【研報】電子元器件行業：模擬芯片龍頭如何崛起？-20200505[22頁].pdf

1、 東方財智 興盛之源 DONGXING SECURITIES 行 業 研 究 東 興 證 券 股 份 有 限 公 司 證 券 研 究 報 告 模擬芯片模擬芯片：龍頭如何崛起？龍頭如何崛起？ 2020 年 05 月 05 日 看好/維持 電子元器件電子元器件 行業行業報告報告 分析師分析師 劉慧影 電話：010-66554130 郵箱：liuhy_ 執業證書編號：S1480519040002 研究助理研究助理 李美賢 電話：66554008 郵箱：limx_ 投資摘要： 市場對模擬芯片存在許多疑問，我們在本篇報告，回答了回答了以下三個問題以下三個問題： 模擬芯片的重要性何在模擬芯片的重要性何在？

2、所有數據的源頭是模擬信號，模擬芯片是集成的模擬電路，用于處理廣泛存在的模擬信號?，F代的 電子系統，手機、數碼相機、心電圖儀、飛機系統、汽車倒車顯示儀等，都離不開模擬芯片的運作。從 1958 年集成電路的誕 生，到 1968 年出現的第一個集成運放開始，再到 2018 年，模擬芯片已成為一個全球規模近 600 億美元的產業。 成長邏輯：成長邏輯：如今的如今的模擬芯片龍頭是如何崛起的模擬芯片龍頭是如何崛起的？電子行業，一向是需求驅動技術進步。目前排名靠前的模擬芯片公司，基本 都是成立在集成電路誕生的 60 年代初和黃金的 90 年代，與集成電路行業共同成長，依靠對模擬技術的原始積累（Know-ho

3、w） 形成了核心競爭力。1）從下游來看，60-70 年代，在模擬芯片產業的起步階段，工業領域對信號鏈的巨大需求，推動了早期 ADI、德州儀器等模擬巨頭的成長。2）從產品來看，節電的需求推動電源管理芯片從一個 1 億美元的小行業迅速發展為 250 億美元的行業，德儀憑借電源管理方面的絕對優勢，成長為如今的龍頭。3）從生產模式來看，行業千差萬別的需求推動了 ADI 逐步轉向無晶圓廠模式，也促使了一批新 Fabless 廠家的蓬勃發展。 估值邏輯：估值邏輯：高估值高估值的模擬芯片公的模擬芯片公司有何特征司有何特征？縱觀歷史，我們發現，那些帶來高凈利潤增長的模擬公司，市值往往有相近的 高增長。另外，對

4、于高增長、下游穩定的模擬芯片公司，往往擁有較高的估值。MPS（Monolithic Power System）專注工業 領域，同時產品主要是增長迅速的電源管理芯片，估值一直處于較高水平。 風險提示風險提示：宏觀經濟出現重大變化、研發進度不及預期。 P2 東興證券深度報告東興證券深度報告 模擬芯片產業：龍頭如何崛起？ 東方財智 興盛之源 DONGXING SECURITIES 目目 錄錄 1. 模擬芯片的必要性模擬芯片的必要性 . 4 1.1. 模擬芯片是處理外界信號的第一關 . 4 1.2. 信號鏈和電源管理：兩類重要的模擬芯片 . 7 1.3. 模擬芯片各細分市場中，龍頭遙遙領先 . 9 2

5、. 成長邏輯：需求發展驅動模擬芯片三大變化成長邏輯：需求發展驅動模擬芯片三大變化.10 2.1. 下游變化：消費電子占信號鏈比重減小 .10 2.2. 產品結構變化：電源管理明顯受益于消費電子和工業的增長 .13 2.3. 商業模式變化：應用型芯片的崛起降低自建廠房的重要性 .15 3. 估值邏輯：模擬芯片公司如何估值？估值邏輯：模擬芯片公司如何估值？.16 3.1. 指標：歷史來看，PEG 相對較好.16 3.2. 什么公司值得高估值？ .17 4. 展望未來，中國能否出現下一個德展望未來，中國能否出現下一個德州儀器？州儀器？.18 4.1. 技術差距有望縮短 .18 4.2. 巨大市場提供

