集微咨询：电源管理芯片迎国产化窗口中国厂商仍面临重重壁垒

来源：开云的网站是多少    发布时间：2023-12-13 21:34:17

  集微咨询认为，新兴应用层出不穷，国产替代和“缺芯”浪潮，将为国产电源管理芯片厂商带来这些机遇和挑战：

  - 5G智能手机和基站、TWS耳机等蓝牙智能终端、新能源汽车市场将大力推动市场增长；

  - 终端设备待机时间和外观尺寸需求推动电源管理技术走向高能效、高集成度和智能化；

  - 国产电源管理芯片厂商的市占率仍处于劣势，但整体的出货量每年都在攀升，在部分细分市场有望后来居上；

  - 国产厂商迅速崛起，在设计、品控、人才和产业链资源稀缺等方面还面临艰巨的考验。

  9月中旬，兆易创新宣布竞逐电源管理新赛道，为本就火热的电源管理芯片市场更添上一把火。作为驱动电子设备运转的“心脏”，电源管理芯片提供了电子系统中对电能的转换、分配、检测、器件保护等功能，最重要的包含AC/DC、DC/DC、LDO、驱动芯片、保护芯片以及众多功能集成在一起的电源管理模块PMIC。

  广泛的应用使电源管理芯片出货量极大，IC Insights多个方面数据显示电源管理芯片为2020年半导体行业芯片出货量最大的品类，达到约651亿颗，同时也由于其主要是采用成熟制程制造，成为持续发酵的缺芯潮中紧缺情况最为严重的品类。

  电源管理芯片应用场景丰富，随着5G、物联网、新能源汽车等下游市场发展，电子设备品类和数量都迅速增加，从而带动电源管理芯片需求持续扩大。综合多家研究公司多个方面数据显示，2020年全球电源管理芯片市场规模达到328.8亿美元，预计2026年将达到565亿美元，年复合增长率达10.69%；2020年中国电源管理芯片市场规模约为800亿元，2020年至2025年间年复合增长率高达14.7%。

  受益于智能手机、可穿戴设备/物联网、汽车电子、工业控制、网络通信等下游应用的繁荣发展，电源管理芯片市场规模一直增长，并随着更多新兴应用而带来更大的增长空间。当前主要使用在市场增长点包括智能手机和5G基站；消费电子包括PC、平板电脑、TWS耳机、智能手表等穿戴式设备、智能音箱、智能锁等智能家居、物联网；新能源汽车等等。集微咨询认为，以下是未来几年增长最为迅速的几个细分市场。

  5G智能手机对电源管理芯片性能提出更高要求，价值量和使用量均上升。首先，多摄、多模趋势下意味着要用到更多的电源管理芯片，LDO、DC/DC等芯片单机使用数量将增加30%~50%。其次，各种快充逐渐普及，使得此前的标准开关电源充电IC为基础的高压快充效率已不能够满足市场需求；原有的直充充电技术因为充电电流不断加大导致整个充电路径成本飞速增加；以电荷泵为基础拓扑的快充技术则可以克服上述两种快充技术的缺点而应用愈来愈普遍，带动快充AC/DC、DC/DC、电荷泵芯片出货增长；无线充电效率和散热问题不断改善，有望获得更大的应用空间，相应电源技术也有望迎来增长。最后，手机电池安全呼声日益高涨，推动了电池管理、过压保护、过流保护等芯片的市场需求。

  5G基站最重要的包含宏基站以及小基站，由于功耗更高、天线和射频组件更多、无线电频率更高，对电源管理芯片提出了更高的要求。覆盖范围1km以内的5G小基站，需要约20颗电源管理芯片；3km以内的中型基站，需要约60颗；宏基站则达到120颗左右。随着中国及全球5G基站建设加速，对电源管理芯片需求也将持续增长。

  苹果Airpods面市之后迅速掀起了全球真无线立体声(TWS)耳机行业热潮。2020年，全球TWS耳机销量超过了3亿，增幅达到近90%。在市场占有率上，2020年TWS耳机全球销量TOP5分别是苹果、小米、三星、华为以及realme。由于苹果主要使用TI、恩智浦等龙头厂商的电源管理芯片，国产厂商机会比较小。安卓阵营品牌众多，且随着苹果市占率预计将从2019年50%下滑到2021年的27%，安卓系TWS耳机品牌市场空间逐渐扩大，为国产电源管理芯片带来非常大的替代机会。TWS耳机及其配备的充电盒将一起推动电源管理芯片市场高速成长。智能手表等可穿戴设备与TWS耳机情况类似。

