模拟IC“一超N强”，下一个TI会出现在中国吗？

各细分市场各有龙头

在模拟集成电路中，电源管理是最大的市场，规模约216亿美元，占比 42%；信号链市场143亿美元（28%），射频及其他产品市场约158亿美元，占比30%。在放大器领域，德州仪器占据近三分之一的市场（29%），亚德诺第二（18%）。在数据转换器领域，亚德诺是绝对的龙头，目前占据数据转换器半壁江山（48%），长期领先于竞争对手。在电源管理领域，龙头德州仪器占据超四分之一的市场份额（21%），高通（15%）、亚德诺（13%）、美信（12%）、英飞凌（10%）份额相近。

模拟芯片主要是信号链和电源管理芯片

模拟芯片的三大变化

模拟芯片下游的市场主要有工业、通讯、消费电子和汽车，工业市场即工控和航空组成的市场，通讯市场主要是基站等通信设备，消费电子即手机、笔记本电脑、数码相机等的市场。80年代后期，ADI曾经依靠消费电子迅速发展。60-70 年代在ADI发展的早期，其业务大多集中在工业及军用器材上。1985年开始，受移动通信推动，消费电子市场兴起，ADI将发展重心转移到消费电子，其营收占比在2000年一度到25%，推动整体营收翻7倍。而到2018年，消费电子的营收占比减少到14%。

在 2000 年，消费电子市场曾支撑 ADI 四分之一的营收

如今，信号链的下游市场中，消费电子占比已经很小。2015年，运算放大器芯片的下游主要是通信（36%）和工业（33%），消费电子占比仅有 8%。数据转换器的下游市场同样，销售给工业领域的占比超过50%，而消费电子占比仅为 12%。

由此，我们提出第一个问题：为什么信号链产品的下游市场中，消费电子的占比在缩小？

我们认为，电子行业，一向是需求推动技术增长。信号链主要需求是交互，在 60-70年代模拟芯片发展的早期，信号链主要用于工业下游，工业设备连接电脑以及飞机的航电系统，起到工业设备、飞行设备与外界交互的功能。例如，飞机上有大量的传感器以辅助飞行，送到数字系统前，都需要信号链产品来处理。

同时，集成的产品更能降低体积和成本。因此，60-70年代工业领域对信号链的需求，推动了早期 ADI、德州仪器等模拟巨头的成长。在 1980-2000 年，消费电子的交互需求经历从无到有的过程，同样驱动了信号链在消费电子下游的增长。

消费电子市场的特点是产品变化迅速与成本优先，因此比起工业市场追求的高精度、通讯市场追求的高速率，消费电子市场的需求是更低的成本与更短的设计周期，集成的信号链产品比分立的更能满足需求。近10年来，消费电子在交互的需求对继续带动信号链复杂程度的提升作用有限。

也就是说，1）从性能来说，集成了数据转换器的微控制器已经能满足大部分消费电子的性能要求。2）从成本来说，由于手机功能的增加，提高集成度更能减少能耗。3）从设计周期来看，分立的数据转换器虽然性能更高，但是对系统的设计复杂度要求更大，消费电子厂商需要考虑一系列的速度、分辨率、功耗等问题，如果都使用分立的信号链芯片，将很难适应快速变换的市场需求。因此，近 10年来，用于消费电子的信号链产品更多地集成进入微控制器/SoC里，使得统计上来说，消费电子这一下游市场增长平缓。

运算放大器占模拟芯片比例减少

从90年代开始，信号链产品的占比逐渐缩小。1981年，运算放大器市场规模占模拟芯片 19%，而 2018年这一数字减少到 6%，市场规模也仅从2亿美元增长到 35 亿美元。数模转换器同样，从1981年到2018 年，数模转换器在模拟芯片的占比从 19%减少到 6%，市场规模从 3 亿美元增长到 39 亿美元。

从 80 年代开始，数模转换器占模拟芯片比例减少

而电源管理芯片从90年代开始快速发展，成长为模拟芯片产业的一个重要行业。1981年，电源管理芯片市场规模仅有1亿美元，而如今，已发展成为一个 250亿美元的行业。电源管理芯片占模拟芯片市场的比例，从1981年的8%、1995 年的 9%，迅速增大至如今的 43%（2018 年）。

从 80 年代开始，电源管理占模拟芯片比例大幅增加

由此，我们提出第二个问题，为什么电源管理产品在模拟芯片占比迅速增大？

我们认为，这是因为电源管理在消费领域有持续的新需求驱动。由于低功耗、低质量和可便携设备的发展，使得电源转换效率技术和要求不断发展。消费电子对小功率节电的需求，推动电源管理芯片行业的成长。

随着消费电子新增功能，音频、摄像等，消费电子不断复杂化，不仅电子产品的耗电量与日俱增，同时需要支持的电压数量也变多，客观需要电源管理芯片能在增加能源转换效率、增加待机时间的同时，提高集成度以支持多个电压。另外，由于锂电池的功率密度发展减缓，因此只能从电源管理芯片上寻求突破。所以，消费电子的发展，不断驱使着模拟芯片厂商推出功能更复杂、更高效率、更低体积的电源管理芯片，促进了电源管理芯片整个行业的成长。

手机内各功能模块需要不同的电源管理器件配合

工业领域大功耗器件节电的需求，同样推动了电源管理芯片行业的成长。工业领域的能耗主要来自于电机和照明，电机主要是泵、风机、压缩机、传输机等，电机消耗的能量几乎占工业电力消耗的80%。因此，工业领域对节能的要求，促使电源管理芯片不断提高转换效率。比如，使用变速电机能节省40%的能耗，使用高效的开关电源可以节省35%的能耗，这背后均是由更先进的电源管理芯片支撑。

