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模擬芯片連接物理世界和數(shù)字世界，市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)700億美元

集成電路分為模擬芯片和數(shù)字芯片，分別處理連續(xù)的模擬信號(hào)和離散的數(shù)字信號(hào)，雖然數(shù)字芯片的規(guī)模遠(yuǎn)大于模擬芯片，但模擬芯片在電子系統(tǒng)中是不可或缺的。根據(jù)WSTS的數(shù)據(jù)，2020年全球模擬芯片市場(chǎng)規(guī)模為557億美元，預(yù)計(jì)2021年將增長(zhǎng)31%達(dá)到728億美元。我們估算2020年全球模擬芯片市場(chǎng)中電源管理芯片（~300億美元）、信號(hào)鏈芯片（~100億美元）、射頻芯片等（~150億美元）分別占比55%、18%、27%。

產(chǎn)品、客戶、人才是模擬芯片企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)來(lái)源

與數(shù)字芯片相比，模擬芯片具有應(yīng)用領(lǐng)域繁雜、生命周期長(zhǎng)、人才培養(yǎng)時(shí)間長(zhǎng)、價(jià)低但穩(wěn)定、與制程配合更加緊密等特點(diǎn)?；谶@些特點(diǎn)，產(chǎn)品、客戶、人才需要模擬企業(yè)長(zhǎng)期積累，是其長(zhǎng)期競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的主要來(lái)源。由于產(chǎn)品種類多、客戶廣泛，模擬芯片領(lǐng)域很難一家獨(dú)大，2020年第一大廠商德州儀器的市占率不超過(guò)20%，其余廠商市占率均不超過(guò)10%。從競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看，全球大廠的排名和市占率變化主要來(lái)自兼并收購(gòu)。

集成與分立長(zhǎng)期并存，工業(yè)、汽車是未來(lái)的重點(diǎn)方向

從模擬芯片發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，“電子 ”帶動(dòng)需求增長(zhǎng)，集成化是趨勢(shì)，但由于需求各異，分立產(chǎn)品也將長(zhǎng)期存在。同時(shí)，德州儀器推動(dòng)模擬產(chǎn)品向12寸產(chǎn)線轉(zhuǎn)移，2020年其47%的模擬收入來(lái)自12英寸產(chǎn)線，在德州儀器的引領(lǐng)下，臺(tái)積電等代工廠也逐步跟進(jìn)。從下游應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看，工業(yè)、汽車的占比有所提升，德州儀器來(lái)自工業(yè)和汽車電子的收入占比分別由2013年的24%、13%提高到2020年的37%、20%，亞德諾的占比分別由FY2009的43%、10%提高到FY2020的53%、16%。

國(guó)產(chǎn)替代加速，推薦泛模擬企業(yè)或具有邊界拓展?jié)摿Φ哪M企業(yè)

我國(guó)是模擬芯片最大的市場(chǎng)，2020年占全球的36%，但自給率僅約12%。隨著國(guó)產(chǎn)替代需求增加，在政策、資本、客戶的支持下，我國(guó)模擬企業(yè)進(jìn)入黃金發(fā)展期，得到了難得的驗(yàn)證和導(dǎo)入機(jī)會(huì)。我們看好產(chǎn)品和下游都廣覆蓋的圣邦股份，聚焦泛通訊和泛工業(yè)領(lǐng)域的思瑞浦，以家電為立足點(diǎn)向其他領(lǐng)域進(jìn)行拓展的芯朋微，以手機(jī)為立足點(diǎn)向其他領(lǐng)域進(jìn)行拓展艾為電子、力芯微，以LED驅(qū)動(dòng)為立足點(diǎn)向其他領(lǐng)域拓展的晶豐明源。

風(fēng)險(xiǎn)提示：

需求不及預(yù)期，國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程不及預(yù)期，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇。

模擬芯片連接物理世界和數(shù)字世界

模擬芯片負(fù)責(zé)處理連續(xù)的模擬信號(hào)，是電子系統(tǒng)中不可或缺的部分

模擬信號(hào)具有連續(xù)性，數(shù)字信號(hào)具有離散性。信號(hào)是反映消息的物理量，可以從不同角度進(jìn)行分類。在電子電路中，信號(hào)可分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)在時(shí)間和數(shù)值上均具有連續(xù)性，數(shù)字信號(hào)相反，在時(shí)間和數(shù)值上均具有離散性。對(duì)于模擬信號(hào)而言，任何瞬間的任何值都是有意義的；對(duì)于數(shù)字信號(hào)而言，兩個(gè)整數(shù)之間的值是沒(méi)有意義的，通過(guò)設(shè)定的閾值將其確定為N或N 1。大多數(shù)現(xiàn)實(shí)物理量所轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)是模擬信號(hào)，比如溫度、壓力、聲、光等。

集成電路分為模擬芯片和數(shù)字芯片，分別處理模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。半導(dǎo)體產(chǎn)品可分為集成電路、光電子、分立器件和傳感器四大類；其中集成電路占比超過(guò)80%，從大類上又可分為模擬芯片和數(shù)字芯片，分別處理連續(xù)的模擬信號(hào)和離散的數(shù)字信號(hào)，近幾年模擬芯片銷售額占集成電路銷售額的比例在16%左右，2020年為15.4%。

雖然數(shù)字芯片的市場(chǎng)規(guī)模遠(yuǎn)大于模擬芯片，但模擬芯片在電子系統(tǒng)中是不可或缺的。自然界的真實(shí)信號(hào)通過(guò)傳感器提取后變?yōu)槟M信號(hào)，模擬信號(hào)需要經(jīng)由模擬芯片處理后才能被數(shù)字芯片使用。由于傳感器、接收器實(shí)際提供的信號(hào)很微弱，噪聲大且易受干擾，所以一般需要進(jìn)行信號(hào)的預(yù)處理，包括放大、濾波、隔離等。預(yù)處理完成后再進(jìn)行加工，包括運(yùn)算、比較、轉(zhuǎn)換等，加工完的信號(hào)一般不足以驅(qū)動(dòng)負(fù)載，所以還需要進(jìn)行功率放大。如果信號(hào)需要進(jìn)行數(shù)字化處理，則將預(yù)處理后的模擬信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)，處理完后再通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為模擬信號(hào)?？梢?jiàn)，模擬芯片是電子系統(tǒng)中不可或缺的一部分。

