什么叫模擬芯片 模擬芯片是干什么用的 模擬芯片有哪些特點(diǎn)

集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)專業(yè)性強(qiáng)、復(fù)雜程度高、迭代速度快，具有較高的技術(shù)門檻。而模擬芯片的性能指標(biāo)更為復(fù)雜，設(shè)計(jì)過程具有學(xué)習(xí)曲線長、輔助工具有限、高度依賴設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)與能力等特點(diǎn)。模擬芯片的設(shè)計(jì)過程中，溫度、噪聲、干擾等外部參數(shù)變化對性能指標(biāo)的影響難以通過EDA工具實(shí)現(xiàn)精確仿真，同時(shí)芯片制造及封裝的繁雜工序中，各道工序的誤差都可能導(dǎo)致單個(gè)晶體管實(shí)際物理參數(shù)與理論模型之間產(chǎn)生誤差，難以精確衡量及控制。

因此，模擬芯片的設(shè)計(jì)除考慮邏輯層面的設(shè)計(jì)外，需要重點(diǎn)考慮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和元器件參數(shù)之間的匹配及相互影響，熟悉大部分元器件的特性和不同的生產(chǎn)制造封裝工藝，并通過持續(xù)試錯(cuò)在電路設(shè)計(jì)和制造工藝之間進(jìn)行精心匹配，最終保證產(chǎn)品的性能參數(shù)符合預(yù)先設(shè)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)入本行業(yè)的技術(shù)壁壘較強(qiáng)。

芯片可以分為數(shù)字芯片和模擬芯片兩個(gè)大類，數(shù)字芯片主要進(jìn)行邏輯運(yùn)算，包括CPU、內(nèi)存芯片、和各種DSP芯片等;模擬芯片主要處理模擬信號，種類細(xì)且繁。包括模數(shù)轉(zhuǎn)換芯(ADC)、放大器芯片、電源管理芯片、PLL等等。

模擬芯片是處理外界信號的第一關(guān)，所有數(shù)據(jù)的源頭是模擬信號，模擬芯片是集成的模擬電路，用于處理模擬信號。模擬信號是在時(shí)間和幅值上都連續(xù)的信號，數(shù)字信號則是時(shí)間和幅值上都不連續(xù)的信號。外界信號經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)化為電信號后，是模擬信號，在模擬芯片構(gòu)成的系統(tǒng)里進(jìn)行進(jìn)一步的放大、濾波等處理。處理后的模擬信號既可以通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器輸出到數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行處理，也可以直接輸出到執(zhí)行器。

一、模擬芯片的兩大主要用途

1、信號鏈-連接真實(shí)世界與數(shù)字世界的橋梁。

現(xiàn)實(shí)世界的信號鏈續(xù)的線性信號方式出現(xiàn)，比如輻射(光和顏色)、運(yùn)動(dòng)(位臵、速度和加速度)、聲音、壓力等，而在數(shù)字世界中信號是瞬時(shí)變化的，比如數(shù)字芯片僅能識別0伏狀態(tài)或五伏狀態(tài)，而不識別介于兩者之間的信號，因此需要由傳感器收集信號，然后模擬芯片將這類可量化的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(0和1)，再交由數(shù)字芯片處理。主要包括三大類，即線性產(chǎn)品放大器等)、轉(zhuǎn)換器(ADC等)、接口。

2、電源鏈-管理和分配電源。

電源鏈產(chǎn)品可以提供電路保護(hù)，并為內(nèi)部的各種組件提供穩(wěn)定、適當(dāng)?shù)碾妷汉?a href="http://srfitnesspt.com/tags/電流/" target="_blank">電流，其包括四大類，一是以市電AC為電源的AC/DC芯片、二是以電池DC為電源的電池管理芯片、三是通用負(fù)載解決方案(DC/DC轉(zhuǎn)換)、四是特殊負(fù)載解決方案(LED驅(qū)動(dòng)為代表)。

模擬下游應(yīng)用市場占比基本穩(wěn)定，2020年通信(36%)>汽車(24%)>工業(yè)(21%)>消費(fèi)(18%)，市場規(guī)模分別為通信201億美元、汽車135億美元、工業(yè)114億美元、消費(fèi)99億美元。其中汽車近年略有提升，從2014年的20%提升到2020年的24%;消費(fèi)略有下滑，從2014年的23%下降至18%。

