2023年模拟芯片行业深度研究报告

2023年模拟芯片行业深度研究报告

目录

1模拟苏片：集成电路的重要部分.........................................5

1.1模拟芯片下游应用领域繁杂....................................................5

1.2模拟芯片分为电源管理和信号链芯片...........................................7

电源管理芯片：模拟IC的关键器件，市场空间广阔8

信号链芯片：受益于新技术和下游应用，规模稳步增长8

2多因素驱动模拟芯片市场成长..........................................10

2.1新能源汽车快速渗透，模拟芯片价值量提升....................................11

2.25G通讯和手机功能升级，驱动模拟芯片行业成长..............................14

2.3万物互联AloT终端数量快速发展............................................17

3欧美厂商垄断，国产替代潜力巨大.....................................18

3.1欧美厂商占据绝对主导.......................................................18

3.2国内晶圆厂大幅扩产，助力模拟芯片上下游网同...............................21

3.3国内模拟厂商实力提升，国产替代未来可期...................................25

投资建议...............................................................29

风险提7F........................................................................................................29

图表目录

图1：半导体行业分类...................................................................5

图2:模拟芯片产品在电子系统中的功能示意图............................................5

图3:2022年全球通用模拟芯片和专用模拟芯片市场规模占比..............................7

图4:全球电源管理芯片市场规模及增速..................................................8

图5:中国电源管理芯片市场规模及增速..................................................8

图6:信号链完整工作原理...............................................................9

图7:2016-2023年全球信号链模拟芯片市场规模（亿美元）...............................9

图8:全球集成电路市场规模（十亿美元）...............................................10

图9:中国集成电路市场规模（亿元）...................................................10

图10:全球模拟芯片市场规模及增速....................................................10

图11：中国模拟芯片市场规模及增速....................................................10

图12:全球专用模拟芯片下游应用市场情况（百万美元）.................................11

图13:车用IC市场规模分布（2019年）................................................11

图14:电动车模拟芯片应用示意图......................................................12

图15:电动车模拟芯片应用广泛........................................................12

图16:电动化大幅增加模拟芯片单车用量................................................12

图17:全球新能源汽车渗透率情况（万辆）..............................................13

图18:全球汽车专用模拟芯片市场规模情况（亿美元）...................................13

图19:远程信息处理单元TCU架构图解.................................................14

图20:毫米波雷达芯片基本架构.........................................................14

图21:车载高清视频传输芯片的应用....................................................14

图22:模拟芯片通讯领域应用..........................................................15

图23:智能手机的主要芯片（华为mate30pro为例）....................................15

图24:华为mate30pro拆解-主板正面..................................................16

图25:华为mate30pro拆解-子板.......................................................16

图26:华为mate30pro拆解-主板背面..................................................16

图27:4G-5G手机射频前端器件散量变化趋势...........................................16

图28:宏基站架构.....................................................................17

图29:小基站架构.....................................................................17

图30:全球物联网设备联网数量.........................................................17

图31:物联网模拟苏片产品下游应用....................................................18

图32:思瑞浦扫机器人超声传感器模块................................................18

图33:全球模拟芯片市场规模地域分布（2020年）.......................................19

图34:2015-2021年亚德诺在中国收入占比..............................................19

图35:模拟芯片2017-2021年自给率...................................................19

图36:模拟芯片厂商合计市占率.........................................................19

图37:2019年全球模拟IC供应商市场份额.............................................20

图38:2020年全球电源管理芯片供应商市场份额........................................20

图39:模拟芯片厂商合计市占率........................................................20

图40:德州仪器TI各下游收入占比.....................................................21

图41:亚诺德ADI各下游收入占比......................................................21

图42:BCD工艺结构..................................................................22

图43:德州仪器12英寸产线布局情况...................................................23

图44:国内部分晶圆代工厂BCD工艺平台情况（截至2022H1）............................................23

图45:国内部分成熟工艺晶圆厂产能规划情况（截至2022Hl）...............................................24

图46:模拟IC公司与晶圆厂的合作情况（截至2022H1）........................................................24

