2024年半导体行业专题报告:模拟芯片公司如何穿越周期成长

  • 来源:德邦证券
  • 发布时间:2024/09/04
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半导体行业专题报告:模拟芯片公司如何穿越周期成长。复盘:德州仪器如何穿越周期成长?1)业务维度:过去20年里,德州仪器经历了四轮科技周期,第一轮周期中,TI从繁杂的大集团完成转型,布局DSP和模拟相关产品;第二轮周期中,TI通过OMAP处理器大放异彩;第三轮周期中,TI走上专注模拟之路;第四轮周期中,TI依靠工业和汽车模拟芯片创下业绩新高,并削减代理,强调成本控制与产品供应能力;目前,站在新一轮周期的起点之上,我们看好AI、电车智能化及AIOT创新对模拟芯片的长期需求。2)并购维度:90年代以来,德州仪器完成近30次剥离与并购,我们大致分为以下三大转型期。1996年起“先破后立&r...

1. 复盘:从 TI 发展之路看模拟发展周期

TI 是半导体时代的开疆者,是晶体管缔造者。TI 整组于地球物理业务公司, 最初生产地震工业和国防电子的相关设备。1950 年代初开始研究晶体管,同时也 制造了世界上第一个商用硅晶体管,随后先后涉足了国防系统和家用电子产品等 业务。TI 的 TMS320 系列 16 位可编程 DSP 设备于 1983 年问世,广泛应用于从 手机到玩具的消费产品中,为目前的业务奠定了基础。21 世纪起,TI 通过前瞻性 行业布局、聚焦性的并购、稳定的扩产,走上全球模拟芯片第一的位置,在模拟芯 片领域拥有绝对的市场领先地位。TI 的发展历史具有一定的行业代表性,我们希 望通过复盘 TI 发展之路来研究模拟行业发展周期。 纵向来看,我们把 TI 的发展分为三段: 1)2000-2009 年:多元化业务→聚焦模拟、无线与嵌入式业务; 2)2009-2019 年:专注模拟,聚焦汽车与工业市场; 3)2019 年起:积极扩产,全面转向 12 吋线,强化成本控制和供应能力。

2000 年之前,TI 除模拟、嵌入式外,还具有笔记本电脑、内存、软件等众多 业务来贡献收入,1997-2000 年这些业务大部分被剥离; 2000-2009 年,收入主要由无线、嵌入式及模拟业务贡献。期间随着功能机 出货增长与互联网普及,TI 营业收入稳定增长。但随着智能机时代的来临,TI 由 于缺乏基带芯片,在和高通、三星等公司的竞争中处于劣势,选择退出手机市场, 无线业务由此落下帷幕。 2009 年至今,TI 收入主要由模拟和嵌入式业务贡献,2022 年全年收入达到 200 亿美金,其中模拟业务收入占比超 70%,工业+汽车市场占比合计超过 60%, 业绩与股价双双创下新高。 同时,TI 在成本管控端发力,以提高整体毛利率。一方面自 2009 年起通过 扩产 12 吋线(收购奇梦达产线)降低生产成本,另一方面也在 2019 年 10 月宣布削减代理。TI 毛利率自 2011 年起稳步提升,2022 年毛利率接近 70%,达到历 史高点。与此同时,直销为主的模式需要强劲的产品供应能力,通过扩产 12 吋线, TI 库存天数同样呈现出长期的增长趋势。

随业务变革,TI 主要下游应用从通讯设备转向工控汽车。公司下游主要包括 工业、汽车、个人电子、通讯设备等。早年通讯为最主要市场,2004-2011 年占比 均超过 40%。随着 TI 逐渐退出无线业务,并全力投入工业和汽车领域,此两块领 域的收入占比一路高增,2023 年两者收入占比之和达到 74%。具体而言:工业市 场的细分场景主要包括工控自动化、电网、医疗、电机、工业运输等;汽车市场的 细分场景主要包括电动力系统、ADAS、车身电子、照明、安全等。

1.1. 业务维度:科技周期的四“涨”四“落”看业务发展

2000 年以来半导体行业共经历了 4 轮周期。可以说在任何被数字化的角落 里,都有模拟芯片存在的身影,模拟行业周期与下游科技周期强相关。我们结合 费城半导体指数与全球半导体市场规模,将科技周期分为“四起四落”,并在此聚 焦 TI 的发展策略,通过科技周期来看模拟芯片龙头 TI 的发展史。

1、PC 互联网泡沫到破裂

起——互联网泡沫(2000 年以前):互联网泡沫是指由 1995 年至 2001 年间 与资讯科技及互联网相关的投机泡沫事件。在此期间,西方国家的投机者看到了 互联网板块及相关领域的快速增长,纷纷将资金投入这一新兴市场。1994 年 12 月 15 日,网景正式发布浏览器 Netscape Navigator 1.0,推动 PC 互联网在大众 层面发展及普及,这成为 PC 互联网周期开启的标志性事件;1990 年至 1997 年 间,随着计算机从“奢侈品”发展成为必需品,美国家庭拥有计算机的比例从 15% 增加到 35%。 落——互联网泡沫破灭(2000 年-2002 年):我们认为互联网泡沫破灭的原 因主要在于两点:1)随着 PC 渗透率逐步饱和,互联网硬件端的增长逐步减缓。 同时,1999 年圣诞期间互联网零售商的业绩不佳,于 2000 年 3 月业绩披露时被 公之于众,证明“变大优先”的互联网战略对大部分企业来说是错误的;2)当时 的互联网公司股价普遍缺乏基本面支持,而伴随美联储 1999 年-2000 年间的多次 加息,以及 2000 年 3 月日本爆发经济衰退,市场风险偏好发生改变,互联网公司 股票因此遭到抛售。由此,本轮周期开始下行。

#聚焦 TI:剥离多类业务,重点发展模拟与 DSP 业务,专注信号处理市场。 TI 于 1996 年开始展开一系列并购、资产剥离,重点发展模拟与 DSP 业务, DSP 和模拟业务在整个半导体业务中的收入占比由 1997 财年 Q4 的 45%提升至 2001 财年 Q1 的 65%。 TI 以 DSP 为其核心,模拟芯片则辅助 DSP 提供整套解决方案,此期间为前 五 PC 制造商中的四家提供 DSL 调制解调器(基于 DSP),2002 年 DSP 市场占 有率超 40%。受益于本轮周期下 PC 需求的快速增长,公司收入在 CY2000 达到 119 亿美元,同比增长 22%,毛利率也在 2000 年第三季度达到近年来的高点— 49.3%。

2、3C 需求周期启动

起——手机和 PC 需求快速增长(2002-2007 年):计算机、通信、消费电子 开始通过互联网进入家庭的视野里。2003 起,全球 PC 出货量开启稳步增长的趋 势,并于 2005 年首次突破 2 亿台。同时 2G、3G 无线通讯技术的发展带动了手 机的销售潮。 落——金融危机(2008 年):全球经济陷入了前所未有的金融危机,这场危 机不仅对美国和欧洲等发达国家造成了严重影响,也对全球经济体系带来了深远 的影响。此后,经济危机从金融领域传递到实体领域,导致全球经济衰退,科技行 业周期下行。

