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国金证券-模拟芯片行业:长坡厚雪好赛道-200323
2020-03-24 09:06:56  张纯
研报摘要

  行业观点
  本文重点解答了三个问题:1、模拟IC行业特点和竞争壁垒在哪?2、三种产业链模式:IDM、虚拟IDM or Fabless优劣以及未来趋势如何?3、国内模拟IC厂商长期成长路径如何?
  模拟IC:连接物理世界与数字世界的桥梁,稳定增长。模拟电路处理连续信号,是连接物理世界与数字世界的桥梁,市场空间588亿美金,占半导体市场13%。通信、汽车、服务器等将驱动模拟IC行业不断成长,2017-2022年模拟芯片市场复合增速将达6.6%,位于半导体行业之首。
  模拟IC行业特点和竞争壁垒在哪?
  特点一:依赖资深工程师,非标准化的设计和制造。大多数最好的模拟设计工程师在模拟领域拥有20到30年的经验;需要电路设计和制造过程之间精心匹配,更像一门艺术。
  特点二:通用模拟IC下游分散,专用模拟IC更注重性能竞争。通用模拟IC下游客户分散。以TI为例,企业有10万+客户,前100家客户占收入比三分之一。标准产品更注重性能而非价格。
  特点三:采用成熟制程或特殊工艺,制造环节资本投入较小。采用成熟制程或特殊工艺,以8寸产线,0.18um/0.13um以上的制程为主。
  特点四:生命周期长,盈利稳定。生命周期长达10年以上的模拟IC产品也不在少数。盈利稳定,随着产品累加,收入会不断重叠累加。
  特点五:辅助工具少测试周期长。缺乏专业设计自动化App/测试复杂。
  产业链模式:IDM、虚拟IDM or Fabless?
  龙头厂商都是IDM,产能有保障,高端产品研发有优势。且IDM成本更低,一般毛利率在60%-70%以上。主要因为产业链更长,体量大,具有规模优势,老产线折旧完仍可以使用。
  虚拟IDM能利用工艺平台往高端发展,与IDM差异化竞争。相比Fabless也有成本优势,并能更好的切入高端产品。
  模拟IC行业下游分散,竞争格局也相对分散,市场空间十分广阔接近600亿美金,Fabless也有成长空间。
  国内模拟IC厂商长期成长路径如何?
  产品端:重视研发投入,内生+外延并重扩大规模。内生靠增加研发投入→增加研发人员数→增加产品料号→增加收入;外延靠收购企业或者团队,从而扩大市场,丰富产品品类,拓展客户群。
  产业链端:Fabless →虚拟IDM→IDM是中国模拟IC厂商长期做大做强的成长路径。模拟IC设计+工艺的结合必不可少,从Fabless ?虚拟IDM是模拟IC厂商产品往高端发展的必经之路。做大规模,IDM是必然选择。
  国内相关标的:圣邦股份(300661.SZ);矽力杰(6415.TW);思瑞浦(未上市)。
  风险提示:相关研发和新产品推广不及预期风险;行业波动风险;新冠肺炎疫情带来短期需求不确定的风险。
  
研报全文

国金证券-模拟芯片行业:长坡厚雪好赛道-200323

市场数据(人民币)市场优化平均市盈率18.90国金半导体指数5067沪深300指数3653上证指数2746深证成指10150中小板综指9702相关报告1.《从HUAWEIMateXs热卖看“折叠”的大机遇-折叠手机专题报告》,2020.3.172.《面板价格涨幅超预期,布局龙头厂商现良机-显示面板行业报告》,2020.2.233.《调升存储器芯片行业评级报告-不畏病毒干扰,行业曙光已现》,2020.2.124.《1Q20存储芯片行业研究报告-不畏病毒干扰,行业曙光已现》,2020.2.125.《如何看待疫情笼罩下的显示面板行业-疫情对于显示面板行业的影响...》,2020.2.3张纯分析师SAC执业编号:S1130519100004zhang_chun@gjzq.com.cn模拟芯片行业:长坡厚雪好赛道行业观点本文重点解答了三个问题:1、模拟IC行业特点和竞争壁垒在哪?2、三种产业链模式:IDM、虚拟IDMorFabless优劣以及未来趋势如何?3、国内模拟IC厂商长期成长路径如何?模拟IC:连接物理世界与数字世界的桥梁,稳定增长。