模擬芯片市場(chǎng)規(guī)模將超700億美元，電源管理和信號(hào)鏈合計(jì)占近七成

根據(jù)功能劃分，模擬芯片可分為電源管理芯片、信號(hào)鏈芯片、射頻芯片，其中射頻芯片是處理射頻頻段的信號(hào)鏈芯片，為了方便區(qū)分，我們將信號(hào)鏈芯片和射頻芯片單列開(kāi)來(lái)。按輸入/輸出響應(yīng)關(guān)系，模擬芯片可分為線性電路（如運(yùn)算放大器）和非線性電路（如模擬乘法器）；按應(yīng)用領(lǐng)域不同又可分為通用型電路和專用型電路，通用型電路如運(yùn)算放大器、電壓調(diào)整器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器等，專用型電路如音響電路、電視接收機(jī)電路等。

2021年全球模擬芯片市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到728億美元，同比增長(zhǎng)31%。根據(jù)WSTS的數(shù)據(jù)，全球模擬芯片市場(chǎng)規(guī)模由2003年的268億美元增長(zhǎng)到2020年的557億美元，占半導(dǎo)體整體市場(chǎng)的12.6%，占集成電路市場(chǎng)的15.4%，預(yù)計(jì)21、22年將分別增長(zhǎng)31%、9%達(dá)到728億美元、792億美元。我們估算2020年全球模擬芯片市場(chǎng)規(guī)模中電源管理芯片（~300億美元）、信號(hào)鏈芯片（~100億美元）、射頻芯片等（~150億美元）分別占比55%、18%、27%。

電源管理芯片調(diào)節(jié)電能供應(yīng)，產(chǎn)品種類繁多

電源管理芯片是模擬芯片最大的細(xì)分市場(chǎng)，是所有電子產(chǎn)品和設(shè)備的電能供應(yīng)中樞和紐帶。電源管理芯片幾乎存在于所有的電子產(chǎn)品和設(shè)備中，負(fù)責(zé)所需電能的變換、分配、檢測(cè)和管理，將電源從某一種形式高效且穩(wěn)定的轉(zhuǎn)換為另一種形式，比如將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，將高壓直流電轉(zhuǎn)換為低壓直流電等。根據(jù)智研咨詢的數(shù)據(jù)，全球電源管理芯片市場(chǎng)規(guī)模由2016年的200億美元增加至2020年的330億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為13.3%。

由于不同的電子設(shè)備、應(yīng)用場(chǎng)景所需的電源管理方案各有不同，電源管理芯片具有應(yīng)用范圍廣、細(xì)分品類眾多的特點(diǎn)，包括AC/DC（交流/直流）轉(zhuǎn)換器、LDO（Low Dropout Regulator，低壓差線性穩(wěn)壓器）、LED驅(qū)動(dòng)器、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器、電源監(jiān)控器、過(guò)流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)等。

AC/DC轉(zhuǎn)換器：將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的稱為“整流”，將直流電轉(zhuǎn)換為交流電稱為“逆變”，下面主要討論“整流”。因?yàn)榧彝プ≌蜆欠拷邮盏降碾妷菏?00 V或200 V的交流電，而大部分電器產(chǎn)品使用的都是直流電，所以需要將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。每一個(gè)家電至少使用一顆AC/DC芯片，電源適配器中也至少有一顆AC/DC芯片。

AC/DC的整流方式分為全波整流和半波整流。全波整流是通過(guò)二極管橋式電路結(jié)構(gòu)將輸入電壓的負(fù)電壓成分轉(zhuǎn)換為正電壓后整流成直流電壓；半波整流是使用一個(gè)二極管來(lái)消除輸入負(fù)電壓成分后整流為直流電壓。之后，利用電容器的充電和放電功能來(lái)平滑波形，從而轉(zhuǎn)換為純凈的直流電壓。與不利用輸入負(fù)電壓成分的半波整流相比，全波整流效率更高。在相同的電容器容量和負(fù)載條件下，全波整流的紋波電壓更小，穩(wěn)定性更高、性能更優(yōu)。

AC/DC的轉(zhuǎn)換方式分為變壓器方式和開(kāi)關(guān)方式。變壓器方式首先需要通過(guò)變壓器將交流電壓降壓到適當(dāng)?shù)慕涣麟妷海ɡ鐝腁C100V降至AC10V），這屬于AC/AC轉(zhuǎn)換，降壓值由變壓器的繞組比設(shè)定；然后通過(guò)二極管橋式整流器對(duì)經(jīng)過(guò)變壓器降壓的交流電壓進(jìn)行全波整流，轉(zhuǎn)換為脈沖電壓；最后，經(jīng)電容器平滑并輸出紋波小的直流電壓，這是傳統(tǒng)的AC/DC轉(zhuǎn)換方法。

開(kāi)關(guān)方式是直接用二極管橋式整流器對(duì)交流電壓進(jìn)行整流，然后用電容器平滑直流電壓，之后通過(guò)開(kāi)關(guān)元件的ON/OFF對(duì)直流電壓進(jìn)行斬波（切割），并經(jīng)過(guò)高頻變壓器降壓后傳送到整流二極管進(jìn)行半波整流，最后用電容器對(duì)其進(jìn)行平滑并輸出直流電壓。與變壓器方式相比，開(kāi)關(guān)方式由開(kāi)關(guān)元件和控制電路組成，電路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但由于基于高頻控制可以使用小型變壓器，所以設(shè)備可以小型化、輕便化。

