随着 IC 工艺的发展,晶体管尺寸的缩减,同样面积的芯片上可以承载更多的晶体管。这在使得芯片功能增加的同时,巨大功耗也成为了需要注意的问题。

 

为了能承载芯片日益剧增的能耗,方法之一是提高电池的能量密度。不过这一方面的发展进度较为缓慢,无法追赶上芯片能耗的增加。低功耗的研究渐渐趋于饱和,芯片的功耗很难在保持功能的前提下继续缩减。

 

因此,纵观整个系统,当电池和负载都难以再有突破时,电源管理芯片模块就变得愈发重要起来。

 

什么是电源管理 IC?

电源管理芯片是管理电子设备电能供应的心脏,负责电子设备所需的电能的变换、分配、检测等管控功能,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。因此,电源管理芯片要满足高稳定、高可靠、低功耗等要求,研发难度较大。

 

电源管理芯片分类主要有如下几种细分类别:

 

图片来源:科创之道

 

电路系统中的芯片、元器件正常工作所需要的电压各不相同,电源管理芯片可将电池、电源提供的固定电压进行升压、降压、稳压、电压反向等处理。在这些电源管理 IC 中,电压调节 IC 也是发展最快、产量最大的一部分。  

 

电源管理芯片广泛应用于通讯设备、消费电子、工业控制、汽车电子、医疗仪器等应用领域,其中,包括手机在内的通讯设备和消费类电子产品是目前电源管理芯片最大终端市场。

 

同时,一方面由于电源管理芯片行业技术准入门槛较低,导致价格竞争愈发激烈;另一方面,随着物联网、新能源、人工智能、自动驾驶等新兴应用领域的发展,电源管理芯片应用领域逐渐呈现出,从低端消费电子向技术要求较高、产品毛利率高的高端工业和汽车领域转型的现象和趋势。

 

 

未来一段时间,电源管理芯片在通信、消费电子、AIoT 以及汽车电子等领域存在较好的成长空间。

 

通信市场:主要的电源管理 IC 市场。通信市场主要分为智能手机市场和通信基站市场。智能手机方面驱动因素:手机巨大的出货量以及单部手机电源管理 IC 数量的增长。IDC 预计,随着智能手机更多的摄像头以及对 5G 制式的支持,未来单部手机中的 LDO、DC/DC 等电源芯片需求会普遍增加,单机数量增加大概 30%-50%;基站方面,受益于 5G 基站数量的大幅增长以及单个基站通道数增加等因素驱动,电源管理 IC 市场空间广阔。

 

消费电子市场:有望持续受益 TWS 耳机推广。消费电子市场是电源管理芯片的主要市场之一,随着近年来采用蓝牙技术的 TWS 耳机的推广,TWS 耳机有望成为电源管理芯片在消费电子领域新的增长点。由于 TWS 耳机体积小,对电源管理芯片提出了更高的要求,集成度更高;同时由于 TWS 耳机还配备充电盒,因此在 TWS 耳机对电源管理芯片的需求外,充电盒也会拉动电源管理芯片的需求。

 

根据智研咨询的预计,2018-2020 年全球 TWS 耳机将实现高速增长,出货量分别达到 6500 万台、1 亿台和 1.5 亿台,年复合增速达 51.9%。预计随着无线耳机音质以及功能性持续改善,未来无线耳机的渗透率有望继续提升。这就意味着对电源管理芯片更多的需求,因此 TWS 耳机拉动下电源管理芯片市场有望带来较好增长。

 

此外,根据蓝牙技术联盟的数据,2019 年蓝牙音频传输设备的年出货量已经高达 9.8 亿台, 2014-2019 年同比增长率均高于 10%。同时蓝牙技术联盟预计未来蓝牙音频传输设备的年出货量将继续保持增长,有望在 2023 年达到 12.7 亿台 / 年的出货量,2019-2023 年复合增速约达 7%。

 

蓝牙音频传输设备出货量及年复合增长率(图片来源:蓝牙技术联盟)

 

