电源及电池管理芯片产业发展前景预测与投资战略规划

电源及电池管理芯片产业发展前景预测与投资战略规划电源管理芯片行业面临的机遇与挑战（一）电源管理芯片行业机遇1、市场空间广阔，新兴应用场景和应用领域推动电源管理芯片处于增量市场电源管理芯片作为电子产品和设备的电能供应中枢和纽带，是电子产品中不可或缺的关键器件，市场空间广阔。随着下游应用市场快速发展，新的应用场景和应用领域也不断出现。仅手机等消费电子终端，近年来便发展起来大功率充电、第三代半导体等新的技术和应用。除手机等消费电子终端市场外，可穿戴设备、智能家电、工业应用、基站和设备、汽车电子等下游需求不断增长。未来随着人工智能、大数据、物联网等新产业的发展，全球需要的电子设备数量及种类迅速增长，电源及电池管理芯片的应用范围将更加广泛，功能更加多样复杂，增效节能的需求也更加突出，衍生出对电源及电池管理芯片更为丰富的需求，推动行业处于增量市场。2、电源管理芯片充电接口和充电协议归一化近年来，随着环保意识的增强，为了减少电子垃圾、避免资源浪费，全球各界人士纷纷呼吁应该尽快统一电子设备的充电接口和充电协议。欧盟在2021年正式提交统一充电接口的议案，要求手机、平板电脑和耳机等电子产品在2024年前使用统一的USB-C充电接口。随着USB-C的问世，USBPD快充标准也在不断的更新。2021年5月，USB-IF协会发布了最新的USBPD3．1快充标准。USBPD3．1快充标准除了能够满足手机、笔记本/平板电脑等产品之外，还能应用在电动工具、安防领域POE供电、IOT物联网设备等领域，进一步推动了充电接口和充电协议的统一。与此同时，国内手机快充技术发展迅速，成为手机标配特性。但由于各大手机品牌私有快充协议众多，互不兼容，严重影响了用户快充体验，造成资源浪费。2021年5月，工信部指导行业协会制定了《移动终端融合快速充电技术规范》，着力推动解决各企业快速充电技术不兼容问题。融合快速充电标准UFCS有望成为国内手机等行业通用的快充标准，实现快充市场大一统，为消费者创造快速、安全、兼容的充电使用环境。目前在设备端，USB-C接口除了在手机、笔记本/平板电脑、TWS耳机等产品中实现大规模的应用之外，在电动剃须刀、电动牙刷、洁面仪、电动手推剪、电动螺丝刀等产品领域的普及度均非常低。在政策和标准的引领下，势必会推动诸多传统供电接口的升级换代，加速USB-C接口的市场普及速度，并引发市场对于USB-C接口需求量的快速增加。充电接口和充电协议的统一将促进USB-C接口在传统配件中的替代，庞大的市场基数也将推动USB-C产业链出现新的繁荣。3、我国集成电路产业链日趋成熟近年来，随着全球集成电路产业的制造重心及人才在我国的快速积聚，我国集成电路产业链不断完善。全球主要晶圆制造企业纷纷在中国大陆地区建立、扩充生产线，为采用Fabless模式的国内集成电路设计企业提供了产能和工艺上的保障。我国集成电路设计行业、制造行业、封装测试行业已经形成了相互依赖、相互促进、协同发展的良好关系。在此背景下，我国集成电路设计、制造能力与国际先进水平差距不断缩小，封装测试技术逐步接近国际先进水平。4、电源管理芯片中美贸易战为提供机遇自从2019年5月中美贸易战进一步升级后，已成必然趋势，为国内集成电路产业的发展提供重大机遇。国内模拟芯片供应商的不断发展和创新将进一步带动国内芯片市场份额的扩大。（二）电源管理芯片行业挑战1、集成电路产业人才储备相对不足集成电路设计行业是典型的技术密集行业，在电路设计、软件开发、封装测试等方面对创新型人才的数量和专业水平均有较高的要求。近年来，在庞大的市场规模以及政策、资本等的支持下，我国已经积累了一批中高端人才，但由于集成电路行业发展速度快且人才培养周期较长，专业人才的需求缺口仍然较大，专业能力强、技术水平高且经验丰富的高端人才依旧紧缺。未来一段时间，高端芯片人才匮乏仍然是制约我国集成电路行业快速发展的瓶颈之一。2、我国集成电路行业竞争力有待提升国际市场上主流的集成电路企业大都经历了数十年以上的发展。尽管我国政府已加大对集成电路产业的重视，但由于国内企业资金实力相对不足、技术发展存在滞后性，与国外领先企业依然存在技术差距。因此，我国集成电路产业环境有待进一步完善，整体研发实力、创新能力有待提升。