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[導(dǎo)讀]智東西就在最近,一家名為NuVolta(伏達(dá))的中國半導(dǎo)體廠商推出了全球首款支持100W功率的單芯片電荷泵快充芯片,一時間引發(fā)了業(yè)內(nèi)對國產(chǎn)充電芯片技術(shù)的關(guān)注。曾經(jīng)一枚小小的電源管理芯片,讓蘋果不得不斥資6億美元收購英國Dialog才實現(xiàn)了自研、讓華為高端手機(jī)充電器的生產(chǎn)一度陷入困...

本文來源:智東西

就在最近,一家名為NuVolta(伏達(dá))的中國半導(dǎo)體廠商推出了全球首款支持100W功率的單芯片電荷泵快充芯片,一時間引發(fā)了業(yè)內(nèi)對國產(chǎn)充電芯片技術(shù)的關(guān)注。

曾經(jīng)一枚小小的電源管理芯片,讓蘋果不得不斥資6億美元收購英國Dialog才實現(xiàn)了自研、讓華為高端手機(jī)充電器的生產(chǎn)一度陷入困境,而三星Note7的電池事故也與電源管理芯片相關(guān)技術(shù)的疏漏有著千絲萬縷的聯(lián)系。

我們都知道,芯片分為模擬芯片數(shù)字芯片兩大類,而電源管理芯片,雖然看起來不起眼,甚至有些“邊緣”,但實際上卻是模擬芯片最大的細(xì)分市場之一。

甚至簡單來說,只要用電來工作的設(shè)備,幾乎都需要這類芯片,從日用家電到手機(jī)電腦,從通信基站到智能汽車。

據(jù)方正證券預(yù)測,2026年全球電源管理芯片市場規(guī)?;蜻_(dá)到550億美元,也就是3500多億人民幣。在這巨大的潛在市場背后,一方面歐美日韓廠商占據(jù)了當(dāng)下八成以上的市場,而另一方面,中國廠商也正在加速崛起。

在技術(shù)、產(chǎn)品、市場三方面發(fā)力追趕之下,電源管理芯片,很可能成為中國模擬芯片技術(shù)領(lǐng)域下一個關(guān)鍵突破口。

電源管理芯片是電子設(shè)備的電能供應(yīng)心臟,市場需求持續(xù)增長加速國產(chǎn)替代。

年出貨640億顆,“帶電”的東西都跑不了

在深入挖掘電源管理芯片產(chǎn)業(yè)之前,我們先要弄清楚電源管理芯片到底是什么,因為關(guān)于它的稱呼其實是非常繁雜的。

隨著國內(nèi)智能手機(jī)紛紛向著“百瓦快充”發(fā)展,各類充電名詞也躍入市場,電荷泵芯片、快充芯片、充電IC、電源IC,聽起來多種多樣,實際上,它們都是電源管理芯片的某一類,甚至只是同一類芯片的不同習(xí)慣叫法。

簡單來理解,就是跟“管電”、“充電”相關(guān),“帶電”的,基本上都可以稱為電源管理芯片。這類芯片通常的作用就是將電分配給設(shè)備中不同的用電器件。不論什么產(chǎn)品,只要用電,就要用到這種芯片。

▲電源管理芯片的主要分類

也正因如此,電源管理芯片的細(xì)分種類非常多。比如把電線中的交流電轉(zhuǎn)換為手機(jī)電腦所使用的直流電的各類AD-DC轉(zhuǎn)換器、在手機(jī)電腦內(nèi)部調(diào)節(jié)直流電的各類DC-DC轉(zhuǎn)換器,都屬于電源管理芯片的一類。

去年下半年120W、125W國產(chǎn)手機(jī)快充新技術(shù)密集發(fā)布,電荷泵芯片著實火了一把。前段時間NuVolta發(fā)布的就是一款電荷泵芯片,這也是電源管理芯片的一類。

還有一類芯片被稱為PMIC,這其實是一種多通道電源管理芯片,簡單來說,就是單顆芯片內(nèi)集成了多種電源管理功能的芯片,像高通、聯(lián)發(fā)科、海思等手機(jī)芯片廠商一般會主打PMIC產(chǎn)品,并與SoC主控綁定銷售。

除此之外,我們常見的LED屏幕燈珠、手機(jī)中的振動馬達(dá),都需特定的一些電源管理芯片的驅(qū)動才能工作。

可以說,從天上飛的到地上跑的,大到飛機(jī)火車等交通工具,小到各類消費電子產(chǎn)品,都會用到電源管理芯片。

根據(jù)IC Insights數(shù)據(jù)顯示,2019年電源管理模擬器件大約就占據(jù)了芯片市場出貨總量的21%,在所有芯片種類中位列第一,甚至超過第二和第三類別芯片出貨量總和,出貨量約為639.69億顆。

640億顆,什么概念?平均下來,地球上每個人每年都會用到10顆電源管理芯片。可以肯定的說,電源管理芯片是模擬芯片行業(yè)中最大的細(xì)分市場。

歐美吃去八成市場,一家公司有12.5萬種產(chǎn)品什么概念?