#聚焦 TI:专注无线、模拟与 DSP 业务,重点发展手机处理器芯片(OMAP)。 TI 在此轮周期重点发展手机处理器业务,收购了多家无线通信与射频相关的 公司,如 Dot Wireless、Condat AG 及 Chipcon AS 等,并于 2002 年推出了著名 的 OMAP 处理器,用于当时的 2.5G/3G 功能手机。 基于 DSP 的成功和 OMAP 完整的解决方案,TI 在 OMAP 处理器取得巨大的 胜利,在当时占领了手机处理器 60%以上的份额。在这一主线的引领之下,TI 同 时布局手机相关的模拟芯片,以为客户提供更完整的解决方案。至 2008 年,TI 模 拟业务营收体量达到 48.57 亿美元,收入占比近 40%,逐步发展壮大。

3、移动互联网的爆发

起——智能手机爆发式增长(2009-2017 年):随着3G 移动通信网络的成熟、 智能终端的普及、以及基于移动互联网的内容和应用日益增多,智能手机市场经 历了快速增长和普及的阶段。2010 年智能机开启对功能机的替代,尤其是 2010- 2011 年出货量增速均维持在 60%以上,2012 年出货量首次超过 7 亿台,据智研 咨询,智能手机渗透率从 2009 年 Q1 的不到 15%快速提升至 2014 年 Q4 的约 70%。2013 年,智能手机出货量首次超过功能机,达 10 亿台。 落——创新真空期,周期下行(2017-2018 年):智能手机销量开始下滑,4G 红利透支后,新的创新还未出现。手机市场整体水平大踏步前进,手机整体的平 均素质大幅度提升,整机寿命不断延长;行业创新乏力,新品吸引力不足,导致用 户换机意愿下降。智能手机出货量在 2016 年达到顶峰,并由此开始下降。

#聚焦 TI:兵败手机处理器,全面转向模拟。3G 时代来临,智能手机需要基 带芯片,而德州仪器的处理器仅有 GPU 和一些 DSP 单元,缺乏完整的 3G 和 4G 基带芯片,因此在和高通及三星等的竞争中败下阵来。Strategy Analytics 公布的 2012 年上半年全球智能手机芯片市场报告显示,高通占据了 48%的营收市场份 额,排名第一;德州仪器的排名由此的前三名滑落至第五名;三星、联发科、博通 则分列第二、三、四位。在相关营收和份额不断减少的背景之下,TI 终于在 2012 年 11 月宣布大幅削减无线业务成本,并将更多的资源投入到汽车和工业市场。自 此,TI 全面转向模拟。 事实上,TI 自 2007 年起就已经开始通过并购的方式储备模拟业务的资源, 并在 2011 年完成最重要的收购之一:美国国家半导体,由此 TI 产品料号从 3 万 种扩充至 4.2 万种,市场占有率也在 2011 年达到 15.4%,2012 年继续以 16.7% 的市场占有率稳居首位。自此,TI 模拟 IC 业务收入独步全球,可见模拟芯片业务 的发展已经成为 TI 的战略目标。

4、疫情扰动引发供需矛盾

起——消费电子周期向上+缺芯(2019-2021 年):自 2018 年起,TWS 及智 能手表等消费电子产品快速渗透,消费电子周期向上。叠加 2020 年出现新冠疫情 这一“黑天鹅”,为减少接触病原风险,全球兴起居家办公与在线教育模式,从而 带动消费电子行业需求快速增长。供给侧来看,一方面疫情导致的停工停产对产 业链交期造成了一定的影响,另一方面,火爆的消费电子市场挤出了其他下游市 场的产能,导致例如汽车电子等市场缺芯异常严重,供需错配之下,模拟芯片价 格上涨,行业整体向上。 落——需求放缓、库存高涨(2021-2023 年):随着 PC、智能手机、平板电 脑等消费电子产品的需求大幅下降,终端销量锐减。再加上此前下游备货导致的 库存严重堆积,终端厂商对上游原材料采购大幅下降。半导体市场进入一个重大 调整周期,本轮周期也由此开始下行。

#聚焦 TI:收入与业务端逐步稳定,重点发力成本控制 。随着上一轮周期中的并购积累逐步落地,TI 在模拟领域取得显著的成就, 2019-2022 年,汽车+工业领域的收入占比稳定在 55%以上。因此,在本轮周期, 随着收入和业务的逐步稳定,TI 发力成本控制:一方面,TI 在 2019 年 10 月宣布 将削减代理商,2021 年起将原本的四家代理商削减至仅剩一家,以转向直销为主 的销售模式。另一方面,TI 在 2019 年起开启新一轮 12 吋产线扩产,以降低芯片 生产成本,并保障直销模式之下的产品供应能力。 此外,在行业周期下行之时,TI 也迫于财报压力选择降低产能利用率,以减 少库存并维持毛利率,并将在 2023 年和 2025 年关闭最后 2 座 6 英寸厂,同时也 开始加入价格战,以期在激烈的行业竞争中保下更多的市场份额。不过从最后结 果来看,TI 似乎没有取得太大的成效——扩产抢份额和降低产能利用率保毛利率本就存在一定矛盾,且执行存在一定压力和难度。最终导致 TI 份额和毛利率双双 下行。据 KHAVEEN Investment 数据,TI 市场份额由 2021 年的 19.0%下滑至 2023 年的 16.1%。毛利率也自 2022 年一季度的 70.2%下滑至 2024 年一季度的 57.2%。

1.2. 并购维度:分拆并购,聚焦发展是主旋律

90 年代以来,TI 完成近 30 次收并购,都与其战略目标息息相关。复盘 TI 收 购之路,有过收购软件公司以协同其 DSP 业务,收购过射频前端公司以协同其 OMAP 处理器,也有过收购模拟芯片公司以协同 DSP 业务,但最终 TI 先后剥离 了软件、存储及手机处理器等非核心业务,走上专注模拟 IC 的道路。以下,我们 根据德州仪器业务重点发展,将 TI 的并购分为三个阶段:

第一阶段:先破后立,走向“互联网时代”

TI 于 1996 年剥离了软件、笔记本电脑、国防电子及内存等业务,将业务重 点转向模拟与 DSP 业务,并围绕 DSP 进行一系列收购,包括 DSP 软件相关的 Tartan,DSP 电源管理相关的 Power Trends 及信号链公司 Burr Brown,并以此 为客户提供整套解决方案。模拟业务在整个半导体业务中的收入占比由 1997 财 年 Q4 的 45%提升至 2001 财年 Q1 的 65%,2002 年 DSP 市场份额超过 40%。

第二阶段(2002-2006 年):重心转向手机处理器

TI 从 2002 年开始针对 OMAP 手机处理器收购了一系列射频与通信公司的技 术与业务,如无线通信软件公司 Condat AG 和射频公司 radia、chipcon 及 ICD。 此后,TI 在 2002 年首次发布 OMAP 处理器平台,受益于公司在 DSP 和模拟产 品方面的优势和 OMAP 平台的架构创新,OMAP 处理器在功能机时代取得了巨大 的胜利,在当时占领了手机应用处理器 60%以上的市场份额,无线业务占比也在 2006 年达到 30.2%。

