(报告出品方/作者:国金证券,郑弼禹)
一、两大核心驱动力
1.1需求端:汽车、工业、5G商用驱动模拟IC持续高成长
模拟IC具有市场规模大、成长性强、应用场景广等特点
市场规模大、成长性强:预计年全球模拟芯片市场规模达亿美元,行业占比约13%,20-23年CAGR为12.85%。模拟芯片作为半导体行业的重要组成部分,广泛应用于电子设备等终端领域,受益于终端需求爆发和半导体行业的持续高景气。WSTS数据显示,年全球半导体市场规模为.89亿美元,全球模拟芯片市场规模为亿美元,模拟芯片在半导体行业的占比约为12.64%。ICInsights预计年全球模拟芯片市场规模有望达到亿美元,20-23年CAGR达12.85%。
应用场景广:模拟芯片下游应用非常广泛,涵盖消费、通信、工业、汽车、电脑、军队等多个领域。随着电子化和智能化的发展,模拟芯片被广泛应用于通信、工业控制、汽车、消费、计算机、军队等终端领域,其中5G通信、工业控制、汽车是主要应用场景,年三大领域占比高达81.1%。
从需求端看,我们认为模拟芯片市场成长的三大重要推动力为:1)汽车电动+自驾对模拟芯片需求的推动主要体现在BMS(电源管理系统)、智能座舱、自动驾驶系统的各类传感器等带来电源管理IC、电源管理芯片、数模/模数转换器、放大器等的增量需求;2)工业自动化升级推动软件可配置系统、云端连接、机器健康监测与管理、系统安全和机器人等五大应用领域的模拟需求;3)5G通信技术发展推动5G基站增加电源管理IC需求以及AIoT设备促进喇叭驱动、背光、OLED驱动、电源芯片、射频器件、马达驱动芯片等模拟芯片增长。随着5G基站建设和新能源车渗透率不断提升,模拟芯片在通信领域占比保持高位的同时,在汽车电子、工业等领域占比将进一步提升,特别是对电源管理IC、专用模拟芯片和信号转换器组件的需求将大幅提升。
模拟芯片市场成长驱动力一:新能源汽车对电源供应系统和智能驾驶对传感器的需求增加。
汽车应用是模拟芯片下游应用中增长最快的领域,预计年全球汽车用模拟芯片市场规模达.67亿美元。根据ICInsights,年汽车模拟芯片市场规模达到.34亿美元,同比增长6.99%。受益于新能源车的迅速起量以及智能驾驶的快速发展,预计年全球汽车模拟芯片市场将达到.67亿美元,同比增长31%。
预计20-35年全球电动自驾汽车出货量CAGR为20%-25%。虽然全球纯电动车占比在年不到5%,但从挪威在五年内就要全面禁售燃油车,其他主流国家陆续在、年执行禁售燃油车看,预计电动汽车渗透率将快速提升。我们预估在年,全球上市新车中超50%将是纯电动车,此外彭博社预估该比例到年将达到60%,我们预估未来15年的CAGR为20%-25%。
新能源车迅速起量带动车用芯片需求量快速增长,模拟芯片占据汽车半导体29%的份额。据中国汽车工业协会的数据显示,每辆传统内燃机汽车需要-颗芯片,而到了新能源汽车时代,单车芯片用量升至-颗。同时随着新能源汽车的起量,对于半导体芯片的需求与日俱增,年车用芯片市场达到亿颗的市场规模(市场价值约亿美元),预计到年将达到亿颗(市场规模约亿美元)。根据ICVTank数据,年全球汽车半导体中模拟芯片占比达29%,仅次于微处理器的30%,位居第二。
除了传统汽车电子涉及的安全防撞系统、LED电源管理和故障保护系统等,模拟芯片还广泛应用于新能源汽车的电源管理系统、智能汽车的智能座驾系统和自动驾驶系统。从应用场景来看,我们认为新能源汽车模拟芯片半导体用量的增加主要体现在:1)BMS(BatteryManagementSystem)电池管理系统,混合动力汽车和纯电动汽车均增加了充电、AC/DC、DC/DC的需求;2)智能座舱系统增加电源IC、智能音视频芯片及其接口的需求;3)自动驾驶系统在传感器、激光雷达的需求将推动ADC,LDdriver等模拟芯片的需求。
1,电源管理系统方面(BMS):目前,新能源电动汽车主要分为混合动力汽车和纯电动汽车两大类,其中市场发展最快的是混合动力汽车,而成本控制和锂电池的安全问题是两个必须面对的重要挑战。通过改善电源供应系统是解决之道,而模拟芯片是电源供应系统中最重要的部分,随着新能源车出货量的增长,从而带动模型芯片的需求增长。
电源供应系统增加更多电源管理芯片、数模/模数转换器、放大器等需求。虽然混合动力汽车与传统汽车都采用大致相同的内燃机,但混合动力汽车的动力传动系统则是全新,必须通过集成电路控制已改良的启动器/交流发电机、电池管理系统以及电动马达系统。一些重要的控制功能,如准确感测温度、准确监控电流和电压功能,都由高精度运算放大器、模数转换器、数模转换器、温度传感器以及电源管理芯片等基本的模拟电路负责执行。此外,混合动力汽车的电源供应系统必须采用这些基本的模拟电路,才可确保供电电压范围更为广泛。
