模拟芯片市场分析.docx

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1、模拟芯片市场分析一、模拟芯片种类丰富，行业处于稳步增长阶段（一）集成电路行业种类丰富，模拟芯片为重要组成部分半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料；集成电路（IC,IntegratedCircuit）也常称为芯片或微芯片，是一种微型电子器件，其通过在一块半导体基板上，利用氧化、蚀刻、扩散等方法,将众多的电子电路组成的各式二极体、电晶体等电子元件集成在一个微小面积上，以完成某一特定逻辑功能，进而达成预先设定好的电路功能。集成电路为半导体的重要组成部分，集成电路行业种类丰富。半导体行业主要分为集成电路、分立器件、光学电子和传感器四个部分。根据WSTS数据,2023年全球半导体市场规模为5

2、559亿美元，集成电路的市场规模达4630亿美元，占比为83.2%,为半导体市场的重要组成部分。根据集成电路功能的不同，集成电路又可以细分为存储器、逻辑芯片、模拟芯片和微处理器等类别。根据处理信号类型的不同，集成电路又可分为数字芯片和模拟芯片。数字芯片用于对离散的数字信号（0和1）进行算数和逻辑运算，包含逻辑芯片、存储芯片和微处理器，是一种将元器件和连线集成于同一半导体芯片上而制成的数字逻辑电路或系统；模拟芯片主要是指由电容、电阻、晶体管等组成的模拟电路集成在一起用来处理连续函数形式模拟信号的集成电路。现实世界中的声音、光线、温度、压力等信息通过传感器处理后形成的电信号即模拟信号，其变化是关于

3、时间的连续函数。图表22023年全球半导体行业市场细分占比数字芯片更追求先进制程，模拟芯片更强调功能的实现。相比于模拟芯片，数字芯片更注重指令周期与功耗效率，符合摩尔定律，制程迭代速度快；模拟芯片则更加注重满足现实世界的物理需求以及特殊功能的实现，其性能并不随着线宽（即集成电路内部电路导线的宽度,是衡量集成电路技术先进程度的标志之一）的缩小而提升，因此模拟芯片并不专注于先进制程，其相对于数字芯片，具有种类繁多、生命周期长、人才培养时间长、低价但稳定等特点，目前模拟芯片的制程大多集中在成熟制程。按照定制化程度的情况，模拟芯片可以分为专用型芯片和通用型芯片。专用型芯片需要根据客户需求和特定系统设备

4、对产品的参数、性能、尺寸的需求进行专门设计，因此定制化程度更高，相比于通用型芯片，专用型芯片往往具有设计壁垒高、毛利率更优等特点。在产品划分方面，专用型模拟芯片通常会依据下游应用领域以及产品进行细分；通用型芯片则为标准化产品，适配于各样的电子系统，生命周期更长。（二）模拟芯片种类丰富，可分为电源管理芯片和信号链芯片模拟芯片按应用功能划分，主要分为电源管理芯片和信号链芯片。电源管理芯片和信号链芯片下又包含多种子类，每种子类对应若干具体产品。其中，电源管理芯片主要指管理电池与电能的电路的芯片，可实现对电子设备中的电能进行变换、分配、检测及其他电能管理功能，包括DC/DC、AC/DC、驱动芯片、充电

5、管理芯片等；信号链芯片主要指用于处理信号的电路的芯片，用于模拟信号的收发、转换、放大、过滤等，包括数据转换芯片、数据接口芯片与放大器等。图表21具有反馈功能的理想的运算放大器示意图1、电源管理芯片：模拟芯片主要细分市场，具有广泛下游应用领域。电源管理芯片即管理电池与电能的芯片，下游应用领域广泛。电源管理芯片包括电池管理芯片、DC/DC、AC/DC、驱动芯片等产品，主要负责电子设备系统中的电能监控、保护和分配等，其性能直接影响设备性能和使用寿命。电源管理芯片具有广泛的下游应用市场，已经广泛应用于消费电子、工业、汽车、医疗、照明等多个领域。AC/DC电源。AC/DC产品通常包含低压控制电路以及高压

