半导体行业：国产替代浪潮持续国内模拟IC行业加速发展.pdf

请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 2022.03.20 国产替代国产替代浪潮持续浪潮持续，国内模拟，国内模拟 IC行业加速行业加速发展发展 王聪王聪(分析师分析师)郭航郭航(研究助理研究助理)021-38676820 021-38038432 证书编号 S0880517010002 S0880121080011 本报告导读：本报告导读：模拟模拟IC行业是五百多亿美金的大市场，国产替代及缺货背景下，随着国内厂商产品行业是五百多亿美金的大市场，国产替代及缺货背景下，随着国内厂商产品力和代工产能的不断提升，国内模拟力和代工产能的不断提升，国内模拟 IC 行业将迎来快速持续发展。行业将迎来快速持续发展。摘要：摘要：首次覆盖，给予行业“增持”评级。首次覆盖，给予行业“增持”评级。短期的供不应求加上技术与产品覆盖度的不断完善，国内模拟 IC 行业有望充分受益国产替代浪潮以及代工能力提升而快速发展，实现长期持续成长，给予行业“增持”评级。推荐思瑞浦（688536.SH）、圣邦股份（300661.SZ）、艾为电子（688798.SH）、力芯微（688601.SH）、芯海科技（688595.SH）、中颖电子（300327.SZ）、上海贝岭（600171.SH）、希荻微（688173.SH）、韦尔股份（603501.SH）、雅创电子（301099.SZ）。模拟模拟 IC 市场市场：2020 年全球约 570 亿美金，大陆是最大的模拟芯片市场，需求约为全球的 36%，市场规模超过 200 亿美金。从应用划分，模拟芯片分为信号链路和电源管理两类，其中电源管理芯片市场规模大于通用信号链路芯片。市场规模驱动力：市场规模驱动力：通信、汽车通信、汽车拉动需求增长拉动需求增长。模拟 IC 下游应用中通信、汽车电子、工业占比 37%、22.5%和 20.9%。根据 IC Insights 报道，未来汽车电子和通信占比有望继续提升，拉动需求增长。四大特性梳理：四大特性梳理：1）产品生命周期长：）产品生命周期长：相比于数字 IC 产品，模拟 IC产品生命周期可达 5-10 年；2）细分产品种类多：）细分产品种类多：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；3）特色工艺壁垒高：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，通常采用 BCD 特色工艺；4）设计更依赖经验：）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，更加依赖工程师的经验积累。历史历史复盘：复盘：复盘德州仪器及茂达发展，模拟复盘德州仪器及茂达发展，模拟IC厂商发展关键点有三：厂商发展关键点有三：1）高强度、持续的研发投入：体现在料号、产品综合性能的提升；2）强大的并购整合能力：德州仪器历史上的多次成功并购巩固其全球龙头地位；3）销售布局：历史上德州仪器的“蝗虫式营销”是其快速抢占市场份额的重要因素。国产替代：国产替代：本轮缺货恰逢国内技术成熟及产能释放，产业链机会明本轮缺货恰逢国内技术成熟及产能释放，产业链机会明显。显。行业缺货是模拟 IC 厂商完成客户导入的重要契机，本次缺货恰逢国内部分细分中高端产品技术成熟及代工产能在 2020-2022 年显著释放，国内模拟 IC 产业链发展机会大。技术来看，部分电源链及信号链产品性能已与海外厂商接近。产能来看，国内 BCD 代工产能（华虹等）在缺货周期不断释放。国内模拟 IC 企业有望在本轮缺货中完成中高端客户的导入并实现盈利能力的显著提升。风险提示：行业周期性波动风险；国际贸易摩擦带来不确定性。风险提示：行业周期性波动风险；国际贸易摩擦带来不确定性。首次覆盖首次覆盖 评级：评级：增持增持 细分行业评级 重点覆盖公司列表 代码代码 公司名称公司名称 评级评级 688536 思瑞浦 增持 300661 圣邦股份 增持 688798 艾为电子 增持 688601 力芯微 增持 688595 芯海科技 增持 300327 中颖电子 增持 600171 上海贝岭 增持 688173 希荻微-U 增持 603501 韦尔股份 增持 301099 雅创电子 增持 相关报告 行业首次覆盖行业首次覆盖 股票研究股票研究 证券研究报告证券研究报告 半导体半导体 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 2 of 50 目目 录录 1.模拟芯片：细分品类多，周期性较弱.4 1.1.简介：模拟信号产生、放大及处理的核心器件.4 1.1.1.信号链.5 1.1.1.1.线性产品.7 1.1.1.2.转换器.8 1.1.1.3.接口.10 1.1.2.电源链.12 1.1.2.1.DC/DC.14 1.1.2.2.AC/DC.17 1.1.2.3.电池管理.18 1.1.2.4.驱动芯片.20 1.2.