國產(chǎn)模擬芯片，崛起前夜

1958年，美國德州儀器（TI）的工程師杰克?基爾比成功發(fā)明世界上第一塊集成電路，這一偉大創(chuàng)舉為TI日后成為模擬芯片行業(yè)巨頭奠定了堅實基礎(chǔ)。2011年，TI更是斥資65億美元并購國家半導(dǎo)體，此次收購不僅吸納了5000名員工，還收獲了“一個極好的開發(fā)團隊”。同年，TI在模擬市場的份額便超越排名第二的意法半導(dǎo)體（ST），占據(jù)全球模擬市場份額的15.4％。

與數(shù)字電路相比，模擬電路設(shè)計對工程師的經(jīng)驗要求極高，工程師需要深入熟悉大部分元器件的電特性和物理特性。頂尖的模擬設(shè)計工程師往往在模擬領(lǐng)域擁有20到30年的豐富經(jīng)驗，這使得模擬芯片行業(yè)形成了極高的人才和技術(shù)壁壘。

隨著中國經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的核心驅(qū)動力從“人口紅利”向“工程師紅利”轉(zhuǎn)變，中國制造業(yè)也由此從傳統(tǒng)的“制造”模式邁向創(chuàng)新“創(chuàng)造”階段。而模擬芯片行業(yè)，正是最能體現(xiàn)“工程師紅利”的領(lǐng)域之一。

在此時代背景下，近年來國產(chǎn)模擬芯片迎來了快速發(fā)展，逐漸在市場上嶄露頭角。

01

什么是模擬芯片？

集成電路主要可分為數(shù)字 IC 和模擬 IC 兩大類。模擬集成電路是由電阻、電容、晶體管等元器件組成，專門用于處理以連續(xù)函數(shù)形式呈現(xiàn)的模擬信號。在現(xiàn)實世界中，聲音、光線、溫度、壓力等信息經(jīng)過傳感器處理后，會轉(zhuǎn)化為模擬信號，其幅度會隨時間連續(xù)變化。模擬芯片種類豐富多樣，幾乎在所有電子產(chǎn)品中都不可或缺，廣泛應(yīng)用于消費電子、汽車、工業(yè)、5G 等眾多領(lǐng)域。與之相對的數(shù)字集成電路，則主要負責(zé)對離散的數(shù)字信號（0 和 1）進行存儲和邏輯運算。

按照定制化程度劃分，模擬芯片可以分為專用型芯片（ASSP）和通用型芯片。據(jù)IDC數(shù)據(jù)，專用型芯片占據(jù)模擬芯片市場5成左右。根據(jù) IDC 數(shù)據(jù)顯示，專用型芯片占據(jù)模擬芯片市場約 50% 的份額。專用型芯片具有高度定制化特點，需要依據(jù)客戶需求以及特定電子系統(tǒng)對產(chǎn)品的參數(shù)、性能、尺寸進行特殊設(shè)計。相較于通用型模擬 IC，專用型芯片不僅設(shè)計壁壘高，而且毛利率也更為可觀。專用型模擬芯片通常按照下游應(yīng)用領(lǐng)域進行劃分，涵蓋通信、消費電子、汽車、工業(yè)等多個領(lǐng)域，每個領(lǐng)域又可進一步細分出線性產(chǎn)品、電源管理產(chǎn)品、接口產(chǎn)品等。以射頻前端模塊為代表的射頻器件，就是典型的專用型模擬 IC，在專用芯片中占比較高。通用型芯片屬于標準化產(chǎn)品，適用于各類電子系統(tǒng)，產(chǎn)品生命周期較長。其設(shè)計壁壘相對較低，但細分品類繁多，不同廠家產(chǎn)品的可替代性強，客戶群體也較為分散。