  蓝牙音频设备也是消费电子应用中电源管理芯片的主要推动力之一。IDC多个方面数据显示，2016年到2020年，包括蓝牙智能音箱在内的全球蓝牙音频传输设备出货量从6.9亿台增长至10.6亿台，年复合增长率为11.3%，2025年预计将达14.4亿台。蓝牙音箱使用的电源管理芯片包括LDO、DC/DC等，大多数都用在充电、为内部芯片供电及驱动音频功放等

  物联网市场的爆炸式增长也不可忽视，根据GSMA数据，2018年全球物联网设备数量为91亿个，2010~2018年复合增长率为20.9%，预计2025年全球物联网设备将高达252亿个。包括各种智能家居设备、智能家电、智能LED照明等数百亿连接规模的物联网设备中各类芯片的增加以及对低功耗的持续要求，大力推动了电源管理芯片市场增长。

  得益于汽车高级辅助驾驶（ADAS）不断渗透，汽车电动化、网连化、智能化的推动，慢慢的变多的传感器、摄像头装载在汽车中，需要更加多的电源管理芯片进行电流电压的转换，从而推动电源管理芯片增长。此外，新能源汽车中，芯片使用量显著增多，相应电源管理芯片需求也增多，配套的充电桩也带来了广阔的AC/DC、DC/DC芯片需求。

  目前电源管理芯片在传统燃油车中单车价值量为20美元左右，在新能源汽车中单车价值量为100~400美元左右。不同车型对功率和储能要求不同，对应电源管理芯片价值量有所差异。同时，新能源汽车市场对BMS电池管理系统的需求也在快速增长。

  在不断增长的下游应用和新兴场景驱动下，电源管理未来市场发展的潜力广阔。从技术上来看，根据不同应用领域的需求，电源管理芯片技术演进趋势大多分布在在提高功率密度、延长电池使用寿命、减少电磁干扰、保持电源和信号完整性以及维持在高电压下的安全性等五个方面。总结而言，电源管理芯片技术将朝着更高能效、更高集成度、更智能等方向发展。保真信号、提高功率密度、延长电池常规使用的寿命、减少外界噪音干扰以及提高在高压下的安全性等要求，对电源管理芯片的设计、制造工业和封装技术都提出了新的挑战。

  高能效。在电源领域，电能转换效率和待机功耗永远是核心指标之一。业内始终致力于通过研发更先进的电路拓扑技术、更低导通电阻的功率器件技术、更高开关频率技术、更精巧的高压启动技术来是实现电源管理芯片及其电源系统的高效率和低功耗需求。

  高集成度。消费电子等移动智能终端的轻薄短小，及更长续航时间的需求，对电源管理系统提出了慢慢的升高的要求，电源管理芯片需要更小体积、更高集成度和更少的外围器件。高集成度单芯片电源管理解决方案一方面降低了整个方案的元器件数量，改善了生产效率，缩小了整个方案的尺寸，同时降低了失效率、提高系统的长期可靠性，另一方面也降低了终端厂商的开发难度、研发周期和成本。

  更智能化。电源管理芯片的智能化是大势所趋，只有实现智能化，才能适应平台主芯片的功能一直在升级的需求，支持云端监控管理，智能化的管理和调控慢慢的变成为刚需。在此背景下，近年来凭借调试灵活、响应快速、高集成度以及高度可控的优势，以数字控制内核为特点的新一代数模混合电源管理芯片以及高端服务器和通信设施应用为主导，逐步拓展至其他更多应用领域，已显示出良好的发展势头。

  从制造方面来看，电源管理芯片作为模拟芯片的一种，对工艺制程的要求没有逻辑芯片高，代工市场参与者主要包含台积电、东部高科、联电、Tower Semiconductor、中芯国际、华润微电子等。

  电源管理芯片主要是采用BCD工艺制造，制程从0.32μm到90nm不等，间接导致了产品料号种类多，市场占有率比较分散，长尾效应明显。由于产品众多且特性差异较大，各家晶圆厂/IDM厂商的BCD制程发展路线图有所差异，但是从下游应用的角度来看，BCD工艺主要朝向高压、高功率和高密度三个方向发展。

