DC-DC电源芯片行业市场需求与投资规划

DC-DC电源芯片行业市场需求与投资规划

中国电源管理芯片行业发展情况根据Frost&Sullivan数据，2020年中国电源管理芯片市场规模达118亿美元，2016年至2020年年均复合增速达8．5%，占据全球约35．9%市场份额。未来几年，随着下游电子设备行业发展对电源管理芯片需求增长，预计中国电源管理芯片市场规模仍将快速增长。根据Frost&Sullivan数据，预计2025年中国电源管理芯片市场规模将达235亿美元，2020年至2025年年均复合增速达14．8%。电源类芯片是模拟芯片的重要分支。模拟芯片主要分为电源类芯片、信号链芯片和其他芯片三大类。信号链芯片主要对温度、声音、光、电等模拟信号进行接收、转换、放大、过滤并最终通过数模转换芯片将其转换为数字信号，以便数字芯片进行存储和计算。常见的信号链芯片包括放大器、数模转换器、比较器和接口芯片等。电源类芯片是所有电子设备的电能供应心脏，负责电子设备所需电能的变换、分配和检测等管控工作，对电子设备而言是不可或缺的，其性能的优劣和可靠性对整机的性能和可靠性有直接影响，电源类芯片一旦失效将导致电子设备停止工作甚至损毁，是电子设备的关键器件。电源类芯片存在于几乎所有的电子设备中，已经成为模拟芯片最大细分市场。根据ICInsights数据，2020年全球模拟芯片市场规模为570亿美元，占全球半导体市场规模的13%；根据Frost&Sullivan数据，2020年全球电源类芯片市场规模为329亿美元，占全球模拟芯片市场规模的58%；根据ICInsights数据，2020年全球信号链芯片市场规模为99亿美元，占全球模拟芯片市场规模的17%。根据ICInsights数据，全球模拟芯片市场规模从2019年的552亿美元增长至2021年的741美元，2019-2021年CAGR为15．86%，预计2022年全球模拟芯片市场规模将达到832亿美元。电源IC细分种类多，全球出货量领先。电源类芯片包括电池管理芯片、AC-DC芯片、DC-DC芯片、LED驱动芯片、栅极驱动芯片等。电池管理芯片主要用于确保电池安全稳定输出电能，延长电池使用寿命，具体又可细分为计量芯片、充电管理芯片、监测和平衡芯片、输入保护芯片和快充协议芯片；AC-DC芯片用于将高压交流转为直流并降压；DC-DC芯片又包括线性稳压器LDO和开关稳压器（狭义DC-DC芯片），线性稳压器用于实现降压，开关稳压器用于实现降压、升压、输出恒定电压以及转换电压；LED驱动芯片用于驱动LED发光或使LED模块组件正常工作；栅极驱动芯片用于MOSFET、IGBT等功率器件的导通。根据ICInsights数据，2020年电源类芯片是全球出货量最多的半导体芯片，出货量达到651亿颗，产品广泛应用于家用电器、手机及智能穿戴、汽车、工业等领域。下游应用需求旺盛，电源类芯片市场规模快速增长。根据SEMI数据，2015-2017年全球电源管理芯片产值分别为191、198、223亿美元；前瞻产业研究院根据行业发展状况，预测2018年全球电源管理芯片市场规模约为250亿美元；根据TMR数据，预计2026年全球电源管理芯片市场规模将达到565亿美元，2018-2026年CAGR为10．73%。根据赛迪顾问数据，2012-2018年中国电源管理芯片市场规模由430．68亿元增长至681．53亿元；根据Frost&Sullivan数据，2025年中国电源管理芯片市场规模将达到234．5亿美元（1641．5亿元），2018-2025年CAGR为13．38%。新兴应用领域成为电源管理芯片市场规模增长主要驱动力。