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國產(chǎn)模擬芯片,崛起前夜

2025/07/02 10:40      微信公眾號:半導體產(chǎn)業(yè)縱橫 鵬程


  1958年,美國德州儀器(TI)的工程師杰克・基爾比成功發(fā)明世界上*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)巨頭奠定了堅實基礎。2011年,TI更是斥資65億美元并購國家半導體,此次收購不僅吸納了5000名員工,還收獲了“一個極好的開發(fā)團隊”。同年,TI在模擬市場的份額便超越排名第二的意法半導體(ST),占據(jù)全球模擬市場份額的15.4%。

  與數(shù)字電路相比,模擬電路設計對工程師的經(jīng)驗要求極高,工程師需要深入熟悉大部分元器件的電特性和物理特性。*的模擬設計工程師往往在模擬領域擁有20到30年的豐富經(jīng)驗,這使得模擬芯片行業(yè)形成了極高的人才和技術壁壘。

  隨著中國經(jīng)濟轉型的核心驅動力從“人口紅利”向“工程師紅利”轉變,中國制造業(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”的領域之一。

  在此時代背景下,近年來國產(chǎn)模擬芯片迎來了快速發(fā)展,逐漸在市場上嶄露頭角。

  01

  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。在現(xiàn)實世界中,聲音、光線、溫度、壓力等信息經(jīng)過傳感器處理后,會轉化為模擬信號,其幅度會隨時間連續(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,廣泛應用于消費電子、汽車、工業(yè)、5G 等眾多領域。與之相對的數(shù)字集成電路,則主要負責對離散的數(shù)字信號(0 和 1)進行存儲和邏輯運算。

  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)模擬芯片市場約 50% 的份額。專用型芯片具有高度定制化特點,需要依據(jù)客戶需求以及特定電子系統(tǒng)對產(chǎn)品的參數(shù)、性能、尺寸進行特殊設計。相較于通用型模擬 IC,專用型芯片不僅設計壁壘高,而且毛利率也更為可觀。專用型模擬芯片通常按照下游應用領域進行劃分,涵蓋通信、消費電子、汽車、工業(yè)等多個領域,每個領域又可進一步細分出線性產(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。通用型芯片屬于標準化產(chǎn)品,適用于各類電子系統(tǒng),產(chǎn)品生命周期較長。其設計壁壘相對較低,但細分品類繁多,不同廠家產(chǎn)品的可替代性強,客戶群體也較為分散。

  從應用層面劃分,模擬芯片可分為信號鏈路和電源管理兩大類。其中,電源管理芯片的市場規(guī)模大于通用信號鏈路芯片。信號鏈路是指系統(tǒng)中信號從輸入到輸出的完整路徑,主要功能是對模擬信號進行收發(fā)、轉換、放大、過濾等處理。信號鏈模擬芯片主要包括線性產(chǎn)品、轉換器、接口、隔離器、RF 與微波等。一條完整的信號鏈,是將自然界中的聲、光、電等連續(xù)信息,通過傳感器采集、放大縮小濾波等處理、模擬 / 數(shù)字轉換(ADC)變?yōu)閿?shù)字信號,經(jīng)微處理器系統(tǒng)處理后,再通過數(shù)字 / 模擬轉換(DAC)輸出模擬信號的全過程。在這其中,ADC(模數(shù)轉換器)因其重要性和技術難度,被譽為 “皇冠上的明珠”。

  電源管理芯片市場規(guī)模更為龐大,主要包括 AC/DC、DC/DC、電池管理、驅動芯片等。由于電子產(chǎn)品各部分正常工作所需電壓各不相同,電源管理芯片能夠對電池輸出的固定電壓進行升降壓、穩(wěn)壓處理,使其達到各個模塊所需的期望電壓值,從而滿足供電需求。根據(jù)不同的應用場景,電源芯片既可以單獨使用,也能與外部電子元器件組合成模塊,實現(xiàn)電源轉換功能。

  02

  模擬芯片難在哪里?