集成电路行业前景分析在产业政策的支持及市场的拉动下，2000年以后我国集成电路产业逐渐地迈入高速发展期，2000年、2011年、2014年和2020年集成电路政策接踵出台，包括《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》《国家集成电路产业发展推进纲要》和《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》，从财政、投融资、研发、进出口政策、人才政策、知识产权政策、市场应用政策和国际合作政策等方面加大产业扶持力度，有效地促进了国家信息化建设，进一步地优化集成电路产业发展环境，深化产业合作，提升产业创新能力和高质量发展。无论是从国家整体战略与政策支持集成电路产业补齐短板，还是产业过去深陷周期性低谷后走出下行局面，国内集成电路产业在2023年始终值得期待，新一年行业回暖已成为市场主流预期。从国家战略政策层面，十四五规划将人工智能、量子信息、集成电路、生命健康、脑科学等前沿领域作为重要发展方向，而面对外部的不确定因素，十四五规划大幅增加了产业链发展的相关描述，在关键元器件零部件和基础材料等补短板环节有所侧重。集成电路产品是信息产业的基础，直接关乎社会的稳定与国家的安全。集成电路设计产业属于集成电路产业的核心环节之一，是国家各项集成电路相关政策和发展战略规划重点领域。着力发展集成电路设计业，围绕重点领域产业链，强化集成电路设计、软件开发、系统集成、内容与服务协同创新，以设计业的快速增长带动制造业的发展，是实现我国集成电路芯片安全、自主、可控的重要途径。随着集成电路行业的迅速发展，在摩尔定律的推动下，集成电路产品的加工面积成倍缩小，复杂程度与日俱增，集成电路设计的重要性愈发突出。随着消费电子、汽车电子、工业控制、医疗电子等市场需求的不断提升，中国集成电路行业发展快速，未来五年将以16%的年复合增长率增长，至2025年市场规模将达到18，932亿元。随着国内经济的发展，集成电路市场发展面临巨大机遇和挑战。在市场竞争方面，集成电路企业数量越来越多，市场正面临着供给与需求的不对称，集成电路行业有进一步洗牌的强烈要求，但是在一些集成电路细分市场仍有较大的发展空间，信息化技术将成为核心竞争力。集成电路行业进出口情况从进口情况来看，据ICInsights的数据，2021年国内集成电路自给率仅有16%，使得集成电路行业已成为我国进口依赖程度较高的行业之一，尤其是高端芯片严重依赖进口，2022年1-11月我国集成电路进口量达4985亿块，进口金额达3811亿美元。考虑到集成电路行业对国民经济及社会发展的战略性地位和国际贸易摩擦预期等因素，集成电路的国产化更具紧迫性。从出口情况来看，目前国内半导体产业稳步发展，并在半导体设备、材料、制造工艺等薄弱环节逐步取得突破，产品稳定性和安全性的提升也在推动行业出口增长。数据显示，2022年1-11月我国集成电路出口量达2505亿块，出口金额达1402．6亿美元。集成电路市场前景预测（一）国家政策大力扶持集成电路产业发展集成电路产业和软件产业是信息产业的核心，是引领新一轮科技革命和产业变革的关键力量。国家出台《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》等政策均提到，完成信息领域核心技术突破也要加快集成电路关键技术攻关，着力提升基础软硬件、核心电子元器件、关键基础材料和生产装备的供给水平，强化关键产品自给保障能力。我国集成电路产业和软件产业快速发展，有力支撑了国家信息化建设，促进了国民经济和社会持续健康发展。（二）应用领域多样化，下游需求持续增长随着下游产品功能的日益复杂和应用领域的持续拓展，其性能要求持续提升，为集成电路行业带来新的市场需求。同时，5G技术发展将为电源管理芯片带来广阔的市场空间。此外，以智能手环、TWS耳机为代表的智能可穿戴设备等新兴消费电子产品呈现快速增长，为市场带来了新热点，催生新的市场需求。（三）势在必行目前我国高端芯片几乎完全依赖进口，严重威胁我国国防信息安全和通信、能源、工业、汽车和消费电子等支柱行业的产业安全。