2020年模拟芯片行业研究报告
导语
据全球市场研究机构 IC Insights 的测算，2018 至 2023 年全球模拟 IC 产品市场的复合年增长率将可达到 7.4%，在可比 产品行业中表现良好。
来源：海通证券
1. 模拟芯片：真实世界与数字世界的桥梁
1.1 模拟芯片——真实世界与数字世界的桥梁
集成电路按其功能通常可分为模拟集成电路和数字集成电路两大类。模拟集成电路 主要是指用来产生、放大和处理连续函数形式模拟信号（如声音、光线、温度等）的集 成电路；数字集成电路对离散的数字信号（如用 0 和 1 两个逻辑电平来表示的二进制码） 进行算术和逻辑运算的集成电路。
我们认为除特定用途的模拟芯片外，模拟芯片按大致功能可以分为信号链模拟芯片 和电源管理模拟芯片两大类。信号链产品一条典型的信号链是指将自然界中存在的声、 光、电磁波等连续的模拟信号转换为以 0 和 1 表示的数字信号，再由电子系统处理后转 换为模拟信号输出的整个过程链。信号链模拟芯片是指拥有对模拟信号进行收发、转换、 放大、过滤等处理能力的集成电路。信号链模拟芯片又可以进一步分为以放大器和比较 器为代表的线性产品、以 ADC 和 DAC 为代表的转换器产品及各类接口产品。电源管理 模拟芯片常用于电子设备电源的管理、监控和分配，其功能一般包括：电压转换、电流 控制、低压差稳压、电源选择、动态电压调节、电源开关时序控制等。
1.2 电源管理芯片&信号链芯片主要子品类
信号链芯片产品目前主要有以下产品：
线性产品。线性产品的应用非常广泛，主要完成模拟信号在传输过程中放大、 滤波、选择、比较等功能。信号放大是模拟信号处理最常见的功能，一般通过 运算放大器连接成专用的放大电路来实现。高边电流检测放大器是专用于将高 边电流转换成电压信号并放大的专用放大器。滤波是按频率特性对信号进行过 滤，并保留所需的部分。模拟开关通过控制打开或关闭来选择信号接通与否， 或者从多个信号中选择需要的信号。比较器比较两个输入信号之间的大小输出 0 或 1 的结果。
转换器产品。转换器或者数据转换器包括模数转换器（ADC）和数模转换器 （DAC）两种，模数转换器把模拟信号转换成数字信号，数模转换器把数字 信号转换为模拟信号。转换器是混合信号系统中必备的器件，广泛应用于工业， 通讯，医疗行业中。
接口产品。接口产品用于电子系统之间的数字信号传输。RS232 接口标准是 常用的串行通信接口；RS485 接口标准适合多节点网络通信，在工业控制和 通讯系统中有广泛应用；LVDS 接口以其速度快的特点，常用于短距离，数据 量大，速度要求高的工业、电力和通讯设备中。
电源管理芯片产品目前主要有以下产品：
线性稳压器产品。线性稳压器使用在其线性区域内运行的晶体管或 FET，从 应用的输入电压中减去超额的电压，产生经过调节的输出电压。线性稳压器用 途非常广泛，比如低功耗的低压差线性稳压器适用于多节电池供电的低功耗设 备，或者高压输入的低功耗设备，如工业类电表、水表、烟感等。低噪声线性 稳压器适用于对电源噪声敏感的设备类产品，如通讯基站、图像传感器等。
电源监控产品。电源监控产品用来实时监控电源的状态，当不正常状态发生时， 通知主控芯片采取安全措施。电源时序控制器用来控制开机或关机过程中不同 电源上下电的先后次序。比如应用于可靠性较高的数字控制系统，对处理器进 行监控，如工业控制器、智能设备等。
其他电源管理产品。开关型电压转换器用于不同电压间的转换。马达驱动用于控制机械马达的转动状态。
2. 模拟芯片是 IC 设计的黄金赛道，欧美厂商占据主导地 位，国内厂商崛起迅速
2.1 模拟芯片行业特点——市场大、成长性好、门槛高、品类多、下游广 泛且稳定、寿命长