行業(yè)格局穩(wěn)定，TI、ADI為雙龍頭。TI(強(qiáng)于電源鏈和ADI(強(qiáng)于信號鏈)為模擬市場雙龍頭，2020年分別占模擬市場的19%、9%，2020年CR6=52%。模擬市場具備產(chǎn)品具備“常青樹”特性，加之下游應(yīng)用分散，因此客戶粘性極強(qiáng)，行業(yè)格局穩(wěn)定，行業(yè)內(nèi)部的格局變化多來自于兼并收購。

二、模擬芯片特點(diǎn)

1、應(yīng)用領(lǐng)域繁雜:模擬集成電路按細(xì)分功能可進(jìn)一步分為線性器件(如放大器、模擬開關(guān)、比較器等)、信號接口、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、電源管理器件等諸多品類，每一品類根據(jù)終端產(chǎn)品性能需求的差異又有不同的系列，在現(xiàn)今電子產(chǎn)品中幾乎無處不在。

2、生命周期長:數(shù)字集成電路強(qiáng)調(diào)運(yùn)算速度與成本比，必須不斷采用新設(shè)計(jì)或新工藝，而模擬集成電路強(qiáng)調(diào)可靠性和穩(wěn)定性。一經(jīng)量產(chǎn)往往具備長久生命力。

3、人才培養(yǎng)時(shí)間長:模擬集成電路的設(shè)計(jì)需要額外考慮噪聲、匹配、干擾等諸多因素，要求其設(shè)計(jì)者既要熟悉集成電路設(shè)計(jì)和晶圓制造的工藝流程，又需要熟悉大部分元器件的電特性和物理特性。加上模擬集成電路的輔助設(shè)計(jì)工具少、測試周期長等原因，培養(yǎng)一名優(yōu)秀的模擬集成電路設(shè)計(jì)師往往需要10年甚至更長的時(shí)間。

4、低價(jià)但穩(wěn)定:模擬集成電路的設(shè)計(jì)更依賴于設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)5與數(shù)字集成電路相比，在新工藝的開發(fā)或新設(shè)備的購置上資金投入更少，加之擁有更長的生命周期，單款模擬集成電路的平均價(jià)格往往低于同世代的數(shù)字集成電路，但由于功能細(xì)分多，模擬集成電路市場不易受單一產(chǎn)業(yè)景氣變動(dòng)影響，因此價(jià)格波動(dòng)幅度相對較小。

三、一年數(shù)字，十年模擬

與數(shù)字芯片依賴工具、軍團(tuán)作戰(zhàn)不同，模擬芯片設(shè)計(jì)極度依賴工程師個(gè)人經(jīng)驗(yàn)。

從晶體管規(guī)模看，數(shù)字芯片遠(yuǎn)大于模擬芯片，但這并不意味著模擬芯片設(shè)計(jì)難度更低。恰恰相反，數(shù)字芯片能夠通過“軍團(tuán)式”作戰(zhàn)較快的堆疊出芯片，而模擬芯片則更依賴于工程師個(gè)人，通常一名工程師3-5年才能找到感覺，10年以上才能在某一領(lǐng)域擁有足夠的經(jīng)驗(yàn)，因此模擬工程師常被戲稱為“老中醫(yī)”。

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四、模擬芯片極度吃經(jīng)驗(yàn)的主要原因

?1、與數(shù)字追求運(yùn)算速度與成本的平衡不同，模擬芯片需要平衡的因素很多，比如信號鏈需要考慮信噪比/失真/濾波能力/漂移/能耗/可靠性/穩(wěn)定性，電源鏈需要考慮效率/精度和漂移/紋波/電磁干擾/動(dòng)態(tài)響應(yīng)/安全性/可靠性/穩(wěn)定性。

?2、數(shù)字芯片的設(shè)計(jì)過程高度流程化，能夠使用到很多規(guī)范化的EDA設(shè)計(jì)工具、IP等。而模擬芯片實(shí)現(xiàn)同一功能能夠有多種路徑實(shí)現(xiàn)，沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

?3、模擬芯片寄生效應(yīng)較多+同一功能的實(shí)現(xiàn)路徑較多A因此仿真無法覆蓋所有場景，只有通過流片后看到真是表現(xiàn)再做調(diào)整。

