。

这些 行业特征意味着模拟芯片厂商很难一家独大,产品和客户需要时间积累。

基于 此,模拟芯片市场集中度较低,2020年第一大厂商德州仪器的市占率不超过 20%,其余厂商市占率均不超过10%,前十大厂商合计市占率63%。

竞争格局相对稳定,排名和市占率的变化主要来自兼并收购。

1990年模拟行业 竞争格局分散,当时排名第一的国民半导体市占率仅7%。

通过多次收购,德州 仪器从2004年开始稳居全球第一,2011年收购国民半导体后拉大与第二名的 份额差距,2020年市占率19%。

亚德诺2017年通过收购凌特公司(Linear) 成功跃至全球第二,2020年市占率9%,同时亚德诺在2021年完成了对全球 第七大模拟公司Maxim的收购,两者2020年合计市占率13%,与德州仪器份 额差距缩小。

根据ICInsights的统计,2014到2020年全球前十大模拟厂商变 动不大。

图24:全球前十大模拟芯片厂商 资料来源:ICInsights,国信证券经济研究所整理 模拟芯片行业发展趋势 “电子+”带动模拟芯片需求 “电子+”推动硅含量提升,模拟芯片是其中不可或缺的部分。

我们所提出的“电 子+”即指通过电子、通信技术的广泛应用,实现非电子产品电子化、简单电子 产品智能化的过程,物联网是表现形式之一。

根据GSMA的预测,全球物联网 连接数将由2019年的120亿增加到2025年的246亿,平均每年新增连接数 为21亿,其中消费级增加44亿,企业级增加82亿,企业级新增数量接近消 费级的两倍。

中国物联网连接数将由2019年的36亿增加到2025年的80亿, 约占全球连接数的32.5%。

其中企业级连接数从2020年开始超过消费级,且 之后每年新增数量也更多。

“电子+”的实现过程必然会推动模拟芯片需求增加。

图25:全球IoT连接数(十亿个) 图26:中国IoT连接数(十亿个) 资料来源:GSMA,国信证券经济研究所整理 资料来源:GSMA,国信证券经济研究所整理 模拟芯片集成化是趋势,但分立产品也将长期存在 电源管理芯片技术趋势:面积更小、效率更高、使用更简单容易、集成度更高、 开发周期更短。

随着全球3C产品的功能不断增加,汽车自动驾驶和工业自动 化需求增加,终端应用逐渐走向低耗电、轻薄短小与多功能整合以及对产品寿 命与可靠度要求更高的趋势,为此,电源管理芯片需要缩小尺寸、提高效率、 降低功耗等。

CPU的发展也提高了对电源稳定性和电压精准度的要求。

另外, 提高集成度不但能减少零件数量,降低系统耗电和提升系统可靠度及品质,也 可以提高生产良率,从而降低生产周期和成本。

图27:电源管理芯片的技术趋势 资料来源:矽力杰,国信证券经济研究所整理 1.82.02.22.4 2.62.93.1 1.8 2.2 2.6 3.1 3.6 4.2 4.9 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 2019202020212022202320242025 消费级企业级 信号链芯片注重性能参数,数模混合产品迅速发展。

不同信号链芯片有着不同 的性能参数衡量指标,具体来说,模数转换器朝着高精度、高转换效率、低功 耗、低电压等方向发展;数模转换器朝着高精度、高动态、低功耗、多信道、 多功能集成方向发展;比较器朝着更快的响应速度、更高的灵敏度和适应高数 模干扰环境的方向发展;放大器朝着低噪声、高压摆率等方向发展。