模拟电路处理连续信号,是连接物理世界与数字世界的桥梁,市场空间588亿美金,占半导体市场13%。

通信、汽车、服务器等将驱动模拟IC行业不断成长,2017-2022年模拟芯片市场复合增速将达6.6%,位于半导体行业之首。

模拟IC行业特点和竞争壁垒在哪?特点一:依赖资深工程师,非标准化的设计和制造。

大多数最好的模拟设计工程师在模拟领域拥有20到30年的经验;需要电路设计和制造过程之间精心匹配,更像一门艺术。

特点二:通用模拟IC下游分散,专用模拟IC更注重性能竞争。

通用模拟IC下游客户分散。

以TI为例,企业有10万+客户,前100家客户占收入比三分之一。

标准产品更注重性能而非价格。

特点三:采用成熟制程或特殊工艺,制造环节资本投入较小。

采用成熟制程或特殊工艺,以8寸产线,0.18um/0.13um以上的制程为主。

特点四:生命周期长,盈利稳定。

生命周期长达10年以上的模拟IC产品也不在少数。

盈利稳定,随着产品累加,收入会不断重叠累加。

特点五:辅助工具少测试周期长。

缺乏专业设计自动化App/测试复杂。

产业链模式:IDM、虚拟IDMorFabless?龙头厂商都是IDM,产能有保障,高端产品研发有优势。

且IDM成本更低,一般毛利率在60%-70%以上。

主要因为产业链更长,体量大,具有规模优势,老产线折旧完仍可以使用。

虚拟IDM能利用工艺平台往高端发展,与IDM差异化竞争。

相比Fabless也有成本优势,并能更好的切入高端产品。

模拟IC行业下游分散,竞争格局也相对分散,市场空间十分广阔接近600亿美金,Fabless也有成长空间。

国内模拟IC厂商长期成长路径如何?产品端:重视研发投入,内生+外延并重扩大规模。

内生靠增加研发投入增加研发人员数增加产品料号增加收入;外延靠收购企业或者团队,从而扩大市场,丰富产品品类,拓展客户群。

产业链端:Fabless虚拟IDMIDM是中国模拟IC厂商长期做大做强的成长路径。

模拟IC设计+工艺的结合必不可少,从Fabless虚拟IDM是模拟IC厂商产品往高端发展的必经之路。

做大规模,IDM是必然选择。

国内相关标的:圣邦股份(300661.SZ);矽力杰(6415.TW);思瑞浦(未上市)。

风险提示:相关研发和新产品推广不及预期风险;行业波动风险;新冠肺炎疫情带来短期需求不确定的风险。

3229374942704790531158316352190325190625190925191225国金行业沪深3002020年03月23日创新技术与企业服务研究中心半导体行业研究买入(维持评级))行业深度研究证券研究报告行业深度研究内容目录一、模拟IC:连接物理世界与数字世界的桥梁,稳定增长.............................5(一)模拟IC:连接物理世界与数字世界的桥梁,占半导体行业13%..........5(二)模拟IC在半导体中增速最快,通信/汽车/服务器将驱动其不断成长...6(三)通用模拟IC和专用型模拟IC............................................................8二、模拟IC行业特点和竞争壁垒在哪?......................................................13三、产业链模式:IDM、虚拟IDMorFabless?..........................................15(一)模拟IC是设计和制造的结合,偏向成熟制程..................................16(二)三种模式优劣对比...........................................................................17(三)模拟IC成长路径:Fabless虚拟IDMIDM...............................19风险提示......................................................................................................20附录:国内外重点模拟IC厂商先容..............................................................21TI:模拟IC龙头,深耕90年.....................................................................21ADI:信号链产品领先,收购linear加码电源管理领域.................................24矽力杰:国内模拟IC龙头,率先采用虚拟IDM模式.....................................27圣邦股份:高速成长模拟芯片企业,厚积薄发..............................................29图表目录图表1:模拟信号与数字信号..........................................................................5图表2:模拟IC占半导体市场13%................................................................6图表3:2017-2022半导体市场增速预测........................................................7图表4:全球模拟芯片市场.............................................................................7图表5:中国模拟芯片市场.............................................................................7图表6:模拟芯片下游应用占比变化...............................................................8图表7:模拟芯片在不同下游产品的单机价值量..............................................8图表8:模拟芯片可分为标准模拟芯片和专用模拟芯片...................................9图表9:标准模拟芯片分类.............................................................................9图表10:电源管理IC市场空间预测.............................................................10图表11:电源管理IC市场份额....................................................................10图表12:电源管理IC下游应用....................................................................10图表13:AD/DA市场份额............................................................................11图表14:AD/DA下游应用............................................................................11图表15:放大器市场份额.............................................................................11图表16:放大器下游应用.............................................................................11图表17:接口芯片市场份额.........................................................................12图表18:接口芯片下游应用.........................................................................12图表19:专用型模拟IC下游应用................................................................12图表20:不同类型模拟IC的ASP对比(单位:美金)...............................13行业深度研究图表21:模拟IC下游分散...........................................................................14图表22:不同企业资本开支/收入占比..........................................................14图表23:模拟芯片厂商盈利较稳定...............................................................15图表24:不同模拟IC企业对比....................................................................16图表25:不同产品的工艺制程选择...............................................................16图表26:TI水位12寸占比不断提升............................................................17图表27:不同产业链模式的模拟IC厂商毛利率对比....................................18图表28:2018年全球模拟芯片市场份额......................................................19图表29:模拟芯片厂商收入对比(单位:亿美金)......................................20图表30:德州仪器历史沿革.........................................................................21图表31:德州仪器主要产品.........................................................................21图表32:TI产品收入构成............................................................................22图表33:模拟业务细项占比(2018)..........................................................22图表34:嵌入式处理业务细项占比(2018)................................................22图表35:2019年TI产品下游分布...............................................................23图表36:企业主营业务收入(亿美金,%).................................................23图表37:企业净利润(%).........................................................................23图表38:企业毛利率和净利率(%)...........................................................24图表39:企业研发投入/营业收入(%).......................................................24图表40:TI采用12寸晶圆代工进一步降低成本...........................................24图表41:TI12寸和8寸产品占比变化以及产能利用率.................................24图表42:ADI企业发展历史.........................................................................25图表43:ADI主要产品................................................................................25图表44:下游领域市场份额(2019)..........................................................26图表45:企业主营业务收入(亿美金,%).................................................26图表46:企业净利润(%).........................................................................26图表47:企业毛利率与净利率(%)...........................................................27图表48:矽力杰历史沿革.............................................................................27图表49:矽力杰主要客户.............................................................................28图表50:矽力杰营业收入(亿美金,%)....................................................28图表51:矽力杰各产品营业收入占比(%).................................................28图表52:企业毛利率和净利率(%)...........................................................29图表53:各产品毛利率(%)......................................................................29图表54:矽力杰营收地区分布(2018).......................................................29图表55:中国电源管理器市场份额(2018)................................................29图表56:圣邦股份主要产品.........................................................................30图表57:圣邦股份营业收入.........................................................................30图表58:圣邦股份净利润.............................................................................30图表59:企业产品销售额.............................................................................31行业深度研究图表60:企业主要产品占比.........................................................................31图表61:企业主要产品毛利率......................................................................31图表62:企业研发投入情况.........................................................................32图表63:钰泰2019-2021年业绩承诺..........................................................32行业深度研究一、模拟IC:连接物理世界与数字世界的桥梁,稳定增长(一)模拟IC:连接物理世界与数字世界的桥梁,占半导体行业13%模拟电路处理连续信号。