根据IDC数据，全球智能手机出货量在2012-2015年呈现快速增长后增速放缓，并在2018年首次出现负增长，智能手机进入存量竞争时代，以手机为代表的消费电子产品对于电源管理芯片需求的增速放缓，消费电子类芯片产品赛道逐渐饱和、竞争日趋激烈。在人工智能、物联网、5G等信息技术与下游汽车、工业、通信等领域深度融合的背景下，新能源，工业控制、通信基站、数据中心等新兴应用领域将成为国内电源管理芯片市场规模增长的新驱动力，为电源管理芯片带来显著的增量需求。电源IC市场格局分散，国外企业占据主导地位。目前以德州仪器（TI）、亚德诺（ADI）、英飞凌（Infineon）等为代表的国外企业在产品线的完整性及整体技术水平上保持领先优势，从市场份额来看，国外企业占据了全球80%以上的电源管理芯片市场份额。根据前瞻产业研究院数据，2018年全球电源管理芯片市场分布为德州仪器（21%）、高通（15%）、亚德诺（13%）、美信（12%）、英飞凌（10%），CR5为71%。随着国内集成电路产业市场规模的不断扩大，国内本土电源管理芯片设计企业在激烈的市场竞争中逐渐崛起，率先切入民用消费市场，在小功率的消费电子领域已经逐步取代国外企业的市场份额，产品也已从小功率向中大功率发展。目前国产电源管理芯片在国内的市场份额不足20%，电源空间巨大。聚焦细分电源IC种类，效应初步显现。公司深耕家用电器领域，基于自主研发的高低压集成技术平台推出了AC-DC芯片、DC-DC芯片和栅极驱动芯片（GateDriver），已在国内厂商中处于市场领先地位。尤其是在AC-DC和GateDriver等高压电源管理芯片领域，公司具有较强的技术实力和市场竞争力，已成为国内家电品牌厂商的主流国产电源芯片提供商。电源管理芯片作为模拟芯片的一种，产品生命周期长，模拟芯片行业具备抗周期属性，整体竞争格局较分散，该特性有利于公司通过产品研发从细分赛道切入，并通过芯片种类扩张逐步实现。近年来，中国电源管理芯片市场规模一直保持增长，2020年中国电源管理芯片市场规模达118亿美元，占全球约35．9%市场份额。未来几年，随着国产电源管理芯片在家用电器、3C新兴产品等领域的应用拓展，预计国产电源管理芯片市场规模仍将快速增长，预计2022年市场规模将增长至149．6亿美元。中国电源管理芯片市场规模增长率先降后增，2018年后增速一直保持上升趋势。受下游应用市场包含通信智能手机、消费电子（笔记本、平板电脑及蓝牙音频）、汽车、5G基站和物联网等产业的快速发展，预计2022年增长率将达13．42%。在中美贸易摩擦持续发酵的大背景下，芯片产业作为国家信息安全的基础性支撑产业以及国民经济和社会发展的战略性产业，得到了国家的大力扶持。与芯片相关的政策推动资金，人才供给与市场接轨，产业环境不断完善。国产芯片自主替代的重要性和紧迫性日渐凸显，中国本土电源管理芯片设计企业在激烈的市场竞争中逐渐崛起，进口替代效应明显增强。电源管理芯片作为电子产品和设备的电能供应中枢和纽带，是电子产品中不可或缺的关键器件，市场空间广阔。近年来中国电源管理芯片市场规模保持快速增长，伴随下游市场的不断拓展，中国市场未来仍然是拉动全球市场发展的重要动力。但从市场份额上来讲，国产厂商的市场占有率仍然偏低，未来发展空间巨大。国内外电源芯片行业的市场规模国际市场方面，2018年全球电源芯片的产值为250亿美元。近年来，得益于新能源汽车、5G通信等市场的持续成长，全球电源芯片市场发展较快，预计2026年市场规模将达到565亿美元，年均复合增长率10．69%。国内市场方面，2015-2019年，中国电源芯片市场规模从520亿元增加至720亿元，预计在2020年突破780亿元，年均复合增长率为8．5%左右。在消费升级、新技术发展等因素的刺激下，中国各类电子产品的功能呈多样化趋势，更新换代不断加快，对电源芯片的需求持续增加。