2020年中國模擬芯片行業(yè)報告：研究框架

1、核心觀點 模擬芯片種類繁多，生命周期長，形成了長坡厚雪，強者恒強的行業(yè)格局。模擬芯片廠商通 過分拆、收購、合并發(fā)展，目前全球行業(yè)龍頭都為國外廠商。根據2018年IC Insights數據， 全球前十大模擬芯片廠商市占率約為60%，全球模擬芯片龍頭包括德州儀器、ADI、恩智浦、 意法半導體等。 行業(yè)受益于5G浪潮，同時新能源、物聯(lián)網興起推動模擬芯片行業(yè)發(fā)展。疫情影響下，手機市 場銷量有所下滑。但國內5G新基建提速，年內預計將開通60萬座基站。隨著5G網絡的完善， 5G手機滲透率有望加速向上。汽車電動化推動車用半導體量價齊升，另一方面移動物聯(lián)網時 代正逐漸向萬物互聯(lián)時代轉變。 國產模擬龍頭為圣邦股

2、份、思瑞浦。圣邦股份主要布局電源管理芯片，思瑞浦主攻信號鏈模 擬芯片。目前兩家均已進入華為供應鏈，隨著國產替代進程不斷加速，公司產品組合不斷豐 富，國產模擬龍頭有望快速成長。 2020年投資機會來自于國產替代、行業(yè)下游需求增長。國內模擬芯片廠商有望憑借持續(xù)加大 的研發(fā)投入和輕資產的Fabless模式提升空間，來縮小與國際水平的差距。建議關注相關產業(yè) 鏈標的：圣邦股份（300661.SH），思瑞浦（A20066.SH）。 風險提示：全球貿易局勢緊張，宏觀環(huán)境惡化；行業(yè)整體發(fā)展不及預期；公司發(fā)展不及預期。 2 目錄 模擬IC架構：信號鏈和電源管理 全球模擬IC行業(yè)格局：長坡厚雪，強者恒強 模擬IC

3、行業(yè)發(fā)展驅動力：汽車電動化、工業(yè)物聯(lián)、5G大潮 模擬芯片國產格局：北圣邦，南思瑞浦 3 目錄 模擬IC架構：信號鏈和電源管理 全球模擬IC行業(yè)格局：長坡厚雪，強者恒強 模擬IC行業(yè)發(fā)展驅動力：汽車電動化、工業(yè)物聯(lián)、5G大潮 模擬芯片國產格局：北圣邦，南思瑞浦 4 核心觀點 模擬芯片主要分為電源管理和信號鏈。 模擬芯片在信號鏈主要是處理、接收發(fā)送模擬信號，將光、磁場、溫度、聲音等信息轉化為 數字信號，主要包括放大器、濾波器、變頻等。 電源管理器件主要用于管理電池與電路之間的關系。負責電能轉換、分配、檢測的功能，因 此對電源管理芯片能夠滿足高穩(wěn)定、低功耗等要求。電源管理元器件覆蓋了AC/DC、DC

4、/DC、 PMIC、LDO、PWM等方面。 5 模擬IC市場拆解 光電器件 傳感器分立器件 分立器件 半導體 數字IC 模擬IC 放大器/比較 電源管理 信號轉換 器 通用模擬IC 特殊模擬IC 集成電路 接口 消費電子 計算機 通訊 汽車 工業(yè)/其他 資料來源：IC Insights，方正證券研究所 6 模擬、數字芯片對比 模擬芯片數字芯片 高信噪比、低失真、低耗電、高可 靠性和穩(wěn)定性 特點高運算速度，低成本 邏輯運算處理與控制，數字信號編 碼與解碼 應用范圍電源管理、信號鏈、數模轉換 設計難度 工藝 輔助工具少，學習曲線10-15年 BCD、SiGe、GaAs 電腦輔助設計，學習曲線3-5

5、年 CMOS 減少電阻、電容、電感，降低噪音、 失真 元器件布局無需考慮噪音、失真影響 認證周期 特殊封裝工藝要求 生命周期 長，1年以上 WCPS 短，3個月左右 無 10年2-3年 替代性低高 產品特點少量多樣 價格低，穩(wěn)定 量多少樣 隨時間遞減ASP 資料來源：電子發(fā)燒友，方正證券研究所7 模擬芯片種類繁多 信號鏈電源管理 放大器數據轉換器 數模轉換器 電源管理IC 集成型/特殊 功能數據轉 換器 直流/直流 開關穩(wěn)壓器 DC/AC控制 器和轉換器 運算放大器比較器儀表放大器模數轉換器電池管理IC 可編程/ 可變增益 放大器 電路感應 放大器 特殊功能 放大器 線性/LDO 穩(wěn)壓器 監(jiān)控

6、器和電 壓基準 多通道 IC 和 PMIC 射頻/微波時鐘/計時 USB 電源產品 LED驅動器MOSFET 寬帶收發(fā) 器、接收器 和發(fā)送器 混頻器和調 制器 顯示器電源 與控制 射頻濾波器 射頻收發(fā)器 時鐘緩沖器 時鐘發(fā)生器 抖動清除器網絡同步器電機驅動IC柵極驅動器 毫米波傳感 器 射頻放大器振蕩器 傳感器 RTC計時器電源開關. 接口 隔離電路保護電平轉換器磁場傳感器溫度傳感器光傳感器 串行器/解開關和傳感 器檢測器 信號調節(jié)器 串器 資料來源：德州儀器，ADI，方正證券研究所 8 模擬芯片工作原理 連續(xù)的模擬信號處理通路：采集、放大、濾波等 放大 器 模數轉換器 現實世界 溫度 壓力