6、國產替代機遇 .18 5. 風險提示風險提示 .20 插圖目錄插圖目錄 圖圖 1： 模擬芯片是信號處理必不可少的一環模擬芯片是信號處理必不可少的一環 . 4 圖圖 2： 模擬芯片主要是信號鏈和電源管理芯片，模擬芯片主要是信號鏈和電源管理芯片，2018 年市場規模年市場規模 527億美元億美元. 5 圖圖 3： 從從 60年代至今，模擬芯片市場規模已發展至近年代至今，模擬芯片市場規模已發展至近 600億美元億美元 . 5 圖圖 4： 30年來，模擬芯片的市場份額逐漸向龍頭集中年來，模擬芯片的市場份額逐漸向龍頭集中 . 6 圖圖 5： 運放是許多模擬器件的基礎，比如濾波器就是由運放和電阻組成運放是

7、許多模擬器件的基礎，比如濾波器就是由運放和電阻組成 . 7 圖圖 6： 數據轉換器包括數模轉換器（數據轉換器包括數模轉換器（DAC）和模數轉換器（）和模數轉換器（ADC） . 7 圖圖 7： 電路中常見的電源管理需求電路中常見的電源管理需求. 8 圖圖 8： 穩壓是電路的基本功能穩壓是電路的基本功能. 8 圖圖 9： 電源管理芯片應用領域廣泛電源管理芯片應用領域廣泛. 9 圖圖 10： LDO 和和 DC-DC轉換器是常見的兩類電源管理芯片轉換器是常見的兩類電源管理芯片 . 9 圖圖 11： 模擬芯片主要是信號鏈和電源管理芯片模擬芯片主要是信號鏈和電源管理芯片 . 9 圖圖 12： 2015年

8、運算放大器市場格局年運算放大器市場格局 .10 圖圖 13： 2018年電源管理年電源管理市場份額市場份額 .10 圖圖 14： 2010年數據轉換器市場份額年數據轉換器市場份額 .10 圖圖 15： 數據轉換器龍頭亞德諾份額逐漸擴大數據轉換器龍頭亞德諾份額逐漸擴大 .10 圖圖 16： 在在 2000年，消費電子市場曾支撐年，消費電子市場曾支撐 ADI 四分之一的營收四分之一的營收 . 11 圖圖 17： 運放下游市場中，消費電子僅占運放下游市場中，消費電子僅占 8% . 11 圖圖 18： 數據轉換器下游數據轉換器下游市場中，消費電子占比較小市場中，消費電子占比較小 . 11 圖圖 19：

9、 飛機上具有多個傳感器，需要大量的信號鏈產品處理交互的需求飛機上具有多個傳感器，需要大量的信號鏈產品處理交互的需求 .12 圖圖 20： 消費電子市場，信號鏈產品主要走消費電子市場，信號鏈產品主要走“更高集成度、更小尺寸更高集成度、更小尺寸”的路線的路線 .12 qRsNoOsOrMoQtRmNuMoPoN7N8Q6MoMoOpNoOfQpPsPeRoOsN8OpPzQuOrQzQvPmRuN 東興證券深度報告東興證券深度報告 模擬芯片產業：龍頭如何崛起？ P3 東方財智 興盛之源 DONGXING SECURITIES 圖圖 21： 運算放大器占模擬芯片比例減少運算放大器占模擬芯片比例減少

10、.13 圖圖 22： 從從 80年代開始，數模轉換器占模擬芯片比例減少年代開始，數模轉換器占模擬芯片比例減少.13 圖圖 23： 從從 80年代開始，電源管理占模擬芯片比例大幅增加年代開始，電源管理占模擬芯片比例大幅增加.14 圖圖 24： 標準型模擬芯片出貨量大于應用型標準型模擬芯片出貨量大于應用型 .15 圖圖 25： 市場規模上，應用型模擬芯片大于標準型市場規模上，應用型模擬芯片大于標準型 .15 圖圖 26： ADI 的資本支出占經營性現金流比重減少的資本支出占經營性現金流比重減少 .16 圖圖 27： TI 三個階段的市值增長與凈利三個階段的市值增長與凈利 CAGR相關性同樣較強相關

11、性同樣較強.17 圖圖 28： ADI 三個階段的市值增長與凈利三個階段的市值增長與凈利 CAGR相關性較強相關性較強.17 圖圖 29： MPS 市值穩步增長市值穩步增長.18 圖圖 30： 亞德諾早期發展依賴于政府營收亞德諾早期發展依賴于政府營收 .19 圖圖 31： 中國為全球半導體最大市場中國為全球半導體最大市場 .19 表格目錄表格目錄 表表 1： 2018年，前年，前 10大模擬芯片公司市占率超大模擬芯片公司市占率超 50% . 5 表表 2： 前前 10大模擬芯片公司擅長領域大模擬芯片公司擅長領域 . 6 表表 3： 手機內各功能模塊需要不同的電源管理器件配合手機內各功能模塊需要