另一方面, 随着制造技术的进步、辅助和增强算法的引入,越来越多的将数字和模拟集成 到同一芯片中,数模混合产品迅速发展。

集成和分立并存是模拟行业的长期趋势。

虽然模拟芯片行业有集成化的趋势, 但由于下游差异化设计需求长期存在,分立的模拟芯片产品将长期存在。

以电 源管理芯片为例,如果用户设计的产品需要新的电源管理功能以满足新增加的 功能,就需要分立的电源管理芯片,例如为手机中应用处理器、摄像模块和RF 电路供电。

另外,集成度提高的同时会带来性能的下降,当客户需要提升和改 进某一部分电路性能的时候,往往会选择分立的方案。

逐渐向12英寸产线转移,IDM和Fabless各有优势 德州仪器引领模拟产品转向12英寸产线。

根据德州仪器的测算,12英寸晶圆 厂生产的模拟芯片将比8英寸晶圆厂节约40%的成本,公司加大12英寸产线 布局,除2009年启用的RFAB1厂(全球首座12英寸模拟芯片厂)和2015 年转为12英寸模拟产线的DMOS6厂外,公司正在建设的RFAB2厂预计2022 年下半年开始投产,今年收购的位于Lehi的LFAB预计于2023年初投产,并 且计划在谢尔曼再建造四座12英寸晶圆厂,前两个工厂将于2022年动工,其 中第一座预计最早在2025年开始投产。

2019年,德州仪器47%的模拟产品收 入来自12英寸产线。

图28:德州仪器来自12英寸产线的模拟芯片收入比例增加 资料来源:德州仪器,国信证券经济研究所整理 在德州仪器引领下,各大代工厂逐步跟进。

台积电于2016年在12英寸产线上 量产0.13um BCD工艺,主要用于生产电源管理芯片,目前已开发出90nm、 55nm等制程,其中90nm BCD技术覆盖了从5V到35V的广泛应用,并将在 2021年继续扩展。

华虹于2021年成功在华虹无锡厂规模量产12英寸90nm BCD工艺。

中芯国际今年宣布在深圳建设的12英寸晶圆厂,产品定位也是 28nm及以上线宽的显示驱动芯片及电源管理芯片等。

图29:12英寸产线为模拟芯片带来成本优势 图30:台积电开发出12英寸BCD工艺 资料来源:德州仪器,国信证券经济研究所整理 资料来源:台积电,国信证券经济研究所整理 国际模拟大厂采用IDM模式,晶圆代工崛起推动Fabless模式。

由于成立时间 早及模拟芯片与制造工艺连接紧密的特点,德州仪器、亚德诺两大国际模拟大 厂均采用IDM模式,建有自己的晶圆产线,不过两者对于是否继续大规模扩建 自有产线态度并不一致。

德州仪器为模拟产品积极扩建12英寸产线,亚德诺则 停止了新建产线,更多的依赖台积电等晶圆代工厂,第三方代工比例由FY2006 的41%提高到FY2020的50%。

我们认为,随着晶圆代工厂在模拟工艺上的大 力推进以及12英寸产线投资金额过高,采用代工模式有助于中小模拟芯片设计 企业在采用先进模拟工艺的同时降低成本。

工业、汽车是国际大厂布局的重点领域 汽车、工业在模拟芯片应用中的占比提升。

根据ICInsights的数据,2017年 汽车、工业占模拟芯片(含射频芯片)的比例为21.0%、20.2%;预计2021 年分别提高到24.3%、20.5%,通信、消费电子、计算机合计占比由57.4%下 降到53.9%。

分产品来看,射频芯片和电源管理芯片中集成度较高的PMIC主 要应用于手机等消费电子中,信号链芯片主要应用于工业、通信和汽车领域。

图31:模拟芯片下游应用占比 资料来源:ICInsights,国信证券经济研究所整理 图32:PMIC下游应用占比 资料来源:Yole,国信证券经济研究所整理 国际模拟芯片大厂收入结构向工业和汽车电子倾斜。

德州仪器来自工业和汽车 电子的收入占比分别由2013年的24%、13%提高到2020年的37%、20%, 消费电子和通信收入的占比分别由2013年的37%、16%下降到2020年的27%、 8%。

