电荷泵充电管理芯片市场现状分析及发展前景

电荷泵充电管理芯片市场现状分析及发展前景电池管理芯片下游应用领域发展情况电源及电池管理芯片主要为电子设备提供各类电能及电池管理解决方案，下游应用领域众多。目前，行业产品主要应用于智能手机、笔记本/平板电脑等消费电子领域，工业领域及车载领域。行业下游各应用领域市场规模较大且发展迅速，受益于智能手机等消费电子产品对芯片需求的增长及进程的加快，行业产品的出货量逐年增长，经营规模快速提升。随着5G技术的发展，通信网络传输能力日益提升，智能手机已成为移动互联网中最核心的终端设备。智能手机的快速更迭促进了相关各类芯片设计能力和制造技术的不断升级，行业围绕智能手机电源及电池管理开发了各类芯片产品，并已应用至多家知名品牌的产品中。根据Frost&Sullivan的统计，2021年全球智能手机出货量为13．5亿部，比2020年同比增长4．65%。未来随着5G网络进一步扩建和完善，5G手机的普及将刺激市场的升级需求。叠加日常换机需求，预计智能手机市场仍将呈现大规模出货量，保持较大的市场基数。随着手机应用场景的丰富，人们日常使用手机的频率增加，手机功耗也随之增大，消费者对充电速度提出了更高要求。大功率充电功能随之应运而生，成为当下手机市场中高端机型的标配，并逐步向平价机型渗透。大功率充电技术作为手机品牌核心竞争力之一，是各大手机厂商进行布局的重点，也是消费者购买手机时的重要考虑因素。芯片技术的进步为大功率市场的繁荣提供了强有力的支撑，同时大功率充电的普及也推动手机电源及电池管理芯片如电荷泵充电管理芯片、DC-DC芯片、充电协议芯片等出现新的市场机遇。5G时代下，手机算力进一步提升，应用处理器、基带芯片及射频前端将带来更大功耗，5G所需要的更高能耗也对手机电源及电池管理芯片提出了更高要求。此外，随着手机功能的复杂化，如折叠屏手机的发布、摄像头数量的增加等，单部手机的电源及电池管理芯片数量呈增长趋势。因此，5G、手机功能的复杂化带动手机电源及电池管理芯片价值量及使用量均上升。（一）消费电子市场领域发展情况消费电子终端产品种类繁多且发展迅速，行业产品在消费电子市场应用广泛，包括笔记本/平板电脑、适配器、移动电源、TWS耳机、智能手表手环、蓝牙音箱、机器人、其他便携式设备等。1、笔记本/平板电脑领域发展情况笔记本和平板电脑是消费电子设备的核心市场，历年出货量较平稳并保持在较高规模。近年来持续的疫情影响了人们生活及工作方式，从而促使设备更新换代，以满足居家办公、远程教育、居家娱乐等各类需求，促进全球笔记本和平板电脑出货量快速提升。2021年全球笔记本和平板电脑出货量分别为2．7亿台和1．7亿台，2019-2021年复合增长率分别为26．03%和10．19%，预计未来笔记本和平板电脑仍将保持平稳的出货量。此外，随着笔记本与平板电脑人机交互功能的增强以及对低功耗长待机需求的提升，电源及电池管理芯片在该领域的需求有望持续增长。2、适配器领域发展情况得益于智能终端设备需求急剧上升，作为配件的适配器设备行业需求也一直旺盛，市场规模保持快速增长。2021年，全球适配器出货量约为40．7亿个，预计2026年将达到60．3亿个，2021-2026年复合增长率约为8．18%。随着苹果、三星、小米等手机厂商陆续取消标配充电器，适配器市场愈加活跃，众多配件厂商顺势而上，扩充PD大功率充电产品线，品牌商、代工厂、芯片原厂等产业链都迎来发展机遇。根据市场统计测算，仅苹果取消标配充电器，2020年苹果充电器零售市场规模就达200亿元。此外，第三代功率半导体氮化镓（GaN）基于其开关频率高、禁带宽度大、更低的导通电阻等特点，满足了消费者对适配器大功率、小体积的要求，给适配器市场带来新的发展机遇，带动AC-DC、快充协议、GaN功率器件等需求上升。3、移动电源领域发展情况近年来，随着智能手机、平板电脑、智能穿戴等便携式电子产品的迅猛发展，单一电子产品呈现出功能多样化、外观轻薄化的趋势。随着电子设备功能不断扩展、性能不断提高，其耗电量也显著增加。在电池技术短期内没有重大突破的背景下，一定体积的电池容量已无法满足长时间续航要求，造成了便携式电子产品续航能力不足的缺陷。移动电源作为一种便携的外置高容量的电源产品，可以作为补充电源，解决续航问题。