此外，半导体进口替代趋势也给国内的诸多芯片公司带来了更多的发展机遇。同时，电源芯片终端用户广泛分布于汽车电子、工业控制、通讯设备、消费电子、家用电器等发展较快的行业领域。由于下游产品即电子设备内部不同模块对于电源的需求不同，单个电子产品内部往往需要多种驱动电源，即需要配置多个电源芯片或电源管理模块，因此，电源芯片的需求非常之广。中国电源管理芯片行业企业布局从产品数量看，圣邦股份、韦尔股份、力芯微企业电源管理芯片的产品种类多，超过500款，其中圣邦股份产品数最多达到了1600款，表明优势企业产品品类丰富，市场竞争力有待进一步提升。从企业电源管理芯片的竞争力来看，目前圣邦股份、韦尔股份等电源管理芯片业务为公司的核心业务，国内市场份额占比相对较高，国内市场竞争力凸显，国内大力推动芯片行业发展的基础上，具备较强的优势。由于电源管理芯片属于技术密集型产品，对装备制造、科学研究等领域的发展十分重要，其替代品威胁较小;在高端产品领域，现有竞争者数量不多，但市场集中度较高，国内企业主要集中在非高端产品领域，企业数量大，较为分散;上游供应商一般为原材料、核心零部件/系统等企业，核心零部件厂商的议价能力较强;下游消费市场主要是消费电子、汽车、通信设备等领域，议价能力较弱;同时，因电源管理芯片属于技术密集型行业、且市场竞争激烈、集中度高，综合而言潜在进入者威胁较小。电源管理类模拟集成电路行业现状按照工作的信号属性，集成电路可分为数字集成电路和模拟集成电路。数字集成电路是基于数字逻辑设计的，用于处理数字信号的集成电路；模拟集成电路是用于处理模拟信号的集成电路。电源管理类模拟集成电路行业简介及发展概况：按照输入的电压属性，电源芯片可分为AC-DC（交流转直流）转换芯片和DC-DC（直流转直流）转换芯片两类。AC-DC转换通常是把交流市电（220V或110V）转换为电子设备或产品内部电路供电需要的直流电压；DC-DC转换通常是指对直流电源的属性或参数指标加以转换，如降压、升压、升降压转换等，以匹配设备或电路模块的供电需求。电源芯片广泛应用于各类电子产品中，由于电子产品内部各电路模块的供电需求多样，需要使用电源芯片将输入电源转换为与其匹配的电压或电流。因此，电源芯片是电子设备的心脏，其性能优劣对整机的性能及可靠性有直接影响，电源芯片一旦失效将导致电子产品停止工作甚至损毁。近年来，电源芯片的下游行业蓬勃发展，为电源芯片提供了广阔的市场空间，例如汽车电子、通讯设备、工业控制等领域对电源芯片的需求增长较快，对芯片性能要求更高。目前该市场主要被国外巨头如德州仪器、亚德诺、英飞凌等占据，市场集中度较高。电源管理芯片行业发展情况模拟芯片按产品类型主要由电源管理芯片和信号链芯片构成，其中电源管理芯片主要是指管理电池与电能的电路，信号链芯片主要是指用于处理信号的电路。电源管理芯片在电子设备中有着广泛的应用，根据ICInsight数据，电源管理芯片是全球出货量最高的芯片类别，2019年全球电源管理芯片出货量占全部芯片出货量比例约达21%，远高于其他类别芯片。电源管理芯片产业下游应用场景丰富，主要涵盖通信、安防、消费电子、汽车及物联网等行业。电源管理芯片性能优劣对整机的性能和可靠性有着直接影响，电源管理芯片一旦失效将直接导致电子设备停止工作甚至损毁，是电子设备中的关键器件。按照功能分类，电源管理芯片主要功能包括电池的电能形态和电压/电流的转换（例如DC-DC芯片、LDO芯片、AC-DC芯片等）、保护（例如过压保护芯片、过流保护芯片等）、充放电管理（例如充电管理芯片等）等。集成电路行业市场规模近年来，随着物联网、人工智能、智能硬件、移动智能终端、5G、先进传感器和可穿戴设备等新应用领域的兴起，全球电子产品市场规模逐年扩大，带动了集成电路行业的加速发展。