未来，新需求将会继续推动电源管理发展。LED照明从最初的简单逻辑控制到如今调光、变色等更个性化的要求，对电源芯片提出更复杂的智能化控制需求。另外，一些设备为适应便携性趋势，设备供电方式从适配器供电转变为电池供电，带来很多电池供电系统的芯片需求。

应用型芯片的崛起

标准型和应用型的模拟芯片，在出货量和市场规模的结构上截然相反。在出货量上，标准模拟芯片占比（64%）远高于特殊应用模拟芯片（36%），但在市场规模上是特殊应用模拟芯片（62%）高于标准模拟芯片（38%）占比。

由此，我们提出第三个问题，为什么应用型模拟芯片市场规模更大。

标准型模拟芯片出货量大于应用型

我们认为，应用型模拟芯片面对的是定制化的需求，附加值更高。工艺和结构设计是模拟器件性能改进的两大方法。标准型模拟芯片是通用化的，各个厂家的设计都相差不大，因而附加值低，厂商间竞争更多依靠制程和工艺，对自建厂房有很大的要求。

由此，我们提出第三个问题，为什么说应用型模拟芯片降低了自建厂房的重要性？

标准型模拟芯片面对的是低成本、低体积的通用化需求，因而更注重工艺。实现低成本主要是通过缩短芯片制程以减少线宽，因此能够实现同样性能下的更小体积、更低成本。早期模拟芯片主要需求是标准化的通用芯片，比如，ADI在80-90年代通过迅速投资建厂，积累了明显的制程优势。

应用型模拟芯片面对的是千差万别的需求，因而更注重设计，附加值更高。在后期，随着电子系统复杂程度提高，对某一类细分行业进行专门的定制变得更重要，特别是在工业领域，许多客户在速度、精度、集成性、成本、体积方面的要求都不一致，需要模拟芯片厂商做出取舍，以达到整体最优，这需要有经验丰富的研发人员进行设计。自建厂房以提升制程的重要性降低了，因此，到了2000年之后，ADI的资本支出占经营性现金流的比重大大减少，大多数芯片都使用台积电代工。

ADI 的资本支出占经营性现金流比重减少

未来，应用型的模拟芯片将推动无晶圆厂商蓬勃发展。由于台积电、中芯国际等晶圆代工厂商的出现，使得芯片公司可以避开大量的建厂负担，专注于芯片应用本身，促成了一批优秀无晶圆厂（Fabless）的诞生。中国大陆的IC设计产值从 2010年56.6亿美元逐年成长至2016年247.5亿美元，年复合增长率达28%，无晶圆厂商数从2012年的569家，增加至2016年的1,362家。未来，随着各行业对应用型芯片的需求增加，拥有优秀设计研发能力的无晶圆厂商将有望脱颖而出。

中国是否出现下一个德州仪器？

模拟芯片技术进步依赖于经验积累。不同于大部分数字芯片，模拟芯片技术发展不依赖于摩尔定律，技术发展主要以实验的次数、对材料等的技术经验的积累为主。因此，模拟芯片设计人员的经验积累程度，对所设计产品的技术水平和整体性能起到了至关重要的作用，一般要拥有5~10年设计经验才能够独立完成芯片设计。像德州仪器、亚德诺等老牌的模拟芯片大厂，积累了大量研发经验，我国模拟芯片企业与国外巨头差距客观存在。

我国工程师红利将有利于缩短中外技术差距。我国的集成电路产业，基本是上从上世纪九十年代才刚刚起步，虽然目前与国外巨头还存在一定差距，但我国仅花了近二十年的时间，就实现了国外四五十年的技术发展历程，整体实力突飞猛进。同时，我国工程师队伍正不断壮大，2017年，我国高等院校培养的芯片专业领域毕业生约 20万人，其中与集成电路强相关的微电子科学与工程、微电子学与固体电子学、集成电路设计与集成系统、集成电路工程专业毕业生在2万人左右，成为我国芯片产业发展提供了重要的人才储备。更进一步，在成本上来说，美国模拟工程师平均年薪50-60万人民币，首席设计师年薪上百万人民币，而中国仅为美国的三分之一到一半，为研发带来较大的成本优势。

纵观历史，模拟芯片龙头都是从巨大的市场中成长的。像德州仪器，亚德诺等模拟巨头，早期都直接受益于60-80年代美国工业和国防的巨大需求。比如，亚德诺在90年代以前，近21%的营收来自于政府，依靠美国政府庞大的国防开支带来的需求，迅速成长为名列前茅的模拟芯片厂商。

亚德诺早期发展依赖于政府营收

目前中国半导体市场规模最大、增速最高，有望复刻当年亚德诺迅速成长的条件。2018 年，中国半导体市场规模占全球比例 48%，高于亚太其他地区（23%）、美国（12%）、欧洲、中东及非洲（10%）、日本（7%），是世界上最大的半导体市场。

在增速上，根据 WSTS 数据，中国半导体市场增速 20.5%，同样高于全球平均增速 6.8%，美国（16.4%）、欧洲（12.3%）、日本（9.3%）、其他环太平洋地区（6.1%）。虽然中国的半导体市场最大且处于快速增长期，然而，我国使用的模拟集成电路产品约占世界产量的 45%，而我国的模拟芯片产量仅占世界份额 10%左右，模拟芯片国产化率不足 1%。因此，中国模拟芯片公司未来的进步空间巨大。

中国为全球半导体最大市场

更重要一点，国产替代已成必然趋势，为国内电子产业赶超欧美提供重大机遇。但可以肯定的是，这仍然有很长的一段路要走。

责编：Luffy Liu