7、位置 速度 聲音 光 電源管理芯片 （線性穩(wěn)壓器、電源監(jiān)控芯片等） 中央處理器 電 放大 器 數模轉換器 連續(xù)的模擬信號輸出通路：放大、驅動器輸出等 資料來源：思瑞浦，方正證券研究所9 信號鏈芯片工作原理 模擬芯片在信號鏈主要是處理、接收發(fā)送模擬信號，將光、磁場、溫度、聲音等信息轉化為 數字信號，主要包括放大器、濾波器、變頻等。 圖表：信號鏈解決方案 低成本、低功率、 低漂移、低功率、DCP 數碼控制分壓計高精度 精密電流 儀器 低噪聲 實時時鐘 精密電流 儀器 基準電壓 放 大 器 放 大 器 ADCMCUDAC 信號傳 感器 開關/ 多路復用器 放 大 器 DCP 數碼控制 分壓計 接口

8、DCP 數碼控制 分壓計高速 資料來源：瑞薩電子，方正證券研究所10 模擬IC放大器 放大器包括運算放大器（op-amps）、儀表放大器、緩沖器、射頻。 運算放大器采取數學運算方式放大、減少輸入，因此常見于大多數電路板中。運算 放大器在類比輸入上運作，可用于放大或減少輸入，并執(zhí)行加、減、微分與積分等 數學運算。由于運算放大器的用途廣泛，因此許多常見于多數電路板中。比較器在 大多數情況下是使用在專用的比較器集成電路，輸出1/0（正極/負極電壓），但也 可使用運算放大器替代。 射頻PA多用于發(fā)射鏈路,將微弱信號放大為功率較高的信號。既在給定失真率條件 下，射頻放大器能夠產生最大功率輸出，以此來驅動

9、某一負載。 圖表： 放大器正向放大信號 輸入前輸入后 資料來源：瑞薩電子，方正證券研究所11 模擬IC數據轉換器 數據轉換器將數字信號與模擬信號連接，實現信息的相互轉換。數據轉換器通常包括模擬-數 字轉換器（ADCs）、數字-模擬轉換器（DACs）、模擬前端集成電路， ADC是將模擬信號 轉變?yōu)閿底中盘?，DAC則相反，是將數字信號轉變?yōu)槟M信號。廣泛應用于工業(yè)、通信、汽 車和消費電子方面。 根據德州儀器的投資方向，轉換器正逐漸向高精度和高速度發(fā)展。高精度要求轉換器具有小 體積、低功耗、高精度、高吞吐量的性能，而高速度則需要超高速和低功耗來實現。 圖表： 模擬、數字信號相互轉換圖表： 轉換器向小

10、型化發(fā)展 輸入 ADC DAC 濾波器 輸出 資料來源：德州儀器，方正證券研究所12 數據轉換器發(fā)展趨勢 DAC 5.08mm 尺寸縮小18倍 功耗下降2倍 數據傳輸率提高67倍 精度上升96倍 TLY5631 4.4mm13.0mm 2.4mm DAC85685.0mm DAC 80580 2.4mm ADC 8.2mm 尺寸縮小12倍 功耗下降2倍 數據傳輸率提高40倍 ADS1240 10.5mm 3.5mm3.0mm ADS 1220 ADS 1219 3.5mm 3.0mm 200020092018 資料來源：德州儀器，方正證券研究所13 信號鏈其余模擬芯片細分類別 分類應用 一般用

11、于優(yōu)化系統(tǒng)通信，提高信號范圍和質量，增強運行可靠性。主要產品包括收發(fā)器、串行器/解串器和信 號調節(jié)器等。 接口器件 時鐘/計時顯示、記錄時間或數據，數據斷點保護以及檢測功能 接受磁場、光、熱感應傳感器 將一個模擬電壓信號與一個基準電壓相比較的電路，并將結果轉換為邏輯電平輸出，常應用于波形變換、脈 沖振蕩等電路 比較器 模擬射頻芯片細分類別 功率放大器 低噪聲放大器 濾波器 用于發(fā)射鏈路，將微弱信號放大為功率較高的信號 用于接收來自天線中的小信號并放大信號功率 用于篩選信號中特定的頻率成分通過，而極大地衰減或抑制其他頻率 用于提高承載高峰均功率比信號的功放效率包絡追蹤器 多工器是一組非疊加的濾波

12、器，幫助通道的數位信號輸往單一的接收端。 Tuner用于發(fā)射機和天線之間，調諧后實現阻抗匹配。 用于接收、發(fā)射通道之間的切換開關 資料來源：卓勝微，微芯、方正證券研究所14 模擬IC電源管理 電源管理器件主要用于管理電池與電路之間的關系。負責電能轉換、分配、檢測的 功能，因此對電源管理芯片能夠滿足高穩(wěn)定、低功耗等要求。電源管理元器件覆蓋 了AC/DC、DC/DC、PMIC、LDO、PWM等方面。 圖表： 電源管理應用實例 電源 充電器 電池 電量計 返馳控制器PFC控制器 24/48V工業(yè)用電 交流線路 3V-4.2V電池12V消費適配器 低噪聲 LDO DC/DC 升壓轉換 DC/DC 升降

13、壓 DC/DC 降壓 DDR終結 電阻 音頻 放大器 直流LED 驅動 交流LED 驅動 3V 有線模組 5V USB端口 3.3V 傳感器 1V SoC 1.8V/0.9V DDR內存 8 揚聲器 LED 背光 LCD面板 LED燈泡 13V/0.6A 資料來源：Richtek，方正證券研究所 15 電源管理芯片工作流程 電池 時鐘電路 處理器充電電路 電源控制芯片 復位電路 充電接口 電源開關輸出供電電壓 資料來源：OFweek，方正證券研究所 16 電源管理細分類別 分類應用 通過充電器、電量計、監(jiān)控器、平衡器和保護器延長電池使用壽命，使電池使用更加 可靠。 電源管理 AD-DC DC-