类似的,亚德诺来自工业和汽车电子的收入占比分别由FY2009的43%、 10%提高到FY2020的53%、16%,消费电子和通信收入的占比分别由FY2009 的25%、22%下降到FY2020的11%、21%。

德州仪器、亚德诺都将工业和汽 车作为未来布局的重点领域。

图33:德州仪器各下游收入占比 图34:亚德诺各下游收入占比 资料来源:彭博,国信证券经济研究所整理 资料来源:彭博,国信证券经济研究所整理 中国是模拟芯片最大的市场,国产替代加速 中国是全球模拟芯片最大的市场,也是国际大厂收入重要来源地 我国是全球模拟芯片最大的市场,2020年占全球市场的36%。

我国是全球半 导体销售规模最大的市场,根据SIA的数据,2020年全球半导体市场规模为 4360亿美元,中国半导体市场规模为1512亿美元,占比35%。

同样,我国也 是全球最大的模拟芯片市场,根据IDC的数据,2020年我国占全球模拟芯片市 场的36%。

0% 20% 40% 60% 80% 100% 20132014201520162017201820192020 工业消费电子汽车电子通信企业系统其他 0% 20% 40% 60% 80% 100% 工业消费电子汽车电子通信 图35:中国是全球半导体最大的市场 图36:中国是全球模拟芯片最大的市场(2020年) 资料来源:SIA,国信证券经济研究所整理 资料来源:IDC,前瞻产业研究院,国信证券经济研究所整理 我国也是国际模拟芯片大厂收入的重要来源地,且近年收入占比在提升。

作为 全球最大的模拟芯片市场,中国是各大模拟厂商的重要收入来源地。

德州仪器 2020年来自中国的收入为80亿美元,收入占比由2010年的41%提高到55%, 是第一大收入来源地。

亚德诺FY2020来自中国的收入为13.48亿美元,收入 占比由FY2010的12%提高到24%,是第二大收入来源地。

图37:德州仪器来自中国的收入 图38:亚德诺来自中国的收入 资料来源:彭博,国信证券经济研究所整理 资料来源:彭博,国信证券经济研究所整理 中国模拟芯片自给率偏低,本土入局企业众多 中国模拟芯片市场被欧美企业垄断,自给率低。

作为全球模拟芯片第一大市场, 我国模拟芯片自给率虽在近年有所提升,但仍然偏低,2020年约12%,相比 2017年提高6个百分点。

从竞争格局来看,第一梯队仍然是以德州仪器、亚德 诺等为代表的欧美企业,部分国内企业通过近年竞争力提升进入第二梯队,但 整体竞争力相比第一梯队仍有差距,以电源管理芯片为例,国内前十的企业合 计市场份额占比不到10%。

29% 30% 31% 32% 33% 34% 35% 36% 0 100 200 300 400 500 20162017201820192020 全球半导体市场规模(十亿美元) 中国半导体市场规模(十亿美元) 中国占比中国 36% 亚洲其他区 32% 欧洲 18% 美国 12% 其他 2% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 中国收入(亿美元)中国收入占比 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 中国收入(亿美元)中国收入占比 图39:中国芯片国产化率 图40:中国模拟芯片自给率 资料来源:ICInsights,国信证券经济研究所整理 资料来源:前瞻产业研究院,国信证券经济研究所整理 图41:中国电源管理芯片竞争层次 资料来源:前瞻产业研究院,国信证券经济研究所整理 国产替代为我国模拟企业提供黄金窗口期,低端产品同时受益国际厂商退出。

随着中美贸易摩擦加剧,美国对中国禁售部分芯片,比如高端ADC和DAC等, 在此背景下,我国模拟芯片企业进入黄金发展期,国产替代的强烈需求为其提 供了难得的验证机会。

同时,国际模拟芯片大厂的战略重心在向工业、汽车领 域倾斜,逐步退出中低端消费电子市场,这为我国聚焦消费电子领域的模拟芯 片企业提供了生存空间,有利于他们为以后的场景拓展积累经验和资本。