AIoT 市场:电源管理芯片有望受益于设备数量的大幅增长。随着物联网市场的发展成熟,物联网设备数量将迎来指数级增长,根据 Statista 的数据,2019 年全球物联网市场规模达到 1.7 万亿美元,2015 年至 2025 年全球连接设备的数量将从 154.1 亿增加至 754.4 亿,预计未来几年复合增长率均保持在 15%以上,上百亿数量级的设备数量增长将为电源管理芯片带来广阔的市场空间。

 

全球物联网市场规模及年复合增长率(图片来源:Statista)

 

汽车市场:电动汽车是主要的驱动力。在整体车市下行的大环境背景下,新能源汽车市场成为车市寒冬中的亮点。中汽协数据显示,2018 年,新能源汽车继续保持高速增长,产销分别完成 127 万辆和 125.6 万辆,比上年同期分别增长 59.9%和 61.7%,超额完成此前规划的 100 万辆销量目标。

 

随着新能源汽车配套产业的跟进,充电桩的持续建设等多方因素的推动,预计未来几年新能源汽车市场将持续增长,这也将带动上游的电源管理市场的迅速发展。

 

技术方面,更高的集成度、数字化、更高的功率密度、更强的耐压、耐流能力以及更高的能效等方面一直是电源管理芯片的发展方向,技术的不断更新和发展也将是推动电源管理芯片市场发展的主要因素之一。另一方面新型应用拉升对 GaN、SiC 等材料的需求,也为电源管理芯片的发展注入了新的动力。

 

电源管理芯片市场规模

电源管理芯片不像 CPU、GPU 那样吸睛,但其已经形成了一个相对稳定的市场。在模拟 IC 江湖中,电源管理芯片占据半壁江山。

 

根据 Semiconductor 统计,2017 年全球电源管理芯片产值为 223 亿美元,2018 年为 250 亿美元左右,同比增长约 12%。当前,随着新能源汽车、5G 通信、物联网等市场持续成长,全球电源管理芯片市场将持续受益。国际市场研调机构 Transparency Market Research 分析,2019 年全球电源管理芯片市场规模仍将保持高速增长,其中以大陆为主的亚太地区是未来最大成长动力,并预测到 2026 年全球电源管理芯片市场规模将达到 565 亿美元。

 

2015-2026 年全球电源管理芯片市场规模(单位:亿美元)

图片来源:前瞻产业研究院

 

国内市场,据赛迪顾问统计数据显示,2012-2018 年,国内电源管理芯片行业市场规模从 430.68 亿元增长至 681.53 亿元,年复合增速达 7.95%,行业整体保持着稳定增长的状态,预估到 2020 年中国电源管理芯片市场规模将增长至 860 亿元。

 

2012-2018 年中国电源管理芯片行业市场规模增长情况(单位:亿美元)

图片来源:前瞻产业研究院

 

电源管理芯片产业格局

全球电源管理芯片市场目前主要被欧美等海外公司占据,2018 年,德州仪器、ADI、高通、美信、英飞凌等五家厂商市占率合计占全球电源模块行业市场份额超过 70%。

 

2018 年前五大电源管理芯片公司排名

图片来源:前瞻产业研究院

 

国内市场长期以来也是被外企和进口产品主导,国内电源管理芯片公司竞争较为分散。据近日申请科创板上市的本土电源管理芯片企业芯朋微表示,目前国内电源管理芯片市场主要参与者仍为欧美企业,占据 80%以上份额。实际上,国内市场差的不是行业厂商数量,而是在高端技术、产业规模和行业巨头数量等方面存在较大差距。

 

这一观点不难印证,从行业公司营收数据中能够发现,电源管理芯片行业盈利能力较强,且准入门槛较低,每年都会吸引许多潜在者竞相投入,但大部分电源管理芯片企业由于技术门槛不高而只能在低端市场恶性竞价。据前瞻产业研究院汇总数据,目前中国电源管理芯片行业每年仍然在不断涌入新进入者,2012-2018 年期间,平均每年新增企业数量约 61 家左右。截至 2019 年 8 月底,行业企业数量约 1200 家左右。因此,逐渐形成了国产厂商数量庞大但产品质量与产业规模和欧美企业比仍有差距的事实。

 

对于本土产业现状,创道投资合伙人步日欣向笔者表示,电源管理芯片是模拟芯片最大的一个分支领域,同模拟芯片整体市场一样,中国电源管理芯片行业呈现出“百舸争流、多点突破”的发展局面。