14、DC 交流市電轉換，通過變電器將交流電轉變?yōu)橹绷麟?將電源（電池）的直流電壓變成低壓直流電壓或高壓直流電壓 用于MOSFET、IGBT、GaNFET和SiCFET等柵驅動芯片 功率控制芯片 開關穩(wěn)壓器 LDO芯片 降低開關功耗，提高驅動器效率，簡化了控制和開關穩(wěn)壓器系統(tǒng)的設計 產生固定或可調輸出電壓 敏感模擬系統(tǒng)且具有低壓降電壓的線性穩(wěn)壓器 免除接入、拔除新接口帶來的影響接口熱插拔芯片 LED驅動器應用于顯示屏LED 背光驅動、LED 閃光燈驅動等領域 資料來源：EEfoucs，方正證券研究所 17 目錄 模擬IC架構：信號鏈和電源管理 全球模擬IC行業(yè)格局：長坡厚雪，強者恒強 模擬IC行業(yè)發(fā)

15、展驅動力：汽車電動化、工業(yè)物聯(lián)、5G大潮 模擬芯片國產格局：北圣邦，南思瑞浦 18 核心觀點 模擬芯片行業(yè)的特點是：長坡厚雪，強者恒強。主要是由于模擬芯片生命周期長，應用領域 繁多，并且價格低且穩(wěn)定。因此模擬芯片行業(yè)龍頭地位較為穩(wěn)固，但市場空間巨大。 模擬芯片增速高于行業(yè)平均。主要增長動力來自新能源汽車、物聯(lián)網、5G通信行業(yè)的發(fā)展。 模擬芯片以成熟制程為主，可控制造、工藝改進加速模擬芯片差異化。模擬芯片不像數字芯 片追求先進制程，模擬芯片更加注重穩(wěn)定和成本。因此模擬芯片產能主要在8寸晶圓，制程大 多集中在28nm以下。 19 長坡厚雪，強者恒強 生命周期長 強調可靠性和穩(wěn)定性，一經量產往往具有

16、長久生命力 應用領域繁雜 分為線性器件、信號接口、數據轉換、電源管理等 人才培養(yǎng)時間長 設計人員既要熟悉設計和工藝流程，又要熟悉大部分元器件 價格低且穩(wěn)定 功能細分多，不易受到單一產業(yè)景氣度影響 資料來源：思瑞浦招股說明書，方正證券研究所20 模擬芯片增速高于行業(yè)平均 模擬芯片年平均增速位列集成電路細分 行業(yè)第一。根據IC Insights數據，模擬 芯片市場在2018-2023年的年平均增速 為7.40%，在集成電路總體市場中排名 最高。一方面由于模擬芯片種類繁多， 涉及的下游產品眾多，另一方面5G、 新能源產業(yè)、物聯(lián)產業(yè)發(fā)展都將推動模 擬芯片發(fā)展。 圖表：芯片出貨量拆分（百萬件） 數字IC

17、模擬IC 600,000 500,000 400,000 300,000 200,000 100,000 0 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2016 2017 2018 2019 2023 圖表：2018-2023年市場規(guī)模平均年增長速度圖表： 2018-2023年出貨量平均年增長速度 存儲芯片 微元器件 3.00% 微元器件 存儲芯片 3.80% 8.40% 8.50% 9% 5.60% 5.80% 集成電路總體市場 邏輯芯片 集成電路總體市場 邏輯芯片 7% 模擬芯片 7.40% 模擬芯片 9.60% 資料來源：IC insights、方正

18、證券研究所 21 模擬芯片行業(yè)概況 圖表：預計2019年集成電路市場拆分圖表：預計2019模擬芯片市場拆分 工業(yè)/其他 放大器/接口 MCU/DSP 5% 其他記憶體 1% MOS邏輯芯 5%比較器4% 片 閃存 14% 6% 汽車 25% 17% 電源管理 24% DRAM 22% MPU 18% 通訊 信號轉換 模擬 30% 6% 15% 消費者 4% 計算機 4% 圖表：2016-2023年模擬芯片市場規(guī)模圖表： 2018-2023年模擬芯片年復合增長率 12% 10% 8% 市場價值（百萬美元）單位數（百萬）ASP（美元） 0.38300,000 250,000 200,000 150

19、,000 100,000 50,000 0 0.36 0.34 0.32 0.3 6% 4% 2% 0% 0.28 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 資料來源：IC insights、方正證券研究所 22 功能細分，價格穩(wěn)定 圖表：全球放大器和比較器市場空間圖表：全球接口芯片市場空間 市場價值（百萬美元）單位數（百萬）ASP（美元） 市場價值（百萬美元）單位數（百萬）ASP（美元） 20,000 18,000 16,000 14,000 12,000 10,000 8,000 6,000 4,000 2,000 0 0.3 0.25 0.2 0.1

20、5 0.1 0.05 0 12,000 10,000 8,000 6,000 4,000 2,000 0 0.28 0.27 0.26 0.25 0.24 0.23 0.22 0.21 2016201720182019202020212022202320162017201820192020202120222023 圖表：全球電源管理市場空間圖表：全球信號轉換市場空間 市場價值（百萬美元）單位數（百萬）ASP（美元） ASP（美元）市場價值（百萬美元）單位數（百萬） 120,0000.22 0.21 0.20 0.19 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0

21、1.15 1.1 100,000 80,000 60,000 40,000 20,000 0 1.05 1 0.95 0.9 0.85 2016201720182019202020212022202320162017201820192020202120222023 資料來源：IC insights、方正證券研究所 23 功能細分，價格穩(wěn)定 圖表：全球通訊模擬芯片市場空間圖表：全球汽車模擬芯片市場空間 市場價值（百萬美元）單位數（百萬）ASP（美元）市場價值（百萬美元）單位數（百萬）ASP（美元） 60,000 50,000 40,000 30,000 20,000 10,000 0 0.8 0

