信號鏈賽道正在持續(xù)向頭部集中

信號鏈芯片，“卷”出新高度？

2023年，消費電子市場不夠明朗，在芯片產(chǎn)業(yè)整體處于平緩階段時，行業(yè)中同樣涌現(xiàn)出了不少技術(shù)亮點和市場需求點，包括具有技術(shù)前瞻性的AIGC以及汽車電子需求的指數(shù)級增長等?？v觀整個芯片產(chǎn)業(yè)，2023年有失望也有希望，而伴隨著消費電子的回暖，SIA預(yù)測，2024年全球半導(dǎo)體市場將實現(xiàn)兩位數(shù)增長。

根據(jù)WSTS發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2023年全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模為5201.3億美元，同比下滑約9.4%，但有望在2024年邁入新一輪的成長周期，預(yù)計2024年全球半導(dǎo)體市場將同比增長13.1%，總規(guī)模同步攀升至創(chuàng)紀(jì)錄的5883.6億美元。

模擬芯片市場更堅挺

在守望復(fù)蘇的2023年，雖然全球半導(dǎo)體市場規(guī)模存在一定萎縮，但我們從細(xì)分賽道方面也看到了模擬芯片市場的堅挺。

2022年，全球模擬芯片市場規(guī)模約為845億美元。根據(jù)WSTS的預(yù)測，2023年全球模擬芯片市場規(guī)模預(yù)計將達(dá)948億美元，同比增長12.19%。雖然實際情況可能會比該預(yù)測差一點，但模擬芯片市場的趨勢確實是跑贏整體半導(dǎo)體市場的。

圖：2011-2024全球模擬芯片&半導(dǎo)體市場YOY增速圖

信息源：WSTS，中信證券研究部

信號鏈?zhǔn)悄M芯片的 “靈魂”

從器件分類的角度來看，模擬芯片主要包括電源管理芯片、信號鏈芯片兩大類。如果說模擬芯片是半導(dǎo)體集成電路行業(yè)皇冠上的明珠，那么信號鏈芯片就是模擬芯片的靈魂。相比電源管理芯片，信號鏈芯片壁壘更高、毛利更高、廠商也更少。

圖：全球信號鏈?zhǔn)袌鲆?guī)模（億美元）

信息源：IC Insights，eefocus

根據(jù)IC Insights發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，在整個模擬芯片行業(yè)中，信號鏈芯片的占比約為47%。與此同時，全球信號鏈?zhǔn)袌鲆?guī)模從2020年開始復(fù)蘇，2020-2023年間年均復(fù)合增長率約為6%。

作為連接物理世界和數(shù)字世界的橋梁，信號鏈芯片主要負(fù)責(zé)對模擬信號進(jìn)行收發(fā)、轉(zhuǎn)換、放大、過濾等工作，覆蓋線性產(chǎn)品、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、接口芯片、RF與微波、時鐘與計時器這五大類產(chǎn)品。

圖：廣義的信號鏈芯片分類情況

信息源：與非研究院

而從狹義的角度來講，信號鏈芯片主要包括線性產(chǎn)品、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、接口芯片這三項，由于射頻前端的特殊性以及規(guī)模較大，通常會被拎出來自成體系。

根據(jù)Yole Developpement發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2026年全球射頻前端 (RFFE) 市場將達(dá)到43億美元，2021-2026年復(fù)合年增長率為10%。

圖 | 2021-2026年全球射頻前端 (RFFE) 市場增長預(yù)測

信息源：Yole Developpement

信號鏈賽道，正在持續(xù)向頭部集中

信號鏈芯片在整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮著不可替代的作用，下游覆蓋各行各業(yè)，包括消費電子、工業(yè)、汽車、通信、人工智能等，雖然它的市場份額和復(fù)合增長率在整個半導(dǎo)體行業(yè)中不是最高的，但卻是各大模擬廠商重要的發(fā)展基點。