第三阶段(2007-2011 年):“真正”聚焦模拟

此轮收购标志着 TI 真正开始专注模拟——受限于基带芯片的专利壁垒,TI 在 与高通和三星等手机芯片厂商的竞争中败下阵来,据 iSuppli 数据,2007 年 Q2, 高通成为了最大的无线半导体制造厂商,而处于劣势的 TI,也开始了转型:聚焦 利润和门槛更高的嵌入式和模拟产品,业务重点也投向了工业和汽车这两个领域。 2007-2009 年,TI 密集收购了 Powerprecise、Commergy、IDS 及 CICLON 四家公司,我们认为此四次收购主要是为了增强 TI 在模拟领域的整体研发实力, 并扩充产品组合和下游应用领域。具体而言:收购 PowerPrecise 使其能够加速开 发用于消费、汽车、医疗、计算和工业应用的电池和电源管理 IC,以及大型电池 系统;Commergy Technologies 为笔记本电脑、PC、服务器和通信市场的应用提 供标准和定制参考设计,具有极高效的电源解决方案;Innovative Design Solutions 专注高速和高性能模拟产品;CICLON Semiconductor 则专注高频、高效电源管理半导体设计,可以将电源系统的工作频率提高一倍,并在比当时电源小 20%的 尺寸内实现超过 90%的电源效率。 2011 年 4 月,TI 以 65 亿美元收购了模拟芯片“超市”——National Semiconductor,完成模拟业务的最后一块拼图。自此,据 ESM China,TI 能够 提供的料号数量从 3 万提升至 4.2 万种,模拟芯片市场占有率一举成为全球第一。

1.3. 扩产维度:全球化布局,稳步扩产 12 吋产线筑造行业护城河

全球化制造布局,旨在降低供应链风险。TI 拥有悠久的全球性、区域多元化 的内部制造业务历史,包括遍布全球 15 个地点的晶圆厂和封测设施。其中晶圆厂 主要分布在美国本土和亚洲地区,封测工厂则主要位于我国台湾地区及东南亚。 TI 强大的内部制造能力能够为客户提供较好的供应保障。 逆周期投资大师,12 吋产线先行者。据芯潮 IC,TI 的投资史上每次大举扩产 几乎都承担着一定的风险。其中,最典型的一次即是 2011 年正式转型前的大规模 扩产。2008-2010 年,正值全球经济衰退的低谷期,资本密集的典型产业半导体 首当其冲,TI 却在此节点凭借强大的现金流,于 2009 年开始建立新厂、收购设 备以扩大产能,为其今后 10 年的发展奠定了基础。TI 在后续进一步扩大行业市 占率的过程中,类似行径也并不少见,包括在全球8吋晶圆厂数量达到巅峰的2017 年后率先开启 12 吋晶圆量产,这让 TI 的 12 吋产能利用率几乎独步全球。

自 2019 年起,TI 再一次开启 12 吋扩产,首先在 Richardson 新建第二座 12 吋晶圆厂,然后通过收购和自建的方式在 Lehi 新增 2 座 12 吋晶圆厂。此外,TI 还宣布公司史上最大的投资——在 Sherman 地区投资 300 亿美元新增四座 12 吋 晶圆厂。同时,TI 也在 2023 年 6 月宣布在马来西亚吉隆坡和马六甲扩展封装和 测试业务,最早将于 2025 年开始投产。预计此轮扩产将足以支持 TI 未来 10 余 年的收入增长。 我们认为此轮扩产主要基于 2 个原因:1)销售模式转向直销为主的情况下, TI 需要保证强大的供应能力,12 吋产线单晶圆芯片产出比 8 吋产线高 2.3 倍,能 够更好的满足产能需求;2)业务模式和下游市场逐渐成熟,将资源投向收入端的 边际效用较低,因此将重心转向成本管控,以期更高的毛利率,12 吋产线芯片制 造成本比 8 吋产线低 40%,对毛利率有显著的拉升作用。

在犹他州 Lehi 扩产的产线中,新建的 12 吋晶圆厂 LFAB2 预计将于 2026 年 投产,并与 2022 年投产的 LFAB1 合并为一个晶圆制造厂进行运营,在满产产能 下每天将生产至少数千万颗模拟芯片及嵌入式处理器。同时,Sherman 制造基地 的 SM1 最早也将于 2025 年投入生产,第三和第四家工厂的建设将在 2026 年至 2030 年之间开始,德州仪器首席财务官 Rafael Lizardi 预计满产状态下 SM1-SM4 每间工厂每年将为公司创造 50 亿至 60 亿美元的收入。 此外,根据规划来看,TI 计划到 2030 年将内部制造芯片带来的收入占比从 2020 年 80%提升至 2030 年的 90%以上,内部封装芯片的比例从 2020 年的 60% 提升到 2030 年的 90%以上,并把 12 吋晶圆生产比例从 2022 年的 40%提升到 2030 年的 80%以上,以更好地控制供应链。

通过不断的扩产,TI 稳步提升 12 吋晶圆模拟芯片的产量。12 吋产线制造的 裸片晶圆成本比 8 吋产线降低 40%左右,封测成本也降低 20%。在不断扩产 12 吋产线的过程中,TI 毛利率稳步上升,从 2009 年一季度的 38.6%提升至 2022 年 一季度的 70.2%。此外,不断的扩产也保障了 TI 的供应能力,TI 大部分生产制造 基地都在美国,且内部生产的比例达到 80%,有较好的供应链稳定性,例如在 2021 年汽车电子行业缺芯的时候,TI 表示其 80%的产品交期保持稳定(FY21Q1 业绩 会)。供应能力的提升降低了直销模式下的库存风险,而代理商的削减又进一步提 升了 TI 的整体毛利率。从库存天数来看,TI 供应能力稳步向上,我们强调,模拟 IC 厂商库存天数能够反应公司的供应能力,TI 库存天数上升的部分原因也是来自 公司经营策略的改变—寻求较短的交期。

1.4. 复盘总结:德州仪器龙头之路——“研发创新+并购聚焦+成本管控”

1)紧跟科技周期,重视研发创新:无论是互联网周期中顺应趋势聚焦 DSP, 还是此后在功能机时代推出 OMAP 处理器平台,TI 的特点之一即是紧跟科技周 期,顺势而为,重视研发创新。虽然部分业务在发展过程中被逐步淡化甚至剥离, 但多元的布局最终也为模拟业务带来也协同发展。 2)并购聚焦,走上专而精的道路:90 年代以来,TI 完成近 30 次收并购,并 通过它们丰富完善了产品线,一步步走向了模拟芯片行业全球霸主地位。尤其是 在收购国家半导体后,TI 料号数量从 3 万种扩展到 4.2 万种,全面聚焦模拟与嵌 入式领域,走向专而精的发展道路。 3)重视成本管控和产能结构优化,创造重要的安全边际:德州仪器率先启动从 8 吋到 12 吋的模拟芯片迁移,大大降低了制造和封测环节的成本,并转向直销 为主的销售模式,削减中间成本。近两年来,德州仪器依然在周期底部开启了一 系列的扩产计划,其战略并非是要实现短期利润最大化,而是立足长远,以生产 和利润的长期可持续性为基础,建立自身较高的安全边际。

2. 知底:为何模拟 IC 长坡厚雪?