?因此模擬芯片的設(shè)計(jì)過程，是一個(gè)反復(fù)設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、迭代的過程，工程師在經(jīng)驗(yàn)積累過程中形成的“感性直覺”往往是不能用公式、甚至語言描述的。而這些經(jīng)驗(yàn)，需要實(shí)打?qū)嵶鲞^多個(gè)項(xiàng)目，經(jīng)歷流片、封測和量產(chǎn)，從眾多坑中爬出來才能積累。

模擬與數(shù)?；旌闲酒艣r

數(shù)字芯片和模擬芯片的區(qū)別

數(shù)字芯片與模擬芯片對比

數(shù)字芯片是由多個(gè)相同的單元電路組成，模擬芯片是由各個(gè)不同的單元組成。

數(shù)字芯片基本上是CMOS結(jié)構(gòu)，模擬芯片由一個(gè)或多個(gè)PN結(jié)構(gòu)組成。

數(shù)字芯片只能處理數(shù)字信號，而模擬芯片只能處理模擬信號，兩者不能互換。

數(shù)字芯片利用的是晶體的開關(guān)作用，模擬芯片利用的是晶體管的放大作用。

集成電路產(chǎn)品根據(jù)處理信號類型的不同，分為模擬芯片和數(shù)字芯片。模擬芯片主要用于處理信息參數(shù)在給定時(shí)間范圍內(nèi)表現(xiàn)為連續(xù)的信號，即模擬信號，其特點(diǎn)為信號幅度隨時(shí)間連續(xù)變化，能真實(shí)、逼真地反映物理世界，模擬信號易衰減且不易存儲(chǔ)。

數(shù)字芯片主要用于處理模擬信號經(jīng)采樣量化后得到的離散信號，即數(shù)字信號，以二進(jìn)制（0/1）表示，其特點(diǎn)為信息參數(shù)在時(shí)間和幅度上均為離散，數(shù)字信號易存儲(chǔ)、不衰減，適合被高速處理。數(shù)?；旌闲酒屑扔心M電路又有數(shù)字電路，其中模擬電路通常是核心部分，數(shù)字電路用于控制模擬電路實(shí)現(xiàn)特定算法。因此，數(shù)模混合芯片通常被認(rèn)為屬于模擬芯片范疇。

根據(jù)功能的不同，模擬芯片大致分為電源鏈和信號鏈兩大類。電源鏈主要用于管理電池與電能，信號鏈主要用于處理信號。電源鏈主要包括DC-DC、線性穩(wěn)壓器、PMIC、LED驅(qū)動(dòng)芯片等；信號鏈主要包括比較器、運(yùn)算放大器、ADC、DAC、接口芯片等。

根據(jù)下游產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域的不同，模擬芯片可以分為通用芯片和專用芯片（ASIC芯片）。通用芯片的設(shè)計(jì)性能參數(shù)不會(huì)特定適配于某類應(yīng)用，可以適用于各種各樣的電子系統(tǒng)，一般包括信號鏈路的放大器Amp、信號轉(zhuǎn)換器ADC/DAC、通用接口芯片、比較器和電源鏈路中的穩(wěn)壓器等。

通用芯片產(chǎn)品細(xì)分品類多，生命周期長，市場穩(wěn)定。ASIC芯片是指應(yīng)特定用戶要求或特定電子系統(tǒng)的需要而設(shè)計(jì)、制造的集成電路，通常應(yīng)用于專門領(lǐng)域的電子產(chǎn)品，如通信、汽車、消費(fèi)電子、工業(yè)等。ASIC芯片作為集成電路技術(shù)與特定用戶的整機(jī)或系統(tǒng)技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，與通用集成電路相比具有體積更小、重量更輕、功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增強(qiáng)、成本降低等優(yōu)點(diǎn)。

由于專用性導(dǎo)致不同廠商的產(chǎn)品難以直接互相替代，ASIC芯片產(chǎn)品擁有更強(qiáng)的客戶黏度。

1什么是模擬芯片

模擬電路的構(gòu)成包括電阻、電容、晶體管等，而模擬集成電路是集成模擬電路來來處理連續(xù)函數(shù)形式模擬信號(如聲音、光線、溫度等)。任何數(shù)據(jù)的源頭都是模擬信號，通過模擬信號向外界傳遞信息，用來處理模擬信號的集成電路就是模擬芯片，模擬芯片是處理外界數(shù)據(jù)的第一關(guān)。

2模擬芯片的種類

模擬芯片種類眾多，應(yīng)用范圍極廣，除常見的信號鏈與電源管理類模擬芯片之外，通信領(lǐng)域的射頻器件、服務(wù)器領(lǐng)域的內(nèi)存接口芯片等專用產(chǎn)品也屬于模擬芯片