图47:国内部分头部模拟芯片公司开始向Fab-lite转变...................................24

图48:国内主要模拟芯片厂商营收高增长（百万元）.....................................25

图49:2017-2021年国内主要模拟芯片厂商营收增速.....................................25

图50:2021年国内主要模拟芯片厂商毛利率与净利率....................................25

图51:国内主要模拟芯片厂商毛利率....................................................25

图52:2021年国内主要模拟芯片厂商产品型号数量（款）................................26

图53:圣邦股份在销售产品型号数量（款）..............................................26

图54:思瑞浦高精度低功耗电源监控芯片情况...........................................26

图55:模拟芯片A股上市公司业务对比.................................................27

图56:国内主要模拟芯片厂商2021年研发费用及费用率..................................27

图57:国内主要模拟芯片厂商2021年研发人员数量及占比...............................27

图58:2021年国内主要模拟厂商人均创利创收情况（万元）..............................28

图59:纳芯微汽车芯片规模快速增长....................................................28

表1:模拟集成电路与数字集成电路特征对比..............................................6

表2:模拟芯片主要产品种类及功能介绍..................................................7

表3:模拟芯片前十企业市占率情况.....................................................20

表4:全球头部模拟公司产品线及下游应用领域...........................................21

表5:模拟芯片工艺对比................................................................22

1模拟芯片：集成电路的重要部分

1.1模拟芯片下游应用领域繁杂

模拟芯片负责处理连续的模拟信号。半导体市场主要包括集成电路（即芯片）、分立器件、光电

子器件、传感器等四大类产品，其中集成电路市场占比最大。集成电路按其功能通常可分为模拟

集成电路和数字集成电路两大类。模拟集成电路主要是指在现实世界与物理世界之间，由电容'