12、不同的電源管理器件配合 .14 表表 4： 本土模擬本土模擬芯片廠商代表芯片廠商代表.20 P4 東興證券深度報告東興證券深度報告 模擬芯片產業：龍頭如何崛起？ 東方財智 興盛之源 DONGXING SECURITIES 1. 模擬芯片的必要性模擬芯片的必要性 1.1. 模擬芯片是處理外界信號的第一關模擬芯片是處理外界信號的第一關 所有數據的源頭是模擬信號，所有數據的源頭是模擬信號，模擬芯片是集成的模擬電路模擬芯片是集成的模擬電路，用于，用于處理處理模擬模擬信號。信號。模擬信號是在時間和幅值上 都連續的信號，數字信號則是時間和幅值上都不連續的信號。外界信號經傳感器轉化為電信號后，是模擬信 號，

13、在模擬芯片構成的系統里進行進一步的放大、濾波等處理。處理后的模擬信號既可以通過數據轉換器輸 出到數字系統進行處理，也可以直接輸出到執行器。 常見的數?；旌舷到y包括：消費領域的手機、個人電腦、數碼相機、麥克風、揚聲器等，工業領域的溫度檢 測器、心電圖儀、飛機系統，汽車領域的倒車顯示儀等，模擬芯片無處不在。 圖圖1：模擬芯片模擬芯片是信號處理必不可少的一環是信號處理必不可少的一環 資料來源：模擬電子電路, 東興證券研究所 信號以電的形式傳遞，根據電流/電壓的強弱分成兩類模擬信號，弱電和強電。信號鏈產品負責對弱電進行處 理。電源管理產品主要對強電進行處理，亦處理弱電。 全球模擬芯片市場空間近全球模擬

14、芯片市場空間近 600 億美元。億美元。全球集成電路市場 3402 億美元，模擬電路占 15%。模擬電路中，信 號鏈市場 143 億美元，電源管理市場 216 億美元。從 1968 年出現的第一個集成運放開始，到 2018 年，模 擬芯片已成為一個全球規模近 600 億美元的產業。 東興證券深度報告東興證券深度報告 模擬芯片產業：龍頭如何崛起？ P5 東方財智 興盛之源 DONGXING SECURITIES 圖圖2：模擬芯片主要是信號鏈和電源管理芯片模擬芯片主要是信號鏈和電源管理芯片，2018年年市市 場規模場規模 527億美元億美元 圖圖3：從從 60 年代至今，年代至今，模擬芯片模擬芯片

15、市場規模已發展至近市場規模已發展至近 600 億美元億美元 資料來源：WSTS，東興證券研究所 資料來源：ADI，Gartner，WSTS，SIA，東興證券研究所 目前，目前，前前 10 大大模擬芯片公司占據模擬芯片公司占據過半過半的的市場市場份額份額。2018 年，前 10 大模擬芯片公司分別為德州儀器（TI） 、 亞德諾 （ADI） 、 英飛凌 （Infineon） 、 思佳訊 （Skyworks） 、 意法半導體 （ST Microelectronics） 、 恩智浦 （NXP） 、 美信（Maxim） 、安森美（On Semi） 、微芯科技（Microchip）和瑞薩（Renesas）

16、 。其中，德州儀器擅長電 源管理， 是該領域的龍頭； ADI 以運算放大器起家， 是數據轉換器龍頭， 在運放、 電源管理的市場份額靠前。 英飛凌是從西門子集團中剝離，獨立上市的半導體企業。目前排名靠前的模擬芯片公司，基本都是成立在集 成電路誕生的 60 年代初和黃金的 90 年代，與集成電路行業共同成長，包括現龍頭德州儀器（1930） 、曾經 的龍頭國民半導體（1959） ，以及目前的次席亞德諾（1965）等，依靠對模擬技術的原始積累（Know-how） 形成了核心競爭力。 表表1：2018 年年，前前 10大大模擬芯片公司模擬芯片公司市市占占率超率超 50% 2018 公司 公司 中文名中文

