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  • 模拟IC 供需共振迎来量价齐升好光景
    http://www.ic72.com 发布时间:2019-5-10 10:11:07

     

    1  模拟IC:500亿美金市场,超长生命周期

    半导体行业市场规模不断增长,并成为全球经济的重要支柱。2017年全球半导体产业整体销售额达到4086亿美元。根据功能的不同,集成电路可以分为模拟IC和数字IC。

    模拟IC:处理连续性的光、声音、速度、温度等自然模拟信号的IC被称为模拟IC,这些连续性的信号可以转换为正弦波研究。模拟IC包括放大器、数据转换、比较器、电源管理芯片等产品,产品生命周期可长达10年,主要应用在通信、汽车、电脑周边和消费电子。根据WSTS统计,2017年全球模拟IC销售额为527亿美金。

    数字IC:处理的是非连续性信号,都是脉冲方波。数字IC强调的是运算速度与成本比,生命周期约为1-2年,是近年来应用最广、发展最快的IC品种。产品种类繁多,主要有存储器、微处理器及微控制器等。高壁垒铸就高盈利,欧美老牌半导体企业占据模拟IC市场半壁江山

    根据赛迪顾问统计,2016年全球排名前五的模拟芯片厂商占据了约45%的市场份额,国内市场排名前四的模拟芯片供应商占据了35%的市场份额。无论全球市场还是中国市场,模拟芯片供应商以欧美企业为主。

    另外模拟IC不同于数字的快速迭代、设计标准:

    1)模拟IC产品生命周期可长达10年,因此下游客户对产品性能要求严格,产品技术通常依靠设计企业的长期摸索和实践积累,know how时间长。

    2)模拟芯片在整个线性工作区内需要具备良好的电流放大特性、小电流特性、频率特性等,因此常常需要考虑元器件布局的对称结构和元器件参数的彼此匹配形式。这些都需要设计人员具备对器件物理特性理解、拓扑结构的设计技巧以及布图布线的设计能力等综合设计能力,往往需要5年以上的时间积累,因此模拟工程师稀缺。

    2  需求端:汽车电子+物联网拉动模拟IC需求

    汽车半导体中模拟IC占比高

    当今汽车已成为新型电子技术的应用载体,半导体在汽车中得到了越来越多的应用。汽车半导体所涉及到的技术包括功率IC、IGBT、CMOS等,用以应用于车载娱乐系统、辅助驾驶系统、视频显示系统、电视系统、电动马达控制、灯光控制、电动车和混合动力汽车的电源管理系统等多处车载功能模块或器件,在汽车中得到了越来越多的应用,其搭载量已经成为衡量汽车电子化和智能化的一种衡量标准,对汽车的技术进化具有重要意义。

    根据市场调研机构Gartner测算,2013年全球汽车半导体市场已达262亿美元,并呈现出加快上升的趋势。其中需求大幅增长的Power IC就是归属于模拟IC,而汽车半导体主要厂商TI、NXP、意法半导体、英飞凌等均为全球主流模拟IC厂商。2017年全球模拟IC龙头TI实现营收149. 61亿美金,同比增长11.9%。其中工业+汽车类产品占比超过54%,较2013年提升12个百分点。

    5G渐行渐近,物联网时代模拟IC需求旺

    物联网可以应用于生活的方方面面,“万物互联”也一直以来是科技界追求的终极梦想。近年来,物联网技术在行业应用中的比例逐年提高。以沃达丰为例,尽管业务比例在总收入中仍然很小,不足1%,但成长迅速,沃达丰的物联网业务收入从2011年的1.25亿英镑快速增长至2015年的3.72亿英镑,增速惊人。

    未来随着5G时代渐行渐近,物联网领域电子硬件将会越来越多,对包括数据转换、信号传输等模拟IC需求也将大幅增加。

    3  供给端:8寸晶圆代工产能紧俏,涨价刚刚开始

    模拟IC多采用8寸晶圆

    在制造工艺上,模拟IC与数字IC不同:

