功率半導(dǎo)體作為電子電力設(shè)備中電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心,主要用于改變電子裝置中電壓和頻率、直流交流轉(zhuǎn)換(變頻、變壓、變流和功率管理)等。功率半導(dǎo)體可以分為功率IC?和功率分立器件兩大類。功率分立器件主要包括二極管、晶閘管、晶體管等產(chǎn)品;功率IC?可分為AC-DC、AC-DC和?PMIC?等器件。
本文將主要討論功率IC的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢??申P(guān)注已發(fā)布的《產(chǎn)研|中國功率分立器件產(chǎn)業(yè)分析》。
?功率IC的技術(shù)趨勢
近年來,新能源汽車、消費電子、工業(yè)自動化、家電變頻、5G通信等領(lǐng)域的發(fā)展,帶動了功率IC的發(fā)展和升級。功率IC是指將高壓功率器件與其控制電路、外圍接口電路及保護(hù)電路等集成在同一芯片的集成電路,是系統(tǒng)信號處理部分和執(zhí)行部分的橋梁。
功率IC?隸屬于模擬IC,根據(jù)功能可大致分為AC/DC、DC/DC、電源管理、驅(qū)動IC?等,其它還有柵極驅(qū)動芯片(GateDriver)、熱插拔芯片(HotSwap)、低壓差調(diào)節(jié)器芯片(LDORegulator)、線性調(diào)節(jié)器芯片(LinearRegulator)、單片功率級芯片(MonolithicPower Stage)、多片功率級芯片(Multi-ChipPowerStage)、功率因素校正芯片(PowerFactor Corrector)、以太網(wǎng)供電芯片(PowerOver Ethernet)、電壓監(jiān)控芯片(VoltageSupervisor)、參考電壓(VoltageReference)等。
電源管理IC是功率IC的最大分類,甚至不少人將功率IC直接稱為“電源芯片”。依據(jù)輸入電源屬性、工作原理、耐壓高低、輸出功率、輸出電源屬性、電源轉(zhuǎn)換方式、開關(guān)頻率等主要參數(shù)或技術(shù)指標(biāo),電源芯片可以分成AC-DC(交流-直流)電源芯片、線性降壓電源(LDO)芯片和DC-DC(直流-直流)電源芯片三大類。
從產(chǎn)品功能區(qū)別來看,AC-DC電源芯片一般用于直接使用交流市電供電的電子產(chǎn)品或設(shè)備中,例如電源適配器、開關(guān)電源模塊、充電器、LED照明驅(qū)動等領(lǐng)域;線性降壓電源芯片(LDO)僅能實現(xiàn)降壓變換,大多用于輸入輸出壓差和輸出功率較小的領(lǐng)域;而DC-DC電源芯片功能多樣,可實現(xiàn)降壓、升壓、升降壓和負(fù)壓等變換,可輸出恒壓、恒流、恒壓+恒流等模式,廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品或設(shè)備中。
功率IC芯片種類多樣,相關(guān)制造工藝技術(shù)類型也很多,主要包括BCD工藝(BipolarCMOS DMOS, BCD)、BiCMOS工藝(BipolarCMOS)、CDMOS工藝(CMOSDMOS)、MixedSignal工藝(模擬混合信號工藝)、Analog工藝(模擬)、CMOS工藝等等,目前晶圓代工企業(yè)(Foundry)最先進(jìn)的BCD工藝已演進(jìn)到40nm。