模拟集成电路主要是指由电阻、电容、晶体管等组成的模拟电路集成在一起用来处理连续函数形式模拟信号(如声音、光线、温度等)的集成电路;与之相对应的是数字集成电路,后者是对离散的数字信号(如用0和1两个逻辑电平来表示的二进制码)进行算术和逻辑运算的集成电路,其基本组成单位为逻辑门电路。

模拟半导体是连接物理世界与数字世界的桥梁。

模拟IC是物理世界与数字世界之间连接的基本组成部分之一,可用于将诸如声音或光之类的物理信息传输到计算的数字世界中。

模拟半导体还用于通过转换,分配,存储,放电,隔离和测量电量来管理所有电子设备中的电源。

模拟半导体广泛用于工业,汽车,消费和通讯行业等终端市场。

图表1:模拟信号与数字信号来源:圣邦股份招股书,国金证券研究所模拟IC占半导体市场13%。

半导体分为集成电路(IC)和其他半导体,而集成电路又可分为模拟电路、数字电路、存储器、微处理器等。

其中模拟IC占半导体市场13%。

行业深度研究图表2:模拟IC占半导体市场13%来源:SIA,国金证券研究所(二)模拟IC在半导体中增速最快,通信/汽车/服务器将驱动其不断成长模拟IC在半导体中增速最快。

据ICinsights预测,2017-2022年模拟芯片市场复合增速将达6.6%,位于半导体行业之首。

行业深度研究图表3:2017-2022半导体市场增速预测来源:ICinsights,国金证券研究所全球模拟芯片市场规模增长稳健,中国市场增速较快。

2017年,全球模拟芯片销售额527亿美金,约占半导体市场规模的12.8%,过去10年复合增速达3.76%。

预计2017-2022年复合增速将高达6.6%。

2017年中国模拟芯片市场销售额达2302.6亿元,同比增长15.42%,显著高于全球增速。

图表4:全球模拟芯片市场图表5:中国模拟芯片市场来源:WSTS,圣邦股份招股书,国金证券研究所来源:圣邦股份招股书,国金证券研究所模拟芯片下游应用市场分布广泛,通信和汽车占比不断提升。

模拟芯片广泛应用于无线通信、汽车、工业、消费电子、电脑等领域。

其中,通信和汽车占比提升较为明显。

行业深度研究图表6:模拟芯片下游应用占比变化来源:ICinsights,国金证券研究所通信、汽车、服务器等将驱动模拟IC行业不断成长。

(1)基站端,从4G到5G,模拟IC(除射频)外,ASP将从4G的50美金左右增长到5G的100美金左右。

(2)手机快充以及如TWS等可穿戴和物联网产品,都将带来模拟IC用量的增长。

(3)模拟IC目前每辆汽车的价值量高达200美金,随着汽车电动化和电子化的趋势,未来ASP将持续提升。

(4)云计算,人工智能的爆发也是未来模拟芯片行业的重要增长点,以处理数据用的服务器为例,单个服务器模拟IC的价值量在50美金以上。

图表7:模拟芯片在不同下游产品的单机价值量来源:ICinsights,国金证券研究所(三)通用模拟IC和专用型模拟IC模拟IC分为通用型模拟IC(39%)和专用型模拟IC或ASSP(61%)。

模拟IC可以分为通用性模拟IC(或标准型模拟IC)和专用型模拟IC(包括模数混合芯片)。

顾名思义,通用性模拟IC是通用产品,专用性模拟IC是为特定应用场景设计。

2018年,通用型模拟IC占比39%,专用型模拟IC占比61%。

行业深度研究图表8:模拟芯片可分为标准模拟芯片和专用模拟芯片来源:JVD,国金证券研究所通用型模拟IC占模拟IC市场的39%,市场约211亿美金。

可以分为两大类:电源管理类和信号类,信号类又可分为数据转换芯(AD/DA)、数据接口芯片、放大器。

电源管理类芯片:是在电子设备系统中负责电能的变换、分配、检测及其他电能管理的职责的芯片,使得电压应保持在设备可以承受的规定范围内。

数据转换芯片(AD/DA):模数转换器(A/D转换器)。

它们以连续的时间间隔测量高度(信号电压),以获取连续的模拟信号并将其转换为数字流。

数模转换器(D/A转换器)与之相反。

接口芯片(Interface):提供到标准通信信号线的接口,负责沿线驱动电压或电流的芯片。

例如,在计算机中,将有一些PCMCIA芯片用于沿PCMCIA总线驱动信号。

放大器(Amplifiers):可以使电信号变大,同时保持原始信号形状不变。

图表9:标准模拟芯片分类行业深度研究来源:JVD,国金证券研究所电源管理IC占据通用模拟市场的59%,市场约137亿美金。

由于电源管理IC是保障设备电压在可承受范围,电压变化过大可能对电子设备有害,因此应用十分广泛,只要用到电源的地方基本上都要用到电源管理IC。

电源管理IC将持续增长。

由于复杂电子系统对电压和电流水平的要求不断提高以及需要将系统与电源隔离,用于功率管理的模拟IC将迎来持续的增长。

根据yole的全球电源管理IC市场追踪报告,2022年,电源管理IC市场将达到180亿美金,2016至2020年间,有望实现3.6%的复合年增长率。

图表10:电源管理IC市场空间预测来源:yole,国金证券研究所德州仪器(TI)在电源管理IC市场份额最高,其次是MaximIntegrated,LinearTechnology等。

下游应用来看通信、消费、工业/医疗、数据处理占比较高。

图表11:电源管理IC市场份额图表12:电源管理IC下游应用来源:Gartner,国金证券研究所来源:Gartner,国金证券研究所更小面积,更高效率,更高集成度的电源管理IC的技术趋势。

电源管理IC有几个技术趋势:①面积更小:可携式产品的技术更新;②效率更高:电池使用时间,节能减耗的政府规范;③使用更简单容易;④集成度更高,终端使用者的方案成本持续降低;⑤程序式设计以缩短开发周期。

