模拟IC---通信、5G等新兴技术产业发展急先锋

  信号可分为模拟信号和数字信号。现实中一切的信号，包括光热力声电等都属于模拟信号，例如麦克风能将声音的大小转换成电压的大小，可得到一个连续的电压变化，这种连续的信号称为模拟信号，用来处理模拟信号的集成电路称为模拟芯片。

模拟芯片产品已经遍布生活中的各个角落，无论是网络通信、消费电子、工业控制、医疗设备还是汽车电子，都会用到模拟芯片，同时，现在的许多新兴应用，包括共享单车、AR/VR无人机等也都会用到模拟芯片。

上图统计数据显示了2015年、2017年以及预测的2019年全球模拟芯片市场销售收入的应用分布。

2019年，集成电路的军事和政府应用将占全球集成电路销售收入的1.3%，而最大的收入份额（38.5%）将来自通信应用。

模拟芯片作为电子产品的重要组成部分，市场需求随着各类电子产品的快速发展而不断扩大。模拟产品生命周期较长，可达10年之久，同时，模拟芯片市场不易受单一产业景气变动影响，因此价格波动远没有存储芯片和逻辑电路等数字芯片的变化大，市场波动幅度也相对较小。根据WSTS统计，2017年全球模拟芯片销售额为527亿美金，约占半导体总体规模的12.8%。据ICInsights预测，在未来五年内，模拟芯片的销售量预计将在主要集成电路细分市场中增长最为强劲，以6.6%的年复合增长率快速增长。预计到2022年，全球模拟芯片市场规模可达到748亿美元。模拟芯片是预测中增长最快的主要产品类别，电源管理IC，专用模拟芯片和信号转换器组件的强劲销售预计将成为未来五年模拟增长的主要推动力。

数据显示，全球模拟芯片销售额为588亿美元，约占全球半导体总额的12.3%。从1999年的221亿美元销售额到如今，年复合增长率为5.29%。模拟市场的主要增长驱动力来自于移动终端产品的爆发。作为所有电子设备中的关键部件，一个设备中一般都会用到一个甚至是多个模拟芯片产品，而移动终端产品更是如此。

从2018年排名前十的模拟设备厂商的营业收入来看，德州仪器TI作为全球的模拟设备供应商仍保持着稳固的地位，营收和市场占有率几乎是排名第二亚德诺ADI的两倍，是第十位瑞萨公司的十倍有余。

图表：全球前十大模拟厂商2018年营收情况（百万美元）

TI的营业收入持续保持着平稳上升的态势，与公司使用旗下12英寸晶圆厂生产模拟芯片，降低产品的成本有关，同时，也与公司产品在工业和汽车上的大量应用有紧密的联系。

对ADI来讲，虽然营收和净利水平离TI还有一定的差距，但是近年来的营收增长率相比TI是在不断大幅提升。在毛利率方面，ADI在2018年的毛利率为68.3%，超过了TI的65.11%。ADI在2017年之后的亮眼表现，与收购完成Linear公司分不开关系。在2016年收购完成之后，ADI的电源产品线得到了充分的补充，提升到了全球第二的位置。电源产品与ADI的混合信号、微波和传感等产品一起，为ADI在工业和通信市场打下半壁江山。

从供给端来看，模拟芯片行业研究能力供给是有限的，在设计过程中，人力资源难以被复制。模拟芯片的设计过程相比于数字芯片，更多依赖于经验，而更少依赖计算机模型，优秀的工程师具有10年以上的经验，因此，模拟芯片公司构建了强大的进入壁垒。再者，产品的差异性和研究能力有限降低了市场竞争，同时终端市场的分散化特征继续放大模拟芯片行业优势。模拟芯片的终端市场非常分散，产品线数以万计。行业龙头在横向产品种类上具有优势，新进入者很难进行有效竞争。市场竞争格局稳定，龙头在定价能力上话语权优势明显。

图表：模拟芯片产业特点

从市场的主要应用方面看来，模拟IC大致可以分为三大类，即RF（射频）相关产品、AD/DA（模数/数模）相关产品和电源管理产品。

以每年苹果推出的新款iPhone为例，随着智能手机的功能趋于复杂，采用的射频前端产品的数量也已经增到到数十个之多，而射频产品也是模拟芯片的一个组成部分，更不用说电源管理类的产品了。由此看来，终端市场的发展大大影响了模拟市场的发展，而正是手机等手持终端产品的爆发，引领了模拟市场的快速发展。

