中国能跑出摹拟芯片巨头吗？

陈皮

图片来源@视觉中国
文 | 数智界，作者｜祝彰，编纂 | 嘉辛比来一段时间，半导体产业风云不停。
国际市场，一场行业反腐风暴正在进行。寰球规模，7月以来，市场陆续传出半导体供给链大幅砍单的动静，波及三星、LG、戴尔、台积电等头部企业。
Gartner的最新预测中，2022年寰球半导体支出预计将增长7.4%，远不迭上一季度预测的13.6%的增幅，也远低于2021年26.3%的增长速度。
这些动静面前，以后半导体产业正在面临着两大矛盾：
第一，是寰球规模内，“砍单”和“缺芯”的景象同时存在，这是由消费级电子产品的市场疲软、与新动力汽车赛道的高景气所抉择的，更多的是构造调剂；
第二，是国际半导体产业在更庞大的“国产代替”配景下，碰到了一些短时间内的生长阵痛。
对中国的半导体企业来讲，在新动力汽车产业这波时期际遇下，成为芯片国产代替的参预者和推进者，这是不会改动的小气向，但问题在于，要完成芯片的国产代替并不是易事，制程、摩尔定律、技术沉淀等等，都是需求直面的应战。
不外，还有一类芯片，对先进制程的要求并没那末高，也不受制于摩尔定律，同时还不受半导体产业周期性调剂的影响，这就是摹拟芯片。
目前中国摹拟芯片的自给率只要十二%，完成国产代替的空间较为宽广。
那末摹拟芯片会不会成为中国率先完成国产代替的细分畛域之一？技术壁垒究竟高不高？中国相干企业与巨头比拟差在了哪里？本文重点探讨这三个问题。
01 首要但不受限，摹拟芯片为何是底层根底？
提起芯片，大少数读者最早想到的，无外乎CPU（地方处置器）、GPU（图形处置器）、DRAM（静态随机存取存储器）、SoC（零碎级芯片）等。
以上这些芯片，大少数对制程的要求较高、也往往抉择着终真个机能优劣。好比安卓手时机去争着搭载高通最新的骁龙处置器，好比至今大家仍是会把iPhone的A处置器与高通的骁龙拿出来对比。
在以上每一个个细分畛域，都有相应的半导体巨头存在。英特尔、英伟达、AMD长时间占领着CPU、GPU的绝对统治权；三星、SK海力士和美光则在存储芯片畛域占领着绝对位置；智能手机SoC芯片中，联发科、高通、苹果占领着超八成以上的市场份额。
虽然功用有所不同，但这些芯片均可以划分为同一类芯片：数字芯片。
摹拟芯片是芯片的另外一种，它与数字芯片一样首要。