BMS系统是动力电池组的核心技术,由多种模拟芯片组成。电动汽车与传统汽车的区别主要在于电动汽车有电机、电池和电控系统。其中电控系统由电池管理系统和控制系统构成,以管理电池组和控制电池的能量输出和调节电机的转速等。电池组一般都由多个电池模块组成,每个电池模块又包括多种传感器、AFE(模拟前端)、主控/MCU、电流测量、以及充电/不充电开关等部分。其中,AFE专指电池采样芯片,用来采集电芯电压和温度等信息。MCU主要是用来处理AFE收集来的信息,计算SoC、SOH等参数,并将这些信息传送给上一级VCU。充电/不充电开关由MCU控制。
汽车电动化带来更多电子零件的兼容性问题,带动更多开关控制器需求。混合动力汽车与传统汽车的相同之处是两者电子系统都采用12V的供电电压,但混合动力汽车和电动汽车采用较多电子零件,其中供电系统所需的元器件更多。因此设计工程师必须更加小心处理电磁干扰及电磁兼容性的问题,从而增加了更多对开关控制器的需求。如美国国家半导体最新推出的LM高电压开关控制器具备开关频率振动处理功能,可以通过扩展频谱的方法降低电磁干扰。
预计到年全球BMS市场规模达.74亿元,21-27年CAGR达26.19%。QYResearch数据显示,年全球汽车BMS市场规模为.44亿元,预计年将达到.74亿元,CAGR高达26.19%;其中中国市场年市场规模为87.66亿元,约占全球的40%,预计年将达到.44亿元,占比将达到43.23%,CAGR为27.83%。
汽车BMS芯片具有很强的技术壁垒,细分产品供应商主要为国外龙头企业,圣邦股份、思瑞浦加速追赶。BMS方案中主要使用的芯片包括AFE、MCU、ADC等。目前AFE主流供应商有ADI、TI、ST、松下、NXP和瑞萨。AFE产品的供应商主要是国外的企业。从MCU方面来看,国外供应商主要有TI、ST、NXP、英飞凌、瑞萨等;目前国内也有不少MCU厂商都在积极布局车规级产品,比如兆易创新、芯旺微、圣邦股份等。在ADC方面,目前主要的供应商有TI、ADI、ST、瑞萨等,多数是美国厂商,国内供应商主要以圣邦股份和思瑞浦为主,技术差距与海外厂商逐步缩小。
新能源车带动电源管理芯片单车价值量提升。新能源汽车最重要的部分是电池管理系统,电池管理系统中的芯片、元器件正常工作所需要的电压各不相同,电源管理是对电源进行监控、保护以及将电源有效分配给系统功能的组件。电源管理芯片可将电池、电源提供的固定电压进行升压、降压、稳压、电压反向等处理,也可有效延长电池使用时间及寿命。FROSTSULLIVAN数据显示,目前电源管理芯片在传统燃油车中单车价值量为20美元左右,在新能源汽车中单车价值量为-美元左右。
2,智能座舱系统对模拟芯片需求的拉动主要体现在车载信息娱乐系统(IVI)中电源管理IC。IVI主要包括车辆接口处理器(VIP)、应用处理器(AP)和接收盒(T-Box)。
1)车辆接口处理器(VIP)是车载信息娱乐系统的重要组成部分。主要负责电源管理、网络、启动接收器、故障诊断信息等。VIP通过电源管理IC控制关键模块的供电及根据电源模式改变工作状态,同时监视正常运行时的电压状态。VIP负责使用电源管理IC给AP供电。应用处理器(AP)各个模块电源启动顺序有严格要求,会使用配套的电源管理IC来支持AP的供电。此时,VIP只需要给电源管理IC供电和发送Reset信号即可。
2)车载信息娱乐系统(IVI)中应用模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)。作为IVI的主要应用模块之一,音频模块使用ADC和DAC,其中无线收音设备是车内最常用的功能,可以实现FM/AM的基本功能,分别是调频和调幅。此时,FM/AM通过模数转换器后将模拟信号转变为数字信号,之后到达音频数字信号处理器,再通过音频数模转换器将数字信号转换成模拟信号,形成电流后发出声音。
3,自动驾驶传感器对模拟芯片的拉动主要体现在各类传感器中,包括车载毫米波雷达、车载激光雷达、车载超声波雷达、红外和摄像头传感器等。
车载毫米波雷达传感器:毫米波雷达主要有脉冲体制以及连续波体制两种工作体制。其中连续波又可以分为FSK(频移键控)、PSK(相移键控)、CW(恒频连续波)、FMCW(调频连续波)等方式。由于可测量多个目标、分辨率较高、信号处理复杂度低、成本低廉、技术成熟,FMCW雷达成为最常用的车载毫米波雷达,德尔福、电装、博世等Tier1供应商均采用FMCW调制方式。
FMCW毫米波雷达主要包括收发天线、射频前端、调制信号、信号处理模块等。毫米波雷达通过接收信号和发射信号的相关处理实现对目标的探测距离、方位、相对速度。
射频前端芯片由功率放大器、低噪声放大器和滤波器等元件组成,具体工作原理如下:1)FMCW调制信号发生器经过压控振荡器(VCO)产生高频信号(GHz级别),一部分能量耦合输入混频器作为本振信号,另一部分能量经功率放大器(PA)由发射天线以电磁波的方式向空中辐射。