与全球相比，中国的模拟器件市场主要有四个特点：消费电子市场需求偏大，因为中国是全球最大的消费电子生产基地，所以用于消费电子的模拟芯片需求比例就特别高；中低端需求较大；工业市场很小但增长很快；对外依赖度较高，超过80%的模拟芯片都来自进口。比如几乎所有的电子类应用都离不开电源，因而无论哪个行业的发展都将为电源管理IC的发展带来契机。此外，数字消费电子产品的不断升级和快速发展也成为其前进的动力。

1、射频器件

射频器件是无线连接的核心，凡是需要无线连接的地方必备射频器件，进入了5G时代，其背后牵动的价值尤为重要。

通常情况下，一部手机主板使用的射频芯片占整个线路面板的30%--40%。随着智能手机迭代加快，射频芯片也将迎来新一波高峰。目前，全球约95%的市场被控制在欧美厂商手中，甚至没有一家亚洲厂商能进入产业顶尖行列。在物联网应用推动下，未来全球无线连接数量将成倍的增长。同时，未来由4G+，

5G，物联网等对射频器件的爆发性需求会加速它的发展。

归结起来，射频器件主要三大细分领域为射频滤波器、射频开关、PA芯片（功率放大器芯片）。射频前端芯片是移动智能终端产品的核心组成部分，追求低功耗、高性能、低成本是其技术升级的主要驱动力，也是芯片设计研发的主要方向。

图表：射频前端结构示意图

随着通信技术的发展，越来越多制式、频段、新特性的加入，尤其随着4G通信制式的普及到向5G广泛展开，手机射频模块变得越来越重要，单个手机终端的射频前端器件的价值会继续提升，其价值量甚至可能超过主芯片。特别是随着VR/AR、云服务等应用的推广，只能移动终端开始需要更大的数据传输速度与更大带宽，新的技术和需求对射频的复杂度要求更高，对射频芯片的要求也有更大的提高。

目前全球射频芯片的技术水平依然是欧美大厂商领先，规模优势明显。台湾企业在晶圆制造、封装测试等产业链中下游占据重要地位。

从已有数据看来，滤波器是射频前端市场中最大的业务板块，其市场规模将从2016年的52亿美元增长至2022年的163亿美元。滤波器市场的驱动力来自于新型天线对额外滤波的需求，以及多载波聚合（CA）对更多的体声波（BAW）滤波器的需求。

功率放大器（PA）和低噪声放大器（LNA）是射频前端市场中第二大的业务板块，由于新型天线的出现和增长，低噪声放大器市场将稳步发展。

开关是射频前端市场中第三大的业务板块，其市场规模将从2016年的10亿美元增长至2022年的20亿美元。该市场将主要由天线开关业务驱动而增长。

2、AD/DA（模数/数模]相关产品

近年来，数字技术，特别是计算机技术飞速发展与普及，在现代军事和商用控制、通信等领域有着广泛的应用。为了提高系统的性能指标，对信号的处理广泛采用了数字计算机技术。由于系统的实际对象都是模拟量，如温度、压力、位移、图像等，需要将这些模拟信号转换成数字信号才能使计算机或者数字仪表识别、处理这些信号；而经计算机分析、处理后输出的数字量往往也需要将其转换为相应模拟信号才能为执行机构所接受。由此，就需要能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的电路，即模数和数模转换器。

A/D是模拟量到数字量的转换，依靠的是模数转换器（Analog to Digital Converter），简称ADC。D/A是数字量到模拟量的转换，依靠的是数模转换器（Digital to Analog Converter），简称DAC。它们的道理是完全一样的，只是转换方向不同。

如今的电子产品中，数模芯片几乎无处不在。数模芯片主要用在汽车专用模拟芯片中，近年来自动驾驶与电动汽车技术发展，都是汽车模拟芯片市场的增长保障。目前生产AD/DA的主要厂家有ADI、TI、BB、PHILIP、MOTOROLA等。

图表：数模转换器结构示意图

得益于目前4G、5G通信的建设，移动基站的部署等行业因素推动，移动通信终端和便携式移动互联设备的增长等等推动，通信与消费电子领域仍然是信号转换模拟芯片的最大终端应用市场。同时，汽车电子也成为继网络通信领域之后带动数模芯片市场增长的另一大领域。全球AD/DA转换中高端市场主要由ADI、TI等美国厂商占据，我们从上文分析TI和ADI等大型模拟芯片厂商近年的运营情况看来，其对汽车电子应用市场相关领域的投入是支持这些公司不断壮大的支撑。