    成熟制程:模拟IC本身的微缩能力较弱,所以无法借由先进制程来取得单颗芯片面积的缩减,来提高每颗IC的成本竞争力,因此出于成本的考量,多采用成熟工艺制程。

    特殊工艺:数字IC多采用CMOS工艺,而模拟IC很少采用CMOS工艺。因为模拟IC通常要输出高电压或者大电流来驱动其他元件,而CMOS工艺的驱动能力很差。另外,模拟IC最关键的是低失真和高信噪比,这两者都是在高电压下比较容易做到的。因此,模拟IC早期使用Bipolar工艺,但是Bipolar工艺功耗大,因此又出现BiCMOS工艺,结合了Bipolar工艺和CMOS工艺两者的优点。另外还有CD工艺,将CMOS工艺和DMOS工艺结合在一起。而BCD工艺则是结合了Bipolar、CMOS、DMOS三种工艺的优点。在高频领域还有SiGe和GaAS工艺。

    随着技术工艺的不断提高,晶圆的尺寸也在不断变大,较大的晶圆尺寸通常情况下能够获得更好的生产效益,原因有二:首先若单纯就晶圆尺寸变化来看,12寸晶圆面积足足为8寸的2.25倍,更是6寸的4倍,可见12寸晶圆的确相对而言具有一定的规模效益;其次,若以110nm制程生产256Mb DRAM为比较基准,尽管12寸晶圆成本比8寸晶圆昂贵52.4%,但计算平均每颗晶粒时,由于12寸晶圆产出颗粒较8寸晶圆多出139.7%,因此每颗平均成本较8寸减少了36.4%,若加计封装、测试成本后,12寸晶圆生产成本仍比8寸减少28%。所以近些年来越来越多的厂商选择提高12寸晶圆产能来获取更好的规模效益。

    然而8寸晶圆的生产也有其内在的优势:1. 完全或大部分折旧的固定资产的固定成本较低;2. 光罩及设计服务的相关成本和技术含量较低;3. 达到成本效益的生产量要求较低。同时8寸晶圆亦具有一些技术优势,一些特种应用如直流转直流转换器、马达驱动器和电池充电器等均仅使用8寸晶圆生产。目前模拟IC采用成熟制程+特种工艺的特性导致模拟IC大都采用8寸及6寸晶圆,全球仅有TI有一条12寸模拟IC生产线。

    8寸设备稀缺+硅片涨价,制造成本上升

    设备:由于主流半导体设备厂商多将资源放在12英寸设备,造成8英寸设备供给短缺。新的8英寸设备必须借由现有的12英寸设备进行修改,使得8英寸设备成本不低于12英寸设备,造成8英寸晶圆产能扩产困难。

    材料:根据环球晶圆披露,2017年12英寸硅晶圆供不应求且价格逐季调涨,8英寸硅晶圆价格也在2017年下半年跟涨,累计涨幅约10%,2018年第一季的8英寸硅晶圆价格将再涨。目前全球主要半导体供应商产能规划,未来三年供给端年复合增速约为4.5%,不能满足下游快速增长的需求,上游硅片供不应求成为常态,价格不断攀升。目前8寸硅片紧缺也限制8寸晶圆厂新增产能的释放,另外硅片价格上涨也导致为缓解成本压力,8寸晶圆制造价格上涨。

    晶圆代工厂产能紧缺,价格逐季上调。物联网、车用电子等需求兴起,电源管理与MCU、MOSFET用量逐步攀升,根据WitsView最近调查,晶圆代工厂提高8寸厂IC代工费用,8英寸晶圆代工价格今年第一季预计调涨5~10%。

    模拟IC一方面受益于汽车+物联网等需求拉动,另一方面8寸晶圆代工产能吃紧、价格上涨,供需共振下有望迎来量价齐升好光景。同时大陆IC产业进入加速发展时期,由市场到核“芯”突破这一准则不断延续,从智能手机领域起步,未来有望在人工智能、汽车电子、5G、物联网等新兴市场实现加速追赶。


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