DC/DC轉(zhuǎn)換器：將輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換為所需的直流電壓并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化，可以升壓，也可以降壓。一個(gè)電子產(chǎn)品中的部件具有各自固有的工作電壓范圍，電壓精度要求也不同，需要DC/DC轉(zhuǎn)換器提供所需電壓值的穩(wěn)定電壓。按轉(zhuǎn)換方式，DC/DC轉(zhuǎn)換器可分為線性穩(wěn)壓器和開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器兩大類，線性穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但效率低，且只能實(shí)現(xiàn)降壓；開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)復(fù)雜，但效率高，既能實(shí)現(xiàn)降壓，也能實(shí)現(xiàn)升壓、反相。

線性穩(wěn)壓器工作時(shí)輸入與輸出的關(guān)系呈線性，只可以降壓，適用于小功率電源。根據(jù)輸出電壓的正負(fù)，線性穩(wěn)壓器可分為正線性穩(wěn)壓器和負(fù)線性穩(wěn)壓器；根據(jù)輸出電壓是否可變，可分為固定型線性穩(wěn)壓器和可變型線性穩(wěn)壓器；根據(jù)輸入輸出之間的電壓差大小，可分為標(biāo)準(zhǔn)型線性穩(wěn)壓器和LDO（低壓差線性穩(wěn)壓器）。標(biāo)準(zhǔn)型線性穩(wěn)壓器壓差一般在2V以上，LDO可做到1V以下。

開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器是通過(guò)控制晶體管在ON狀態(tài)和OFF狀態(tài)之間切換（開(kāi)關(guān)動(dòng)作），使輸出電壓保持穩(wěn)定，可實(shí)現(xiàn)降壓、升壓、反相。降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器有異步整流（二極管）型和同步整流型兩種，同步整流型將異步整流型中的二極管替換為場(chǎng)效應(yīng)管，在電流較大時(shí)效率更高，但在輕負(fù)載時(shí)效率較低，電路也更為復(fù)雜。

以降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器為例，其工作原理如下：①與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，檢查輸出電壓是否為設(shè)定電壓；②低于設(shè)定電壓時(shí)，開(kāi)關(guān)變?yōu)镺N，從輸入向輸出供電；③電感蓄積磁能；④如果輸出電壓高于設(shè)定電壓，開(kāi)關(guān)變?yōu)镺FF；⑤電感所蓄積的磁能變?yōu)殡娏鱾鹘o輸出負(fù)載，再返回電感；⑥電感的磁能消失，輸出電壓開(kāi)始下降時(shí)，開(kāi)關(guān)會(huì)重新打開(kāi)。

信號(hào)鏈芯片負(fù)責(zé)信號(hào)處理，連接物理世界和數(shù)字世界

信號(hào)鏈芯片是連接物理世界和數(shù)字世界的橋梁，負(fù)責(zé)對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行收發(fā)、轉(zhuǎn)換、放大、過(guò)濾等，產(chǎn)品主要包括線性產(chǎn)品、轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品、接口產(chǎn)品三大類。根據(jù)IC Insights的報(bào)告，全球信號(hào)鏈模擬芯片的市場(chǎng)規(guī)模將從2016年的84億美元增長(zhǎng)至2023年的118億美元，年均復(fù)合增速約 5%。2019年線性產(chǎn)品是信號(hào)鏈產(chǎn)品中占比最高的品類，約占39%。

線性產(chǎn)品：主要完成模擬信號(hào)在傳輸過(guò)程中放大、濾波、選擇、比較等功能，代表產(chǎn)品有放大器、比較器、模擬開(kāi)關(guān)等。放大器和比較器的結(jié)構(gòu)、工作原理比較接近，用途上有所不同，放大器用于等比例放大信號(hào)，比較器用于比較兩個(gè)電壓值或電流值的大小，比較器的響應(yīng)速度更快。模擬開(kāi)關(guān)主要是完成信號(hào)鏈路中的信號(hào)切換功能，起接通信號(hào)或斷開(kāi)信號(hào)的作用，具有功耗低、速度快、無(wú)機(jī)械觸點(diǎn)、體積小和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。下面主要介紹運(yùn)算放大器。

運(yùn)算放大器是一種對(duì)微弱信號(hào)進(jìn)行放大的電路，輸出信號(hào)可以是輸入信號(hào)加、減或微分、積分等數(shù)學(xué)運(yùn)算的結(jié)果，已經(jīng)歷四代產(chǎn)品。自仙童半導(dǎo)體公司于1960年研制出第一個(gè)硅集成單芯片運(yùn)算放大器后，運(yùn)算放大器至今已經(jīng)歷了四代產(chǎn)品。仙童半導(dǎo)體公司1968年推出的μA741和ADI公司1975年推出的OP07是運(yùn)算放大器經(jīng)典產(chǎn)品，至今仍被廣泛使用。

根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和制造工藝的不同，運(yùn)算放大器分為雙極型、CMOS型、Bi-JFET、Bi-MOS型。雙極型運(yùn)放一般輸入偏置電流、器件功耗較大，但由于采用多種改進(jìn)技術(shù)，所以種類多、功能強(qiáng)。CMOS型運(yùn)放輸入阻抗高、功耗小，可在低電源電壓下工作，已有低失調(diào)電壓、低噪聲、高速度、強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力的產(chǎn)品。Bi-JFET、Bi-MOS型運(yùn)放采用雙極型管與單極型管混合搭配的生產(chǎn)工藝，以場(chǎng)效應(yīng)管作輸入級(jí)，使輸入電阻高達(dá)1012Ω；Bi-MOS常以CMOS電路作輸出級(jí)，可輸出較大功率。