22、.6 0.4 0.2 0 40,000 30,000 20,000 10,000 0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 20232016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 圖表：全球計算機模擬芯片市場空間圖表：全球工業(yè)模擬芯片市場空間 市場價值（百萬美元）單位數（百萬）ASP（美元） 市場價值（百萬美元）單位數（百萬）ASP（美元） 10,000 8,000 6,000 4,000 2,000 0 0.465 0.46 60,000 50,000 40,000 30,000 20,000

23、 10,000 0 0.25 0.2 0.455 0.450.15 0.1 0.445 0.44 0.05 0 0.435 0.43 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 資料來源：IC insights、方正證券研究所 24 模擬芯片其他應用市場份額 圖表：模擬芯片工業(yè)端市場份額圖表：模擬芯片有線通信市場份額 德州儀器 安森美 ADI三菱 博通 其他 美信 博通德州儀器 美信 安森美 芯科 瑞薩電子 ADI微芯 微芯意法半導體 恩智浦和康電訊 其他 和康電訊富士電子 10

24、0% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 2005200620072008200920102011201220132014201520162017201820052006200720082009201020112012201320142015201620172018 圖表：模擬芯片無線通信市場份額圖表：模擬芯片消費電子市場份額 博通 美信 德州儀器 三星電子 Dialog Skyworks 安森美 Qorvo 凌云 其他 ADI 博通 美信 德州儀器 三星電子 Di

25、alog Skyworks 安森美 Qorvo 凌云 其他 ADI 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 20052006200720082009201020112012201320142015201620172018 20052006200720082009201020112012201320142015201620172018 資料來源：Bloomberg、方正證券研究所 25 模擬芯片廠商份額占比 模擬芯片廠商通過分拆、收購、合并發(fā)展。1999年摩托羅

26、拉分拆出安森美，同年西門子分拆 出英飛凌，2006年飛利浦半導體業(yè)務分拆形成恩智浦。2009年日電半導體業(yè)務與瑞薩合并形 成瑞薩電子，國家半導體則在2011年被德州儀器收購。美信在1995年尚排在20名開外，但在 完成一系列收購后，在2018年躋身前十。 圖表：模擬芯片主要廠商營收（百萬美元）圖表： 模擬芯片市場份額穩(wěn)定 德州儀器 意法半導體 恩智浦 微芯 瑞薩 ADI英飛凌 美信 Skyworks德州儀器 意法半導體 恩智浦 微芯 瑞薩 ADI英飛凌 美信 Skyworks 安森美 其他 安森美 LinearLinear 40,000 35,000 30,000 25,000 20,000

27、15,000 10,000 5,000 0 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 201320142015201620172018 20142015201620172018 資料來源：IC insights、方正證券研究所 26 日本退出，歐美稱霸模擬芯片市場 圖表：模擬芯片市場份額排名 排名 1 1995 意法半導體 飛利浦 國家半導體 摩托羅拉 德州儀器 東芝 國家/地區(qū) 歐洲 2018 德州儀器 ADI 國家/地區(qū) 美國 2歐洲美國 3美國英飛凌 Skyworks 意法半導體 恩智浦 美信 歐洲 4美國美國 5美國歐洲 6日本歐洲 7三洋

28、日本美國 8ADI美國安森美 微芯 美國 9西門子 日電 歐洲美國 10日本瑞薩日本 資料來源：IC insights、Gartner、方正證券研究所 27 模擬芯片行業(yè)收購兼并發(fā)展 收購HITTITE微 波公司 收購飛思卡爾 并購國家半導體 飛利浦半導體業(yè) 收購 收購美國國際整 流器公司IR 務分拆收購 LSI NetLogic Microsystems并購超群半導體 2009.04 2006.092011.042011.092014.022014.062015.042015.04 2013.12 與NEC半導體業(yè) 務合并 收購Linear 2016.012015.112015.052015

29、.05 2016.07 2016.09 收購飛兆半 導體 收購Micrel 收購Atmel 合并 2018.03 2016.09 2017.03 2018.08 收購OneTree 收購仙童 半導體 收購美高森美 收購Intersil 收購IDT 2019.122019.062019.062018.10 收購賽普拉斯 收購 Quantenna 收購Dialog PMIC資產 收購鈺泰 資料來源：公司官網，方正證券研究所28 模擬芯片增長高于行業(yè)平均 圖表：思瑞浦營收與產品數量同步增長 模擬芯片行業(yè)重視積累，產品種類積累帶 來業(yè)績增長。德州儀器在經歷了90年的 發(fā)展后積累了12.5萬種模擬芯片產

30、品，并 且每年將新增3000-4000種。國產模擬 龍頭圣邦股份2019年積累了1400多種模 擬芯片產品。根據思瑞浦數據，公司營收 往往與產品數量保持相同趨勢，主要由于 模擬芯片生命周期較長，收入重疊將會推 動公司業(yè)績增長。 營業(yè)收入（百萬元）產品數量 350 300 250 200 150 100 50 1,000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 20132014201720182019 圖表：模擬芯片產品種類數量對比圖表：2019年營業(yè)收入對比（百萬美元） 思瑞浦 圣邦股份 矽力杰 912 思瑞浦 44 1400 2000 圣邦股份 114