  世界半導體貿(mào)易統(tǒng)計組織(WSTS)在 2024 年秋季更新的數(shù)據(jù)顯示,預計 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。有機構預測,中國模擬市場規(guī)模大約在 3000 億元左右,幾乎占據(jù)全球模擬芯片市場的半壁江山。然而長期以來,全球模擬芯片市場一直被德州儀器(TI)、亞德諾(ADI)等國際行業(yè)巨頭牢牢把控。國內廠商大多只能在中低端市場艱難發(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,應用場景高度碎片化。以國際巨頭 TI 為例,其擁有數(shù)萬種產(chǎn)品型號,幾乎能夠覆蓋所有應用場景。龍頭企業(yè)憑借 “平臺型” 產(chǎn)品戰(zhàn)略,能夠滿足客戶多樣化、一站式的采購需求,從而極大地增強客戶粘性。作為后進入市場的參與者,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,快速響應下游市場的迭代更新需求。特別是在新能源汽車、AI 等快速發(fā)展變化的領域,誰能率先推出符合性能要求且通過驗證的新產(chǎn)品,誰就能搶占市場先機。

  其次,模擬芯片研發(fā)周期漫長,人才壁壘顯著。數(shù)字芯片基于簡單的邏輯 0 和 1,大部分人員相對容易入門。而模擬芯片以硬件為基礎,涉及電路物理和化學材料特性,理解難度大,且存在可靠性問題,因此需要大量的經(jīng)驗積累。這意味著培養(yǎng)優(yōu)秀的模擬芯片工程師和研發(fā)人員需要耗費較長時間,對于后發(fā)企業(yè)來說挑戰(zhàn)巨大。雖然模擬芯片不依賴先進制程技術,但嚴重依賴研發(fā)經(jīng)驗的長期積累,這導致模擬芯片開發(fā)速度緩慢,一般新產(chǎn)品的開發(fā)周期約為 2 年,技術難度高的產(chǎn)品開發(fā)時間則更久。

  有業(yè)內人士指出,“國產(chǎn)模擬芯片企業(yè)若想走向‘引領’,必須具備技術突破與高端產(chǎn)品研發(fā)能力、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同與生態(tài)構建能力、差異化競爭與國際化布局能力,以及人才與管理能力這四大核心能力。”

  03

  國產(chǎn)模擬芯片頻頻實現(xiàn)技術突破

  近年來,我國在模擬芯片領域不斷取得技術突破,尤其是在 ADC(模數(shù)轉換器)領域成績斐然。長期以來,高速 ADC 市場幾乎被 TI、ADI、Maxim 三家公司壟斷,占據(jù)國內市場超過 95% 的份額。同時,美國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。隨著國產(chǎn)化需求的日益迫切,國內眾多企業(yè)積極攻克 ADC 領域的技術難題,推出了一系列可對標海外巨頭的產(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 30GSPS,精度在 6bits - 8bits 之間。今年,海思推出的 SAR ADC——AC9610,直接對標 ADI 的高端產(chǎn)品 AD4630 - 24,在采樣率達到 2MSPS 的情況下,采樣精度高達 24bit。成都華微推出的 HWD12B16GA4 更是突破技術極限,實現(xiàn)了 12 位 16GSPS 的超高指標,幾乎代表了商業(yè) ADC 技術的最高性能水平。

  在超高速 ADC 領域,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 下是一個兼顧性能與實用性的*平衡點,通常更高分辨率(如 14 位、16 位)的 ADC,其采樣率會遠低于 16GSPS。因此,12 位 / 16GSPS 的組合成為高速系統(tǒng)追求高動態(tài)范圍的關鍵指標。

  華為海思的 AC9610 芯片性能超越歐美同類產(chǎn)品,精度達到 24 位,采樣率高達 2M,有望在雷達、醫(yī)療器械等高端設備領域廣泛應用。隨著國內半導體產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展以及國產(chǎn)替代需求的強勁推動,在ADC領域,國內企業(yè)正不斷縮小與國際*水平的差距。近年來,芯海、思瑞浦、圣邦微、納芯微、聯(lián)影微電子等眾多國內廠商紛紛推出技術指標對標海外*水平的產(chǎn)品,并已實現(xiàn)大規(guī)模出貨應用。