17、名 成立時間成立時間 市占率市占率 營收（億美元）營收（億美元） 凈利潤率凈利潤率 P/E 1 TI 德州儀器 1930 18% 108 35% 24 2 ADI 亞德諾 1965 8% 55 24% 23 3 Infineon 英飛凌 1999 6% 38 14% 32 4 Skyworks Solutions 思佳訊 1962 6% 37 24% 18 5 ST Microelectronics 意法半導體 1987 5% 32 13% 23 6 NXP 恩智浦 2006 4% 26 24% 12 7 Maxim 美信 1983 4% 21 19% 21 8 On Semi 安森美 199

18、9 3% 20 11% 23 9 Microchip 微芯科技 1989 2% 14 6% 50 10 Renesas 瑞薩 2002 1% 9 7% 16 資料來源：ADI，Gartner，SIA，WSTS、東興證券研究所 在前十大模擬芯片公司中，德州儀器是第一個制造出集成電路的公司，在電源管理和運算放大器這兩個領域 處于龍頭地位，下游市場集中于工業和汽車電子市場。次席亞德諾是多年的數據轉換器龍頭，目前專注于工 業和通信市場。英飛凌是著名的汽車電子廠商，在電源管理和功率半導體中排名靠前。思佳訊則是一家專注 射頻領域的模擬廠家，射頻芯片巨頭之一，主要客戶為蘋果等消費電子廠商，以及通信設備廠商供

19、貨。恩智 0.9 1.2 4.6 588 -40% -20% 0% 20% 40% 60% 80% 0 100 200 300 400 500 600 700 市場規模 增速 P6 東興證券深度報告東興證券深度報告 模擬芯片產業：龍頭如何崛起？ 東方財智 興盛之源 DONGXING SECURITIES 浦、安森美、瑞薩均是實力較強的汽車電子廠商，美信則更專注于工業領域，微芯科技在模擬產品外，較為 偏重于數字領域的 MCU。 表表2：前前 10 大模擬芯片大模擬芯片公司擅長領域公司擅長領域 2018 公司 公司 中文名中文名 專長領域專長領域 主要下游市場主要下游市場 1 TI 德州儀器 電源

20、管理及運算放大器龍頭 工業、汽車電子 2 ADI 亞德諾 數據轉換器龍頭 工業、通信 3 Infineon 英飛凌 電源管理、功率半導體 汽車電子 4 Skyworks Solutions 思佳訊 射頻開關、射頻濾波器、射頻功放 消費電子、通信 5 ST Microelectronics 意法半導體 電源管理、傳感器 工業、汽車電子 6 NXP 恩智浦 安全認證、微控制器、RF 電源 汽車電子 7 Maxim 美信 微控制器 工業 8 On Semi 安森美 電源管理、功率半導體 汽車電子 9 Microchip 微芯科技 微處理器、微控制器 通信、汽車電子 10 Renesas 瑞薩 微控制

21、器 汽車電子 資料來源：東興證券研究所 行業格局行業格局“一超一超 N 強強”，龍頭以外競爭分散。，龍頭以外競爭分散。在模擬芯片領域，德州儀器是當之無愧的龍頭，市場份額 18%， 從 04 年以來便穩居第一。而從行業第二名到第十名份額均只有個位數，份額均較為接近。其中，第二名的 亞德諾是通過在 2017 年收購產品線類似的凌特（Linear Tech） ，超越英飛凌成為行業第二。因此，模擬芯片 行業的競爭較為分散，是“一超（德州儀器）”和“N 強（亞德諾、英飛凌、意法半導體等）”的格局。 行業并購不斷，競爭格局走向集中。行業并購不斷，競爭格局走向集中。1990 年，德州儀器還不是模擬芯片的龍頭

22、，模擬芯片行業競爭高度分 散，排名第一的國民半導體市占率僅 7%，與前十名剩下的公司份額相近。然而到了 2002 年，意法半導體躍 居第一，并占有了 10%以上的市場。2004 年開始，德州儀器開始穩居第一，份額遙遙領先。同時，排名靠 后的公司通過不斷地合并和收購，獲取了更大的市場份額。重要的收購包括：國民半導體被德州儀器收購 （2011） ，飛思卡爾從摩托羅拉分離、最后被恩智浦收購（2015） ，仙童半導體被安森美收購（2016） ，Intersil 被瑞薩收購（2016） ，凌特被亞德諾收購（2017） ?？梢钥吹?，近 30 年來，整個模擬芯片行業不斷地整合， 龍頭市占率不斷提高，行業不斷

