中國(guó)模擬器件需求及國(guó)產(chǎn)模擬器發(fā)展空間趨勢(shì)分析[圖]

    汽車、通訊需求增長(zhǎng)快，助推行業(yè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)預(yù)估，在電源管理、訊號(hào)轉(zhuǎn)換與汽車電子三大應(yīng)用的帶動(dòng)下，模擬芯片市場(chǎng)在2017~2022年的復(fù)合年增率(CAGR)將達(dá)到6.6%，優(yōu)于整體IC市場(chǎng)的5.1%。2017年全球模擬芯片市場(chǎng)的規(guī)模為520億美元，預(yù)估到2022年時(shí)，市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到748億美元。

模擬IC復(fù)合增長(zhǎng)高于平均

數(shù)據(jù)來(lái)源：公開(kāi)資料整理

    模擬IC的下游應(yīng)用領(lǐng)域主要有無(wú)線通訊、汽車、消費(fèi)電子、工業(yè)等。其中汽車應(yīng)用將是近年帶動(dòng)模擬芯片市場(chǎng)成長(zhǎng)的最大動(dòng)力，預(yù)估2019年市場(chǎng)規(guī)模將可成長(zhǎng)15%。

模擬IC下游占比

數(shù)據(jù)來(lái)源：公開(kāi)資料整理

汽車電子應(yīng)用復(fù)合增長(zhǎng)最高（2013-2018CAGRs）

數(shù)據(jù)來(lái)源：公開(kāi)資料整理

    相比通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)電子在下游穩(wěn)定的高位占比，汽車電子雖然占比不多，但汽車智能化、無(wú)人駕駛趨勢(shì)、汽車信息娛樂(lè)系統(tǒng)升級(jí)、新能源汽車的逐漸普及，將催生汽車半導(dǎo)體市場(chǎng)的巨大增長(zhǎng)空間。

    據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，每輛汽車平均半導(dǎo)體成本逐年上升，從2012年的440美元/輛上升到2018年的610美元/輛。此外，根據(jù)英飛凌的統(tǒng)計(jì)，平均一輛傳統(tǒng)燃油車使用的半導(dǎo)體器件價(jià)值為355美元，而純電動(dòng)汽車/混合動(dòng)力汽車使用的半導(dǎo)體器件價(jià)值為695美元，幾乎增加了一倍。

2012-2018年每輛汽車平均半導(dǎo)體成本上升

數(shù)據(jù)來(lái)源：公開(kāi)資料整理

汽車半導(dǎo)體應(yīng)用場(chǎng)景廣泛

數(shù)據(jù)來(lái)源：公開(kāi)資料整理

    通訊與消費(fèi)類電子產(chǎn)品是目前模擬芯片最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，主要應(yīng)用信號(hào)鏈、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器等產(chǎn)品，未來(lái)3~5年的成長(zhǎng)速度可望維持在10%以上。電源管理芯片市場(chǎng)則會(huì)保持相對(duì)穩(wěn)定，成長(zhǎng)速度不會(huì)很快。電源管理芯片主要的應(yīng)用領(lǐng)域包括汽車、通信、工業(yè)、消費(fèi)類、計(jì)算等方面。未來(lái)幾年，通信市場(chǎng)將繼續(xù)占據(jù)最主要的市場(chǎng)份額，即將到來(lái)的5G大規(guī)模布局，將進(jìn)一步提升通信領(lǐng)域電源管理芯片需求。與此同時(shí)，汽車電氣化以及工業(yè)4.0升級(jí)，也將成為電源管理芯片的助推劑。相對(duì)而言，消費(fèi)類及計(jì)算方面應(yīng)用需求將有所降低。

    國(guó)內(nèi)晶圓開(kāi)始放量，上游產(chǎn)能供給無(wú)憂。集成電路產(chǎn)業(yè)上游主要為晶圓材料，目前主要有8英寸和12英寸兩種。其中8英寸硅片主要應(yīng)用于特色技術(shù)或差異化技術(shù)，產(chǎn)品包括各種電源芯片、攝影/指紋識(shí)別等傳感器、智能硬件中的MCU與無(wú)線通信芯片、智能卡等，涵蓋消費(fèi)類電子、通信、計(jì)算、工業(yè)、汽車等領(lǐng)域。而12英寸硅片主要用于制造CPU、邏輯IC、存儲(chǔ)器等高性能芯片，多用于PC、平板、手機(jī)等領(lǐng)域。因此，在模擬IC上游，主要使用8英寸晶圓。
在2007年以后，全球8英寸晶圓產(chǎn)能逐漸下降，近年來(lái)8英寸晶圓制造能力已經(jīng)處于短缺狀態(tài)。原因主要是12英寸晶圓的主流化趨勢(shì)下，8英寸產(chǎn)能被擠出替代。而由于汽車、工業(yè)領(lǐng)域?qū)Π雽?dǎo)體的需求逐步增長(zhǎng)（應(yīng)用于汽車、工業(yè)領(lǐng)域的半導(dǎo)體多為8英寸產(chǎn)品），2017年，8英寸晶圓需求又增長(zhǎng)了9.2%，而供給端無(wú)法跟上。