四大特性梳理.22 1.2.1.产品生命周期长.22 1.2.2.细分产品种类多.23 1.2.3.特色工艺壁垒高.24 1.2.4.设计更依赖经验.26 1.3.市场：周期性较弱，规模稳增长.27 1.1.1.模拟芯片行业周期性相对较弱.27 1.1.2.汽车和通信拉动模拟芯片需求.27 1.1.2.1.汽车模拟 IC.28 1.1.2.2.通信模拟 IC.30 1.4.份额：格局较分散，国产化率低.33 2.复盘：研发、并购及销售是关键.35 2.1.德州仪器.35 2.1.1.发展历程.35 2.1.2.以史为鉴.37 2.2.茂达电子.40 2.2.1.发展历程.41 2.2.2.以史为鉴.42 3.机遇：国内模拟芯片行业蓄势待发.42 3.1.国内厂商能力提升.42 3.1.1.国内厂商产品品类逐渐齐全.42 3.1.2.技术参数对标海外先进水平.44 3.1.3.Fabless 模式亦具高成长性.45 3.2.缺货加速国产替代.47 4.投资建议.48 5.风险提示.50 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 3 of 50 表：表：本报告覆盖公司估值表本报告覆盖公司估值表 公司名称公司名称 代码代码 收盘价收盘价 盈利预测（盈利预测（EPS）PE 评级评级 目标价目标价 2020A 2021E 2022E 2020A 2021E 2022E 圣邦股份 300661 2022.03.18 323.33 1.22 2.85 3.86 264.28 113.39 83.86 增持 385.48 上海贝岭 600171 2022.03.18 20.76 0.74 0.88 1.00 28.03 23.71 20.78 增持 24.99 韦尔股份 603501 2022.03.18 224.28 3.09 5.32 6.64 72.58 42.18 33.78 增持 368 中颖电子 300327 2022.03.18 61.01 0.67 1.19 1.51 90.59 51.13 40.54 增持 75.21 思瑞浦 688536 2022.03.18 673.53 2.29 5.53 6.23 301.22 121.84 108.06 增持 810.29 雅创电子 301099 2022.03.18 65.22 0.74 1.19 1.86 87.61 54.92 35.02 增持 84.06 希荻微-U 688173 2022.03.18 26.2-0.36 0.07 0.18-72.61 389.59 146.10 增持 32.42 芯海科技 688595 2022.03.18 83.22 0.89 0.93 1.66 93.17 89.48 50.13 增持 107.66 力芯微 688601 2022.03.18 128.08 1.05 2.48 3.16 122.43 51.55 40.58 增持 158.15 艾为电子 688798 2022.03.18 174.38 0.61 1.76 2.56 284.66 99.13 68.11 增持 217.6 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 4 of 50 1.模拟芯片：细分模拟芯片：细分品类多，周期性较弱品类多，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。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（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和和 1）进行存储和逻辑运算。）进行存储和逻辑运算。图图 1：模拟：模拟 IC 是连接现实世界和数字世界的桥梁是连接现实世界和数字世界的桥梁 数据来源：ADI Company Presentation，March 2021 图图 2：2020 年全球模拟芯片市场区域分布年全球模拟芯片市场区域分布大陆占比高大陆占比高 图图 3：模拟模拟 IC 按照定制化程度划分按照定制化程度划分，专用芯片占比高，专用芯片占比高 数据来源：IDC，前瞻产业研究院，国泰君安证券研究 数据来源：国际电子商情，IDC，国泰君安证券研究 30%29%24%6%5%5%1%模拟ASSP（非Power IC）标准PowerIC模拟ASSP（Power IC）放大器数据转换转接口比较器 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 5 of 50 500 亿美金以上规模，国内需求占比高。亿美金以上规模，国内需求占比高。根据中商情报网、IC Insights 数据，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。按照按照定制化程度划分，模拟芯片可以分为专用型芯片（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）和通用型芯片。