 

除了不断涌入的新进者外,在一些细分领域,特别是消费电子、家电等中低端领域,也涌现了如圣邦股份、芯朋微电子、南芯半导体、杰华特微电子等在国内市场占据一定领先优势的企业。

 

当然,优势也只是相对国内市场而言,整体来说,国内企业目前尚无法与德州仪器、ADI、高通、英飞凌等企业在高端技术和产销规模上竞争,和欧美竞争对手相比仍存在较大差距。

 

本土行业面对的挑战

 

·无法满足工艺技术差异化要求和产能需求

这一差距是影响国内模拟芯片高端化突破的主要瓶颈。包括电源管理芯片在内的大部分高端模拟芯片产品,需要实现在设计和工艺上的紧耦合。纵观国际知名的模拟芯片大厂,几乎都是 IDM 厂商,这一模式也是他们能够领先市场的关键。

 

国内模拟芯片企业多为 Fabless 模式。因此,一方面需要自身具备有竞争力的工艺开发能力,另一方面还需要设计和代工双方充分的交流和耦合才能开发出有特色的产品。缺少紧耦合机制以及本土代工厂对模拟芯片重视度不够,都是国内模拟芯片冲击高端路上的绊脚石。

 

虽然 IDM 与 Fabless 各有优势,但从中可以看到,对于资金困扰较少的国际大厂,IDM 的劣势在更大的优势面前自然变得不值一提。
 

IDM 与 Fabless 优劣势对比(图片来源:科创之道)

 

·本土厂商多处于产品跟随和改良创新阶段

电源管理芯片应用市场广泛,国外厂商接触的行业比较广,对客户生态系统可以全面掌握,对关键客户的理解和客户关系以及销售渠道的合作深度都更完善。相比而言,国内模拟厂商主要跟随国外产品性能,以 Pin-to-Pin 替换为主,较少为客户定制产品,产品线相对狭窄,质量管控和供应链管理方面存在不足。

 

·终端用户对国产模拟芯片信心不足

对于工业、医疗电子、汽车电子、测试测量仪器仪表等对芯片性能和质量要求较高的行业,由于没有足够的高端应用市场给予“试错”机会,为了保险起见,往往直接采购国际大厂产品。国产模拟芯片多数只能集中在低端进行价格竞争,难有机会走向高端做性能的提升。

 

对此,步日欣指出,模拟芯片同数字芯片不一样,数字芯片依赖团队合作,模拟芯片依赖经验积累,本土企业最大的挑战就是难以短时间获得足够的技术和经验积累、足够的市场检验和试错空间。

 

·全产业缺乏整合,产业内耗严重

肯坚持做高端产品,具有“铁棒磨成针”精神的本土电源管理芯片企业较少。

 

电源管理芯片在内的模拟芯片市场巨大、应用广泛,因此创业门槛相比数字芯片领域低很多,也就造成了国内在此领域创业扎堆严重。很多创业团队都倾向选择在中低端电源管理、运放、无线充 / 快充等领域靠低价竞争实现收益,存活空间还不小。

 

长久以往,那些坚持注重投入研发和知识产权保护,主动去做汽车、工业等高质量产品市场的“良币”企业,反而因为发展速度慢而受到质疑,市场上靠抄袭和低价竞争的“劣币”企业却越来越多。国内企业价格战频繁和“小、散、乱”的产业局面没有得到改变,反而形成了很大的产业内耗。

 

·行业起步时间晚,缺乏经验

相较于模拟芯片,数字芯片可以靠买 IP 较快搭建起来,以华为为例,经过多年积累,已经迅速成长为优秀的数字芯片设计公司。然而差不多同时起步的模拟芯片公司,到现在还没有形成比较大的规模和影响力。一个原因是模拟电路的设计太依赖工程师本身素质,这是个很需要经验积累的行业,优秀的模拟 IC 工程师是稀缺的。

 

在产品设计、生产经验等方面,国内企业比不过德州仪器等国外大厂,这种公司几十年的积累,以及培养了很多技术大牛,同时又有自己的产线,工艺不停的调整修改优化,芯片不停的升级迭代,体积越来越小,功耗越来越低,性能越来越可靠。上述经验和人才等都是其短期内无法被取代的优势。

 

如何追赶和布局?