2)电磁波在空气中向前方传播过程中如遇到目标则会小部分反射,反射回来的回波信号被接收天线截获形成电信号。3)回波信号经低噪声放大器(LNA)放大,与本振信号在混频器进行混频,输出一个较低的差拍频率(一般为MHz级别),差频信号含有目标和雷达之间的距离和相对速度等信息。4)然后通过带通滤波器(BPF)放大滤波,A/D转换,对所得到的数字信号作FFT(快速傅氏运算),进行频谱分析,便可以获得目标和雷达之间的距离、相对速度及方位角等信息。5)最后经由控制电路做出危险状况的判断,向驾驶员发出预警,或结合环境情况对汽车做出主动干预。
毫米波雷达分为24GHz和77GHz,主要由海外龙头把持。24GHz的雷达测量距离较短(5~30m),主要应用于汽车后方,用于汽车盲点监测、车道偏离预警、泊车辅助等功能;77GHz的雷达测量距离较长(30~70m),主要应用于汽车前方和两侧,用于自适应巡航、前向碰撞预警等主动安全领域的功能。毫米波雷达传感器由海外龙头垄断。目前毫米波雷达技术主要由大陆、博世、电装、奥托立夫、Denso、德尔福等传统零部件巨头所垄断,77GHz毫米波雷达,只有博世、大陆、德尔福、电装、TRW、富士通天、Hitachi等公司掌握。
车载激光雷达传感器:车载三维激光雷达安装在车顶。可以高速旋转,以获得周围空间的点云数据,从而实时绘制出车辆周边的三维空间地图;同时,激光雷达还可测量出周边其他车辆在三个方向上的距离、速度、加速度、角速度等信息,再结合GPS地图计算出车辆的位置,这些庞大丰富的数据信息传输给ECU分析处理后,以供车辆快速做出判断。在汽车领域,激光雷达可用于自动泊车、ACC主动巡航、自动刹车、无人自驾等多个方面,成本高是其主要的缺点。(报告来源:未来智库)
激光雷达主要分为激光发射模块、扫描系统、接收模块及信息处理四个部分。后端信息处理模块则与放大器、FPGA(主控单元)芯片、模拟芯片密不可分,主要实现对激光发射模块、接收模块和扫描模块的控制以及数据处理和传输。
车载摄像头传感器:车载摄像头在L3级别以下的自动驾驶方案中居于主导地位。在自动驾驶汽车中,车载摄像头作为采集信息和分析图像的主要途径,可以实现车辆识别、行人识别、车道线识别等一系列功能。从传统车载摄像头方案来看,核心硬件主要包括镜头组(光学镜片、滤光片、保护膜)、图像传感器、模数转换器(ADC)和图像信号处理器等。其中,模数转换器(ADC)将模拟图像信号传输到对应的模拟信号处理单元及ADC,转换成数字图像信号输出。
L3级及以上自动驾驶汽车单车搭载车载摄像头至少6颗。目前L3级别以上自动驾驶汽车搭配摄像头主要分为前视摄像头、环视摄像头、后视摄像头、侧视摄像头以及内置摄像头等五种类别,其中前视摄像头主要用于防撞预警、车道偏离预警、交通标志识别等;环视摄像头用于全景泊车;后视摄像头用于倒车影像;侧视摄像头用于盲点监测;内置摄像头用于疲劳提醒。通常来看,ADAS系统单车搭载至少6颗摄像头(1个前视、1个后视、4个环视)。伴随自动驾驶程度的提升,车载摄像头数量将稳步增长。
模拟芯片成长驱动力二:自动化升级加快工业领域对模拟芯片应用
工业领域模拟芯片应用广泛,产品全方位要求较高。模拟芯片在工业领域的应用包括:智慧城市,安全与监控,机器视觉,马达控制,机器人,电力解决方案,工业自动化,AR/VR,AI,工业诊断以及仪器仪表,国防航空,能源管理,医疗,建筑自动化,照明,马达驱动器,电力传输等多个应用领域。此外,工业用途以可靠性、安全性为主,偏好性能成熟稳定类产品的同时,资格认可较为严格,一般不低于1.5年,通过经验积累和反复迭代才能实现产品全方位的高性能、高可靠性以及高安全性。随着AIoT技术的加持,未来工业领域模拟芯片将会在工业4.0、高速传输、智能建筑、物联网边缘端几大板块得到更深入的落地和应用。
工业4.0时代自动化浪潮席卷,机器人助力工业模拟芯片发展。工业4.0是指利用信息化技术促进产业变革,将工业发展推向智能化新时代。在工业智能化发展过程中,十分依赖模拟芯片的运用,五个工业市场机会悄然而生:软件可配置系统,云端连接,机器健康监测与管理,系统安全和机器人。我们认为,在工业自动化、智能化发展趋势下,工业机器人作为标准化自动设备,其快速普及和渗透将成为工业模拟芯片的增长需求点。
工业自动化催化下国内外工业机器人市场规模可观
年全球工业机器人出货量达到38.4万台,预计-年CAGR为6%。据IFR数据,全球工业机器人出货量由年的25.4万台增至年的38.4万台,预计年出货量达到51.8万台,E-E的年复合增长率达到6%。我们认为未来全球工业机器人市场规模可观,随着汽车和电子行业的复苏,工业机器人和大数据、人工智能、5G等技术加强融合,产业将进入快车道。
我国工业机器人产量和市场规模均呈现增长态势。据国家统计局数据显示,我国工业机器人产量由年的3.3万套增至年的23.7万套,年复合增速高达42.21%。此外,随着工业智能化的推进,工业机器人的市场规模也随之增加,年我国工业机器人市场规模达到63.2亿美元,预计年将达到72.6亿美元。受益于工业4.0时代智能化和自动化发展,我们认为国内工业机器人的产量和规模都将持续保持在一个较高发展水平。广阔的国内外工业机器人市场空间和发展场景,也为模拟芯片在工业领域的应用提供了增量市场。
