文 | 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫
1958 年，美國(guó)德州儀器（TI）的工程師杰克基爾比成功發(fā)明世界上第一塊集成電路，這一偉大創(chuàng)舉為 TI 日后成為模擬芯片行業(yè)巨頭奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。2011 年，TI 更是斥資 65 億美元并購(gòu)國(guó)家半導(dǎo)體，此次收購(gòu)不僅吸納了 5000 名員工，還收獲了 " 一個(gè)極好的開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì) "。同年，TI 在模擬市場(chǎng)的份額便超越排名第二的意法半導(dǎo)體（ST），占據(jù)全球模擬市場(chǎng)份額的 15.4％。
與數(shù)字電路相比，模擬電路設(shè)計(jì)對(duì)工程師的經(jīng)驗(yàn)要求極高，工程師需要深入熟悉大部分元器件的電特性和物理特性。頂尖的模擬設(shè)計(jì)工程師往往在模擬領(lǐng)域擁有 20 到 30 年的豐富經(jīng)驗(yàn)，這使得模擬芯片行業(yè)形成了極高的人才和技術(shù)壁壘。
隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的核心驅(qū)動(dòng)力從 " 人口紅利 " 向 " 工程師紅利 " 轉(zhuǎn)變，中國(guó)制造業(yè)也由此從傳統(tǒng)的 " 制造 " 模式邁向創(chuàng)新 " 創(chuàng)造 " 階段。而模擬芯片行業(yè)，正是最能體現(xiàn) " 工程師紅利 " 的領(lǐng)域之一。
在此時(shí)代背景下，近年來(lái)國(guó)產(chǎn)模擬芯片迎來(lái)了快速發(fā)展，逐漸在市場(chǎng)上嶄露頭角。
什么是模擬芯片？
集成電路主要可分為數(shù)字 IC 和模擬 IC 兩大類。模擬集成電路是由電阻、電容、晶體管等元器件組成，專門用于處理以連續(xù)函數(shù)形式呈現(xiàn)的模擬信號(hào)。在現(xiàn)實(shí)世界中，聲音、光線、溫度、壓力等信息經(jīng)過(guò)傳感器處理后，會(huì)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)，其幅度會(huì)隨時(shí)間連續(xù)變化。模擬芯片種類豐富多樣，幾乎在所有電子產(chǎn)品中都不可或缺，廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、汽車、工業(yè)、5G 等眾多領(lǐng)域。與之相對(duì)的數(shù)字集成電路，則主要負(fù)責(zé)對(duì)離散的數(shù)字信號(hào)（0 和 1）進(jìn)行存儲(chǔ)和邏輯運(yùn)算。
按照定制化程度劃分，模擬芯片可以分為專用型芯片（ASSP）和通用型芯片。據(jù) IDC 數(shù)據(jù)，專用型芯片占據(jù)模擬芯片市場(chǎng) 5 成左右。根據(jù) IDC 數(shù)據(jù)顯示，專用型芯片占據(jù)模擬芯片市場(chǎng)約 50% 的份額。專用型芯片具有高度定制化特點(diǎn)，需要依據(jù)客戶需求以及特定電子系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品的參數(shù)、性能、尺寸進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。相較于通用型模擬 IC，專用型芯片不僅設(shè)計(jì)壁壘高，而且毛利率也更為可觀。專用型模擬芯片通常按照下游應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行劃分，涵蓋通信、消費(fèi)電子、汽車、工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域，每個(gè)領(lǐng)域又可進(jìn)一步細(xì)分出線性產(chǎn)品、電源管理產(chǎn)品、接口產(chǎn)品等。以射頻前端模塊為代表的射頻器件，就是典型的專用型模擬 IC，在專用芯片中占比較高。通用型芯片屬于標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，適用于各類電子系統(tǒng)，產(chǎn)品生命周期較長(zhǎng)。其設(shè)計(jì)壁壘相對(duì)較低，但細(xì)分品類繁多，不同廠家產(chǎn)品的可替代性強(qiáng)，客戶群體也較為分散。