6、开关晶体管，以实现将交流电流(AC)转化为直流电流(DC)的功能。AC/DC产品主要应用于消费、医疗、工业和过程控制、国防等领域。在常见的AC-DC电源中，由于电压转换的方式不同，主要分为两种类型：分别是线性AC/DC电源与开关AC/DC电源，相较于开关AC/DC电源，线性AC/DC采用了传统的变压器结构，电源结构更为简单，但微型化相对更难。线性AC/DC电源：通过使用变压器将交流输入电压降低到更适合预期应用的值，然后降低的交流电压被整流并变成直流电压。线性AC/DC电源由于巨大变压器的存在，导致线性AC/DC电源设计尺寸较大。开关AC/DC电源：使用开关电源转换器设计的AC/DC电源称为开关

7、AC/DC电源，半导体技术的发展如大功率MOSFET晶体管的创造,使得开关AC/DC可以快速有效地打开和关闭，使得其更为高效，不需要耗散多余的功率。其工作原理为输入电压不再降低，在输入端被整流和过滤，产生直流电压通过斩波器，将电压转换为高频脉冲序列，波通过另一个整流器和滤波器将其转换回直流电并消除在到达输出前可能存在的任何剩余交流电分量。相比于线性AC/DC,开关AC/DC电源的设计尺寸较小。DC/DC电源。DC/DC电源主要作用为对直流电进行升降压操作，DC/DC电源芯片主要是通过反馈电压与内部基准电压的比较，从而调节MoS管的驱动波形的占空比，来保证输出电压的稳定。DC/DC电源芯片主要分

8、为两种：线性DC/DC电源与开关式DC/DC电源。开关式DC/DC电源相比于线性DC/DC电源设计更为复杂，但功率损失更小。线性DC/DC电源：主要包括低压差线性稳压器(1DO),1DO通过改变晶体管的导通程度来改变和控制其输出的电压与电流,其优势为稳定性高、纹波小、可靠性高、价格便宜。缺点主要为在输入输出电压相差较大时能量损耗较大，因此只适用于输入输出电压较为接近的场合。图表27数字隔离与光赭合器对比图（数字隔离器和光禺合器的对比）DC/DC开关电源：开关稳压电源（DCQC）是利用开关电源电路输出占空比或工作频率可调式的脉冲发生器，利用高频率稳压管、电感器、电容器形成直流电输出电压，利用更改

9、占空比或工作频率而调节输出电压。开关DC/DC电源包括三种类型：降压（BUCK）、升压（BOOST）升降压（BUCK/BOOST）。其优点主要为效率高，体积小。缺点主要为设计复杂，输出波纹大。驱动芯片。驱动芯片介于主电路与控制电路之间，通过放大控制电路的信号，使其能够实现对特定器件的驱动。按照应用领域划分，驱动芯片主要可分为显示驱动芯片、音频功放芯片、电机驱动芯片等。显示驱动芯片：多采用标准通用串行或并行接口接收命令与数据，同时生成相应的电压、电流、解复用、定时信号，使显示终端呈现所需的文本或图像，主要包括1CD驱动芯片、O1ED驱动芯片、1ED驱动芯片等。显示驱动芯片广泛应用于智能手机、PC

10、、可穿戴、电视等各类消费电子设备以及汽车等具有显示功能的设备中。音频功放芯片：音频功放芯片主要应用于手机等多媒体播放设备的音频信号放大，其功能为放大来自音源或前级放大器输出的弱信号，并驱动播放设备发出声音，是多媒体播放设备不可或缺的部分。根据功率及放大效果主要可以划分为A、B、AB、D类芯片等。A类是完全线性放大的放大器，信号越大、输出功率越大，具有非线性失真小的特点，但效率相对较低。B类功放效率较A类更高，可提高功率放大电路的效率，让电源供给功率随着输出功率大小而调整,但它的功率放大管只在信号半个周期内有电流流过，因此可能产生较大失真。AB类是介于A类与B类之间的产品，解决了B类可能产生的交

11、越失真问题。D类功放也称为数字功放，是以控制开关单元来驱动扬声器等负载的放大器，与AB类相比，体积更小，且效率更高,但失真度较AB类更高。图表30中国半导体销售额及增速/十亿美元销售顿YoY电机驱动芯片：电机驱动芯片是包含速度控制、力矩控制、位置控制及过载保护等功能的集成电路，可以根据输入信号，按照内置的算法控制电机绕组电路流动方向，从而控制电动机的启停与转动方向。电机驱动芯片主要用于实现各类电机的控制、驱动与保护，与主处理器、霍尔传感器、编码器等一起构成完整的运动控制系统，可广泛应用于家用电器、智能制造、机器人、3D打印、安防、新能源及电动车等领域。电源管理芯片持续迭代，行业正朝着低噪声、高