2.1. 电子设备“理解”和“运行”的基础,注重深耕细作+长期积累

2.1.1. 应用领域广泛,现代电子设备之基础

模拟芯片是电子设备运行的基础。外部数据的源头是模拟信号,而模拟芯片 主要由电容、电阻、晶体管等组成,能够处理连续函数形式模拟信号(如声音、光 线、温度),成为处理外界数据的第一关,帮助电子设备去“理解”万物。另一方 面,电源芯片作为电子设备的“心脏”,肩负能源供应的使命,是电子设备运行的 基础。因此,几乎所有电子设备中都能见到模拟芯片的踪影。业界有种说法,即 “模拟芯片是终端产品的下层基础,数字芯片是上层建筑”。这也蕴含着模拟芯片 的重要性。

模拟芯片大体可分为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,是标准化设计,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,通常集成多类模拟甚至数字 IC,例如通信领域的射频器件、电源管理芯片及服务器内存模组中的内存接口芯片 等,专用模拟芯片应用领域包括但不限于汽车、通信、计算机等。

按照功能划分,通用模拟芯片可分为电源管理芯片及信号链类芯片两大类。

1)电源管理芯片:电子设备能量管家

电源管理芯片包括线性稳压器(LDO)、电池管理芯片、DC-DC 开关稳压器、 AC-DC 转换器和控制器、BMS 电源管理及 LED 驱动等,主要负责管理电源供应、 功率输出、电源滤波和电压调节等功能。

2)信号链类芯片:连接现实世界与数字世界的桥梁

信号链类芯片主要包括线性产品、数据转换器及接口芯片等,主要负责对模拟 信号进行收发、转换、放大、过滤等处理,以达到预期信号形式,方便进一步存储 和应用,因此被称为连接现实世界与数字世界的桥梁。

模拟芯片公司大体可分为 Fabless、虚拟 IDM 和 IDM 模式。其中 Fabless 公 司专注芯片设计,将芯片制造和封测环节外包,经营风险较小,且 IC 设计公司可 以在有限的资源下专注芯片设计,提高效率,特别适合初创或者小型公司,国内大 部分公司为 Fabless 模式。目前,国内如杰华特和 Silergy 等少数公司也开始拓展 制造工艺,即设计+工艺,这种模式被称为虚拟 IDM 模式,虚拟 IDM 模式轻资产 重工艺、经营更加灵活,模拟芯片对工艺和测试要求高,在资源有限的情况下,虚 拟 IDM 模式优势明显。IDM 模式则是设计+制造+封测全流程覆盖,对模拟芯片来 讲,我们认为 IDM 模式无论是在工艺经验、技术积累、产品推出速度还是成本管 控方面都更具优势,或是大型模拟芯片公司发展的方向。

2.1.2. 注重深耕细作+长期积累,有望呈现指数型营收增长模式

模拟芯片产品的核心壁垒在于工艺、人才及料号积累。相较于数字芯片可编 程、高度依赖计算机辅助的设计模式,模拟芯片设计要求工程师拥有扎实的多学 科基础。数字芯片设计时仅需要考虑电路的功耗和速度,而设计模拟芯片需要在 速度、功耗、增益、电源电压、噪声等多种因素间进行折中,以保证产品的性能。 模拟芯片设计中通常会涉及到 MOSFET,需要处理器件的非理想特性,且模拟芯 片布线更为困难,往往需要人工操作而不能进行计算机辅助设计,这更增加了其 设计的难度。模拟芯片设计的复杂性使得工程师的培训周期更长。通常培养一个 资深的模拟芯片工程师需要 10-15 年的时间,这也使得有经验的模拟芯片工程师 成为相对稀缺的人才资源,在市场上较为抢手。

模拟产品认证过程更复杂、周期更长,迭代过程受摩尔定律影响较小,故最 终产品周期也更长。模拟芯片通常不需要追求先进制程,因为模拟晶体管需要更 大,以确保在应用中很好地保持负载、功率分布和信号保真度。根据 TI 官网数据, TI 的产品生命周期通常为 10 到 15 年,并且通常可以在客户的要求下延长产品寿 命;ADI FY23 约 50%的营业收入来自于生命周期 10 年及以上的产品。同时,模 拟行业由于下游应用的不同和产品设计的差异,芯片种类具有多样性, ADI 在 2022 年拥有 7.5 万余种料号,其约 80%的收入来源于收入贡献小于等于 0.1%的 单品之和。

模拟芯片种类繁杂,需要长期的研发积累。模拟芯片分为电源管理链和信号 链,往下又分为众多子类,每一子类的产品种类都较为丰富,且不同产品有着不 同的性能指标,适应不同的应用需求,因此单品类市场空间相对有限,模拟芯片 公司或较难垂直成长起来。 而拥有多种料号的公司,能够应客户的需求提供多种相关产品作为配套,提 供一揽子产品的解决方案,甚至参考设计,能够极大地方便客户的供应链管理。 对客户而言,使用同一家供应商的方案不仅节省了寻找和验证新供应商产品的成 本,也避免了不同供应商之间可能存在的兼容性问题,减少了因产品更换带来的 风险和不确定性。综合来看,我们认为:‘通过某一强势产品切入市场,再围绕该 市场,迎合客户需求,拓展其他产品,最后进一步提供一整套解决方案或者参考 设计。’这或是模拟公司做大做强的标准路径。

复盘 TI 来看,TI 在其 DSP 和 OMAP 业务迎来巅峰前,也曾围绕 DSP 进行 一系列收购,如电源管理(power trends)、音频功放(Toccata)、转换器(burr brown)、 及 DSP 软件(GO DSP)等公司。 国内公司也不乏这样的案例:1)南芯科技围绕锂电池管理,以 USB PD 为切 入点,产品线从初期通用充电管理芯片逐步拓宽至电荷泵充电管理芯片、无线充 电管理芯片、AC-DC 芯片及汽车电子等 8 大产品线,应用领域涵盖消费、工业及 汽车等。2)思瑞浦从最开始的线性产品为出发点,扎根信号链,逐步推出数据转 换器、接口等产品,再到电源监控系列的解决方案,最终成长为国内信号链的龙 头企业。目前公司发力电源链和嵌入式,在产品线上与 TI 对齐,成长可期。

2.2. 攻守兼备:广阔市场空间与高增速+优秀的抗周期属性

进攻性:模拟芯片市场空间大、成长性佳。根据 Statista 数据,2023 年全球 模拟芯片市场规模达 772.7 亿美元,占全球半导体市场规模的 18.9%,在半导体 行业中拥有广阔的市场空间。受益于 AI、汽车电气化、及工业 4.0 升级等需求的 快速增长,模拟芯片市场近年成长迅速,根据 Statista 数据及预测,2020 年至 2023 年模拟芯片市场规模 CAGR 达到 16.3%,预计到 2029 年模拟芯片市场规 模有望达到 1259 亿美元,2023-2029 年 6 年 CAGR 为 8.5%。庞大的市场空间 与长期稳定的增长为培育千亿美元的大市值公司提供了肥沃的土壤,如德州仪器 市值约 1900 亿美元,ADI 市值约 1100 亿美元(截至 2024 年 8 月 27 日)。

模拟芯片分为通用模拟芯片和专用模拟芯片两条主线。根据 IC insights 的测 算,2022 年通用模拟芯片和专用模拟芯片的市场规模分别为 329 亿和 503 亿美 金,分别占比 40%和 60%。 通用模拟芯片分为电源链和信号链。1)据 Yole,电源链产品市场规模较为分 散,少有市场规模占比超过 20%的单品。其中,多通道 PMIC、DC/DC 开关稳压 器、BMIC 及线性稳压器为前 4 大单品;2)信号链产品主要分为线性产品、数据 转换器及接口产品三大类,根据 IC insights 测算,此三类产品 2022 年市场规模 排名为放大&比较器(45 亿美元)、数据转换器(42 亿美元)、接口产品(30 亿美 元),2022 年市场规模增速分别为 7%、8%和 8%,预计信号链总市场规模将在 2025 年增长至 113.75 亿元,2020-2025 年 CAGR 为 5.3%。 专用模拟芯片主要用于通信、汽车、消费、计算机、工业及其他领域。通信与 汽车为前二大市场,同时也是增速最快的市场。根据 IC insights 测算,预计 2022 年通信与汽车市场规模分别达262亿美元与138亿美元,增速分别为14%与17%。