  高压BCD。高压BCD通常可集成耐压100-700V范围的器件，其难点在于在制程不断缩小的情况下兼容低压控制电路和耐高压功率器件DMOS。高压BCD在电子照明及工控中广泛应用。

  高功率BCD。高功率BCD通常适用于中等电压、大电流驱动应用，发展重点在于减少相关成本及优化功率器件结构等。高功率BCD在汽车电子领域中有广泛应用。

  高密度BCD。是指能在同一芯片上集成更多样化的复杂功能，并保证其运行的稳定性，电压范围一般在5-70V之间。为了集成更多复杂功能，高密度BCD工艺一般要求CMOS制程比较先进。高密度BCD在消费电子类低电压场景应用广泛，如手机背光驱动、快充、电源管理芯片等。

  尽管电源管理芯片未来市场发展的潜力广阔，但从当前行业格局来看，国际厂商所占市场占有率较大，少量国外行业巨头瓜分全球绝大多数市场，前五大厂商市占率之和超过70%，尽管中国电源管理芯片市场已接近全球市场的三分之一，但国内 80%以上的份额仍被欧美厂商垄断，国内厂商开始突破AC/DC、DC/DC、快充相关芯片等领域，但是即使相对较大的厂商占我国电源管理芯片市场比重仍较小，例如晶丰明源、圣邦股份、芯朋微2019年占国内市场占有率也仅别为1.18%、0.74%和0.45%，目前还未有一个绝对的国产领军巨头出现。

  可喜的是，尽管中国电源芯片厂商的市占率还处于劣势，但整体出货量每年都在攀升。在广阔的市场需求驱动下，随着中美贸易摩擦持续升级、国家政策支持、疫情使国外供应链失衡等背景下，本土电源管理芯片厂商迎来前所未有的利好，成长速度有望加快。

  首先是全世界内的产业转移。一方面，随着全球终端制造与半导体制造重心向亚太地区转移，电源管理芯片设计领域也呈现出从欧美等地区向中国转移的趋势。另一方面，本土电源管理芯片设计企业大量涌现，冲击了行业毛利率水平，因而行业龙头厂商逐步淡出民用消费市场，转向性能要求更高、利润水准更高的工业、汽车、军事、航天等市场。两个层面的产业转移，为本土厂商得以更迅速地从民用消费市场切入电源管理芯片市场，并为更广阔的市场空间做好积累。

  其次，中美贸易摩擦、疫情、国家政策扶持等多重因素作用下，为电源管理芯片的国产化替代提供了充分的发育土壤。在中美贸易冲突长期持续的预期下，半导体作为国家战略性产业得到了政策大力扶持，产业、资本环境逐渐完备。与此同时，疫情冲击全球半导体供应链时，中国率先恢复常态，迎来大量海外转单。多重因素相互作用下，电源管理芯片领域国产替代势头迅猛，慢慢的变多的中国OEM/ODM厂商在缺货情况下开始选择本地供应商作为二级供应商。

  在市场需求大爆发的前提下，缺芯和国产诉求为本土电源管理芯片厂商打开了一个千载难逢的机会窗口，从最近A股电源管理芯片厂商的亮眼业绩和扎堆上市的公司可见一斑。

  一方面，电源管理芯片的缺货、涨价潮席卷全球，对A股相关上市公司的业绩起到了极大的助推作用。多个方面数据显示，主业涉及电源管理芯片的几家半导体设计企业，一年来营收、净利均录得同比大幅度增长。另一方面，今年以来，还有一长串电源管理公司在排队等待IPO。集微网整理了今年以来申报或准备申报上市的电源管理厂商，如下图。

  不难发现，已上市电源管理芯片厂商多数成立于2010年之前，正在排队IPO的则大多成立于2012年之后，也就是说，绝大多数国内电源管理芯片厂商成立不到20年，这对于产品数量非常大程度上决定了公司营收规模的模拟芯片市场而言，积累还太少。因此，目前LDO还是中国电源管理芯片需求最大的单一产品，但LDO处于低端市场，主要是本土企业的竞争，面临巨大的成本压力，其他电源产品中，PMU、电池相关应用、DC/DC和驱动芯片增长较多。