根據(jù)輸入輸出電壓范圍的差異，運(yùn)算放大器大致分為雙電源運(yùn)算放大器、單電源運(yùn)算放大器、軌到軌運(yùn)算放大器三種類型。雙電源運(yùn)算放大器在大多數(shù)情況下需要使用正負(fù)兩種電源；單電源運(yùn)算放大器不需要使用負(fù)電壓源，因其可以檢測(cè)到接地電平的輸入信號(hào)，故也被稱為“接地檢測(cè)運(yùn)算放大器”；軌到軌運(yùn)算放大器在輸入電壓從VEE到VCC波動(dòng)都可以正常工作，也被稱為“輸入/輸出滿擺幅運(yùn)算放大器”。

根據(jù)性能指標(biāo)的不同，運(yùn)算放大器可分為通用型和專用型兩類。通用型運(yùn)放用于無(wú)特殊要求的電路之中，性能指標(biāo)的數(shù)值一般處于固定區(qū)間。專用型運(yùn)放為了適應(yīng)各種特殊要求，在某一方面的性能會(huì)特別突出，如高速型運(yùn)放帶寬和轉(zhuǎn)換速率一般較高，主要用于通信設(shè)備、視頻系統(tǒng)和測(cè)試儀器等，典型產(chǎn)品如ADI的AD8003，帶寬1.65 GHz，SR高達(dá)4300 V/μs；低功耗型運(yùn)放具有工作電壓低、靜態(tài)電流小的特點(diǎn)，主要用于便攜式、可穿戴電子產(chǎn)品。

專用型運(yùn)放一般是針對(duì)特定功能和應(yīng)用而生產(chǎn)的，在便攜式設(shè)備、測(cè)試與測(cè)量?jī)x器、醫(yī)療系統(tǒng)級(jí)特殊信號(hào)處理等場(chǎng)合具有廣泛應(yīng)用，如視頻放大器、可變?cè)鲆娣糯笃?、差分?qū)動(dòng)放大器、線性隔離放大器、電流檢測(cè)放大器等，其發(fā)展趨勢(shì)是更高的帶寬、更高的帶寬、更低的失真度、更低的功耗。隨著應(yīng)用需求的發(fā)展，將會(huì)產(chǎn)生新的專用型放大器類別。

轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品：完成模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換，包括ADC和DAC兩種。ADC（Analog-to-Digital Converter）將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，朝著高精度、高轉(zhuǎn)換速率、低功耗、單電源、低電壓等方向發(fā)展，通過(guò)采用先進(jìn)的CMOS工藝、時(shí)間交織采樣和越來(lái)越多的數(shù)字輔助校正技術(shù)提升性能。DAC（Digital-to-Analog Converter）將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，朝著高精度、低功耗、多信道、多功能集成方向發(fā)展。

ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換包括采樣、保持、量化、編碼四個(gè)過(guò)程。采樣是將一個(gè)時(shí)間上連續(xù)變化的模擬信號(hào)經(jīng)由一系列等間隔的采樣脈沖轉(zhuǎn)化為時(shí)間上離散的采樣信號(hào)，這個(gè)時(shí)間間隔稱為采樣周期。保持是指要把一個(gè)采樣輸出信號(hào)數(shù)字化，需要將采樣輸出所得的瞬時(shí)模擬信號(hào)保持一段時(shí)間，在此期間采樣值保持不變。量化是對(duì)經(jīng)過(guò)采樣后在時(shí)間上離散的信號(hào)進(jìn)行處理，使其在幅值上離散，量化過(guò)程中會(huì)引入量化誤差，即輸出信號(hào)的等效模擬值與實(shí)際輸入信號(hào)模擬值之間的差值。編碼是將量化后的信號(hào)以特定的數(shù)字碼型輸出。

轉(zhuǎn)換速率、分辨率、精度是ADC產(chǎn)品的核心性能參數(shù)。轉(zhuǎn)換速率是指完成一次從模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間的倒數(shù)，代表每秒采樣次數(shù)，常用單位是KSPS（Kilo Samples per Second，每秒采樣千次）和MSPS（每Million Samples per Second，每秒采樣百萬(wàn)次）。為了保證轉(zhuǎn)換的正確完成，采樣速率必須小于或等于轉(zhuǎn)換速率。分辨率是轉(zhuǎn)換器能分辨的最小輸出電壓變化量與最大輸出電壓即滿量程輸出電壓之比，是衡量ADC精度的一個(gè)非常重要的指標(biāo)，N位ADC的分辨率約為1/（2^N），N的數(shù)值越高代表分辨率越高，即最小分辨率越小。精度是實(shí)際輸出電壓與理論輸出電壓的偏離程度，除了受分辨率影響外，還受系統(tǒng)其他各種誤差的影響。

按照轉(zhuǎn)換方法的不同，ADC可分為閃存型、雙積分型、逐次逼近型、流水線型、Σ-Δ型。

閃存型ADC是一種直接型ADC，輸入信號(hào)被采樣后同時(shí)與多個(gè)參考電壓進(jìn)行比較，轉(zhuǎn)換速度最快，但所需的比較器和觸發(fā)器較多，N位分辨率需要2^N-1個(gè)比較器，電路規(guī)模和功耗限制了分辨率的提高，一般最高為8位左右，成本也較高，一般較少使用。

雙積分型ADC是一種間接型ADC，先對(duì)輸入的采樣信號(hào)和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行兩次積分，獲得與輸入信號(hào)成正比的時(shí)間間隔，同時(shí)用計(jì)數(shù)器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值就是ADC輸出的數(shù)字量，性能比較穩(wěn)定，轉(zhuǎn)換精度高，抗擾能力強(qiáng)，但轉(zhuǎn)換速度慢，適合對(duì)精度要求較高，對(duì)速度要求較低的場(chǎng)合，如數(shù)字萬(wàn)用表等檢測(cè)儀器。

逐次逼近型ADC是一種直接型ADC，產(chǎn)生一系列比較電壓，從高位到低位逐次將比較電壓與輸入電壓進(jìn)行比較，以逐次逼近的方式進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，速度居中，精度較高，實(shí)際中使用較多。