防御性:模拟芯片行业更具抗周期属性。第一,模拟芯片下游市场涵盖消费、 计算机、通信、汽车、工业等各类行业,因此受下游单一行业波动影响较小。第 二,如前所述,模拟芯片的迭代受摩尔定律的制约较少,产品具有更长的生命周 期,一旦某款产品通过验证并成功进入市场,即可在较长的周期内为公司持续创造稳定的收入。第三,模拟芯片的单个料号或单一产品线的市场规模或较为有限。 因此,即便某些产品的销量下滑严重,对公司整体的财务表现和业绩的影响也相 对较小。根据 WSTS 数据,模拟芯片市场规模波动相对存储芯片及逻辑芯片等也 更为平缓。因此,我们认为模拟芯片公司经营环境更为稳健,不确定性更低。

2.3. 竞争格局分散,国产替代空间广阔

竞争格局——“一超多强”,分散特征给予国产厂商切入的契机。根据 IC Insights 数据,2021 年 TI 作为全球第一大模拟龙头公司,市占率为 19%,ADI、 Skyworks、英飞凌及 ST 等厂商紧随其后,分别占有 12.7%、8%、6.5%及 5.3% 的市场份额。海外模拟龙头历经数十年研发积累和资源整合,在料号积累,技术 实力、成本控制等方面均远超国内厂商,以料号数量为例,圣邦股份作为国内模 拟行业龙头,2023 年产品料号数量为 5200 余款,而 TI 具有 8 万以上的料号数 量,ADI 具有 7.5 万种以上的料号。 不过,从更积极的视角看待,模拟行业产品品类多、单品类市场空间有限、不 同品类技术跨度大,且在某一领域又需要长期的经验积累,这使得头部厂商的市 占率难以更进一步地提升,不易达到垄断地位,因此整体竞争格局较为分散。根 据 IC Insights 数据,2017 年全球模拟厂商 CR5 仅 44%,2021 年 CR5 提升至 52%,行业龙头 TI 的市占率也没有超过 20%。 我们认为竞争格局分散这一特征为国产模拟 IC 厂商给予了切入机会,目前国 产模拟厂商在消费领域的布局成果初现,背靠中国这一最大的市场,在国产替代 的趋势之下,国产模拟厂商有望在各领域遍地开花。

中国是全球第一大模拟芯片市场,但自给率却较低。一方面,中国坐拥全世 界最大的模拟芯片市场,根据 Statista 数据,2023 年全球模拟芯片市场规模 772.7 亿美元,中国模拟芯片市场规模 265.2 亿美元,占全球规模的 34.3%。且预计 2029 年中国模拟 IC 市场规模将达到 426.1 亿美元,2023-2029 年 CAGR 达 8.22%。 另一方面,根据中商产业研究院数据,2023 年我国模拟芯片自给率仅 15%, 还具有较大的提升空间。根据 2023 年各公司披露的分地区营收情况,国外龙头 厂商在中国的营业收入远远超过本土厂商,例如 2023 年 TI 和 ADI 在中国地区的 营业收入分别达到了 33 亿美元和 22 亿美元,作为对比,中国大陆龙头厂商圣邦 股份在大陆和思瑞浦在境内的收入仅 1.4 亿美金和 1.2 亿美金。 假设到 2029 年,中国模拟芯片自给率可以提升到 30%,那么国产厂商在中 国的营收空间将会从 2023 年的 40 亿美金增长到 2029 年的 128 亿美金,6 年 CAGR 约为 21%,而不考虑国产替代的因素时,该数字仅为 8%。 因此,我们认为:模拟赛道长坡厚雪,具有承载大市值公司的摇篮。中国拥 有全球最大的模拟芯片市场,却自给率较低。在逆全球化和贸易冲突加剧的背景 之下,国产模拟芯片公司具有广阔的成长空间。

此外,我国还有着全球最大的新能源车市场,2023 年,近 60%的电动汽车注 册来自于中国,电动车型需要多达 400 余颗模拟芯片,而 C 级电动车用量更是超 过了 650 颗,可见车规模拟芯片市场的庞大。 目前国内厂商在汽车模拟芯片市场影响力有限。例如,思瑞浦 2023 年 H1 汽 车营收占比仅 8%,同期圣邦汽车营收占比几乎为 0,两者车规级芯片料号均为 100 颗左右,数量较少。矽力杰 2023 年的汽车相关营收也仅有 8%左右。而 2023 年英飞凌、恩智浦和瑞萨的汽车业务营收占比分别达到 56%、56%和 47%。可见 国产模拟芯片厂商在汽车市场仍有较大的发力空间,有望在供应链风险加剧的背 景下,依靠本土优势取得突破性的进展。

3. 破局:国产模拟芯片如何突破深水区?

3.1. 本轮国产模拟芯片周期的起承转合

起(2019 年):中美摩擦升级导致美国限制对华为等终端厂商的上游芯片供 应,直接刺激了对国内终端厂商对国产芯片的倾斜采购。 承(2019-2021 年):5G 和 AIOT 等科技创新,带动消费电子需求快速提升, 同时由于疫情等因素,终端厂商恐慌性备货,拉动了对模拟芯片需求。 转(2021-2023 年):由于下游终端需求不及预期,模拟芯片的渠道和终端库 存较高。同时 TI 开始扩产发动价格战,模拟芯片行业来到了下行周期。 合(2024 年及以后):预计随着下游库存水位逐步好转,下游客户需求将回 归真实终端需求。而终端需求在汽车智能化、工业 4.0 升级以及 AI 等产业新趋势 加持下,有长期稳定的增量空间,叠加存量中的国产替代空间,国产模拟厂商业 绩有望稳步向上。

3.2. “转”→“和”,当下模拟芯片行业在什么位置?

3.2.1. 短期看库存:消费电子率先完成去化,工业&汽车即将见底

海外龙头减产下,库存持续去化,模拟行业底部或至。国际模拟龙头 TI 于 2023 年 10 月业绩说明会已宣布减产,并表示这种放缓将持续到 FY23Q4,目前 减产策略卓有成效,TI 存货金额已经企稳。此外,值得注意的是:TI 在 24Q1 业 绩会中表示其将寻求保持较短的交货时间,不预期在短时间降低库存规模。因此, 我们认为 TI 库存保持高水位的原因很可能是——运营策略的改变带来的主动补 库,而非因下游需求萎靡减少提货。 ADI 方面,根据二季度业绩交流会,ADI 库存持续去化,第二季度库存 14.8 亿美元,环比减少 0.74 亿美元,库存天数从 201 天降至 192 天,渠道库存周数 降低为 8 周。预计第三季度库存将继续去化。随着客户库存趋稳,以及订单量的 增长,ADI 表示二季度将会是周期低点,预计第三季度所有 B2B 市场都将实现增 长,同时产能利用率和毛利率也将在二季度触底。 国内 A 股公司库存天数趋势下降。以圣邦和艾为为例:圣邦存货周转天数在 2023 年连续三季度下降,由 2023 年第一季度的 286 天下降至 2023 年第四季度 的 219 天,2024 年第一季度由于淡季及补库有所上升;艾为电子存货周转天数表 现出单边下降的趋势,由 2023 年第一季度的 293 天下降至 2024 年第一季度的 110 天。

