1、 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 、 大陆模拟进入黄金发展期，大陆模拟进入黄金发展期，看好看好研发实力第一梯队厂商研发实力第一梯队厂商 - -模拟行业深度报告模拟行业深度报告 电子 证券研究报告证券研究报告/ /行业深度报告行业深度报告 20222022 年年 3 3 月月 5 5 日日 评级：评级：增持增持（维持维持） 基本状况基本状况 上市公司数 287 行业总市值(百万元) 4,949,585 行业流通市值(百万元) 2,578,589 行业行业- -市场走势对比市场走势对比 相关报告相关报告 1 【中泰电子】半导体周跟踪：国产化主逻辑长期不变 2.【中
2、泰电子】行业点评：新能源车销量超预期，高景气长周期开启 重点公司基本状况重点公司基本状况 简称 股价 (元) EPS PE PEG 评级 2019 2020 2021E 2022E 2019 2020 2021E 2022E 圣邦股份 773 1.7 1.8 2.9 3.9 193 177 112 84 2.4 买入 思瑞浦 667 1.2 2.3 5.5 7.3 564 290 121 91 2.8 NA 希荻微 28 -0.6 -0.4 0.1 0.2 NA NA 400 143 0.8 买入 艾为电子 183 1.1 0.8 1.8 2.6 168 224 104 70 1.4 NA 芯
3、朋微 105 0.8 0.9 1.8 2.4 134 118 59 44 1.4 NA 力芯微 143 0.8 1.4 2.5 3.5 169 103 58 41 1.0 NA 报告摘要报告摘要 超超 400 亿亿美元美元大赛道大赛道，历史历史 CAGR 为为 5%，行业格局稳固行业格局稳固 1）超 400 亿美元大赛道：2020 年“电源链+信号链”市场规模达 428 亿美元，包括两大类：信号链-连接真实世界与数字世界的桥梁，2020 年市场规模排名线性产品（38 亿美元） 、数据转换器(37 亿美元)、接口产品（27 亿美元） 。电源链-管理和分配电源，主要包括 ACDC、电池管理、DCD
4、C、和 LED 驱动四类产品，2020 年合计市场规模超过了 300 亿美元，其中 DCDC 芯片市场规模约 100 亿美元。 2）行业格局稳定，TI、ADI 为双龙头：因下游应用较分散、产品种类多，业集中度低于数字类芯片，2020 年 CR6=52%，其中 TI（强于电源链）和 ADI（强于信号链）为模拟市场双龙头，2020 年分别占模拟市场的 19%、9%。此外，模拟行业产品生命周期长，因此客户不轻易替换供应商、下游粘性极强，因此行业格局稳定，行业内部的格局变化多来自于兼并收购。 模拟行业三大壁垒，逐一打破，大陆迎来黄金发展期模拟行业三大壁垒，逐一打破，大陆迎来黄金发展期 1）供应链壁垒：
5、 “贸易摩擦+缺芯潮”提供的窗口期。模拟芯片具有“常青树”特性，其产品迭代慢、供货周期长，因此下游客户替换意愿不强。而“贸易摩擦+缺芯潮” ，打破了封闭的供应链，为大陆芯片行业带来了切入的窗口期。 2）制造壁垒：本土代工厂走向成熟，助力自主可控。不同于数字芯片，模拟芯片海外大厂通常采用 IDM 模式。一是因为模拟芯片生产中没有标准化 IP 模块，各代工厂都有特殊的工艺；二是设计的仿真效果有限，一次流片成功的概率较低，需要通过多次流片调整参数的方式进行优化。 随着大陆中芯国际、 华虹的 BCD 工艺的逐渐成熟，大陆模拟设计厂商本土配套供应链有望进一步完善。 3）技术壁垒：海外大厂人才回流，与逻辑