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。图图 4：模拟：模拟 IC 在集成电路中占据在集成电路中占据 16%的价值量（的价值量（2020 年数据）年数据）数据来源：中商情报网，IC Insights，国泰君安证券研究 从应用从应用角度看，角度看，模拟芯片模拟芯片也也可可分分为信号链路和电源管理两大类。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 信号链信号链：信号链路是指：信号链路是指一个系统中信号从输入到输出的路径一个系统中信号从输入到输出的路径，主要，主要针对针对模拟信号完成收发、转换、放大、过滤等功能。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、信号链模拟芯片主要包括：线性产品、转换器、接口、隔离器、隔离器、RF 与微与微波等。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 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 6 of 50 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。图图 5：模拟芯片的工作原理：模拟芯片的工作原理（主要分为电源和信号链）（主要分为电源和信号链）图图 6：模拟信号转换为数字信号的模拟信号转换为数字信号的工作工作原理原理 数据来源：思瑞浦招股说明书 数据来源：Javatpoint 表表 1:部分部分信号链芯片类别及用途信号链芯片类别及用途 类别类别 用途用途 线性产品线性产品 运算放大器 信号放大是最常见功能，通过运算放大器连接专用放大电路实现 高边电流检测放大器 专用于将高边电流转换成电压信号并放大的专用放大器 滤波器 按频率特性对信号进行过滤，并保留所需部分 模拟开关 通过控制打开或关闭来选择信号接通与否，或从多个信号中选择需要的信号 比较器 比较两个输入信号之间的大小输出 0 或 1 的结果 转换器转换器 数模转换器 DAC 把模拟信号转换成数字信号 模数转换器 ADC 把数字信号转换成模拟信号 接口产品接口产品 RS232 接口用于电子系统间的数字信号传输，RS232 标准是常用的串行通信接口 RS485 RS485 接口标准适合多节点网络通信，在工控和通信系统中应用广泛 LVDS LVDS接口以其速度快为特点，常用于短距离、数据量大、速度要求高的工业、电力和通信设备中 RF与微波与微波 适用于信号收发类电路，应用于信息通信场景 数据来源：思瑞浦招股说明书、艾为电子招股说明书，国泰君安证券研究 图图 7：通用通用信号链模拟芯片市场规模信号链模拟芯片市场规模约百亿美金约百亿美金（亿美元）（亿美元）图图 8：各类信号链产品中，转化器产品增速快各类信号链产品中，转化器产品增速快 数据来源：IC Insights，思瑞浦招股说明书，国泰君安证券研究 数据来源：IC Insights，思瑞浦招股说明书，国泰君安证券研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 7 of 50 线性产品规模大，转换器产品线性产品规模大，转换器产品增速增速快。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 运算放大器是线性运算放大器是线性产品的基本构建模块之一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。表表 2:模拟芯片工艺对比模拟芯片工艺对比，针对不同需求选用不同工艺，针对不同需求选用不同工艺 工艺工艺 优点优点 缺点缺点 用途用途 Bipolar 功率大、频率高、驱动能力强 集成度低、无法满足 LED驱动控制等芯片的应用需求 RF、电源管理、高精度、高压领域 CMOS 集成度高、噪声低、功耗低、抗干扰能力强 驱动性能差、频率低 CPU、MCU、低功耗模拟 IC、低电流运放等 BiCMOS 驱动能力强、功耗较低、集成度较高 高成本 RF 电路、LED 控制驱动、A/D、D/A、RF 混合信号 IC 灯 数据来源：高增益低失调轨对轨运算放大器的研究与设计，思瑞浦招股说明书、国泰君安证券研究 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。图图 9：放大器在信号链中：放大器在信号链中的的功能功能十分重要十分重要 图图 10：基本差分运放电路原理基本差分运放电路原理 数据来源：National Instruments 数据来源：高增益低失调轨对轨运算放大器的研究与设计 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 8 of 50 1.1.1.2.