當(dāng)下功率IC的技術(shù)趨勢,正向著高集成度、定制化、高可靠性等方向演進(jìn)。高可靠性意味著功率IC的設(shè)計定制化;高集成度意味著功率IC日益復(fù)雜、制造工藝先進(jìn)化,目前已往40nm工藝節(jié)點往前邁進(jìn);定制化意味著終端客戶需求多樣、產(chǎn)品差異化;高可靠性意味著國內(nèi)客戶已向高端產(chǎn)品邁進(jìn)、IC參數(shù)的余量和溫度范圍等要求日益提升。國產(chǎn)功率IC高端產(chǎn)品缺位,需要加大技術(shù)投入和積累,及時了解和滿足客戶需求,方能贏得市場。中國功率IC研發(fā)在高端應(yīng)用賽道上有些缺失,如在工業(yè)領(lǐng)域、汽車產(chǎn)業(yè)、計算市場的服務(wù)器、通信的局端設(shè)備等可靠性要求高的領(lǐng)域。
根據(jù)國際市場調(diào)研機(jī)構(gòu)TransparencyMarketResearch分析,2026年全球電源管理芯片市場規(guī)模將達(dá)到565億美元,預(yù)計2018-2026年期間的年復(fù)合增長率為10.69%。
據(jù)統(tǒng)計,2021年全球功率IC市場規(guī)模為305億美元,預(yù)計2022年將保持穩(wěn)定。2023年,全球半導(dǎo)體芯片、特別是DRAM等存儲器價格的大幅下滑、庫存消化、市場競爭將導(dǎo)致全球半導(dǎo)體市場和全球功率IC大幅下滑,之后將恢復(fù)增長態(tài)勢。功率IC在全球功率半導(dǎo)體消費中占比超過50%。
功率半導(dǎo)體在半導(dǎo)體生態(tài)中的位置及其產(chǎn)品范圍
?增長率超100%,國產(chǎn)功率IC或為價值洼地
全球功率IC前10大公司營收及市占,數(shù)據(jù)來源:芯謀研究
2021年全球功率IC的龍頭企業(yè)是美國TI公司,營收和市占遙遙領(lǐng)先。深入分析TI公司的功率IC,細(xì)分類型齊全、各類型營收位居前列,是全球當(dāng)之無愧的功率IC領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)。其次是美國高通公司,高通的手機(jī)芯片全球最大,配套PMU芯片營收位居第一。在功率分立器件領(lǐng)域排名第一的英飛凌則排在第三位??傮w來說,全球前10大功率IC公司研發(fā)能力強(qiáng),技術(shù)和產(chǎn)品積累深厚,各具優(yōu)勢。
據(jù)與非研究院統(tǒng)計,目前,國內(nèi)功率IC廠商約為160家,從城市分布來看(總部所在地),廣東44家,上海37家,江蘇25家,陜西10家,北京8家,浙江8家,天津5家,福建7家,四川3家,山東3家,安徽3家,重慶1家,湖南2家,湖北3家。廣東、上海、江蘇成為了功率IC企業(yè)的前三大城市,基本上與功率分立器件的布局重合,甚至其中不少企業(yè)的業(yè)務(wù)也包括功率分立器件。與2021年中國IC設(shè)計業(yè)規(guī)模最大的十個城市相比(按IC銷售額排名:上海、北京、深圳、杭州、無錫、西安、南京、武漢、珠海、成都),廣東地區(qū)由于距離制造業(yè)客戶更近,因此具有更為強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)聚集效應(yīng)。
在中國,從事功率IC設(shè)計和制造的企業(yè)和類型很多,F(xiàn)abless、IDM、Foundry等各種類型的企業(yè)都包括在其中。2021年,全球半導(dǎo)體芯片行業(yè)上游產(chǎn)能供應(yīng)不足,需求端因汽車銷量增加、新冠疫情催生出的居家辦公需求增加而爆發(fā)式增長,行業(yè)整體處于供需失衡的狀態(tài)。