從應(yīng)用層面劃分，模擬芯片可分為信號(hào)鏈路和電源管理兩大類。其中，電源管理芯片的市場(chǎng)規(guī)模大于通用信號(hào)鏈路芯片。信號(hào)鏈路是指系統(tǒng)中信號(hào)從輸入到輸出的完整路徑，主要功能是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行收發(fā)、轉(zhuǎn)換、放大、過(guò)濾等處理。信號(hào)鏈模擬芯片主要包括線性產(chǎn)品、轉(zhuǎn)換器、接口、隔離器、RF 與微波等。一條完整的信號(hào)鏈，是將自然界中的聲、光、電等連續(xù)信息，通過(guò)傳感器采集、放大縮小濾波等處理、模擬 / 數(shù)字轉(zhuǎn)換（ADC）變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，經(jīng)微處理器系統(tǒng)處理后，再通過(guò)數(shù)字 / 模擬轉(zhuǎn)換（DAC）輸出模擬信號(hào)的全過(guò)程。在這其中，ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）因其重要性和技術(shù)難度，被譽(yù)為 " 皇冠上的明珠 "。
電源管理芯片市場(chǎng)規(guī)模更為龐大，主要包括 AC/DC、DC/DC、電池管理、驅(qū)動(dòng)芯片等。由于電子產(chǎn)品各部分正常工作所需電壓各不相同，電源管理芯片能夠?qū)﹄姵剌敵龅墓潭妷哼M(jìn)行升降壓、穩(wěn)壓處理，使其達(dá)到各個(gè)模塊所需的期望電壓值，從而滿足供電需求。根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，電源芯片既可以單獨(dú)使用，也能與外部電子元器件組合成模塊，實(shí)現(xiàn)電源轉(zhuǎn)換功能。
模擬芯片難在哪里？
世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)組織（WSTS）在 2024 年秋季更新的數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì) 2024 年全球模擬 IC 銷售額約為 794.33 億美元，折合人民幣接近 6000 億元。有機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，中國(guó)模擬市場(chǎng)規(guī)模大約在 3000 億元左右，幾乎占據(jù)全球模擬芯片市場(chǎng)的半壁江山。然而長(zhǎng)期以來(lái)，全球模擬芯片市場(chǎng)一直被德州儀器（TI）、亞德諾（ADI）等國(guó)際行業(yè)巨頭牢牢把控。國(guó)內(nèi)廠商大多只能在中低端市場(chǎng)艱難發(fā)展。那么，模擬芯片究竟難在哪里？
首先，模擬芯片品類極為豐富，應(yīng)用場(chǎng)景高度碎片化。以國(guó)際巨頭 TI 為例，其擁有數(shù)萬(wàn)種產(chǎn)品型號(hào)，幾乎能夠覆蓋所有應(yīng)用場(chǎng)景。龍頭企業(yè)憑借 " 平臺(tái)型 " 產(chǎn)品戰(zhàn)略，能夠滿足客戶多樣化、一站式的采購(gòu)需求，從而極大地增強(qiáng)客戶粘性。作為后進(jìn)入市場(chǎng)的參與者，想要滿足客戶的多樣化需求并非易事，唯有不斷推出新產(chǎn)品，快速響應(yīng)下游市場(chǎng)的迭代更新需求。特別是在新能源汽車、AI 等快速發(fā)展變化的領(lǐng)域，誰(shuí)能率先推出符合性能要求且通過(guò)驗(yàn)證的新產(chǎn)品，誰(shuí)就能搶占市場(chǎng)先機(jī)。
其次，模擬芯片研發(fā)周期漫長(zhǎng)，人才壁壘顯著。數(shù)字芯片基于簡(jiǎn)單的邏輯 0 和 1，大部分人員相對(duì)容易入門。而模擬芯片以硬件為基礎(chǔ)，涉及電路物理和化學(xué)材料特性，理解難度大，且存在可靠性問(wèn)題，因此需要大量的經(jīng)驗(yàn)積累。這意味著培養(yǎng)優(yōu)秀的模擬芯片工程師和研發(fā)人員需要耗費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間，對(duì)于后發(fā)企業(yè)來(lái)說(shuō)挑戰(zhàn)巨大。雖然模擬芯片不依賴先進(jìn)制程技術(shù)，但嚴(yán)重依賴研發(fā)經(jīng)驗(yàn)的長(zhǎng)期積累，這導(dǎo)致模擬芯片開(kāi)發(fā)速度緩慢，一般新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期約為 2 年，技術(shù)難度高的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間則更久。