从下游库存来看:根据德州仪器 2024 年一季度业绩说明会,消费市场库存水 位已基本恢复正常,并率先开启了复苏。部分工业领域的下游客户去库周期也已 进入尾声,部分客户或产品线已经恢复出货成长。随着下游库存逐渐恢复正常, 下游景气度的复苏有望带动模拟芯片行业向上。此外,IDC 也预计“工业和汽车 市场将在 24 年上半年优先调整库存,并在第三季度迎来反弹。” 从模拟芯片厂商业绩来看,受益于消费电子率先复苏,大部分国内模拟芯片 厂商开始回暖,圣邦股份、南芯科技、艾为电子、杰华特和帝奥微一季度营收同 比分别增长 42%、111%、102%、9%和 70%。国际模拟大厂由于聚焦汽车及工业 市场,业绩有所分化,一季度 TI 和 ADI 分别同比下滑 16%和 23%。

此外,ADI 也早已发布涨价函,展现公司对供需情况回暖的乐观态度。据芯 电易抢单网公众号,模拟芯片巨头 ADI 发布最新涨价函,此次涨幅在 10%-20%, 包括新订单及现有预订需求。ADI 表示,为了可持续地为客户维持老物料的供应 保障,将提高一些老物料产品的价格,自 2024 年 2 月 4 日起开始执行。一方面, ADI 通过提高老产品价格,推动客户换新产品。另一方面,ADI 也透露出下游需求 回暖、对未来业绩增长的信心。此前,ADI 于 2023 年 11 月的业绩说明会上表示, 公司新产品 design-wins 和更成熟的产品将持续同环比增长,因此公司对过去几 年(2.5 年)中设法提高的定价充满信心,他们将反映成本的增长。公司将维持这 些价格,并总体看好目前的状况和未来的定价环境。

3.2.2. 中期看格局:“国九条”+“科八条”协力,行业内卷有望缓和

近年国内模拟 IC 设计上市公司数量迅速增长,加剧行业竞争。近年来,由于 宏观经济运行平稳,国内半导体市场需求随经济发展日趋扩大,我国集成电路半 导体产业迅猛发展,2021 年我国 IC 产业销售额破万亿大关。据中国半导体行业 协会统计,我国 IC 产业销售额由 2017 年的 5411 亿元增长至 2021 年的 10458 亿元,每年增长率保持 15%以上。与此同时,设计模拟芯片的上市公司数量也逐 年新增,由 2018 年屈指可数的 5 家,增长到 2023 年的 33 家;整个半导体行业上 市公司也达到了 151 家,模拟芯片产业在资本市场炙手可热。

随着越来越多的玩家加入,行业竞争加剧,特别是消费端等产品同质化较强 的市场。此外,海外龙头厂商采取激进的价格策略,进一步加剧模拟芯片行业的 价格竞争:TI 在 2023 年 5 月全面下调了中国市场的芯片价格,且降价没有固定 幅度和底线,以试图在行业复苏前的至暗时刻,抢占更多市场份额。因此,模拟芯 片行业遭受到“内卷”与“外卷”的双重打击,2023 年行业整体需求和盈利能力 均出现了一定程度的下滑。

不过目前,在政策推出和行业整合方面,我们均观察到一些积极情况: 1)新“国九条”严把发行上市准入关,提高上市门槛。不少公司在此情况下 暂缓了 IPO 计划,例如:(1)钰泰上市申请于 2022 年 6 月被受理,时隔 8 个月 后,钰泰的 IPO 被终止;(2)硅动力科创板首发于 2023 年 6 月 5 日上会,两天 后撤回了发行上市申请,上交所亦终止其发行上市审核;(3)上交所终止对微源 半导体股份有限公司在科创板上市审核的决定等等。我们认为新“国九条”的推 出将有效优化上市公司质量与结构,并间接优化行业竞争格局。 2)“科八条”支持并购重组,加速行业资源整合。在目前行业磨底的阶段, 一些中小企业资金实力有限、成本控制能力较弱,且目前一级市场融资能力受到 限制,因此无法经历长期的价格战,被并购或为它们最好的退出路径。“科八条” 进一步突出科创板“硬科技”特色,支持科创板上市公司开展产业链上下游的并 购整合,或将加速行业资源整合,竞争情况优化可期。

3.2.3. 长期看需求:AI+汽车电动化增量可期,国产替代方兴未艾

1、AI 贡献新增量:我们认为 AI 趋势之下,模拟芯片将会迎来下一个蓝海。 AI 对模拟行业的增量可分为“云侧”和“端侧”两方面: 云端测增量主要来自于 AI 服务器,生成式 AI 的出现拉动了对服务器、计算 机等算力的需求,随着算力需求的提升,AI 设备的能耗、散热等问题凸显,给 AI 供电芯片带来了新的挑战。高效率、低功耗、持续稳定的供电成为了关键。 例如,在 AI 和高性能计算设备对功率的需求不断增加下,PMIC 需要能够在 更小的封装中提供更高的功率输出。同时,为了减少热损耗并提高系统的整体能 效,PMIC 需要具备高转换效率。此外,AI 算法的迭代快速,对应的硬件平台也 需要灵活调整,这就要求 PMIC 能够支持多种电压轨配置,且可以通过软件或固 件进行动态电压和频率调整,以适应不同的运算负载和能效需求,在此情况下, 多相电源管理芯片能够分摊负载,实现更低的输出电压纹波、更高的能量效率和 更好的瞬态性能。另一方面,AI 芯片也对 PMIC 多通道输出能力,热稳定性,和 集成度提出一定要求。 定量来看,据 Omdia,AI 服务器中的电源管理芯片价值将会是普通服务器的 3 倍到 10 倍。

此外,AI 服务器需求也快速增长,根据 Statista,全球 AI 服务器市场规模将 在 2027 年达到 880 亿美金,2023-2027 年 CAGR 达 23.2%。这将带动 AI 服务 器的模拟芯片需求从‘量’和‘价’两个维度增长。

2、端侧的增长:端侧增量主要来源于 AI PC 及 AI phone,我们认为端侧 AI 将会接力云端 AI,为 AI 的蓝海打开第二增长曲线:AI 终端在端侧运行 AI 大模型, 对应硬件具备高算力和性能,同时也暗示着较高的功耗和散热需求,这对电源系 统提出了更高的要求。综合来看,降低端侧AI设备运行功耗和散热的方法有三种: 1)制程升级,采用更高制程的芯片工艺降低功耗; 2)架构变革,采用异构计算,或者采用 ARM 等低功耗架构; 3)电源升级——提高电源系统容量或效率。 相对于升级制程和更换架构,升级电源或使用更高效的电源芯片往往更为直 接,且具有立竿见影的效果,而不用考虑架构改变对整体兼容性或是制程升级对 可靠性等的影响。因此,我们认为,高效的电源管理芯片将会是端侧 AI 设备解决 功耗瓶颈的重点之一。 目前,相关方案已经逐步推出,例如希荻微推出了 HL7603,具有宽电压范围, 从而能够充分利用硅阳极电池在 3.4V 至 2.7V 的电压范围内的额外容量,极大提 升了手机续航时间,能够满足 AI 手机对电池管理的高效需求。

展望未来,AI 终端发展趋势乐观。Canalys 预计 2024 年底,最新版本的 Windows 将发布 AI 增强功能,AI 工具将广泛集成到商业和生产力软件中,因此, 具备 AI 功能的 PC 市场将在 2025 年和 2026 年实现大幅增长。到 2027 年,出货 量预计将超过 1.75 亿台,占 PC 总出货量的 60%以上,期间出货量 CAGR 将达 到 64%。手机方面,Canalys 预测,2024 年,出货的智能手机中有 16%具备 AI 功能,到 2027 年将上升到 47%。如前所述,AI 终端设备模拟芯片配置有望升级, 随着 AI 终端在市场逐步渗透,模拟芯片单机价值量有望提升。