可電源管理芯片市場這樣一塊肥肉,卻基本上都被歐美日韓企業(yè)吃去了,僅歐美企業(yè)就占據(jù)了全球70%以上的市場。

在電源管理芯片核心的芯片設(shè)計領(lǐng)域,美國的德州儀器、高通、ADI、美信,德國的英飛凌,都成為了毋庸置疑的巨頭。

德州儀器更是一家占據(jù)了全球電源管理芯片市場21%的份額,并且產(chǎn)品的各項技術(shù)指標(biāo)都處于業(yè)內(nèi)領(lǐng)先地位。今年一季度,德州儀器模擬產(chǎn)品收入為32.8億美元,占總營收比例為76%,而電源管理芯片就是其模擬產(chǎn)品中的占比大頭之一。

▲數(shù)據(jù)來源:方正證券

在國內(nèi)電源管理芯片市場,歐美企業(yè)甚至占據(jù)了80%以上的份額。當(dāng)然,國內(nèi)有不少廠商也在積極布局,比如圣邦微電子、南芯半導(dǎo)體、鈺泰半導(dǎo)體、芯朋微、杰華特等,但國內(nèi)廠商目前市場占有率較低并且客戶也聚焦于國內(nèi)相關(guān)企業(yè)。

在芯片代工側(cè),電源管理芯片這類產(chǎn)品本身對芯片制程工藝的要求并不高,因此除了臺積電之外,韓國東部高科、中芯國際、華潤微電子等廠商都從中分得了部分市場。

電源管理芯片市場有著自身鮮明的特點,由于涉及行業(yè)眾多,因此該市場的細(xì)分產(chǎn)品品類極多,掌握越多的產(chǎn)品品類,廠商就有機(jī)會占據(jù)更多市場。簡單來說,就是“品類越多的企業(yè),行業(yè)競爭力越強(qiáng)”。

目前行業(yè)龍頭美國德州儀器擁有大約12.5萬種電源管理類產(chǎn)品,位列第三的ADI則有4萬多種產(chǎn)品。

▲數(shù)據(jù)來源:方正證券

國內(nèi)企業(yè)這邊,圣邦微電子作為中國模擬芯片領(lǐng)域位于前列的企業(yè),擁有信號鏈和電源管理類產(chǎn)品共計1400多種;韋爾股份擁有950多種,而力芯微、富滿電子等廠商的產(chǎn)品種類則在400-500種之間。

12.5萬種對比1400種,其間產(chǎn)品品類豐富度差距,已經(jīng)不在同一個數(shù)量級上了。這也是在電源管理芯片行業(yè)中,企業(yè)之間差距的核心體現(xiàn)。

簡單來說,國外頭部廠商產(chǎn)品品類齊全、覆蓋領(lǐng)域多,競爭力強(qiáng);而國內(nèi)廠商品類較少,因此目前只能在細(xì)分領(lǐng)域具有一定的競爭力。

到底哪里卡了脖子?收購頻頻專利重重,“明星工程師”成關(guān)鍵

當(dāng)然,這些海外巨頭取得的今天的成績,也不是一日之功。實際上,電源管理芯片是一個非常需要時間積累的行業(yè),這也是國內(nèi)企業(yè)在該領(lǐng)域遲遲難以突破的主要因素之一。

就比如美國德州儀器這樣的巨頭公司,幾乎與“半導(dǎo)體”同齡,在半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的早期,積累了大量的人才和技術(shù),通過市場規(guī)模優(yōu)勢積累資本,并不斷通過收購?fù)卣棺约旱漠a(chǎn)品覆蓋范圍。

▲德州儀器

早在2007年,德州儀器就收購了本土廠商POWERPRECISE Solutions,豐富了其電源管理芯片產(chǎn)品線,2009年,德州儀器又拿下了美國專注電源管理芯片設(shè)計的廠商Ciclon。

2011年,德州儀器斥資65億美元收購了美國國家半導(dǎo)體,這可是十年前的65億美元,足可以稱之為一筆巨資。要知道,2010年年底,德州儀器賬上全部的現(xiàn)金也只有30億美元。

當(dāng)時,美國國家半導(dǎo)體也是一家有著52年歷史的老牌廠商,掌握著1.2萬種模擬芯片產(chǎn)品,而當(dāng)時的德州儀器也僅掌握了3萬余種??梢哉f,兩者的合并,基本上奠定了德州儀器在模擬芯片市場的霸主地位。