有業(yè)內(nèi)人士指出，" 國(guó)產(chǎn)模擬芯片企業(yè)若想走向‘引領(lǐng)’，必須具備技術(shù)突破與高端產(chǎn)品研發(fā)能力、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同與生態(tài)構(gòu)建能力、差異化競(jìng)爭(zhēng)與國(guó)際化布局能力，以及人才與管理能力這四大核心能力。"
國(guó)產(chǎn)模擬芯片頻頻實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破
近年來(lái)，我國(guó)在模擬芯片領(lǐng)域不斷取得技術(shù)突破，尤其是在 ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）領(lǐng)域成績(jī)斐然。長(zhǎng)期以來(lái)，高速 ADC 市場(chǎng)幾乎被 TI、ADI、Maxim 三家公司壟斷，占據(jù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)超過(guò) 95% 的份額。同時(shí)，美國(guó)的出口管制清單中也包含了部分高分辨率、高速 ADC 產(chǎn)品，例如采樣速率 400MSPS 以上的 12 - 14bits ADC。隨著國(guó)產(chǎn)化需求的日益迫切，國(guó)內(nèi)眾多企業(yè)積極攻克 ADC 領(lǐng)域的技術(shù)難題，推出了一系列可對(duì)標(biāo)海外巨頭的產(chǎn)品。
迅芯微電子的高速 ADC 產(chǎn)品表現(xiàn)出色，采樣率涵蓋 2GSPS、10GSPS，最高可達(dá) 30GSPS，精度在 6bits - 8bits 之間。今年，海思推出的 SAR ADC —— AC9610，直接對(duì)標(biāo) ADI 的高端產(chǎn)品 AD4630 - 24，在采樣率達(dá)到 2MSPS 的情況下，采樣精度高達(dá) 24bit。成都華微推出的 HWD12B16GA4 更是突破技術(shù)極限，實(shí)現(xiàn)了 12 位 16GSPS 的超高指標(biāo)，幾乎代表了商業(yè) ADC 技術(shù)的最高性能水平。
在超高速 ADC 領(lǐng)域，速度和分辨率往往相互制約。采樣率越高，維持高位分辨率就越困難，這主要受制于模擬帶寬、噪聲、線性度等因素。12 位在 16GSPS 下是一個(gè)兼顧性能與實(shí)用性的絕佳平衡點(diǎn)，通常更高分辨率（如 14 位、16 位）的 ADC，其采樣率會(huì)遠(yuǎn)低于 16GSPS。因此，12 位 / 16GSPS 的組合成為高速系統(tǒng)追求高動(dòng)態(tài)范圍的關(guān)鍵指標(biāo)。
華為海思的 AC9610 芯片性能超越歐美同類產(chǎn)品，精度達(dá)到 24 位，采樣率高達(dá) 2M，有望在雷達(dá)、醫(yī)療器械等高端設(shè)備領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。隨著國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展以及國(guó)產(chǎn)替代需求的強(qiáng)勁推動(dòng)，在 ADC 領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)企業(yè)正不斷縮小與國(guó)際領(lǐng)先水平的差距。近年來(lái)，芯海、思瑞浦、圣邦微、納芯微、聯(lián)影微電子等眾多國(guó)內(nèi)廠商紛紛推出技術(shù)指標(biāo)對(duì)標(biāo)海外領(lǐng)先水平的產(chǎn)品，并已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模出貨應(yīng)用。
此外，成都芯片中試平臺(tái)與國(guó)產(chǎn) EDA 龍頭企業(yè)華大九天攜手，共同建立了國(guó)內(nèi)首個(gè)模擬電路后仿真云服務(wù)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)一步推動(dòng)國(guó)內(nèi)模擬芯片技術(shù)的發(fā)展。
模擬芯片也開(kāi)始并購(gòu)整合，打造平臺(tái)化戰(zhàn)略
國(guó)內(nèi)模擬芯片企業(yè)除了在新品研發(fā)上持續(xù)發(fā)力，還積極打造平臺(tái)化戰(zhàn)略，通過(guò)并購(gòu)整合來(lái)完善產(chǎn)品線。
2024 年 6 月 23 日晚間，國(guó)內(nèi)電源管理芯片設(shè)計(jì)企業(yè)上海雅創(chuàng)電子集團(tuán)股份有限公司發(fā)布公告，宣布擬以自有及自籌資金 2.98 億元收購(gòu)上海類比半導(dǎo)體技術(shù)有限公司 37.0337% 股權(quán)。此次交易價(jià)格較三個(gè)月前公布的 " 不超過(guò) 2 億元 " 預(yù)案大幅提升，標(biāo)的公司評(píng)估增值率高達(dá) 467.34%。