表7:美国限售的ADC产品参数 类型精度速度 1 >= 8 bit & <10 bit > 1.3 GSPS 2 >= 10 bit & <12 bit > 600 MSPS 3 >= 12 bit & <14 bit > 400 MSPS 4 >= 14 bit & <16 bit > 250 MSPS 5 >= 16 bit > 65 MSPS 资料来源:BIS,国信证券经济研究所整理 政策资本大力支持,众多模拟企业借助资本市场以谋求长远发展。

芯片国产化 已成为国家战略,政策、资本大力支持,尤其是科创板推出后,众多模拟芯片 企业启动上市,部分企业已成功完成上市发行,如思瑞浦、芯朋微、艾为电子、 0% 5% 10% 15% 20% 25% 0 50 100 150 200 250 中国IC市场规模(十亿美元)中国IC生产规模(十亿美元) 国产化率 6% 10% 9% 12% 0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% 14% 2017201820192020 力芯微等,还有很多企业正在排队IPO,如希荻微、英集芯、芯龙技术等。

我 们认为,借助资本市场的帮助,国内企业可以在人员招聘、技术研发等方面加 大投入,从而加速产品开拓和客户导入。

表8:排队IPO的部分模拟芯片公司 代码证券简称主要业务拟上市板拟募集资金(亿元)企业注册地审核状态 A21073.SH希荻微电源管理芯片设计科创板5.82佛山市报送证监会 A21109.SH英集芯电源管理芯片设计科创板4.01深圳市报送证监会 A21157.SH芯龙技术电源管理芯片设计科创板2.63上海市已回复 A21195.SH赛微微电源管理芯片设计科创板8.09东莞市已审核通过 A21248.SH天德钰电源管理芯片设计科创板3.79深圳市已回复 A21251.SH臻镭科技 终端射频前端芯片、射频收发芯片及高 速高精度ADC/DAC、电源管理芯片、 微系统及模组设计 科创板7.05杭州市报送证监会 A21466.SH晶华微 混合信号芯片,高精度A设计DC+高 性能MCU的单芯片SoC、DAC 科创板7.50杭州市已问询 A21494.SH帝奥微模拟芯片设计科创板10.50南通市已受理 A21498.SH振华风光军用模拟芯片设计和封测科创板11.50贵阳市已受理 资料来源:Wind,国信证券经济研究所整理 投资策略:推荐泛模拟企业或具有边界拓展潜力的模拟企业 与国际大厂相比,我国模拟芯片企业还存在较大差距,但随着我国企业持续高 增长,差距将缩小。

我国模拟芯片企业由于成立时间较晚,在产品数量和人员 方面明显低于国际大厂,经营业绩方面则表现为收入、利润体量偏小,毛利率 偏低。

另一方面,随着芯片国产替代加速,国内企业的增速明显快于海外企业。

我们认为,目前我国半导体行业进入天时地利人和的黄金发展期,模拟芯片企 业通过持续的人才培养、产品积累和客户开拓,将逐渐缩小与国际大厂的差距。

从A股已上市的模拟芯片企业来看,各家选择的发展战略有所不同,我们看好 型号多元、应用广泛的泛模拟企业或具有边界拓展潜力的模拟企业,推荐产品 和下游都广覆盖的圣邦股份,聚焦泛通讯和泛工业领域的思瑞浦,以家电为立 足点向其他领域进行拓展的芯朋微,以手机为立足点向其他领域进行拓展艾为 电子、力芯微,以LED驱动为立足点向其他领域拓展的晶丰明源。