(1)按照傳輸弱電信號和強(qiáng)電能量的角度分，分為信號鏈模擬芯片與電源管理模擬芯片。

信號鏈類可以劃分為線性產(chǎn)品、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、接口、其它模擬芯片等

電源管理根據(jù)實(shí)現(xiàn)的功能可分為交直流轉(zhuǎn)換器、LED驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、開關(guān)穩(wěn)壓器、LDO線性穩(wěn)壓器等，將眾多功能集成在一起電源管理模塊則為PMIC。

(2)按功能角度，模擬芯片可分為通用模擬和專用模擬

通用模擬芯片又被稱為標(biāo)準(zhǔn)型模擬芯片，它實(shí)現(xiàn)的功能具有可遷移性，而非面向特定的功能需求，所以適用于各種各樣的電子信息系統(tǒng)中。其通用性也意味著不同廠商的同一種產(chǎn)品具有相互替代性，包括線性產(chǎn)品、電源管理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、接口芯片等產(chǎn)品。

專用模擬芯片是指應(yīng)特定用戶要求和特定電子系統(tǒng)的需要而設(shè)計(jì)、制造的集成電路，專門應(yīng)用于特定領(lǐng)域的芯片，如通信應(yīng)用、汽車應(yīng)用、消費(fèi)電子、工業(yè)應(yīng)用。

(3)模擬芯片產(chǎn)品分為通用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品SLIC和專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品ASSP。

3模擬芯片全球前十大廠商

(1)TI德州儀器：(美國)成立于1930年，是世界第一大數(shù)字信號處理器和模擬半導(dǎo)體組件制造商。主營運(yùn)算放大器，電源管理芯片等

(2)ADI亞德諾：亞德諾(美國)擁有業(yè)界領(lǐng)先的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC以及數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC產(chǎn)品組合，能夠覆蓋所有主要應(yīng)用領(lǐng)域和行業(yè)，是全球數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器龍頭。主營數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、放大器和線性產(chǎn)品、射頻(RF)IC、電源管理產(chǎn)品等

(3)Infineon英飛凌：英飛凌(德國)是全球十大半導(dǎo)體制造商之一，是電源管理行業(yè)的領(lǐng)先供應(yīng)商，提供各種半導(dǎo)體解決方案。主營汽車系統(tǒng)芯片、靜電放電(ESD)與浪涌保護(hù)等

(4)ST意法半導(dǎo)體：意法半導(dǎo)體集團(tuán)于1987年由意大利的SGS微電子公司和法國Thomson半導(dǎo)體公司合并而成，大部分模擬IC銷售目標(biāo)是運(yùn)動(dòng)控制、自動(dòng)化和能源管理應(yīng)用。主營電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片、高壓驅(qū)動(dòng)芯片、智能電源開關(guān)、電力線通信IC等

(5)Skyworks思佳訊：思佳訊解決方案(美國)是一家無線半導(dǎo)體公司，是手機(jī)射頻領(lǐng)域領(lǐng)軍企業(yè)，設(shè)計(jì)并生產(chǎn)應(yīng)用于移動(dòng)通信領(lǐng)域的射頻及完整半導(dǎo)體系統(tǒng)解決方案。主營射頻及無線半導(dǎo)體解決方案、放大器、衰減器等

(6)NXP恩智浦：恩智浦(荷蘭)創(chuàng)立于2006年，其前身為飛利浦公司于1953年成立的半導(dǎo)體事業(yè)部。公司是全球功率放大器的主要供應(yīng)商之一。主營音頻放大器、能源管理、射頻等

(7)Maxim美信：美信(美國)致力于為客戶設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn)和銷售一系列的線性和混合信號集成電路，面向四大終端市場：工業(yè)，通信，消費(fèi)者和處理器。主營電源管理、模擬信號、接口等

(8)ONSemi安森美：安森美半導(dǎo)體(美國)是一家寬頻和電力管理集成電路和標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體的供應(yīng)商，是全球高性能電源解決方案供應(yīng)商。主營高能效電源管理、模擬、傳感器等

(9)Microchip微芯科技：微芯科技(美國)是全球領(lǐng)先的單片機(jī)和模擬半導(dǎo)體供應(yīng)商，為全球數(shù)以千計(jì)的消費(fèi)類產(chǎn)品提供低風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)品開發(fā)、更低的系統(tǒng)總成本和更快的產(chǎn)品上市時(shí)間。主營單片機(jī)、存儲(chǔ)器、電源管理芯片等