31、 260 矽力杰 德州儀器 125000 德州儀器 14383 資料來源：思瑞浦、圣邦股份、矽力杰、德州儀器、方正證券研究所29 模擬芯片以成熟制程為主 模擬芯片以8寸晶圓為主，制程集中在28nm以下。2006年與2018年相比，隨著大多數內 存生產遷移到300mm晶圓廠，200mm的內存芯片份額已經下降到2%左右。同時在邏輯、 MPU設備的生產中也出現了類似的300mm轉換。另一方面，分立器件、電源、MEMS和 模擬芯片到從150mm生產向200mm生產過渡。受PMIC、顯示驅動芯片、CMOS圖像傳 感器、MCU、MEMS和其他需要90nm以上工藝制程的設備的強勁需求的推動，8英寸晶 圓片需

32、求量上升。 圖表：模擬芯片多使用成熟制程圖表： 8寸晶圓產量按應用劃分 模擬芯片 存儲芯片 分立器件Foundry 邏輯芯片+MPU MEMS+其他 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 20062018 資料來源：臺積電、SEMI、方正證券研究所 30 可控制造、工藝改進加速模擬芯片差異化 300mm晶圓對于模擬芯片制造是優(yōu)勢。根據德州儀器數據，300mm晶圓將會使得芯片成 本下降40%。2018年德州儀器模擬芯片收入約有45%由300mm晶圓貢獻，同時模擬芯片 的增量大多來自于300mm。相比較Fabless居多的數字芯片，模擬芯片公司大多

33、采用IDM 生產方式，因此可控制造、工藝改進將會加速模擬芯片差異化。 150mm晶圓將缺少市場增量。150mm晶圓廠制造工藝主要都是第一代硅基MOS技術， 如BiCMOS、DMOS、金屬柵CMOS，多晶硅柵CMOS，以及BiPolar等，主要應用在傳統(tǒng) 應用上，如電源管理、照明、和放大器等。這些芯片的性能指標相對不高，且整體處于萎 縮態(tài)勢。 圖表：晶片尺寸上升成本下降圖表：德州儀器12寸晶圓收入占比上升（十億美元） 150/200mm300mm 200mm300mm 晶圓產線晶圓產線 12 10 8 樣本銷售價格$1.00 $0.20 $0.20 $0.40 60% $1.00 $0.12 $

34、0.20 $0.32 68% 成本：芯片成本 封裝成本 總計 6 4 2 0 毛利率 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 資料來源：德州儀器、方正證券研究所31 目錄 模擬IC架構：信號鏈和電源管理 全球模擬IC行業(yè)格局：長坡厚雪，強者恒強 模擬IC行業(yè)發(fā)展驅動力：汽車電動化、工業(yè)物聯(lián)、5G大潮 模擬芯片國產格局：北圣邦，南思瑞浦 32 核心觀點 國際模擬芯片龍頭逐漸從消費電子轉向工業(yè)控制、汽車電子領域。大電流、高電壓將會提高 模擬芯片設計難度，提升產品毛利。因此國際模擬芯片龍頭逐漸將研發(fā)方向轉向工業(yè)控制和 汽車電子等大電流、高電壓的應用場

35、景下。 新能源汽車模擬芯片半導體用量增加。新能源汽車，包括PHEV和BEV，增加了充電、AC/DC、 DC/DC等電力系統(tǒng)，BMS增強新能源汽車續(xù)航功能。另外一方面，智能駕駛在傳感器方面的 需求將推動模擬芯片市場發(fā)展。 5G三大場景定義萬物互聯(lián)時代，推動科技由移動物聯(lián)網時代向萬物互聯(lián)時代轉變。工業(yè)4.0依 靠模擬芯片，重視五個領域包括軟件可配置系統(tǒng)、云端連接、機器檢測、系統(tǒng)安全以及機器 人。 5G發(fā)展初啟，基站建設需求旺盛。國內5G新基建提速，年內預計將開通60萬座基站。隨著 5G網絡的完善，5G手機滲透率有望加速向上。 33 從德州儀器看行業(yè)未來發(fā)展方向 占德州儀器營收百分比 行業(yè)研發(fā)投入情

36、況 2013 30% 12% 32% 2014 31% 13% 29% 2015 31% 15% 30% 2016 33% 18% 26% 2017 35% 19% 25% 2018 36% 20% 23% 工業(yè) 汽車 大幅增長 大幅增長 下降消費電子 通信設備模擬芯片略微上漲15%17%13%13%12%11% 企業(yè)體系 其他 平穩(wěn) 平穩(wěn) 6% 5% 6% 4% 6% 5% 6% 4% 6% 3% 7% 3% 資料來源：德州儀器、方正證券研究所34 向高電壓、大電流發(fā)展 國際模擬芯片龍頭逐漸從消費電子轉向工業(yè)控制、汽車電子領域。一方面，消費電子、智能 家居的電源管理芯片毛利大約為40%，電動

37、汽車、工業(yè)控制領域的電源管理芯片大約為60%。 另一方面，電壓越高，電流越大，設計難度越大，目前國產替代的主要領域在消費電子，因 此圣邦股份已經打入華為供應鏈中代替德州儀器等美系廠商。 圖表：工業(yè)、汽車端設計難度大 高電壓 大電流 工業(yè)控制 汽車電子 智能家居 消費電子 低電壓 小電流 資料來源：晶豐明源招股說明書，方正證券研究所35 新能源汽車快速發(fā)展 中國是全球最大的新能源汽車市場，汽車電子產業(yè)有國產替代的肥沃土壤。我國的新能源汽 車市場占全球市場的一半以上，是全球最大的新能源汽車市場。根據ev sales數據，2019年 全球新能源汽車銷量為215萬輛，中國市場銷量就達到了116萬輛，中

38、國市場占全球比重達 54%。 國家政策大力扶持，2020年電動汽車出貨量有望延續(xù)高增長的趨勢。國務院于2016年11月 印發(fā)的“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展規(guī)劃的通知提出，到2020年，新能源汽車實 現當年產銷200萬輛以上，累計產銷超過500萬輛。2019年國內新能源汽車出貨為116萬輛， 距離十三五規(guī)劃2020年出貨量目標有較大的距離。 圖表：全球新能源汽車銷量（萬輛）圖表：中國新能源汽車銷量（萬輛） 250140 120 100 80 200 150 100 50 60 40 20 00 20162017201820192016201720182019 資料來源：EV Sales，方正

