以量多致胜的模拟芯片赛道,企业要想脱颖而出有哪些挑战?

芯闻速递 2022-06-01

芯片电源管理

2801 字丨阅读本文需 7 分钟

在模拟芯片这个领域,国内玩家不可谓不多,而且已经有不少本土厂商上市。我们都知道,模拟芯片的特点是散、多、细,而且“便宜”,下游应用领域广泛,以出货量多致胜。所以企业的产品不仅需要技术硬,要产品种类多,还要毛利高,才能在这个市场杀出一条血路。那么,国产上市的这些模拟芯片企业他们的实力到底怎样呢?

1、模拟芯片分类

首先,让我们来看下什么是模拟芯片。数字芯片最擅长处理数字0和1,而模拟芯片可以读取和处理语音、音乐和视频等波形。因此,模拟芯片为充满存储和操作能力的数字世界搭建了一座桥梁。

根据功能划分,模拟芯片可分为电源管理芯片、信号链芯片、射频芯片和其他器件等。在整个模拟芯片市场中,电源管理和信号链芯片合计占近七成的市场份额。

信号链芯片

受益于较长的生命周期和较分散的应用场景,信号链芯片的市场在近几年发展态势良好,行业规模也在稳步增长。信号链芯片主要是对模拟信号进行收发、转换、放大、过滤等处理。

一个完整信号链的工作原理为:从传感器探测到真实世界实际信号,如声音、图像、温度、电磁波、光信号等并将这些自然信号转化成模拟的电信号,再通过放大器进行放大,然后通过ADC转换器把模拟信号转化为数字信号,经过 MCU 或 CPU 或 DSP等处理后,一方面,经由DAC还原为模拟信号,另一方面,通过各种连接芯片实现互联互通。

可以说,信号链是电子设备实现感知和控制的基础。在信号链芯片中,放大器和比较器(线性产品类)是市场规模占比最高的品类。随着数字芯片的面积越来越小,与之配套的信号链芯片也会在更多新技术的推动下朝着小型化、低功耗和高性能的方向发展。

电源管理芯片

而电源管理芯片作为一种在电子设备中承担电能变换、分配和监控的芯片,存在于几乎所有的电子产品和设备中广泛运用,是模拟芯片最大的细分市场之一。电源管理芯片已经成为提升整机性能和差异化竞争的关键,目前电源管理芯片技术正朝着高效、低能耗、集成化、内核数字化、智能化方向不断发展。

2、模拟芯片的特点

模拟集成电路行业的主要特点是生命周期长、品类多且复杂、设计难度高/人才稀缺、下游应用广泛。

具体来看,模拟芯片的生命周期一般较长,如德州仪器于1979年推出的音频运算放大器NE5532已销售超40年;ADI 50%以上的营收是来自于10年以上的产品。不同于数字芯片强调运算性能,追求运算速度,需通过追逐先进制程来保持竞争优势。

模拟芯片更重要的是在高信噪比、低失真、高可靠性和稳定性等其他各种参数中取得平衡,产品一旦达到设计目标后就具备较长的生命力,大部分产品生命周期可长达10年以上。长寿创造了一种持续数十年的低流失率产品,也减少了对维护研发的需求,为再投资或分销腾出资金。

种类多且复杂是模拟芯片的又一大特点,模拟细分市场在客户和产品两个方面是多样化的。模拟公司有成千上万的客户,但没有一个客户能很大一部分的收入,也没有一个产品占收入的很大一部分。

德州仪器拥有近14万种器件,大约有17个大类,每个大类又有十几到几十个场景应用不同的子产品线;ADI也有超过7万多种的模拟器件,其中大约80%的营收来自于占比不到 0.1%的产品品类。

再者,模拟芯片对人才的要求也很高,具有高度的经验依赖度。设计者不仅需要熟悉电路设计和晶圆制造工艺流程,还要熟知大部分元器件的电特性和物理特性,再加上EDA工具对模拟芯片的设计和仿真作用有限,所以不能像数字芯片那样可以很好借助于EDA工具来设计,模拟芯片更加依赖人工设计。一个优秀的模拟设计工程师至少需要10年以上的经验。

高度的经验依赖性和产品的长生命周期造就了模拟芯片的高壁垒特征,产品的多样性也使得竞争对手很难进入拥有20年跑道的市场以跟上步伐。所以外围者会因为没有长期的技术、人才和市场积累难以进入这个赛道;而在护城河之内的企业,也会因为复杂的产品种类而使得市场竞争格局分散,市占率提升难度很大。