從應(yīng)用層面劃分，模擬芯片可分為信號鏈路和電源管理兩大類。其中，電源管理芯片的市場規(guī)模大于通用信號鏈路芯片。信號鏈路是指系統(tǒng)中信號從輸入到輸出的完整路徑，主要功能是對模擬信號進行收發(fā)、轉(zhuǎn)換、放大、過濾等處理。信號鏈模擬芯片主要包括線性產(chǎn)品、轉(zhuǎn)換器、接口、隔離器、RF 與微波等。一條完整的信號鏈，是將自然界中的聲、光、電等連續(xù)信息，通過傳感器采集、放大縮小濾波等處理、模擬 / 數(shù)字轉(zhuǎn)換（ADC）變?yōu)閿?shù)字信號，經(jīng)微處理器系統(tǒng)處理后，再通過數(shù)字 / 模擬轉(zhuǎn)換（DAC）輸出模擬信號的全過程。在這其中，ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）因其重要性和技術(shù)難度，被譽為 “皇冠上的明珠”。

電源管理芯片市場規(guī)模更為龐大，主要包括 AC/DC、DC/DC、電池管理、驅(qū)動芯片等。由于電子產(chǎn)品各部分正常工作所需電壓各不相同，電源管理芯片能夠?qū)﹄姵剌敵龅墓潭妷哼M行升降壓、穩(wěn)壓處理，使其達到各個模塊所需的期望電壓值，從而滿足供電需求。根據(jù)不同的應(yīng)用場景，電源芯片既可以單獨使用，也能與外部電子元器件組合成模塊，實現(xiàn)電源轉(zhuǎn)換功能。

02

模擬芯片難在哪里？

世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計組織（WSTS）在 2024 年秋季更新的數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計 2024 年全球模擬 IC 銷售額約為 794.33 億美元，折合人民幣接近 6000 億元。有機構(gòu)預(yù)測，中國模擬市場規(guī)模大約在 3000 億元左右，幾乎占據(jù)全球模擬芯片市場的半壁江山。然而長期以來，全球模擬芯片市場一直被德州儀器（TI）、亞德諾（ADI）等國際行業(yè)巨頭牢牢把控。國內(nèi)廠商大多只能在中低端市場艱難發(fā)展。那么，模擬芯片究竟難在哪里？

首先，模擬芯片品類極為豐富，應(yīng)用場景高度碎片化。以國際巨頭 TI 為例，其擁有數(shù)萬種產(chǎn)品型號，幾乎能夠覆蓋所有應(yīng)用場景。龍頭企業(yè)憑借 “平臺型” 產(chǎn)品戰(zhàn)略，能夠滿足客戶多樣化、一站式的采購需求，從而極大地增強客戶粘性。作為后進入市場的參與者，想要滿足客戶的多樣化需求并非易事，唯有不斷推出新產(chǎn)品，快速響應(yīng)下游市場的迭代更新需求。特別是在新能源汽車、AI 等快速發(fā)展變化的領(lǐng)域，誰能率先推出符合性能要求且通過驗證的新產(chǎn)品，誰就能搶占市場先機。

其次，模擬芯片研發(fā)周期漫長，人才壁壘顯著。數(shù)字芯片基于簡單的邏輯 0 和 1，大部分人員相對容易入門。而模擬芯片以硬件為基礎(chǔ)，涉及電路物理和化學(xué)材料特性，理解難度大，且存在可靠性問題，因此需要大量的經(jīng)驗積累。這意味著培養(yǎng)優(yōu)秀的模擬芯片工程師和研發(fā)人員需要耗費較長時間，對于后發(fā)企業(yè)來說挑戰(zhàn)巨大。雖然模擬芯片不依賴先進制程技術(shù)，但嚴重依賴研發(fā)經(jīng)驗的長期積累，這導(dǎo)致模擬芯片開發(fā)速度緩慢，一般新產(chǎn)品的開發(fā)周期約為 2 年，技術(shù)難度高的產(chǎn)品開發(fā)時間則更久。