而全球电子产品90%的制造能力在中国，5G、物联网和人工智能行业的最大市场也是在我国。在国家对集成电路设计行业大力扶持的政策下，高端芯片技术势在必行。集成电路作为我国第一大进口商品，已经成为我国进口依赖程度较高的行业之一。集成电路产业链的核心环节主要为集成电路设计、制造与封装测试三大环节。其中，集成电路设计处于产业链上游，集成电路制造为中游环节，集成电路封装测试为下游环节。受全球集成电路产品需求旺盛影响，我国集成电路产业保持稳定增长态势。据中国半导体行业协会统计，2021年1-6月，我国集成电路产业销售额为4102．9亿元，同比增长15．9%。其中，设计业同比增长18．5%，销售额为1766．4亿元;制造业同比增长21．3%，销售额为1171．8亿元;封装测试业同比增长7．6%，销售额1164．7亿元。据海关总署公布的2022年进出口主要商品数据，我国货物贸易进口总值达2．72万亿美元。其中，集成电路进口总金额为4155．79亿美元，占比达15．30%。虽然集成电路进口额同比下降3．9%，但仍然超过同期原油进口金额3655．12亿美元，持续成为我国第一大进口商品。根据国家统计局统计数据显示，2015-2021年，我国集成电路产量逐年提高，2021年产量创下新高，达到3594．3亿块，较2020年增长37．5%。我国作为全球电子信息产品重要的生产和出口基地，对外需求依旧巨大。受疫情影响以及下游应用端市场需求量降低，消费电子、工业等下游应用市场的变化直接传导到集成电路产业。集成电路产业是信息产业的核心，是引领新一轮科技革命和产业变革的关键力量，围绕集成电路产业发展，新年多地出台支持性政策，或在地方两会的政府工作报告中提及产业规划，为新一年集成电路行业增长并带动经济高质量发展定下主基调。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。根据中国半导体行业协会统计，2021年中国集成电路产业销售额为10458．3亿元，同比增长18．2%。具体来看，上海、浙江、江苏、湖北等地纷纷从重大项目安排、行业标准制定、产业发展支持引导等不同层面，鼓励企业创新、产业高质量发展和优势项目突破。北京、天津、四川、重庆等省市2023年政府工作报告中均提出要发展集成电路及相关产业。电池管理芯片行业（一）电池管理芯片行业情况电池管理芯片是指电池充电全链路及电池状态管理涉及的芯片集合，覆盖了充电过程中的电芯检测、电流电压转换和调整、充电过程控制及电池保护、监测、计量等功能。其中，以充电功能为主的电池管理芯片属于电源管理芯片的细分领域，保护、监测、计量功能相关的芯片则包含了信号链类模拟芯片和搭载了嵌入式固件的数字类芯片。近年来，随着下游通讯、消费电子、工业、储能、新能源汽车等领域技术快速发展，下游应用对电池管理芯片产品的性能要求不断提升，推动电池管理芯片向高精度、低功耗、微型化、智能化方向演变，同时促进了全球电池管理芯片市场的持续增长。根据Frost&Sullivan的统计，2021年全球电池管理芯片出货量为319．3亿颗，预计未来仍将保持快速增长。（二）电池管理芯片与嵌入式系统嵌入式系统由硬件和软件组成，通常以应用为中心，执行带有特定要求的任务。嵌入式系统软硬件可裁剪，便于设计优化，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的应用系统，具有自动化程度高，响应速度快等优点，目前已广泛应用于消费电子，工业控制等领域。嵌入式处理器是嵌入式系统的核心，是控制、辅助系统运行的硬件单元。嵌入式处理器可以分为嵌入式微处理器（MPU）、嵌入式微控制器（MCU）、嵌入式DSP处理器（EDSP）及嵌入式片上系统（SoC）。电池管理系统包括硬件和嵌入式软件，实时监测和控制电池的状态，以便为复杂应用提供可靠的动力。电池管理芯片通常以SoC的形式，直接在片内处理器中嵌入软件代码，通过软硬件无缝结合，灵活实现对电池状态的监测、计量、控制、通讯等功能，把过去许多需要系统设计解决的问题集中在芯片设计中解决，从而简化系统设计，提高集成度，降低系统功耗，提高可靠性。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