移动电源整体市场规模较大，2021年，全球移动电源出货量为6．6亿台，预计2026年将达到7．4亿台。此外，随着大功率充电技术成为新的发展趋势，搭载大功率充电技术的移动电源设备将成为未来产业增长的推动因素之一，带动大功率充电解决方案和产品需求量增加。（二）工业市场领域发展情况工业领域产品具备电池串数多、工作电压高、电流大等特点。行业产品目前在工业领域主要应用在便携式储能电源、电动工具、无人机等领域。1、便携式储能电源领域发展情况近年来，在手机、平板电脑等移动智能终端应用程度不断提高的同时，寻求自由、亲近自然的户外生活亦成为趋势，户外用电的市场需求日益增加；此外，由于全球气候变化，近年来自然灾害呈现多发态势，严重影响全球供电稳定性，应急备用电源已逐步成为家庭生活中的重要备用品。随着全球对环保的日益重视，万物互联时代智能终端日益普及，便携电力需求持续提升等因素的促进，基于锂电池等清洁能源技术衍生出的便携储能行业得到快速发展，便携储能产品开始逐步应用于户外活动、家庭应急等众多场景。全球便携式储能电源市场规模已由2017年的0．2亿美元快速提升至2021年的17．7亿美元，年均复合增长率高达206．72%，预计到2026年市场规模将达到144．5亿美元，2021-2026年年均复合增长率预计还将维持52．19%，便携储能行业将继续维持快速增长趋势，市场发展潜力较大。2、电动工具领域发展情况根据Frost&Sullivan统计数据，2021年全球电动工具市场规模为318亿美元，预计2026年将达到410亿美元。锂电池的技术升级推动了电动工具朝着无绳化的方向发展，以锂电池为动力的新一代无绳类电动工具轻巧便携，扩展了作业范围，提高了工作效率，受到消费者的青睐，在全球电动工具产品中销售占比逐渐增加。根据头豹研究院的统计数据，全球无绳工具占比预计从2011年的30%上升到2024年的56%，带动电源及电池管理芯片需求持续上升。（三）汽车市场领域发展情况汽车电子需考虑恶劣的工作环境、更长的设计寿命以及汽车电子安全性和长效性，呈现出产业化周期漫长、供应体系门槛高的特点。进入汽车电子主流供应链体系需满足多项基本要求及质量认证。近年来，在新冠疫情冲击及全球经济增速放缓的背景下，汽车市场受到一定影响，但仍保持庞大的销量规模。2021年，全球汽车销量8，268万辆，其中中国汽车销量为2，628万辆，连续13年蝉联全球第一位。在庞大的汽车销量基数下，人机接口、车载显示屏、智能设备互联、远程信息处理等信息娱乐及仪表系统拥有较大的存量市场，对电源及电池管理芯片有着持续稳定的需求。此外，智能化和电动化趋势下，汽车电子市场快速成长。随着电动汽车、车载电子设备和ADAS的需求增长，对电源控制和管理的需求也相应增加，用于汽车领域的电源及电池管理芯片价值量及使用量显著增加。发展情况和未来发展趋势在电源领域，电能转换效率和待机功耗始终是核心指标之一。世界各国都推出了各类能效标准，例如美国的能源之星、德国的蓝天使标准、中国中标认证中心等。业界通过研发更先进的电路拓扑和开关控制技术、更低导阻的功率器件技术、更精巧的高压启动技术等实现电源管理芯片及其电源系统的高效率和低功耗要求。便携式设备的轻薄化始终是提升用户体验的重点需求，电源及电池管理芯片技术也表现出越来越显著的集成化趋势。一方面，终端产品为实现轻薄化目标，要求芯片具有更高的集成度、更少的外围器件，以降低整个方案元器件数量，节约电路板空间，缩小整个方案尺寸；另一方面，终端设备正变得越来越复杂，其更多功能特性、所使用更复杂的处理器等，都需要更先进的电源管理解决方案，要求在更小的硅芯片上集成更多功能，实现更强的系统用电性能。同时，集成化的电源及电池管理芯片可以有效降低系统成本和设计复杂性，缩短终端厂商的研发周期，同时提高系统的长期可靠性。随着系统功能越来越复杂，对能耗的要求越来越高，系统对电源和电池运行状态监测与控制的要求也越来越高。电源和电池管理芯片设计不再满足于实时监控电流、电压、温度，还需要实现诊断电源供应情况、电池工作状态、灵活设定输出电压电流参数等要求。此外，电源管理芯片在满足系统各功能模块供电需求的同时，也越来越多地需要和主系统之间进行实时通讯，以满足智能化的功率管理和调控需求。模拟技术和嵌入式技术相互协同，促进了电源和电池管理芯片向智能化方向发展。