模拟芯片市场规模大，在全球半导体市场中的占比超过五分之一，是成长性较好的 半导体细分行业。模拟 IC 产品的生命周期较长，下游应用广泛且分散，行业基本可认为 是电子产业的晴雨表，是整个市场发展情况的缩影。近年来，模拟 IC 行业的市场规模在 全球半导体市场中的占比一直保持稳定，维持在 22%左右。根据 Wind 援引市场权威机 构 WSTS 的统计数据，2018 年全球模拟半导体行业的市场规模约为 588 亿美元，同比 增速为 10.78%，2019 年，模拟芯片行业增速有所回落，我们判断系 2019 年半导体行 业整体周期下行所致。从半导体细分行业成长性来看，据全球市场研究机构 IC Insights 的测算，2018 至 2023 年全球模拟 IC 产品市场的复合年增长率将可达到 7.4%，在可比 产品行业中表现良好。
模拟芯片除了具备市场大、成长性好的特点，还具备壁垒高、品类多且不可或缺、 寿命长等特点：1）壁垒高：模拟集成电路的设计，需要额外考虑噪声、匹配、干扰 等诸多因素，要求其设计者既要熟悉集成电路设计和晶圆制造的工艺流程，又需要 熟悉大部分元器件的电特性和物理特性，相对而言模拟集成电路的设计更依赖于设 计师的经验，模拟 IC 设计更像是一门“手艺活”；2）品类多：模拟芯片种类众多且 不可或缺，同时，由于功能细分多，模拟集成电路市场不易受单一产业景气变动影响， 因此价格波动幅度相对较小，例如模拟芯片行业龙头之一 ADI，2019 财年约 85%的 收入来自于占比不到 0.1%的产品品类（图 7）；3）寿命长：数字集成电路强调运算 速度与成本比，必须不断采用新设计或新工艺，而模拟集成电路强调可靠性和稳定 性，一经量产往往具备长久生命力，例如 ADI 在 2019 财年的收入中，超过 40%来 自 10 年前甚至更久之前发布的产品，足见模拟芯片产品生命周期之长（图 8）。
基于模拟芯片行业的诸多优点，模拟芯片可谓 IC 设计的黄金赛道。
从行业老大德州仪器现金流和现金回报的情况也能一定程度反映模拟芯片行 业的特点，德州仪器 2019 年自由现金流/收入比率位列标普 500 指数成分股 92 分 位，现金回报/收入比率位列标普 500 指数成分股 97 分位，ROIC 位列标普 500 指 数成分股 95 分位。我们认为德州仪器现金流、ROIC 较高，一方面系模拟芯片下游 领域、客户非常分散，回款稳定性好；另一方面系模拟 IC 寿命比较长，产品迭代 慢，后续的边际投入产出比较高。
2.2 竞争格局——相对分散，欧美厂商处于领先地位，行业龙头通过产品 创新+并购持续巩固行业地位
模拟 IC 行业不仅市场规模大，应用场景广，且市场竞争分散，市场中的领导 者均以欧美厂商为主。根据思瑞浦招股说明书援引 IC Insights 统计，2018 年全球 前十大模拟芯片供应商合计占据全市场约 60%的份额，其中德州仪器占有率为 18%、亚德诺占有率为 9%、美信占有率为 4%。
行业龙头凭借资金、技术、客户资源、品牌等方面的积累，形成了巨大的领先 优势，并且通过高额研发投入持续强化在高端产品的领先地位。
以行业老大 TI 为例，TI 拥有十多万种不同类型的模拟芯片产品和上万个授权 专利，服务于全球各地超过 10 万家客户，涵盖各大应用领域。从营收方面来 看，2019 财年 TI 模拟 IC 业务的销售额高达 102.23 亿美元，占据 TI 2019 财 年收入体量的 71.08%，其中电源管理类产品、信号链产品和大容量芯片产品 的占模拟 IC 业务分别约 48%，38%和 14%，2019 财年德州仪器的研发投入 在 10 亿美金以上。
行业第二的 ADI 成立于 1965 年，总部位于美国马萨诸塞州诺伍德市，是高性 能模拟、混合信号和数字信号处理集成电路设计、制造和营销方面世界领先的 企业，产品涉及几乎所有类型的电子电器设备。根据 ADI Investor Presentation 2020，ADI 提供约 45000 种产品品类，服务全球超过 125000 家客户，2019 财年的研发投入超过 10 亿美金。
