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模拟芯片行业技术发展情况及市场前景分析预测

2020年04月16日 11:58 次阅读

(文章来源:腾讯新闻)

集成电路产品依其功能,主要可分为模拟芯片(Analog IC)、存储器芯片(Memory IC)、微处理器芯片(Micro IC)、逻辑芯片(Logic IC)。模拟集成电路又称模拟芯片,模拟芯片是处理连续性的光、声音、速度、温度等自然模拟信号。模拟芯片作为连接上述各类物理信息与数字电子系统的媒介,同时需要制造工艺、电路设计和半导体组件物理的相互配合,在芯片效能及成本上寻求最优化,由于其决定了产品最终呈现质量,因此更为注重组件的特性如可靠度、稳定度、能源转换效率、电压电流控制能力等。

常见的模拟芯片通常包括信号链芯片、智能终端芯片、电源管理芯片、数控/工控装置芯片、信息安全和视频监控芯片等,进而广泛应用于电脑手机、LED照明、家用电器、智能家居、消费类电子等领域。我国的模拟芯片的现状是小、散、低。所谓小,“小”即企业规模很小;“散”即企业竞争分散;“低”即本土模拟芯片厂商技术水平比较低。但经过数年来的奋起直追,本土厂商与国际巨头的差距正在逐渐缩小。

模拟芯片在现今电子产品的应用几乎无处不在,下游应用领域覆盖国防科技、交通运输、安防监控、LED、医疗设备、高清电视等广阔市场。基于终端应用范围宽广的特性,模拟芯片需要根据下游不同的应用领域进行定制化设计。同时,模拟芯片定制化设计芯片的功效发挥需要与芯片制造工艺相结合。优秀的模拟芯片厂商一般会根据应用需求定义开发新的产品,构建设计、工艺、应用稳定的产品定义叁角。高端模拟芯片由于应用的需求多样性、复杂性,需要有更复杂、更先进和比较特殊的模拟芯片工艺来支撑。

由于集成电路制造工艺涵盖微电子学、固体物理学、量子力学、材料科学、化学、图论等全方位、复杂学科领域,集成电路制造工艺的研发需要耗费巨大的人力、物力以及持续的研发。因此,大部分国内芯片企业均根据晶圆制造厂标准工艺来进行芯片产品生产,模拟芯片的功效发挥一定程度上收到晶圆厂商标准工艺的限制。唯有行业内领先的模拟芯片企业能够掌握具有自主知识产权的集成电路制造工艺,仅少数国内芯片企业具有成熟自主的模拟芯片制造工艺。

主要采用CMOS工艺的存储芯片追逐高端制程,产品强调的运算速度与成本比优化,例如苹果A12芯片和麒麟980都采用了台积电的7nm-CMOS工艺。采用BCD工艺等特色工艺的模拟芯片产品更强调高信噪比、低失真、低耗电、高可靠性和稳定性,工艺制程的缩小反而可能导致模拟芯片性能的降低。因此,模拟芯片行业内产品多采用0.50-0.13μm制程工艺,与存储芯片强调纳米级别的制程工艺存在一定的差异。

此外,与存储芯片需要升级工艺产线强调制造工艺不同,优秀的模拟芯片产品需要设计和工艺紧密结合,双方充分的交流才能开发出有特色、有竞争力的产品。具体到其产品特性来看,模拟产品定制化程度很高,国外厂商一般会根据应用需求定义开发新的产品—设计、工艺、应用构成了一个产品定义的稳定叁角。因此,国内模拟芯片企业在向高性能模拟芯片领域发展时往往遇到生产工艺的难题,高端模拟芯片由于应用的需求,需要有更复杂、更先进和比较特殊的模拟(或混合信号)工艺来支撑,目前仅少数国内芯片企业具有成熟自主的模拟工艺。

在设计方面,模拟芯片和存储芯片等数字芯片差异巨大。数字芯片的设计核心在于逻辑设计,可通过软件进行模拟调试。模拟电路的设计核心在于电路设计,需要根据实际产品参数进行调整与妥协。数字电路的设计辅助工具(EDA)较丰富,而模拟芯片设计的辅助工具远不如数字器件多。因此,模拟电路的设计更依赖于人工设计,对工程师的经验要求也更高,半导体行业更是有“一年数字、十年模拟”的说法。模拟芯片研发设计师一般需要至少3年到5年的经验,而优秀的模拟设计师则需要10年甚至更长时间的经验。此外,数字电路设计一般是大团队作战,研发周期较短;而模拟电路设计一般是小团队作战,研发周期较长。

基于终端应用范围宽广的特性,模拟芯片市场不易受单一产业景气变动影响,市场波动幅度相对较小。2018年,全球模拟芯片市场规模为588亿美元,较2017年同比增长10.80%,增速明显高于微处理器、逻辑芯片等其他芯片种类。

模拟芯片行业技术发展情况及市场前景分析预测

2018年全球模拟芯片排名前十的企业主要为TI德州仪器)、ADI(亚诺德)、Skyworks(思佳讯)、Infineon(英飞凌)、ST(意法半导体)、NXP(恩智浦)、Maxim(美信)等国际芯片供应商。以上国际模拟芯片供应商销售额占全球模拟芯片市场高达60%,我国对国外模拟芯片的依赖较为严重,进口替代需求急剧提升,国内模拟芯片企业具有广阔的发展空间。

模拟芯片行业技术发展情况及市场前景分析预测

随着全球下游行业对集成电路需求的回暖,2015-2018年我国模拟芯片行业市场规模呈现稳步增长的态势,2018年我国模拟芯片行业市场规模为2627亿元,年增长率为13.85%,高于全球年增长率。未来能驱动模拟芯片产业大幅度增长的是汽车、5G通信和智能制造的需求,伴随着5G商用的加速,很大相关企业对电源、运放和电压管理等需求大涨,未来五年将是整个产业的一个爆发期。

国家提出了“新基建”项目包括特高压、新能源汽车充电桩、5G基站建设、大数据中心、人工智能、工业互联网和城际高速铁路和城市轨道交通等七大领域。这些新型基础设施建设的本质就是信息数字化的建设,其中必定少不了数字与模拟芯片做基础。

随着“新基建”的落实运行,市场对模拟芯片的需求必将急剧增加。庞大的市场将会为国内相关企业提供更广阔的舞台。

(责任编辑:fqj)

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