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圣邦股份研究报告:双主业持续扩张模拟龙头加速成长

发布时间: 2022-09-22 10:14:54 来源:爱游戏体育网页版 作者:爱游戏体育入口

  市场规模大、成长性强:预计 2023 年全球模拟芯片市场规模达 800 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, 2020 年全球半导体市场规模为 4403.89 亿美元,全球模拟芯片市场规 模为 557 亿美元,模拟芯片在半导体行业的占比约为 12.64%。IC Insights 预计 2023 年全球模拟芯片市场规模有望达到 800 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,2020 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 2021 年全球汽车 用模拟芯片市场规模达 174.67 亿美元。根据 IC Insights,2020 年汽车模 拟芯片市场规模达到 133.34 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 2021 年全球汽车模拟芯片市场 将达到 174.67 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 2020 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 2030、2040 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 2035 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 2040 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 500-600 颗芯片,而到了新能源汽车时代,单车芯片用量升至 1000- 2000 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, 2020 年车用芯片市场达到 439 亿颗的市场规模(市场价值约 339 亿美元), 预计到 2026 年将达到 903 亿颗(市场规模约 655 亿美元)。根据 ICVTank 数据,2019 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(Battery Management System) 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 LM5088 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。

  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 。 FROST&SULLIVAN 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 100-400 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 Tier 1 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)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。

  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。

  2020 年全球工业机器人出货量达到 38.4 万台,预计 2021-2024 年 CAGR 为 6%。据 IFR 数据,全球工业机器人出货量由 2015 年的 25.4 万台增至 2020 年的 38.4 万台,预计 2024 年出货量达到 51.8 万 台,2021E-2024E 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 2015 年的 3.3 万套增至 2020 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,2020 年我国工业机器人市场规模达到 63.2 亿美元,预计 2021 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 2015 年的 18%提升至 2020 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 2022 年工业领域的模拟芯片规模有望超 190 亿美元,2018- 2022 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。IHS Markit 数据显示,2018 年市场规模达到 150 亿美金,预计 2022 年工 业领域模拟芯片市场规模将达到 190 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。2020 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。

  2020 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,IC Insights 预计,2021 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 260.21 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 120 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 2025 年通讯用模拟 IC 在整个模拟 IC 中占比将有望由 2020 年的 36.5%提升到 37.6%,市场规模达到 344.4 亿美元,20-25 年 CAGR 为 14.08%。

  全球 5G 基站市场规模大,2020 年为 803 亿美元,2024E 将达 1094 亿美元。据前瞻产业研究院数据,全球 5G 基站市场规模由 2018 年的 692 亿美元增至 803 亿美元,2024E 将达到 1094 亿美元,增长迅速。 其中,全球宏基站市场规模由 2018 年的 672 亿美元增至 2020 年的 790 亿美元,预计到 2024 年将达到 839 亿美元;小基站市场规模前期 较小,2020 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,2024E 达到 255 亿美元。

  2021H1 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 2019 年的 13 万台增至 2020 年的约 72 万,2021H1 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。2020-2025 年为 5G 发 展的第一阶段,以建设宏基站为主,其中 2020-2024 年为宏基站建设 高峰期;2026-2030 年为第二阶段,小基站持续扩容直至 2030 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 2030E 将新增 122 万。 我国 5G 基站每年新建数量由 2019 年的 13 万增至 2020 年的 59 万, 2030E 每年新增将高达 122 万。其中,2019-2024E 新增宏基站数量较多,2024E 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 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 2020 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 120W 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 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,2020E 全球 IoT 设备连接数量达到 126 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 2015 年的 52 亿个增至 2020 年的 126 亿个,预测 2025 年将达到 246 亿个。此 外,全球物联网市场规模也呈现快速增长,由 2015 年的 0.61 万亿美 元增至 2020 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。

  2020 年全球前十大模拟 IC 厂商销售额共计 354 亿美元,占据 63%的市场 份额。据 IC Insights 数据,2020 年全球前十大模拟 IC 合计实现收入 354.49 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 287 亿美元。据 IC Insights 数据,由 2016 年的 199 亿美元增至 2020 年中国模拟芯片市场规模约为 235 亿美元,约占全球模拟芯片市场规模的 43%,位居第一,预计 2021 年有望达到 287 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。2020 年我国模拟芯片市场已达到 235 亿美元,但 国产自给率仅有 12%,与《中国制造 2025》中规定的 2020 年我国集成 IC 自给率达到 40%和 2025 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。

  圣邦模拟 IC 种类已超 3500 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 3500、1400 和 470 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,2020 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,2020 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。

  全球信号链 IC 和电源管理 IC 市场规模稳定增长。据 IC Insights 数据,全 球信号链芯片市场规模由 2016 年的 84.05 亿美元增至 2020 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 2023 年将达到 118.17 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 Transparency Market Research 数据,电源管理芯片的市场规模由 2015 年的 191 亿美元增至 2020 年的 330 亿美元,预计 2026 年将达 570 亿美元,2020-2026 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 2021 上半年公司拥有 25 大类 3500 余款可供销售产品,有销售收 入贡献的产品已达 1700 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 2020 年 末产品共 25 大类,在销 1600 款,2021H1 新增 250,在销产品为 1700 款; 2021Q3 在销增加到 1800 款,2021 年全年累计推出新产品接近 400 款, 合计可销产品种类达 3500 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 2019 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 2016 年的 2.67 亿元增至 2020 年的 8.48 亿元,年复合增长率高达 33.5%, 2021H1 达到 6.37 亿元;同时,信号链产品收入从 2016 年的 1.85 亿元增 至 2020 年的 3.49 亿元,年复合增长率为 17.2%,2021H1 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 2016 年的 40.24%增至 2020 年的 48.73%,2021H1 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。

  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 3000 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 3000 家,客户呈现逐步分散的形态, 其中前五大客户收入占比由 2017 年的 53.65%降至 2020 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。

  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。

  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 2016-2020 年核心技术人员占 比逐步提升,由 65.25%提升至 72.73%,2020 年公司共有技术研发人 员 416 人名,较上年增加了 135 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。2020 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,2020 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 2021 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 115 件,已注册商标 74 件。

  年均超 400 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 400-500 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 2016 年末的 16 类增 加到 2021 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。

  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 1954 年,其在 1996 年开始全方位 转型,专注于信号处理半导体市场。从 1996 年起,德州仪器实施了超 过 30 次并购。其中,在模拟电路领域,2000 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;2011 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 2018 年开始,全球半导体 并购协议总价值逐年攀升,2020 年并购总额达到 117.9 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 2018 年上半年以 1086 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、LCD TV 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 等领域在内的下业客户的广泛认可。2019 年钰泰 实现营收 2.58 亿元,同比 2018 年大幅增长 106%。截至 2021 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 2015 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。2020 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。

  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 107.76%,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 400 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 117.93%。

  (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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