我国工业机器人国产化率约30%,国产替代是未来趋势。根据MIR数据,我国内资工业机器人国内市占率从年的18%提升至年的29%,增速较快。国产化的提升带动国内工业机器人厂商出货量和市场份额提升,我国工业领域模拟芯片出货及市场规模有望伴随工业机器人国产替代浪潮获益。
预计到年工业领域的模拟芯片规模有望超亿美元,-年CAGR达8.2%。得益于工业4.0的推动、工业机器人、智能建筑及物联网的发展,带动工业领域模拟需求持续快速增长。IHSMarkit数据显示,年市场规模达到亿美金,预计年工业领域模拟芯片市场规模将达到亿美元,4年CAGR为8.20%。
工业领域利润高,海外厂商占据主要市场份额。年世界排名前十的厂商中,德州仪器、亚德诺半导体、安森美、微芯等主营业务领域均包括工业模拟芯片。工业模拟芯片的高壁垒、高性能、较高价格对于拉动厂商毛利率有一定的积极作用。
模拟芯片成长驱动力三:5G商用带动基站与智能家居促进模拟芯片需求
年5G开启商用,推动通讯与消费类模拟芯片高增长。通信和消费类应用是信号链模拟IC的最大用途应用,ICInsights预计,年在模拟芯片领域中,通讯类模拟芯片占比约为36.2%,市场规模约为.21亿美元,同比增长46%;消费电子模拟芯片占比约为7.2%,市场规模为75.48亿美元,同比增长25%。
5G基站通讯迅速普及,全球基站放量为模拟芯片提供广阔市场。由于高频电磁波信号在空气中传播损耗较大,为了更好的信号覆盖,5G基站的距离将小于4G基站,5G基站需求量也将大于4G基站。5G基站主要分为宏基站和小基站(含微基站、皮基站以及飞基站)。5G覆盖下,宏基站一般需要搭载颗电源管理芯片,中型基站和小型基站分别需要搭载约60颗和20颗电源管理芯片,这将带动整个模拟IC的需求增加。因此,我们预计到年通讯用模拟IC在整个模拟IC中占比将有望由年的36.5%提升到37.6%,市场规模达到.4亿美元,20-25年CAGR为14.08%。
全球5G基站市场规模大,年为亿美元,E将达亿美元。据前瞻产业研究院数据,全球5G基站市场规模由年的亿美元增至亿美元,E将达到亿美元,增长迅速。其中,全球宏基站市场规模由年的亿美元增至年的亿美元,预计到年将达到亿美元;小基站市场规模前期较小,年仅有13亿美元,随着5G基站建设的不断推进和完善,后期小基站市场规模将呈现爆发式增长,E达到亿美元。
H1中国5G基站数量总数达96.1万,占全部基站数量比重为10.13%。5G通讯建设是大势所趋,近年来各个国家均在加快5G基站布局、抢夺5G时代制高点。中国加快基站铺设步伐,5G基站数量由年的13万台增至年的约72万,H1已达到96.1万,占全部基站数量的比重为10.13%。我国5G基站建设速度快,比重仍有较大提升空间,未来市场规模可观。受益于国内5G基站数量的持续增加,电源管理芯片将随之放量。
前期宏基站+后期小基站是我国5G建设策略。-年为5G发展的第一阶段,以建设宏基站为主,其中-年为宏基站建设高峰期;-年为第二阶段,小基站持续扩容直至年6G商用到来。前期宏基站持续增长、后期的小基站爆发式扩容以及整体5G基站每年新增数量的连年攀升都将为电源管理芯片发展提供强劲驱动力。
5G基站每年新增数量呈现持续上升态势,预计E将新增万。我国5G基站每年新建数量由年的13万增至年的59万,E每年新增将高达万。其中,-E新增宏基站数量较多,E后小基站新增数量反超宏基站,成为5G发展的另一增长点。
5G基站加速落成为模拟芯片构建潜在市场空间,国内外厂商争先入局。未来随着5G基站的增加,电源管理芯片需求量将呈现较快增长。目前德州仪器、亚德诺半导体、思佳讯等国际厂商以及圣邦股份、思瑞浦等国内厂商均在5G基站模拟芯片有所布局,通讯作为模拟芯片第一大应用场景,市场空间广阔,国内外厂商争先布局,把握5G机遇,研发更迭基站用电源管理芯片,增加核心竞争力的同时提高市占率。
AIoT技术带动终端连接设备需求增长,加大模拟芯片应用
AIoT的发展将为喇叭驱动、背光、OLED驱动、电源芯片、射频器件、马达驱动芯片等模拟芯片的发展带来机遇。特别是智能手机为代表的新智能硬件领域、以智能手表和蓝牙耳机为代表的可穿戴设备、以平板和笔记本电脑为代表的智能便携设备和以IoT模块和智能音箱为代表的物联网设备及其他智能硬件等。我们以音频功放芯片、电源管理芯片和射频前端芯片为例。
1)移动电子产品高音质需求带动音频功放芯片发展。音频功放芯片作为驱动移动电子设备发声的核心零部件,整体上其应用效果正在往大音量、低噪声、防干扰、防破音、低功耗等方面逐步进行优化,技术上已开始从模拟功放向数字功放进行发展。
2)快充带动电源管理芯片需求。以充电芯片为例,在保证安全可靠的情况下,快速充电的需求正在日益增加,近年来快速充电在安卓领域手机发展较快,从5V1~3A约5W至15W的水平,逐年提升至9V\12V\20V适应3A\4A等更高水平,使得至年市场上主流的快充芯片在手机端最大功率已提升到20W至60W之间,未来市场上主流快充芯片的最大功率有望提升到60W至W之间,且可以实现对手机、笔记本电脑等多种设备充电,充电效率和可靠性将较传统产品大幅提升,并带动各类其他电源管理芯片的发展增长。