與德州儀器類似,ADI、安森美、瑞薩電子等公司都通過收購不斷拓展自身在電源管理芯片領(lǐng)域的份額和技術(shù)優(yōu)勢。

電源管理芯片這類模擬芯片,涉及大量細(xì)分市場和專利壁壘,對于這些巨頭來說,“買買買”顯然是最快也是最穩(wěn)妥的方式。而這讓巨頭們的先發(fā)優(yōu)勢更加凸顯,后來者很難在短時間內(nèi)找到突破口。

甚至技術(shù)研發(fā)實力強(qiáng)如蘋果,為了實現(xiàn)電源管理芯片的自研,也不得不在2018年斥資6億美元收購了英國Dialog,才將電源管理芯片技術(shù)握在了自己手里。

如今iPhone 12系列中使用的就是蘋果自研PMIC,我們有理由相信,蘋果iPhone系列產(chǎn)品出色的功耗控制,不僅僅是A系芯片的功勞,更與其出色的電源管理技術(shù)密不可分。

▲圖中代號23為蘋果自研電源管理芯片,圖片來源:electronics360

除了漫長的積累和不斷收購,如高通、聯(lián)發(fā)科這樣的企業(yè),通過另一種方式贏得了電源管理芯片市場的份額——將自家SoC和PMIC綁定銷售。

大家都知道,同一家芯片廠商的PMIC與SoC芯片的協(xié)同能力、兼容性都更好,并且手機(jī)芯片廠商也經(jīng)常采用“打包”的方式銷售SoC和PMIC,客觀上極大提升了這些廠商在電源管理芯片市場的競爭力,也提升了它們的市場份額。

要知道,在全球電源管理芯片市場中,高通是僅次于德州儀器的第二大廠商,占比超過了15%,這是許多專注模擬芯片的廠商都望塵莫及的,從中我們也能看到智能手機(jī)等移動設(shè)備對電源管理芯片的需求之大。

▲高通常見的“打包”芯片解決方案,包括PMIC

通過這些巨頭的崛起我們也能看到,電源管理芯片這類模擬芯片,不像我們常見的SoC芯片需要非常先進(jìn)的工藝制程和極其復(fù)雜的架構(gòu)設(shè)計,而更看重產(chǎn)品品類豐富度以及配套生態(tài)的完善。

目前國內(nèi)企業(yè)大都比較年輕,甚至不少都成立于2017、2018年前后,即使如圣邦微電子這樣的龍頭企業(yè),也才成立14年,行業(yè)積累與海外巨頭仍有較大差距。

除此之外,在與方正電子分析師深入交流中筆者了解到,模擬芯片行業(yè)在技術(shù)和人才方面也是有著自身特點的,它非常吃工程師的“單兵作戰(zhàn)能力”,因此特別依賴明星工程師。

歐美老牌企業(yè)距離大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)更近,有著“近水樓臺先得月”的優(yōu)勢,同時同一領(lǐng)域形成的學(xué)術(shù)圈也更具吸引力,可以更好地把握住半導(dǎo)體領(lǐng)域的核心技術(shù)人才,這也是國內(nèi)企業(yè)的差距所在。

要知道,電源管理芯片雖然在手機(jī)整體成本中只占據(jù)了大概2%,但其利潤卻很高,外國頭部廠商的毛利率甚至可以達(dá)到65%以上。吃去利潤大頭,讓這些巨頭更有底氣去收購企業(yè),爭奪關(guān)鍵人才。

反觀國內(nèi),單兵作戰(zhàn)可能并不是國內(nèi)廠商的特長,一方面,國內(nèi)廠商市場規(guī)模較小,利潤較低,重金留人不是它們的強(qiáng)項,而另一方面,中國大陸企業(yè)更擅長的通常是以“集體攻堅”的作戰(zhàn)方式去解決問題。

比較有意思的是,在國內(nèi)電源管理芯片頭企業(yè)中,圣邦股份董事長兼總經(jīng)理張世龍來自德州儀器;南芯半導(dǎo)體科技有限公司創(chuàng)始人&CEO阮晨也同樣曾任職于德州儀器;而矽力杰的創(chuàng)始人陳偉還擔(dān)任過MPS副總裁。

可以看出,大陸電源管理芯片產(chǎn)業(yè)崛起,關(guān)鍵人才的力量仍然起到了至關(guān)重要的作用。這也印證了模擬芯片行業(yè)更加依賴明星工程師的判斷。

