半導體系列10-半導體行業(yè)研究:集成電路之模擬芯片總結(jié)
導語--經(jīng)過前面九篇文章的梳理,我們基本上如愛麗絲一般漫游了整個集成電路芯片的細分行業(yè),前面兩篇文章我們介紹了模擬芯片的兩個細分行業(yè),但還有兩個小問題我覺得有必要再單獨成篇梳理一下,就好像世界杯,比賽一場一場打,所有比賽打完,頒獎儀式就會輕松一些,這邊文章相對較短,我們就把它當成決賽之后的頒獎儀式,同時也作為我們繼續(xù)前行途中的一座中繼驛站吧。
現(xiàn)在我們已經(jīng)大致了解了模擬芯片的主要知識,接下來我們還想回答以下兩個問題,其一是回過頭來看,模擬芯片與數(shù)字芯片有什么區(qū)別呢?其二是,模擬芯片行業(yè)的主要玩家有哪些呢?接下來我們一一作答。
模擬芯片與數(shù)字芯片的主要區(qū)別有:
1.?模擬芯片的產(chǎn)品生命周期長:與數(shù)字芯片追求運算效率與成本不同,模擬芯片評價標準重點在于電路速度、分辨率、功耗、信噪比、穩(wěn)定性等指標,因此產(chǎn)品認讓過程更夏雜、周期更長,迭代過程受摩爾定律影響更小,最終達標產(chǎn)品生命周期也更長。數(shù)字芯片大多用于手機、電腦等消費領域,產(chǎn)品認證周期為3-6個月,生命周期則為1-2年;模擬芯片用途廣泛,消費電子產(chǎn)品認證周期約6個月,工業(yè)、通信等相關產(chǎn)品約2-3年,汽車等相關產(chǎn)品的認證周期約5年,許多產(chǎn)品生命周期可超5年,龍頭所產(chǎn)拳頭產(chǎn)品可超10年,如德州儀器1979年推出的音頻運算放大器NE5532已銷售超40年。此外模擬芯片的下游應用分散,結(jié)合生命周期長的特點,使得模擬芯片受單一下游市場需求波動影響小,與半導體行業(yè)周期性波動相比,模擬芯片市場波動性相對更小,行業(yè)具有抗周期性屬性。
2.?在設計難度方面,數(shù)字芯片更加看重邏輯設計,可在系統(tǒng)級上進行設計,同時擁有成熟的EDA輔助設計軟件,而模擬芯片需在電路級上進行設計,可使用的EDA軟件也相對較少,所以更加依賴人工設計,對工程師的要求更高,優(yōu)秀模擬芯片設計工程師資源尤為稀缺。
3.?在制程與性能要求方面,數(shù)字芯片看重PPAC (Performance,Power,Area,Cost),故選擇追逐先進制程,尤其是CPU、GPU等微處理器在制程方面快速迭代,目前已經(jīng)發(fā)展至5nm,而臺積電預計3nm制程將于2022年實現(xiàn)量產(chǎn)。與數(shù)字芯片不同,模擬芯片所要求的高信噪比、高穩(wěn)定性、高精度、低功耗等特性并不會隨著集中度的提升而線性上升,因此通常采用成熟制程(0.13um,0.18um是主流)。為了降低制造成本,模擬芯片IDM龍頭TI與Infineon等正逐漸將更多產(chǎn)能轉(zhuǎn)換為12寸晶圓線,國內(nèi)模擬芯片廠商大多選擇在8寸晶圓線上生產(chǎn)。
4.?此外由于模擬芯片下游應用廣泛且多樣化,而產(chǎn)品性能與下游應用相關,因此需要通過特色工藝與設計結(jié)合實現(xiàn)定制化需求。何為特色工藝?半導體工藝可分為特色工藝與邏輯工藝,與邏輯工藝對比,特色工藝具備非尺寸依賴及工藝器件多樣化等特點(所謂非尺寸依賴是指不追求先進制程而以成熟制程為主,所謂工藝器件多樣化是指工藝平臺多,可選用器件和模塊類型多。限于篇幅,特色工藝有機會的話未來我們在行業(yè)深度或者半導體工藝的介紹中再詳細介紹)。
簡單起見,我們將上述的區(qū)別總結(jié)為以下表格:
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接下來我們介紹模擬芯片行業(yè)的主要玩家。由于豐富的產(chǎn)品種類伴隨較長的生命周期,頭部廠商也較難取得壟斷優(yōu)勢,全球模擬芯片競爭格局整體相對分散。 另一方面,經(jīng)過漫長的發(fā)展歷程,頭部廠商通過并購和自身研發(fā)投入實現(xiàn)強者恒強,份額逐步向龍頭集中,模擬芯片領域呈現(xiàn)一超多強的格局,2021 年全球前十大模擬芯片公司合計市占率為 68.3%。 其中,排名第一的是 TI 市占率為 19%, ADI位居第二,市占率為 12.7%。此外,英飛凌、 ST、 Qorvo、 NXP 等均取得 5%以上的市場份額。與海外龍頭公司相比,我國模擬芯片設計公司規(guī)模相對尚小但發(fā)展空間巨大,國內(nèi)主要的模擬芯片企業(yè)有圣邦股份、思瑞浦、納芯微等等,以及做射頻芯片的卓勝微等。
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現(xiàn)在我們的列車已經(jīng)緩緩駛過集成電路這一站,回望來路,一切都變得清晰了些,展望前程,仍有迷霧。接下來讓我們一起出發(fā),再去看一看半導體其他的細分行業(yè)。經(jīng)歷漫長的旅程,未來我們撥開迷霧,一切終將清晰,半導體的全貌將會如以下幾句名言所料,“它是站在海岸遙望海中已經(jīng)看得見桅桿尖頭了的一只航船,它是立于高山之巔遠望東方已見光芒四射噴薄欲出的一輪朝日,它是躁動于母腹中的快要成熟了的一個嬰兒”。
我們中國的半導體產(chǎn)業(yè)也必將一樣!