功率IC這一領(lǐng)域,技術(shù)入門門檻不算高,但對企業(yè)的持續(xù)研發(fā)能力要求很高。國際市場上,幾家海外的巨頭企業(yè)入行較早,研發(fā)能力很強(qiáng),技術(shù)和產(chǎn)品積累深厚,占據(jù)了較大的市場份額。相比英飛凌、德州儀器、意法半導(dǎo)體等海外巨頭,國內(nèi)企業(yè)規(guī)模相對仍小,業(yè)績增速變化跟隨行業(yè)景氣度波動更大。伴隨國際大廠逐步退出低附加值的中低端消費電子市場,為國內(nèi)相關(guān)企業(yè)快速成長提供了機(jī)遇。在工業(yè)、通信、車規(guī)級領(lǐng)域,由于對產(chǎn)品的質(zhì)量要求比較苛刻,國際大廠相比國內(nèi)廠商還具有較大優(yōu)勢。
2021年中國大陸前10大功率IC公司營收和增速,來源:芯謀研究
由于全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的短缺,中國功率IC企業(yè)迎來巨大的發(fā)展機(jī)遇,包括晶豐明源、富滿微電子、南芯半導(dǎo)體、明微電子、貝嶺股份、杰華特微電子在內(nèi)的本土功率IC企業(yè)的增長都超過了100%。增長如此巨大的另一面,可能是本土功率IC企業(yè)的起點低,同時在資本市場上仍處于價值洼地。
?本土知名功率IC企業(yè)盤點
目前,國內(nèi)功率IC前十的企業(yè)合計市場份額占比不到10%,業(yè)績增長和估值增長的主邏輯還是國產(chǎn)替代。汽車智能化、電動化、光伏等需求將會推動國產(chǎn)功率IC的發(fā)展。
與非研究院同時也羅列了一些比較知名的中國本土功率IC企業(yè):
鈺泰科技(上海)有限公司
專注于DC/DC技術(shù)領(lǐng)域。鈺泰提供的電源管理芯片,應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋智能手機(jī)、MID、機(jī)頂盒、LCDTV等眾多領(lǐng)域。其產(chǎn)品得到了中國臺灣聯(lián)發(fā)科(MTK),海思,中國臺灣揚智(Ali),瑞芯微(Rockchip),復(fù)旦微電子等行業(yè)領(lǐng)先的主控商的認(rèn)可,并寫入方案的推薦電源供應(yīng)商。
珠海全志科技股份有限公司
主營:多核智能終端應(yīng)用處理器、智能電源管理芯片等。
圣邦微電子(北京)股份有限公司
主營:在電源管理類模擬芯片方面,該公司產(chǎn)品包括LDO、微處理器電源監(jiān)控電路、DC/DC降壓轉(zhuǎn)換器、DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器、DC/DC升降壓轉(zhuǎn)換器、背光及閃光燈LED驅(qū)動器、AMOLED電源芯片、PMU、OVP及負(fù)載開關(guān)、電池充放電管理芯片、電池保護(hù)芯片、馬達(dá)驅(qū)動芯片、MOSFET驅(qū)動芯片等。
目前已擁有25大類3500余款產(chǎn)品可供銷售,是國內(nèi)產(chǎn)品種類最多的模擬芯片廠商之一。產(chǎn)品覆蓋信號鏈與電源管理芯片的多個細(xì)分領(lǐng)域,業(yè)務(wù)覆蓋范圍廣,有望全面承接國產(chǎn)化需求。擁有一大批諸如中興、聯(lián)想、長虹等優(yōu)質(zhì)終端客戶群,行業(yè)特性決定了這些客戶的高忠誠度,筑造公司的客戶壁壘。
芯朋微電子股份有限公司(Chipown)
主營:AC-DC、DC-DC、LEDDriver、DisplayDriver、Charger、MOSFET等。公司在國內(nèi)創(chuàng)先開發(fā)成功并量產(chǎn)了單片700v高低壓集成開關(guān)電源芯片、200VSOI MOS/LIGBT集成芯片、100VCMOS/LDMOS集成芯片等產(chǎn)品。
