最近一段時(shí)間，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)風(fēng)波不斷。

　　國內(nèi)市場，一場行業(yè)反腐風(fēng)暴正在進(jìn)行。全球范圍，7月以來，市場陸續(xù)傳出半導(dǎo)體供應(yīng)鏈大幅砍單的消息，涉及三星、LG、戴爾、臺(tái)積電等頭部企業(yè)。

　　Gartner的最新預(yù)測中，2022年全球半導(dǎo)體收入預(yù)計(jì)將增長7.4%，遠(yuǎn)不及上一季度預(yù)測的13.6%的增幅，也遠(yuǎn)低于2021年26.3%的增長速度。

　　這些消息背后，當(dāng)前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正在面臨著兩大矛盾：

　　第一，是全球范圍內(nèi)，“砍單”和“缺芯”的現(xiàn)象同時(shí)存在，這是由消費(fèi)級(jí)電子產(chǎn)品的市場疲軟、與新能源汽車賽道的高景氣所決定的，更多的是結(jié)構(gòu)調(diào)整;

　　第二，是國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在更宏大的“國產(chǎn)替代”背景下，碰到了一些短期內(nèi)的成長陣痛。

　　對中國的半導(dǎo)體企業(yè)來說，在新能源汽車產(chǎn)業(yè)這波時(shí)代際遇下，成為芯片國產(chǎn)替代的參與者和推動(dòng)者，這是不會(huì)改變的大方向，但問題在于，要實(shí)現(xiàn)芯片的國產(chǎn)替代并非易事，制程、摩爾定律、技術(shù)積淀等等，都是需要直面的挑戰(zhàn)。

　　不過，還有一類芯片，對先進(jìn)制程的要求并沒那么高，也不受制于摩爾定律，同時(shí)還不受半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)周期性調(diào)整的影響，這就是模擬芯片。

　　目前中國模擬芯片的自給率只有12%，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代的空間較為廣闊。

　　那么模擬芯片會(huì)不會(huì)成為中國率先實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代的細(xì)分領(lǐng)域之一?技術(shù)壁壘到底高不高?中國相關(guān)企業(yè)與巨頭相比差在了哪里?本文重點(diǎn)討論這三個(gè)問題。

　　1

　　重要但不受限，模擬芯片為什么是底層基礎(chǔ)?

　　提起芯片，大多數(shù)讀者最先想到的，無外乎CPU(中央處理器)、GPU(圖形處理器)、DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)、SoC(系統(tǒng)級(jí)芯片)等。

　　以上這些芯片，大多數(shù)對制程的要求較高、也往往決定著終端的性能優(yōu)劣。比如安卓手機(jī)會(huì)去爭著搭載高通最新的驍龍?zhí)幚砥?，比如至今大家還是會(huì)把iPhone的A處理器與高通的驍龍拿出來比較。

　　在以上每一個(gè)細(xì)分領(lǐng)域，都有相應(yīng)的半導(dǎo)體巨頭存在。英特爾、英偉達(dá)、AMD長期占據(jù)著CPU、GPU的絕對統(tǒng)治權(quán);三星、SK海力士和美光則在存儲(chǔ)芯片領(lǐng)域占據(jù)著絕對地位;智能手機(jī)SoC芯片中，聯(lián)發(fā)科、高通、蘋果占據(jù)著超八成以上的市場份額。

　　雖然功能有所不同，但這些芯片都可以劃分為同一類芯片：數(shù)字芯片。

　　模擬芯片是芯片的另一種，它與數(shù)字芯片同樣重要。

　　簡單來說，外界發(fā)出的信號(hào)，比如聲音、光線、溫度等等，經(jīng)過傳感器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)后，最先是以模擬信號(hào)的形式存在，模擬信號(hào)再經(jīng)過模擬芯片的采集、放大、濾波等處理后，才會(huì)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)或者繼續(xù)以模擬信號(hào)的形式，輸出到執(zhí)行層。

　　也因此，對這兩種芯片的關(guān)系，業(yè)界有種說法：模擬芯片是終端產(chǎn)品的下層基礎(chǔ)，數(shù)字芯片是上層建筑。

　　與數(shù)字芯片相比，模擬芯片有以下兩個(gè)特點(diǎn)：

　　第一，模擬芯片相對半導(dǎo)體行業(yè)的整體周期性較弱。

　　廣發(fā)證券在一份研報(bào)中指出，全球半導(dǎo)體銷售額的增長呈現(xiàn)出明顯的周期波動(dòng)性，其中可以拆解出三種最基礎(chǔ)的周期——庫存周期、產(chǎn)能/資本開支周期、產(chǎn)品周期。