3)5G网络升级带动射频前端芯片需求增加。作为通信领域的核心芯片,射频前端芯片可实现对各类波段信号收发、信号定位、信号切换、杂音过滤等功能。近年来,随着5G网络的普及,移动电子设备中对射频前端芯片的单位使用量相比4G网络大幅增长。根据Skyworks数据,5G手机相比于4G手机,射频开关的平均使用量将从10颗提升至30颗,低噪声放大器的使用量将从9颗提升至13颗,功率放大器的使用量将从5颗提升至10颗,射频电源芯片从1颗增加到2-3颗,天线的使用量将从4颗提升至7颗,天线切换开关和天线Tuner使用量也大量增加,滤波器的使用量将从48颗提升至57颗。随着5G射频器件的增多,占板面积越来越紧张,射频模组使用量也不断增加。
5G+AI+IoT打开万物互联新时代,E全球IoT设备连接数量达到亿个,市场规模达1.36万亿美元。在5G建设深化为物联网发展提供基本技术支撑,目前物联网技术不断升级,标准体系持续优化,产业体系得到进一步构造和完善。全球IoT设备连接数量由年的52亿个增至年的亿个,预测年将达到亿个。此外,全球物联网市场规模也呈现快速增长,由年的0.61万亿美元增至的1.36万亿美元。我们认为,未来几年全球IoT设备连接数量和市场规模将持续增长,这将为模拟芯片的应用提供海量平台。
中国IoT市场空间大,中国物联网连接量为74亿个,中国物联网支出规模达到亿美元。据艾瑞咨询数据,中国物联网连接量由年的9亿个增至年的74亿个,预计E将突破亿个。与此同时,中国物联网支出规模也与日俱增。据IDC数据,年中国物联网支出规模约亿美元,预计E将达到.8亿美元。国内巨大的物联网市场将为模拟芯片的应用提供强有力的保障,相关物联网应用领域的落地将带动模拟芯片迅速放量。
1.2供给端:行业集中度高、国产化率低,圣邦等国内厂商加速追赶
年全球前十大模拟IC厂商销售额共计亿美元,占据63%的市场份额。据ICInsights数据,年全球前十大模拟IC合计实现收入.49亿美元,合计占比63%,较上年的67%下降了4个百分点。其中,德州仪器以19%的市场份额高居第一,与其他包括亚德诺(9%)、思佳讯(7%)、英飞凌(7%)和意法半导体(6%)位居全球前五。因此,整个模拟IC行业竞争格局由外国主导,而且前十厂商变动微小,格局十分稳定,市场份额稳定在60%以上,行业呈现强者恒强的态势,从而缩小了其他中小型模拟芯片企业的发展空间和市占率。
中国是全球模拟芯片第一大市场,市场规模达亿美元。据ICInsights数据,由年的亿美元增至年中国模拟芯片市场规模约为亿美元,约占全球模拟芯片市场规模的43%,位居第一,预计年有望达到亿美元,同比增长22.13%。随着疫情缓和、全球缺芯加快国产替代以及下游终端应用市场的复苏,将持续拉动模拟芯片需求,国内市场规模将进一步扩大。
国内模拟IC自给率低。年我国模拟芯片市场已达到亿美元,但国产自给率仅有12%,与《中国制造》中规定的年我国集成IC自给率达到40%和年达到70%仍存在巨大差距。目前国内厂商研发历史短,技术薄弱,高端模拟IC产品仍依靠海外进口,模拟芯片自给率较低,国产替代仍有很大空间。
国内模拟IC市场前5大厂商均为海外厂商,共占35%的市场份额,竞争格局分散,国产替代空间大。目前国内模拟IC市场仍由海外厂商主导,前五大厂商均为海外企业,分别为德州仪器(13%)、恩智浦(6%)、英飞凌(6%)、思佳讯(5%)和意法半导体(5%),共占35%的市场份额,国内模拟IC市场呈现海外巨头支配格局,但格局分散、国产替代空间大。近年来半导体产业发展迅速,国内优质模拟芯片厂商逐渐崛起,海内外厂商技术水平逐步缩小,国产模拟IC市场份额有望进一步提升。
国际厂商产品线丰富,垄断高端市场,国内厂商加速追赶。海外模拟芯片厂商历史悠久,经过多年技术积累和产品迭代更新,覆盖产品线广,主要针对高端市场。我国模拟芯片厂商受限于发展时间短和技术水平相较薄弱,产品主要布局在中低端市场,目前国内代表性模拟厂商主要为圣邦股份、思瑞浦和艾为电子等三家,随着不断创新技术水平、完善产品线,国产替代的加速,未来有望与海外厂商形成竞争并提高市占率。
圣邦股份模拟芯片种类最多,电源管理芯片优势明显。
圣邦模拟IC种类已超3种远超思瑞浦和艾为电子。目前,全球模拟芯片龙头德州仪器模拟芯片产品超13万种,亚德诺有约3万多款芯片产品,国内模拟芯片代表性上市企业为圣邦股份、思瑞浦、艾为电子分别已布局3、1和多款相关产品,随着不断创新技术水平、完善产品线,未来有望与海外厂商形成竞争并提高市占率。
对比三家产品的重合度看,圣邦电源管理芯片突出,思瑞浦、艾为电子更聚焦于信号链产品。三家国内模拟IC厂商均涉及电源管理IC和信号链IC,其中,在电源管理IC领域圣邦股份产品种类齐全,包含在线性稳压器(LDO)、DC/DC转换器、LED驱动器以及电源管理芯片等产品;而思瑞浦在信号链IC领域布局较广,产品涵盖运算放大器、马达驱动器以及模拟开关等;艾为电子产品种类较少,在电源管理芯片、运算放大器和马达驱动器等领域有布局。
