（报告出品方/作者：国泰君安证券，王聪、郭航）
1. 模拟芯片：细分品类多，周期性较弱
1.1. 简介：模拟信号产生、放大及处理的核心器件
集成电路可以简要分为数字 IC 和模拟 IC 两大类。 模拟集成电路指由电阻、电容、晶体管等组成的用来处理连续函数形式 模拟信号的集成电路。现实世界中的声音、光线、温度、压力等信息通 过传感器处理后形成的电信号就是模拟信号，其幅度随时间连续变化。 模拟芯片种类繁多，在当前的电子产品中几乎都有其身影，被广泛应用 在消费电子、汽车、工业、5G 等领域。 与模拟芯片相对应的是数字集成电路，后者主要对离散的数字信号（0 和 1）进行存储和逻辑运算。
500 亿美金以上规模，大陆需求占比高。2020 年全球集成电路市场规模达到 3482 亿美元，其中模拟 IC 市场 规模约 570 亿美元，占据 16%的份额。从区域分布情况看，中国大陆是 最大的模拟芯片市场，2020 年约为全球的 36%，市场有近 205 亿美元的 规模。 按照定制化程度划分，模拟芯片可以分为专用型芯片（ASSP）和通用型 芯片。据 IDC 数据，专用型芯片占据模拟芯片市场 5 成左右。
顾名思义， 专用型芯片的定制化程度更高，需要根据客户需求和特定电子系统对产 品的参数、性能、尺寸进行特殊设计，相比于通用型模拟 IC 具有设计壁 垒较高、毛利率也更佳的特点。 对于专用型模拟芯片的划分通常依据其下游应用领域，包含通信、消费 电子、汽车、工业等，其中每个领域又可进一步细化为线性产品、电源 管理产品、接口产品等，以射频前端模块为代表的射频器件就属于典型 的专用型模拟 IC，占到专用芯片比重高。通用型芯片则属于标准化产品， 适用于各种各样的电子系统，生命周期更长。设计壁垒相比于专用型芯 片较低，但产品细分品类多、不同厂家间的可替代性强、客户相对分散。
从应用角度看，模拟芯片也可分为信号链路和电源管理两大类。其中电 源管理芯片市场规模大于通用信号链路芯片。
1.1.1. 信号链
信号链：信号链路是指一个系统中信号从输入到输出的路径，主要针对 模拟信号完成收发、转换、放大、过滤等功能。 信号链模拟芯片主要包括：线性产品、转换器、接口、隔离器、RF 与微 波等。 一条完整的信号链是指将自然界的声、光、电等连续信息通过采集（传 感器）、处理（放大、缩小、滤波）、模拟/数字转换（ADC）转变为数字信号，经过系统处理（微处理器）后再转换为模拟信号（DAC）输出的 整个过程。
线性产品规模大，转换器产品增速快。从信号链芯片细分产品来看，2019 年放大器和比较器占据最大份额 39%，市场空间约为 37 亿美金，此前 增速也快于转换器、接口两大类产品（市场空间分别约为 36 和 25 亿美 金）。但 IC Insights 预测在 2021-2023 年间，转化器产品的年均复合增速 接近 9%，远高于放大器和比较器约 5%的提升速度，预计到 2023 年转 换器产品将占据信号链细分市场约 41%，取代放大器和比较器成为最大 份额产品。
1.1.1.1. 线性产品
运算放大器是线性产品的基本构建模块之一。运放在其信号处理范围内， 通常可以认为是线性器件，即增益不随信号的幅度变化而变化。运放可 以结合外部电路器件实现信号的放大、求和、微分以及积分等数学运算。 若再搭配晶体管等有源器件，可被设计成数模转换器、模数转换器、调 制器、开关电容滤波器等多种核心信号链模块。
根据《高增益低失调轨对轨运算放大器的研究与设计》，运放可根据其制 造工艺、输入输出信号类型以及性能指标等多个方面进行分类。根据制 造工艺的不同，运放可以分为 CMOS 运放、BJT 运放以及 BiCMOS 运 放；根据性能指标的不同侧重，运放可以被划分为低功耗运放、高增益 运放、高速运放以及精密运放等，从而满足不同场合的应用要求；根据 输入输出信号的类型，运放可被划分为运算放大器、跨导运放、电流运 放等。
1.1.1.2. 转换器
转换器主要包括 ADC（模数转换）和 DAC（数模转换）。转换器作为连 接模拟世界和数字信号处理的桥梁，在信号链中有着十分重要的地位。 按照功能划分，转换器主要分为 ADC 和 DAC 两种，其中 ADC 应用场 景更加广泛。此外，市场对高速 ADC、DAC 的需求快速 增长，2018 年，仅占 6%出货量的高速数据转换器，创造了近 50%的销 售额。
ADC 产品应用十分广泛。ADC 是物理与数字世界的重要媒介，被广泛 应用于航天航空、通信、测量、医疗、消费电子、汽车电子等领域，其 性能对整个系统影响显著。例如在无线通信系统的接收机链路中，ADC 将经降频以及滤波处理后的基带、中频等信号转换为数字电路可识别、 处理的编码信号。 根据《高增益低失调轨对轨运算放大器的研究与设计》，其工作流程主要 包括模拟输入、抗混叠滤波、采样/保持以及量化/编码四个步骤，采样过 程是连续信号变成离散时间信号，量化过程将连续幅值转化为离散幅值， 最后通过编码步骤，将量化电平变为逻辑代码。