转换器 转换器主要包括转换器主要包括 ADC（模数转换）和（模数转换）和 DAC（数模转换）（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。根据工业电子市场网报道，目前海外厂商（如 ADI、TI、MAXIM、MICROCHIP）占据 ADC/DAC 全球主要市场份额，ADI 市占率约为 58%，TI 占比约为 25%，MAXIM 占 7%，MICROCHIP 占 3%，基本没有国内企业的身影。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。图图 11：数据转换器在信号链路中的角色：数据转换器在信号链路中的角色重要重要 图图 12：ADC/DAC 市场份额占比市场份额占比中，中，ADI 占比高占比高 数据来源：高速高精度数据转换器关键技术研究 数据来源：工业电子市场网，国泰君安证券研究 ADC 产品产品应用十分广泛应用十分广泛。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、功耗是速度、精度、功耗是 ADC 性能最直观的体现。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。ADI58%TI25%MAXIM7%MICROCHIP3%OTHERS7%请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 9 of 50 图图 13：ADC 工作流程工作流程包括输入、采样、编码等包括输入、采样、编码等 图图 14：各种各种 ADC 在带宽与精度坐标上的分布在带宽与精度坐标上的分布 数据来源：高增益低失调轨对轨运算放大器的研究与设计，国泰君安证券研究 数据来源：高增益低失调轨对轨运算放大器的研究与设计 DAC是数字信号到模拟信号的桥梁，主要应用于通信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、视频和音频等领等领域。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。图图 15：DAC 原理示意图原理示意图 图图 16：DAC 显微镜照片显微镜照片，芯片内部较复杂，芯片内部较复杂 数据来源：应用于 DDS的数模转换器的研究与芯片设计 数据来源：高速高精度数据转换器关键技术研究 据 应用于据 应用于 DDS 的数模转换器的研究与芯片设计 报道，的数模转换器的研究与芯片设计 报道，DAC 的基本的基本架构可以分为三种：电压式、电荷式以及电流式结构。架构可以分为三种：电压式、电荷式以及电流式结构。电压式架构由电阻、开关、译码电路以及跟随器构成，结构相对简单，但缺点是由于电阻用量多，在版图中面积占比大，使得芯片面积过大。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。请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 10 of 50 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。表表 3:DAC 结构的优缺点对比结构的优缺点对比，电流舵结构在高速高精度应用场景应用广泛，电流舵结构在高速高精度应用场景应用广泛 DAC 类型类型 优点优点 缺点缺点 电压式结构电压式结构 单调性好 面积大、建立时间长 电荷式结构电荷式结构 静态功耗小、精度高 面积大 电流式结构电流式结构 二进制加权电阻结构 速度快、寄生电容小 匹配性差 R-2R 结构 电阻匹配精度高 功耗、毛刺大 电流舵结构 精度高、速度快、面积小 失陪问题、输出阻抗有限 数据来源：应用于 DDS的数模转换器的研究与芯片设计，国泰君安证券研究 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，是电路间连接连接的的桥梁。桥梁。表表 4:隔离技术对比隔离技术对比，数字隔离器数据传输能力更强数字隔离器数据传输能力更强 指标指标 光耦光耦 数字隔离数字隔离 磁耦 容耦 传输信号传输信号 光信号 磁场信号 电场信号 材料材料 Polyimide Polyimide 氧化硅 耐压能力耐压能力 高 高 高 数据传输能力数据传输能力 传输速度慢 快 快 集成度集成度 差 高 高 温度范围温度范围 受限 宽 宽 数据来源：纳芯微招股说明书，国泰君安证券研究 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。图图 17：全球隔离器市场空间：全球隔离器市场空间快速增长快速增长（百万美金）（百万美金）数据来源：IHS Markit，国泰君安证券研究 05001,0001,5002,0002,500201820192020E2021E2022E2023E2024ENon Optical IsolationOptical Isolation 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 11 of 50 图图 18：德州仪器：德州仪器 ISOW7741 电路图电路图 图图 19：数字：数字隔离器内部结构隔离器内部结构 X 射线形貌射线形貌 数据来源：TI 数据来源：数字隔离器结构分析技术研究 光耦占比高，数字隔离器快速增长，光耦占比高，数字隔离器快速增长，2024 年超过年超过 7 亿美金。