世界半导体贸易统计协会（WSTS）统计数据显示，2016年至2020年，全球集成电路行业总收入从2，767亿美元增长至3，612亿美元，年均复合增长率6．89%。中国半导体行业协会数据显示，2016至2020年，中国集成电路行业规模从4，336亿元增长至8，848亿元，年均复合增长率高达19．52%，中国已成为全球最大的集成电路市场。电源芯片行业面临的机遇和挑战（一）电源芯片行业发展机遇1、电源芯片行业良好的产业扶持政策集成电路产业被誉为信息产业的核心和国民经济信息化的基础，2000年我国就将发展集成电路产业视为一项长期而紧迫的任务，并制定了系列扶持政策。在国际贸易摩擦加剧的当下，加速，实现集成电路产业的自主可控已上升到国家战略高度。2015年制定了2025年将我国芯片自给率提升至70%的战略目标；2021年发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》也提出，要重点布局包括集成电路在内的前沿领域。此外，为促进集成电路产业的发展，我国还设立了国家集成电路产业投资基金，目标规模上千亿元。地方政府亦出台了诸多利好政策，或是成立了集成电路产业基金，从财政、税收、技术、人才等角度给予扶持，为我国集成电路产业及相关企业的发展营造了良好的政策环境。2、集成电路国产化趋势明显近几年美国对华为，中兴等中国企业的种种限制与打压强化了中国相关行业和企业的危机意识，国产化和进口替代概念从原来的信息安全扩大到半导体供应链安全，中国亟需培育出一批具有先进研发、制造、生产能力的半导体企业，以保证国内半导体行业的供应链安全。电源管理类模拟集成电路行业的特点是，客户对电源芯片产品的精度和可靠性要求较高，国内企业与国外企业相比有较大的技术差距，市场大部分被国外巨头垄断。随着中国半导体国产化和进口替代趋势的进一步加强，终端设备、系统厂商开始更多地验证、使用国内供应商的芯片产品，国内芯片设计行业迎来了良好的市场机会。3、电源芯片下游应用领域不断拓展基于中国庞大的人口基数和高速经济发展，下游需求不断提升带动了中国5G、物联网、人工智能、新能源汽车等新兴行业的迅速崛起。催生出的大数据、云计算以及高速信息传输等大量需求，有赖于高效、可靠的电源芯片的应用，促进了中国电源芯片行业的进一步发展。（二）电源芯片行业发展挑战1、电源芯片行业设计人才短缺电源管理类模拟芯片行业在技术和人才需求方面的典型特点是深积累、慢发展、重技术、长周期，产品设计研发周期长、技术门槛较高，更多依赖于研发人员长期的技术和实践经验积累，明星工程师的单兵作战能力以及核心技术团队的技术经验积累至关重要。相较于国际市场，我国集成电路行业起步较晚，具有丰富工程实践经验的设计人才短缺，从而限制了我国模拟芯片行业的发展。尽管近年来，我国政府、高校、机构、企业不断加大人才培养的力度，但人才匮乏现象始终存在，加之模拟芯片行业人才培养周期较长，对短期内本土模拟芯片设计行业的发展带来了较大的挑战。2、电源芯片行业长期被国外巨头垄断模拟集成电路在技术和人才等方面的特点决定了其产品设计研发周期长、技术门槛较高，产品研发成功后往往具备较强的生命力。德州仪器、亚德诺等国际模拟芯片巨头起步较早，产品和技术积累深厚，长期占据着较高的市场份额，ICInsights数据显示，2020年全球前十大模拟集成电路设计企业合计市场占有率高达62%。得益于政策的大力扶持，近年来我国集成电路行业发展速度较快，趋势不断加深，涌现了许多优秀的模拟芯片设计企业。但与国外巨头相比，本土模拟芯片企业仍存在发展时间较短，产品和技术积累不足，市场占有率有待提高等劣势。