速度、精度、功耗是 ADC 性能最直观的体现。在实际芯片设计中，这 三方面性能往往相互制约，需要在设计时对三种指标进行折衷，牺牲某 些方面来突出其他方面。ADC 速度指采样速率 Fs（单位是每秒采样次 数）；精度可以用 SNDR 来描述，理想状况下，ADC 的位数越高，往往 就会有更高的精度。在低速高精度的应用场景中，增量 delta sigma 较为 合适。在中等采样率和采样精度的应用场景下，delta sigma、SAR ADC 应用较为广泛。在对采样率要求高，对精度要求稍低的应用场景下，流 水线（Pipeline）和 FLASH ADC 较为合适。
DAC是数字信号到模拟信号的桥梁，主要应用于通信、视频和音频等领 域。DAC 由加权网络、开关网络、数字信号输入、参考基准电压、放大 器构成，不仅仅是通信系统信号接收端的主要组成部分，也在家庭影院、 车载音响、手机音频输出等领域发挥重要作用。具体而言：第一是高速 DAC，主要被应用在射频领域，工作频率一般在几个 GHz 以上；第二 是高精度 DAC，具有很高的分辨率，领先产品位数达到 20 以上，主要 被应用在音频领域；第三是兼顾高精度和高速的 DAC，主要被应用在通 信领域中。
此外，由于不同 开关连接的节点内阻有差异，导致延时时间不同，限制了其在高速场景 的应用。电荷式架构由开关、电容以及跟随器等构成，由于主要由电容 构成（静态电流流通小），其精度及功耗较为优异。但是当位数增加后， 充放电时间会随电容数量的增加而增加，导致其转换时间较慢，主要被 应用于低功耗场景。
此外，电压和电容结构需要接运算放大器，对运放处理速度亦提出较高 要求，对于电流式结构而言，主要分为二进制加权电阻结构、R-2R 结构 以及电流舵结构。其中，电流舵结构是目前较为常见的 DAC 架构，具有 非常高的速度、精度以及很小的面积，在高速高精度 DAC 中应用广泛。
1.1.1.3. 接口
接口类产品主要包括隔离器、收发器、数据缓冲器等，是电路间连接的 桥梁。
隔离器用于提升系统安全性，其中数字隔离器应用较为广泛。隔离器主 要使两系统具有高的电阻隔离特性，避免电路在互相通信时受损，其中 数字隔离器应用较为广泛。
光耦占比高，数字隔离器快速增长，2024 年超过 7 亿美金。
下游应用看，数字隔离芯片主要应用于信息通讯、电力自动化、工厂自 动化、工业测量、汽车车体通讯、仪器仪表和航天航空等场景。根据 Markets and Markets 的 数据，2020 年数字隔离类芯片在工业领域占比达 28.58%，汽车电子占 比达 16.84%，通信领域占比达 14.11%位列第三名。2026 年工业领域、 汽车电子领域和通信领域将分别占比 28.80%、16.79%和 14.31%。
多路复用器（MULTIPLEXER，也称为数据选择器）是一种通过将数据 从多个输入行/流路由到一个输出行/流来将并行数据转换为串行数据的 设备。多路复用器可使系统减小成本、降低复杂性、减少布线的使用和 资源的共享。
收发器产品种类众多。按照协议可划分为 CAN、LIN、RS-485（符合 TIA/EIA 485，常用的多点系统通信接口标准之一）、RS-232（常用的串 行通信接口标准之一）等系列，其中 CAN 和 LIN 在车载电子中应用广 泛。相比于 CAN 总线（传输速度快、成本较高，用于发动机管理等重要 环节），LIN 总线是一种低成本的方案，目标定位于车身网络模块节点间 的低端通信，主要负责智能传感器及执行器的串行通信，如座位、车窗、 方向盘、大灯、车锁等。
1.1.2. 电源链
电源管理芯片市场较信号链更大。根据 Frost&Sullivan 统计，2020 年全 球电源管理芯片市场规模约 328.8 亿美元，2016-2020 年 CAGR 为 13.52%。随 5G 通信、新能源汽车等市场发展，电子设备数量及种类持 续增长，带动电源管理芯片需求增长。国内来看，2020 年中国电源管理 芯片市场规模约 800 亿元人民币，占据全球约 36%市场份额。预计 2020 年至 2025 年，中国电源管理芯片市场规模 CAGR 为 14.7%， 2025 年 将达到 234.5 亿美元的市场规模。
电源链产品主要包括：AC/DC、DC/DC、电池管理、驱动芯片等。针对 电子产品各部分正常工作电压不同，电源管理芯片对电池输出的固定电 压进行升降压、稳压处理后，使其达到期望的电压值，以满足各个模块 的供电需要。电源芯片根据应用场景差异，可单独使用或与外部电子元 器件组合成模块从而实现电源转换的功能。
电源管理方案从分立向集中式演进。随着技术的发展，下游电子设备对 于效率以及体积的要求不断提升，目前电源管理方案也在不断升级，集 成度不断提升。
1.1.2.1. DC/DC
DC/DC 模块：DCDC模块包括的模拟 IC种类主要为 DC/DC开关电源、 线性电源（主要是 LDO）以及用于调制的 PWM、PFM、PFC 等。目前存 在的 DCDC 电源芯片主要包含两种：一是线性电源，主要包括低压差线 性稳压器（LDO）等；二是开关电源。其 中，LDO 主要被应用于降压稳压、输入电源隔离、滤波等。开关电源主 要被应用于工作电压转换、隔离以及降噪等，相比于 LDO 其电路更加 复杂，成本也相应更高。