简略来讲，外界收回的信号，好比声响、光线、温度等等，通过传感器转化为电信号后，最早是以摹拟信号的方式存在，摹拟信号再通过摹拟芯片的收集、缩小、滤波等处置后，才会转换成数字信号或者持续以摹拟信号的方式，输入到履行层。
也因此，对这两种芯片的瓜葛，业界有种说法：摹拟芯片是终端产品的上层根底，数字芯片是下层修建。
与数字芯片比拟，摹拟芯片有下列两个特征：
第一，摹拟芯片相对于半导体行业的总体周期性较弱。
广发证券在一份研报中指出，寰球半导体销售额的增长呈现出显著的周期颠簸性，其中能够拆解出三种最根底的周期——库存周期、产能/资本开支周期、产品周期。
从对周期颠簸性的影响大小来看，产品周期＞库存周期＞产能/资本开支周期，然而详细到不同的品类有所区分：
存储类的芯片，产品周期以外，资本开支周期处于主导位置；非存储类的芯片，产品周期以外，则是库存周期处于主导位置。
摹拟芯片是另外一种状况，因为其终端运用规模广，致使这种芯片不容易受繁多产业景气宇的变化影响，价钱颠簸远没有存储芯片和数字芯片变动大，市场颠簸幅度相对于较小。因另外界对摹拟芯片还有一种定位——电子产业的晴雨表。
第二，摹拟芯片对先进制程的要求没那末高，也不受摩尔定律限度。
摹拟芯片产品强调的是高信噪比、低失真、低耗电、高牢靠性和不乱性，制程的放大反而可能致使摹拟电路机能的升高。目前业界仍在少量使用的，是0.18um和0.13um的工艺节点。
曾经在业界奉行了近半个世纪的摩尔定律，到了摹拟芯片这里也再也不合用。
比拟存储芯片和数字芯片，摹拟芯片在终端运用时，对机能的晋升要求没那末快，且摹拟芯片的生命周期更长：数字芯片的生命周期个别只要1-2年，摹拟芯片则能够到5年乃至10年，独创证券的一组数据显示，摹拟芯片的龙头公司ADI，其约50%的支出是来自于10年及以上产品奉献的。
然而这两大特征之下，其实不象征着摹拟芯片就不存在“卡脖子”的问题了，也不是说这条赛道的“国产代替”就更易完成了。
我国占领着寰球36%的摹拟芯片市场，是最大的消费国，但目前的自给率依然只要十二%，处于较低程度。
02 千亿美金大产业，没有巨头
咱们在上文中曾提到，在数字芯片的泛滥细分畛域，都有龙头型公司存在，头部的两家或三家企业，占领了本质性的产业垄断位置。
摹拟芯片赛道是个例外。
寰球规模内，只要两家企业的市占率超过了10%，德州仪器和ADI，市占率分别为19%和十二.7%。
市场格式高度扩散最次要的缘故，在于摹拟芯片是一个大产业，不只产种类类极度丰硕，运用畛域也极其普遍。
摹拟芯片个别分为两种：通用摹拟芯片和公用摹拟芯片。
通用摹拟芯片属于通用型产品，合用于不同场景，设计、机能等参数不特定适配于某类运用，详细的产品次要是电源办理芯片和信号链芯片（缩小器&对比器、接口芯片、转换器等）两大类；
公用摹拟芯片更多依据公用的运用场景来设计，繁杂度和集成水平更高，运用畛域包罗但不限于汽车、通讯、计算机等终端产品。
市场钻研机构IC Insights的预测中，2022年，通用摹拟芯片和公用摹拟芯片的市场范围分别为329.17亿美元和502.96亿美元，占比分别为39.56%和60.44%。
从运用场景来看，目前在公用摹拟芯片畛域，通信市场仍然占领着最大的市场份额，达到52.16%，其次是汽车市场，占领着27.35%的市场份额。
再来看产种类类的丰硕度。这一点，咱们能够从通用摹拟芯片窥见一斑。
在通用型摹拟芯片中，电源办理芯片是最大的市场，占比超过50%。
但在详细的产品设计中，其中每一个个品类，按照终端产品机能需要的差别又有不同系列。好比德州仪器的产品料号（商品编号）就多达8万种，ADI也具有超过4.5万种产品。
这就致使，寰球规模内的摹拟芯片龙头企业，实际上造成了错位竞争，从不同的细分畛域切入，再追求产业裁减。