通过硬件和嵌入式软件的无缝结合，可以灵活实现对电源和电池状态的监测、控制、通讯等功能。近年来凭借调试灵活、响应快速、高集成度以及高度可控的优势，以模拟技术和嵌入式处理技术相结合的新一代电源和电池管理芯片正逐步拓展至多个应用领域。充电器中体积占比最大的器件为变压器，充电器小型化的关键在于变压器的小型化。通常开关频率越高，所需的变压器体积越小。传统Si材料的开关频率已达上限，第三代半导体材料可以实现更快的开关速度，因此允许更高的开关频率，进一步缩小充电器的体积。凭借开关速度快、功率密度高、耐高压、高频等特点，基于GaN第三代功率半导体小体积充电适配器在高端机型的应用日益广泛。根据充电头网的统计，过去三年时间，整个GaN电源市场的容量增长了近百倍。在GaN电源市场不断拓展的过程中，对芯片的集成度要求也越来越高。最初的GaN电源电源一般采用控制器+驱动+氮化镓功率器件进行组合设计，不仅电路布局较为复杂，产品开发难度相对较大，而且成本也较高。近年来行业优秀芯片厂商基于其电源芯片的技术优势，推出了内置GaN功率器件的高集成电源芯片，即合封GaN芯片。通过提高芯片集成度，进一步减少了外围元件、缩小了充电器体积，同时也降低了系统开发调试难度，提高了产品可靠性。智能化电动化变革正在重塑传统汽车产业链格局，汽车电子成为推动变革的核心要素，各类模拟和嵌入式芯片、传感器、计算芯片在电动智能车各功能模块广泛使用，驱动汽车电子快速发展，汽车电子供应链价值快速提升。根据罗兰贝格预测，2019年-2025年汽车电子相关的BOM（物料清单）价值量将从3，130美元/车提升到7，030美元/车，其中智能化BOM价值量提升1，665美元/车，电动化BOM价值量提升2，235美元/车。在电源及电池管理芯片领域，得益于自动驾驶和智能驾驶舱等智能化功能在汽车上的广泛应用，与数字化显示、人车交互及ADAS相关的芯片，如显示屏电源、背光驱动、USB车载充电、系统及摄像头供电等需求大幅增加。电动化变革下，传统燃油动力总成系统被淘汰，电动动力总成系统采用了BMS、DC-DC转换器等新型部件，电源及电池管理芯片需求大增。汽车电子成为继消费领域之后，推动电源和电池管理芯片市场快速增长的另一领域。近年来由于多个国家遭受芯片短缺，包括美、日、欧洲在内的集成电路制造强国和地区重新认识到集成电路技术领先和供应安全的重要性，纷纷出台支持性政策，加速布局包含集成电路在内的半导体产业，并强化政府对产业的支持力度，巩固企业的竞争力。以欧洲为例，2022年2月欧盟颁布《芯片法案》，计划投入超过430亿欧元资金，以提振欧洲芯片产业，降低欧洲对美国和亚洲企业的依赖，提出到2030年欧洲半导体的全球市场份额翻一番。集成电路对我国信息产业的发展至关重要。我国虽然是全球最大的芯片市场，但却长期依赖进口，在全球的芯片产业中也处于弱势的地位，尤其近些年外国断供以来，导致中国市场受到很大影响，加快发展自有核心技术、提高芯片的自给率已经迫在眉睫。《中国制造2025》提出2025年中国芯片自给率要达到70%的发展目标，而2019年我国芯片自给率仅为30%左右。为了实现产业的自主可控，集成电路作为国家战略性产业得到了政策大力扶持，产业、资本环境不断完善。同时，随着全球终端制造和半导体制造重心向亚太地区转移，电源管理芯片设计领域也呈现出从欧美等地区向中国转移的趋势。多重因素相互作用下，越来越多的中国OEM/ODM厂商在缺货情况下开始选择本地供应商作为二级供应商，集成电路国产化需求显著提升。具体在电源管理芯片领域，本土电源管理芯片设计企业在中美贸易摩擦持续升级的背景下加快了技术追赶，整体技术水平和国外设计企业的差距不断缩小，国内企业设计开发的电源管理芯片在多个应用领域，尤其是中小功率段的消费电子市场已经逐渐取代国外竞争对手的份额，出货量逐年攀升，市占率也逐步提高。受宏观与经济局势的不确定性，以及中美贸易摩擦的影响，全球集成电路产业竞争加剧，产业协同成为趋势。随着国际芯片巨头军备竞赛日益激烈，集成电路行业企业核心竞争力不再只是单项优势技术或产品，同样也来自于对产业链上高度集中、高效流动的资源掌控力和运营力，产业竞争模式已正式向全产业链竞争转变。产业链协同发展有利于行业更快进步。芯片设计厂商与上游晶圆厂商、封测厂商及下游终端厂商协同更为紧密，构筑产业链上下游全方位的半导体生态体系更为重要。