电阻、晶体管等组成的模拟电路集成在一起，用来产生、放大和处理连续函数形式的模拟信号

（如声音、光线、温度等）；数字集成电路是对离散的数字信号（如用。和1两个逻辑电平来表

示的二进制码）进行算术和逻辑运算的集成电路。

数据来源：WSTS,半导体行业观察、东方证券研究所

模拟芯片是电子系统中不可或缺的部分。与数字集成电路相比，模拟集成电路应用领域繁杂'生

命周期长、人才培养时间长、价低但稳定。模拟芯片可广泛应用于消费类电子、通讯设备、工业

控制、医疗仪器、汽车电子等领域，以及物联网、新能源、智能穿戴、人工智能、智能家居'智

能制造'5G通讯等各类新兴电子产品领域。

图2:模拟芯片产品在电子系统中的功能示意图

公司产品功能示意图

模拟芯片人才培养周期长，经验依赖提升技术壁垒。模拟集成电路设计主要是通过有经验的设计

人员进行晶体管级的电路设计和相应的版图设计与仿真，需要额外考虑噪声、匹配、干扰等诸多

因素，要求其设计者既要熟悉集成电路设计和晶圆制造的工艺流程，又需要熟悉大部分元器件的

电特性和物理特性。而数字集成电路设计大部分是通过使用硬件描述语言以基本逻辑门电路为单

位在EDA软件的协助下自动综合产生，布图布线也是借助EDA软件自动生成。与数字集成电路

相比，模拟芯片设计自动化程度低，加上辅助设计工具少、测试周期长等原因，模拟电路设计更

依赖于人工设计，对工程师的经验要求也更高，培养一名优秀的模拟集成电路设计师往往需要10

年甚至更长的时间。

表1:模拟集成电路与数字集成电路特征又寸比

项目模拟集成电路数字集成电路

处理信号连续函数形式的模拟信号离散的数字信号

产品放大器、信号接口、数据转换、比较CPU、微处理器、微控制器、数字信号

器、电源管理等处理单元、存储器等

技术难度设计门槛高，平均学习曲线10-15年电脑辅助设计，平均学习曲线3-5年

设计难点非理想效应较多，需要扎实的多学科基芯片规模大，工具运行时间长，工艺要

础知识和丰富的经验，辅助设计工具少求复杂，需要多团队共同协作

工艺制程大量0.18um/0.13um,部分28nm按照摩尔定律的发展，使用最先进的工

艺，目前已达到3・5nm

产品特点种类多种类少

生命周期一般5年以上1-2年

平均零售价价格低，稳定初期高，快速降价

数据来源：思瑞浦招股说明书、东方证券研究所

按定制化程度，模拟芯片可分为通用模拟芯片和专用模拟芯片。通用型模拟芯片，也叫标准型模

拟芯片，属于标准化产品，适用于多类电子系统，其设计性能参数不会特定适配于某类应用，可

用于不同产品中。专用型模拟芯片根据专用的应用场景进行设计，一般集成了数字和模拟IC,复

杂度和集成程度更高，有的时候也叫混合信号IC。根据ICInsights,2022年全球通用模拟芯片和

专用模拟芯片占比分别为40泡口60%o

图3:2022年全球通用模拟芯片和专用模拟芯片市场规模占比

数据来源：ICInsights、东方证券研究所

1.2模拟芯片分为电源管理和信号链芯片

电源管理和信号链芯片是模拟芯片的重要组成部分。广义模拟芯片市场包含信号链、电源管理和

射频三大类。其中，电源管理芯片主要是指管理电池与电能的电路，包括充电管理芯片、转换器

产品、充电保护芯片、无线充电芯片、驱动芯片等；信号链芯片主要是指用于处理信号的电路，

包括线性产品、转换器产品、接口产品等。

表2:模拟芯片主要产品种类及功能介绍~

产品种类产品细分功能

负责电池的充放电管理，包括线性充电芯片、

充电管理芯片线性充电、开关式充电、电荷泵

快充芯片等

DC/DC转换器（电感式DC/DC转换器、线性稳管理电能形态及电压/电流之前的转换，包括

转换器产品

压器（LD。））、AC/DC转换器AC/DC转换，DC/DC转换等形态

电源管

充电保护芯片（PowerMosfet、OVP、OCP电压/电流/功率保护芯片、显示器/扬声器/射

理芯片

等）、无线充电芯片（Transmitter、频模组/光电模块/动力电机/伺服电机等模块的