综合来 看，DCDC 产品市 场规 模有望 达到 76.7 亿美金 （开 关 DCDC+LDO）。线性稳压器来看，2020 年市场空间为 27.13 亿美元，预计到 2026 年， 市场规模有望达到 31.78 亿美金。 LDO 电路结构较为简单。运放会持续比较电路的输出电压与参考电压，并实时 调节 MOSFET 的栅极电压，从而实现稳定的输出电压。
开关电源可以分为隔离式和非隔离式。根据变压方式，开关电源可以被 分为隔离式和非隔离式，其中非隔离式 DCDC 电源转换效率更高，体积 小，复杂度较低，基本拓扑主要包括降压（buck）、升压（boost）以及升 降压型（buck-boost）等。隔离式 DCDC 电源通过变压器来实现电压的 升降，抗干扰能力更强，安全性也更高，但通常体积较大，成本较高。
PFC 控制在开关电源中用以提高功率因数。功率因数（PF）指的是有效 功率与总耗电量的比值，用以衡量电能被利用的效率。功率因数越大， 表示电能利用率高。PFC 控制器通过对输入电流波形进行调制，减小电 流谐波并减小输入电压与基波电流的相位差，提升 PF 值。在开关电源 DCDC 中，PFC 控制器主要用以调节电流和电压之间的相位差，减少功 率损失。
相比有源 PFC，无源 PFC 调制效果更佳。
DC/DC 开关电源调制主要包括 PWM 和 PFM，由 PWM、PFM 或 PWM/PFM 控制器来实现。DCDC 开关电源中核心功率开关器件的调制 方式而言，常采用以下三种方式：1、脉冲宽度调试（PWM）；2、脉冲 频率调制（PFM）；3、混合脉冲调制（PWM/PFM）。在不同应用中，要 针对系统设计的要求，采用相应的脉冲调制方式，由 PWM、PFM 或 PWM/PFM 控制器来实现该功能。
PWM 方式：反馈电压与基准电压闭环负反馈调节，对 PWM 脉冲占空比进行调控，进而实现对系统输出电 压的控制。 PFM 方式：当系统轻载时，PWM 功耗大，为弥补 PWM 不足，PFM 被 提出。PFM 调制方式有二：1、保持脉冲高电平时间恒定，调节低电平 持续时间，来改变脉冲频率；2、保持脉冲低电平时间恒定，调节高电平 的持续时间，来改变脉冲频率。 PWM/PFM 混合模式：该模式可以理解为是 PWM 和 PFM 的融合，即 开关电源的脉冲宽度和频率均可以改变。
1.1.2.2. AC/DC
AC/DC 模块：AC/DC 主要应用于消费、医疗、工业和过程控制、测量、 半导体制造设备和国防等领域。例如在家电设备中，设备实现高效 AC/DC 转换可以显著减少能量损失，节约成本。在电动交通领域，高性 能的 AC/DC 可以有效加快充电桩的充电速度。在 AC/DC 系统中，通常 包含低电压控制电路及高压开关晶体管，从而将交流变换为直流。 AC/DC开关包括隔离式和非隔离式两类。一般AC/DC开关电源包括隔 离式和非隔离式两种类型，非隔离式 AC/DC 开关电源主要应用于电压 较小的场景，常见的拓扑结构为 buck 降压型以及 boost 升压型。隔离式 AC/DC 开关电源应用更为广泛，主要被应用于高电压场景，如工业设备 供电等，常见拓扑结构包括正激、反激、全桥、半桥、推挽等。
AC/DC 中功能模块主要包括 AD/DC 转换器以及用于调制的 PWM、 PFM、PFC 等。 其中，保护（采样）电流作用是对输出电压进行检测和采样，并将采样 信号送入控制电路（包含 PWM、PFM 等）进行调制，控制功率管的驱 动脉冲宽度，从而调整导通时间以使输出电压稳定。
1.1.2.3. 电池管理
电池管理系统（BMS）：BMS 是电池与用户之间的纽带，主要对象为二 次电池。一般而言，BMS 要实现的功能包括：准确预估电池的核电状态、 平衡单体电池、动态监测电池组工作状态等，需要一系列模拟、数字芯 片密切配合，完成特定监测功能。
BMS 中的模拟芯片主要包括充电管理 IC、电池计量 IC、电池安全 IC 等。电池安全 IC 负责监控电池状态，通过实时监测每节电池或电池包， 避免出现过充、过放、过流和短路等故障。电池计量 IC 负责计算电池的 电量状态和健康状态。充电管理 IC 将外部电源变压，并在充电时进行检 测。
2020 年 BMICs 市场规模约为 30.23 亿美金。
1.1.2.4. 驱动芯片
驱动芯片：驱动芯片介于主电路和控制电路间，通过放大控制电路的信 号（通常是 PWM 脉冲），使其能够实现对功率晶体管的驱动。按照应用 领域，驱动芯片可以主要分为：电机驱动芯片、显示驱动芯片、音频功 放芯片等。下游应用来看，2018 年电机驱动芯片的占比最高，且至 2023 年都将保持占有率第一的地位。