我国目前在部分品种芯片的研发和生产方面已经具备基本的自给自足的能力，但芯片的设计和生产工艺与美国相比，仍存在整体差距，尤其是在高端核心芯片，比如高速数模转换芯片、射频芯片等方面，对外依赖度较高。

在5G时代，对器件标准提出了更高要求，而同时5G时代有望加速发展的物联网则对数模中低端器件的需求全面提升。我们认为，5G高端需求在数模转换器件领域有望实现突破，而国内厂商则有望在中低端器件的需求中，探索出该领域升级和突破的新思路。

3、电源管理产品

如今，我们的生活中随处可看到电子设备的激增，从收音机到电视机、智能手机、无人机、智能手表或者电动汽车，对电子设备的需求正影响和惠及不同的市场，尤其是电力管理设备。事实上，任何电子设备都需要电源管理装置。作为电子设备的关键部件，电源管理芯片担负起对电能的变换、分配、检测及其它电能管理的职责，其性能的优劣对于整机系统性能具有重要意义。因此，电源管理产品市场的发展遵循最终用户需求的大趋势也非常明显。2017年全球模拟芯片销售情况中，电源管理芯片占模拟芯片销售份额接近三成，并持续保持增长态势。

对于电源管理芯片而言，其主要的应用领域包括汽车、通信、工业、消费类、计算等方面。据ICinsights的统计数据显示，2017年模拟市场的总销售额为545亿美元，其中电源管理芯片占比接近三成，并持续保持增长态势。据Yole预测，电源IC将从多个关键终端市场获益，到2023年电源IC市场规模将增长至227亿美元，2017~2023年期间的复合年增长率（CAGR）将达4.6%。

从全球电源管理芯片市场规模数据可以看出，目前总的需求方面还是在稳步增长，这与其产品特性也十分相关。除了消费类电子之外，汽车、通信、工业及计算更换周期相对较长，有的甚至达到十年以上，因此对于电源管理芯片的稳定性和使用寿命要求较高，并且对厂商持续供应能力提出了很大的挑战。

具体而言，通信市场占据了最主要的市场份额，尤其是即将到来的5G大规模布局，将进一步提升通信领域电源管理芯片的需求。同时，汽车电气化以及工业4.0升级，也将成为电源管理芯片的助推剂。相对而言，消费类及计算方面应用需求变化并不显著。

从去年的走势来看，电源芯片行业正在进行整合。现在市场上的大公司将在未来继续对市场掌握话语权，那些在电源管理、数据转换和信号调理方面处于领先地位的技术或公司，将被全球领先的高性能大公司收购，这加强了模拟类设备各领域的组合。比如，2017年3月ADI完成对Linear Technology收购无疑是行业近几年最具代表性的事件。Linear Technology在全球电源管理领域处于领先地位。通过此次收购，ADI迅速补齐了在电源管理芯片方面的不足，并一跃成为全球第二大模拟芯片供应商。据ADI公司电源系统工程总监梁再信介绍，二者合并之前，ADI有2万个器件，Linear有2.3万个器件，合并后总共有4.3万个器件，其中电源超过1万个器件。此次合并，将为客户提供更加完整的模拟芯片解决方案。

进入2018年，全球电源管理芯片领域也表现的非常活跃。先是，微控制器领域的有力竞争者Renesas（瑞萨）收购了Intersil，后者的产品组合包括稳压器和其他模拟产品。通过收购，Renesas获得了原本缺乏的电源管理、接口和栅极驱动器产品组合。而后，苹果与Dialog也达成6亿美元交易，Dialog将授权其

电源管理技术、转移部分资产以及输送300名研发工程师给苹果。自此，苹果也具备了电源芯片开发能力，后续产品也将搭载自主产品。

海外厂商，如美国、日本厂商，仍然占据着移动通信器件的垄断地位，全球数模转换中高端市场主要由ADI和TI等美国厂商占据，国内厂商在相关领域的研制仍处在低阶阶段，未来将会存在相关公司研发、扩展和资本合作，这个阶段将会带给优秀公司高速成长的机会。

综合看来，伴随着全球科技、经济、军事等领域的快速发展，模拟芯片市场正迎来新的爆发期。尤其是其中的射频关键器件、AD/DA数模/模数转换器将成为5G产业发展带来的关键突破点。同时，全球各大厂商的并购、重组等利用各种资源对产业链进行整合和提升，为行业的发展提供更多元化的发展思路。