    供需緊張的情況也反映在了產(chǎn)能利用率的大幅上升上，2016年以前，8寸晶圓廠產(chǎn)能利用率的全球平均水平約為78～85％，近年來(lái)每年大概提升4％，2017年產(chǎn)能利用率創(chuàng)歷史新高。

2013-2022年全球8英寸晶圓廠產(chǎn)能持續(xù)上升

數(shù)據(jù)來(lái)源：公開(kāi)資料整理

    據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，由于移動(dòng)通訊、物聯(lián)網(wǎng)、車用和工業(yè)應(yīng)用的強(qiáng)勁需求，2019到2022年8英寸晶圓廠產(chǎn)量預(yù)計(jì)將增加70萬(wàn)片，增幅為14%。有鑒于上述的眾多應(yīng)用都在8英寸找到適合的生產(chǎn)甜蜜點(diǎn)，未來(lái)幾年將提高全球8英寸晶圓廠產(chǎn)能至每月接近650萬(wàn)片。

     據(jù)預(yù)計(jì)，全球200mm晶圓廠將從2017年的194個(gè)增長(zhǎng)到2022年的約210個(gè)，中國(guó)、東南亞、臺(tái)灣和美洲新增晶圓廠占比分別為44%、19%、10%與8%?？梢钥吹剑袊?guó)國(guó)內(nèi)8英寸晶圓廠的擴(kuò)張規(guī)模巨大。

國(guó)內(nèi)現(xiàn)有8英寸產(chǎn)線擴(kuò)產(chǎn)在即

數(shù)據(jù)來(lái)源：公開(kāi)資料整理

    2018年內(nèi)有關(guān)中國(guó)晶圓生產(chǎn)線的項(xiàng)目共46個(gè)，總投資金額高達(dá)14000億人民幣。截止2018年底，我國(guó)晶圓制造廠8英寸為90萬(wàn)片，目前仍有大量8英寸擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃在投產(chǎn)和建設(shè)過(guò)程中。

    產(chǎn)業(yè)鏈國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)移，國(guó)產(chǎn)替代趨勢(shì)明顯。在國(guó)內(nèi)集成電路需求旺盛，市場(chǎng)替代空間巨大，政策引導(dǎo)支持的背景下，集成電路產(chǎn)業(yè)鏈國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)移趨勢(shì)加速進(jìn)行中。

    集成電路產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，是中國(guó)信息技術(shù)發(fā)展和工業(yè)轉(zhuǎn)型的重要?jiǎng)恿Α８鶕?jù)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2017年中國(guó)大陸集成電路產(chǎn)業(yè)需求量達(dá)到1.3萬(wàn)億元，同比增長(zhǎng)率達(dá)到8.9%。根據(jù)ICInsights統(tǒng)計(jì)，2017年中國(guó)大陸集成電路的需求量約占全球市場(chǎng)規(guī)模的44.8%。

    我國(guó)集成電路嚴(yán)重依賴進(jìn)口，自給率低的情況長(zhǎng)期存在。一方面，自給率低反映了技術(shù)能力和產(chǎn)業(yè)規(guī)模落后于世界水平的現(xiàn)狀，另一方面，這一空缺給予了產(chǎn)業(yè)國(guó)產(chǎn)化替代的廣泛空間。按照HIS預(yù)測(cè)，國(guó)內(nèi)模擬IC2020年市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到33億美元，若完全實(shí)現(xiàn)自給，替代空間大約為273億美元。

中國(guó)集成電路銷售額及自給率不斷上升

數(shù)據(jù)來(lái)源：公開(kāi)資料整理

    目前看來(lái)，國(guó)內(nèi)企業(yè)正在抓住發(fā)展時(shí)機(jī)，廣泛投入集成電路自主研發(fā)、產(chǎn)能擴(kuò)張的潮流中。從集成電路設(shè)計(jì)公司數(shù)目上看，2001年后，歐美Fabless模式公司每年新增數(shù)逐年下降，與之相反，中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)新進(jìn)者增多，集成電路產(chǎn)業(yè)創(chuàng)投氛圍較好，尤其是2016年至今，國(guó)內(nèi)集成電路設(shè)計(jì)公司數(shù)目突增，目前全球新設(shè)立的Fabless設(shè)計(jì)公司大多落址中國(guó)國(guó)內(nèi)。

    世界集成電路產(chǎn)業(yè)為適應(yīng)技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)需求經(jīng)歷了三次變革，隨著技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)的不斷變化，集成電路行業(yè)已經(jīng)逐漸由原來(lái)“大而全”形式的產(chǎn)業(yè)演化成目前“專而精”的多個(gè)細(xì)分子產(chǎn)業(yè)。