其他Receiver）x驱动芯片（LED驱动、LCD驱驱动芯片

动、扬声器/射频模组/光电模块/动力电机/伺服电

机等驱动）

主要完成模拟信号在传输过程中放大、滤波、

运算放大器、高边电流检测放大器、比较器、视

线性产品选择、比较等功能，具体产品包含放大器、比

频滤波器'模拟开关等

较器、模拟开关等

混合信号系统中必备，广泛应用于工业、通

信号链

高速模数转换器、高速数模转换器、高精度数模讯、医疗行业，包括模数转换器（ADC,把

芯片转换器产品

转换器和高精度模数转换器以及特定应用产品模拟信号转换成数字信号）和数模转换器

（DAC,数字信号转换为模拟信号）

满足RS232、RS485、LVDS等收发协议标准的用于电子系统之间的数字信号传输

接口产品

接口产品

数据来源：希荻微招股说明书、思瑞浦招股说明书、Frost&Sullivan,东方证券研究所

电源管理芯片：模拟IC的关键器件，市场空间广阔

下游市场发展迅速，全球及国产电源管理芯片市场空间广阔。电源管理芯片产业下游应用场景丰

富，覆盖通信、消费电子、汽车及物联网等各个电子相关领域。随着新能源汽车、5G通信、物联

网等下游市场的发展，电子设备数量及种类持续增长，设备电能应用效能管理愈发重要，带动电

源管理芯片需求增长。根据Frost&Sullivan统计，2021年全球电源管理芯片市场规模约368亿美

元，2016-2021年复合增长率为13%。2021年中国电源管理芯片市场规模突破132亿美元，占

据全球约36%的市场份额。随着国产电源管理芯片在家用电器、3c新兴产品等领域的应用拓展，

未来几年国产电源管理芯片市场规模仍将快速增长。预计至2025年中国电源管理芯片市场规模将

达到235亿美元，20-25年复合增长率为15%。

图4:全球电源管理芯片市场规模及增速图5:中国电源管理芯片市场规模及增速

收入（亿美元）-----增速（％）

数据来源：东方证券研究所

Frost&Sullivans数据来源：Frost&Sullivans东方证券研究所

信号链芯片：受益于新技术和下游应用，规模稳步增长

信号链是连接真实世界和数字世界的桥梁。完整信号链的工作过程为：从传感器探测到真实世界

实际信号，如电磁波、声音、图像、温度、光信号等，并将这些自然信号转化成模拟的电信号，

通过放大器进行放大，然后通过ADC把模拟信号转化为数字信号，经过MCU或CPU或DSP等

处理后，再经由DAC还原为模拟信号。信号链是电子设备实现感知和控制的基础，是电子产品智

能化、智慧化的基础。

图6:信号链完整工作原理

■实世界

数据来源：芯海科技招股说明书、东方证券究所

受益于较长的生命周期和较分散的应用场景，信号链模拟芯片市场发展态势良好，行业规模稳步

增长。信号链模拟芯片随下游发展一同演进，朝小型化、低功耗和高性能方向发展。ICInsights

的报告显示，全球信号链模拟芯片的市场规模将从2016年的84亿美金增长至2023年的118亿

美金，16-23年复合增长率约5%。其中，放大器和比较器、转换器产品是市场规模占比最高的两

类，合计约占信号链模拟芯片市场规模的75%。

图7:2016-2023年全球信号链模拟芯片市场规模（亿美元）

・放大器和比较器转换器产品接口产品

数据来源：ICInsights、芯海科技招股说明书、东方证券研究所

2多因素变动模拟芯片市场成长

全球集成电路市场规模持续扩大，中国市场发展快速。根据Frost&Sullivan统计，2020年全球集

成电路市场规模为3,546亿美元，伴随着以新能源汽车'5G、AbT和云计算为代表的新技术的

推广，集成电路产业将会迎来进一步发展，预计2025年将达到4,750亿美元，复合增长率约为

6%„2020年中国集成电路行业市场规模为8,928亿元，同比增长18%。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。