　　從對周期波動(dòng)性的影響大小來看，產(chǎn)品周期>庫存周期>產(chǎn)能/資本開支周期，但是具體到不同的品類有所區(qū)別：

　　存儲(chǔ)類的芯片，產(chǎn)品周期之外，資本開支周期處于主導(dǎo)地位;非存儲(chǔ)類的芯片，產(chǎn)品周期之外，則是庫存周期處于主導(dǎo)地位。

　　模擬芯片是另一種情況，由于其終端應(yīng)用范圍廣，導(dǎo)致這類芯片不易受單一產(chǎn)業(yè)景氣度的變動(dòng)影響，價(jià)格波動(dòng)遠(yuǎn)沒有存儲(chǔ)芯片和數(shù)字芯片變化大，市場波動(dòng)幅度相對較小。因此外界對模擬芯片還有一種定位——電子產(chǎn)業(yè)的晴雨表。

　　第二，模擬芯片對先進(jìn)制程的要求沒那么高，也不受摩爾定律限制。

　　模擬芯片產(chǎn)品強(qiáng)調(diào)的是高信噪比、低失真、低耗電、高可靠性和穩(wěn)定性，制程的縮小反而可能導(dǎo)致模擬電路性能的降低。目前業(yè)界仍在大量使用的，是0.18um和0.13um的工藝節(jié)點(diǎn)。

　　已經(jīng)在業(yè)界奉行了近半個(gè)世紀(jì)的摩爾定律，到了模擬芯片這里也不再適用。

　　相比存儲(chǔ)芯片和數(shù)字芯片，模擬芯片在終端應(yīng)用時(shí)，對性能的提升要求沒那么快，且模擬芯片的生命周期更長：數(shù)字芯片的生命周期一般只有1-2年，模擬芯片則可以到5年甚至10年，首創(chuàng)證券的一組數(shù)據(jù)顯示，模擬芯片的龍頭公司ADI，其約50%的收入是來自于10年及以上產(chǎn)品貢獻(xiàn)的。

　　但是這兩大特點(diǎn)之下，并不意味著模擬芯片就不存在“卡脖子”的問題了，也不是說這條賽道的“國產(chǎn)替代”就更容易實(shí)現(xiàn)了。

　　我國占據(jù)著全球36%的模擬芯片市場，是最大的消費(fèi)國，但目前的自給率仍然只有12%，處于較低水平。

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　　千億美金大產(chǎn)業(yè)，沒有巨頭

　　我們在上文中曾提到，在數(shù)字芯片的眾多細(xì)分領(lǐng)域，都有龍頭型公司存在，頭部的兩家或三家企業(yè)，占據(jù)了實(shí)質(zhì)性的產(chǎn)業(yè)壟斷地位。

　　模擬芯片賽道是個(gè)例外。

　　全球范圍內(nèi)，只有兩家企業(yè)的市占率超過了10%，德州儀器和ADI，市占率分別為19%和12.7%。

　　市場格局高度分散最主要的原因，在于模擬芯片是一個(gè)大產(chǎn)業(yè)，不僅產(chǎn)品種類極度豐富，應(yīng)用領(lǐng)域也極為廣泛。

　　模擬芯片一般分為兩種：通用模擬芯片和專用模擬芯片。

　　通用模擬芯片屬于通用型產(chǎn)品，適用于不同場景，設(shè)計(jì)、性能等參數(shù)不特定適配于某類應(yīng)用，具體的產(chǎn)品主要是電源管理芯片和信號(hào)鏈芯片(放大器&比較器、接口芯片、轉(zhuǎn)換器等)兩大類;

　　專用模擬芯片更多依據(jù)專用的應(yīng)用場景來設(shè)計(jì)，復(fù)雜度和集成程度更高，應(yīng)用領(lǐng)域包括但不限于汽車、通信、計(jì)算機(jī)等終端產(chǎn)品。

　　市場研究機(jī)構(gòu)IC Insights的預(yù)測中，2022年，通用模擬芯片和專用模擬芯片的市場規(guī)模分別為329.17億美元和502.96億美元，占比分別為39.56%和60.44%。