39、證券研究所 36 智能化、電氣化、自動駕駛引領汽車發(fā)展 汽車電動化后，半導體器件價值量上升。相較于傳統(tǒng)汽車，新能源汽車在充電樁、電池管理、 車載充電、動力系統(tǒng)和舒適系統(tǒng)等方面對半導體器件有了新的需求。同時在DC/DC電源、中 變頻器、發(fā)電機和車載電池方面產生了新的增量。其中全混合動力電動車和插電混合在中變 頻器和發(fā)電機的價值增量較高。插電混合和純電動車大部分都是以電力作為主要動力來源， 相較于輕混合動力和全混合動力，在車載電池上更多的增量。 圖表：新能源汽車價值增量圖表：新能源VS傳統(tǒng)汽車 輕混合動力 全混合動力 插電混合 轉化設備純電動 電動車電動車 新能源汽車 DC/DC電源 $8M-$7

40、4M$50M-$144M 變 EP 電 池 管 理 車 載 充 電 動 力 系 統(tǒng) 舒 適 系 統(tǒng) 照 明 系 統(tǒng) 充 電 樁 速 箱 控 制 S 引 擎 控 AB $25M- 中變頻器 轉 向 助 $625M-$1126M $69M-$243M S系 $221M 統(tǒng) 制 發(fā)電機$303M-$751M $33M-$141M 傳統(tǒng)汽車 車載電池 資料來源：集邦咨詢、Yole、方正證券研究所 37 BMS是模擬芯片廠商新戰(zhàn)場 鋰電池組電機與控制 CPU 溫度檢測 BMS 充電 電流傳感器 顯示 負載 資料來源：ADI、方正證券研究所 38 BMS是模擬芯片廠商新戰(zhàn)場 德州儀器和ADI的BMS業(yè)務逐

41、漸成為汽車端收入重要組成部分。除此之外，它們也擁有多種信息娛樂和汽 車安全產品組合。美信近一半的汽車端收入來自于信息娛樂，但只有15%的汽車端收入來自電源管理系統(tǒng) （BMS）。 BMS是電池組穩(wěn)定運行的核心。BMS管理輸出、充放電，并在車輛運行期間對電池進行精確測量，同時提 供保護措施，防止電池受到損害。新能源汽車電池組是由多組獨立的電池單元組成，這些電池單元穩(wěn)定運 行才能為汽車提供最大的電力輸出。如果電池單元之間失去均衡，電池的充電過程過早終止，進而會縮短 電池的總體壽命。因此BMS中電池管理IC提供了高度精確的測量，讓車輛能夠更安全地運行，且最大化每 次充電后的續(xù)航里程。 圖表：德州儀器新

42、能源汽車布局方向 適于高效率直流快速充電的三相適于高效率直流快速充電的三相 SiC I（INV）電 力動力輸入 系統(tǒng) 提升混動提升混動/電動汽車牽引逆變器電動汽車牽引逆變器 功率的新設計功率的新設計 B（BMS） 電池管理充 放電及精度 測量為車輛熱管理提供保障的高精度為車輛熱管理提供保障的高精度 溫度傳感設計溫度傳感設計 D（DC/DC） 板上電源管 理系統(tǒng) O（OBC） 板上的充電 系統(tǒng) 資料來源：德州儀器、方正證券研究所39 智能化、電氣化、自動駕駛引領汽車發(fā)展 20182025 燃油系統(tǒng) 轉向器 13 -17 -33 -43 -35 27 軸39 33剎車 ICE234-250 -13

43、9變速器131 -26懸架25 25 -47車架46 -25氣候控制 內景-147149 -244車身252 -86座椅92 -49車輪模擬 元件，如時鐘、模擬-數字轉換器(ADC)；微控制器 (MCUs)和數字信號處理器(dsp)等數字組件。在元 件集成封裝后，將大幅縮減元器件尺寸。 圖表：德州儀器毫米波解決方案 典型24 GHz解決方案Ti 毫米波解決方案 數字信號處理模擬前端毫米波集成SoC 前端MCUTX/RX天線 天線 PMIC MCU處理器 功率 FETVS 毫米波SoC LDO LDO 天線 功率 FET XTALPMICLDO 前端MCUTX/RX 資料來源：德州儀器，方正證券

44、研究所46 毫米波傳輸方興未艾 24 GHz將被更高頻代替。由于歐洲電信標準協(xié)會和美國聯(lián)邦通信委員會制定了頻譜法規(guī)和標準， 24 GHz的UWB將被淘汰。截至2022年1月1日，24 GHz超寬帶將不再允許在歐洲和美國用于 工業(yè)用途。60 GHz頻段的射頻使用不受法規(guī)的限制，因此60GHz成為全球工業(yè)環(huán)境中雷達傳感 應用的良好替代方案。60 GHz的使用將會使得波長變短。由于更長的波長需要更大的天線陣列， 但是，當波長變短時，可以使天線陣的尺寸減到最小，從而達到相同的性能。 圖表：物體距離檢測圖表：高頻縮小天線尺寸 EVM測出距離（m） 物體 1 10 20 30 40 60 80 120 1

