中國模擬器件需求及國產(chǎn)模擬器發(fā)展空間趨勢分析[圖]

    汽車、通訊需求增長快，助推行業(yè)規(guī)模持續(xù)擴大。據(jù)調查數(shù)據(jù)預估，在電源管理、訊號轉換與汽車電子三大應用的帶動下，模擬芯片市場在2017~2022年的復合年增率(CAGR)將達到6.6%，優(yōu)于整體IC市場的5.1%。2017年全球模擬芯片市場的規(guī)模為520億美元，預估到2022年時，市場規(guī)模將達到748億美元。

模擬IC復合增長高于平均

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

    模擬IC的下游應用領域主要有無線通訊、汽車、消費電子、工業(yè)等。其中汽車應用將是近年帶動模擬芯片市場成長的最大動力，預估2019年市場規(guī)模將可成長15%。

模擬IC下游占比

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

汽車電子應用復合增長最高（2013-2018CAGRs）

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

    相比通信、計算機、消費電子在下游穩(wěn)定的高位占比，汽車電子雖然占比不多，但汽車智能化、無人駕駛趨勢、汽車信息娛樂系統(tǒng)升級、新能源汽車的逐漸普及，將催生汽車半導體市場的巨大增長空間。

    據(jù)調查數(shù)據(jù)統(tǒng)計，每輛汽車平均半導體成本逐年上升，從2012年的440美元/輛上升到2018年的610美元/輛。此外，根據(jù)英飛凌的統(tǒng)計，平均一輛傳統(tǒng)燃油車使用的半導體器件價值為355美元，而純電動汽車/混合動力汽車使用的半導體器件價值為695美元，幾乎增加了一倍。

2012-2018年每輛汽車平均半導體成本上升

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

汽車半導體應用場景廣泛

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

    通訊與消費類電子產(chǎn)品是目前模擬芯片最主要的應用領域，主要應用信號鏈、數(shù)據(jù)轉換器等產(chǎn)品，未來3~5年的成長速度可望維持在10%以上。電源管理芯片市場則會保持相對穩(wěn)定，成長速度不會很快。電源管理芯片主要的應用領域包括汽車、通信、工業(yè)、消費類、計算等方面。未來幾年，通信市場將繼續(xù)占據(jù)最主要的市場份額，即將到來的5G大規(guī)模布局，將進一步提升通信領域電源管理芯片需求。與此同時，汽車電氣化以及工業(yè)4.0升級，也將成為電源管理芯片的助推劑。相對而言，消費類及計算方面應用需求將有所降低。

    國內(nèi)晶圓開始放量，上游產(chǎn)能供給無憂。集成電路產(chǎn)業(yè)上游主要為晶圓材料，目前主要有8英寸和12英寸兩種。其中8英寸硅片主要應用于特色技術或差異化技術，產(chǎn)品包括各種電源芯片、攝影/指紋識別等傳感器、智能硬件中的MCU與無線通信芯片、智能卡等，涵蓋消費類電子、通信、計算、工業(yè)、汽車等領域。而12英寸硅片主要用于制造CPU、邏輯IC、存儲器等高性能芯片，多用于PC、平板、手機等領域。因此，在模擬IC上游，主要使用8英寸晶圓。
在2007年以后，全球8英寸晶圓產(chǎn)能逐漸下降，近年來8英寸晶圓制造能力已經(jīng)處于短缺狀態(tài)。原因主要是12英寸晶圓的主流化趨勢下，8英寸產(chǎn)能被擠出替代。而由于汽車、工業(yè)領域對半導體的需求逐步增長（應用于汽車、工業(yè)領域的半導體多為8英寸產(chǎn)品），2017年，8英寸晶圓需求又增長了9.2%，而供給端無法跟上。

    供需緊張的情況也反映在了產(chǎn)能利用率的大幅上升上，2016年以前，8寸晶圓廠產(chǎn)能利用率的全球平均水平約為78～85％，近年來每年大概提升4％，2017年產(chǎn)能利用率創(chuàng)歷史新高。

2013-2022年全球8英寸晶圓廠產(chǎn)能持續(xù)上升

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

    據(jù)調查數(shù)據(jù)預測，由于移動通訊、物聯(lián)網(wǎng)、車用和工業(yè)應用的強勁需求，2019到2022年8英寸晶圓廠產(chǎn)量預計將增加70萬片，增幅為14%。有鑒于上述的眾多應用都在8英寸找到適合的生產(chǎn)甜蜜點，未來幾年將提高全球8英寸晶圓廠產(chǎn)能至每月接近650萬片。

     據(jù)預計，全球200mm晶圓廠將從2017年的194個增長到2022年的約210個，中國、東南亞、臺灣和美洲新增晶圓廠占比分別為44%、19%、10%與8%?？梢钥吹?，中國國內(nèi)8英寸晶圓廠的擴張規(guī)模巨大。

國內(nèi)現(xiàn)有8英寸產(chǎn)線擴產(chǎn)在即

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

    2018年內(nèi)有關中國晶圓生產(chǎn)線的項目共46個，總投資金額高達14000億人民幣。截止2018年底，我國晶圓制造廠8英寸為90萬片，目前仍有大量8英寸擴產(chǎn)計劃在投產(chǎn)和建設過程中。

    產(chǎn)業(yè)鏈國內(nèi)轉移，國產(chǎn)替代趨勢明顯。在國內(nèi)集成電路需求旺盛，市場替代空間巨大，政策引導支持的背景下，集成電路產(chǎn)業(yè)鏈國內(nèi)轉移趨勢加速進行中。