流水線型ADC由級(jí)聯(lián)的若干結(jié)構(gòu)相似的低精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路組成，能夠在速度和精度上兼顧。由于需要等待數(shù)字信號(hào)輸出的時(shí)間，不適用于需要控制等實(shí)時(shí)的應(yīng)用。

Σ-Δ型ADC也稱為過(guò)采樣ADC，是一種間接型ADC，由Σ-Δ調(diào)制器及連接其后的數(shù)字濾波器構(gòu)成，采用過(guò)采樣技術(shù)和噪聲整形技術(shù)，轉(zhuǎn)換精度最高，尤其適用于音頻信號(hào)處理、生物醫(yī)療信號(hào)采集等需要低頻高精度的應(yīng)用，不適合需要切換模擬信號(hào)的應(yīng)用。

DAC轉(zhuǎn)換器從基本原理可分為電流求和型和分壓器型兩大類。在電流求和型中，需要產(chǎn)生一組支路電流，讓它們數(shù)量之間的比例與二進(jìn)制數(shù)中每一位的權(quán)重成正比，當(dāng)數(shù)字量輸入時(shí)，將與其中取值為“1”位對(duì)應(yīng)的支路電流相加，就得到與輸入數(shù)字量成正比的輸出電流信號(hào)，電流經(jīng)過(guò)電阻便可以轉(zhuǎn)換為電壓輸出信號(hào)。權(quán)電阻型、權(quán)電流型、倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)DAC均屬于電流求和型DAC。在分壓器型中，用輸入數(shù)字量每一位去控制分壓器中的一個(gè)或一組開(kāi)關(guān)，使接至輸出端的電壓與輸入的數(shù)字量成正比，分壓器可用電阻分壓器（如開(kāi)關(guān)樹(shù)形DAC）或電容分壓器（如權(quán)電容網(wǎng)絡(luò)DAC）。

接口產(chǎn)品：用于電子系統(tǒng)之間的數(shù)字信號(hào)傳輸。種類多樣，包括RS-232、RS-422、RS-485等。

產(chǎn)品、客戶、人才是模擬芯片企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)來(lái)源

模擬芯片產(chǎn)品類型和客戶數(shù)量眾多，人才培養(yǎng)周期長(zhǎng)

與數(shù)字芯片相比，模擬芯片具有應(yīng)用領(lǐng)域繁雜、生命周期長(zhǎng)、人才培養(yǎng)時(shí)間長(zhǎng)、價(jià)低但穩(wěn)定、與制程配合更加緊密等特點(diǎn)?；谶@些特點(diǎn)，產(chǎn)品、客戶、人才需要模擬芯片企業(yè)長(zhǎng)期積累，也是其長(zhǎng)期競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的主要來(lái)源。

應(yīng)用領(lǐng)域繁雜（產(chǎn)品型號(hào)數(shù)量越多越好）：模擬芯片按細(xì)分功能可進(jìn)一步分為線性器件、信號(hào)接口、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、電源管理器件等眾多品類，每一品類根據(jù)終端產(chǎn)品性能需求的差異又有不同的系列，在現(xiàn)今電子產(chǎn)品中幾乎無(wú)處不在。

生命周期長(zhǎng)（產(chǎn)品積累很重要，存在先發(fā)優(yōu)勢(shì)）：數(shù)字芯片強(qiáng)調(diào)運(yùn)算速度與成本比，必須不斷采用新設(shè)計(jì)或新工藝，而模擬芯片強(qiáng)調(diào)可靠性和穩(wěn)定性，一經(jīng)量產(chǎn)往往具備較長(zhǎng)生命周期。以亞德諾公司為例，其約一半收入來(lái)自于10年甚至更長(zhǎng)年齡的產(chǎn)品，5-9年和10-20年年齡產(chǎn)品的收入占比最高。公司產(chǎn)品數(shù)量超過(guò)4.5萬(wàn)款，每款產(chǎn)品對(duì)收入的貢獻(xiàn)極小，F(xiàn)Y2020公司約80%的收入來(lái)自于單款收入占比不超過(guò)0.1%的產(chǎn)品，由于單款產(chǎn)品需求有限，產(chǎn)品型號(hào)的積累對(duì)公司擴(kuò)大收入體量尤為重要。

人才培養(yǎng)時(shí)間長(zhǎng)（吸引并留住資深人才很重要）：模擬芯片的設(shè)計(jì)需要額外考慮噪聲、匹配、干擾等多種因素，要求設(shè)計(jì)者既熟悉集成電路設(shè)計(jì)和晶圓制造的工藝流程，又熟悉大部分元器件的電特性和物理特性。加上模擬芯片的輔助設(shè)計(jì)工具少、測(cè)試周期長(zhǎng)等原因，培養(yǎng)一名優(yōu)秀的模擬芯片設(shè)計(jì)師往往需要10年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。

價(jià)低但穩(wěn)定（下游領(lǐng)域越分散，抗風(fēng)險(xiǎn)能力越強(qiáng)）：由于模擬芯片的設(shè)計(jì)更依賴于設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)，與數(shù)字芯片相比在新工藝的開(kāi)發(fā)或新設(shè)備的購(gòu)置上資金投入更少，加之擁有更長(zhǎng)的生命周期，單款模擬芯片的平均價(jià)格往往低于同世代的數(shù)字芯片，但由于功能細(xì)分多，模擬芯片市場(chǎng)不易受單一產(chǎn)業(yè)景氣變動(dòng)影響，因此價(jià)格波動(dòng)幅度相對(duì)較小。

