信號(hào)鏈芯片是模擬芯片的重要分支,是數(shù)字世界處理現(xiàn)實(shí)世界中各種模擬信號(hào)的第一站,承擔(dān)了對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行收發(fā)、轉(zhuǎn)換、放大、過濾等工作,也被稱作現(xiàn)實(shí)世界和數(shù)字世界的橋梁。
信號(hào)鏈作為半導(dǎo)體基礎(chǔ)芯片,相關(guān)公司業(yè)績周期波動(dòng)顯著。
上一輪半導(dǎo)體上行周期中,疊加三大因素:①疫情期間帶來居家辦公的需求徒增,個(gè)人電腦銷量前置井噴;②本土芯片被制裁背景下的國產(chǎn)替代潮;③新能源汽車產(chǎn)業(yè)正處于處于從1到10的快速成長期,汽車芯片的需求爆發(fā),汽車市場的缺芯,導(dǎo)致市面上的芯片產(chǎn)能不斷的向利潤率高的品類轉(zhuǎn)移,所有的芯片品類供不應(yīng)求,帶來相關(guān)公司的利潤率水平持續(xù)上升。行業(yè)一片繁榮景象。
2019年-2022年期間,信號(hào)鏈行業(yè)頭部企業(yè)思瑞浦營收從3.04億元增長至17.83億元,增幅486%;圣邦微電子營收從7.92億元增長至31.88億元,增幅302%。
然而,周期是半導(dǎo)體行業(yè)的行業(yè)特性,有潮起就有潮落。
自2022年一季度開始,消費(fèi)電子市場需求萎靡;自2022年四季度開始,工業(yè)電子市場需求下行;自2023年下半年開始,汽車芯片供給變多,競爭加劇。至此,半導(dǎo)體元器件各細(xì)分行業(yè)的毛利率快速回落,由于費(fèi)用相對(duì)剛性,相關(guān)公司利潤大幅下滑。
目前,本土信號(hào)鏈芯片市場中,中低端產(chǎn)品國產(chǎn)品牌已占主流,但是高性能產(chǎn)品上仍然以國際品牌為主,國產(chǎn)品牌有零星突破。在經(jīng)濟(jì)低迷情況下,客戶對(duì)降低成本、提高品質(zhì)的需求旺盛,所以使得信號(hào)鏈芯片行業(yè)公司競爭更加激烈,內(nèi)卷嚴(yán)重。
那么,行業(yè)公司如何破局呢?
1、產(chǎn)品超市,一站式解決客戶的全部訴求
信號(hào)鏈芯片的使用場景非常多,比如消費(fèi)電子、家電、汽車、通信等等各種領(lǐng)域,可以說只要涉及到電力電子,就一定會(huì)有信號(hào)鏈芯片的存在,這也就決定了其種類非常多。
據(jù)悉,海外模擬大廠ADI料號(hào)超過7.5萬款,德州儀器料號(hào)近14萬款,而截至2023年上半年,國內(nèi)頭部公司圣邦微電子僅有4600款可供銷售料號(hào),2021年思瑞浦產(chǎn)品料號(hào)才超過1600款。中外信號(hào)鏈頭部公司料號(hào)數(shù)量差距甚大。
對(duì)這個(gè)行業(yè)來說,誰能把自己做成產(chǎn)品超市,一站式的解決客戶的全部訴求,邊際成本就越低,競爭力就會(huì)越強(qiáng)。
當(dāng)然,擴(kuò)品類不僅僅是停留在信號(hào)鏈芯片層面,也可以在微控制器(MCU)、傳感器領(lǐng)域橫向拓展,跨品類協(xié)同,提供整體的解決方案,也許會(huì)事倍功半。