图8:全球集成电路市场规摸（十亿美元）图9:中国集成电路市场规模（亿元）

设计^封装测试制造-----增长率

校武犬校产您染壁

数据来源：Frost&Sullivan,东方证券研究所数据来源：Frost&Sullivan,东方证券研究所

模拟芯片全球市场规模稳步扩张，中国为其最主要的消费市场。因其使用周期长的特性，模拟芯

片市场增速表现与数字芯片略有不同。根据Frost&Sullivan统计，2021年全球模拟芯片行业市场

规模约586亿美元，中国市场规模约2731亿元，占比七成左右，中国为全球最主要的消费市场，

且增速高于全球模拟芯片市场整体增速。预计2025年中国模拟芯片市场规模将增长至3340亿元,

20-25年复合增长率为6%。

图10：全球模拟芯片市场规模及增速图11：中国模拟芯片市场规模及增速

收入（十亿美元）-----增速（%）

数据来源：Frost&Sullivan,东方证券研究所数据来源：Frost&Sullivan<IDC.东方证券研究所

模拟芯片下游各细分市场快速扩大，通信市场规模最大，通信、汽车占比进一步提升。根据IC

Insights统计，专用模拟芯片的下游市场主要包含通信、汽车、工业、计算机、消费电子等领域。

通信是专用模拟芯片最重要的下游市场，包含手机、网络及通讯设备等，2022年全球市场规模为

262亿美元，占整个模拟芯片市场的32%。汽车是专用模拟芯片增速最快的下游市场，22年增速

为17%,2022年市场规模为137亿美元，位居第二o

图12:全球专用模拟芯片下游应用市场情况（百万美元）

■消费电子计算机通信■汽车■工业和其他

60000[

50000-

40000-

30000-

20000-

10000-

0

20212022E

数据来源：ICInsights.东方证券研究所

2.1新能源汽车快速渗透，模拟芯片价值量提升

汽车电动化、网联化和智能化提速，车用IC需求快速增加。随着汽车电动化进程加快、汽车互联

性增加、自动驾驶逐步落地，汽车半导体从MCU、功率半导体器件（IGBT、MOSFET）、各种

传感器等，拓展到包括ADAS先进驾驶辅助系统、COMS图像传感器、激光雷达'MEMS等更多

方面。汽车对芯片可靠性'安全性'一致性要求高，需要通过AEC-Q100.ISO26262和

IATF16949等认证。

SI13:车用IC市场规模分布（2019年）

散据来源：iHS、东方证券研究所

汽车电动化、网联化和智能化催生模拟芯片新需求。模拟芯片应用于几乎所有汽车电子部件，除

了涉及传统汽车电子如车载娱乐、仪表盘'车身电子及LED电源管理等领域，还广泛应用于新能

源汽车的动力系统、智能汽车的智能座舱系统和自动驾驶系统。动力总成部分主要包括了电机控

制器、OBC、DC/DC、BMS等。

图14:电动车模拟芯片应用示意图图15:电动车模拟芯片应用广泛

类别应用所用模拟IC

车载摄像头、传感器融电源管理、接口、数模

ADAS

合、雷达转换

汽车照明、辅助电源、电源管理、放大器、接

车身

远程控制和网关、电动口、电机驱动、射频组

座舱

座椅、车载娱乐系统件

动力动力总成传感器、动力放大器、电机驱动器、

系统转向、引擎管理电池管理、数模转换

数据来源：润石科技、东方证券研究所数据来源：IHS,东方证券研究所

根据iHS和Melexis,在A到E的各个级别汽车中，电动化都大幅增加单车模拟芯片需求量，比

如：A级燃油车模拟芯片用量约100颗，而A级纯电动车需求量高达350颗以上；在B级车中，

模拟芯片单车用量从燃油车的160颗提升至纯电动车的近400颗，而纯电动E级车用量超过650

图16：电动化大幅增加模拟芯片单车用量

ElectricWhide

(BEV-FCEV)

d

-FullHybrid(THEV)

loginHybrid(pHEV)

oo

e

u

<48VoltMildHybrid

(mHEV)

InternalCombustion

Engine(ICE&pHEV)