此外,AI 渗透还有望激发消费电子换机需求,这一预期的实现依赖于健全的 AI 生态系统与优质的用户体验。目前,我们观察到众多消费电子品牌厂商已经着 手布局自己的 AI 生态系统。例如,Apple 推出其智能系统 Apple Intelligence,三 星构建了 Galaxy AI 生态系统。尽管如此,端侧 AI 体验目前仍有所局限,大部分 AI 终端的功能围绕文字创作、音频转录与翻译等场景,且效果还有优化空间。 我们认为随着各家品牌厂商的 AI 生态系统逐步完善,有望覆盖更广泛的 AI 应用场景,同时现有应用场景的用户体验也有望持续改善。综合来看,2024 年或 将为端侧 AI 元启之年,2025-2027 则将会是快速放量之年,模拟芯片有望因消费 电子更新迭代而同步受益。

2、电车智能化趋势带动模拟芯片量价齐升

受益电动化、智能化趋势,模拟芯片需求也大幅提升。现阶段,新能源汽车 对于模拟芯片的需求主要是由电动化、智能化所催生,如动力系统、自动驾驶,车 载娱乐、仪表盘、车身电子及照明等领域。具体来看,新能源汽车的模拟芯片需求 分为动力系统、信息娱乐、车身及 ADAS 四个部分: 动力系统:新能源汽车的动力方式由电池、电机、电控所组成的,系统涉及到 多次电能转换,例如,通过逆变器将锂离子电池的直流电转换为交流电以驱动电 机;同时,电源管理 IC 将用于报告电池状态、控制充电和平衡电池等功能。 信息娱乐应用:主要应用领域有车载音响系统,车载多媒体播放器和显示器; 车载全球定位系统、车载电脑、汽车防盗系统、泊车辅助系统、无钥匙进入系统和 远程遥控启动器等,此类功能的实现需要各种模拟 IC,例如电源管理 IC、音频放 大器及显示驱动 IC 等。 车身:车身域包括车身电子、汽车安全、舒适性控制和信息通讯系统;汽车照 明主要包括照明灯具、内外部信号灯具等 ADAS:ADAS 系统需要极高性能和可靠性的毫米波雷达、监控摄像系统、车 联控制模块、电源辅助模块等,这些都离不开高性能模拟芯片,如放大器、接口、 电源管理芯片等。

根据美国国际贸易委员会的数据,传统汽车的半导体元件价值平均为 330 美 元,而混合动力汽车的半导体元件价值平均高达 1,000 美元,零部件数量多达 3,500 个。混合动力汽车和电动汽车的半导体元件数量已是内燃机汽车的两倍。全 自动驾驶汽车采用激光雷达传感器、5G 通信和图像识别系统设计,预计其半导体 元件数量将是非自动驾驶汽车的 8 到 10 倍。 受电气化、自动驾驶、互联互通和移动即服务等趋势的推动,汽车半导体市 场有望从 2021 年的 530.4 亿美元增长至 2029 年的 1038.5 亿美元,8 年 CAGR达 8.8%。而 ICVTank 数据显示,模拟芯片在汽车芯片中占比近 30%,有望充分 受益汽车电气化及智能化的趋势。

3.3. 破局策略:“研发创新+并购扩张”或将是模拟 IC 行业发展的主旋律

如前所述,我们认为“通过某一强势产品切入市场,再围绕该市场,迎合客 户需求,拓展其他产品,最后进一步提供一整套解决方案或者参考设计。”这或是 模拟公司做大做强的标准路径。通过对德州仪器复盘及模拟 IC 行业现状的分析, 我们认为国产模拟 IC 设计厂商突破“深水区”主要在于“研发创新”及“并购扩 张”两点。

复盘海外龙头发展之路,TI 在其发展历程中曾经历过数次模拟芯片公司的收 购,包括美国国家半导体和 Burr-brown 等,这些收购迅速扩充了 TI 的产品组合 和客户资源;同时,向工控和汽车等高端市场转型也是发展的必然选择,TI 自 2007 年起一方面通过收购其他公司扩充市场和技术,另一方面将更多资源投入汽车和 工控,2013 年后逐步取得成效:汽车和工业收入占比迅速提升,工控和汽车市场 壁垒高、市场大且产品周期长,为 TI 模拟龙头的地位打下了坚实的基础。

国内市场来看,国产厂商既有充分的内部条件去并购和发展高端市场,外在 的环境也决定行业必须去整合资源,走向高端: 第一,2023 年之前,一级市场火热,半导体行业也是国内政策重点发力的方 向,不少半导体公司完成上市并积累了丰富的现金流,一旦有优质标的,它们有 足够的资金实力去完成并购交易。另一方面,由于目前一级市场融资环境的恶化 与行业竞争加剧,许多中小型公司不得不选择被并购。 第二,国内模拟厂商借贸易冲突这一契机发展起来,但贸易冲突产生的壁垒 不可能永远存在,国内模拟芯片厂商想要与国际龙头竞争,甚至走向海外,必须 将目光放得更长远,发展高端市场,重视研发投入和资源整合,形成投入正向反 馈,而不是陷入价格战的恶性循环(价格战→低利润→低研发投入→继续参与低 端市场→继续价格战)。 第三,海外龙头均采取 IDM 模式,并逐渐转向 12 吋产线,对应的是成本控 制能力和产品供应能力的大幅提升。国内模拟芯片玩家往往采用 Fabless 模式, 通过转向 IDM 或者虚拟 IDM 等模式,一方面能够降低成本并增强供应能力,另一 方面也对应了更强的产品实力和更快的产品扩充速度。 通过并购和研发创新,国产芯片厂商能够拓宽产品品类,便于客户进行供应 链管理,增强竞争优势、提高产品研发效率和产品实力,并进行差异化竞争,例如 通过高端产品切入工控、汽车等竞争相对缓和的市场,有效避免内卷,使得投入 正向循环,从而达成“破局”。另一方面,通过转向 IDM 或者虚拟 IDM 模式,也 能加强成本控制能力和产品供应能力,从而强化整体竞争实力。

3.3.1. 研发创新:从低端产品切入高端产品,从消费级切入工车规级产品

国内大部分模拟芯片厂商在发展初期,往往专注于一两类芯片产品。在上一 轮周期中,国内大部分模拟芯片公司都凭借部分具有竞争力的产品,在科技浪潮 下淘到一桶金沙,比如纳芯微的信号感知芯片、南芯科技的电荷泵、晶丰明源的LED Driver、芯朋微的 ACDC 等。各家都在原有专注的产品基础上不断扩张料号 品类,积极拓展产品矩阵,研发支出占收入比逐步上升。而像圣邦股份、思瑞浦、 艾为电子等公司也通过并购或者自研的方式,逐渐转型为拥有电源管理芯片和信 号链芯片的平台型企业。 目前低端市场同质化严重,高端市场核心在于人才。高端模拟芯片的设计有 很高的技术壁垒,任何一点小小的突破都需要付出很大的努力。例如以家电为例, 就要充分考虑高参数降额、全面应力控制、多重负载控制、多区域控制、复位等问 题。而中国大陆芯片行业起步晚,前期主要依赖进口,人才储备量不足,但全球产 业在向中国转移,国内芯片产业规模扩展得很快,这也让芯片市场对人才的需求 显得更加迫切,需要国内模拟芯片厂商进行大量研发投入。