國產(chǎn)化替代暗流涌動,TWS、智能音箱火爆成催化劑

總體來說,產(chǎn)品品類豐富度、專利數(shù)量、關(guān)鍵人才、行業(yè)積累都是國內(nèi)企業(yè)的短板,但不可否認(rèn)的是,面對美國德州儀器、高通、美信這樣的強(qiáng)勁對手,中國大陸企業(yè)仍然在積極尋找自己在這條賽道上的突破口。

最近NoVolta電荷泵芯片新品之所以可以在智能手機(jī)行業(yè)中引起不小的波動,也正是因為行業(yè)整逐漸將目光更多地聚焦于國內(nèi)芯片廠商。

比如在今天非?;鸨腡WS耳機(jī)市場中,安卓TWS耳機(jī)的出貨量和市場占比都在不斷提升,甚至年初有報道稱,“山寨TWS耳機(jī)”年出貨量已經(jīng)達(dá)到6億部,這些市場變化都為電源芯片帶來很大的國產(chǎn)化替代空間。

據(jù)了解,目前鈺泰半導(dǎo)體、圣邦微電子、矽力杰、韋爾股份等廠商的電源管理芯片都已經(jīng)應(yīng)用在了不少安卓TWS耳機(jī)中。而智能音箱等新興消費電子類產(chǎn)品的火爆也增加了國產(chǎn)電源管理芯片的使用。

國內(nèi)廠商鈺泰半導(dǎo)體在DC-DC轉(zhuǎn)換器技術(shù)領(lǐng)域,已經(jīng)可以做到與矽力杰、德州儀器等廠商技術(shù)相當(dāng)。

另外就是大家非常熟悉的家電領(lǐng)域,該領(lǐng)域電源管理芯片的技術(shù)門檻并不高,并且市場增量仍然比較可觀,因此國內(nèi)不少芯片廠商都在陸續(xù)進(jìn)入。

比如芯朋微就是國內(nèi)智能家電領(lǐng)域的重要供應(yīng)商之一,目前已經(jīng)拿下美的、格力、創(chuàng)維、中興、華為等大客戶,并且在去年剛剛完成了科創(chuàng)板上市。

除了廠商自身的努力,國內(nèi)資本市場也對這些電源管理芯片頭部企業(yè)更加重視。2019年8月,華為旗下的哈勃投資投資了杰華特微電子,湖北小米長江產(chǎn)業(yè)基金合伙企業(yè)也先后對南芯半導(dǎo)體和必易微電子進(jìn)行了投資。

目前,南芯半導(dǎo)體已經(jīng)進(jìn)入華為、三星、小米、Anker等客戶的供應(yīng)鏈,2019推出了國內(nèi)首款電荷泵充電器,打破了超級快充電荷泵芯片的國外壟斷。

從市場整體變化來看,電源管理芯片產(chǎn)業(yè)正在呈現(xiàn)由歐美、日韓向中國大陸轉(zhuǎn)移的趨勢。方正證券報告稱,當(dāng)下臺灣和大陸企業(yè)的競爭讓這些海外巨頭無法維持原來的超高毛利,從而逐步淡出了民用消費市場。

一方面,電源管理芯片對制程工藝要求不高,大陸芯片代工廠商基本都可以生產(chǎn),并且近年來很多模擬芯片相關(guān)人才回流,也進(jìn)一步縮小了國內(nèi)廠商和海外巨頭之間的整體技術(shù)差距。

另一方面,不可忽略的是,中美在半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域的摩擦、海外新冠肺炎疫情持續(xù)發(fā)展等客觀因素,都進(jìn)一步增加了電源管理芯片市場對中國大陸企業(yè)產(chǎn)品的需求。

供應(yīng)鏈的安全可控,成為了所有科技企業(yè)都不能忽視的一點。

結(jié)語:充電IC崛起成國產(chǎn)半導(dǎo)體追趕縮影

從2019年電荷泵芯片首次突破外國壟斷,到2021年單芯片電荷泵芯片性能做到全球領(lǐng)先,中國廠商在電源管理芯片領(lǐng)域的追趕不斷加速,甚至在部分細(xì)分賽道追上了海外巨頭的腳步。

但我們也能清晰地看到,歐美企業(yè)在核心技術(shù)、關(guān)鍵人才、產(chǎn)品品類覆蓋度、市場規(guī)模等方面的領(lǐng)先優(yōu)勢依然十分明顯。

未來,智能汽車、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、消費電子等行業(yè)的高速發(fā)展,必將進(jìn)一步帶動電源管理芯片市場規(guī)模的增長,而中國芯片廠商能否在海外巨頭重重封鎖下成功突圍,或許將成為國產(chǎn)半導(dǎo)體技術(shù)崛起的關(guān)鍵一役。

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