12、效率、集成化以及数模混合化方向发展。随着物联网等新技术的快速发展，移动终端、汽车电子、智能家居、工业自动化等多领域均对电子设备的续航能力以及运行效率提出了更高的要求。同时终端产品的轻薄化以及应用场景与功能的复杂化要求电源管理芯片产品需要更高的集成度与更小的尺寸，并且需要电源管理芯片具备一定的数字信息处理能力。在下游演进以及技术发展趋势的推动下，电源管理芯片朝着低噪声、高效率、集成化以及数模混合化方向发展。2、信号链芯片：现实世界和数字世界连接的桥梁。信号链即拥有对模拟信号进行收发、转换、放大和过滤等处理能力的集成电路，是现实世界与数字世界连接的桥梁。信号链芯片主要包括线性产品、转换器、接口芯片

13、等，主要负责将天线或传感器接收到的声音、温度、光信号或电磁波等模拟信号进行放大、滤波等处理转换成离散的数字信号方便进一步存储和计算，或实现相反的功能，由此可以实现现实世界与数字世界的信息接收转化。信号链芯片具有“种类多，应用广”等特点。运算放大器。运算放大器在其信号处理范围内，通常可以认为是线性器件，即增益不随着信号的幅度变化而变化。运算放大器可以结合外部电路器件实现信号的放大、求和、微分以及积分等数学运算。运算放大器可以通过搭配晶体管等有源器件，被设计成为数模转换器、模数转换器、调制器等多种核心信号链模块。按照性能指标的不同侧重,运算放大器可以分为低功耗运放、高增益运放、高速运放以及精密运放

14、等。图表31模拟芯片产业链情况模拟芯片产业链上游中游下游半导体材料硅晶圆光刻胶.溅射Ie材.封装材料等晶Ia制造芯片设计.晶圆代工.封装测试半导体设备模拟芯片电源管理芯片信号链芯片.射频芯片转换器。转换器的功能是实现数字信号与模拟信号的转换。按照转换信号方向不同划分，主要分为数模转换器（DAC）与模数转换器（ADC）两种。数模转换器（DAC）：将数字信号转换为模拟信号的电子元件。DAC是数字信号到模拟信号的桥梁，由加权网络、开关网络、数字信号输入、参考基准电压、放大器构成。主要应用于通信、视频和音频等领域。根据不同的分类标准，DAC可分为不同的类型。按照输出信号类型不同，DAC可分为电压型和电

15、流型两类。模数转换器（ADC）：ADC是一种将模拟信号转化为数字信号的电子元件。由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小。故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。ADC是物理与数字世界信息转化的重要媒介，广泛应用于消费电子、通信、医疗、测量、航空航天等领域。按照工作原理不同，ADC可以分为间接ADC和直接ADC。间接ADC是先将输入模拟电压转换成时间或频率，然后再将这些中间量转换成数字量。直接ADC则是将输入电压直接转换为数字量。接口：接口产品主要用于电子系统之间的数字信号传

16、输，主要包括隔离器、收发器、数据缓冲器等。隔离器主要用于提升系统安全性，将输入、输出和工作电源三者相互隔离，可以分为光耦合器和数字隔离器，其中数字隔离器应用最为广泛；收发器是可以支持信号发送和接收的一种产品；数据缓冲器可当数据在具有不同传输能力的元件之间通过时，用来暂存这些数据。信号链模拟芯片朝着高集成度、低功耗和高性能方向发展。随着下游应用如AR/VR、信息通信和汽车电子等新兴领域的发展需求持续演进，对于信号链模拟芯片的性能也提出了更高要求。例如在5G时代下，智能制造和新一代信息通信行业中所用到的传感器和射频类器件数量成本增加，同时所要求的现实与数字相交互的能力更高，需要信号链模拟芯片具有更高的集成度、更低的功耗以及更优异的性能。因此信号链模拟芯片的发展将在下游需求与技术迭代的推动下朝着高集成度、低功耗和高性能方向发展。图表33中国模拟芯片市场规模及增速