事實上，在上世紀(jì)九十年代前，整個模擬芯片行業(yè)是以信號鏈芯片為主的，下游主要是通信和工業(yè)兩大應(yīng)用領(lǐng)域，日本的Toshiba、Panasonic、HITACHI，美國的TI、National Semiconductor、Motorola，歐洲的Philips、Siemens等公司基于各自的技術(shù)特點及主要客戶需求占領(lǐng)細(xì)分市場，整體競爭格局十分分散，頭部前十名廠商市場份額基本相同，即使是排名第一的National Semiconductor，其市占率也才7%。

到了1996-2011年間，TI頻繁并購，在通過并購Unitrode、Power Trends壯大其電源管理產(chǎn)品線的同時，在信號鏈領(lǐng)域也有兩次關(guān)鍵性的收購。一次是，2000年當(dāng)時還是以DSP為核心業(yè)務(wù)的TI為了圍繞DSP構(gòu)建完善的高性能模擬產(chǎn)品類別，斥資76億美元收購Burr-Brown，大大增強了其在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和放大器市場的競爭力，但合并后的模擬業(yè)務(wù)營收仍然不及競爭對手ADI；另一次是在并購Burr-Brown十年后，2011年TI又斥資65億美元并購了1990年模擬賽道排名第一的National Semiconductor，填補了TI在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器領(lǐng)域的部分空白，此番收購后，TI在模擬芯片的市場份額擴大到17%，成為遙遙領(lǐng)先的模擬芯片龍頭，并成為緊隨Intel和Samsung Electronics之后的全球第三大半導(dǎo)體公司。

圖：2015年十大模擬廠商排行榜

信息源：IC Insights

圖：2020年全球十大模擬廠商排行榜

信息源：IC Insights

但在2014-2021年間，TI的老牌競爭對手，另一家信號鏈芯片巨頭——ADI，也發(fā)起了一系列并購行動：2014年斥資24.5億美元收購射頻廠商Hittite Microwave，2016年斥資148億美元收購當(dāng)時模擬賽道排名第八的Linear，2021年斥資210億美元收購Maxim，三次并購案后，ADI一舉躍升為僅次于TI的第二大模擬廠商，并憑借其精湛的信號鏈技術(shù)能力對TI的市場統(tǒng)治地位發(fā)起沖擊。也是在2014年開始收購后，ADI的市值上漲明顯加速。

當(dāng)然，除了TI和ADI間的角逐外，在過去的三十多年間，其他信號鏈芯片企業(yè)同樣也在通過并購擴張自己的產(chǎn)品和市場版圖，比如早期的Maxim收購Dallas Semiconductor，以及后來的Microchip斥資100億美元收購Microsemi，Infineon斥資101億美元收購Cypress，Renesas斥資32 億美元和67 億美元分別收購Intersil、IDT等。

圖：2020年全球信號鏈芯片競爭格局

信息源：IC Insight，中信證券研究部

2024年的今天，信號鏈芯片賽道正在持續(xù)向頭部集中。除了TI和ADI外，Skyworks、Infineon、ST、NXP、onsemi、Microchip和Renesas也是信號鏈芯片領(lǐng)域的重要玩家。

值得一提的是，經(jīng)過持續(xù)的累積，TI的料號總數(shù)已經(jīng)接近14萬款，ADI料號也超過了7.5萬款，且TI和ADI均采用IDM模式，具有技術(shù)演進(jìn)先發(fā)優(yōu)勢和較強的成本優(yōu)勢。根據(jù)TI方面的表述，其12英寸生產(chǎn)線可以使其相對競爭對手獲得40%左右的成本優(yōu)勢。不過，近年來隨著TI在電源管理芯片領(lǐng)域的不斷加碼，其信號鏈產(chǎn)品在總營收中的占比正在逐漸下降。