與制程配合更加緊密（工藝積累是競(jìng)爭(zhēng)力的來(lái)源之一 ）：數(shù)字芯片多采用應(yīng)用于5V以下低電壓環(huán)境的CMOS工藝，而模擬芯片要求的低失真和高信噪比在高電壓下比較容易做到，且通常要輸出高電壓或者大電流來(lái)驅(qū)動(dòng)其他元件。因此，模擬芯片早期使用Bipolar（雙極型）工藝，但是Bipolar工藝功耗大，之后又陸續(xù)出現(xiàn)了BiCMOS工藝（結(jié)合Bipolar、CMOS工藝）、CD工藝（結(jié)合CMOS、DMOS工藝）和BCD工藝（結(jié)合Bipolar、CMOS、DMOS工藝）等。這些特殊工藝需要晶圓代工廠的配合，也需要設(shè)計(jì)者加以熟悉，對(duì)工藝的理解和積累可以幫助將產(chǎn)品性能做得更加極致。

競(jìng)爭(zhēng)格局相對(duì)穩(wěn)定，兼并收購(gòu)是常態(tài)

市場(chǎng)集中度相對(duì)較低，第一大廠商市占率不到20%。相比于數(shù)字芯片，模擬芯片產(chǎn)品生命周期長(zhǎng)且類型多樣，下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，客戶數(shù)量多且分散。這些行業(yè)特征意味著模擬芯片廠商很難一家獨(dú)大，產(chǎn)品和客戶需要時(shí)間積累?；诖?，模擬芯片市場(chǎng)集中度較低，2020年第一大廠商德州儀器的市占率不超過(guò)20%，其余廠商市占率均不超過(guò)10%，前十大廠商合計(jì)市占率63%。

競(jìng)爭(zhēng)格局相對(duì)穩(wěn)定，排名和市占率的變化主要來(lái)自兼并收購(gòu)。1990年模擬行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局分散，當(dāng)時(shí)排名第一的國(guó)民半導(dǎo)體市占率僅7%。通過(guò)多次收購(gòu)，德州儀器從2004年開(kāi)始穩(wěn)居全球第一，2011年收購(gòu)國(guó)民半導(dǎo)體后拉大與第二名的份額差距，2020年市占率19%。亞德諾2017年通過(guò)收購(gòu)凌特公司（Linear）成功躍至全球第二，2020年市占率9%，同時(shí)亞德諾在2021年完成了對(duì)全球第七大模擬公司Maxim的收購(gòu)，兩者2020年合計(jì)市占率13%，與德州儀器份額差距縮小。根據(jù)IC Insights的統(tǒng)計(jì)，2014到2020年全球前十大模擬廠商變動(dòng)不大。

模擬芯片行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

“電子 ”帶動(dòng)模擬芯片需求

“電子 ”推動(dòng)硅含量提升，模擬芯片是其中不可或缺的部分。我們所提出的“電子 ”即指通過(guò)電子、通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)非電子產(chǎn)品電子化、簡(jiǎn)單電子產(chǎn)品智能化的過(guò)程，物聯(lián)網(wǎng)是表現(xiàn)形式之一。根據(jù)GSMA的預(yù)測(cè)，全球物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)將由2019年的120億增加到2025年的246億，平均每年新增連接數(shù)為21億，其中消費(fèi)級(jí)增加44億，企業(yè)級(jí)增加82億，企業(yè)級(jí)新增數(shù)量接近消費(fèi)級(jí)的兩倍。中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)將由2019年的36億增加到2025年的80億，約占全球連接數(shù)的32.5%。其中企業(yè)級(jí)連接數(shù)從2020年開(kāi)始超過(guò)消費(fèi)級(jí)，且之后每年新增數(shù)量也更多。“電子 ”的實(shí)現(xiàn)過(guò)程必然會(huì)推動(dòng)模擬芯片需求增加。

模擬芯片集成化是趨勢(shì)，但分立產(chǎn)品也將長(zhǎng)期存在

電源管理芯片技術(shù)趨勢(shì)：面積更小、效率更高、使用更簡(jiǎn)單容易、集成度更高、開(kāi)發(fā)周期更短。隨著全球3C產(chǎn)品的功能不斷增加，汽車自動(dòng)駕駛和工業(yè)自動(dòng)化需求增加，終端應(yīng)用逐漸走向低耗電、輕薄短小與多功能整合以及對(duì)產(chǎn)品壽命與可靠度要求更高的趨勢(shì)，為此，電源管理芯片需要縮小尺寸、提高效率、降低功耗等。CPU的發(fā)展也提高了對(duì)電源穩(wěn)定性和電壓精準(zhǔn)度的要求。另外，提高集成度不但能減少零件數(shù)量，降低系統(tǒng)耗電和提升系統(tǒng)可靠度及品質(zhì)，也可以提高生產(chǎn)良率，從而降低生產(chǎn)周期和成本。

信號(hào)鏈芯片注重性能參數(shù)，數(shù)?；旌袭a(chǎn)品迅速發(fā)展。不同信號(hào)鏈芯片有著不同的性能參數(shù)衡量指標(biāo)，具體來(lái)說(shuō)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器朝著高精度、高轉(zhuǎn)換效率、低功耗、低電壓等方向發(fā)展；數(shù)模轉(zhuǎn)換器朝著高精度、高動(dòng)態(tài)、低功耗、多信道、多功能集成方向發(fā)展；比較器朝著更快的響應(yīng)速度、更高的靈敏度和適應(yīng)高數(shù)模干擾環(huán)境的方向發(fā)展；放大器朝著低噪聲、高壓擺率等方向發(fā)展。另一方面，隨著制造技術(shù)的進(jìn)步、輔助和增強(qiáng)算法的引入，越來(lái)越多的將數(shù)字和模擬集成到同一芯片中，數(shù)?；旌袭a(chǎn)品迅速發(fā)展。

集成和分立并存是模擬行業(yè)的長(zhǎng)期趨勢(shì)。雖然模擬芯片行業(yè)有集成化的趨勢(shì)，但由于下游差異化設(shè)計(jì)需求長(zhǎng)期存在，分立的模擬芯片產(chǎn)品將長(zhǎng)期存在。以電源管理芯片為例，如果用戶設(shè)計(jì)的產(chǎn)品需要新的電源管理功能以滿足新增加的功能，就需要分立的電源管理芯片，例如為手機(jī)中應(yīng)用處理器、攝像模塊和RF電路供電。另外，集成度提高的同時(shí)會(huì)帶來(lái)性能的下降，當(dāng)客戶需要提升和改進(jìn)某一部分電路性能的時(shí)候，往往會(huì)選擇分立的方案。