行业深度研究AD/DA占据标准模拟市场的15%,市场约36亿美金。

ADI在AD/DA领域拥有最高的市场份额,其次是TI。

下游应用来看通信、工业/医疗占比较高。

图表13:AD/DA市场份额图表14:AD/DA下游应用来源:Gartner,国金证券研究所来源:Gartner,国金证券研究所放大器占据标准模拟市场的16%,市场约36亿美金。

TI在放大器领域拥有最高的市场份额,其次是ADI。

下游应用来看通信、工业/医疗占比较高。

图表15:放大器市场份额图表16:放大器下游应用来源:Gartner,国金证券研究所来源:Gartner,国金证券研究所接口占据标准模拟市场的10%,市场约23亿美金。

TI在接口芯片领域拥有最高的市场份额,其次是MaximIntegrated。

下游应用来看通信、数据处理领域占比较高。

行业深度研究图表17:接口芯片市场份额图表18:接口芯片下游应用来源:Gartner,国金证券研究所来源:Gartner,国金证券研究所专用型模拟IC(ASSP)占模拟IC市场的61%,市场约327亿美金。

ASSP市场可以按最终应用进一步细分为以下细分部分:消费者、计算、通信(基站和手机)、汽车和工业/其他。

其中通信应用占比最高,接近一半。

图表19:专用型模拟IC下游应用来源:SIA,国金证券研究所通用模拟ICvs.专用型模拟IC,前者生命周期更长,后者ASP更高。

通用模拟IC具有较长的产品生命周期,与专用型模拟IC相比,它们可以带来更稳定的ASP和更高的利润率,而专用型模拟IC拥有更高的平均单价行业深度研究图表20:不同类型模拟IC的ASP对比(单位:美金)来源:SIA,国金证券研究所二、模拟IC行业特点和竞争壁垒在哪?模拟IC具有较高的门槛。

模拟IC市场高度分散,进入门槛高于数字IC市场。

进入壁垒的主要原因是缺乏熟练的模拟工程师,以及模拟电路的设计更像是一门艺术,模拟电路不需要大量资金投入,而是专注于功能(性能,功能价值),质量和可靠性。

因此,一旦产品被设计到电子系统中,模拟企业就享有相对较长的产品周期和强大的盈利能力。

特点一:依赖资深工程师,非标准化的设计和制造模拟工程师的短缺,优秀工程师需要很长从业年限:目前全球来看模拟设计工程师都相对短缺,大多数大学课程侧重于数字设计,导致大学课程短缺,大多数模拟工程师通过在职培训来学习他们的技能,因此他们可能需要两到三倍的时间才能变得像数字工程师一样高效。

而且优秀的模拟工程师需要长时间经验磨练,模拟IC设计者需要熟悉IC和晶圆制造工艺与流程,需要熟悉大部分元器件的电特性和物理特性,大多数最好的模拟设计工程师在模拟领域拥有20到30年的经验。

非标准化的设计和制造,更像一门艺术:与元器件关系紧密,需要考虑元器件布局以及各种特性。

模拟IC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。

而在设计中因技术特性的需要,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,同时还必须具备低噪音和低失真性能。

电阻、电容、电感都会产生噪音或失真,设计者必须考虑到这些元器件的影响。

而数字电路则不用考虑这些因素。

非标准化,电路设计和制造过程之间精心匹配。

虽然数字设计侧重于使用先进的CMOS工艺技术提高速度和性能并降低成本和功耗,但模拟产品通常是需要非常精确规格的输出信号,一般采用双极性BiCMOS和BCD制造,这种精度是电路设计和制造过程之间精心匹配的结果,没有“标准”的过程。

特点二:通用模拟IC下游分散,ASSP更注重性能竞争通用模拟IC由许多细分市场组成,下游客户分散。

(1)通用模拟IC产品市场较为分散,由许多利基市场组成。

不同的终端用户在精度,速度,功率,线性度和信号幅度能力方面对模拟IC有不同的要求。

因此客户也比较分散,以TI为例,企业有10万+客户,前100家客户占收入比三分之一。

(2)ASSP专行业深度研究用模拟IC中许多产品都是针对一个应用程序为一个客户设计的,因此往往是专有产品并且是独家采购的,竞争不是基于价格,而是基于功能集,质量,可靠性和服务。

而数字产品除了性能外还倾向于在成本上竞争。

图表21:模拟IC下游分散来源:TI,国金证券研究所特点三:采用成熟制程或特殊工艺,制造环节资本投入较小模拟电路一般不需要最先进的制程,以8寸产线为主。

在摩尔定律的推动下,数字电路需要先进的制造工艺来减小芯片尺寸并提高性能,需要对资本进行大量投资。

然而更高阶的工艺制程一般不能很好地改善标准模拟芯片的性能,而是需要更多的设计和与之匹配的工艺,由于模拟芯片不需要使用最新技术,因此制造模拟芯片的制造设备的成本比制造高级逻辑芯片的制造设备的成本低得多。

目前来看,模拟电路多采用8寸晶圆,0.18um/0.13um以上的制程。

模拟IC企业资本开支占收入占比低于数字IC企业。

大家比较了同为IDM的数字电路企业(Intel和美光),模拟电路企业(TI和ADI)过去十多年的资本开支占收入的比重,可以看到模拟IC企业的资本开支占收入比重明显低于数字IC企业,资本投入较少。