　　從應(yīng)用場景來看，目前在專用模擬芯片領(lǐng)域，通訊市場依然占據(jù)著最大的市場份額，達(dá)到52.16%，其次是汽車市場，占據(jù)著27.35%的市場份額。

　　再來看產(chǎn)品種類的豐富度。這一點(diǎn)，我們可以從通用模擬芯片窺見一斑。

　　在通用型模擬芯片中，電源管理芯片是最大的市場，占比超過50%。

　　但在具體的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，其中每一個(gè)品類，根據(jù)終端產(chǎn)品性能需求的差異又有不同系列。比如德州儀器的產(chǎn)品料號(hào)(商品編號(hào))就多達(dá)8萬種，ADI也擁有超過4.5萬種產(chǎn)品。

　　這就導(dǎo)致，全球范圍內(nèi)的模擬芯片龍頭企業(yè)，實(shí)際上形成了錯(cuò)位競爭，從不同的細(xì)分領(lǐng)域切入，再尋求產(chǎn)業(yè)擴(kuò)充。

　　如上圖所示，德州儀器的專長在于電源管理及運(yùn)算放大器芯片，而ADI則是精于模擬信號(hào)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。

　　事實(shí)上，一個(gè)行業(yè)下游場景過于分散、產(chǎn)品種類、料號(hào)十分豐富的情況下，巨頭可選的一條成長路徑，便是通過持續(xù)的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)并購做大做強(qiáng)，吃掉更大的市場份額。

　　德州儀器和ADI是這一路徑的踐行者。

　　根據(jù)國盛證券統(tǒng)計(jì)，90年代以來，德州儀器完成了30余次收并購，并通過剝離低毛利或需要更多資金獨(dú)立發(fā)展的業(yè)務(wù)，先后剝離了計(jì)算機(jī)微處理器、存儲(chǔ)、手機(jī)處理器等業(yè)務(wù)，才走上了專注模擬芯片的道路。

　　ADI同樣是經(jīng)過三次重要的收購之后，鞏固了其現(xiàn)在的地位。這三次的收購標(biāo)的分別是強(qiáng)于射頻和微波技術(shù)的Hittite(2014年)、全球模擬廠商排名第八的凌特半導(dǎo)體(2016年)、在混合信號(hào)和電源管理芯片領(lǐng)域的巨頭美信(2021年)。

　　即便如此，他們也依然沒有強(qiáng)大到吃掉更多的市場份額，因?yàn)樗麄儫o法覆蓋到全部的模擬芯片細(xì)分種類。

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　　國產(chǎn)模擬芯片廠商的機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)

　　這幾年，大家都在談“缺芯”，全行業(yè)都在加大布局，甚至車企為了緩解缺芯難題，還推出了“減配交付”的策略。

　　但事實(shí)上，除了車規(guī)級(jí)MCU以外，模擬芯片也是缺芯重災(zāi)區(qū)。

　　德勤在一份研報(bào)中指出，2021年二季度的時(shí)候，部分模擬芯片廠商的交貨周期最長是20周，接近MCU芯片的交貨周期，緊缺程度不容樂觀。

　　不過從應(yīng)對難度來看，模擬芯片要解決“芯片荒”，比MCU廠商要稍微“輕松”一些：

　　一方面，MCU芯片工藝復(fù)雜度最高且產(chǎn)能集中，生產(chǎn)高度依賴規(guī)模經(jīng)濟(jì)，頭部IDM廠商逐步嘗試加工外包，但產(chǎn)能70%來自臺(tái)積電;而模擬芯片的相關(guān)工藝更成熟，各區(qū)域仍有中小型廠商有“長尾”量產(chǎn)能力。

　　另一方面，MCU芯片領(lǐng)域國產(chǎn)替代進(jìn)程緩慢，目前僅少量中國廠商可以量產(chǎn)低端車軌級(jí)MCU，并僅能應(yīng)用在非車身控制場景(座椅、空調(diào)等)，而模擬芯片領(lǐng)域，中國廠商的技術(shù)水平與海外領(lǐng)先企業(yè)的差距在逐步縮窄，國產(chǎn)替代的比例在逐步上升。

　　當(dāng)然，從更長遠(yuǎn)的視角來看，國產(chǎn)替代的目標(biāo)不僅僅是緩解缺芯難題，更重要的，是實(shí)現(xiàn)在關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)質(zhì)性突破，實(shí)現(xiàn)自主可控。

