千亿美金大产业,机遇与挑战并存,模拟芯片赛道上我国能否成为“主力军”?

芯闻速递 2022-08-10

恩智浦芯片德州仪器

4507 字丨阅读本文需 11 分钟

2020年第四季度爆发的“缺芯”危机,令不少芯片产品价格上涨,模拟芯片由于产品种类繁杂,下游涉及市场广,应用需求巨大,成为涨价的“主力军”。进入2022年7月,尽管行业在部分领域仍旧面临“缺芯”困扰,但此前暴涨的芯片价格出现回落,模拟芯片市场供需失衡情形或将好转。

一、存储芯片进入下行周期

当前,存储芯片进入下行周期已是业内公认的事实,台积电在最新财报直接指出存储市场已遇冷。

自今年二季度以来,内存价格就在迅速下跌,TrendForce数据显示,今年二季度DRAM平均合同价格同比下跌10.6%,为2年来首降。当然,不止内存,闪存的价格在下降,集邦咨询预测三季度NAND平均合同价格跌幅在12%。

究其原因,主要有以下两大原因:

一方面,自然是存储行业的周期性。存储芯片具有大宗商品的属性,供需错配导致价格周期性波动。从存储芯片历史价格走势上看,其周期性波动特征明显。当新应用出现对存储芯片产生较大需求时,下游厂商往往积极扩产;而当景气度下行时,行业内厂商则通过降价清理库存。

毫无疑问,在持续2年的高涨热情下,存储行业迎来了景气度下行。台积电就曾表示,经过2年疫情驱动导致的居家需求调整,存储芯片遇冷这种情况是合理的,半导体供应链的过剩库存需要几个季度才能重新平衡到更合理的水平,可能将持续到2023年上半年。

另一方面,则是消费电子市场遇冷。在称霸半导体市场二十年后,手机和电脑不再成为半导体产业的最大增长引擎,人们对于消费电子的需求逐渐降低,从而进一步影响了存储芯片的价格,但由于服务器相关需求仍然保持增长,因此相比更多应用在手机上的NAND,主要应用在服务器的DRAM,价格下降会没那么快。

这点从SK海力士27日公布的财报也可以看出,2022年Q2,SK海力士营益甫创2018年以来新高,营益年增56%至4.2兆韩元(32亿美元),主要是拜服务器客户需求强劲、强势美元抵销材料成本上升影响之赐。SK海力士表示,Q2 DRAM出货量季增约10%,NAND型闪存出货量则季增6%~9%,预测中长期而言,数据中心的芯片需求有望稳定成长。

即便本季度营收再创新高,但由于存储领域整体处于下行周期,SK海力士对于下半年的市场预测依旧十分悲观。SK海力士预测,今年下半内存芯片需求恐将趋缓。下半内建内存的PC、智能手机出货量预料会低于原本预期,而供应数据中心客户的服务器内存需求也很可能趋缓,主因客户必须先消化库存。

除了SK海力士外,另外一家存储大厂美光科技也发出了悲观预警。6月30日,美光公布了2022会计年度第3季(截至2022年6月2日为止)财报:营收年增16%(季增11%)至86.42亿美元,成长率较市场预期的2成以上腰斩。美光科技警告称,公司2022财年第四季度营收预计将在72亿美元左右,远低于分析师预期的91.4亿美元。

美光首席执行官Sanjay Mehrotra表示,包括PC和智能手机在内的消费市场终端需求疲软,正明显拖累全球内存行业需求。尽管数据中心终端需求强劲,但美光已经看到一些客户打算削减他们的内存和存储库存。

7月22日,美光科技甚至遭到了大摩唱衰,投资评等从“中性权值”调降至“减码”。大摩表示,耳闻多家美光客户都对库存管理采取更加积极的策略,部分PC、服务器制造商本季DRAM采购量季减30%之多,美光对手本周的云端用DRAM报价也下挫20%以上。

种种迹象皆已说明,存储芯片已进入下行周期。

二、模拟芯片扛风险能力高

其实在此前《芯片价格滑铁卢背后》一文中,我们就可以看出不止存储芯片,模拟芯片在今年也是遇到了面临跌价压力,但与存储厂商相反的是,各家模拟大厂对未来预期却充满了乐观。

模拟芯片巨头德州仪器在最新一份声明中表示,公司第三季度收入将在 49 亿美元至 53 亿美元之间。相比之下,分析师平均估计为 49.4 亿美元。该公司表示,每股利润将高达 2.51 美元,超出预期。据彭博社报道,德州仪器管理层坚持认为该公司在未来某个时候仍可以出售其生产的库存,并表示仍然没有足够的库存。

ADI首席执行官兼董事长Vincent Roche则在5月份表示“尽管地缘政治不确定性增加和供应链持续中断,但我们以产能增加和持续预订的势头进入下半年。”