(10)Renesas瑞薩：瑞薩(日本)是全球領(lǐng)先的微控制器供應(yīng)商、模擬功率器件和SoC產(chǎn)品的領(lǐng)導(dǎo)者，為汽車、工業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施及物聯(lián)網(wǎng)等各種應(yīng)用提供綜合解決方案。主營微控制器、功率金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管、混合信號集成電路(IC)等

模擬芯片產(chǎn)業(yè)概況

模擬芯片行業(yè)是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重要分支。根據(jù)WSTS的統(tǒng)計(jì)，全球模擬芯片市場規(guī)模從2003年的268億美元增長到2021年的741.05億美元，2021年全球模擬芯片市場規(guī)模占全球半導(dǎo)體整體市場的13.33%，占全球集成電路市場的16.01%。

根據(jù)Frost&Sullivan的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2021年中國模擬集成電路市場規(guī)模達(dá)到3,056.3億元。近年來，雖然本土模擬芯片廠商陸續(xù)崛起，部分高端產(chǎn)品領(lǐng)域甚至超過世界先進(jìn)水平，但目前中國模擬芯片自給率僅為12%，未來仍存在較大國產(chǎn)替代空間。

模擬芯片行業(yè)的特點(diǎn)

（1）產(chǎn)品生命周期長，豐富的產(chǎn)品線是重要競爭要素之一

與數(shù)字芯片追求運(yùn)算效率與成本不同，模擬芯片評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)重點(diǎn)在于電路速度、分辨率、功耗、信噪比、穩(wěn)定性等指標(biāo)，終端客戶對產(chǎn)品認(rèn)證的過程更復(fù)雜、周期更長，最終達(dá)標(biāo)產(chǎn)品的生命周期也更長。數(shù)字芯片通常在1-2年后即會(huì)被更高工藝產(chǎn)品替代，而模擬芯片一般生命周期在5年以上，部分模擬芯片的生命周期可以超過10年。

同時(shí)，模擬芯片種類繁雜，根據(jù)功能可以劃分為信號鏈和電源鏈兩大類，根據(jù)下游用途又可以分為通用模擬芯片與專用模擬芯片，不同產(chǎn)品有不同的性能指標(biāo)，適用于不同的應(yīng)用需求。因此，對于模擬芯片廠商來說，豐富的產(chǎn)品線種類能夠滿足下游客戶不同需求場景，為關(guān)鍵的競爭要素。以全球模擬芯片龍頭德州儀器為例，其目前擁有超過8萬種產(chǎn)品。

國內(nèi)模擬芯片廠商的產(chǎn)品目錄近年來增速相對可觀，但總量與全球龍頭相比仍處于劣勢。

（2）下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛且分散，聚焦細(xì)分領(lǐng)域是普遍策略

模擬芯片產(chǎn)品種類繁多，功能齊全，廣泛應(yīng)用于通信、工業(yè)、汽車電子、消費(fèi)電子以及政企系統(tǒng)等領(lǐng)域中，在不同的領(lǐng)域中又有許多細(xì)分的下游賽道。

例如，通信領(lǐng)域中的無線基礎(chǔ)設(shè)施及有線網(wǎng)絡(luò)，汽車領(lǐng)域中的駕駛輔助和動(dòng)力系統(tǒng)，工業(yè)領(lǐng)域中的航空航天、醫(yī)療設(shè)備和工業(yè)自動(dòng)化，消費(fèi)領(lǐng)域中的計(jì)算機(jī)、手機(jī)和平板電腦，政企系統(tǒng)中的各類服務(wù)器等。另外，不同終端客戶對于芯片的精度、速度、功率、線性度和信號幅度能力方面的需求千差萬別，許多產(chǎn)品往往僅針對特定客戶和應(yīng)用進(jìn)行高度定制，因此下游客戶非常分散。