信號鏈芯片行業(yè)，卷卷更健康

“卷”是過去一年芯片產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵詞，信號鏈芯片產(chǎn)業(yè)亦是如此，不僅全年庫存水位上升，且大部分在售商品的價格也在持續(xù)下滑。因此，我們看到不論大大小小的信號鏈芯片廠商都在“割肉”去庫存，但另一方面我們也看到各廠商在技術(shù)方面的蓄勢發(fā)力，下面我們就來分析一下當(dāng)前線性產(chǎn)品、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、接口芯片這三類主流信號鏈產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀和全球競爭格局。

線性產(chǎn)品

信號鏈芯片中的線性產(chǎn)品主要包括放大器、比較器和模擬開關(guān)這三大類。

為何行業(yè)內(nèi)會將這三類產(chǎn)品統(tǒng)稱為線性產(chǎn)品呢？主要還是由其信號處理的特性決定的，比如運算放大器的增益不會隨信號的幅度變化而變化。

對于線性產(chǎn)品而言，各大廠商追求的技術(shù)方向是高精度、高速度和低功耗。我們還是以運算放大器為例，高精度的運算放大器可以保障電壓信號輸出的精確度，而如若要生產(chǎn)出高精度的運算放大器，首先就要保證該器件擁有較低的失調(diào)電壓、失調(diào)溫漂、偏置電流與電壓噪聲，這些對于芯片廠商來說都是不小的挑戰(zhàn)；而高速運算放大器能夠在非常短的時間內(nèi)對輸入信號進(jìn)行放大處理，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性，因此實現(xiàn)高速運放的前提是擁有較高的帶寬；此外，在便攜設(shè)備流行的今天，每一個處理環(huán)節(jié)的耗電量都需要謹(jǐn)慎評估和利用，因此市場對低功耗運算放大器的需求也不小，而要做到低功耗的前提是降低最大靜態(tài)電流，這也是評估模擬器件的一大重要參數(shù)。

圖：2019年亞洲放大器和比較器市場競爭格局

信息源：Databeans、思瑞浦招股書、eefocus

在線性產(chǎn)品方面，ADI和TI的頭部效應(yīng)極為明顯，由于線性產(chǎn)品是屬于半導(dǎo)體行業(yè)中較為細(xì)分的賽道，因此現(xiàn)有的統(tǒng)計數(shù)據(jù)不多。根據(jù)Databeans在幾年前發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2019年在亞洲放大器和比較器市場中，ADI和TI的市占率之和高達(dá)66.8%。

放眼2023年，信號鏈芯片相關(guān)公司業(yè)績雖然也呈現(xiàn)出了顯著的周期波動，但與此同時，市場上也推出了不少創(chuàng)新性的產(chǎn)品，比如：ADI將TMC4671伺服控制器和AD8410A電流檢測放大器相結(jié)合，推出了基于Trinamic技術(shù)的高速、高性能運動控制方案；TI面向下一代汽車市場推出了集成高精度放大器的電芯監(jiān)測器BQ79718-Q1和電池包監(jiān)測器BQ79731-Q1等。

縱觀當(dāng)前國內(nèi)外線性產(chǎn)品提供商的整體水平，ADI在高精度與零漂技術(shù)上處于絕對領(lǐng)先地位，TI次之，而中國的信號鏈龍頭企業(yè)思瑞浦也已經(jīng)可以提供最低失調(diào)溫漂低至0.006μV/°C的產(chǎn)品，在高精度與零漂性能上和TI產(chǎn)品性能持平，但在高壓產(chǎn)品線上，思瑞浦還不敵TI，在失調(diào)溫漂、失調(diào)電壓與電壓噪聲等指標(biāo)均有待提升。值得一提的是，雖然ADI高壓產(chǎn)品的噪聲較低，但其失調(diào)溫漂較高。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器

信號鏈芯片中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品主要包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）兩大類型。

顧名思義，ADC的主要功能是將自然界的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，例如將溫度、壓力、聲音或者圖像等模擬信號轉(zhuǎn)換成更容易儲存、處理和傳輸?shù)臄?shù)字信號。而DAC的主要功能和ADC是逆向的，它可以將離散的采樣數(shù)據(jù)重建為連續(xù)的模擬信號，最終輸出給音頻放大器、視頻編碼器、電子顯示器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)或電機控制等。