电机驱动芯片内往往集成 CMOS控制电路和 DMOS功率器件。电机驱 动芯片可与主处理器、电机和增量型编码器三者组成共同运动控制系统。 根据《高压 N 型 DMOS 全桥直流电机驱动芯片的研究与设计》，电机驱 动芯片内部主要包括电源模块、高压电荷泵模块、功率管栅极驱动模块、 模式控制模块、保护模块等。其中电源模块由 LDO 及带隙基准电压源 组成，为后级低压模块提供稳定的供电电压。功率管栅极驱动模块包括 栅极驱动电路以及高压 DMOS 功率管（可以被集成在芯片内部），其作 用是提供栅极驱动电压和电流，DMOS 功率管可以实现快速的关断和开 启。模式控制模块主要将外部输入的逻辑信号转换为栅极控制信号，来 分别控制电机的转向、速度等。保护模块的主要功能是提供过温保护、 过流保护、欠压锁定、上电复位等。
显示驱动芯片：往往采用标准通用串行亦或并行接口接受命令与数据， 同时生成相应的电压、电流、解复用、定时信号，使显示终端呈现所需 的文本或图像，主要包括 LED 驱动芯片、LCD 驱动芯片等。显示驱动 芯片应用十分广泛，主要涵盖智能手机、可穿戴、平板电脑等各类消费 电子设备以及汽车、工业等具有显示功能的设备中。以 LED 驱动芯片为 例，其芯片按 照功能可以划分为多个子模块，包括偏置模块（提供参考电压和偏置电 压）、误差放大模块、脉宽调制模块（如 PWM 模块）、驱动模块（前级 驱动电路）、振荡器模块以及各种保护器模块等。
音频功放芯片主要应用于媒体播放设备的音频信号放大，包括A类、B 类、AB 类以及 D 类等。音频功放芯片的功能是将来自音源或前级放大 器输出的弱信号放大，同时实现对播放设备的驱动，产生声音信号，是 多媒体播放设备的核心部件。根据《高效率无滤波的 D 类音频功率放大 器芯片设计》，目前常见的音频功放芯片按照功率及放大效果主要可以 划分为 A、B、AB、D 类芯片等。
其中 A 类功放芯片是完全线性放大的放大器，能耗较大，但失真度低； B 类功放效率较高，但常产生跨越失真；AB 类功放兼容了 A 类功放和 B 类功放的优势，效率比和保真度较为平衡，在汽车音箱中应用较为广 泛。D 类功放（也称为数字功放），通过 MOSFET 器件工作，相比于 AB 类功放效率更高（理论效率可以达到 100%）。以 D 类芯片为例，其主要 包括前置放大器模块、PWM 调制模块、内振荡器模块、关断控制模块、 门级驱动模块、偏置电路以及噪声消除模块等。
1.2. 四大特性梳理
模拟芯片和数字芯片相比，从设计、制造到产品价格、种类和生命周期 都有较大差异，大致可以总结为 4 方面：1）产品生命周期长；2）细分 品类更多；3）特色工艺壁垒高；4）设计更加依赖研发人员经验。
1.2.1. 产品生命周期长
模拟芯片自身迭代性质叠加供应链行为特点，决定了产品生命周期长， 通常在 5 年以上。不同于数字芯片对算力和效率的追求，模拟芯片更加 强调可靠性、稳定性和一致性，其迭代不受摩尔定律限制，因此产品能 够保持更久的适用性而不被市场淘汰。此外，下游整机客户对于模拟芯 片认证要求严格、认证周期较长，注重模拟厂商产品的多样性、齐套性 和延展性。据艾为电子招股说明书的披露，客户对模拟芯片的认证周期 为 3-9 月，从首次接触终端客户到销售的开发周期为 1-3 年。但是真正 当厂商进入客户供应链后，客户替换供应商的意愿较低，相同的产品大概率能够持续多年保证相对稳定的销售，平台型模拟公司还能通过向老 客户推广新产品获得份额的提升。 因而模拟芯片的生命周期更长，通常在 5 年以上、甚至到达 10 年，远高 于数字芯片的 1-2 年。
1.2.2. 细分产品种类多
模拟集成电路下游需求分散，每一细分赛道空间相对明确。对比数字芯 片，模拟厂商下游客户分布相对分散，Intel 第一大应用 PC 端的占比超 过 50%，而德州仪器的第一大应用需求——工业的占比仅 37%。同时， TI 2020 年年报披露称，公司 2018、2019 年均没有单个客户收入占比超 过 10%，2020 年也刚达到 10%而已。与此对应，由于细分需求分散，即 使是模拟芯片总市场规模已经达到 570 亿美元，细分为每一产品对应的 子赛道空间却相对较小。例如，仅射频前端芯片就又可以细分为射频开 关、射频低噪声放大器、射频功率放大器、双工器、射频滤波器等，据 卓胜微招股说明书的数据，2018 年射频开关市场规模 16.54 亿美元、射 频低噪声放大器市场规模 14.21 亿美元，空间相对明确。因此，对于模 拟厂商而言，不断扩张产品种类以构建平台型公司，是获得成长的重要 路径。
由于应用场景复杂且对性能的要求有所侧重，模拟芯片细分品类较多。 不同应用场景对芯片性能提出了差异化的要求，导致产品考核参数繁多。 例如，对于 AC/DC 电源芯片，其主要参数就包括供电电压、输出功率、 导通电阻、封装技术等，车载充电器和家用充电器相比，也会更加注重 效率、寿命和可靠性等指标。即便是类型相同的模拟 IC 也会因为个别参 数不同而衍生出新的料号，造成整个模拟芯片市场细分产品较多。2020 年，ADI 有接近 45000 种产品，2021 年达到 75000 SKUs，其中 80%的 收入来自于贡献不超过 0.1%的产品。此外，德州仪器产品数目也有近 80000 项。对于国内公司，虽产品数目不及国际龙头，但增长趋势迅猛。 据公司年报，圣邦股份 2016 年末仅 16 大类、800 余款产品，截至 2020 年末已扩张至 25 大类、1600 余款产品，成长逾 100%。（报告来源：未来智库）