由于下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛且分散，單一廠商難以覆蓋所有細(xì)分市場，模擬芯片行業(yè)競爭格局較為分散。因此，聚焦細(xì)分領(lǐng)域是模擬芯片企業(yè)普遍采用的商業(yè)策略，即便是全球龍頭廠商也呈現(xiàn)出顯著的專業(yè)特色：德州儀器是電源管理和運(yùn)算放大器領(lǐng)域的龍頭企業(yè)；亞德諾在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器領(lǐng)域領(lǐng)先多年；英飛凌、恩智浦是著名的汽車電子廠商；思佳訊則專注于射頻領(lǐng)域。中國模擬芯片行業(yè)起步較晚，大部分上市公司成立于2000年-2010年。與全球頭部廠商相比，國內(nèi)廠商尚處于發(fā)展初期，產(chǎn)品布局更加聚焦于細(xì)分賽道。在細(xì)分賽道取得優(yōu)勢后通過內(nèi)生或外延方式逐步擴(kuò)充產(chǎn)品線是我國模擬芯片企業(yè)發(fā)展的典型方式。發(fā)行人在成立初期聚焦于以電子霧化終端為代表的個(gè)人消費(fèi)電子領(lǐng)域，并逐漸擴(kuò)展至以電視、機(jī)頂盒、智能掃地機(jī)器人等為代表的智能家居領(lǐng)域，以路由器為代表的網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，以安防監(jiān)控?cái)z像頭為代表的工業(yè)控制領(lǐng)域等。

（3）產(chǎn)品設(shè)計(jì)門檻高，人才是重要競爭要素

模擬芯片性能指標(biāo)復(fù)雜，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)具有輔助工具少、經(jīng)驗(yàn)要求高、操作非標(biāo)準(zhǔn)、多學(xué)科復(fù)合、測試周期長等特點(diǎn)。模擬芯片在設(shè)計(jì)過程中需要重點(diǎn)考慮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和元器件參數(shù)之間的匹配及相互影響，以保證實(shí)現(xiàn)低噪聲、低失真和良好的電流放大及頻率功率特性等；同時(shí)，由于模擬芯片生產(chǎn)工藝的多樣化，設(shè)計(jì)人員需要熟悉大部分元器件的特性和不同的生產(chǎn)制造封裝工藝，且在設(shè)計(jì)過程中需要實(shí)時(shí)關(guān)注功耗、增益及電阻等參數(shù)變化，通過持續(xù)試錯(cuò)在電路設(shè)計(jì)和制造工藝之間進(jìn)行精心匹配。此外，模擬芯片的設(shè)計(jì)過程中可以借助的EDA工具遠(yuǎn)少于數(shù)字芯片設(shè)計(jì)，因此對設(shè)計(jì)人員自身的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)要求較高。

優(yōu)秀的模擬設(shè)計(jì)工程師一般需要10年以上的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。目前全球的模擬設(shè)計(jì)工程師相對短缺，因此擁有一定數(shù)量優(yōu)秀模擬設(shè)計(jì)工程師的企業(yè)將構(gòu)建強(qiáng)大的技術(shù)壁壘。

（4）外延并購是模擬芯片廠商發(fā)展的重要途徑

由于模擬芯片產(chǎn)品相對較高的設(shè)計(jì)難度及相對較長的研發(fā)與驗(yàn)證周期，外延并購為模擬芯片廠商快速積累核心技術(shù)、拓展客戶的重要途徑。

全球龍頭廠商德州儀器、亞德諾等均通過持續(xù)的并購與整合快速提升競爭力并擴(kuò)大市場份額。以2020年亞德諾209億美元收購美信為例，亞德諾原先的下游客戶主要分布在通信、工業(yè)和數(shù)字醫(yī)療領(lǐng)域，而美信的客戶主要分布在汽車和企業(yè)數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，亞德諾通過本次并購，迅速獲得了美信在相關(guān)領(lǐng)域的核心技術(shù)與市場。近年來模擬芯片行業(yè)并購事件頻發(fā)，模擬芯片企業(yè)紛紛通過并購實(shí)現(xiàn)規(guī)模擴(kuò)張或產(chǎn)品線擴(kuò)充。

模擬芯片行業(yè)的發(fā)展趨勢

（1）行業(yè)整體規(guī)模持續(xù)增長

模擬芯片產(chǎn)品品類繁多，生命周期較長，下游應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛。因此，與數(shù)字芯片相比模擬芯片行業(yè)周期性較弱。近年來受益于PC、通信、可穿戴產(chǎn)品、AIoT設(shè)備等電子設(shè)備的品類和市場容量的擴(kuò)張，模擬芯片的市場規(guī)?？傮w呈擴(kuò)張趨勢。根據(jù)WSTS統(tǒng)計(jì)，全球模擬芯片市場規(guī)模從2003年的268億美元增長到2021年的741.05億美元。根據(jù)WSTS預(yù)測，2022年全球模擬芯片市場規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)845.39億美元，同比增長14.08%。