23、走向集中。 圖圖4：30 年來，模擬芯片的市場份額逐漸向龍頭集中年來，模擬芯片的市場份額逐漸向龍頭集中 東興證券深度報告東興證券深度報告 模擬芯片產業：龍頭如何崛起？ P7 東方財智 興盛之源 DONGXING SECURITIES 資料來源：WSTS，Dataquest，東興證券研究所 1.2. 信號鏈和電源管理：兩類重要的模擬芯片信號鏈和電源管理：兩類重要的模擬芯片 信號鏈產品主要包括運算放大器和數據轉換器，處理信息交互的需求。在數?；旌系南到y中，一個完整的信 號處理過程如下： 傳感器傳感器：通過傳感器獲取外界原始的物理信號，典型的包括聲音、圖像、溫度、濕度、壓力等，并轉換 成于這些物理信

24、號相對應的連續時間模擬信號，典型形式為電壓/電流。 放大器、濾波器放大器、濾波器：通過由放大器和濾波器構成的信號調理單元對模擬信號進行處理。放大器的作用是將 微弱的模擬小信號進行放大， 以適配到 ADC 的滿量程輸入范圍； 濾波器的作用主要是對信號進行帶限， 目的是滿足奈奎斯特采樣定理的要求。 數據轉換器數據轉換器：通過 ADC 將處理后的電壓/電流信號轉換為所對應的離散數字量，提供給后續數字單元進 行處理。 數字處理數字處理：由數字處理系統（MCU、DSP 或 FPGA）對離散數字量進行數字化處理，它通常用于實現 數字信號處理算法。 數據轉換器數據轉換器： 數字處理系統處理完以后的離散數字量

25、送到了 DAC。 通過它， 再次轉換成連續的模擬信號。 濾波器濾波器：由于 DAC 輸出的信號中含有“臺階”型的高頻分量，因此需要使用重構濾波器進行進一步處理濾 除高頻噪聲，最終得到重構后的模擬輸出信號。 其中，最重要的是運算放大器和數據轉換器。 運算放大器是模擬電路的運算放大器是模擬電路的“基礎積木基礎積木”，應用極，應用極為廣泛。為廣泛。運算放大器是指對模擬信號進行相加、積分等運算的 放大電路，常用于將微弱的小信號放大成大信號。同時，運算放大器是構成許多模擬器件的基礎，數模轉換 器、電流-電壓轉換器、濾波器、比較器、線性穩壓器等都需要運放?？梢哉f，運算放大器是模擬電路的“基 礎積木” 。

26、數據數據轉換器轉換器是是連接模擬與數字系統的橋梁連接模擬與數字系統的橋梁， 必不可少， 必不可少。 模數轉換器 （ADC） 負責將模擬信號轉換成數字信號， 數模轉換器（DAC）負責將數字信號轉換為模擬信號。傳感器把真實世界的溫度、壓力、聲音等轉換成電信 號， 這些信號大多為模擬信號， 無法被數字系統識別與處理。 只有通過 ADC 的轉換才能被 MCU 采集并處理。 另外， 揚聲器等都需要模擬信號輸入才能工作， 所以需要 DAC 把數字系統輸出的數字信號轉換成模擬信號。 因此，只要涉及數字處理，就一定要有數據轉換器。 圖圖5：運放是許多模擬器件的基礎，比如運放是許多模擬器件的基礎，比如濾波器就是

27、濾波器就是由由運放運放 和和電阻電阻組成組成 圖圖6：數據轉換器包括數模轉換器（數據轉換器包括數模轉換器（DAC）和模數轉換器）和模數轉換器 （ADC） P8 東興證券深度報告東興證券深度報告 模擬芯片產業：龍頭如何崛起？ 東方財智 興盛之源 DONGXING SECURITIES 資料來源：東興證券研究所 資料來源：東興證券研究所 電源電源管理是電子電路必要需求管理是電子電路必要需求。 只要是電子系統， 均需要電源供電， 常見的供電電源有電源適配器、 蓄電池、 等。根據輸入輸出電流類型，我們可以將電源管理器分為 4 大類型：AC-DC（整流） 、AC-AC（變頻等） 、 DC-DC（斬波） 、DC-AC（逆變） 。 圖圖7：電路中常見的電源管理需求電路中常見的電源管理需求 資料來源：開關電源原理與設計，東興證券研究所 開關整流器（開關整流器（ACDC）主要負責將交流電轉換成直流電，常見的有筆記本電腦的電源適配器。 交流交流交流變頻器 （交流變頻器 （ACAC） 負責將某個頻率