  相比之下，国外龙头模拟厂商产品料号多，产品组合丰富，更容易为客户提供一站式解决方案，客户粘性强。例如TI提供约8万种产品，每年新增超过600个；相比之下，截至今年上半年国内头部厂商圣邦股份有3500余款可供销售产品，每年新增200余款。整体看来，国内厂商产品目录增速可观，但总量仍处于劣势。国际龙头厂商利用先发优势积累了丰富的产品结构、深厚的研发经验乃至自主制造工艺，同时在产销规模、品牌等方面具备优势。国内厂商在整体技术水平、企业规模、产品线数量、整体解决方案和人才等方面存在一定差距，且市场多集中在中低端的消费电子等市场，在汽车、工业、医疗等高端、高要求行业仍有较大突破空间。这类客户为了保险起见更青睐成熟的国际大厂，使得本土厂商失去更多验证机会。

  集微咨询认为，当前本土电源管理芯片厂商主要面临着设计能力、品控管理、人才稀缺、产业链等方面的挑战。

  从设计技术来看，电源管理等模拟芯片的产品性能在很大程度上依赖于工艺能力和质量管控能力。同时相关EDA工具较少，设计难度大，研发周期长，高度依赖工程师的设计能力和设计经验，需要长期积累。领先企业凭借丰富的技术和经验积累，大量的核心IP和产品线形成了竞争壁垒。此外，研发能力是电源管理芯片设计企业核心竞争力所在，要设计团队具备丰富的设计经验和技术积累以及持续的创新能力，才能应对飞快的产品更新换代速度。

  从品控管理上来看，电源管理芯片对可靠性方面的要求极高，为此，客户对新供应商的认证周期和要求非常严苛。电源管理芯片等模拟芯片更考验工艺大规模出货的能力，以及在工艺迭代、产能指数级爬坡中，对产品一致性管控的能力，国内成立时间不久的公司要实现电源管理芯片尤其手机端的大批量出货面临着极高的经验壁垒。

  从模拟设计人才资源来看，电源管理芯片等模拟IC设计对人才要求更高，更依赖于经验和know-how的积累，这方面国内人才尤其高品质人才紧缺程度尤其突出，而且缺口还在不断扩大。

  从产业链资源来看，电源管理芯片设计公司是不是具备一个良好的晶圆厂、封装厂、测试厂和整机制造商等上下游产业链资源至关重要。在上游，良好的晶圆厂和封测厂资源能确定保证产品质量、控制成本和稳定的产能供应；在下游，是否能尽快将产品顺利推向市场，需要计算机显示终端的支持，也要一直拓展新客户和新渠道，并积累品牌知名度。对新玩家而言，更难进入已成熟的产业链生态。

  从下游用户反馈来看，国产电源管理芯片存在的问题主要有：芯片制造工艺不成熟、产品一致性差；企业创新不足、产品同质化严重，型号和方案不够丰富；上游供货商紧张或频繁涨价，高端产品缺乏产业链的配合等。其中产品同质化问题最为突出。

  尽管如此，随着国内厂商设计与工艺能力提升、下游应用高景气带来供需端改善，叠加供应链安全考虑加速国产替代，市场、资本和政策的东风驱使新玩家不断涌入电源管理赛道，加剧了国内产业竞争水平。

  集微咨询整理了今年截止8月份电源管理领域的投融资案例。从近两年电源管理领域的初创企业和资本投资热点来看，智能手机、快充、TWS耳机等热门赛道的优质企业成为市场青睐的标的。这在某种程度上预示着，如果电源管理厂商面向的下游领域增长较为迅速，则会有更多新的市场空间来供其开辟，企业也会有更多机会能快速成长。而随着华为、小米等头部终端厂商加入芯片投资行列，也使得芯片厂商和下游客户合作的黏性和可持续性提高。

  电源管理芯片赛道上，不断有成熟的厂商上市，也不断有新玩家涌入。对前者而言，他们考虑的是上市后如何让公司继续成长。一条路径是通过不断投资研发、积累产品来实现内生研发生长。另一条途径则是通过并购获得原先不擅长的技术能力，从而较为迅速地拓展产品品种类型，提升市场占有率。上市后企业获取资金更容易，国内模拟芯片企业的并购风潮也已初现端倪。他们将逐渐从专注细分产品的“小而美”精品厂商，走向“大而全”的平台型百货厂商。

  对新玩家而言，初期资源相对有限，更重要的是如何将自己的芯片设计更快地产品化，获得公司发展的第一桶金并站稳脚跟，随后才能考虑内生或是外延协同发展逐步建立起产品目录护城河。（校对/萨米）