  此外,成都芯片中試平臺與國產(chǎn)EDA龍頭企業(yè)華大九天攜手,共同建立了國內*模擬電路后仿真云服務聯(lián)合實驗室,進一步推動國內模擬芯片技術的發(fā)展。

  04

  模擬芯片也開始并購整合,打造平臺化戰(zhàn)略

  國內模擬芯片企業(yè)除了在新品研發(fā)上持續(xù)發(fā)力,還積極打造平臺化戰(zhàn)略,通過并購整合來完善產(chǎn)品線。

  2024年6月23日晚間,國內電源管理芯片設計企業(yè)上海雅創(chuàng)電子集團股份有限公司發(fā)布公告,宣布擬以自有及自籌資金2.98億元收購上海類比半導體技術有限公司37.0337%股權。此次交易價格較三個月前公布的“不超過2億元”預案大幅提升,標的公司評估增值率高達467.34%。

  2024年6月5日,思瑞浦發(fā)布公告,擬通過發(fā)行可轉換公司債券及支付現(xiàn)金的方式購買創(chuàng)芯微100%股權,并募集配套資金,此次交易對價為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,思瑞浦擬向不超過35名特定對象發(fā)行股份募集配套資金。思瑞浦收購創(chuàng)芯微并非簡單的產(chǎn)品線補充,而是將電池管理芯片明確納入其“信號鏈+電源管理+MCU”三大業(yè)務布局中,成功實現(xiàn)了從工業(yè)/通信領域向消費電子和可穿戴設備市場的拓展。

  2024年6月23日晚間,納芯微發(fā)布公告,公司擬以現(xiàn)金方式收購上海矽?萍脊煞萦邢薰局苯映钟械纳虾{湼瓒魑㈦娮庸煞萦邢薰62.68%的股份,以及矽睿科技通過上海萊睿企業(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,合計收購麥歌恩68.28%的股份,收購對價合計為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《購買資產(chǎn)協(xié)議》,約定以現(xiàn)金方式收購上述股東持有的凌鷗創(chuàng)芯38.87%股權,股權轉讓價款合計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。收購完成后,公司將持有凌鷗創(chuàng)芯61.61%股權,凌鷗創(chuàng)芯將納入公司合并報表范圍。通過此次收購,晶豐明源可獲取電機控制芯片和方案解決的產(chǎn)業(yè)基礎、技術儲備及銷售渠道等資源優(yōu)勢,進一步拓展產(chǎn)品線及應用領域。

  國內模擬芯片公司具有規(guī)模小、數(shù)量多的特點。前幾年,隨著資本大量涌入半導體行業(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)管日益嚴格,以及*梯隊模擬芯片公司陸續(xù)上市,眾多未上市模擬芯片企業(yè)想要做大做強甚至實現(xiàn)上市目標,面臨著巨大挑戰(zhàn)。即便國內頭部模擬芯片公司,在營收規(guī)模、產(chǎn)品種類、產(chǎn)能建設等方面與國際大廠相比,仍存在顯著差距。

  整合并購無疑是模擬芯片公司實現(xiàn)快速發(fā)展壯大的有效途徑之一。當前模擬芯片公司的并購活動,大多能夠產(chǎn)生多重協(xié)同效應,有助于提升公司業(yè)務規(guī)模,增強持續(xù)經(jīng)營能力和市場競爭力。未來,模擬芯片大企業(yè)對小企業(yè)的并購、小企業(yè)之間的聯(lián)合,以及大企業(yè)之間的并購,都將推動模擬芯片行業(yè)巨頭的誕生。此外,若大型IDM廠商積極參與并購,還能進一步增強國內模擬芯片廠商的IDM屬性。

  聚焦模擬和混合信號芯片的上市公司納芯微董事長王升楊表示,中國芯片市場已經(jīng)結束周期性震蕩波動,企業(yè)需要更多參與到產(chǎn)品定義中,引領行業(yè)發(fā)展。在模擬芯片領域,并購整合已成為行業(yè)做大做強的必然趨勢。

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