1.2.3. 特色工艺壁垒高
出于差异化定制需求和对性能提升的考虑，模拟芯片通常采用BCD特 色工艺技术。BCD 工艺由意法半导体在 1986 年率先研制，是一种将 Bipolar、CMOS、DMOS 集成在同一芯片上的单片集成技术。Bipolar 可 制备高精度器件、CMOS 具有高集成特性、DMOS 作为功率输出极具有 高效率、高强度、高耐压等优点，而 BCD 能够有效集成三者优势，为模 拟产品定制化需求提供制备技术基础。整合后的 BCD 能够大幅降低功 耗，提高系统性能，降低成本，增加芯片的可靠性。
近三十年来，BCD 工艺已取得了极大的发展，从最初的 4 μm 制程，到 现在对 65 nm 的突破，线宽不断减小，但与标准 CMOS 工艺遵循摩尔定 律持续追求线宽更小、速度更快不同，BCD 工艺未来将向着 3 个方向分 化发展：高压、高功率、高密度。
1）高压 BCD 工艺主要适用于 500-700V 电压，其核心在于提高器件耐 压，同时实现对电压的精确控制。通常而言为提高耐压需要更厚的外延 层，导致横向扩散会消耗更多的硅片面积。根据《BCD 工艺概述》介绍， 为化解这一问题，1979年J.A.Appels 等人提出将RESURF（reduced surface field，即降低表面电场）技术应用于横向 DMOS 中，利用轻掺杂外延层 使得表面电场分布更加平坦，从而改善表面击穿特性，使得击穿发生在 体内以提高器件的击穿电压。此外，高压应用需要更加复杂的数字电路 对电压等级加以精确控制，因此高压 BCD 的技术难点在于光刻尺寸的 减小。
2）高功率 BCD工艺主要用于电压范围 40-90V、大电流、中等规模的控 制电路中，例如汽车电子。其发展关键在于提高器件可靠性，同时最大 程度的降低成本。参考《BCD 集成电路技术的研究与进展》中的论述，以意法半导体的 0.8 μm BCD 4 为例，此类工艺中的 DMOS 器件占据管 芯的较大面积，因此其发展关键是如何优化 DMOS 器件的结构以提高器 件强度、降低导通电阻，同时降低控制电路的成本，而减小工艺特征尺 寸并非其关注重点。
3）高密度 BCD 是 BCD 工艺与标准 VLSI CMOS 工艺的融合，代表了 BCD 工艺的主流方向，应用领域最广。高密度 BCD 耐压通常在 5-50 V 之间，汽车电子主要为 70 V，高集成度能提高产品功能多样性，同时有 效降低器件的体积和重量。典型的有意法半导体推出的 0.6 μm BCD 5 和 0.35 μm BCD 6，高密度体现在两种工艺均集成了非易失性存储器。
高密度 BCD 工艺的核心在于怎样在高光刻精度的 CMOS 平台实现 DMOS 器件，并使其达到最优性能。例如，传统 DMOS 工艺的长时间 高温推阱工艺、VLSI（Very Large Scale Integration，即超大规模集成电 路）所需的特征尺寸减小工艺、以及薄栅氧层低缺陷要求之间并不兼容。 为了实现 BCD 和 VLSI CMOS 工艺的融合，BCD 5、BCD 6 研发了一系 列改善工艺，包括采用大角度离子斜注入技术减少热过程、提高光刻精 度以增加沟道电流密度、使用 5 层 Al/Cu 金属互连以降低导通电阻、采 用 P – /P +衬底改善寄生双极晶体管效应、应用自对准硅化物技术提高器件 强度和速度等。
高密度 BCD工艺的发展方向是更小的光刻尺寸、更加模块化和灵活化 的工艺步骤。所谓模块化是指将一些器件制成标准化模块，根据实际应 用需求选用或省略该模块。采用模块化的开发方法有利于高效完成产品 设计，从而快速满足市场持续增长的需求，同时保证性能、功能和成本 达到最佳折中。
高端 BCD 工艺壁垒较高，主要被欧美厂商所掌握。目前掌握高端 BCD 特色工艺技术的主要为欧美厂商，包括意法半导体、德州仪器、ADI 等。 东部高科等也属于 BCD 工艺第一梯队领跑者，与欧美 IDM 厂商差距已 经很小，甚至在某些方面更加优秀。此外，中芯国际、华虹半导体、华 润微等也在不断推出 BCD 工艺平台，华虹的第二代 0.18 微米 5 V/40 V BCD 工艺平台 40 V DMOS 击穿电压达到 52 V，导通电阻也显著下降， 达到该制程领先工艺水平。尽管如此，我们预计大陆厂商和国际最先进 的水平仍然有 1 代工艺（3-5 年）的差距。
1.2.4. 设计更依赖经验
模拟芯片设计自动化程度低，辅助设计工具较少，更加依赖设计师的经 验积累。数字芯片可以借助 EDA等工具辅助设计，前期逻辑设计中Logic Synthesis 和 Formal Verification 的自动化程度较高，后期版图设计也可 借助软件自动完成并优化，因此数字芯片设计门槛相对较低，平均学习 曲线大约 3-5 年。但是模拟芯片可以借助的设计工具较少，需要工程师 凭借设计经验完成逻辑设计和版图布局。