未來隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、新能源汽車、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、無人駕駛、車聯(lián)網(wǎng)、5G通訊、智能安防等新興應(yīng)用領(lǐng)域需求的爆發(fā)，全球集成電路產(chǎn)業(yè)有望在中長期持續(xù)維持高景氣度。特別是汽車電動(dòng)化、智能化的趨勢，以及工業(yè)能源類節(jié)能降耗需求將引發(fā)模擬芯片的升級迭代。根據(jù)ICInsights預(yù)測，2021年至2026年模擬芯片市場規(guī)模將保持11.8%的復(fù)合增長率。

（2）自給率將持續(xù)提升

作為全球模擬芯片第一大市場，我國模擬芯片自給率雖在近年有所提升但仍然偏低。根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2020年中國模擬芯片自給率僅為12%，相比2017年提高6個(gè)百分點(diǎn)。從競爭格局來看，國內(nèi)模擬芯片市場第一梯隊(duì)仍然是以德州儀器、亞德諾等為代表的歐美企業(yè)，部分國內(nèi)企業(yè)近年來通過競爭力提升進(jìn)入第二梯隊(duì)，但整體競爭力相比第一梯隊(duì)仍有差距。

在政策支持、高額投資、工程師紅利、國內(nèi)需求快速增長等一系列有利因素的促進(jìn)下，中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)有望保持快速發(fā)展勢頭，自給率持續(xù)提升。需求方面，由于2018年以來中美貿(mào)易摩擦加劇，終端廠商考慮供應(yīng)鏈安全問題，紛紛尋求國產(chǎn)替代芯片產(chǎn)品。中國模擬芯片企業(yè)背靠最大的電子設(shè)備生產(chǎn)及需求市場，有望持續(xù)受益于產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)替代趨勢。

供給方面，國內(nèi)模擬芯片廠商研發(fā)與創(chuàng)新更多側(cè)重于針對應(yīng)用場景進(jìn)行優(yōu)化，符合模擬芯片場景專用化的發(fā)展趨勢。隨著近年來具有綜合能力的海外優(yōu)秀工程師不斷回流，國內(nèi)模擬工程師整體技術(shù)能力迅速提升，具備了集成化、定制化設(shè)計(jì)的先決條件，國內(nèi)廠商逐漸從國外系統(tǒng)產(chǎn)品的簡單模仿轉(zhuǎn)為自主研發(fā)創(chuàng)新的階段，未來出貨量有望持續(xù)放大。

（3）技術(shù)將向高集成、低功耗、高可靠、行業(yè)定制等方向發(fā)展

個(gè)人消費(fèi)電子和智能家居等領(lǐng)域產(chǎn)品功能的不斷豐富、工業(yè)控制及汽車領(lǐng)域?qū)?jié)能環(huán)保需求的不斷提升，對應(yīng)用終端的外形、體積、續(xù)航時(shí)間、功能性、復(fù)雜程度、能耗等方面提出了更高的要求，從而要求模擬及數(shù)?；旌闲酒哂懈叩募啥?、更小的面積、更高的可靠性、更高的效率。

同時(shí)，隨著通用型芯片競爭的加劇，面向特定的行業(yè)應(yīng)用進(jìn)行定制研發(fā)，提升芯片與電子系統(tǒng)的適配度成為模擬及數(shù)模混合芯片企業(yè)實(shí)現(xiàn)差異化競爭的重要途徑。本土具備較強(qiáng)實(shí)力的公司在面向行業(yè)應(yīng)用進(jìn)行定制化研發(fā)的道路上已取得一定的成果。

（4）設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)與工藝環(huán)節(jié)的耦合度將持續(xù)提升

模擬及數(shù)?；旌闲酒掠螒?yīng)用廣泛且多樣化，代工的標(biāo)準(zhǔn)化程度較數(shù)字芯片低，因此需要設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)與工藝環(huán)節(jié)的深度結(jié)合。一方面，工藝平臺(tái)中工藝器件的多樣化與特色化將影響芯片產(chǎn)品的功耗、成本和良率等重要指標(biāo)；另一方面，模擬芯片的設(shè)計(jì)受工藝制約，高標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)需要工藝匹配實(shí)現(xiàn)。