亿美金。据 科学技术创新报道，相比于光耦隔离器，数字隔离器主要采用电容隔离或者电感隔离，在寿命等指标上要显著优于光耦，主要被应用在工业电子等领域。通常而言，隔离器的设计、工艺壁垒往往较高。根据 IHS 报道，隔离器目前以光耦为主，数字隔离器市场快速发展，2024 年有望达到7.67 亿美金。数字隔离器格局来看，2020 年 TI、Silicon Labs、ADI、博通、英飞凌等厂商占据全球 40-50%市场份额，剩余市场主要被 NVE、ROHM、美信、安森美等公司占据。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。动化、工业测量、汽车车体通讯、仪器仪表和航天航空等场景。根据纳芯微招股说明书报道，带隔离驱动的电机、工业物联网和汽车电气化未来将进一步促进数字隔离类芯片市场发展。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%。图图 20：2020 年数字隔离类芯片下游应用年数字隔离类芯片下游应用工业为主工业为主 图图 21：2026 年数字隔离类芯片下游应用年数字隔离类芯片下游应用工业占比提升工业占比提升 数据来源：Markets and Markets，纳芯微招股说明书，国泰君安证券研究 数据来源：Markets and Markets，纳芯微招股说明书，国泰君安证券研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 12 of 50 多路复用器（多路复用器（MULTIPLEXER，也称为数据选择器），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。图图 22：4 in 1 多路多路复用器电路图复用器电路图 图图 23：4 in 1 多路复用器多路复用器真值表真值表 数据来源：Malti Bansal,et al.A Taxonomical Review of Multiplexer Designs for Electronic Circuits&Devices,Journal of Electronics and Informatics.数据来源：Malti Bansal,et al.A Taxonomical Review of Multiplexer Designs for Electronic Circuits&Devices,Journal of Electronics and Informatics.收发器产品种类众多。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.电源链电源链 电源管理芯片市场较信号链电源管理芯片市场较信号链更大更大。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。图图 24：全球电源管理芯片市场规模：全球电源管理芯片市场规模快速增长快速增长（美金）（美金）图图 25：中国：中国电源管理芯片市场规模电源管理芯片市场规模快速增长快速增长（美金）（美金）数据来源：Frost&Sullivan，希荻微招股书，国泰君安证券研究 数据来源：Frost&Sullivan，希荻微招股说明书，国泰君安证券研究 0%5%10%15%20%0100200300400500600PMIC市场规模（亿元）YoY0%5%10%15%20%050100150200250国内PMIC市场规模（亿元）YoY 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 13 of 50 电源链产品电源链产品主要包括：主要包括：AC/DC、DC/DC、电池管理、驱动、电池管理、驱动芯片等芯片等。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。