图表22:不同企业资本开支/收入占比来源:Bloomberg,国金证券研究所行业深度研究特点四:生命周期长,盈利稳定产品生命周期长,变化慢。

模拟IC强调的是高信噪比、低失真、低耗电、高可靠性和稳定性。

产品一旦达到设计目标就具备长久的生命力,生命周期长达10年以上的模拟IC产品也不在少数。

如音频运算放大器NE5532,自上世纪70年代末推出直到现在还是最常用的音频放大IC之一,几乎50%的多媒体音箱都采用了NE5532,其生命周期超过25年。

随着产品累加,收入会不断重叠累加。

模拟产品通常比数字产品具有更长的寿命,而且更新迭代慢,更加注重性能而非价格,产品生命周期较长,因此模拟IC厂商随着产品数量的累加,收入将随着时间的推移不断增加。

而数字IC产品生命周期要短得多,重叠的收入情况使模拟企业能够产生相对更稳定的收入和财务指标。

图表23:模拟芯片厂商盈利较稳定来源:圣邦股份,TI,安世半导体,国金证券研究所特点五:辅助工具少测试周期长缺乏专业设计自动化App以及复杂的测试要求。

电子设计自动化App的可用性严重偏向于数字电路设计。

在模拟电路中的结构非常不同,它们往往针对特定客户和应用进行高度定制。

模拟IC设计的辅助工具少,其可以借助的EDA工具远不如数字IC设计多。

由于模拟IC功耗大,牵涉的因素多,而模拟IC又必须保持高度稳定性,因此认证周期长。

模拟IC测试复杂。

模拟电路的测试也更加复杂,数字测试仪只需要在已知时间对高压或低压电平进行采样,模拟测试仪必须能够测量中间电压电平,并且对精密模拟设备的公差要求更严格。

模拟测试还需要考虑系统中使用的电阻器和电容器产生的噪声和失真。

三、产业链模式:IDM、虚拟IDMorFabless?一般来说,半导体可以分为IDM1和Fabless2。

模拟IC从产业链模式来讲,大家认为可以分为三类:IDM、虚拟IDM(Semi-fabless)和Fabless模式。

1IDM是指半导体的设计+制造+封测都有一个企业完成的垂直一体化模式。

2Fabless模式是指由专门的半导体设计企业设计,然后交由专门的晶圆制造厂(如中芯国际,台积电等)进行制造和专门的封测产(如日月光、长电科技等)进行封装测试的垂直分工模式。

行业深度研究本章节将具体对比分析三种模式的优劣,大家选取的IDM厂商TI,ADI3;虚拟IDM(Semi-fabless)厂商:MPS,矽力杰;fabless厂商:CirrusLogic,圣邦作为代表分析。

图表24:不同模拟IC企业对比来源:Bloomberg,各企业官网,国金证券研究所(一)模拟IC是设计和制造的结合,偏向成熟制程模拟IC是设计和制造的结合,大多数采用成熟制程。

本文第二章也有提到,更高阶的工艺制程一般不能很好地改善标准模拟芯片的性能,而是需要更多的设计和与之匹配的工艺,因此模拟电路一般不需要最先进的制程,目前以8寸产线为主,0.18um/0.13um以上的制程。

图表25:不同产品的工艺制程选择来源:SMIC,国金证券研究所TI是唯一拥有12寸产线的模拟IDM厂商。

虽然大部分模拟IC不需要采用12寸晶圆,但是TI等龙头厂商由于其规模体量优势,2011年开始,12寸产能逐步放量与扩产,占比也不断提升。

但这更多是带来成本上的改善,单靠更高阶的工艺制程一般不能很好地改善模拟芯片的性能,3TI,ADI大部分核心产品是内部生产,但是也有一部分会给第三方,理论上应该叫fab-lite,但是因为大部分都是自己生产,大家将其统一划分为IDM。

行业深度研究图表26:TI水位12寸占比不断提升来源:TI,国金证券研究所(二)三种模式优劣对比什么是虚拟IDM?前文反复强调,模拟IC行业工艺和设计结合的重要性,因此,对于部分设计厂商来说(比如MPS,矽力杰),虽然没有自己的工厂,但是会有自己的工艺平台,在代工厂中导入其专有的制造工艺,甚至也安装一些他们自己购买的专有设备,他们的一些技术人员也在代工合作伙伴的工厂中工作,也就是说这些设计厂商,有自己的专有制造工艺技术,做一切除了拥有生产线以外的事情,大家称之为虚拟IDM或者Semi-fabless。

1、IDM产能有保障,龙头厂商都是IDM龙头厂商都是IDM,产能有保障,高端产品研发有优势。

一般来讲DIM厂商的产能有保障,在下游Foundry产能不足的情况下可以保障自己的产能供给,能及时得到足够的产能。

同时,在一些少量多样的高端产品领域,企业也能更快捷实现研发流片,保持技术领先。

因此大家看到,TI,ADI等龙头厂商都是IDM模式。

2、IDM模式成本低,利润率高IDM成本更低,毛利率在60%-70%以上。

对比看到,IDM厂商拥有更高的毛利率,大家认为有如下几个原因:产业链更长,利润更高。

IDM厂商从设计到生产都是一体化完成,而fabless制造交由晶圆代工厂,有一部分利润在代工厂那边,因此整体来看IDM厂商拥有更高的利润率。

IDM体量大,具有规模优势。

IDM都是体量比较大的企业,规模比较大,具有明显的规模优势。

IDM老产线折旧完仍可以使用。

前文有提到,模拟IC的产品具有生命周期长的特点,IDM厂商的产品生命周期比较长,很多老的产线折旧完了仍然可以使用,因此成本更低。

行业深度研究图表27:不同产业链模式的模拟IC厂商毛利率对比来源:Bloomberg,国金证券研究所3、虚拟IDM能利用工艺平台往高端发展,与IDM差异化竞争虚拟IDM利用工艺平台,快速响应,与IDM差异化竞争。

单从制造成本上来看,IDM厂商拥有明显的优势,但是由于模拟IC行业需要工艺和设计紧密结合的特点,虚拟IDM厂商能够通过自有的工艺平台,根据市场需求快速响应,通过优化工艺和制造流程,推出具有竞争力的产品,并且通过工艺的不断优化更新,保持产品的持续竞争力。