值得指出的是,擴(kuò)品類需要結(jié)合公司自身的技術(shù)和客戶群。思瑞浦微電子模擬產(chǎn)品市場拓展經(jīng)理猶家元對(duì)與非網(wǎng)分享了他的觀點(diǎn):“擴(kuò)充產(chǎn)品品類和數(shù)量,建立“產(chǎn)品超市”,這個(gè)策略不應(yīng)該是盲目的擴(kuò)張,而是需要芯片企業(yè)基于已有的技術(shù)平臺(tái)和客戶基礎(chǔ)來擴(kuò)大產(chǎn)品類別和數(shù)量。這首先需要聚焦在自己的拳頭產(chǎn)品上,增強(qiáng)公司核心競爭力,完善內(nèi)部流程體系,以此為基礎(chǔ),才有可能提供有競爭力的一站式解決方案?!?/p>
另外,收并購也是海外信號(hào)鏈芯片大廠重要的壯大方式。
德州儀器在1996-2011年間頻繁并購, 其電源管理產(chǎn)品的發(fā)展主要是通過1999年收購了Unitrode、Power Trends。信號(hào)鏈領(lǐng)域也有兩個(gè)關(guān)鍵性收購,2000年收購專注于高性能模擬的Burr Brown,后者主要產(chǎn)品是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和放大器。另一次是2011年收購國家半導(dǎo)體(NS),填補(bǔ)了德州儀器在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器領(lǐng)域的部分空白。德州儀器收購了NS之后市場份額擴(kuò)大到17%。
而另一信號(hào)鏈巨頭亞德諾(ADI)分別在2014年收購射頻廠商Hittite Microwave;2016年收購電源巨頭Linear;2021年收購Maxim,增強(qiáng)在汽車和數(shù)據(jù)中心市場的優(yōu)勢。三次大規(guī)模的收并購規(guī)模越來越大,ADI快速成長為模擬巨頭。
也正是因?yàn)樾盘?hào)鏈等模擬芯片產(chǎn)品種類巨多,應(yīng)用領(lǐng)域廣,相應(yīng)的產(chǎn)品和技術(shù)很難在短時(shí)間內(nèi)被復(fù)制與替代,單一公司起初不可能在多領(lǐng)域、多品類同時(shí)保持優(yōu)勢地位的,所以收并購自然是行業(yè)公司成長為巨頭的必要方式。
2、垂直細(xì)分品類、細(xì)分領(lǐng)域?qū)で蟾叨送黄?/strong>
市場雖然整體下滑,但需求依然存在,供需結(jié)構(gòu)性的不對(duì)等情況嚴(yán)重。一方面,大量通用芯片過剩;另一方面,許多特定領(lǐng)域芯片依然暢銷,甚至部分高階芯片仍然供應(yīng)不足。
由于模擬芯片產(chǎn)品種類和下游應(yīng)用市場較多,排名第一的德州儀器市占率也不超過20%,沒有形成壟斷,本土企業(yè)可以在某些細(xì)分品類、細(xì)分領(lǐng)域?qū)で笸黄疲院狭铀俦就粱?yīng)進(jìn)程。
中低端產(chǎn)品門檻較低,競爭激烈、利潤率低、廠商沒有議價(jià)能力。本土廠商可以結(jié)合自身特點(diǎn),深度研發(fā)優(yōu)勢品類,深耕下游某些應(yīng)用領(lǐng)域,構(gòu)建差異化解決方案,長期以往企業(yè)護(hù)城河將越來越寬,才能避免陷入中低端市場的白熱化競爭。
眾所周知,信號(hào)鏈芯片主要包括放大器、數(shù)模轉(zhuǎn)換、接口等品類,其中模數(shù)轉(zhuǎn)換器屬于其中技術(shù)壁壘最高的細(xì)分品類。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。作為對(duì)比,本土信號(hào)鏈芯片頭部企業(yè)思瑞浦的高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣速率可達(dá)50MSPS,分辨率為8/10bit;高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有18bit的精度,采樣速率可達(dá)500kSPS。