此外，由于模拟芯片对寄生电容等敏感，不同应用场景下即使是同类型 芯片的 layout 版图设计也需要进行调整。这也就造成模拟芯片设计门槛 高、研发周期长，平均人才培养周期需要 10-15 年。因此，模拟 IC 设计公司的核心竞争力就体现在研发团队上，公司能否持续扩品类很大程度 上依赖于研发团队的规模和设计能力。统计国内模拟厂商 2018-2020 年 研发人员数和公司营收数据，可以发现两者大致呈现正相关。
1.3. 市场：周期性较弱，规模稳增长
1.1.1. 模拟芯片行业周期性相对较弱
周期性：行业周期性较弱，增长稳定性高。模拟芯片作为半导体子行业， 其周期变化基本和集成电路行业相一致。但由于模拟芯片产品种类繁杂、 分散，下游涉及市场广，各行业需求波动此消彼长、相互对冲，因此模 拟芯片增长波动性弱于集成电路行业整体的波动性。
1.1.2. 汽车和通信拉动模拟芯片需求
成长性：模拟行业增速稳定，但不代表增长缓慢，相反，其增速高于集成电路整体。WSTS 的数据显示，从 2013-2020 年，全球模拟集成电路 的销售额从 401亿美元提升至 570亿美元，年均复合增长率达到5.15%， 而全球数字 IC 市场 CAGR 仅为 4.66%、集成电路整体增速 4.74%。据 IC Insights 预测，模拟集成电路 2018-2023E 的增长率有望达到 7.4%，远 超过整体市场增速 6.8%，仅次于存储细分行业 7.8%的年均复合增长率。
通信、汽车是重要应用领域，未来亦将拉动行业发展。按照下游需求划 分，模拟芯片主要被应用于消费、通讯、电脑、汽车、工业等，其中在 通信领域的销售额占比比较高，2020 年达到 37%，汽车电子以及工业占 据 22.5%和 20.9%的销售额。根据 IC Insights 数据，未来汽车电子和通 信占比有望进一步提升，成为拉动模拟 IC 需求的重要动力。
1.1.2.1. 汽车模拟 IC：受益新能源车快速渗透
随技术不断完善及全球政府的大力推进，新能源汽车未来有望保持较高 增速： 供给端来看。特斯拉等造车新势力通过打造全新的用户体验及产品模式， 倒逼传统厂商向新能源转型，形成良性循环，大量优质新能源车型被纷 纷推向市场。 需求端来看：购车群体对新能源车逐步产生认识叠加政府的大力推进， 新能源汽车消费人群逐步起量。因此，新能源车未来有望逐步替代传统 能源汽车，成为汽车市场增长的主要驱动力。
2021 年全球新能源车出货量快速增长。进入 2021 年后，全球出货量快 速增长，截至 2021 年上半年，全球新能源车出货量超过 250 万辆，预计 全年增速将超过50%。从出货结构看，纯电动和插混动力占据全球约99% 份额，氢燃料电池汽车占比约为 1%。 分地区来看，中国是全球最大市场之一，2021 增速较快。2020 年，中国 占据全球新能源汽车出货 41.27%，欧洲这一份额为 43.06%，二者是全 球最大的新能源汽车市场。
从销售结构来看，国内纯电动车占据新 能源汽车销量比重为 81.6%，混合动力车占比为 18.60%，氢燃料电池汽 车占比仅为 0.07%。 销量增长有望持续，拉动上游汽车电子需求。随着技术的不断成熟与成 本的显著下降，新能源汽车的用户体验得到了显著的提升，随着消费者 需求不断释放，未来中国乃至全球新能源汽车销量将维持长期高速增长， 行业进入高景气周期，预计 2021-2026 年的 CAGR 将接近 30%。随着下 游新能源汽车需求不断释放，汽车电子作为新能源车产业链的上游有望 充分受益。
模拟芯片是汽车座舱、动力、车身域的重要组成部分。 随着电动车加速渗透，模拟芯片价值量提升，打开行业空间。根据英飞 凌、strategy analytics 和 IHS Markit 的统计数据，ICE（内燃车）内半导 体价值 396 美元；而 PHEV 和 BEV 二者半导体价值量为 834 美元，显 著高于传统燃油车，相比 ICE 的半导体价值量增加了约 438 美元。模拟 芯片作为电动车动力域重要组成部分，单车价值量有望显著提升，打开 行业空间。
1.1.2.2. 通信模拟 IC：受益信息网络基础建设
“十四五”数字经济发展规划有望加快信息网络基础设施建设，推动通 信设备市场持续增长。2020 年，我国数字经济核心产业增加值占 GDP 比重达到 7.8%，为经济发展提供了强劲支持。目前，我国已建成全球规 模最大的光纤和 4G 移动通信网络，5G 网络建设和应用也在加速推进。 2020 年，我国宽带用户普及率显著提升，光纤用户占比超过 94%，移动 宽带用户实现 108%的普及率，互联网协议 IPv6活跃用户数达到 4.6亿。 “十四五”数字经济发展规划的实施，将持续推动 5G 商用部署和规模 应用，同时加快 6G 技术的研发力度，实现信息网络基础设施的优化升 级。
