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国产模拟IC产业链如何打破自给率低且研发慢的“僵局”?

2019-09-23 14:30
来源: 与非网

根据WSTS统计,2018年全球半导体市场全年总销售值约4688亿美元。在如此庞大的IC市场中,模拟IC市场一直是一个神奇的存在,头部厂商不仅队形稳定,而且一直处于高增长态势。从IC Insights数据来看,2018年全球模拟IC市场整体营收达到600亿美元,占整体IC市场约13%。而全球前十大模拟芯片厂商总营收361亿美元,占据整体市场的60%。

再看中国的模拟市场,赛迪顾问统计数据显示,2018年中国模拟芯片市场规模2273.4亿元(约320亿美元),同比增长6.23%,近五年复合增速为9.16%。中国的模拟芯片市场占全球比例超过50%,且市场增速高于全球平均水平,但是自给率仅有20%,技术水平和国际领先公司相差巨大。

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2018年全球模拟芯片厂商营收排名

这个僵局之所以难破,就是因为模拟技术的研发很难,需要长时间的经验积累,但是近几年在国家政策的大力支持下,越来越多的本土公司开始加入自行研发的行列。

模拟芯片研发难且周期长

先来说一说模拟芯片设计为什么难?众所周知,集成电路可分为数字电路和模拟电路。我们的一切感知,例如图像、声音、触感、温度、湿度等都可以归结到模拟世界。因此,参与这些信息处理的芯片就是模拟芯片;另外,那些我们无法感知,但客观存在的模拟信号处理芯片,比如微波,电信号处理芯片等,也属于模拟范畴。和模拟芯片相对的就是数字芯片,包括微元件(CPU、GPU、MCU、DSP等),存储器(DRAM、NANDFlash、NORFlash)和逻辑IC(手机基带、以太网芯片等)。

从应用来看,信号链路和电源管理是模拟IC的两大主要应用,市场占比高达60%,其中信号链路主要包括比较器放大器、AD/DA、接口芯片等元器件;电源管理主要包括PMIC、AC/DC、DC/DC、PWM、LDO和驱动器IC等元器件。

从技术层面来看,数字芯片主要采用CMOS工艺,沿着摩尔定律一直向前演进,强调的是算力提升和成本下降,现在已经7nm产线已经量产,5nm、3nm已经排上日程;模拟芯片不受制于摩尔定律和高端制程,部分采用CMOS工艺,还有很多采用BCD、CDMOS工艺,产品强调的是高信噪比、低失真、低耗电、高可靠性和稳定性,制程的缩小反而可能导致模拟电路性能的降低,主要在 4、6、8英寸晶圆产线上生产,目前仅有德州仪器、英飞凌等极少数模拟企业拥有 12 寸晶圆产线。

在设计方面,模拟电路和数字电路差异巨大。数字电路的设计核心在于逻辑设计,辅助设计工具(EDA)丰富,可通过软件进行调试;而模拟电路的设计核心在于电路设计,需要根据实际产品参数进行调整与妥协,辅助工具较少。因此,模拟电路设计更依赖于人工设计,对工程师的经验要求也更高,优秀的模拟设计师需要 10 年甚至更长时间的经验。此外,数字电路设计一般是大团队作战,追逐摩尔定律,研发周期较短,生命周期较短;而模拟电路设计一般是小团队作战,研发周期较长,生命周期也长,有不少模拟器件生命周期长达10年以上。

相对数字芯片,模拟芯片产业主流模式仍然是IDM,且研发更重视经验积累、研发周期长、产品种类多,因此模拟产品和技术很难被复制与替代,市场竞争格局较为集中,强者愈强、大者恒大的规律较为突出,从而造成TI、ADI、英飞凌、ST、NXP、美信、安森美等公司长期占据全球Top 10榜单。

国内模拟芯片厂商盘点

虽然模拟技术难点重重,突破缓慢,但是国内公司也在积极研发推进,国内模拟产业链已经取得了不错的成绩,下面我们就来看看国内主要的模拟芯片设计公司有哪些。

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矽力杰

Silergy Corp.矽力杰(股份)公司及其子公司(以下简称:矽力杰)成立于2008年,专注于模拟IC设计,是全球领先的小封装、高压大电流IC设计公司之一。公司创始人拥有超过13年在电源管理芯片行业的工作经验,先后任职于美国Linear和美国芯源系统有限公司(Monolithic Power System, 简称MPS)。

公司拥有IC设计技术与系统设计技术之研发团队,并拥有晶圆制程与封装技术的设计能力,目前已拥有18项美国专利。公司以电源管理产品为主,终端应用超过2000个品项。目前,公司已经成功打入平板计算机、LED照明、固态硬盘、LED电视、笔记本电脑、安防监控设备及智慧手机之品牌商或ODM、OEM代工厂商之供应链。2018年,矽力杰整体营收达到19亿元。

圣邦微

圣邦微电子(北京)股份有限公司专注于高性能、高品质模拟集成电路的研发和销售,是目前A股上市唯一专注于模拟芯片设计且产品全面覆盖信号链和电源管理两大领域的半导体企业。

公司拥有16大系列1000余款型号的高性能模拟IC产品,包括运算放大器、比较器、音/视频放大器、模数/数模转换器、模拟开关、电平转换及接口芯片、小逻辑芯片、LDO、微处理器电源监控芯片、DC/DC转换器、背光及闪光LED驱动、OVP及负载开关、马达驱动、MOSFET驱动、电池保护及充放电管理芯片等。产品性能和品质对标世界一流模拟芯片厂商同类产品,部分关键性能指标有所超越,广泛应用于通讯设备、消费类电子、工业控制、医疗仪器和汽车电子等领域,以及物联网、新能源、人工智能、5G等新兴市场。

晶丰明源

上海晶丰明源半导体股份有限公司成立于2008 年,是国内领先的模拟和混合信号集成电路设计企业之一。公司总部设在上海浦东新区,在深圳、厦门、中山、成都、东莞、杭州设有客户支持中心,在香港设有国际业务支持中心。

晶丰明源在通用LED照明、高性能灯具和智能照明驱动芯片技术和市场均处于领先水平,于2015年开始变频电机控制芯片组的开发,包括电机控制芯片、电机驱动芯片、智能功率模块、AC/DC和DC/DC电源芯片,电机控制芯片组进入国内外知名品牌客户,在国产变频电机控制芯片企业中崭露头角。晶丰明源在智能家居和物联网市场提供整体芯片解决方案,为客户提供一站式服务,也将拓展更多应用市场,为上下游合作伙伴创造更多机会。

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