逐漸向12英寸產(chǎn)線轉(zhuǎn)移，IDM和Fabless各有優(yōu)勢(shì)

德州儀器引領(lǐng)模擬產(chǎn)品轉(zhuǎn)向12英寸產(chǎn)線。根據(jù)德州儀器的測(cè)算，12英寸晶圓廠生產(chǎn)的模擬芯片將比8英寸晶圓廠節(jié)約40%的成本，公司加大12英寸產(chǎn)線布局，除2009年啟用的RFAB1廠（全球首座12英寸模擬芯片廠）和2015年轉(zhuǎn)為12英寸模擬產(chǎn)線的DMOS6廠外，公司正在建設(shè)的RFAB2廠預(yù)計(jì)2022年下半年開(kāi)始投產(chǎn)，今年收購(gòu)的位于Lehi的LFAB預(yù)計(jì)于2023年初投產(chǎn)，并且計(jì)劃在謝爾曼再建造四座12英寸晶圓廠，前兩個(gè)工廠將于2022年動(dòng)工，其中第一座預(yù)計(jì)最早在2025年開(kāi)始投產(chǎn)。2019年，德州儀器47%的模擬產(chǎn)品收入來(lái)自12英寸產(chǎn)線。

在德州儀器引領(lǐng)下，各大代工廠逐步跟進(jìn)。臺(tái)積電于2016年在12英寸產(chǎn)線上量產(chǎn)0.13um BCD工藝，主要用于生產(chǎn)電源管理芯片，目前已開(kāi)發(fā)出90nm、55nm等制程，其中90nm BCD技術(shù)覆蓋了從5V到35V的廣泛應(yīng)用，并將在2021年繼續(xù)擴(kuò)展。華虹于2021年成功在華虹無(wú)錫廠規(guī)模量產(chǎn)12英寸90nm BCD工藝。中芯國(guó)際今年宣布在深圳建設(shè)的12英寸晶圓廠，產(chǎn)品定位也是28nm及以上線寬的顯示驅(qū)動(dòng)芯片及電源管理芯片等。

國(guó)際模擬大廠采用IDM模式，晶圓代工崛起推動(dòng)Fabless模式。由于成立時(shí)間早及模擬芯片與制造工藝連接緊密的特點(diǎn)，德州儀器、亞德諾兩大國(guó)際模擬大廠均采用IDM模式，建有自己的晶圓產(chǎn)線，不過(guò)兩者對(duì)于是否繼續(xù)大規(guī)模擴(kuò)建自有產(chǎn)線態(tài)度并不一致。德州儀器為模擬產(chǎn)品積極擴(kuò)建12英寸產(chǎn)線，亞德諾則停止了新建產(chǎn)線，更多的依賴臺(tái)積電等晶圓代工廠，第三方代工比例由FY2006的41%提高到FY2020的50%。我們認(rèn)為，隨著晶圓代工廠在模擬工藝上的大力推進(jìn)以及12英寸產(chǎn)線投資金額過(guò)高，采用代工模式有助于中小模擬芯片設(shè)計(jì)企業(yè)在采用先進(jìn)模擬工藝的同時(shí)降低成本。

工業(yè)、汽車是國(guó)際大廠布局的重點(diǎn)領(lǐng)域

汽車、工業(yè)在模擬芯片應(yīng)用中的占比提升。根據(jù)IC Insights的數(shù)據(jù)，2017年汽車、工業(yè)占模擬芯片（含射頻芯片）的比例為21.0%、20.2%；預(yù)計(jì)2021年分別提高到24.3%、20.5%，通信、消費(fèi)電子、計(jì)算機(jī)合計(jì)占比由57.4%下降到53.9%。分產(chǎn)品來(lái)看，射頻芯片和電源管理芯片中集成度較高的PMIC主要應(yīng)用于手機(jī)等消費(fèi)電子中，信號(hào)鏈芯片主要應(yīng)用于工業(yè)、通信和汽車領(lǐng)域。

國(guó)際模擬芯片大廠收入結(jié)構(gòu)向工業(yè)和汽車電子傾斜。德州儀器來(lái)自工業(yè)和汽車電子的收入占比分別由2013年的24%、13%提高到2020年的37%、20%，消費(fèi)電子和通信收入的占比分別由2013年的37%、16%下降到2020年的27%、8%。類似的，亞德諾來(lái)自工業(yè)和汽車電子的收入占比分別由FY2009的43%、10%提高到FY2020的53%、16%，消費(fèi)電子和通信收入的占比分別由FY2009的25%、22%下降到FY2020的11%、21%。德州儀器、亞德諾都將工業(yè)和汽車作為未來(lái)布局的重點(diǎn)領(lǐng)域。

中國(guó)是模擬芯片最大的市場(chǎng)，國(guó)產(chǎn)替代加速

中國(guó)是全球模擬芯片最大的市場(chǎng)，也是國(guó)際大廠收入重要來(lái)源地

我國(guó)是全球模擬芯片最大的市場(chǎng)，2020年占全球市場(chǎng)的36%。我國(guó)是全球半導(dǎo)體銷售規(guī)模最大的市場(chǎng)，根據(jù)SIA的數(shù)據(jù)，2020年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模為4360億美元，中國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模為1512億美元，占比35%。同樣，我國(guó)也是全球最大的模擬芯片市場(chǎng)，根據(jù)IDC的數(shù)據(jù)，2020年我國(guó)占全球模擬芯片市場(chǎng)的36%。