2020年全球通信设备市场规模达到 925亿美元，中国运营商份额超40%。 据 Dell’Oro Group 数据，随着无线接入网（RAN）和移动核心网络在内 的多个无线领域的强劲增长，以及宽带接入和消费电子展（CES）的温 和驱动，预计 2021-2027 年全球通信设备市场将以 4%左右的速度稳步 增长，在 2027 年达到 1217 亿美元的规模。从主要供应商来看，华为的 市场份额显著领先于行业第二，2020 年达到了 30.8%的市占率。此外， 即便是在贸易摩擦的背景下，华为、中兴两家中国通信设备供应商的市 场份额仍逐年上升，2020 年实现了超越 40%的市场份额。
模拟芯片在通信设备系统中有着广泛应用。一套完整的通信系统包含了 从信号链到电源链的多种模拟芯片，对设备的正常运行发挥着重要作用。 据 TI 官网，模拟芯片在通讯领域的应用可以分为四大类型，分别是宽带 固定线路接入、数据通讯模块、有线网络和无线基础设施。
1）宽带固定线路接入：以调制解调器为例。从特性上看，该系统需要克 服和适应各种信号条件，同时要具备出色的外机接口（EMI）、失真性能 以及较低的功耗。结构决定性能，从其元器件构成上看，该系统的非隔 离负载点(PoL)电源、测序和监控部分、LED 控制部分均用到了大量的电 源管理芯片，包括升/降压转换器、线性稳压器 LDO、负载开关、驱动芯 片和端口控制器等。在 DSL 宽带、以太网接口、USB 等部分，线性产品 如放大器、接口收发器等模拟 IC 也发挥了重要作用。
2）数据通信模块：以光学模块为例。这类通信设备主要是指高宽带数据 通信的光收发器，通常需要更低的功耗以抑制模块升温，同时也需要通 过精确调控激光二极管进而实现对输出功率的调节。值得一提的是，在 数据通信光模块的 4 个重要部分（Photo Diode Bias， Measurement Feedback， SerDes Clock Data Recovery & Laser Driver ， Externally Modulated Laser Electro Absorption Bias），都有精密 ADC、DAC 的应用 以完成模数、数模转换。
3）有线网络：以 WLAN/Wi-Fi 接入点为例，其主要用于高速网络连接 的千兆位以太网链路，具有微控制器、符合 802.11 标准的射频 (RF) 收 发器。其应用到的电源链模拟芯片包括 PWM 控制器、隔离式 DC/DC 转 换器、升/降压转换器和线性稳压器 LDO 等，信号链模拟 IC 包括 RS-232 收发器、ESD 和浪涌保护 IC 等。
4）无线基础设施：以小型蜂窝基站为例，其具有宽带宽和多频带操作的 高度集成模拟前端器件，通过分组接口实现网络同步，可在高环境温度 下实现高密度电源管理。具体而言，仅在 RF front end & power amplifier 部分，就使用到了电源管理、ADC/DAC 转换器、运算放大器、数字/模 拟温度传感器这四大类。 由此可见，通讯设备几乎囊括了所有模拟 IC 细分子类，包括信号链和电 源链。随着 5G 移动网络建设的加速推进，模拟芯片在通信领域的市场 仍将不断被开拓。
1.4. 份额：格局较分散，国产化率低
模拟 IC市场以 TI 为龙头厂商，整体市场份额相对分散。根据ICInsights 官网披露数据，2020 年模拟集成电路行业龙头厂商TI 的市占率达到19%，其次为 ADI 市场份额 9%，之后各公司的市场份额均不超过 7%，CR5 仅 48%，整体市场份额相对分散。
从行业发展来看，市场集中度有所上升，从 2015 年以来，CR10、CR5 均上升 7%。CR10 从 2015 年的 56%上升至 2019 年 67%，增加近 11 个 点，2020 年略有下降至 63%。行业集中度的上升主要来自于除 TI 以外 的厂商，销售额位列 2-5 厂商市场的份额上升解释了绝大部分行业集中 度的提高，TI 的市占率仅提升 1%，而剩余厂商的市场份额合计没有发 生变动。
行业格局相对稳定，前五大厂商名单近年来未曾发生变动。根据 IC Insights 数据，从 2014 年到 2020 年，销售额前 5 的厂商名单没有发生变 动，分别为 TI、ADI、Skyworks、Infineon 和 ST。排名前 10 的厂商名 单仅 1 家 Linear Technology 由于被 ADI 收购而退出名单。 目前，模拟行业前十大厂商均为美欧日。从 2020 年销售额排名前十的 厂商可以看出，TI、ADI、Skyworks、NXP、ON Semi、Microchip、Maxim 为美国厂商，英飞凌、意法半导体为欧洲厂商，Renesas 为日本厂商，合 计占据全球模拟行业 63%的份额。
国内模拟芯片自给率较低。2013年国内模拟IC销售额不足1500亿人民 币，但随着近年来国家大力推动半导体行业的发展，2018 年模拟 IC 细 分市场规模已经超过 2200 亿元，五年来年均复合增长率高达 9.15%，而 同期全球市场 CAGR 仅为 7.94%，国内模拟集成电路市场未来增长态势 良好。此外，目前国内模拟芯片自给率虽逐年爬升，但 2020 年自给率仍 仅有 12%，国产替代空间广阔。随着市场总量增长，及结构不断调整， 国内模拟 IC 厂商正处于极佳的发展窗口期。