為強(qiáng)化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)與工藝環(huán)節(jié)的配合，全球模擬及數(shù)?；旌闲酒堫^廠商多采用IDM模式，如德州儀器、亞德諾等。IDM模式有利于從設(shè)計(jì)到制造到封測的全流程技術(shù)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與工藝協(xié)同優(yōu)化；同時(shí)可快速響應(yīng)設(shè)計(jì)需求、驗(yàn)證特色工藝，提高產(chǎn)品的研發(fā)效率。

但I(xiàn)DM模式對前期資本投入要求較高，目前大部分模擬芯片廠商采用Fabless模式，將晶圓制造、封裝測試等工藝環(huán)節(jié)委托給第三方晶圓廠和封測廠。為提升設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)與工藝環(huán)節(jié)的耦合，部分優(yōu)秀Fabless廠商在工藝技術(shù)、封測技術(shù)等方面具有較強(qiáng)積累，通過與晶圓廠及封測廠合作定制開發(fā)特定工藝平臺(tái)、合作投資建設(shè)產(chǎn)線等方式，積極打造虛擬IDM模式，代表廠商為MPS和矽力杰。

行業(yè)機(jī)遇與挑戰(zhàn)

行業(yè)發(fā)展機(jī)遇下游市場需求旺盛

模擬及數(shù)?；旌闲酒嫦虻南掠螒?yīng)用領(lǐng)域廣泛，包括智能手機(jī)、平板電腦、TWS耳機(jī)、智能音箱、數(shù)碼相機(jī)等個(gè)人消費(fèi)電子產(chǎn)品；電視、機(jī)頂盒、智能掃地機(jī)器人、智能門鎖、智能家電等智能家居產(chǎn)品；路由器、交換機(jī)、基站等網(wǎng)絡(luò)通信類產(chǎn)品；汽車、軌道交通、智能電網(wǎng)、數(shù)控機(jī)床、無人機(jī)、攝像頭、儀器儀表、電動(dòng)工具、儲(chǔ)能等工業(yè)控制產(chǎn)品，涵蓋國民經(jīng)濟(jì)的各主要領(lǐng)域，市場空間巨大，且受單一產(chǎn)業(yè)波動(dòng)的影響較小。

隨著消費(fèi)領(lǐng)域產(chǎn)品的持續(xù)普及與技術(shù)迭代、工業(yè)領(lǐng)域自動(dòng)化與智能化程度的不斷提升、以及5G通訊、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術(shù)的不斷成熟，下游應(yīng)用領(lǐng)域?qū)㈤L期維持高景氣度，從而保持對模擬及數(shù)?；旌闲酒膹?qiáng)勁需求，模擬及數(shù)?；旌闲酒瑥S商面臨廣闊的市場空間與長期向好的市場前景。

國產(chǎn)替代趨勢明顯

中國為全球最大的半導(dǎo)體消費(fèi)國家，但自給率仍然處于較低水平，依賴進(jìn)口的現(xiàn)象較為嚴(yán)重。根據(jù)海關(guān)總署的數(shù)據(jù)，集成電路產(chǎn)品的進(jìn)口額從2015年起已連續(xù)八年位列所有進(jìn)口商品中的第一位，2022年集成電路產(chǎn)品的進(jìn)出口逆差達(dá)到2,616.6億美元，進(jìn)口替代空間巨大且需求急迫。

同時(shí)，在全球集成電路行業(yè)第三次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中，中國大陸在全球產(chǎn)業(yè)格局中所占比重逐步提高，國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)鏈不斷完善。制造端，中國已建和在建的6至12英寸晶圓產(chǎn)線投資上百億美元，全球巨頭臺(tái)積電、聯(lián)電、海力士等紛紛在中國大陸投資建廠，中芯國際、華虹NEC、華潤上華等本土晶圓制造廠商也在積極擴(kuò)大產(chǎn)能；封測端，國內(nèi)的長電科技、通富微電、華天科技等廠商技術(shù)已達(dá)到國際先進(jìn)水平。產(chǎn)業(yè)鏈的逐步成熟為中國集成電路行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)新打造了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

巨大的國產(chǎn)替代空間和良性的產(chǎn)業(yè)環(huán)境下，國產(chǎn)替代趨勢明顯加速，擁有自主創(chuàng)新技術(shù)和核心競爭力的本土集成電路廠商將面臨良好的發(fā)展前景。

審核編輯：劉清