3、电源芯片行业产品结构多样性不足与国际模拟芯片企业相比，中国本土企业发展时间较短，在技术储备和产品种类上仍存在一定差距，导致产品结构的多样性不足。以国际领先的模拟集成电路企业德州仪器为例，其拥有十多万种不同类型的模拟芯片产品和上万个授权专利，涵盖各大应用领域，而国内企业大多仅涵盖某几个细分领域，产品类型数十至数千种不等。以DC-DC电源芯片为例，在高耐压、单颗芯片输出大功率、高可靠性等领域，国内企业在设计环境、设计工具、设计人才和设计经验等方面与世界先进水平还存在较大差距。电源芯片行业介绍及市场竞争格局模拟芯片根据功能的不同主要可分为电源管理芯片、信号链芯片和传感器芯片等。电源管理芯片是指通过对输入电压进行升压、降压、升降压转换，提供恒压、恒流、恒压+恒流等多种输出方式，实现电源管理、控制、转换、处理等功能的集成电路，在电子产品和设备中具有至关重要的作用，广泛应用于通讯、消费电子、工业控制、汽车等领域，是全球出货量最大的芯片产品类型之一。根据数据，全球电源管理芯片市场规模从2016年的198．0亿美元增长至2020年的328．8亿美元，年均复合增长率为13．5%。与模拟集成电路行业的竞争格局相似，国际电源管理芯片市场主要被欧美企业占据，2020年，德州仪器、高通、亚德诺、美信和英飞凌合计占据了全球电源芯片市场的71%。国内市场方面，2018～2020年中国电源管理芯片市场规模分别为681．53亿元、743．00亿元和763．00亿元，复合增长率约为5．81%，若增速不变，则2021年中国电源管理芯片市场规模预计为807．33亿元。据测算，DC-DC电源芯片约占电源管理芯片市场规模的13．12%，则2019～2021年中国DC-DC电源芯片市场规模分别约为97．48亿元、100．11亿元和105．92亿元。由于产品、技术、品牌认可度等方面的差距，中国电源芯片企业的市场占有率普遍较低。前瞻产业研究院数据显示，2020年以德州仪器、亚德诺等为代表的欧美企业占据了中国电源管理芯片市场份额的80%左右；晶丰明源、韦尔股份和圣邦股份等中国前十大电源管理芯片企业合计占据的市场份额不足10%。电源芯片的技术发展情况及未来发展趋势近年来，由于物联网、自动驾驶、5G、人工智能等新技术的应用日益普及，相关电子产品的性能不断提升、应用不断创新，电源芯片作为电子产品的核心元器件之一，终端客户对其效率、功率、体积、可靠性等方面提出了更高的创新和创造要求，电源芯片市场呈现出需求多样化、应用细分化的特点。高集成、高电压、大功率、高可靠性等逐渐成为电源芯片行业主要的技术发展趋势。（一）电源芯片行业高集成发展趋势电子产品性能不断提升，设备的体积反而变得愈发轻薄短小，为其供电的电源管理方案也需要不断提升性能并缩小体积。电源管理方案以电源芯片为核心，通过外围的电感、电容等多种元器件的连接可实现复杂的电源管理功能，其中，电源芯片的管脚数量、封装外形、外围元器件的数量及外形、PCB板的面积以及布局布线形式等决定了电源管理方案的体积，将多种功能集成到电源芯片内以减少外围元器件数量，可有效提高芯片性能并缩小电源管理方案的体积。同时，外围元器件数量减少意味着连接时无需考虑太多的元器件之间的干扰，降低了电源管理方案整体的加工难度及失效率，提高了系统的可靠性，便于终端客户使用并降低其研发周期及成本。（二）电源芯片行业高电压发展趋势提高供电电源的电压不仅可以提供更大的输出功率，也可以降低传输过程中的功率损耗。因此，终端设备的供电电压不断提高。例如，汽车在1918年引入蓄电池，当时的供电电压只有6V，到了1950年升级为12V；2011年宝马、奥迪等几家知名车企联合推出了48V系统，以满足汽车电子日益增长的负载需求。