以 TI、ADI 为代表的的全球龙头，不但每年持续通过高额研发投入产品创新、推出 高性能产品巩固行业领先地位，而且还借助外延整合，不断补充产品线、打开新市场。
TI 先后收购 VLSI、National Semiconductor 等厂商。
ADI 先后收购 Hittite、Linear 等公司，并且 ADI 近期还公告了拟对 Maxim 的 并购。
2.3 国内模拟芯片进口替代空间广阔、本土企业崛起势头迅猛
绝大部分国内模拟集成电路厂商起步较晚，研发投入相对较低，产品以中低端芯片 为主，而且在价格上竞争激烈。近年来，随着技术的积累和政策的支持，部分国内公司 在高端产品方面取得了一定的突破，逐步打破国外厂商垄断，以满足芯片“自主、安全、可控”的迫切需求。国内圣邦股份、晶丰明源、聚辰股份等均是规模化集成电路企业的 典型代表，在特定模拟芯片市场内占据领先地位。
国产替代所提供的广阔市场空间可以为本土模拟 IC 厂商深耕国内市场带来绝 佳的发展机遇。中国市场在全球市场中的占比超过 50%，巨量的市场规模，加之行 业市场竞争格局分散，下游应用分布广泛，国内模拟 IC 企业的国产替代之路实则 颇具优势。
3. 行业趋势：新兴应用持续推动行业规模增长，国产替代 土壤肥沃
3.1 新兴应用推动行业规模增长 针对模拟 IC 行业尤其是信号链产品的特点，我们看好模拟芯片在 5G 通信、智能 汽车、安防和工业控制等成长性新兴领域的应用和发展前景，我们判断这些增量市场将 带动模拟芯片尤其是信号链芯片市场规模持续增长。
根据前瞻产业研究院预测，中国 5G 基站从 2018 年开始加速建设，2022 年将 会达到建设高潮。而高性能、低延时、大容量是 5G 网络的突出特点，这对高 性能信号链模拟芯片提出了海量需求，且 5G 在物联网以及消费终端的大量使 用，还需要低功耗技术做支撑。我们判断，国内基站建设潮将推动模拟集成电 路设计行业进入新一波发展高峰。
汽车领域是模拟 IC 重要的下游应用市场，根据 IC Insights 的统计，2018 年 全球模拟芯片下游应用市场中汽车领域的占比为 24%。模拟 IC 是汽车电源管 理系统的重要组成部分。模拟 IC 有助于功率调节及降低设备的工作温度,以帮 助延长电池供电设备的使用寿命，因而模拟 IC 对电动汽车来说尤为重要，相 应地，电动汽车对电源管理模块的需求也更高且更为复杂。因此，针对创新应 用市场，电动汽车普及率的提升将拉动市场对电源管理类模拟 IC 的需求，亦 为模拟 IC 行业提供了新的发展机遇。行业龙头 ADI 预测，汽车电动化、自动 驾驶、座舱电子化等趋势将带动 ADI 供应的单车价值量从 2017 年的 250 美 金提升至 2025 年的 600 美金。
根据思瑞浦招股说明书援引 IHS 的数据，全球专业监控设备市场从 2015 年的 157 亿美元增长至 2019 年的 199 亿美元，年均复合增长率 6.11%。中国的视 频监控市场已成为全球安防领域竞争的主战场，在 2018 年，中国视频监控设 备市场占全球的四成以上，并达到同比 13.5%的增长速率。随着中国安防监控 设备的不断安装普及，高清化成为了未来行业发展的重点之一。根据工业和信 息化部发布的《超高清视频产业发展行动计划（2019-2022 年）》，中国将加快 推进超高清监控摄像机等的研发量产，推进安防监控系统的升级改造。高清安 防系统的演化为模拟集成电路芯片带来了新机遇。安防监控设备中广泛应用到 LDO 、DC-DC 电源、电源保护芯片等模拟芯片，我们预计随着安防市场的 快速增长极高清化的渗透，将带动安防用模拟芯片市场快速成长。
在我国人口红利逐步消失、产业结构优化升级、国家政策大力扶持三大因素影 响下，我国工业自动化将持续提升，智能装备制造业未来发展前景广阔。“中 国制造 2025”战略的提出，为我国工业智造领域的发展点明了新要求，带来 了新机遇。根据中国工控网《2019 中国自动化市场白皮书》数据显示，2018 年中国自动化市场规模达 1830 亿元，同比增长 10.5%。工业智造的大力发展 为模拟集成电路产品创造了巨大的发展空间，势必加快如高性能转换器芯片和 电源管理芯片等工业领域必需品的国产化进程。