芯朋微是小家電電源管理芯片細(xì)分龍頭,在美的、格力等國內(nèi)一線家電廠商深受認(rèn)可。今年以來,公司大家電芯片開始進(jìn)入大批量量產(chǎn),為公司開啟新的增長引擎。生活小家電、清潔小家電、廚房小家電以及美容個護(hù)等需求復(fù)蘇較快,銷量快速增長。
在小家電領(lǐng)域,是美的生活家電、廚房電器、清潔電器等產(chǎn)品的主力國產(chǎn)電源芯片提供商,產(chǎn)品可靠性、交期、協(xié)同研發(fā)服務(wù)等深受客戶認(rèn)可。
富滿微
公司目前具備各類IC產(chǎn)品千余種,并持續(xù)豐富產(chǎn)品線。公司率先卡位小間距&MiniLED驅(qū)動芯片優(yōu)質(zhì)賽道,快充芯片布局領(lǐng)先,電源管理芯片產(chǎn)品線豐富,并積極布局射頻IC領(lǐng)域,具備電源管理芯片設(shè)計、封裝和測試一體化供應(yīng)能力,公司在核心產(chǎn)品縱深開拓和產(chǎn)業(yè)鏈廣度延伸兩大方面進(jìn)行戰(zhàn)略布局,逐步由單一芯片提供商轉(zhuǎn)變?yōu)槠脚_型模擬IC方案服務(wù)商,未來成長空間廣闊。
蘇州易能微電子科技有限公司
主營:電源管理IC。
上海貝嶺股份有限公司
主營:電源管理電路,電能計量電路,驅(qū)動電路,接口電路,ADC電路,MCU電路,EEPROM存儲器電路,MOSFET及分立器件,煙霧檢測電路,其他芯片。
重點發(fā)展消費類和工控類兩大產(chǎn)品板塊業(yè)務(wù),公司集成電路產(chǎn)品業(yè)務(wù)細(xì)分為電源管理、智能計量及SoC、非揮發(fā)存儲器、功率器件和高速高精度ADC等5大產(chǎn)品領(lǐng)域,主要目標(biāo)市場為電表、手機(jī)、液晶電視及平板顯示、機(jī)頂盒等各類工業(yè)及消費電子產(chǎn)品。
2021年電源管理芯片營收增長105%并帶動毛利率環(huán)比提升,經(jīng)營指標(biāo)全面改善,高性能ADC銷售額增長,功率產(chǎn)品線陸續(xù)完善,公司在汽車電子市場實現(xiàn)突破,一款車規(guī)LDO實現(xiàn)小批量銷售,多款車規(guī)產(chǎn)品接到意向需求,預(yù)計下半年可以陸續(xù)實現(xiàn)銷售。非揮發(fā)存儲器EEPROM產(chǎn)品銷售額增長約52%,主要來源于非手機(jī)攝像頭模組市場增長。
南京微盟電子有限公司
主營:主要經(jīng)營電源管理產(chǎn)品的開發(fā)和銷售、主要產(chǎn)品包括LDO系列,DC/DC系列、LEDDRIVER、AC/DC系列、鋰電管理、電壓檢測系列、數(shù)?;旌闲酒?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/1572025.html">音頻功放IC系列等。
矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)(杭州)有限公司
主營:公司的主要產(chǎn)品為高性能模擬類功率IC為主。電源IC產(chǎn)品都是由業(yè)界領(lǐng)先的技術(shù)制造。廣泛應(yīng)用于汽車、電腦、電視和其它設(shè)備。
深圳比亞迪微電子有限公司
主營:功率MOSFET、電池保護(hù)芯片、電源管理芯片、IGBT芯片及模組、CMOS圖像傳感器、消噪IC、音頻功放和二極管等。
深圳市華之美半導(dǎo)體有限公司
主營:專業(yè)從事各種電源管理IC和功率半導(dǎo)體器件的設(shè)計、生產(chǎn)和銷售。
深圳芯智匯科技有限公司