    國(guó)內(nèi)集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)在上下游協(xié)同背景下快速發(fā)展。隨著全球集成電路產(chǎn)業(yè)重心向中國(guó)轉(zhuǎn)移，國(guó)內(nèi)外知名的晶圓制造商、封裝測(cè)試企業(yè)紛紛在我國(guó)建立或擴(kuò)充生產(chǎn)線，為國(guó)內(nèi)集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)提供了充足的產(chǎn)能基礎(chǔ)，對(duì)芯片設(shè)計(jì)業(yè)起到了良好的上下游協(xié)同作用；此外，全球知名的集成電路企業(yè)也紛紛在中國(guó)設(shè)立研發(fā)中心，促進(jìn)了國(guó)內(nèi)集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展，也促進(jìn)了行業(yè)人才的培養(yǎng)和技術(shù)的積累。

    對(duì)于行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，長(zhǎng)生命周期、元器件的整合、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)以來(lái)優(yōu)秀的經(jīng)驗(yàn)工程師、制程復(fù)雜、自建產(chǎn)線都是行業(yè)的現(xiàn)狀，也是行業(yè)的發(fā)展路徑。

    1、產(chǎn)品生命周期長(zhǎng)。根據(jù)不同客戶的需求，模擬IC產(chǎn)品生命周期可長(zhǎng)達(dá)10年，因此下游客戶對(duì)產(chǎn)品性能要求嚴(yán)格，產(chǎn)品技術(shù)通常依靠設(shè)計(jì)企業(yè)的長(zhǎng)期摸索和實(shí)踐積累，knowhow時(shí)間長(zhǎng)。

    模擬IC強(qiáng)調(diào)的是高信噪比、低失真、低功耗、高可靠性和穩(wěn)定性。產(chǎn)品一旦達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)就具備長(zhǎng)久的生命力，生命周期長(zhǎng)達(dá)10年以上的模擬IC產(chǎn)品也不在少數(shù)。如音頻運(yùn)算放大器NE5532，自上世紀(jì)70年代末推出直到現(xiàn)在還是最常用的音頻放大IC之一，幾乎50%的多媒體音箱都采用了NE5532，其生命周期超過(guò)25年。

    2、元器件的整合也非常重要。模擬IC在整個(gè)線性工作區(qū)內(nèi)需要具備良好的電流放大特性、小電流特性、頻率特性等;在設(shè)計(jì)中因技術(shù)特性的需要，常常需要考慮元器件布局的對(duì)稱結(jié)構(gòu)和元器件參數(shù)的彼此匹配形式;模擬IC還必須具備低噪音和低失真性能。電阻、電容、電感都會(huì)產(chǎn)生噪音或失真，設(shè)計(jì)者必須考慮到這些元器件的影響。

    3、優(yōu)秀的模擬芯片設(shè)計(jì)大咖非常稀缺。模擬芯片在整個(gè)線性工作區(qū)內(nèi)需要具備良好的電流放大特性、小電流特性、頻率特性等，因此常常需要考慮元器件布局的對(duì)稱結(jié)構(gòu)和元器件參數(shù)的彼此匹配形式。這些都需要設(shè)計(jì)人員具備對(duì)器件物理特性理解、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)技巧以及布圖布線的設(shè)計(jì)能力等綜合設(shè)計(jì)能力，往往需要5年以上的時(shí)間積累，因此模擬工程師稀缺。

    4、輔助工具少測(cè)試周期長(zhǎng)。模擬IC設(shè)計(jì)的輔助工具少，其可以借助的EDA工具遠(yuǎn)不如數(shù)字IC設(shè)計(jì)多。由于模擬IC功耗大，牽涉的因素多，而模擬IC又必須保持高度穩(wěn)定性，因此認(rèn)證周期長(zhǎng)。此外，模擬IC測(cè)試周期長(zhǎng)且復(fù)雜。

    5、龍頭企業(yè)自建生產(chǎn)線。模擬IC早期使用Bipolar工藝，而后過(guò)渡到BiCMOS工藝（結(jié)合了Bipolar工藝和CMOS工藝兩者的優(yōu)點(diǎn)），還有CD工藝（CMOS工藝和DMOS工藝結(jié)合在一起）。BCD工藝則是結(jié)合了Bipolar、CMOS、DMOS三種工藝的優(yōu)點(diǎn)。在高頻領(lǐng)域還有SiGe和GaAS工藝。這些特殊工藝需要晶圓代工廠的配合，同時(shí)也需要設(shè)計(jì)者加以熟悉，很多產(chǎn)品的性能在自建產(chǎn)線中得到最優(yōu)產(chǎn)品性能。某些模擬IC產(chǎn)品需要采用特殊工藝和封裝，必須與晶圓廠聯(lián)合開(kāi)發(fā)工藝，如BCD工藝和30V高壓工藝。

    相關(guān)報(bào)告：智研咨詢發(fā)布的《2019-2025年中國(guó)無(wú)人機(jī)模擬器行業(yè)市場(chǎng)供需預(yù)測(cè)及發(fā)展前景預(yù)測(cè)報(bào)告》