可見在相同品類上,本土產(chǎn)品的性能還是有較大的提升空間的。唯有專注下游應(yīng)用領(lǐng)域,死磕產(chǎn)品多維度性能,才是長期主義。
值得一提的是,思瑞浦作為本土信號(hào)鏈芯片頭部企業(yè),是垂直細(xì)分品類、細(xì)分領(lǐng)域?qū)で蟾叨送黄频牡湫痛?。公司產(chǎn)品類別豐富,在此基礎(chǔ)上,整體技術(shù)上圍繞精度、速度、功耗來拓展產(chǎn)品多樣性,如公司已量產(chǎn)上市的8G帶寬運(yùn)算放大器TPA286x系列,2.5ppm/℃溫度系數(shù)、0.05%精度的電壓基準(zhǔn)TPR50系列,填補(bǔ)國內(nèi)空白;同時(shí)開拓高端車規(guī)領(lǐng)域,車規(guī)級(jí)產(chǎn)品的驗(yàn)證和導(dǎo)入周期通常較長,門檻相對(duì)較高,思瑞浦在運(yùn)算放大器、比較器、低壓開關(guān)、高精度ADC等品類上均有車規(guī)級(jí)產(chǎn)品。
3、選擇IDM模式?
全球模擬芯片龍頭廠商多以IDM的形式生產(chǎn)經(jīng)營,雖然IDM模式資產(chǎn)較重,芯片生產(chǎn)線的建設(shè)、運(yùn)行、工藝技術(shù)的研發(fā)都需要投入較多的資金,但與之帶來的益處也非常多。
更好的調(diào)節(jié)器件工藝。數(shù)字芯片追求先進(jìn)工藝,線寬的縮小需要高精度的裝備、高強(qiáng)度和高難度的工藝研發(fā),讓越來越多的綜合型芯片公司開始停止追逐先進(jìn)工藝,轉(zhuǎn)向?qū)で蟠ぃ欢M芯片更追求特色工藝,在不同應(yīng)用場景下如何承受高電壓、如何輸出大電流,如何提高電路線性特征,如何降低噪音等。
特色工藝產(chǎn)品是利用半導(dǎo)體材料的物理特性制造出的各種半導(dǎo)體器件,比拼的不是工藝線寬,而是各種器件的構(gòu)造。特色工藝器件的研發(fā)是一項(xiàng)綜合性的活動(dòng),涉及到工藝研發(fā)與產(chǎn)品研發(fā)的多個(gè)環(huán)節(jié),IDM模式更有利于該類技術(shù)的深度研發(fā)和優(yōu)勢產(chǎn)品群的形成,IDM模擬廠商能夠通過自身的晶圓制造優(yōu)勢更好的調(diào)節(jié)器件工藝。
響應(yīng)速度快,供應(yīng)穩(wěn)定。每個(gè)市場對(duì)模擬芯片的需求不一樣,如果自有晶圓廠,那么供應(yīng)鏈的響應(yīng)速度更快,供應(yīng)也相對(duì)有保障。尤其在市場產(chǎn)能緊張,IDM廠商穩(wěn)定的產(chǎn)能,穩(wěn)定的供給,產(chǎn)品快速出貨,對(duì)于客戶具有較強(qiáng)吸引力。
成本優(yōu)勢。以德州儀器為例,其產(chǎn)品線完整,體量規(guī)模大,追求降低生產(chǎn)成本、工藝領(lǐng)先。德州儀器擁有12寸產(chǎn)線,據(jù)稱可以使其相對(duì)競爭對(duì)手獲得40%左右的成本優(yōu)勢。
值得指出的是,現(xiàn)階段本土Fabless廠商更關(guān)注客戶需求、產(chǎn)品使用性,IDM廠商更關(guān)注于規(guī)模化。晶圓廠資產(chǎn)比較重,需要有足夠的資金、成熟的工藝以及足夠的產(chǎn)量,否則遇到虧損將成為模擬企業(yè)沉重的負(fù)擔(dān)。目前本土模擬IDM廠商有華潤微電子、士蘭微電子等,相對(duì)較少。但可以展望,未來本土信號(hào)鏈等模擬芯片廠商的需求規(guī)模達(dá)到一定量級(jí)后,選擇IDM模式或許是水到渠成的事。