主營:主要從事高性能模擬芯片設(shè)計和系統(tǒng)技術(shù)支持服務(wù),是國內(nèi)領(lǐng)先的電源芯片和模擬器件供應(yīng)商。目前主要產(chǎn)品包括:電源管理單元、音頻編解碼器、移動電源單芯片方案等
安克創(chuàng)新
主營:功率器件和功率IC兩大類,產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域主要以消費類電子為主,少部分應(yīng)用于安防領(lǐng)域、網(wǎng)絡(luò)通訊領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域??蛻舭ㄐ∶住CL、傳音等品牌客戶以及華勤、聞泰、龍旗等ODM客戶,與北京燕東微電子股份有限公司、上海先進(jìn)半導(dǎo)體制造有限公司、杭州士蘭微電子股份有限公司、通富微電子股份有限公司和嘉盛半導(dǎo)體(蘇州)有限公司等行業(yè)內(nèi)知名的晶圓制造廠商和封裝測試廠商均建立了長期穩(wěn)定的合作關(guān)系。
晶豐明源
主營:LED驅(qū)動芯片、電機(jī)驅(qū)動芯片、AC/DC電源芯片、DC/DC電源芯片等產(chǎn)品系列,目前研發(fā)重心是AC/DC芯片和為CPU/GPU供電的大電流DC/DC芯片。隨著智能家居應(yīng)用場景增多,智能LED電源驅(qū)動芯片的銷量增速大超通用LED產(chǎn)品。在主要營收來源LED照明產(chǎn)品需求旺盛、滿產(chǎn)滿銷的推動下,該公司2021年業(yè)績大增。
芯龍技術(shù)
主營:高壓、高效率、大功率的電源管理IC。其產(chǎn)品則主要為開關(guān)型DC-DC電源芯片,屬于功率控制電路及半導(dǎo)體電力電子器件。
應(yīng)用涉及手持式便攜式電子產(chǎn)品、消費類家用電器、汽車電子、工業(yè)控制和計算機(jī)、半導(dǎo)體照明、新能源管理、多媒體音視頻等領(lǐng)域。
前五大客戶包括海力精工、杭州旭航、上海繹恒、聯(lián)本科技和矽潤芯,且相對穩(wěn)定。但這也意味著公司整體市場擴(kuò)張能力有待提高。
?點評:苦練內(nèi)功,剩者為王
近年來,隨著國內(nèi)新能源汽車、5G通信等應(yīng)用市場迅速發(fā)展,市場對于功率IC的需求也在與日俱增。加之國際外部環(huán)境的影響,“缺芯潮”的出現(xiàn)也進(jìn)一步加速了功率IC領(lǐng)域的國產(chǎn)替代。中國作為全球第一的制造大國,為功率IC的本土崛起提供了環(huán)境制程。
在這一背景下,2021年包括晶豐明源、圣邦股份等一批本土功率IC企業(yè)脫穎而出,面對強(qiáng)勁的市場需求,產(chǎn)能成了諸多廠商的決勝砝碼。另一方面,由于本土企業(yè)普遍技術(shù)積累不足,一旦缺貨緩解,將重新面臨國際巨頭的激烈競爭。
國內(nèi)從事功率IC領(lǐng)域的公司數(shù)量雖然較多,和國際領(lǐng)先企業(yè)相比,仍存在產(chǎn)品類型少,市場應(yīng)用覆蓋面窄,營收規(guī)模較小等不足。國內(nèi)功率IC產(chǎn)業(yè)沒有絕對優(yōu)勢的行業(yè)龍頭,仍是群雄逐鹿的場面。國內(nèi)不少企業(yè)切入功率IC市場,包括傳統(tǒng)的家電制造商,也紛紛入局。國內(nèi)做到上市的有十幾家,營收過1億元的功率IC企業(yè)大概有二十多家。
2021年的缺貨和漲價潮,對于下游終端客戶的傷害非常嚴(yán)重,有可能已經(jīng)透支了功率IC的未來需求。因此,本土功率IC企業(yè)有必要苦煉內(nèi)功,加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)、企業(yè)運營和人才儲備,在市場下行的趨勢下迎接挑戰(zhàn),剩者為王。