这与模拟芯片行业本身特点有着很大关系。不同于数字芯片对算力和效率的追求,模拟芯片更加强调可靠性、稳定性和一致性,其迭代不受摩尔定律限制,因此产品能够保持更久的适用性而不被市场淘汰。一般来说,模拟芯片的生命周期很长,通常在 5 年以上、甚至到达 10 年,远高于数字芯片的 1-2 年,这就意味着库存增加并不是芯片业务其他部分的危险信号。

君理资本甚至认为模拟芯片产品销售与使用时间长可以带来生产端的规模效应导致成本降低,并且,下游更新速度慢于数字IC也带来了更低的风险系数。

还有一个重要原因就是,电动汽车市场成为了支撑模拟芯片产业成长的重大驱动力。汽车级应用是模拟芯片下游应用中增长最快的领域。在汽车电子化、智能化、网联化持续升级的趋势下,新能源汽车增加了充电、AC/DC、DC/DC、BMS等电力系统,且在传感器方面的需求也将推动模拟芯片市场发展。根据IC Insights预测,2021年汽车模拟芯片市场规模达到174.67亿美金,同比增长达31%。结合新能源汽车迅速起量带动车用芯片需求快速增长,模拟芯片占据汽车半导体29%的份额。

以恩智浦为例,恩智浦最近一季财报显示其营收、Non-GAAP毛利率皆优于市场预期。分析师预期恩智浦第3季营收、Non-GAAP毛利率将分别达到33.2亿美元、57.6%。

恩智浦执行长Kurt Sievers指出,恩智浦在总经明显出现逆流的情况下依旧表现良好,汽车、工业和物联网终端市场的客户需求持续超越恩智浦逐步转好的供应量,即便恩智浦已对长期订单进行风险调整。Sievers表示,恩智浦的重点终端市场当中、客户采用新设计方案进行量产的承诺非常坚定,进而强化恩智浦投资与长期市场需求相符的信心。

以新能源汽车为强大后盾,再加上模拟芯片本身的行业特点,自然在一定程度上提高了模拟芯片厂商们的抗风险能力,不至于像存储厂商如此悲观。

三、千亿美金大产业,没有巨头

在数字芯片的众多细分领域,都有龙头型公司存在,头部的两家或三家企业,占据了实质性的产业垄断地位。

模拟芯片赛道是个例外。

全球范围内,只有两家企业的市占率超过了10%,德州仪器和ADI,市占率分别为19%和12.7%。

市场格局高度分散最主要的原因,在于模拟芯片是一个大产业,不仅产品种类极度丰富,应用领域也极为广泛。

模拟芯片一般分为两种:通用模拟芯片和专用模拟芯片。

通用模拟芯片属于通用型产品,适用于不同场景,设计、性能等参数不特定适配于某类应用,具体的产品主要是电源管理芯片和信号链芯片(放大器&比较器、接口芯片、转换器等)两大类;

专用模拟芯片更多依据专用的应用场景来设计,复杂度和集成程度更高,应用领域包括但不限于汽车、通信、计算机等终端产品。

市场研究机构IC Insights的预测中,2022年,通用模拟芯片和专用模拟芯片的市场规模分别为329.17亿美元和502.96亿美元,占比分别为39.56%和60.44%。

从应用场景来看,目前在专用模拟芯片领域,通讯市场依然占据着最大的市场份额,达到52.16%,其次是汽车市场,占据着27.35%的市场份额。

再来看产品种类的丰富度。这一点,我们可以从通用模拟芯片窥见一斑。

在通用型模拟芯片中,电源管理芯片是最大的市场,占比超过50%。

但在具体的产品设计中,其中每一个品类,根据终端产品性能需求的差异又有不同系列。比如德州仪器的产品料号(商品编号)就多达8万种,ADI也拥有超过4.5万种产品。

这就导致,全球范围内的模拟芯片龙头企业,实际上形成了错位竞争,从不同的细分领域切入,再寻求产业扩充。

如上图所示,德州仪器的专长在于电源管理及运算放大器芯片,而ADI则是精于模拟信号和数据转换器。

事实上,一个行业下游场景过于分散、产品种类、料号十分丰富的情况下,巨头可选的一条成长路径,便是通过持续的大规模产业并购做大做强,吃掉更大的市场份额。

德州仪器和ADI是这一路径的践行者。

根据国盛证券统计,90年代以来,德州仪器完成了30余次收并购,并通过剥离低毛利或需要更多资金独立发展的业务,先后剥离了计算机微处理器、存储、手机处理器等业务,才走上了专注模拟芯片的道路。

ADI同样是经过三次重要的收购之后,巩固了其现在的地位。这三次的收购标的分别是强于射频和微波技术的Hittite(2014年)、全球模拟厂商排名第八的凌特半导体(2016年)、在混合信号和电源管理芯片领域的巨头美信(2021年)。