有業(yè)內(nèi)人士指出，“國產(chǎn)模擬芯片企業(yè)若想走向‘引領(lǐng)’，必須具備技術(shù)突破與高端產(chǎn)品研發(fā)能力、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同與生態(tài)構(gòu)建能力、差異化競爭與國際化布局能力，以及人才與管理能力這四大核心能力。”

03

國產(chǎn)模擬芯片頻頻實現(xiàn)技術(shù)突破

近年來，我國在模擬芯片領(lǐng)域不斷取得技術(shù)突破，尤其是在 ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）領(lǐng)域成績斐然。長期以來，高速 ADC 市場幾乎被 TI、ADI、Maxim 三家公司壟斷，占據(jù)國內(nèi)市場超過 95% 的份額。同時，美國的出口管制清單中也包含了部分高分辨率、高速 ADC 產(chǎn)品，例如采樣速率 400MSPS 以上的 12 - 14bits ADC。隨著國產(chǎn)化需求的日益迫切，國內(nèi)眾多企業(yè)積極攻克 ADC 領(lǐng)域的技術(shù)難題，推出了一系列可對標海外巨頭的產(chǎn)品。

迅芯微電子的高速 ADC 產(chǎn)品表現(xiàn)出色，采樣率涵蓋 2GSPS、10GSPS，最高可達 30GSPS，精度在 6bits - 8bits 之間。今年，海思推出的 SAR ADC——AC9610，直接對標 ADI 的高端產(chǎn)品 AD4630 - 24，在采樣率達到 2MSPS 的情況下，采樣精度高達 24bit。成都華微推出的 HWD12B16GA4 更是突破技術(shù)極限，實現(xiàn)了 12 位 16GSPS 的超高指標，幾乎代表了商業(yè) ADC 技術(shù)的最高性能水平。

在超高速 ADC 領(lǐng)域，速度和分辨率往往相互制約。采樣率越高，維持高位分辨率就越困難，這主要受制于模擬帶寬、噪聲、線性度等因素。12 位在 16GSPS 下是一個兼顧性能與實用性的絕佳平衡點，通常更高分辨率（如 14 位、16 位）的 ADC，其采樣率會遠低于 16GSPS。因此，12 位 / 16GSPS 的組合成為高速系統(tǒng)追求高動態(tài)范圍的關(guān)鍵指標。

華為海思的 AC9610 芯片性能超越歐美同類產(chǎn)品，精度達到 24 位，采樣率高達 2M，有望在雷達、醫(yī)療器械等高端設(shè)備領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。隨著國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展以及國產(chǎn)替代需求的強勁推動，在ADC領(lǐng)域，國內(nèi)企業(yè)正不斷縮小與國際領(lǐng)先水平的差距。近年來，芯海、思瑞浦、圣邦微、納芯微、聯(lián)影微電子等眾多國內(nèi)廠商紛紛推出技術(shù)指標對標海外領(lǐng)先水平的產(chǎn)品，并已實現(xiàn)大規(guī)模出貨應(yīng)用。

此外，成都芯片中試平臺與國產(chǎn)EDA龍頭企業(yè)華大九天攜手，共同建立了國內(nèi)首個模擬電路后仿真云服務(wù)聯(lián)合實驗室，進一步推動國內(nèi)模擬芯片技術(shù)的發(fā)展。

04

模擬芯片也開始并購整合，打造平臺化戰(zhàn)略

國內(nèi)模擬芯片企業(yè)除了在新品研發(fā)上持續(xù)發(fā)力，還積極打造平臺化戰(zhàn)略，通過并購整合來完善產(chǎn)品線。

2024年6月23日晚間，國內(nèi)電源管理芯片設(shè)計企業(yè)上海雅創(chuàng)電子集團股份有限公司發(fā)布公告，宣布擬以自有及自籌資金2.98億元收購上海類比半導(dǎo)體技術(shù)有限公司37.0337%股權(quán)。此次交易價格較三個月前公布的“不超過2億元”預(yù)案大幅提升，標的公司評估增值率高達467.34%。