表9:模拟芯片公司对比 公司名称 成立 年份 产品线应用分布 研发人员数量 (人) 在售产品型 号(款) FY1-3Q21 收入(亿 元) FY1-3Q21 收入 (YoY) FY1-3Q21 毛利率 FY1-3Q21 归母净利润 (亿元) 市值(亿 元) 德州仪器1930泛模拟芯片泛下游领域 >30000(总员 工数) ~80000(20 年底) 876.3130.11% 67% 365.1911,334 亚德诺1965泛模拟芯片泛下游领域 >15000(总员 工数) ~45000(不 含Maxim) 321.6422.12% 68% 84.934,234 芯源系统1997 电源管理芯 片为主 泛下游领域941(21年中) ~2000(21 年中) 56.5142.51% 56% 10.981,627 矽力杰2008 电源管理芯 片为主 泛下游领域922(21年中) >2000(20 年底) 35.2656.68% 53% 10.001,013 圣邦股份2007泛模拟芯片泛下游领域436(21年中) ~3500( 21 年中) 15.2777.95% 54% 4.51810 思瑞浦2012泛模拟芯片 聚焦泛工业领域 204(21年中) ~1400( 21 年中) 8.8495.82% 61% 3.12706 艾为电子2008泛模拟产品 手机为主,向 其他领域拓展 641(20年底) ~470(招股 书) 16.5571.36% 39% 1.96388 芯朋微2005 电源管理芯 片为主 家电为主,向 其他领域拓展 167(21年中) ~770(21年 中) 5.3291.49% 42% 1.29153 力芯微2002 电源管理芯 片为主 手机为主,向 其他领域拓展 148(21年中) ~500(招股 书) 5.7139.06% 37% 1.15117 晶丰明源2008 电源管理芯 片为主 LED驱动为 主,向其他领 域拓展 240(21年中) N.A.18.18158.16% 49% 5.73194 资料来源:Wind,国信证券经济研究所整理(市值截止日期:2021年11月30日) 风险提示 1、下游需求不及预期。

由于疫情反复,电子产品下游需求可能疲弱,从而导 致对模拟芯片的需求减弱。

2、国产化进程不及预期。

国内模拟芯片厂商可能由于技术和人才储备不足, 从而导致新产品研发不及预期,无法及时满足客户国产化的需求。

3、行业竞争加剧的风险。

目前国内众多企业入局模拟芯片领域,为了争取市 场份额可能出现价格竞争加剧的风险,从而影响企业的盈利能力。

国信证券投资评级 类别级别定义 股票 投资评级 买入预计6个月内,股价表现优于市场指数20%以上 增持预计6个月内,股价表现优于市场指数10%-20%之间 中性预计6个月内,股价表现介于市场指数±10%之间 卖出预计6个月内,股价表现弱于市场指数10%以上 行业 投资评级 超配预计6个月内,行业指数表现优于市场指数10%以上 中性预计6个月内,行业指数表现介于市场指数±10%之间 低配预计6个月内,行业指数表现弱于市场指数10%以上 分析师承诺 作者保证报告所采用的数据均来自合规渠道,分析逻辑基于本人的职业理解, 通过合理判断并得出结论,力求客观、公正,结论不受任何第三方的授意、影 响,特此声明。

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任何形 式的分享证券投资收益或者分担证券投资损失的书面或口头承诺均为无效。

投 资者应结合自己的投资目标和财务状况自行判断是否采用本报告所载内容和信 息并自行承担风险,我公司及雇员对投资者使用本报告及其内容而造成的一切 后果不承担任何法律责任。

证券投资咨询业务的说明 本公司具备中国证监会核准的证券投资咨询业务资格。

证券投资咨询业务是指 取得监管部门颁发的相关资格的机构及其咨询人员为证券投资者或客户提供证 券投资的相关信息、分析、预测或建议,并直接或间接收取服务费用的活动。

证券研究报告是证券投资咨询业务的一种基本形式,指证券公司、证券投资咨 询机构对证券及证券相关产品的价值、市场走势或者相关影响因素进行分析, 形成证券估值、投资评级等投资分析意见,制作证券研究报告,并向客户发布 的行为。

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