研发创新主要在于高端产品的研发和高端市场的拓展: 产品升级:国内部分公司开始高端转型,即将进入收获期。例如,杰华特、 晶丰明源等企业开始投入壁垒较高的大电流 DCDC,其中多相控制器+DrMOS 是 低压高功耗应用场景的最佳解决方案。其中,杰华特已经可以为 Intel® 第 12 和 13 代酷睿处理器提供整体的 Vcore 解决方案,且杰华特 IMVP9.1 电源方案通过 Intel 官方认证并进入 PCL list。晶丰明源则率先发布首款国产 10 相多相控制器, 2023 年产品向 16 相升级,且根据公司战略规划,未来 DC/DC 产品线将推出包 含多相控制器、DrMos、eFuse 和 POL 产品在内的整体产品方案。

市场升级:从消费级产品往价值量更高的工规级、车规级产品布局。模拟芯 片之所以具备较强的抗周期能力,是因为下游应用领域非常广泛。然而中国模拟 芯片公司起步较晚,基本上都基于上一轮的消费电子周期发展起来,以消费级产 品为主,因此模拟芯片厂商发展与消费电子周期十分相关。但是从海外 TI、ADI 等 龙头企业来看,其更注重毛利率较高,竞争格局较好的工业、汽车级产品,TI 2023年工业+汽车占比甚至达到 74%。同时,在 2023 年整个模拟芯片行业去库存之 际,其汽车业务依然逆势增长 49%,从而对冲了其他领域的业绩下滑。 综合来看,国内模拟芯片公司要想进一步发展,必定需要往更多领域布局。

相较于消费电子,工业及汽车市场产品附加值较高,对产能规划更加精准。 与消费级芯片相比,车规级芯片需要面对更为苛刻的应用环境,对其可靠性、安 全性要求极其严格。车规级认证技术难度较大,需要投入一定的人力物力和时间 进行测试,同时越复杂的产品所需的时间越久、费用越高。以电源管理芯片为例, 工业、汽车等领域往往需要其能够支持更高的电压和更大的电流,同时需要经历 更严苛的产品测试及验证,因而产品附加值也更高。

高端市场的资质要求通常更高,以车规模拟芯片为例,对于新进入企业来说, 车规级芯片产品通常需要通过 AEC-Q 系列、功能安全标准 ISO 26262 等认定, 并通过长周期的验证才能进行批量销售。

中国汽车模拟 IC 市场快速增长,部分企业加快产品布局。根据中国汽车工业 协会数据,2024 年 1-6 月,新能源汽车产销分别完成 492.9 万辆和 494.4 万辆, 同比分别增长 30.1%和 32%。6 月新能源车国内零售渗透率 48.4%,较去年同期 34.9%的渗透率提升 13.5 个百分点,新能源车销售持续向好。 随着电车智能化趋势持续,汽车芯片需求有望充分受益。据 IC insights 数据, 2022 年全球汽车专用模拟芯片市场规模将增长 17%至 138 亿美元,是增速最快 的模拟芯片下游市场。在此基调之下,国内如圣邦股份、思瑞浦、纳芯微、帝奥微 等公司都积极开拓汽车产品布局,并逐步取得成果。

3.3.2. 并购扩张:横向发展扩大产品矩阵,纵向延伸铸造行业护城河

我们认为,模拟 IC 公司有两大并购路径:横向扩张和纵向延伸。

一、横向扩张:通过并购来增加产品线,并加强公司竞争力。 横向并购有助于丰富产品料号、扩大下游布局,提高整体竞争力。一方面,并 购有助于模拟芯片公司进入新的市场,扩大业务体量。此外,在不同的产品上,通 过相似的应用场景,客户群体及技术,能够形成产品线协同,分摊一些成本。另一 方面,通过并购提升可用料号数量,可以方便客户进行供应链管理,在此基础上 将多类产品“打包”,进而为客户提供整套解决方案,有助于增加客户粘性。 从海外大厂实践来看,无论是德州仪器、英飞凌还是亚诺德,都持续收购优 质资产,扩充产品矩阵,完成前瞻性行业布局。例如,TI 在收购美国国家半导体 之后,将自身料号数量从 3 万扩展到 4.2 万种,并拓展了工业、汽车等市场的客 户资源。 因此,我们认为:对于国内的模拟芯片公司来说,并购优质标的是增加产品 线和竞争实力的有力措施。

在当前环境下,我们认为模拟行业并购或将逐步频繁起来。首先,当前模拟 芯片行业正值周期底部,竞争压力较大,不少资金实力较弱的小公司或将面临财 务困难的局面,不得不选择被并购。其次,“国九条”与“科八条”的政策推出, 使得一级市场的这类公司的退出路径由 IPO 开始向并购倾斜。此外,模拟芯片上 市公司可用资金充足,足以支持他们去并购有价值的标的:截至 2024 年第一季 度,模拟芯片设计(申万)公司 34 家公司中有 22 家可用资金在 10 亿以上,有 8 家公司可用资金在 20 亿以上,行业可用资金超过 540 亿。 综合来看,我们认为资金实力较强的模拟芯片公司有望在周期底部通过并购 逆势布局,并在新一轮周期中占得优势。

二、纵向延伸:IDM 或为模拟芯片发展“必经之路”。 模拟 IC 自有制造工艺是核心竞争力,IDM 模式优势明显。模拟芯片的设计是 一个反复计算、设计、验证和迭代的过程,与用代码综合调用门单元表征逻辑 0 和 1 的数字芯片不同,模拟芯片关注电流、电压和寄生等等来自半导体器件本征的特 性。而器件特性是与工艺深度绑定的,无论用通用的 CMOS,还是 BCD、SiGe 或 者 GaN,都需要了解器件的特性和极限。为了和工艺紧耦合,很多模拟公司采用 IDM 模式,保证设计和制造流程保持紧密合作。同时,高端模拟芯片也需要自主 的生产工艺支持,一些高性能的产品甚至必须要定制化的工艺来生产,强行使用 代工模式生产会造成产能或成本上的不匹配。此外,IDM 模式能降低成本,享有 更高的产品附加值。因此,IDM 模式或成为模拟芯片公司发展的“必经之路”。 观察海外模拟龙头厂商,如 TI、ADI 等均采取了 IDM 模式进行协同优化,而 中国模拟芯片公司主要是 Fabless 模式。IDM 模式对固定资产的投资较高,通常 具有更高的经营风险,因而资金门槛较高。国内模拟芯片公司在近年成长起来, 全流程的芯片设计、制造对于国内企业来说仍旧是一笔巨大的支出。 尽管 IDM 模拟难度较大,但是国内不少企业已经开始探索虚拟 IDM、Fablite 等模式,例如:1)纳芯微已经承接了部分芯片的封装测试;2)唯捷创芯成立了 子公司唯捷精测以测试部分公司产品;3)南芯科技正在与先前的制造和封测环节 的企业合作,开发自有工艺,保持上游环节的领先性;4)灿瑞科技已经建成全流 程的封测产线承接此环节;5)杰华特采取虚拟 IDM 模式,目前已建构了 0.18 微 米的 7 至 55V 中低压 BCD 工艺、0.18 微米的 10 至 200V 高压 BCD 工艺、以及 0.35 微米的 10 至 700V 超高压 BCD 工艺等三大类工艺平台。


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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