数据来源：Melexis、iHS、东方证券研究所

新能源汽车高增长助推车用模拟芯片高价值产品。全球新能源汽车市场渗透率从2018年2%上升

至2021年8%,销量从199万辆上升至644万辆，年复合增长率48%。根据ICInsights统计，

2022年全球汽车专用模拟芯片市场规模将增长17%至138亿美元，是增速最快的模拟芯片下游

市场O

图17:全球新能源汽车渗透率情况（万辆）图18:全球汽车专用模拟芯片市场规模情况（亿美元）

全球汽车模拟芯片市场规模（亿美元）

增长率

汽车“三化”赋能模拟IC电源管理市场。得益于汽车电动化、智能化'网联化，越来越多的传感

器、功率半导体、电机等电子零部件装载在汽车内部，需要更多的电源管理IC进行电流电压的转

换，从而推动电源管理芯片增长。

特别地，随着新能源汽车的高增长，车用BMIC需求迎来高增长。根据Frost&Sullivan统计，全

球新能源汽车BMS市场规模从2016年的5亿美元增长到2020年的14亿美元，复合年均增长

率为33%。根据半导体产业纵横预测，全球锂电池BMIC市场规模将从2021年的43亿美元增加

至2026年的80亿美元，CAGR为14%,其中汽车类CAGR超过40%。汽车电池由数百、甚至

多达数千节电芯串联和并联构成，电芯、模块间会出现电量不平衡，大量的电芯串联要求电芯之

间的电量一致，因此需要采用电池监测芯片对每个电芯进行电压、电流检测。同时，电动汽车的

充放电过程也需要保护芯片来防止部分电芯的过充或过放。

车规级BMIC完整解决方案的供应商主要有ADI（AFE主要来自于收购的Maxim和Linear产品

线）、TI、英飞凌、NXP、瑞萨（AFE主要来自于收购的Intersil产品线）、ST和安森美等。其

中汽车BMS的AFE芯片的技术难度在于采样通道数、内部ADC数量等。此外，由于AFE芯片

的需求与电芯数量成正比，电芯数量与电压成正比，800V电压平台对AFE的需求相比400V平

台翻倍增长。400V系统电动汽车大约需要8个AFE芯片和1个隔离通讯芯片，而800V系统约

需要16个AFE芯片和1个隔离通讯芯片。

车用信号链芯片为车联万物、信息交互提供支持。车用信号链芯片发挥多种用途。一类是射频IC,

为汽车提供无线通信。汽车四大无线通讯方案：蜂窝网络系统'WLAN、全球导航卫星系统

GNSS和V2X车联网，都需要多个射频IC和射频模块实现，大多数此类元件都包含在TCU中。

另一类是为传感器和处理器之架起桥梁的特定模拟ASSP/ASIC。外界真实信号被传感器感知，得

到的模拟信号经过放大器、模数转换器最终传递给MCU处理。

图19:远程信息处理单元TCU架构图解图20:毫米波雷达芯片基本架构

数据来源：Soitec,东方证券研究所

汽车的电动化、智能化拉动了视频传输等接口技术的升级、芯片数量和芯片价值量的提升。随着

汽车新车型配置，智能座舱、高级辅助驾驶的需求越来越强烈，单车对高清屏以及高清摄像头的

使用越来越多。根据电子工程专辑显示，高清视频传输芯片的市场规模将以35%-40%以上的年增

长率快速扩容。车载摄像头预计2025年在全球的市场需求量会超过3亿台以上，视频传输芯片的

市场规模也将达到人民币90亿元，这将进一步扩大车载模拟接口芯片的使用量。此外，视频数据

传输HDMI接口不断迭代升级，分辨率不断提高，最新的2.1接口可以支持到8K-60帧分辨率，

这进一步拉动了相关模拟接口芯片的价值量。

图21:车载高清视频传输芯片的应用

数据来源：瑞发科、东方证券研究所

2.25G通讯和手机功能升级，3反动模拟芯片行业成长

5G广泛应用推动通信领域模拟芯片迭代升级。无论是智能手机还是基站等基础设施，一套完整

的5G通信系统包含了从信号链到电源链的多种模拟芯片的迭代升级。模拟芯片在通讯领域应用

于宽带固定线路接入、数据通讯模块、有线网络和无线基础设施等，其中无线通信估计占2022年

通信模拟芯片领域销售额的91%。无线通信模块通常包括天线、射频前端、射频收发、基带。其

中，射频前端模块是移动终端通信的核心组件。

图22:模拟芯片通讯领域应用

数据来源：德州仪器官网，东方证券研究所整理

智能手机由模拟IC、数字IC、OSD器件、非半导体器件组成。其中模拟IC主要可分为射频器件

和电源管理装置。射频器件是处理无线电信号的核心装置，包括射频前端、射频收发、射频开关'

射频PA等。电源管理装置包括快充芯片、无线充电芯片等。

图23:智能手机的主要芯片（华为mate30pro为例）

手机功能升级主要从多个层面驱动手机模拟IC市场需求。智能手机中按照功能划分，模拟芯片主

要用于DC/DC电源、输入电源保护、音频/震动、I/O连接等功能区域。首先，5G等通信技术升

级直接导致移动终端需要增加可覆盖智能手机新增频段的射频器件；第二，智能手机功能复杂度

不断提升，导致手机各功能模块对移动终端电源管理芯片的性能（噪音水平和功耗等）和数量提

出了要求；第三，手机光学升级、快充创新等进一步带动驱动、快充等芯片的价值量；第四，智

能手机行业需求的复苏以及5G手机渗透率的提升有望拉动模拟IC整体需求量的抬升。

图24:华为mate30pro拆解-主板正面图25:华为mate30pro拆解-子板

数据来源：TechInsights,东方证券研究所

图26：华为mate30pro拆解-主板背面

射频模拟IC射频开关模拟IC

HSMconHi6003MB/HB

HtSd>conHi6H1lPow*rAmptftcrMcdul*PA模拟IC

LNA/RFSw»ch

HlSrt>conHi65«211Cm«L0«cCS35U64PA模拟IC

PowerManagementICAudoAfMhw

电源模拟MecteTekMT63C3

IC|Erw«iop«TrackMIC