4、高效的人才培養(yǎng)機(jī)制
模擬電路的設(shè)計(jì)門檻高,學(xué)習(xí)曲線在10-15年,而數(shù)字IC是用電腦輔助設(shè)計(jì),學(xué)習(xí)曲線在3-5年的時(shí)間。相對(duì)于數(shù)字芯片對(duì)輔助軟件的依賴,模擬芯片的設(shè)計(jì),要求工程師具備扎實(shí)且豐富的多學(xué)科基礎(chǔ),數(shù)字芯片在設(shè)計(jì)的時(shí)候只需要考慮速度和功耗,而信號(hào)鏈為代表的模擬芯片需要在速度、精度、功耗、適配電壓和噪聲等多個(gè)影響因素之間進(jìn)行折中和取舍,來保證產(chǎn)品更適配應(yīng)用場景,業(yè)界普遍認(rèn)為這些都是和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的積累強(qiáng)相關(guān)的。
更高的復(fù)雜性,使得模擬芯片工程師,培訓(xùn)周期更長,通常培養(yǎng)一個(gè)資深的模擬芯片工程師需要10-15年的時(shí)間。模擬芯片的種類相對(duì)更加寬泛,要求更加多樣化。設(shè)計(jì)上需要對(duì)細(xì)分應(yīng)用有深刻理解,而這都需要經(jīng)驗(yàn)的積累。
高度重視優(yōu)秀人才的引進(jìn)和儲(chǔ)備,推進(jìn)落實(shí)企業(yè)人才梯隊(duì)的建設(shè),建立并持續(xù)完善內(nèi)外部培訓(xùn)體系,搭建企業(yè)培訓(xùn)平臺(tái),培養(yǎng)企業(yè)內(nèi)部講師,加強(qiáng)全體員工的通用能力和專業(yè)能力提升,保持公司與員工在行業(yè)內(nèi)較強(qiáng)的競爭力。信號(hào)鏈等模擬芯片公司在為員工提供具有競爭力的薪酬待遇基礎(chǔ)上,可以推行股權(quán)激勵(lì)計(jì)劃,讓公司利益與員工利益得到共同發(fā)展。
寫在最后
據(jù)SIA數(shù)據(jù),2021年全球模擬電路市場規(guī)模740億美金,信號(hào)鏈芯片市場規(guī)模為模擬芯片的47%,即348億美元。具體到中國市場,中國模擬IC需求占全球比重60%,但模擬芯片產(chǎn)量僅占世界份額的10%左右。巨大的市場空間和本土化率低為中國信號(hào)鏈企業(yè)提供了良好的發(fā)展機(jī)遇。
信號(hào)鏈產(chǎn)品作為模擬芯片的重要組成部分,在國內(nèi)起步同樣較晚,與海外企業(yè)相比,國內(nèi)在技術(shù)和人才的積累上并不占優(yōu)勢。近年來,受益于國內(nèi)5G、新能源、人工智能等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,帶動(dòng)需求提升的同時(shí),也使得國產(chǎn)信號(hào)鏈產(chǎn)品獲得更多的驗(yàn)證和引入機(jī)會(huì)。
但當(dāng)前以信號(hào)鏈為代表的國產(chǎn)芯片只是實(shí)現(xiàn)了中低端產(chǎn)品、部分應(yīng)用的國產(chǎn)替代,筆者相信未來本土廠商們多管齊下,一定能夠?qū)崿F(xiàn)在高端產(chǎn)品的持續(xù)突破,進(jìn)一步提升國產(chǎn)芯片的滲透率。