3.2 国内已具备良好的模拟芯片国产替代“土壤”
我们认为：一方面是 5G、汽车电子化、安防高清化、工业智造等新兴行业趋势为 模拟芯片行业带来持续的增量市场需求，另一方面，国内模拟芯片市场当前由欧美厂商 垄断，叠加近年中美贸易摩擦、华为和中兴事件的刺激，国内巨大的供给不足催生模拟 芯片长期国产替代的需求。而当前，国内确实也具备了模拟芯片国产替代的良好土壤， 我们判断国产替代进程将加速。
国家政策对本土半导体企业的支持是国内模拟 IC 行业突围之路的坚实后盾。 2014 年 6 月，国务院批复同意《国家集成电路产业发展推进纲要》，其中提出 了以下发展目标：到 2015 年，移动智能终端、网络通信等部分重点领域集成 电路设计技术接近国际一流水平；到 2020 年，移动智能终端、网络通信、云 计算、物联网、大数据等重点领域集成电路设计技术达到国际领先水平，产业 生态体系初步形成；到 2030 年，集成电路产业链主要环节达到国际先进水平， 一批企业进入国际第一梯队，实现跨越发展。此外，2019 年 5 月国务院总理 李克强在主持召开国务院常务会议时提出，要延续集成电路和软件企业所得税 优惠政策，吸引国内外投资更多参与和促进信息产业发展。
中国是全球最大的模拟芯片市场，下游终端加速推进本土厂商导入。根据思瑞 浦招股说明书援引 IBS 统计，2018 年中国消费了全球 53.27%的半导体元器 件，预计到 2027 年中国将消费全球 62.85%的半导体元器件，华为、联想、 步步高等多年名列全球半导体主要买家。以华为为例，在全球前二十芯片供应 商中，有思佳讯、Marvell、德州仪器、博通等多家美系芯片供应商，并且占 据相当的比重。我们认为国际贸易摩擦令国内市场对国产芯片的“自主、安全、 可控”提出了迫切需求，加速了国内终端客户导入本土模拟芯片厂商，为模拟集成电路行业实现进口替代提供了良好的市场机遇。
国内模拟芯片企业由点及面突破，已经初步具备与国际龙头同台竞技的实力。结合我们在上文讨论，近年来随着技术的积累和政策的支持，部分国内公司在 高端产品方面取得了一定的突破，逐步打破国外厂商垄断。国内圣邦股份、晶 丰明源、聚辰股份等均是规模化集成电路企业的典型代表，在特定模拟芯片市 场内占据领先地位。我们判断国内模拟芯片厂商后续在国内终端客户的优先导 入下，有望实现跨越式的成长。
国内半导体行业享有估值溢价，利于并购整合。我们在上文探讨并购整合是全 球龙头 TI、ADI 等持续拓展产品、市场的重要动力。我们判断科创板推出之后， 半导体企业上市融资更加便利，且国内资本市场半导体企业所享受的估值普遍 高于海外公司，同时，我们认为二级市场的繁荣也必将带动一级市场的资本流 入，这将为国内企业投资、并购带来优势。
4. 国内模拟芯片企业受益进口替代趋势实现加速成长
下游终端加速国产替代，国内模拟芯片企业有望实现跨越式成长。观察以矽力杰、 圣邦股份等为代表的国内模拟芯片龙头年度及季度营收变动情况，3 家公司均在 2019 年实现爆发式增长，圣邦股份、矽力杰在 2019Q2 开始单季度收入环比增长提速。我们 判断 2018、2019 年以来中美贸易摩擦以及美国对华为、中兴的制裁与禁运使得国内终 端加速导入本土模拟芯片厂商，为模拟集成电路行业实现进口替代提供了良好的市场机 遇。
而观察 2018、2019 年同期国际模拟芯片龙头 TI、ADI、Maxim 在中国区的收入， 相对国内公司的爆发式收入成长，龙头公司则增长平缓、甚至有所下滑，也可以印证国 内模拟芯片公司在抢占国际龙头的份额、加速实现国产替代。
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