根據(jù)共研網(wǎng)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2021年全球數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器市場規(guī)模約為38億美元，其中ADC市場規(guī)模約為28億美元，占比74%。

另外，從全球市場競爭格局的角度來看，2021年ADI和TI占據(jù)全球模擬ADC/DAC市場54%的份額，但在2021年ADI收購Maxim后，其市占率實際為42%。因此，ADI和TI加總后，總市占率可達(dá)63%，與線性產(chǎn)品市場媲美。

圖：2021年全球模擬ADC/DAC市場競爭格局

信息源：鼎暉百孚，eefocus

從產(chǎn)品性能的角度，對于ADC而言，各大廠商追求的技術(shù)方向是高采樣速度和高轉(zhuǎn)換精度；而對于DAC而言，各大廠商追求的技術(shù)方向是高分辨率和低轉(zhuǎn)換誤差（包括積分非線性、差分非線性和增益誤差）。

縱觀當(dāng)前全球數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器提供商的整體水平，Sigma-Delta型低速高精度ADC采用CMOS 工藝，全球玩家較多，包括中國廠商芯海等，但高速ADC采用的是更為復(fù)雜的GaAsHBT和SiGeBiCMOS工藝，工藝細(xì)節(jié)掌握在ADI和TI等IDM廠商手中。因此，目前高速ADC幾乎被ADI和TI壟斷，而其價格也是低端ADC芯片的好幾倍?；诖?，雖然高速ADC的出貨量占總出貨量的比例不到10%，但其卻占據(jù)行業(yè)接近50%的銷售額。

值得一提的是，近年來中國廠商思瑞浦、上海貝嶺、圣邦微等也在積極發(fā)力高速ADC市場，但在高精度和高速率兼具性產(chǎn)品方面，還與ADI、TI擁有較大差距。

此外，在DAC方面，中國廠商思瑞浦在各項誤差方面可以比肩TI，在轉(zhuǎn)換速率方面可以實現(xiàn)最高125MSPS的速率，而上海貝嶺則擁有分辨率為16bit、轉(zhuǎn)換速率為250MSPS的DAC產(chǎn)品，但如果我們拿相同分辨率與通道數(shù)的產(chǎn)品和ADI、TI的產(chǎn)品相比，依舊差距不小。據(jù)悉，ADI目前最快的商用模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率為26Gsps，分辨率為3bit；而具有24bit的高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率仍高達(dá)26Msps。

接口芯片

信號鏈芯片中的接口芯片主要包括RS232/RS485/CAN/LVDS/I2C等收發(fā)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)接口產(chǎn)品、電路保護(hù)、隔離和電路轉(zhuǎn)換器這四大類型。

在RS232/RS485/CAN/LVDS/I2C一系列收發(fā)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)接口產(chǎn)品中，RS232接口和RS485接口主要用于工業(yè)儀器儀表、電力自動化等應(yīng)用場景；CAN收發(fā)器主要用于汽車電子設(shè)備、工業(yè)自動化控制系統(tǒng)等應(yīng)用場景；LVDS接口和I2C接口則主要用于屏幕、數(shù)據(jù)采集等應(yīng)用場景。

近年來，伴隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)落地，加上工業(yè)機器人、新能源汽車等新興市場的逐步普及，接口芯片市場需求增長明顯。根據(jù)IC Insights發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2020年全球接口芯片市場規(guī)模為24億美元，預(yù)計2023年將增長至27億美元。

圖：2020 年全球模擬接口市場競爭格局

信息源：Databeans、eefocus

另外，從全球市場競爭格局的角度來看，2020年TI、Maxim、ADI、NXP和onsemi的銷售額占據(jù)全球前五，市占率分別為29.1%、11.9%、7.8%、7.1%和4.1%。同樣，鑒于2021年Maxim被ADI收購，ADI當(dāng)年的市占率實際為19.7%，ADI和TI加總后，總市占率為48.8%。