45、60 卡車 汽車 摩托車 人 金屬椅子 大型犬 硬幣 資料來源：德州儀器，方正證券研究所47 模擬芯片在物聯(lián)網價值鏈 核心：路由和光學 接入 安全 RedChalk ，方正證券研究所 48 資料來源： 工業(yè)4.0依靠傳感器等多種模擬芯片 工業(yè)4.0重視五個領域包括軟件可配置系統(tǒng)、云端連接、機器檢測、系統(tǒng)安全以及機器人。軟件可配置是將 數字、模擬的輸入、輸出口進行配置，減少設備重復投入使用。云端連接將設備聯(lián)網，實現智能分析和控 制。機器檢測更多依賴傳感器，對設備運行狀態(tài)檢測，提高生產線運行效率，MEMS作為機器檢測的核心， 正逐漸在物聯(lián)網應用中發(fā)揮更多的作用。系統(tǒng)安全依靠隔離技術，給管理人員創(chuàng)造

46、安全操作空間。機器人 作為完整的運轉體系，需要包括傳感、電源管理、連接、信號處理等多種模擬芯片。 圖表：工業(yè)4.0模擬芯片應用領域 現場儀器儀表溫度控制器 溫度變送器 功能安全 電磁流量變 送器 超聲流量變 送器 過程控制和 工廠自動化 機器人和合 作機器人 壓力變送器 差分壓力流 量變送器 雷達液位變 送器 運動控制工業(yè)通信 運動控制 位置反饋 狀態(tài)控制PLC和DCS 有線工業(yè) 接口 工業(yè)物聯(lián) 無線技術 溫度模擬 輸入 群組隔離 模擬輸入 通道間隔離 模擬輸入 互連運動 數字隔離 電流反饋 工業(yè)通信 通道間隔離 模擬輸出 群組隔離模 擬輸出 資料來源：ADI，方正證券研究所 49 模擬器件提

47、升機器人能力 運動控制； 磁場傳感器； 接口與隔離； 同步采樣ADC 功能安全 精密ADC 末端執(zhí)行器位置傳感 有線連接 工業(yè)以太網； 接口與隔離器； 狀態(tài)監(jiān)控； 加速度計； 傳感器； 運動控制； 隔離器； 檢測故障 狀態(tài)檢測 精密ADC轉換器 驅動/逆變器控制 3D飛行時間； 高性能信號處理技術； 雷達； 5G技術 慣性測量單元 環(huán)境感知傳感 無線連接 ADI，方正證券研究所 50 資料來源： 5G三大場景定義萬物互聯(lián)時代 圖表：5G需求增多圖表：2G網絡到5G網絡，時延與速度的變化 時延（Ms）速度（Gbps） 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 14 12 1

48、0 8 6 4 2 0 2G3G3.5G4G5G 圖表：3次信息浪潮驅動模擬芯片市場 第一次浪潮 第二次浪潮 第三次浪潮 1950s-1970s 1980s-2010 2010- 大型主機多人-1臺設備 1人-1臺設備 1人-多臺設備 個人電腦 物聯(lián)設備 資料來源：36氪、Skyworks、ADI、方正證券研究所 51 從“香農定律”看通信技術演進方向 資料來源：Yole、方正證券研究所 52 換機周期帶動模擬芯片收入上升 圖表：5年時間4G滲透率反超3G圖表：模擬芯片各代手機收入拆分（百萬美元） 2G3G4G3.5G手機2.5G手機3G手機4G手機2G手機 90% 80% 70% 60% 5

49、0% 40% 30% 20% 10% 0% 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 圖表：IDC預測2020年5G手機出貨量為1.3億臺圖表：Yole預測2020年5G手機出貨量為1億臺 2G/3G 4G 5G2G3G4G4G+5G sub 65G mmW 1,800 1,600 1,400 1,200 1,000 800 2,500 2,000 1,500 1,000 500 600 400 200 00 2018201920202021202220232018201

50、92020202120222023 資料來源：Strategy analytics、Bloomberg、IDC、Yole、方正證券研究所 53 5G帶來手機市場量價齊升 5G手機出貨量將逐步增加，帶動零部件市場收入上升。2025年，5G手機出貨量將達到15億 臺，接近2022年手機15.7億臺的總體出貨量。5G時代，5G手機出貨量的增加，類比2016年 開始4G手機給模擬芯片帶來的收入增量，5G手機同樣將會給模擬芯片市場帶來量價齊升的空 間。 根據Tech Insights的數據，我們估算出5G手機增量將主要來自基帶集成芯片、射頻前端和結 構件部分。其中芯片將提供40美元的增量，和4G芯片比較

51、增加的約一倍。 圖表：5G手機成本增加（美元）圖表：模擬芯片手機端收入（百萬美元） 4G 60 5G 100 17 增量 40 8.5 5 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0 高端芯片 射頻前端 儲存器 散熱 8.5 5055 121 相機56.5 10.5 5 62.5 11.5 10 6 電池1 天線&FPC 連接器 結構件 總計 5 10111 107.5 309 20 124.5 393.5 50 17 84.5 30 50 中端芯片 毫米波 資料來源： Tech Insights、IHS、Bloomberg、方正證券研究所54 5G帶來價值量提

52、升（美元） AP/BP電池 其他 相機連接器屏幕易失性存儲器 基板 非易失性儲存器 混合信號 支撐器件 組裝/測試非電子器件功率管理器射頻組件傳感器 600 500 400 300 200 100 0 S20+S10+5GS10+ 資料來源： IHS、方正證券研究所55 華為Mate 30 Pro基本采用國產芯片 廠商名稱 海思 海力士 東芝 海思 海思 Cirrus Logic 海思 元器件型號 Hi3690 芯片功能 麒麟9905G處理器芯片 8GB 內存芯片 256閃存芯片 總價(美元) $100.00 $32.00 $36.00 $4.00 約合人民幣 703.99 225.27 25

53、3.43 28.15 5.63 未知 M-CT14C922VE6002 Hi1103Wi-Fi/BT 芯片 功率放大器 音頻放大器 Hi6D03 CS35L36A Hi6H12 $0.80 $0.503.52 LNA/RF 開關模塊芯片 6軸傳感器 氣壓計 射頻前端模塊芯片 多路調制器 LNA/RF 開關模塊芯片 電源管理芯片 包絡追蹤模塊 $0.251.76 InvenSense 博世 ICM-20690 BMP380 Hi6D22 $0.503.52 $0.805.63 海思$0.805.63 村田未知$1.6011.26 1.76海思Hi6H11$0.25 海思Hi6562$0.604.