通过与下游终端厂商的协同以便更好地了解终端需求，从而指导研发方向；通过与上游晶圆厂商、封测厂商协同从而强化供应链能力以及共同推动晶圆制造、封测环节的技术进步。在行业产业链协同发展过程中，行业竞争将更侧重产品、客户、人才综合实力的竞争，产业竞争模式朝着系统化和生态化发展。集成电路行业投融资情况近年来，我国集成电路领域投融资交易的上升，与国家对该领域的政策与相关资金大力支持有很大关系。据IT桔子数据显示，我国国内集成电路领域投融资情况整体呈增长趋势。于2021年达到顶峰，投融资事件达747起，投融资金额达1361．29亿元。2022年我国集成电路领域投融资事件达689起，投融资金额达1105．39亿元。集成电路行业发展前景（一）国家政策支持行业发展十四五以来，我国政府陆续出台一系列支持性、鼓励性的规划、政策法规或指导意见，投入大量社会资源，为我国集成电路产业提供了财政、税收、技术、人才等多方面的支持，有助于集成电路产业发展与技术升级。如《十四五数字经济发展规划》《十四五国家信息化规划》《十四五信息通信行业发展规划》等。国家政策对集成电路行业自设计到制造的完整产业链扶持政策与保障措施，有助于加快各细分领域技术进步，提高国内集成电路的综合实力，促进集成电路产业的持续快速健康发展。（二）终端市场需求旺盛促进行业持续发展随着信息技术创新和居民消费水平的提升，近十年全球消费电子产品持续更新与发展，以适应不断变化的市场需求。我国作为全球消费电子制造中心，其中手机、智能家电等消费电子产品的产量已经占据全球总产量的50%以上。同时，随着5G时代的到来，物联网、电动汽车、智能驾驶、工业控制等新兴产业快速发展，也将催生大量对车用芯片、驱动控制芯片等产品的需求，为集成电路行业带来新的机遇。（三）产业链日趋成熟推动行业健康发展随着集成电路行业整体市场规模的发展，集成电路设计、制造和封测三个子行业的格局也在发生改变，我国集成电路产业链结构也在不断优化。近些年，我国大陆集成电路产业链逐步成熟，大量的晶圆制造及封装测试企业投产，上游的软件服务、设备自给水平不断提升，为国内集成电路设计行业提供了产能保障和技术支持，芯片国产化进程在不断推进。集成电路行业发展情况集成电路行业是信息技术产业的核心，是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业。集成电路产品根据功能主要可分为数字芯片和模拟芯片，其中数字芯片指基于数字逻辑设计和运行的，用于处理数字信号的集成电路芯片，包括微元件、存储器和逻辑芯片；模拟芯片指处理连续性模拟信号的集成电路芯片。根据Frost&Sullivan统计，2021年全球集成电路行业的整体规模为4，629亿美元，模拟芯片的市场规模达到741亿美元，占比约为16%，是集成电路行业中的重要组成部分。我国是全球最大的集成电路需求市场，特别是对价值较高的高端芯片进口依赖仍较大，芯片进口金额远超出口金额，显示我国在芯片领域存在大量的进口替代空间。我国高端集成电路产业实现自主可控、进口替代，成为了亟待解决的问题。为推动芯片国产化进程，2015年5月，《中国制造2025》提出2025年芯片自给率要达到70%的发展目标。中国集成电路产量和表观消费量逐年提高据中国半导体行业协会的数据显示，2017-2021年，中国集成电路产业销售额呈逐年上升的趋势，增长速度维持较高的水平。2021年是中国十四五开局之年，在国内宏观经济运行良好的驱动下，国内集成电路产业继续保持快速、平稳增长态势，2021年中国集成电路产业首次突破万亿元，达到10458．3亿元，同比增长18．2%。2021年中国集成电路产业销售额为10458．3亿元，其中，设计业销售额为4519亿元，占比为43．21%;制造业销售额为3176．3亿元，占比为30．37%;封装测试业销售额2763亿元，占比为26．42%，可以看出，中国集成电路设计市场发展较为领先。近年来，全球分工进行放缓，供应链出现收缩、产业布局加快重构。中国集成电路产业存在核心技术有限、自主供给能力严重不足等情形，需强化产业链上下游之间的协同合作。根据ICInsights数据，2021年国产集成电路规模占中国集成电路规模的16．7%，总体自给率仍相对较低。集成电路行业市场规模分析集成