值得關(guān)注的是，這幾年隨著新能源市場的爆發(fā)，隔離式接口正在成為接口產(chǎn)品的重要發(fā)展趨勢。根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2021年全球隔離式接口市場規(guī)模已達(dá)到3.2億美元，預(yù)計在2022-2027年間將保持13.6%以上的年均復(fù)合增長率。

縱觀全球隔離接口芯片提供商的整體水平，當(dāng)前全球隔離接口市場主要廠商包括SiliconLabs、ADI和TI，也是技術(shù)最頂尖的三家企業(yè)。

從細(xì)分市場來看，隔離式RS485接口的市占率超過35.6%，而中國廠商思瑞浦可以提供20MHz帶寬的隔離式RS485接口產(chǎn)品，且在同等速率下，其ESD防護(hù)能力在 TI、ADI、Renesas等廠商中排名第一。此外，在數(shù)字隔離器方面，中國廠商納芯微可以提供比TI、ADI等國際廠商更高共模瞬態(tài)抗干擾能力的產(chǎn)品。

據(jù)悉，中國廠商的涌入也給到國際廠商一些壓力，因此為了更好地保持市場強有力的競爭地位，國際廠商在2023年也推出了更具競爭力的產(chǎn)品。比如TI推出了基于信號隔離半導(dǎo)體技術(shù)的全新光耦仿真器產(chǎn)品——ISOM81x系列（數(shù)字輸入輸出）和ISOM87x系列（模擬輸入輸出）。

據(jù)悉，該系列光耦仿真器采用的 SiO2 隔離柵具有 500VRMS/μm 的高介電強度，明顯強于市場上許多光耦合器中使用的空氣絕緣層 (1 VRMS/μm)，使新器件產(chǎn)品系列可為終端產(chǎn)品設(shè)計提供長達(dá)40多年的保護(hù)。該光耦仿真器在提供高達(dá)3,750VRMS 的隔離保護(hù)的同時，還可提供低得多的IF和電源電流，從而降低高達(dá)80%的功耗。此外，相比典型高速光耦合器支持的1 Mbps-10 Mbps的數(shù)據(jù)速率區(qū)間，ISOM8710可支持25 Mbps，吞吐量更高。在帶寬方面，ISOM8110擁有680 kHz的高帶寬，可以減小強制磁性元件（電感器和變壓器）的尺寸。

綜上，在“卷”的背后，不管是充分競爭下對于下游系統(tǒng)應(yīng)用市場的價格利惠，還是針對某些應(yīng)用領(lǐng)域所需尖端技術(shù)的突破，都不一定是壞事兒。

2024年，信號鏈芯片迎來首輪復(fù)蘇

在經(jīng)歷了長周期價格下探后，2023年四季度，伴隨著GPU對HBM存儲芯片需求的上揚，加上存儲廠商的主動減產(chǎn)，存儲芯片市場終于筑底完成，首先迎來回暖信號。

2024年1月，以信號鏈芯片為代表的模擬芯片市場又泛起回暖漣漪，相關(guān)芯片價格有望進(jìn)入上升渠道。據(jù)悉，ADI就在日前發(fā)布了漲價函，表明公司相關(guān)產(chǎn)品將從2024年2月開始漲價，漲幅為10%-20%。

而關(guān)于交貨周期，不同級別的信號鏈芯片將呈現(xiàn)出兩極分化趨勢，高端芯片交貨周期相對較長，中低端芯片由于庫存水位依舊高筑，交貨周期還將持續(xù)改善。此外，從不同的應(yīng)用領(lǐng)域來看信號鏈芯片的交貨周期規(guī)律也是不盡相同，比如面向消費產(chǎn)品的交貨已經(jīng)縮短到16-20周，而面向通信和醫(yī)療行業(yè)的交貨周期仍然長達(dá)56周。

審核編輯：湯梓紅