54、22 3.52聯(lián)發(fā)科MT6303P$0.50 矽致微SM3010OLED顯示器的電源管理$0.151.05 海思 海思 Hi4605 Hi6526 未知 音頻解碼器 電源管理芯片 麥克風 $1.60 $1.10 $0.20 $0.20 $2.00 $0.80 $0.80 $0.80 $0.80 $0.80 $0.60 $4.00 $0.80 $0.25 $0.20 $0.50 $0.25 $1.80 $1.80 11.26 7.74 1.40 1.40 14.07 5.63 5.63 5.63 5.63 5.63 4.22 28.15 5.63 1.76 1.40 3.52 1.76 12.6

55、7 12.67 歌爾 AKM 海思 AK09918C Hi6421 Hi6422 Hi6422 Hi6422 PN80T BWL68 HL1506 Hi6365 未知 三軸電子羅盤 電源管理芯片 電源管理芯片 電源管理芯片 電源管理芯片 NFC控制芯片 無線收發(fā)芯片 電池管理芯片 射頻收發(fā)器 海思 海思 海思 恩智浦 意法半導體 希荻微電子 海思 村田功率放大器 海思Hi6H12 Hi6H13 QDM2305 Hi6H11 未知 LNA/RF 開關模塊芯片 LNA/RF 開關模塊芯片 前端模塊 海思 高通 海思LNA/RF 開關模塊芯片 多路調制器村田 海思Hi6D05功率放大器 三星AMB6

56、53TJ016.53英寸AMOLED曲面屏$61.50432.95 豪威科技OV08A10 IMX600 IMX608 IMX316 IMX332 IMX516 IMX616 800萬長焦 4000萬長焦 4000萬電影鏡頭 3D深感鏡頭 3D深感鏡頭 姿態(tài)感應器 3200萬前置攝像頭 $56.20395.64 索尼 索尼$16.50116.15 資料來源： IHS、方正證券研究所56 小米10芯片多數來自美系廠商 廠商 高通 高通 型號 SMB250 SDX55M 芯片功能 SoC 5G基帶 國家或地區(qū) 美國 總價（美元） $81 約合人民幣 ￥573 ￥177美國$25 美光MT62F1G

57、64D8CH-036WTRAM美國$35￥247 閃迪 三星 SDINEDK4-128G AMB667US01 ROM 屏幕 美國 韓國 $18 $61 ￥127 ￥431 S5KHMXSP OV13855 S5K3T25P SN100T LN8282 TCS3701 CS35L418 三星、豪威后置四攝韓國、中國$65￥460 三星 恩智浦 Lion 前置鏡頭 NFC控制芯片 30W無線充電電源芯片 光線距離傳感器芯片 D類音頻功放 韓國 荷蘭 美國 奧地利 美國 $6.7 $0.8 $1.2 $0.5 $1.7 ￥47 ￥6 ￥8 ￥4 ￥12 AMS Cirrus Logic 高通 高通

58、 高通 高通 高通 博世 高通 高通 PM8009 PM8150A PM8250 PM8150B PM3003A BMP280 QET6100 PMX55 LSM6DS0 BQ25970 SDR865 QLN5040 QET5100 QCA6391 QM45391 QM42391 QM77040 QM77032 WCD9380 QPM6585 QPM5677 QPM5679 QLN5020 QDM2310 AK09918 電源管理芯片 電源管理芯片 電源管理芯片 電源管理芯片 電源管理芯片 氣壓傳感器芯片 100MHz包絡跟蹤器 基帶電源芯片 加速度計和陀螺儀芯片 電池充電芯片 射頻收發(fā)器芯片

59、 低噪放 60MHz包絡跟蹤器 WiFi、藍牙芯片 射頻前端芯片 射頻前端芯片 射頻前端芯片 射頻前端芯片 音頻芯片 美國 美國 美國 美國 美國 德國 美國 美國 瑞士 美國 美國 美國 美國 美國 美國 美國 美國 美國 美國 美國 美國 美國 美國 美國 日本 $0.6 $1.8 $2.3 $1.8 $0.5 $0.8 $0.8 $1.2 $0.5 $0.4 $4.3 $0.4 $0.9 $3.7 $0.3 $0.3 $2.5 $1.8 $3.2 $1 ￥4 ￥13 ￥16 ￥13 ￥4 ￥6 ￥6 ￥8 ￥4 ￥3 ￥30 ￥3 ￥6 ￥26 ￥2 意法半導體 德州儀器 高通 高通 高

60、通 高通 Qorvo Qorvo Qorvo Qorvo 高通 高通 高通 高通 高通 高通 AKM ￥2 ￥18 ￥13 ￥23 ￥7 ￥7 ￥7 ￥3 ￥4 ￥1 射頻功放芯片 射頻功放芯片 射頻功放芯片 低噪放 射頻前端芯片 指南針芯片 $1 $1 $0.4 $0.5 $0.2 資料來源：集微網、方正證券研究所57 5G基站需求增長 5G基站天線集成無源、有源設備。4G和5G基 站之間最大的區(qū)別是天線設計的改變。4G系 統(tǒng)的天線單元是完全無源的，意味著它只能接 收和傳輸信號，不進行任何處理。無線電遙控 裝置(RRU)負責信號處理。為了提高5G天線的 性能，滿足不同頻譜的需求，天線中加入了