　　目前，中國的模擬芯片企業(yè)的優(yōu)勢主要集中在以下幾個(gè)層面：

　　第一，有最好的產(chǎn)業(yè)背景和新能源汽車賽道這一最大、最有前景的市場空間。

　　回溯全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展史，不難發(fā)現(xiàn)，半導(dǎo)體的產(chǎn)業(yè)中心是一個(gè)逐漸“東移”的過程。

　　70年代，日本承接了美國的半導(dǎo)體裝配產(chǎn)業(yè)，并在家電產(chǎn)業(yè)的助力下實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的迅速擴(kuò)張，在設(shè)備和材料領(lǐng)域達(dá)到了全球領(lǐng)先;

　　90年代日本遭遇經(jīng)濟(jì)泡沫后，韓國和中國臺(tái)灣，又成了新的產(chǎn)業(yè)中心。韓國把握住了在存儲(chǔ)器制造領(lǐng)域的機(jī)會(huì)，中國臺(tái)灣則把握住了晶圓代工的制造機(jī)遇。

　　現(xiàn)在，中國是全球最大的半導(dǎo)體消費(fèi)市場，龐大的市場驅(qū)動(dòng)投資向中國轉(zhuǎn)移，本土政策與資本驅(qū)動(dòng)大陸向全球半導(dǎo)體制造中心轉(zhuǎn)移，中國正在承接半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)第三次中心轉(zhuǎn)移。

　　再者，中國有著全球最大的新能源汽車市場，這也為模擬芯片賽道提供了絕佳的歷史窗口。

　　第二，模擬芯片賽道相對較低的技術(shù)門檻、分散的市場格局、龐大的產(chǎn)品種類，都是國產(chǎn)企業(yè)在這一領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)彎道超車的機(jī)會(huì)。

　　這一點(diǎn)我們在上文中已有詳細(xì)論述，此處不再過多提及。

　　但與此同時(shí)，我們也要理性地看到，中國模擬芯片企業(yè)要想更快、更有效地實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代，還面臨著以下幾個(gè)難題：

　　第一，技術(shù)門檻較低是相對而言的，模擬芯片賽道依然有著較高的研發(fā)壁壘。

　　模擬芯片的高研發(fā)壁壘集中體現(xiàn)在，模擬電路的設(shè)計(jì)更多依賴工程師經(jīng)驗(yàn)，因?yàn)樾枰谒俣取⒐?、增益、精度、電源電壓等多種因素間進(jìn)行折中，工程師需要根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際需求做出優(yōu)化選擇。

　　也就是說，設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)積累程度，對所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的技術(shù)水平和整體性能起著至關(guān)重要的作用，而成熟的模擬芯片工程師的成長時(shí)間，通常需要5-10年。

　　第二，規(guī)模落后。

　　2021年全球前十大模擬公司收入體量均在10億美元以上，同期我國模擬公司中，收入規(guī)模排名第一的艾為電子，營收僅為23.27億元，在收入體量上，還存在著較大的差距。

　　這種差距，是過去多年我國起步晚、布局不深入等多重原因?qū)е碌?，在不確定的未來，只會(huì)出現(xiàn)兩種結(jié)果：差距被進(jìn)一步拉大，或者國產(chǎn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)追趕、趕超，而要實(shí)現(xiàn)后者，就不得不解決第三個(gè)問題。

　　第三，發(fā)展模式選擇IDM還是Fabless?IDM化的推進(jìn)會(huì)不會(huì)更加順利?

　　IDM是集芯片設(shè)計(jì)、芯片制造、芯片封裝和測試等多個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)于一身，目前這是全球主流模擬芯片巨頭采用的主流模式，德州儀器、ADI用的都是這種模式。

　　國內(nèi)的相關(guān)企業(yè)目前大多數(shù)采用的是Fabless的輕資產(chǎn)模式在運(yùn)營，只做設(shè)計(jì)，不負(fù)責(zé)制造。

　　當(dāng)前，在某些細(xì)分品類比如射頻器件，已經(jīng)有國內(nèi)的相關(guān)公司在推進(jìn)IDM化。比如射頻廠商卓勝微和生產(chǎn)電源產(chǎn)品AC-DC的士蘭微。

　　但從長遠(yuǎn)來看，中國模擬芯片產(chǎn)業(yè)如何做到不僅停留在設(shè)計(jì)層面而是更深入到產(chǎn)業(yè)，是更難也更重要的一個(gè)挑戰(zhàn)，這不僅是模擬芯片賽道的挑戰(zhàn)，也是中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)。