电源管理IC领域,年圣邦股份和艾为电子电源管理IC业务分别实现收入8.48和4.57亿元,思瑞浦电源管理IC收入较少,为0.22亿元,三家收入体量差距较大。信号链IC领域,年艾为电子信号链IC收入达8.53亿元,位居第一;思瑞浦为5.45亿元,圣邦股份最少,为3.49亿元,相比电源管理IC,信号链IC收入体量差距较小。
二、电源管理+信号链双管齐下,协同发展助力圣邦快速崛起
2.1产品种类持续扩充,两大主业增长势头强劲
全球信号链IC和电源管理IC市场规模稳定增长。据ICInsights数据,全球信号链芯片市场规模由年的84.05亿美元增至年的99.23亿美元,随着信号链芯片在通讯、工业与消费电子的智能化浪潮中进一步应用,预计年将达到.17亿美元,年复合增长率约5%。此外,电源管理芯片作为模拟芯片的重要领域,广泛应用于汽车、通信、工业、消费、计算等领域,市场规模不断扩大。据TransparencyMarketResearch数据,电源管理芯片的市场规模由年的亿美元增至年的亿美元,预计年将达亿美元,-复合增长率为10%,5G加快部署、5G手机的换机潮、电气自动化以及工业4.0时代来临都将推动电源管理芯片发展。
圣邦产品涵盖电源管理和信号链两大领域,种类持续扩充。圣邦股份自成立以来持续专注模拟芯片研发,产品涵盖信号链和电源管理两大领域。其中电源管理类模拟芯片包括LDO、微处理器电源监控电路、DC/DC降压转换器、DC/DC升压转换器、DC/DC升降压转换器、背光及闪光灯LED驱动器、AMOLED电源芯片、PMU、OVP及负载开关、电池充放电管理芯片、电池保护芯片、马达驱动芯片、MOSFET驱动芯片等;信号链类模拟芯片包括各类运算放大器及比较器、音频功率放大器、视频缓冲器、线路驱动器、模拟开关、温度传感器、模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)、电平转换芯片、接口电路、电压基准芯片、小逻辑芯片等。
截至到上半年公司拥有25大类3余款可供销售产品,有销售收入贡献的产品已达余款,产品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通讯等新兴电子产品领域。
公司产品应用领域广泛,汽车电子和工控占比有所提升。公司在年末产品共25大类,在销1款,H1新增,在销产品为款;Q3在销增加到1款,年全年累计推出新产品接近款,合计可销产品种类达3种。从下游结构上看,公司产品下游应用领域广泛而平均,其中非手机消费类占比超30%,手机通讯约30%,工控、医疗和汽车电子合计占比为40%,相比于年公司在汽车电子、工控领域占比有所提升。
电源管理产品和信号链产品营收持续高增长。电源管理产品收入从年的2.67亿元增至年的8.48亿元,年复合增长率高达33.5%,H1达到6.37亿元;同时,信号链产品收入从年的1.85亿元增至年的3.49亿元,年复合增长率为17.2%,H1达到2.78亿元。受益于产能紧张、供不应求以及公司加大投入不断推陈出新,两大产品收入均呈现增长态势,未来将持续放量,共同驱动业绩增长。
电源管理IC和信号链IC毛利率提升。近年来公司毛利率呈现不断上涨态势,由年的40.24%增至年的48.73%,H1再创新高,达到51.22%。同时,从两大业务来看,两者毛利率均处于上升态势,且信号链IC毛利高于电源管理IC。电源管理IC营收占比的提高可能使总体毛利率面临下行的风险,但随着电源管理IC毛利的提升、信号链产品的研发和开拓、公司高价值量产品的不断推出,公司的毛利率有望得到进一步提高。
2.2分销为主,客户种类多,单客户依赖度低
公司采用经销为主、直销为辅的经营方式,有效提高销售效率。公司下游分散广泛,终端客户较多,自建销售渠道难度大、收款风险高。而经销商作为芯片厂商与终端客户间的桥梁,可起到为公司提供客户、跟踪维护客户关系、了解客户订货需求,为客户备货等作用,有效提高公司销售效率。
终端客户超家,前五大客户集中度逐步下降,可有效避免单一客户依赖风险。目前,公司在交易客户超家,客户呈现逐步分散的形态,其中前五大客户收入占比由年的53.65%降至年的45.18%。同时,公司也积累并沉淀了一大批优质且忠诚的客户,逐步形成了较强的品牌影响力。目前已与北高智、茂晶、丰宝、棋港、新得利、赛博联等经销商建立了长期稳定的合作关系,并通过经销商的丰富终端客户资源,实现大规模销售。及时的技术支持,丰富的产品品类以及成熟的经销渠道使公司在客户资源数量及质量上具备明显优势。
2.3持续对内高研发投入+对外收并购,追赶国际模拟龙头