事实上,一些虚拟IDM厂商在某些产品,即使在制程上与IDM有差距,利用工艺设计也能在整体产品性能上做到比IDM好。

虚拟IDM厂商相比Fabless也有成本优势,并能更好的切入高端产品。

虚拟IDM厂商有自己的工艺平台,能更好的去优化工艺流程,优化设备,比如可以通过工艺设计减少芯片面积,降低功耗,节省成本,而Fabless厂商一般是利用晶圆代工厂现有的工艺和设备做一些改进,因此虚拟IDM相对Fabless通过工艺改进也有成本优势,同时也通过工艺上的优化能更好地提升产品性能,切入高端产品市场。

4、模拟IC下游分散,市场大,Fabless厂商也有成长空间模拟IC行业下游分散,竞争格局也相对分散,Fabless也有成长空间。

模拟IC是连接物理世界和数字世界的桥梁,因此应用下游非常广泛,竞争格局来看,也相对比较分散,前三家占比不超过35%,同时,市场空间十分广阔接近600亿美金,因此对于Fabless厂商来说,只要在一些细分产品深耕研发,通过增加产品料号,都能找到目标市场实现成长。

行业深度研究图表28:2018年全球模拟芯片市场份额来源:ICinsights,国金证券研究所(三)模拟IC成长路径:Fabless虚拟IDMIDM通过分析不同模拟IC产业链模式,大家认为IDM模式是做大做强的必然选择,Fabless虚拟IDMIDM是中国模拟IC厂商的成长路径。

Fabless厂商都有其成长空间,看好有正向研发能力的厂商。

由于模拟芯片市场空间巨大且十分分散,因此,对于有一定产品研发能力的企业,都可以找到目标市场,目前来看国内Fabless厂商体量目前都比较小,在5亿美金以内,因此Fabless厂商都有其成长空间。

Fabless厂商中大家更看好通过正向研发的厂商。

模拟IC往高端发展,设计+工艺的结合必不可少。

因此,从Fabless虚拟IDM是模拟IC厂商产品往高端发展的必经之路。

做大规模,IDM是必然选择。

由于模拟IC采用的一般是相对成熟的制程,而晶圆代工厂利润率更高的是更先进的数字电路,比如14nm,7nm,模拟IC厂商规模不断扩大,到全球领先的水平,很可能面临产能上的瓶颈,因此建立一个大型Fabless模拟电路设计企业是很困难的,因此当体量到一定程度,IDM是模拟IC厂商做大规模,降低成本,提升利润率的必然选择,每个模拟IC厂商应该都有一个IDM的梦想。

行业深度研究图表29:模拟芯片厂商收入对比(单位:亿美金)来源:Bloomberg,国金证券研究所风险提示相关研发和新产品推广不及预期风险。

如企业新项目研发不及预期,或企业新推出的产品未能得到市场认可,企业可能在未来市场竞争中处于劣势地位。

行业波动风险。

半导体行业具有技术发展周期性及市场周期性,若半导体行业周期波动过大,对企业发展会有负面影响。

此外,半导体行业受政策影响较大,政策的不稳定性可能对企业未来的发展产生影响。

新冠肺炎疫情带来短期需求不确定的风险。

目前,新冠肺炎在全球蔓延,而模拟芯片下游遍及各个电子产品领域,如果疫情持续蔓延,将影响下游需求,对于模拟芯片行业短期的成长具有一定不确定性。

行业深度研究附录:国内外重点模拟IC厂商先容1、TI:模拟IC龙头,深耕90年模拟IC龙头厂商,深耕90年。

德州仪器成立于1930年,主要从事创新型数字信号处理与模拟电路方面的研究、制造和销售,被称为晶体管和集成电路的发明者,还提供包括传感与控制、教育产品和数字光源处理解决方案。

企业产品主要应用于汽车和工业等领域,并向大约10万名客户提供产品。

图表30:德州仪器历史沿革来源:TexasInstrument官网,国金证券研究所企业主要业务为模拟芯片和嵌入式处理。

企业大力发展汽车和工业领域,基于持续的技术研发与积累,企业相继研发出多款具有较强市场影响力的产品。

企业产品包括模拟芯片,嵌入式产品和其他。

图表31:德州仪器主要产品来源:TexasInstrument官网,国金证券研究所2019年,模拟业务和嵌入式处理业务板块分别占据企业总营收的71%和21%;其余8%为其他业务,包括DLP和教育技术计算器等。

行业深度研究图表32:TI产品收入构成来源:TI,国金证券研究所目前,企业的模拟业务(Analog)主要分为电源、信号链和高容量三个业务线,2018年分别贡献模拟板块的45%、35%和20%。

嵌入式处理业务主要分为微控制器和处理器,2018年分别贡献嵌入式处理板块的55%和45%。

图表33:模拟业务细项占比(2018)图表34:嵌入式处理业务细项占比(2018)来源:TI,国金证券研究所来源:TI,国金证券研究所产品下游以工业,汽车,消费电子为主。

企业产品下游最大的是工业,占比高达36%,其次是消费电子和汽车,分别占比23%和21%。

行业深度研究图表35:2019年TI产品下游分布来源:Bloomberg,国金证券研究所受贸易战影响,营收和净利润表现疲软。

2019年企业营业收入为143.83亿美金,同比下降8.88%,2013-2019年营业收入复合增长率为2.77%;2019年企业净利润为50.17亿元,同比下降10.09%,2013-2019年净利润复合增长率为15.06%。

图表36:企业主营业务收入(亿美金,%)图表37:企业净利润(%)来源:wind,国金证券研究所来源:wind,国金证券研究所毛利率维持高位,积极投入研发。

2019年企业毛利率为63.71%,在同行业中处于领先地位,整体从2013-2019年来看,毛利率增长平稳,势头向好。

企业积极投入研发,自2014年起,企业研发投入占营业收入比重基本控制在9%-11%。

行业深度研究图表38:企业毛利率和净利率(%)图表39:企业研发投入/营业收入(%)来源:wind,国金证券研究所来源:wind,国金证券研究所12寸占比不断提升,成本有望进一步降低。