即便如此,他们也依然没有强大到吃掉更多的市场份额,因为他们无法覆盖到全部的模拟芯片细分种类。

四、市场空间广阔,国内厂商迎发展机遇

模拟芯片下游行业可以分为传统的消费电子行业及要求较高的工业、通讯和汽车电子行业,尽管消费电子市场需求正在降温,不过汽车电子市场需求旺盛,将可提供广阔发展空间。

在传统汽车中,模拟芯片主要应用在车身电子装置与照明领域,汽车电动化与智能化趋势之下,模拟芯片还可应用于其它外部装置、内部驾驶辅助系统、信息娱乐系统以及动力总成系统中,价值有望大幅提升。

目前,全球模拟芯片市场由国外巨头主导,代表企业包括德州仪器、亚诺德、思佳讯、英飞凌、意法半导体、恩智浦等,它们以IDM模式为主,产品型号众多,应用终端丰富。

国内模拟芯片厂商代表企业包括圣邦股份、韦尔股份、力芯微、芯朋微、必易微、晶丰明源、明微电子、矽力杰等,多数采用Fabless模式,对晶圆代工厂依赖较大,产品种类相对较少,正处于扩张和优化产品、从中低端产品升级至技术门槛更高、附加值更高的高端产品的发展阶段。

“缺芯”危机之下,晶圆厂产能紧张,令国内模拟芯片厂商受到一定影响。随着“缺芯”问题不断缓解,国内模拟芯片厂商也有望“轻装上阵”,凭借晶圆代工支持、加大技术研发、产品组合扩展等方式迎来新一轮发展。

目前,中国的模拟芯片企业的优势主要集中在以下几个层面:

第一,有最好的产业背景和新能源汽车赛道这一最大、最有前景的市场空间。

回溯全球半导体产业发展史,不难发现,半导体的产业中心是一个逐渐“东移”的过程。

70年代,日本承接了美国的半导体装配产业,并在家电产业的助力下实现了半导体产业的迅速扩张,在设备和材料领域达到了全球领先;

90年代日本遭遇经济泡沫后,韩国和中国台湾,又成了新的产业中心。韩国把握住了在存储器制造领域的机会,中国台湾则把握住了晶圆代工的制造机遇。

现在,中国是全球最大的半导体消费市场,庞大的市场驱动投资向中国转移,本土政策与资本驱动大陆向全球半导体制造中心转移,中国正在承接半导体产业第三次中心转移。

再者,中国有着全球最大的新能源汽车市场,这也为模拟芯片赛道提供了绝佳的历史窗口。

第二,模拟芯片赛道相对较低的技术门槛、分散的市场格局、庞大的产品种类,都是国产企业在这一领域实现弯道超车的机会。

但与此同时,我们也要理性地看到,中国模拟芯片企业要想更快、更有效地实现国产替代,还面临着以下几个难题:

第一,技术门槛较低是相对而言的,模拟芯片赛道依然有着较高的研发壁垒。

模拟芯片的高研发壁垒集中体现在,模拟电路的设计更多依赖工程师经验,因为需要在速度、功耗、增益、精度、电源电压等多种因素间进行折中,工程师需要根据自身经验和实际需求做出优化选择。

也就是说,设计人员的经验积累程度,对所设计产品的技术水平和整体性能起着至关重要的作用,而成熟的模拟芯片工程师的成长时间,通常需要5-10年。

第二,规模落后。

2021年全球前十大模拟公司收入体量均在10亿美元以上,同期我国模拟公司中,收入规模排名第一的艾为电子,营收仅为23.27亿元,在收入体量上,还存在着较大的差距。

这种差距,是过去多年我国起步晚、布局不深入等多重原因导致的,在不确定的未来,只会出现两种结果:差距被进一步拉大,或者国产企业实现追赶、赶超,而要实现后者,就不得不解决第三个问题。

第三,发展模式选择IDM还是Fabless?IDM化的推进会不会更加顺利?

IDM是集芯片设计、芯片制造、芯片封装和测试等多个产业链环节于一身,目前这是全球主流模拟芯片巨头采用的主流模式,德州仪器、ADI用的都是这种模式。

国内的相关企业目前大多数采用的是Fabless的轻资产模式在运营,只做设计,不负责制造。

当前,在某些细分品类比如射频器件,已经有国内的相关公司在推进IDM化。比如射频厂商卓胜微和生产电源产品AC-DC的士兰微。

但从长远来看,中国模拟芯片产业如何做到不仅停留在设计层面而是更深入到产业,是更难也更重要的一个挑战,这不仅是模拟芯片赛道的挑战,也是中国半导体产业面临的挑战。

文章来源:半导体行业观察,钛媒体APP,全球半导体观察

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