集成电路按功能可分为模拟IC和数字IC。模拟IC主要是指用来产生、放大和处理连续函数形式模拟信号(如声音、光线、温度等)的集成电路,细分产品主要包括各种放大器、模拟开关、接口电路、无线及射频IC、数据转换芯片、各类电源管理及驱动芯片等;数字IC是指对离散数字信号(如用0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,其产品品类涵盖CPU、微处理器、微控制器、数字信号处理单元、存储器等。
模拟IC相比数字IC技术壁垒高、产品周期长且高度分散。模拟IC市场高度分散,进入门槛高于数字IC市场。进入壁垒的主要原因是缺乏熟练的模拟工程师,以及模拟电路的设计更像是一门艺术,模拟电路不需要大量资金投入,而是专注于功能集(性能、功能价值),质量和可靠性。因此,一旦产品被设计到电子系统中,模拟公司就享有相对较长的产品周期和强大的盈利能力。具体来说:(报告来源:未来智库)
模拟芯片研发周期长,资本投入相对较低。与数字芯片的大团队设计生产不同,模拟芯片一般为小团队模式。同时,在摩尔定律的推动下,数字电路需要先进的制造工艺来减小芯片尺寸并提高性能,需要对资本进行大量投资。相反,生产模拟电路的资本要求要低得多,因为需要更大的电路特征尺寸来设计和制造以保障高精度和高耐压能力,因此,模拟公司资本投入相对较低。
产品生命周期长,价格相对较低,盈利较为稳定。数字芯片追求运算速度以及成本,必须不断地采取新设计和新工艺,模拟芯片却在电路速度、分辨率、功耗等参数方面做出了进一步的提升,把高性噪比、低失真、低耗电和高稳定性作为产品的生产目标。为了达到模拟芯片的生产目标,产品认证周期更长、迭代周期久,故生命周期随之更长。受生产技术影响,市场上多数模拟芯片产品生命周期可达5年及以上,市场上龙头企业的重磅产品平均寿命更是超过10年。使用阶段的长期限摊销成本,使得产品价格较低。长寿命也意味着随着公司品类扩张,产品累加,收入会不断重叠累加。由于产品生命周期较长模拟IC厂商随着产品数量的累加,收入将随着时间的推移不断增加。
制程要求低,较少的辅助工具对技术和人工经验提出高要求。目前模拟芯片广泛使用0.18μm/0.13μm制程,部分采用较为先进的28nm制程,数字芯片制造商多采用5nm、7nm的先进制程,对芯片制程要求更上一层楼。在研发过程中,不同于数字IC,模拟IC可借助的EDA工具较少,大部分依靠人工完成参数调整,要求设计者在精通元器件物理特性、拥有成熟的拓扑结构设计和布线能力,还需要将晶圆的制造工艺和流程纳入考虑的范畴。这便需要设计者具备足够的设计、工程以及成功量产的经验,往往需要10多年时间积淀,大多数最好的模拟设计工程师在模拟领域拥有20-30年的经验,行业高壁垒显现。
非标准化的设计和制造,更像一门艺术。虽然数字设计侧重于使用先进的CMOS工艺技术提高速度和性能并降低成本和功耗,但模拟产品通常是需要非常精确规格的输出信号,一般采用双极性,BiCMOS和BCD制造,这种精度是电路设计和制造过程之间精心匹配的结果,没有“标准”的过程。
产品专用且市场分散。一方面,模拟IC中多数产品都是针对一个应用程序为一个客户设计,因此往往是专有产品并且是独家采购,竞争不是基于价格,而是基于功能、质量、可靠性和服务。另一方面,模拟IC产品市场较为分散,由许多利基市场组成。不同的终端用户在精度、速度、功率、线性度和信号幅度能力方面对模拟IC有不同的要求。
圣邦内生:持续加大研发投入,构筑核心技术壁垒
管理层背景深厚,技术人员占比持续提升。公司董事长张世龙博士曾任铁道部专业设计院工程师、德州仪器工程师,公司聚集了一批来自工业界、学术界的核心研发人员。公司-年核心技术人员占比逐步提升,由65.25%提升至72.73%,年公司共有技术研发人员人名,较上年增加了人,持续增加的技术人员,为公司持续的研发打下坚实基础。
研发支出占比追赶国际巨头。年公司研发费用支出达2.07亿元,占营业投入比例为17.29%。与国际巨头相比,年德州仪器(TI)研发投入占比10.58%,亚德诺17.71%,思佳讯10.41%,公司研发投入占比已超过TI和思佳讯,仅次于亚德诺。
公司产品均为正向设计,知识产权实力不断提高。公司经过持续的研发投入和技术积累,在高性能模拟集成电路产品的开发上积累了丰富的经验,公司产品均为公司自主研发,正向设计。在持续推出新产品的同时,电路设计技术、产品性能品质不断提升,知识产权实力稳步增强。截至年上半年,公司累计已获得授权专利74件,已登记的集成电路布图设计登记证书件,已注册商标74件。
年均超款新产品推出,驱动公司业绩持续增长。目前公司平均每年新增产品数量-个,涉及电源管理产品和信号链产品的各个品类。新产品对公司业绩的推动有一定的滞后效应,可能要经2-3年的推广才能成为主力产品,公司目前的业绩增长得益于公司前几年推出的产品。公司广泛而持续的新产品研发推出能够保证公司未来稳定的业绩提升。近几年内,公司在销售产品类别从年末的16类增加到上半年的25类,同时公司在持续推进各类研发项目,进一步拓宽产品线与新市场。
圣邦外延:入股钰泰、收购苏州青新方,加速资源整合,巩固市场地位