可以看到,在电源管理芯片领域,差距是真实存在的,也不是短时间内就能消除掉的。但并不代表着本土芯片企业在此没有机会。在政策、资本、市场特性等多种机遇下,都赋予了电源管理芯片企业足够多的想象空间。

 

·政策支持

在供给端,贸易战的发生加速了核心环节国产供应链崛起速度。在大力发展集成电路产业、鼓励“国产替代”的国家政策、战略愿景下,给本土电源管理芯片产业带来了强劲的发展动力,给产业链企业的供需关系带来良性指导作用。

 

·资本市场青睐

近年来,电源管理芯片行业对于投资保持着高度热情。一方面,由于不断涌入新进入者,市场竞争加剧,一部分综合实力较强的行业企业希望通过外延并购获得协同效益,建立企业护城河;另一方面,随着物联网、汽车等细分行业的持续蓬勃发展,行业市场空间稳步提高,不少企业希望通过投资并购等方式切入这些高端应用领域,以获得竞争优势。

 

资本对于产业来讲或许是把双刃剑,在加剧泡沫与戳破泡沫的缝隙中抉择与平衡。因此,需要具备一定规模的领军型企业发挥龙头的作用,主动利用资本的优势积极进行产业整合,引导产业良性发展。

 

·硬件开发者生态的培育

国内企业、高校以及研究机构要注重发展课程体系、人才培养、生态培育等产学研战略合作,
在国家战略、政策带动下,快速培养和引进行业高端人才。

 

·“多而杂”的市场特性

从全球市场来看,电源管理芯片成长速度并不算很快,属于一个相对稳定的市场,新兴市场还没有出现规模化效应。另一方面,电子产品技术升级仍在进行,如快充技术、48V 系统等,对于电源管理芯片仍具有升级需求,而这也将成为厂商当下重点竞争的领域。

 

可以看到,在应用场景不断丰富,技术不断升级以及准入门槛不高的趋势和特点下,电源管理芯片市场已处于高速增长前夕。

 

同时需要注意的是,准入门槛不高容易带来的产业内耗问题。步日欣表示,低端行业准入门槛确实不高,但是生存门槛很高,能够在“恶性”竞争中存活下来的企业,才是大浪淘沙之后留存下来的金子。在低端行业,更应该“竞争”出一家能够掌控全局的龙头企业,在产品、市场和成本把控等方面争取都做到极致,构建企业的竞争力。

 

此外,随着技术升级和应用场景不断丰富,产业也逐渐从低端市场向高端市场渗透。在这个过程中,对于本土企业而言也是一个机会所在。因为尽管行业开始向高端市场转移,但低端市场仍旧是存在的,而且中低端产品并不代表着市场规模小,也不一定代表着利润空间有限。在低端产品实现规模上的突破,比高端产品技术上的突破,要相对容易很多。因此,这样的市场正是中国电源管理芯片“进口替代”的最佳切入点。

 

结语

在电源管理芯片领域,对于普遍提到的“弯道超车”,没有长期的技术积累和市场检验,想要一跃而上成为高端领域的领军企业,是比较困难的。

 

面对国内外产业差距以及本土电源管理芯片产业发展现状,步日欣总结了三点建议:一是循序渐进,从低端到高端,不断建立市场信任度;二是积累经验,模拟 IC 需要长期的经验积累,这是绕不开的一个过程;三是多点突破,电源管理芯片行业特点很明显,“品类多用量少”,这也正给了很多本土企业单点突破的机会。

 

国产替代正在引发产业的大洗牌。本土电源管理芯片行业在寻求突围的路上,挑战巨大,但机会犹在。

 

脚踏实地,循序渐进,本着“十年磨一剑”的精神,中国电源管理芯片或许才能真正突破。

 

 

文章参考:

《电源管理 IC 投资机会分析》,科创之道;

《2019 年中国电源管理芯片行业发展现状》,前瞻产业研究院;

《六大拥挤的芯片创业领域,实现进口替代的挑战在哪里?》,北京国际工程咨询有限公司高级经济师 朱晶;

《出货量榜首!电源管理芯片的市场究竟有多大?》,芯闻资讯。


 

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