我國(guó)也是國(guó)際模擬芯片大廠收入的重要來(lái)源地，且近年收入占比在提升。作為全球最大的模擬芯片市場(chǎng)，中國(guó)是各大模擬廠商的重要收入來(lái)源地。德州儀器2020年來(lái)自中國(guó)的收入為80億美元，收入占比由2010年的41%提高到55%，是第一大收入來(lái)源地。亞德諾FY2020來(lái)自中國(guó)的收入為13.48億美元，收入占比由FY2010的12%提高到24%，是第二大收入來(lái)源地。

中國(guó)模擬芯片自給率偏低，本土入局企業(yè)眾多

中國(guó)模擬芯片市場(chǎng)被歐美企業(yè)壟斷，自給率低。作為全球模擬芯片第一大市場(chǎng)，我國(guó)模擬芯片自給率雖在近年有所提升，但仍然偏低，2020年約12%，相比2017年提高6個(gè)百分點(diǎn)。從競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看，第一梯隊(duì)仍然是以德州儀器、亞德諾等為代表的歐美企業(yè)，部分國(guó)內(nèi)企業(yè)通過(guò)近年競(jìng)爭(zhēng)力提升進(jìn)入第二梯隊(duì)，但整體競(jìng)爭(zhēng)力相比第一梯隊(duì)仍有差距，以電源管理芯片為例，國(guó)內(nèi)前十的企業(yè)合計(jì)市場(chǎng)份額占比不到10%。

國(guó)產(chǎn)替代為我國(guó)模擬企業(yè)提供黃金窗口期，低端產(chǎn)品同時(shí)受益國(guó)際廠商退出。隨著中美貿(mào)易摩擦加劇，美國(guó)對(duì)中國(guó)禁售部分芯片，比如高端ADC和DAC等，在此背景下，我國(guó)模擬芯片企業(yè)進(jìn)入黃金發(fā)展期，國(guó)產(chǎn)替代的強(qiáng)烈需求為其提供了難得的驗(yàn)證機(jī)會(huì)。同時(shí)，國(guó)際模擬芯片大廠的戰(zhàn)略重心在向工業(yè)、汽車領(lǐng)域傾斜，逐步退出中低端消費(fèi)電子市場(chǎng)，這為我國(guó)聚焦消費(fèi)電子領(lǐng)域的模擬芯片企業(yè)提供了生存空間，有利于他們?yōu)橐院蟮膱?chǎng)景拓展積累經(jīng)驗(yàn)和資本。

政策資本大力支持，眾多模擬企業(yè)借助資本市場(chǎng)以謀求長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。芯片國(guó)產(chǎn)化已成為國(guó)家戰(zhàn)略，政策、資本大力支持，尤其是科創(chuàng)板推出后，眾多模擬芯片企業(yè)啟動(dòng)上市，部分企業(yè)已成功完成上市發(fā)行，如思瑞浦、芯朋微、艾為電子、力芯微等，還有很多企業(yè)正在排隊(duì)IPO，如希荻微、英集芯、芯龍技術(shù)等。我們認(rèn)為，借助資本市場(chǎng)的幫助，國(guó)內(nèi)企業(yè)可以在人員招聘、技術(shù)研發(fā)等方面加大投入，從而加速產(chǎn)品開(kāi)拓和客戶導(dǎo)入。

投資策略：推薦泛模擬企業(yè)或具有邊界拓展?jié)摿Φ哪M企業(yè)

與國(guó)際大廠相比，我國(guó)模擬芯片企業(yè)還存在較大差距，但隨著我國(guó)企業(yè)持續(xù)高增長(zhǎng)，差距將縮小。我國(guó)模擬芯片企業(yè)由于成立時(shí)間較晚，在產(chǎn)品數(shù)量和人員方面明顯低于國(guó)際大廠，經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)方面則表現(xiàn)為收入、利潤(rùn)體量偏小，毛利率偏低。另一方面，隨著芯片國(guó)產(chǎn)替代加速，國(guó)內(nèi)企業(yè)的增速明顯快于海外企業(yè)。我們認(rèn)為，目前我國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)進(jìn)入天時(shí)地利人和的黃金發(fā)展期，模擬芯片企業(yè)通過(guò)持續(xù)的人才培養(yǎng)、產(chǎn)品積累和客戶開(kāi)拓，將逐漸縮小與國(guó)際大廠的差距。

從A股已上市的模擬芯片企業(yè)來(lái)看，各家選擇的發(fā)展戰(zhàn)略有所不同，我們看好型號(hào)多元、應(yīng)用廣泛的泛模擬企業(yè)或具有邊界拓展?jié)摿Φ哪M企業(yè)，推薦產(chǎn)品和下游都廣覆蓋的圣邦股份，聚焦泛通訊和泛工業(yè)領(lǐng)域的思瑞浦，以家電為立足點(diǎn)向其他領(lǐng)域進(jìn)行拓展的芯朋微，以手機(jī)為立足點(diǎn)向其他領(lǐng)域進(jìn)行拓展艾為電子、力芯微，以LED驅(qū)動(dòng)為立足點(diǎn)向其他領(lǐng)域拓展的晶豐明源。

風(fēng)險(xiǎn)提示

1、下游需求不及預(yù)期。由于疫情反復(fù)，電子產(chǎn)品下游需求可能疲弱，從而導(dǎo)致對(duì)模擬芯片的需求減弱。

2、國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程不及預(yù)期。國(guó)內(nèi)模擬芯片廠商可能由于技術(shù)和人才儲(chǔ)備不足，從而導(dǎo)致新產(chǎn)品研發(fā)不及預(yù)期，無(wú)法及時(shí)滿足客戶國(guó)產(chǎn)化的需求。

3、行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇的風(fēng)險(xiǎn)。目前國(guó)內(nèi)眾多企業(yè)入局模擬芯片領(lǐng)域，為了爭(zhēng)取市場(chǎng)份額可能出現(xiàn)價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)加劇的風(fēng)險(xiǎn)，從而影響企業(yè)的盈利能力。

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