走进“芯”时代系列深度之五十八“高能模拟芯”：高性能模拟替代渐入深水区，工业汽车重点突破

证券研究报告 半导体行业评级：领先大市-A 华金证券电子团队—走进“芯”时代系列深度之五十八“高能模拟芯” 高性能模拟替代渐入深水区，工业汽车重点突破 孙远峰/王海维/王臣复 SAC执业证书编号： S0910522120001S0910522120001/S0910523020005/S0910523020006 2023年3月5日 本报告仅供华金证券客户中的专业投资者参考请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 核心结论 模拟IC国内空间足，ICInsights预计2022年模拟IC市场规模为832亿美元，根据Frost&Sullivan统计，中国模拟芯片市场规模在全球范围占比达50%以上，国内增存量市场空间足。TI重点发力汽车和工业领域，应用占比从2011年的19%提升至65%，而个人消费类则从2013年的37%降低至20%；我们认为，TI长期战略会重点突破汽车和工业市场，消费类则保证一定毛利率水平且高ASP相关产品提升市场份额； 产品端，国内模拟IC厂商从过去聚集低端电源管理芯片逐渐拓宽产品种类至中高端产品，部分运放性能可比肩国际龙头，隔离芯片多项关键技术指标达到或优于国际竞品，模数数模转换产品陆续在通信/电表等市场发力，在产品一致性、稳定性等方面缩小与国际龙头的差距； 应用端，应用从消费等级向上迭代升级至工业再到新能源汽车，根据英飞凌数据，2027年纯电单车半导体价值量会从2021年的1000美元提升至1500美元，是传统汽车价值量的3倍，OBC/DCDC/BMS等显著带动模拟IC需求，供应链安全考虑下，一旦经过终端车企或Tier1认证，替代趋势则不可逆转，国产品牌厂商份额提升具备确定性； 依据我们产业链的研究，模拟IC企业需要人才/产品/技术/客户/销售体系全方位的积累和沉淀，建议关注圣邦股份 （平台型）/纳芯微（隔离+）/芯朋微（ACDC+Driver）/南芯科技（快充解决方案）/帝奥微（高性能模拟开关）/晶丰明源（ACDC+DCDC+MCU）/艾为电子（手机解决方案）/思瑞浦（信号链） 风险提示：下游需求不及预期；海外龙头持续扩产；国内模拟IC公司竞争加剧等 目录 01 02 模拟IC龙头发力汽车工业领域，规模扩产影响几何？线性产品替代渐入深水区，追赶性能指标 03 04 05 模数A/D和数模D/A转换芯片处起步阶段驱动IC加速追赶，新能源/工业获突破上市公司 06 风险提示 2022年TI整体营收为200.28亿美元，同比增9.18%，其中，模拟IC产品收入为153.39亿美元，继2021年实现29%增速后继续增长9.17%； 从下游应用看，TI重点发力汽车和工业领域，应用占比从2011年的19%提升至65%，而个人消费类则从2013年的37%降低至20%； 图：2011~2022年TI各产品营收（亿美元） 250 图：2011~2022年TI下游应用领域占比（%） 20% 21% 13% 13% 15% 18% 19%20% 21% 25% 27% 24% 20% 37% 29%30% 26% 25%23%23% 11% 8% 13% 11% 33% 35% 36%36% 37% 41%40% 24% 31%31% 14% 17% 100% 200 150 100 50 0 140.5 153.39 99 108.01 102.23 108.86 63.75 69.98 71.94 81.04 83.3985.36 2011年2012年2013年2014年2015年2016年2017年2018年2019年2020年2021年2022年 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 2011年2012年2013年2014年2015年2016年2017年2018年2019年2020年2021年2022年 模拟芯片嵌入式处理其他 工业个人消费汽车通讯设备企业系统其他 资料来源：TI，华金证券研究所 资料来源：TI，华金证券研究所（其中，工业包含工业自动化、医疗安防、电机驱动等；个人消费包括手机、便携设备、PC、TV、平板、可穿戴等） TI预计2026年公司营收约为300亿美元，2030年预计达到450亿美元，其中2022年TI有80%产能自产，预计到2030年超过90%； 2023年~2026年TI平均每年投资为50亿美元，完成RFAB2扩产和LFAB，建SMI（设备引入）,SM2，同时建Melaka2A/T并引入设备； 2026年以后SM2开始引入设备，建SM3,SM4 地址 年份 产品 工艺节点 晶圆尺寸 产能（万片/月） Miho 日本 MEMS，DLP 350,250nm 8寸 4 Aizu 日本 模拟 - 8寸 - MFAB（以前NS） 美国 1997 模拟 350,250,180nm 8寸 3.2 LFAB（以前美光） 美国 数字，混合信号等 65-45nm 12寸 7 RFAB1 美国（Richardson） 2009 模拟 250,180nm 12寸 4.5 RFAB2 美国（Richardson） 2022 模拟 - 12寸 4 DMOS5 美国（Dallas） 1984 模拟，DLP 250,180nm 8寸 7.5 DMOS6 美国（Dallas） 2000 数字，模拟 130-45nm 12寸 2.5 DFAB 美国（Dallas） 1966 混合信号，模拟 - 6寸，8寸 4.2 SFAB 美国（Sherman） 1965 模拟 6寸 9.1 FFAB 德国 模拟 1000,180nm 8寸 3.75 CFAB（以前SMIC） 中国成都 模拟 8寸 3 SM1-4 美国（Sherman） 2025 模拟（25年量产，支撑2025年~2035年10年发展） 图：TI各工厂介绍图：三大基地支撑TI长期发展 