表表 5:电源管理芯片应用及功能电源管理芯片应用及功能 应用应用 用途用途 AC/DC 把交流转换成直流，功率流是双向的，当功率流从电源流向负载时称为“整流”，从负载返回电源时称为“有源逆变”；内含低电压控制电路及高压开关晶体管 DC/DC 升压/降压调节器，或称为开关电源、开关调整器 PFC 提供具有功率因数矫正功能的电源输入电路；功率因数指的是有效功率与总耗电量的比值，当功率因数值越大，代表其电力利用率越高 LDO 保证稳定的电压供给 PWM/PFM 为脉冲频率调制或/和脉冲宽度调制控制器，用于驱动外部开关 线性稳压器线性稳压器 使用在其线性区域内运行的晶体管或 FET，从应用的输入电压中减去超额的电压，产生经过调节的输出电压，包括低压差线性稳压器 LDO 电源监控产品电源监控产品 实时监控电源的状态，当不正常状态发生时，通知主控芯片采取安全措施 热插热插拔拔控制控制 IC 免除从工作系统中插入或拔除另一接口的影响 数据来源：EEfocus，圣邦股份招股说明书，国泰君安证券研究 图图 26：电源转换和管理策略示意图电源转换和管理策略示意图 图图 27：德州仪器德州仪器 LM3881 PMIC 数据来源：A Vibration Energy Harvester and Power Management Solution for Battery-Free Operation of Wireless Sensor Nodes 数据来源：TI 官网 电源管理方案从分立向集中式演进。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。请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 14 of 50 图图 28：电源管理方案向集成式演进：电源管理方案向集成式演进 数据来源：Qorvo，芯语 1.1.2.1.DC/DC DC/DC 模块模块：DCDC模块包括的模拟模块包括的模拟 IC种类主要为种类主要为 DC/DC开关电源、开关电源、线性电源（主要是线性电源（主要是 LDO）以及用于调制的）以及用于调制的 PWM、PFM、PFC 等。等。据一种小功率隔离式 DCDC 电源控制器的研究与设计 报道，DC/DC 的主要作用是将一组电参数直流电变换成另一电参数的直流电能。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。两种 DCDC 对比如下表所示。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。表表 6:DCDC 线性稳压器和开关电源特性对比线性稳压器和开关电源特性对比，开关电源更复杂，开关电源更复杂 特性特性 线性稳压器线性稳压器 开关电源开关电源 优势优势 电路简单，纹波小，噪声低，无 EMI，结构简单易于集成 效率高，电压范围宽，可输出大电流，适用场合比较多，既能升压又能降压 劣势劣势 输出电流较小，效率较低，适用场合少 电路复杂，输出纹波大，有 EMI 问题 数据来源：一种小功率隔离式 DCDC 电源控制器的研究与设计，CSDN，国泰君安证券研究 图图 29：2026 年年 DCDC 市场规模超过市场规模超过 70 亿美金亿美金（单位：单位：百万美元）百万美元）数据来源：Yole，国泰君安证券研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 15 of 50 综合来 看，综合来 看，DCDC 产品市 场规 模有望 达到产品市 场规 模有望 达到 76.7 亿美金（开 关亿美金（开 关DCDC+LDO）。）。根据 Yole 2021 年的报道，开关 DCDC 产品 2020 年的市场空间为 37.98 亿美元，预计到 2026 年，这一规模将达到 44.96 亿美金。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。电路结构较为简单。半导体行业观察报道，基本模拟 LDO 主要由运放、反馈和专用功率 P 沟道 MOSFET 实现，其中 MOSFET 的栅极电压由运放来控制。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。图图 30：LDO 电路示意图电路示意图 图图 31：buck 电路示意图电路示意图 数据来源：Qorvo 数据来源：Qorvo 开关电源开关电源可以分为隔离式和非隔离式。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。图图 32：boost 电路示意图电路示意图 图图 33：boost/buck 电路示意图电路示意图 数据来源：Qorvo 数据来源：Qorvo 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 16 of 50 表表 7:非隔离式电源与隔离式电源优缺点对比非隔离式电源与隔离式电源优缺点对比，隔离式电源更复杂，隔离式电源更复杂 特性特性 非隔离式电源非隔离式电源 隔离式电源隔离式电源 优势优势 转换效率高，体积小，设计复杂度低，成本低 抗干扰能力强，容易实现升降压，安全性较高，容易实现多路输出，容易实现很宽的输入电压范围 劣势劣势 抗干扰能力差，不容易实现输入输出极性相同的升降压转换，安全性较低，难以实现多路输出，难以实现很宽的输入电压范围 转换效率低，体积大，设计复杂程度高，成本较高 数据来源：一种小功率隔离式 DCDC 电源控制器的研究与设计，国泰君安证券研究 PFC 控制在开关电源中用以提高功率因数。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