根据高工产业研究院（GGII）发布的《中国HEV&48V节能乘用车月度销量数据库》，2020年中国48V节能乘用车销量合计约为33．1万辆，同比增长39%。目前，车载电子装置用电源芯片的供电电压一般为12V、24V、36V、48V等，但车辆在启动或急刹车时，供电电压产生的瞬态毛刺电压可达正常值的二倍左右，因此电源芯片需留有足够的耐压裕量，例如供电电压为48V时推荐使用耐压80V～100V的电源芯片，终端设备供电电压的提高不断促进电源芯片向高电压方向发展。（三）电源芯片行业大功率发展趋势提高单颗电源管理芯片的输出功率，可以提高电源模块的功率密度，同等条件下可以缩小电源模块体积、降低使用成本并实现更多的系统功能。电子设备的功能日趋复杂，其内部配备了越来越多的功能模块。例如，汽车中控设备早期主要用于影音娱乐，目前则集成了导航、行车记录、影音娱乐、辅助驾驶等多种功能，其功耗也在增加，需要输出功率更大、驱动能力更强的电源管理模块为之供电。随着移动电子设备的功能复杂及功耗增加，其需要配备更大容量的电池，及更大输出功率的电源适配器以提高充电效率，电源管理芯片需要提高输出功率以顺应这一发展趋势。（四）电源芯片行业高可靠性发展趋势车规级和工业级应用领域的客户对电源芯片的核心诉求是安全、稳定、抗干扰、高可靠性等，即提高电源芯片的鲁棒特性（Robustness），意指电源芯片产品能够在各类极端恶劣环境和条件下可靠、稳定地工作且使用寿命长。例如，用于汽车电子的电源芯片的温度等级指标为-40～125℃，但实际应用时，恶劣环境下的极端低温会低于-40℃；极端高温环境下车内环境温度达到70℃时，位于车载电子设备内的电源芯片在满负荷工作时，芯片内部的极端高温可能超过125℃。因此，为满足以上应用领域的特殊需求，电源芯片设计企业需要在-40～125℃的温度范围以外增加裕量，使得产品能够承受更广的极端温度范围。电源芯片作为电子产品的心脏，其可靠性直接关系到电子产品的使用寿命及工作性能。随着电子产品功能多样化和应用复杂化，电源芯片正不断向高可靠性方向发展。电源芯片行业下游应用领域发展情况（一）电源芯片汽车电子领域发展情况汽车电子包括车载电子装置和汽车电子控制系统。车载电子装置主要用于汽车非控制系统，包括汽车信息系统、导航系统和娱乐系统，如行车记录仪、行驶记录仪、GPS、汽车照明、影音娱乐设备等；汽车电子控制系统包括动力控制系统、底盘与安全控制系统、车身电子如安全气囊等。2020年《新能源汽车产业发展规划（2021-2035）》标志着中国新能源汽车行业正式进入电动化、智能化、网联化、共享化的新四化阶段。汽车电子化程度的提高将为电源芯片行业带来新一轮的增长，2019年中国汽车电子市场达962亿美元，预计2020年可达1，029亿美元。同时，电子化程度的提高增加了汽车的电力、动力及其他能源消耗，因此，汽车对电能功耗的要求日益严格，例如高效、节能的LED照明灯具成为汽车照明的首选，其他车载电子产品也需要高效率、高集成且能在高电压下输出大电流的电源芯片或者模块。（二）电源芯片工业控制领域发展情况工业控制的全称是工业自动化控制，指的是利用计算机软件、微电子、电子电气等技术使生产更加自动化、效率化、精确化，并具有可控性和可视性。近年来，工业智造的概念愈发普及，例如德国提出了著名的工业4．0，意在利用信息化技术推动工业走向智能化时代，我国也提出了多项扶持工业控制、工业智造的发展政策。工信部下属赛迪顾问研究院预测，2019年至2021年间，我国工业控制市场规模将从2，053亿元增加至2，600亿元，年均复合增长率达12%以上。电源芯片是工业自动化、工业控制的必需品，广泛应用于数控机床面板、电机驱动、工业照明等领域，其下游需求有望随