3、国内模拟芯片厂商的情况分析

1)从近五年营收复合增长来看

纳芯微、明微电子、思瑞浦、必易微、希荻微、英集芯等6家企业实现倍数增长,其中纳芯微复合增长256.20%。纳芯微主要从事高性能集成电路芯片的设计、开发和销售。

隔离与接口芯片为最主要收入来源,收入占比43.12%,毛利率54.40%;驱动与采样芯片、信号感知芯片收入占比达到25%。

2)从近五年净利润复合增长来看

必易微、明微电子、富满微、纳芯微等4家企业增幅超过3倍,其中必易微复合增长515.38%。必易微主营业务为电源管理芯片和电机驱动控制芯片的研发和销售。

电源管理芯片为最主要收入来源,收入占比78.24%,毛利率44.29%;中测后晶圆收入占比超过20%。

3)从近五年扣非净利润复合增长来看

必易微、明微电子、纳芯微、富满微、英集芯等5家企业增幅超过两倍,其中明微电子复合增长513.73%。

明微电子主营业务为专业从事集成电路的技术研发、设计、测试和销售。显示驱动为最主要收入来源,收入占比70.38%,毛利率67.22%;线性电源收入占比超过25%。

4)从近五年经营净现金流复合增长来看

芯朋微、卓胜微、必易微、赛微微电等4家企业增幅超过两倍,其中芯朋微复合增长594.59%。芯朋微主营业务为电源管理集成电路的研发和销售。

集成电路为最主要收入来源,收入占比99.26%,毛利率43.13%。

4、国内模拟企业进入工业和汽车市场面临的挑战

国内的模拟芯片企业一般会先从消费类产品做起,等积累到一定的技术和产品经验后,再涉足小家电、大家电,甚至是工业和汽车类芯片。当然,对于要不要最终去做工业类和汽车类芯片,还是要看企业的规划。

芯片领域利润最高的是工业和汽车,家电是介于消费类和工业类之间的。但工业客户有其独有的特点。一般来说,工业客户的开发周期很长,芯片的用量又不多,这就意味着,模拟芯片企业服务工业客户的时候,市场的规模不会太大,再加上他产品本身的生命周期长,对模拟芯片企业的产品质量和服务要求又很高。

当然,好处是,工业客户能接受更高的价格,稳定度也更高。

如果模拟芯片企业想去做这类客户,有哪些挑战呢?

一是产品导入部分。这又分为供应商认证和产品认证两个阶段。因为大多数的工业客户不愿意花时间和精力去验证一家新的供应商,特别是对一家新芯片公司来说,试错的成本太高了,而大多数的新玩家的产品是有问题的。

在产品验证阶段,因为芯片厂商很难保证百分百不出问题,如果在第一家验证的时候出了问题,很可能会导致整个产品系列的失败。当然,做Pin2Pin兼容的产品会简单很多。

二是服务和技术支持。工业类客户的产品特点决定了他做的产品数量不会很多,他们一个设备往往要开发几年。但如果想要成为一个很成熟,很有经验的工程师的话,就需要很长的时间,这就会导致很多工业客户本身的技术实力不强,因为工程师做的项目不够多,很难积累足够的技术经验,而模电又是依赖于经验的积累。

因此,工业客户对供应商的服务和技术支持要求更高。这就意味着,模拟厂商需要资深的销售和技术支持人员来支持工业客户,这就会带来更高的费用。

三是质量要求。工业客户对产品质量的可靠性要求更高,因为他们的产品一般都比较昂贵。经过前面的辛苦做进了工业市场,如果质量出现问题,那前面的工作就白做了。加上国内的的模拟芯片企业大都是Fabless企业,不迭代几次,很难保证质量的可靠性。

结语

不管怎么说,模拟市场的空间很大,特别是对国产模拟芯片厂商来说。在5G、汽车电气化和智能化、物联网,以及家用电器和3C新兴产品的推动下,模拟芯片市场预计未来几年会持续增长。企业要想在竞争中脱颖而出,就要从良率、设计、制造、销售、管理等环节去考量,做出更有竞争力、性价比更高的产品。

文章来源:半导体行业观察,玖越机器人,冷烟和月

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