    集成電路產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的戰(zhàn)略性、基礎性產(chǎn)業(yè)，是中國信息技術發(fā)展和工業(yè)轉型的重要動力。根據(jù)中國半導體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2017年中國大陸集成電路產(chǎn)業(yè)需求量達到1.3萬億元，同比增長率達到8.9%。根據(jù)ICInsights統(tǒng)計，2017年中國大陸集成電路的需求量約占全球市場規(guī)模的44.8%。

    我國集成電路嚴重依賴進口，自給率低的情況長期存在。一方面，自給率低反映了技術能力和產(chǎn)業(yè)規(guī)模落后于世界水平的現(xiàn)狀，另一方面，這一空缺給予了產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化替代的廣泛空間。按照HIS預測，國內(nèi)模擬IC2020年市場規(guī)模有望達到33億美元，若完全實現(xiàn)自給，替代空間大約為273億美元。

中國集成電路銷售額及自給率不斷上升

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

    目前看來，國內(nèi)企業(yè)正在抓住發(fā)展時機，廣泛投入集成電路自主研發(fā)、產(chǎn)能擴張的潮流中。從集成電路設計公司數(shù)目上看，2001年后，歐美Fabless模式公司每年新增數(shù)逐年下降，與之相反，中國集成電路產(chǎn)業(yè)市場新進者增多，集成電路產(chǎn)業(yè)創(chuàng)投氛圍較好，尤其是2016年至今，國內(nèi)集成電路設計公司數(shù)目突增，目前全球新設立的Fabless設計公司大多落址中國國內(nèi)。

    世界集成電路產(chǎn)業(yè)為適應技術發(fā)展和市場需求經(jīng)歷了三次變革，隨著技術的進步和市場的不斷變化，集成電路行業(yè)已經(jīng)逐漸由原來“大而全”形式的產(chǎn)業(yè)演化成目前“專而精”的多個細分子產(chǎn)業(yè)。

    國內(nèi)集成電路設計行業(yè)在上下游協(xié)同背景下快速發(fā)展。隨著全球集成電路產(chǎn)業(yè)重心向中國轉移，國內(nèi)外知名的晶圓制造商、封裝測試企業(yè)紛紛在我國建立或擴充生產(chǎn)線，為國內(nèi)集成電路設計企業(yè)提供了充足的產(chǎn)能基礎，對芯片設計業(yè)起到了良好的上下游協(xié)同作用；此外，全球知名的集成電路企業(yè)也紛紛在中國設立研發(fā)中心，促進了國內(nèi)集成電路設計行業(yè)發(fā)展，也促進了行業(yè)人才的培養(yǎng)和技術的積累。

    對于行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀來看，長生命周期、元器件的整合、設計開發(fā)以來優(yōu)秀的經(jīng)驗工程師、制程復雜、自建產(chǎn)線都是行業(yè)的現(xiàn)狀，也是行業(yè)的發(fā)展路徑。

    1、產(chǎn)品生命周期長。根據(jù)不同客戶的需求，模擬IC產(chǎn)品生命周期可長達10年，因此下游客戶對產(chǎn)品性能要求嚴格，產(chǎn)品技術通常依靠設計企業(yè)的長期摸索和實踐積累，knowhow時間長。

    模擬IC強調的是高信噪比、低失真、低功耗、高可靠性和穩(wěn)定性。產(chǎn)品一旦達到設計目標就具備長久的生命力，生命周期長達10年以上的模擬IC產(chǎn)品也不在少數(shù)。如音頻運算放大器NE5532，自上世紀70年代末推出直到現(xiàn)在還是最常用的音頻放大IC之一，幾乎50%的多媒體音箱都采用了NE5532，其生命周期超過25年。

    2、元器件的整合也非常重要。模擬IC在整個線性工作區(qū)內(nèi)需要具備良好的電流放大特性、小電流特性、頻率特性等;在設計中因技術特性的需要，常常需要考慮元器件布局的對稱結構和元器件參數(shù)的彼此匹配形式;模擬IC還必須具備低噪音和低失真性能。電阻、電容、電感都會產(chǎn)生噪音或失真，設計者必須考慮到這些元器件的影響。

    3、優(yōu)秀的模擬芯片設計大咖非常稀缺。模擬芯片在整個線性工作區(qū)內(nèi)需要具備良好的電流放大特性、小電流特性、頻率特性等，因此常常需要考慮元器件布局的對稱結構和元器件參數(shù)的彼此匹配形式。這些都需要設計人員具備對器件物理特性理解、拓撲結構的設計技巧以及布圖布線的設計能力等綜合設計能力，往往需要5年以上的時間積累，因此模擬工程師稀缺。

    4、輔助工具少測試周期長。模擬IC設計的輔助工具少，其可以借助的EDA工具遠不如數(shù)字IC設計多。由于模擬IC功耗大，牽涉的因素多，而模擬IC又必須保持高度穩(wěn)定性，因此認證周期長。此外，模擬IC測試周期長且復雜。

    5、龍頭企業(yè)自建生產(chǎn)線。模擬IC早期使用Bipolar工藝，而后過渡到BiCMOS工藝（結合了Bipolar工藝和CMOS工藝兩者的優(yōu)點），還有CD工藝（CMOS工藝和DMOS工藝結合在一起）。BCD工藝則是結合了Bipolar、CMOS、DMOS三種工藝的優(yōu)點。在高頻領域還有SiGe和GaAS工藝。這些特殊工藝需要晶圓代工廠的配合，同時也需要設計者加以熟悉，很多產(chǎn)品的性能在自建產(chǎn)線中得到最優(yōu)產(chǎn)品性能。某些模擬IC產(chǎn)品需要采用特殊工藝和封裝，必須與晶圓廠聯(lián)合開發(fā)工藝，如BCD工藝和30V高壓工藝。

    相關報告：智研咨詢發(fā)布的《2019-2025年中國無人機模擬器行業(yè)市場供需預測及發(fā)展前景預測報告》