资料来源：TI，华金证券研究所 资料来源：维基百科，TI，华金证券研究所 300mm模拟产线，芯片成本降低约40%； 模拟IC重视高信噪比、低失真、低功耗、高可靠性等产品特点，因此产品一旦设计定型就会有比较长的生命周期 2022年TI直销比例提升至70%，与客户建立更直接的关系； 2021年TI.com线上收入接近20亿美元； 图：率先步入300mm晶圆制造大幅度领先同行，产线可用20-30年 资料来源：TI，华金证券研究所 图：2019年~2022年TI直销收入占比（%）/TI.com渠道营收（十亿美元） 资料来源：TI，华金证券研究所 EETimes相关信息显示，TI模拟信号团队展示了几款新推出产品，包括数字隔离器ISOW774x、以太网PHYDP83TG720-Q1、霍尔效应位置传感器TMAG5170、无刷直流电机驱动器DRV8311和数模转换器DAC63204，相关人员表示，至少有2-3款产品将在新的12寸晶圆厂即RFAB2生产； 从TI战略可以看出，未来TI会重点突破汽车和工业市场，消费类则保证一定毛利率水平且高ASP相关产品提升市场份额； 图：部分模拟IC厂商毛利率对比（%）图：部分模拟IC公司主要产品及下游应用 主要产品 下游应用 纳芯微 可供销售的料号数量约1200余款,传感器、信号链、隔离、接口、功率驱动、电源管理等 2022年Q3公司汽车市场相关的收入占比约22%，信息通讯市场占比约13%，消费电子市场占比约5%，工业市场占比约60%，工业市场中光伏、储能等新能源领域的营收占比约21% 圣邦股份 25大类4,000余款 消费类电子、通讯设备、工业控制、医疗仪器、汽车电子等领域 南芯科技 - 2022年上半年消费电子市场占比超过95% 思瑞浦 1600多款料号，信号链中线性产品占比50%左右，其余为接口与转换器产品；电源芯片中线性电源产品占绝大部分剩余为电源监控、马达驱动等 公司2022年前三季度泛通讯市场55-60%，泛工业市场30%左右，汽车电子收入占比提高到5%以上，消费、医疗及其他合计收入占比10%左右 80.00% 70.00% 60.00% 50.00% 40.00% 30.00% 20.00% 2019年2020年2021年2022年前三季度圣邦股份思瑞浦纳芯微南芯科技TI 资料来源：Wind，华金证券研究所（其中TI毛利率为2022年全年数据） 资料来源：各公司公告，Wind，华金证券研究所 目录 01 02 模拟IC龙头发力汽车工业领域，规模扩产影响几何？线性产品替代渐入深水区，追赶性能指标 03 04 05 模数A/D和数模D/A转换芯片处起步阶段驱动IC加速追赶，新能源/工业获突破上市公司 06 风险提示 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 9 图：信号链产品分类及产品应用 细分产品 应用 线性产品 信号放大器 信号放大是模拟信号处理最常见的功能，一般通过运算放大器连接成专用的放大电路来实现 比较器 比较器比较两个输入信号之间的大小输出0或1的结果 差分放大器 将两个输入端电压信号以固定增益放大，一般具有共模抑制作用，具有出色的输出增益和相位匹配功能，一般用于信号传输或者ADC驱动等场景 运算放大器 种可以进行数学运算的放大电路，由三极管构成，不仅可以放大信号，同时也可以进行加减乘除以及微积分等数学运算，是典型的信号链通用标准产品 音视频放大器 用于各类电子设备中对处理视频、音频信号有较高要求的应用场景 有源滤波器 与无源型不同，有源滤波器利用三极管的截止功能进行设计，根据响应频段的不同可以分类低通、高通及带通等等，一般应用于各类通信场景的射频电路中 模拟开关 模拟开关通过控制打开或关闭来选择信号接通与否，或者从多个信号中选择需要的信号 转换器产品 高速/高精度模数转换器ADC 模数转换器把模拟信号转换成数字信号 高速/高精度数模转换器DAC 数模转换器把数字信号转换为模拟信号 接口芯片 电路保护 充当电路中电压、电流等指标的“安全阀“，是针对ESD、浪涌、过压、过流和EMI的电路保护 隔离 数字隔离产品为了保证电子系统的安全性，常用于工业、电力和医疗设备中 电平转换器 将输入信号从一个电压域切换到另一个电压域，用于解决不同电源域提供的不同器件之间的不兼容问题 RS232/RS485/LVDS/CAN收发协议标准接口产品 接口产品用于电子系统之间的数字信号传输。RS232接口标准是常用的串行通信接口；RS485接口标准适合多节点网络通信，在工业控制和通讯系统中有广泛应用LVDS接口以其速度快的特点，常用于短距离，数据量大，速度要求高的工业、电力和通讯设备中；CAN收发器适用于新能源、汽车等需要高可靠性，高共模电压的设备中 资料来源：半导体行业观察，华金证券研究所 在未来的一段时间内，摩尔定律依然有效，在其驱使下数字芯片的面积越来越小，与之配套的信号链模拟芯片也会在更多新技术的推动下朝着小型化、低功耗和高性能的方向发展； 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，平均年化复合增长率约5.00%。在2019年，放大器和比较器（线性产品类）是市场规模占比最高的品类，约占信号链模拟芯片市场规模的39%。微弱信号、高频信号处理技术门槛非常高，国内厂商在线性产品领域不断追赶国际厂商，减小性能差距。 图：2016~2023年全球信号链产品市场规模（亿美元） 140 120 31.00 38.89 21.61 37.00 37.59 24.20 33.70 24.63 35.86 24.20 39.75 25.50 100 28.00 33.27 22.04 80 60 40 38.00 36.00 35.00 20 图：信号链芯片应用简化流程图 45.00 47.53 26.35 39.75 25.50 40.00 0 2016年2017年2018年2019年2020年2021年2022年2023年 放大器和比较器 资料来源