2024 年 6 月 5 日，思瑞浦發(fā)布公告，擬通過(guò)發(fā)行可轉(zhuǎn)換公司債券及支付現(xiàn)金的方式購(gòu)買創(chuàng)芯微 100% 股權(quán)，并募集配套資金，此次交易對(duì)價(jià)為 10.6 億元。交易完成后，創(chuàng)芯微將成為思瑞浦的全資子公司。同時(shí)，思瑞浦?jǐn)M向不超過(guò) 35 名特定對(duì)象發(fā)行股份募集配套資金。思瑞浦收購(gòu)創(chuàng)芯微并非簡(jiǎn)單的產(chǎn)品線補(bǔ)充，而是將電池管理芯片明確納入其 " 信號(hào)鏈 + 電源管理 +MCU" 三大業(yè)務(wù)布局中，成功實(shí)現(xiàn)了從工業(yè) / 通信領(lǐng)域向消費(fèi)電子和可穿戴設(shè)備市場(chǎng)的拓展。
2024 年 6 月 23 日晚間，納芯微發(fā)布公告，公司擬以現(xiàn)金方式收購(gòu)上海矽睿科技股份有限公司直接持有的上海麥歌恩微電子股份有限公司 62.68% 的股份，以及矽睿科技通過(guò)上海萊睿企業(yè)管理合伙企業(yè)（有限合伙）間接持有的麥歌恩 5.60% 的股份，合計(jì)收購(gòu)麥歌恩 68.28% 的股份，收購(gòu)對(duì)價(jià)合計(jì)為 6.83 億元。
2023 年 3 月 15 日，晶豐明源公告稱，公司擬與凌鷗創(chuàng)芯股東廣發(fā)信德投資管理有限公司、舟山和眾信企業(yè)管理咨詢合伙企業(yè)（有限合伙）簽署《購(gòu)買資產(chǎn)協(xié)議》，約定以現(xiàn)金方式收購(gòu)上述股東持有的凌鷗創(chuàng)芯 38.87％股權(quán)，股權(quán)轉(zhuǎn)讓價(jià)款合計(jì) 2.50 億元。截至 2022 年 12 月 31 日，晶豐明源已持有凌鷗創(chuàng)芯 22.74% 股份，為參股股東。收購(gòu)?fù)瓿珊?，公司將持有凌鷗創(chuàng)芯 61.61% 股權(quán)，凌鷗創(chuàng)芯將納入公司合并報(bào)表范圍。通過(guò)此次收購(gòu)，晶豐明源可獲取電機(jī)控制芯片和方案解決的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、技術(shù)儲(chǔ)備及銷售渠道等資源優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步拓展產(chǎn)品線及應(yīng)用領(lǐng)域。
國(guó)內(nèi)模擬芯片公司具有規(guī)模小、數(shù)量多的特點(diǎn)。前幾年，隨著資本大量涌入半導(dǎo)體行業(yè)，眾多模擬芯片公司紛紛成立，都希望在芯片熱潮中發(fā)展壯大。然而，隨著資本逐漸降溫、監(jiān)管日益嚴(yán)格，以及第一梯隊(duì)模擬芯片公司陸續(xù)上市，眾多未上市模擬芯片企業(yè)想要做大做強(qiáng)甚至實(shí)現(xiàn)上市目標(biāo)，面臨著巨大挑戰(zhàn)。即便國(guó)內(nèi)頭部模擬芯片公司，在營(yíng)收規(guī)模、產(chǎn)品種類、產(chǎn)能建設(shè)等方面與國(guó)際大廠相比，仍存在顯著差距。
整合并購(gòu)無(wú)疑是模擬芯片公司實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展壯大的有效途徑之一。當(dāng)前模擬芯片公司的并購(gòu)活動(dòng)，大多能夠產(chǎn)生多重協(xié)同效應(yīng)，有助于提升公司業(yè)務(wù)規(guī)模，增強(qiáng)持續(xù)經(jīng)營(yíng)能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。未來(lái)，模擬芯片大企業(yè)對(duì)小企業(yè)的并購(gòu)、小企業(yè)之間的聯(lián)合，以及大企業(yè)之間的并購(gòu)，都將推動(dòng)模擬芯片行業(yè)巨頭的誕生。此外，若大型 IDM 廠商積極參與并購(gòu)，還能進(jìn)一步增強(qiáng)國(guó)內(nèi)模擬芯片廠商的 IDM 屬性。
聚焦模擬和混合信號(hào)芯片的上市公司納芯微董事長(zhǎng)王升楊表示，中國(guó)芯片市場(chǎng)已經(jīng)結(jié)束周期性震蕩波動(dòng)，企業(yè)需要更多參與到產(chǎn)品定義中，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。在模擬芯片領(lǐng)域，并購(gòu)整合已成為行業(yè)做大做強(qiáng)的必然趨勢(shì)。