2. 复盘：研发、并购及销售是关键
2.1. 德州仪器
德州仪器（Texas Instruments，下文简称 TI）是全球最大的模拟半导体 公司，业务领域涉及模拟技术、数字信号处理（DSP）和微处理器（MCU）， 同时致力于汽车及工业设备芯片的研发和制造。2020年，TI的模拟业务 收入达到 109 亿美元，市占率达到 19%，是全球模拟芯片龙头厂商。
2.1.1. 发展历程：逐步聚焦模拟 IC
1）1930-1951 年初步创设：从地质勘探到电子。TI 的前身，是 1930 年 J·克莱伦斯·卡彻和尤金·麦克德莫特共同创建的地球物理业务公司 （GSI）。最初，GSI 依托于德克萨斯州得天独厚的石油资源，主营业务 是为石油工业提供地质勘测，但随着石油开采量提升，行业内供大于求， 为应对萧条期，GSI 开始扩展业务类型，生产国防电子产品。由此，GSI 的电子业务逐渐成为公司的支柱产业。1951 年，公司重组，改名为“通 用仪器公司”，同年再次更名为“德州仪器”。
2）1951-1995 年主营军工：不断开拓新产品，营收高速增长。在两次世 界大战期间，公司凭借军用订单，为美国军方提供大量空军雷达系统、 激光制导等系统，国防产品一度占据公司销售额的 80%。1954 年 TI 首 次成功研制出商用硅晶体管，同年制造出首台晶体管收音机，就此成为当时唯一能够批量生产硅晶体管的公司。1958 年，TI 的一名员工杰克·基 尔比研制出世界上第一块集成电路，随后开启了 TI 的研发新时期，并为 现代电子元器件的发展打下了坚实基础。TI 营收实现同比高速增长，年 均复合增速接近 40%。
此后四十多年的时间里，TI 通过持续研发不断拓展新产品，营业收入增 长接近 500 倍。1967 年，TI 开发出第一款电子手持式计算器，并将工作 重点转向开发更快、更小、功能更强大的集成芯片。在这一时期，TI 迎 来了快速发展，年专利申请量维持在 300-500 件左右，1969 年甚至达到 了创纪录的 800 件以上。TI 推出了第一款单芯片微控制器（MCU），将 计算元件集成在一块硅片上，应用于改造家用电器、消费类电子产品和 工业用设备。另外，TI 还研发出了单芯片语音合成器、单芯片数字信号 处理器等一系列产品，并生产出面向高速数字信号处理的微控制器。 1985 年，TI 发明了数字微镜器件，它也被称为 DLP 芯片，这款芯片的 发明为 DLP 技术和 DLP Cinema 奠定了基础。其中，DLP 技术源自 1977 年 TI 的科学家开启的光源控制研究，这一研究直到 1996 年才成功 地进行商业应用，向客户提供基于 DLP 数字显示技术的光学系统。DLP 技术即数字光处理，是一种把影像信号经过数字处理，再把光投影出来 的技术。目前，DLP 影院技术占据了超过 80%的院线荧幕，而其中 90% 以上的投影仪采用的都是 TI 的 DLP 技术。并且，TI 还将 DLP 技术应用 于工业领域，例如 LED 面板的蚀刻和修复、PCB 电路板的印制、3D 打 印技术等。
3）1996-2011年并购整合：外延式并购持续开拓市场，产品结构转型显 著提升公司毛利率。自进入高速发展期以来，TI 通过数次并购、出售进 行企业整合。1996 年-2011 年，TI 通过两轮整合，完成两次产品转型， 先后出售了 LCD、DSL、传感器和手机基带业务，同时收购了 30 多家 公司，其中包括 1996 年的 Silicon Systems、1999 年 Unitrode 和 Power Trends、2000 年 Burr-Brown、以及 2011 年收购 National Semiconductor。
第一轮 1996 年前后，TI 全方位布局信号处理市场。1996 年 5 月，TI 首席执行官杰里·琼金斯因心脏病突发去世，43 岁的安吉伯临危受命出任 CEO。安吉伯上任之后，一改 TI 此前多领域布局的经营战略，相继出售 国防、软件、印表机、检测仪器、笔记本电脑和 DRAM 等 20 多个事业 部，同时并购 20 多家公司、心无旁骛押宝 DSP。通过系列收购 BurrBrown、Toccata Technology ApS、Dot Wireless 和 Alantro Communications， TI 打造起包括音频放大器、电路板、无线系统架构和协议软件、无线局 域网在内的 IC 产品体系。这一时期内，TI 的业务战略重点除数字信号 处理器之外，已经囊括模拟集成电路的开发，并致力于组合主力产品DSP 与模拟 IC 的业务模式。此前，公司整体毛利率维持在 30%的水平常年 未变，而在产品结构聚焦信号处理市场后，公司毛利率显著提升约 20pcts， 在模拟 I
来源：未来智库
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