并购重组是半导体行业的重要策略。特别对于模拟电路设计企业来说,模拟芯片的设计需要企业具备强大的综合设计能力,包括对器件物理特性的掌握和理解、拓扑结构的设计技巧以及布图布线的设计能力等,往往需要5年以上的时间积累,设计人员也需5到10年的经验积累才能独立设计。因此,并购和重组是模拟厂商逐渐做大的重要途径。
历史上,德州仪器通过并购进入新市场,或增强公司在细分市场竞争力。全球模拟龙头德州仪器创立于年,其在6年开始全方位转型,专注于信号处理半导体市场。从6年起,德州仪器实施了超过30次并购。其中,在模拟电路领域,年,TI斥资76亿美元收购了模拟芯片厂商Burr-Brown,巩固了其在数据转换器与放大器领域的优势地位,并形成从电源IC到放大器IC乃至A-D/D-A转换器的广泛产品群;年,TI又斥资65亿美元收购美国国家半导体(NS),为下一代信号处理技术奠定了基础。使得德州仪器当时成为了世界顶尖半导体公司,尤其是在模拟电路领域,更是占据了全球一半以上的市场份额。
公司紧跟行业风潮,通过并购扩大竞争优势。随着市场竞争的加剧,半导体行业正在掀起一波新的整合浪潮。从年开始,全球半导体并购协议总价值逐年攀升,年并购总额达到.9亿美元,创下历史最高水平。圣邦股份紧跟行业风潮,在深交所创业板上市一年后,于年上半年以万元并购了大连阿尔法股份有限公司,扩充了本土研发团队;又通过收购成为电源管理芯片公司钰泰半导体的第一大股东,深耕模拟芯片赛道,力求通过协同效应,实现优势互补,丰富产品线,增强市场竞争力。
钰泰专注于模拟芯片的研发与销售,产品在电源管理芯片行业具备领先优势。公司产品覆盖电源管理芯片的大部分技术种类,包括升/降压稳压器、线性稳压器、移动电源IC、锂电池充电器、过压保护器等,应用领域涵盖智能手机、MID、机顶盒、LCDTV等众多领域,与圣邦股份的产品互补。公司通过深耕技术研发,产品得到包括TWS、5G电源管理、IoT等领域在内的下游行业客户的广泛认可。年钰泰实现营收2.58亿元,同比年大幅增长%。截至年上半年,圣邦直接持有钰泰27.33%的股权。
收购苏州青新方,加速拓宽产品品类。苏州青新方成立于年1月,专注于3D高密度子系统集成,开发出的革命性3D微层压结构的立体式集成方法解决了集成磁性和高电压电容难题,可广泛应用于功率转换、电池充电、低噪音和屏蔽电压传输以及传感器和射频的信号处理、电池充电器、隔离电力系统和类似领域。年11月圣邦股份签订了关于收购苏州青新方电子科技有限公司增资和股权转让协议,通过直接和间接方式合计持有青新方78.47%的股权。圣邦收购青新方,可以利用其技术优势进一步提升产品的稳定性和工艺的先进性,长期来看有望形成协同效应。
三、盈利预测与投资分析
电源管理芯片业务:公司21年上半年电源管理芯片实现营收6.37亿元,同比增长.76%,公司作为国内模拟厂商龙头,主要受益于汽车、工业智能化等带来的市场需求的爆发,公司产品品类扩充,在销产品扩充了多种,同时由于产能紧缺,模拟芯片也有部分涨价,综合导致产品营收出现大幅增长。同时未来2-3年我们认为汽车智能化浪潮带来的对电源管理芯片的需求将持续增加,叠加国产化的进程加快以及公司在电源管理芯片的品类逐步扩充,公司该项业务有望持续保持高成长。因此,我们预计21-23年该业务收入增速分别为80%/56%/47%;
信号链芯片业务:21年上半年信号链芯片实现营收2.78亿元,同比增长75.02%,随着市场需求的增长以及公司产品品类的扩充,公司加大信号链领域的研发,预计业务将持续稳步增长。我们预计21-23年该业务收入增速分别为70%/40%/40%。
毛利率假设:21年受益于需求旺盛、产品竞争力的提升以及行业产能的紧张,公司各产品价格有部分上调,各条产品线毛利率均有部分提升,截至21Q3,公司综合毛利率已达到54.74%,主要得益于公司产品品类的扩充和价格的调整。虽然我们预计随着明后年产能缓解,价格有所回落,但公司中高端产品种类增加以及下游需求持续旺盛,因此我们预计22、23年毛利率将逐步维持在50%左右。
费用率假设:随着收入规模的逐步增长,公司的费用率逐步下降,截至21Q3公司的销售费用率、管理费用率和研发费用率相较20年底均是下降的。由于模拟芯片行业需求通过加大研发投入持续扩充产品品类以逐步构筑公司的核心优势,因此我们预计公司的研发费用率将逐步提升。虽然我们认为公司未来将加大市场开拓增加各项费用,但我们认为营收的增速将超过费用的增速,主要在于公司目前已经收获一批较为忠实的客户、客户粘性较强,模拟芯片产品寿命长,而且模拟芯片行业相较一般的半导体细分行业规模效应更为明显。因此,我们预计21-23年公司研发费用率稳步提升,销售费用率和管理费用率将呈逐步下降趋势。
同时,公司近期披露21年前三季度业绩实现收入15.35亿元,较上年同期增长了77.95%;实现归母净利润为4.51亿元,同比增长.93%。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)
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