TI是唯一一家拥有12寸晶圆厂的模拟IC企业,企业认为,12寸相比8寸能降低约40%的成本,目前企业12寸收入占比不断提升,但产能利用率约为60%,随着产能利用率不断提升,企业盈利能力有望进一步增强。

图表40:TI采用12寸晶圆代工进一步降低成本图表41:TI12寸和8寸产品占比变化以及产能利用率来源:TI,国金证券研究所来源:TI,国金证券研究所2、ADI:信号链产品领先,收购linear加码电源管理领域信号链产品全球领先,收购linear加码电源管理领域。

ADI成立于1965年,致力于推出与信号处理电子设备相关的工程解决方案,产品广泛应用于工业、汽车、消费电子和通讯设备等领域,并积极布局自动驾驶汽车、5G网络、智能工厂和智能医疗设备等领域。

在全球拥有超过12.5万名客户,约1.6万员工,4.5万个产品种类,4700个专利。

2016以148亿美金收购全球第八的模拟厂商,实现产品线的进一步补充,Linear是一家全球领先的电源管理产品企业。

行业深度研究图表42:ADI企业发展历史来源:ADI官网,国金证券研究所企业主要业务为模拟芯片和数字信号处理芯片。

企业为全球高性能模拟IC的最大供应商,模拟和混合信号IC技术已经连续15年成为战略基础业务。

图表43:ADI主要产品来源:ADI官网,国金证券研究所下游工业领域占比最高。

企业分为六个下游领域:工业、汽车、通讯和消费类。

企业始终将工业领域作为战略发展重点,2019年占据总营收的50%以上,并致力于拓展业务领域至能源和国防及航空航天等国家重大战略型行业。

行业深度研究图表44:下游领域市场份额(2019)来源:ADI,国金证券研究所受贸易战影响,营收和净利润暂现疲软。

2019年企业营业收入为59.91亿美金,同比下降3.39%,2014-2019年营业收入复合增长率为15.90%;整体来看,工业控制领域仍然为企业发展重点,占据总营收的半壁江山。

2019年企业净利润为13.63亿元,同比下降8.83%,2013-2019年净利润复合增长率为16.73%。

图表45:企业主营业务收入(亿美金,%)图表46:企业净利润(%)来源:wind,国金证券研究所来源:wind,国金证券研究所毛利率维持高位。

2019年企业毛利率为67.00%,在同行业中处于强势领先地位,整体从2013-2019年来看,毛利率增长平稳。

行业深度研究图表47:企业毛利率与净利率(%)来源:wind,国金证券研究所3、矽力杰:国内模拟IC龙头,率先采用虚拟IDM模式国内模拟IC龙头,率先采用虚拟IDM模式。

企业专注设计创新的混合信号和模拟集成电路,旨在提高效率和节约或测量能源。

以电源管理产品为主,产品广泛应用于工业、消费、计算和通讯设备,并积极布局智能机器人、智能医疗、AR/VR穿戴产品等应用面。

在业界率先采用虚拟IDM经营模式,拥有晶圆制程、IC设计、系统架构与封装4大自主核心半导体技术。

图表48:矽力杰历史沿革来源:Silergy官网,国金证券研究所企业品类主要分为消费性电子产品、工业用产品、资讯产品和网络通讯产品。

消费电子产品:STB、LEDTV、POS系统、移动支付、白色家电、穿戴式产品等;主要客户有:海尔、TCL、创维等。

工业用产品:智能电表、SSD、中高功率LEDLighting、IPCAM等;主要客户有:SAMSUNG、飞利浦、莱福德等。

计算机:PC/NB等;主要客户有:联想、Kingston、仁宝电脑等。

网络通讯产品:Mobile、Router等;主要客户有:中兴、同维、H3C等。

行业深度研究图表49:矽力杰主要客户来源:Silergy官网,国金证券研究所2019重回高增长。

2019年前三季度营业收入为3.5亿美金,同比增长26.4%,随着企业业务的推进以及国产化带来的机会,企业2019年重回高增长通道。

企业下游消费类和工业用产品占比最大,达到总营业收入的80%以上。

图表50:矽力杰营业收入(亿美金,%)图表51:矽力杰各产品营业收入占比(%)来源:wind,国金证券研究所来源:ICInsights,国金证券研究所通信、工业、汽车等重点方向持续布局,高毛利产品占比将不断提升。

2019年前三季度企业毛利率为46.32%,从2013年毛利率基本稳定在45%-50%之间。

企业15年开始布局汽车,16年布局通信基站,高端工业产品也在去年开始desighin,未来三年,随着汽车,通信,工业等高毛利产品占比提升,企业整体毛利率有望持续提升。

行业深度研究图表52:企业毛利率和净利率(%)图表53:各产品毛利率(%)来源:wind,国金证券研究所来源:wind,国金证券研究所积极拓展海外市场,国内市场渗透空间也很大。

从地区来看,2018年企业营业收入主要来自中国大陆、台湾+韩国,份额各占45%;企业先后并购美信智能电表及恩智浦LED照明部门,且海外消费类市场主要以韩系客户为主,海外市场拓展成效显著。

2018年中国电源管理器芯片市场规模为160亿美金,企业虽然是国内龙头,但市场份额为1%,国产替代空间巨大。

图表54:矽力杰营收地区分布(2018)图表55:中国电源管理器市场份额(2018)来源:wind,国金证券研究所来源:ICInsights,国金证券研究所4、圣邦股份:高速成长模拟芯片企业,厚积薄发专注模拟芯片设计。

圣邦股份成立于2007年,2017年于深交所上市,专注于高性能、高品质模拟芯片设计和销售,企业产品涵盖信号链和电池管理两大领域,有1200余件产品可供销售,可广泛应用于消费电子、工业控制、汽车电子和医疗仪器等领域,以及物联网、可穿戴设备、人工智能和无人机等新兴领域。