如上图所示，德州仪器的特长在于电源办理及运算缩小器芯片，而ADI则是精于摹拟信号和数据转换器。
事实上，一个行业上游场景过于扩散、产种类类、料号非常丰硕的状况下，巨头可选的一条生长门路，即是经过继续的大范围产业并购做大做强，吃掉更大的市场份额。
德州仪器和ADI是这一门路的践行者。
按照国盛证券统计，90年代以来，德州仪器实现了30余次收并购，并经过剥离低毛利或需求更多资金独立开展的业务，前后剥离了计算机微处置器、存储、手机处置器等业务，才走上了专一摹拟芯片的路途。
ADI一样是通过三次首要的收购之后，稳固了其当初的位置。这三次的收购标的分别是强于射频和微波技术的Hittite（2014年）、寰球摹拟厂商排名第八的凌特半导体（2016年）、在混合信号和电源办理芯片畛域的巨头美信（2021年）。
即使如斯，他们也仍然没有弱小到吃掉更多的市场份额，由于他们无奈掩盖到整个的摹拟芯片细分品种。
03 国产摹拟芯片厂商的时机与应战
这几年，大家都在谈“缺芯”，全行业都在加大规划，乃至车企为了减缓缺芯困难，还推出了“减配交付”的战略。
但事实上，除了车规级MCU之外，摹拟芯片也是缺芯重灾区。
德勤在一份研报中指出，2021年二季度的时分，部份摹拟芯片厂商的交货周期最长是20周，接近MCU芯片的交货周期，紧缺水平不容乐观。
不外从应答难度来看，摹拟芯片要解决“芯片荒”，比MCU厂商要略微“轻松”一些：
一方面，MCU芯片工艺繁杂度最高且产能集中，出产高度依赖范围经济，头部IDM厂商逐渐尝试加工外包，但产能70%来自台积电；而摹拟芯片的相干工艺更成熟，各区域仍有中小型厂商有“长尾”量产才能。
另外一方面，MCU芯片畛域国产代替过程迟缓，目前仅大量中国厂商能够量产低端车轨级MCU，并仅能运用在非车身管制场景（座椅、空调等），而摹拟芯片畛域，中国厂商的技术程度与海内当先企业的差距在逐渐缩窄，国产代替的比例在逐渐回升。
固然，从更久远的视角来看，国产代替的指标不单单是减缓缺芯困难，更首要的，是完成在症结技术畛域的本质性冲破，完成自主可控。
目前，中国的摹拟芯片企业的劣势次要集中在下列几个层面：
第一，有最佳的产业配景和新动力汽车赛道这一最大、最有前景的市场空间。
回溯寰球半导体产业开展史，不难发现，半导体的产业核心是一个逐步“东移”的进程。
70年代，日本承接了美国的半导体拆卸产业，并在家电产业的助力下完成了半导体产业的迅速扩大，在装备和资料畛域达到了寰球当先；
90年代日本遭受经济泡沫后，韩国和中国台湾，又成为了新的产业核心。韩国驾驭住了在存储器制作畛域的时机，中国台湾则驾驭住了晶圆代工的制作机遇。


当初，中国是寰球最大的半导体消费市场，宏大的市场驱动投资向中国转移，外乡政策与资本驱动大陆向寰球半导体制作核心转移，中国正在承接半导体产业第三次核心转移。
再者，中国有着寰球最大的新动力汽车市场，这也为摹拟芯片赛道提供了绝佳的历史窗口。
第二，摹拟芯片赛道相对于较低的技术门坎、扩散的市场格式、宏大的产种类类，都是国产企业在这一畛域完成弯道超车的时机。
这一点咱们在上文中已有具体阐述，此处再也不过量提及。
但与此同时，咱们也要感性地看到，中国摹拟芯片企业要想更快、更无效地完成国产代替，还面临着下列几个困难：
第一，技术门坎较低是相对于而言的，摹拟芯片赛道仍然有着较高的研发壁垒。
摹拟芯片的高研发壁垒集中体当初，摹拟电路的设计更多依赖工程师教训，由于需求在速度、功耗、增益、精度、电源电压等多种要素间进行折衷，工程师需求按照本身教训和实际需要做出优化选择。
也就是说，设计人员的教训积攒水平，对所设计产品的技术程度和总体机能起着相当首要的作用，而成熟的摹拟芯片工程师的生长时间，通常需求5-10年。
第二，范围后进。
2021年寰球前十大摹拟公司支出体量均在10亿美元以上，同期我国摹拟公司中，支出范围排名第一的艾为电子，营收仅为23.27亿元，在支出体量上，还存在着较大的差距。


这类差距，是过来多年我国起步晚、规划不深化等多重缘故致使的，在不肯定的将来，只会泛起两种后果：差距被进一步拉大，或者国产企业完成追逐、赶超，而要完成后者，就不能不解决第三个问题。
第三，开展模式选择IDM仍是Fabless？IDM化的推动会不会更为顺利？
IDM是集芯片设计、芯片制作、芯片封装和测试等多个产业链环节于一身，目前这是寰球主流摹拟芯片巨头采取的主流模式，德州仪器、ADI用的都是这类模式。
国际的相干企业目前大少数采取的是Fabless的轻资产模式在经营，只做设计，不担任制作。
以后，在某些细分品类好比射频器件，曾经有国际的相干公司在推动IDM化。好比射频厂商卓胜微和出产电源产品AC-DC的士兰微。
但从久远来看，中国摹拟芯片产业如何做到不只停留在设计层面而是更深化到产业，是更难也更首要的一个应战，这不只是摹拟芯片赛道的应战，也是中国半导体产业面临的应战。