2024年6月5日，思瑞浦發(fā)布公告，擬通過發(fā)行可轉(zhuǎn)換公司債券及支付現(xiàn)金的方式購買創(chuàng)芯微100%股權(quán)，并募集配套資金，此次交易對價為10.6億元。交易完成后，創(chuàng)芯微將成為思瑞浦的全資子公司。同時，思瑞浦擬向不超過35名特定對象發(fā)行股份募集配套資金。思瑞浦收購創(chuàng)芯微并非簡單的產(chǎn)品線補充，而是將電池管理芯片明確納入其“信號鏈+電源管理+MCU”三大業(yè)務(wù)布局中，成功實現(xiàn)了從工業(yè)/通信領(lǐng)域向消費電子和可穿戴設(shè)備市場的拓展。

2024年6月23日晚間，納芯微發(fā)布公告，公司擬以現(xiàn)金方式收購上海矽睿科技股份有限公司直接持有的上海麥歌恩微電子股份有限公司62.68%的股份，以及矽睿科技通過上海萊睿企業(yè)管理合伙企業(yè)（有限合伙）間接持有的麥歌恩5.60%的股份，合計收購麥歌恩68.28%的股份，收購對價合計為6.83億元。

2023年3月15日，晶豐明源公告稱，公司擬與凌鷗創(chuàng)芯股東廣發(fā)信德投資管理有限公司、舟山和眾信企業(yè)管理咨詢合伙企業(yè)（有限合伙）簽署《購買資產(chǎn)協(xié)議》，約定以現(xiàn)金方式收購上述股東持有的凌鷗創(chuàng)芯38.87％股權(quán)，股權(quán)轉(zhuǎn)讓價款合計2.50億元。截至2022年12月31日，晶豐明源已持有凌鷗創(chuàng)芯22.74%股份，為參股股東。收購?fù)瓿珊螅緦⒊钟辛楮t創(chuàng)芯61.61%股權(quán)，凌鷗創(chuàng)芯將納入公司合并報表范圍。通過此次收購，晶豐明源可獲取電機控制芯片和方案解決的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、技術(shù)儲備及銷售渠道等資源優(yōu)勢，進一步拓展產(chǎn)品線及應(yīng)用領(lǐng)域。

國內(nèi)模擬芯片公司具有規(guī)模小、數(shù)量多的特點。前幾年，隨著資本大量涌入半導(dǎo)體行業(yè)，眾多模擬芯片公司紛紛成立，都希望在芯片熱潮中發(fā)展壯大。然而，隨著資本逐漸降溫、監(jiān)管日益嚴格，以及第一梯隊模擬芯片公司陸續(xù)上市，眾多未上市模擬芯片企業(yè)想要做大做強甚至實現(xiàn)上市目標，面臨著巨大挑戰(zhàn)。即便國內(nèi)頭部模擬芯片公司，在營收規(guī)模、產(chǎn)品種類、產(chǎn)能建設(shè)等方面與國際大廠相比，仍存在顯著差距。

整合并購無疑是模擬芯片公司實現(xiàn)快速發(fā)展壯大的有效途徑之一。當前模擬芯片公司的并購活動，大多能夠產(chǎn)生多重協(xié)同效應(yīng)，有助于提升公司業(yè)務(wù)規(guī)模，增強持續(xù)經(jīng)營能力和市場競爭力。未來，模擬芯片大企業(yè)對小企業(yè)的并購、小企業(yè)之間的聯(lián)合，以及大企業(yè)之間的并購，都將推動模擬芯片行業(yè)巨頭的誕生。此外，若大型IDM廠商積極參與并購，還能進一步增強國內(nèi)模擬芯片廠商的IDM屬性。

聚焦模擬和混合信號芯片的上市公司納芯微董事長王升楊表示，中國芯片市場已經(jīng)結(jié)束周期性震蕩波動，企業(yè)需要更多參與到產(chǎn)品定義中，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。在模擬芯片領(lǐng)域，并購整合已成為行業(yè)做大做強的必然趨勢。