企业产品种类丰富,主要覆盖信号链和电源管理领域。

目前企业有1200多款产品可供销售,信号链芯片包括各类放大器芯片(包括运算放大器、音频放大器和视频驱动器等)、模拟开关及接口电路等,电源管理类模拟芯片则涵盖LED驱动电路以及线性稳压器、DC/DC转换器、CPU电源监测电路、锂电池充电管理芯片、过压保护电路及负载开关等非驱动类电源管理产品。

行业深度研究图表56:圣邦股份主要产品来源:圣邦官网,国金证券研究所企业采用Fabless经营模式,专注模拟芯片的设计、销售。

集成电路设计行业主要有IDM、Fabless两种经营模式。

企业采用Fabless模式,自己做设计,同时晶圆制造主要找台积电,封装测试找江阴长电、通富微电和成都宇芯。

Fabless可以将资源集中于研发、设计环节,在核心环节获取高附加值,便于企业的快速发展,也可以拥有更高的市场敏感度,能够快速响应市场需求,推出适合市场发展的新产品。

企业营收净利润持续增长。

2019年企业营业收入7.92亿元,同比增长38.46%,五年复合增长率19.43%;2019年前三季度企业净利润1.20亿元,同比增长66.05%,超2018年全年净利润。

受益于产品持续放量,国产替代,以及收购股权标的钰泰半导体并表。

图表57:圣邦股份营业收入图表58:圣邦股份净利润来源:wind,国金证券研究所来源:wind,国金证券研究所电源管理芯片增速较高,占比提升。

2018年企业信号链产品销售额2.28亿元,近五年复合增长率12.17%,电源管理产品3.44亿元,近五年复合增长率17.25%。

2019H1企业信号链产品占比34%,电源管理产品占比66%,电源管理类产品增速较高,占比不断提升。

行业深度研究图表59:企业产品销售额图表60:企业主要产品占比来源:wind,国金证券研究所来源:wind,国金证券研究所各业务毛利率稳步上行,带动整体毛利率持续增加。

2019H1企业电源管理产品毛利率42.26%(同比+4.33pcts);信号链产品毛利率58.31%(同比+2.22pcts)。

企业毛利率上行原因为产品组合的变化,企业新产品陆续推出,带来较高的单价和毛利率。

图表61:企业主要产品毛利率来源::wind,国金证券研究所内生:强大研发实力铸就核心竞争力,新产品推动业绩增长。

集成电路设计行业为技术密集型行业,企业自主研发能力为核心竞争力。

2018年,企业共有技术研发人员221名,占企业员工总数67.38%,为企业持续的研发打下坚实基础。

2018年企业研发费用支出达0.93亿元,占营业投入比例为16.26%。

行业深度研究图表62:企业研发投入情况来源::wind,国金证券研究所外延:收购钰泰半导体,实现协同效应。

企业于2018年12月3日披露了与钰泰半导体签订的《股权转让协议》,以自有资金11,480万元人民币收购了钰泰半导体28.7%的股权,成为钰泰半导体第一大股东。

2019年12月,企业公告拟进一步收购收购钰泰剩余71.3%的股权。

根据2018年企业公告,钰泰半导体承诺2019-2021年扣除非经常损益后的税后净利润分别不低于2600万元、3500万元、4500万元人民币。

图表63:钰泰2019-2021年业绩承诺来源:企业公告,国金证券研究所钰泰半导体为电源管理芯片领域优质企业。

钰泰半导体创立于2008年,是业内领先的NBIOT、移动电源、OTT、手机等领域的模拟电源芯片原始设计商,钰泰于2009年率先推出业内第一款同步升压/降压IC,并在2012年将出货量扩增到每月20KK,企业拥有专业背景雄厚的研发团队。

目前钰泰产品种类百余种,包括降压、升压、锂电池充电管理、移动电源专用芯片、车充芯行业深度研究片、多通道集成电路电源管理、限流保护、USB负载开关、过压保护芯片、电表专用芯片、NBIOT电源芯片等,拥有广泛的产品布局。

目前其产品已经得到了台湾联发科(MTK)、海思、台湾扬智(Ali)、瑞芯微(Rockchip)、复旦微电子等行业领先主控商的认可。

钰泰电源管理产品应用广泛,与企业在产品细分品类上存在互补。

通过不断的研发创新,钰泰已经在电子行业供应链中,尤其是国内机顶盒领域占据了领先地位。

根据企业公告,钰泰半导体未来还将进入无线充电、快充、物联网、网通、安防、BMS(电池组管理)及汽车电子等新领域,市场前景广阔。

收购完成后,钰泰半导体的电源管理芯片产品有望与圣邦股份信号链及电源管理两大产品体系形成协同效应。

产品性能行业领先,国产替代迎来发展机遇。

企业产品性能优异,多款产品性能指标达到国际先进甚至领先水准。

模拟电路产品发展趋势为高精度、低功耗、小封装、高抗干扰能力。

经过多年技术研发积累,企业微功耗运算放大器、高精度运算放大器、超低功耗比较器、高阶视频滤波器等产品系列在个别参数指标上甚至超过国外同类产品的指标,打破了国外厂商在这些产品领域的垄断。

行业深度研究企业投资评级的说明:买入:预期未来6-12个月内上涨幅度在15%以上;增持:预期未来6-12个月内上涨幅度在5%-15%;中性:预期未来6-12个月内变动幅度在-5%-5%;减持:预期未来6-12个月内下跌幅度在5%以上。

行业投资评级的说明:买入:预期未来3-6个月内该行业上涨幅度超过大盘在15%以上;增持:预期未来3-6个月内该行业上涨幅度超过大盘在5%-15%;中性:预期未来3-6个月内该行业变动幅度相对大盘在-5%-5%;减持:预期未来3-6个月内该行业下跌幅度超过大盘在5%以上。

行业深度研究特别声明:国金证券股份有限企业经中国证券监督管理委员会批准,已具备证券投资咨询业务资格。

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