6、芯片不同采用军团式作战的模式不同，模拟芯片季度依赖工程师个人能力，通常学习曲线也在十年以上，这是因为：需要考虑的关键指标多样化；设计过程中 EAD、IP 起到的辅助设计作用有限；仿真效果有限，依赖工程师流片经验。而随着大量具备海外大厂工作经验的工程师回流，一批模拟半导体公司已经在过去几年完成了初步的技术积累。 大陆潜在模拟龙头成长路径大陆潜在模拟龙头成长路径选择选择：广拓广拓通用通用料号或主攻料号或主攻定制化大定制化大料号料号 “供应链+制造+技术”三大壁垒逐渐被大陆厂商打破，大陆迎来黄金发展期。而什么样的公司有能力成长为龙头？从海外模拟公司成长路径看，“内生增长+外延并购”无疑是标准模式。
7、1） 成长第一步：内生增长。从海外大厂多年的成长路径看，通常在产品战略上有两类发展路径： -20%-10%0%10%20%21-321-621-921-1222-3沪深300电子（中信） 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 - 2 - 行业深度行业深度报告报告 路径一：TI 为代表的，广拓通用型料号，形成谱系，最终提供解决方案。目前大陆厂商中走该路线的厂商较多，其最直观的竞争力即是料号数量，建议关注圣邦股份、思瑞浦等、艾为电子、纳芯微（拟上市） 、芯朋微、力芯微。 路径二：以 Maxim 和 Linear 为代表，主攻定制化的大料号。目前大陆厂商走该路径典型厂商如
8、希荻微，最直观的竞争力体现即是 ASP、毛利率。不同于通用料号通常在量产后 2-3 年内才开始大规模出货， 该类模式下其厂商参与前期的“产品定义” ，已经出货即可快速形成收入。 2） 成长第二步：外延并购。从海外龙头发展经历看，不管是 TI 还是 ADI，都进行了数次大型并购，实现了产品、人员、客户的迅速扩张，完成了从中等体量公司向龙头的跨越。我们认为，当大陆模拟厂商体量逐渐增长，有一定的现金富裕后，会逐步开启并购之旅，目前大陆厂商中圣邦已成多起并购。 投资建议投资建议 我们认为，在“下游供应链切入窗口期+本土供应链走向成熟”两大行业催化下， “研发实力” ，即“人才”是模拟公司的第一要素，实
9、力过硬的公司能够凭借自身快速跑马圈地，三到五年内大陆模拟公司第一梯队、第二梯队的分化将进一步明晰，我们推荐研发实力属于第一梯队的模拟公司。 而从海外模拟大厂发展路径看，有两种选择： 1）广拓通用型料号，形成谱系，最终提供解决方案。目前大陆厂商中走该路线的厂商较多，其最直观的竞争力即是料号数量。建议关注圣邦股份（电源链、信号链均衡发展，料号数量大陆领先） 、思瑞浦（专长工业级信号链产品，2021 年起电源链开始放量） 、艾为电子（专注消费电子，信号链线性产品、电源链均有布局） 、纳芯微（拟上市，大陆信号链接口产品实力领先）、芯朋微（大量布局 ACDC 产品） 、力芯微（大量布 LDO 产品） 。
10、 2）以 Maxim 和 Linear 为代表，主攻定制化的大料号，最直观的竞争力体现即是 ASP、毛利率。不同于通用料号通常在量产后 2-3 年内才开始大规模出货，该类模式下其厂商参与前期的“产品定义” ，已经出货即可快速形成收入。建议关注希荻微（专注电源链，与高通、MTK、安卓品牌厂商深度合作）等。 风险提示风险提示：需求不及预期、产能瓶颈的束缚、大陆厂商技术进步不及预期、中美贸易摩擦加剧、研报使用的信息更新不及时、统计偏差风险 tZpVwW8WnUNAbRdN6MnPnNpNsQjMmMnOiNoOpQ9PpPzRuOqNtOvPrQoO 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之
11、后的重要声明部分 - 3 - 行业深度行业深度报告报告 内容目录内容目录 1 模拟行业：超模拟行业：超 400 亿美元大赛道，预计亿美元大赛道，预计 2021 年增速年增速 10% . - 7 - 1.1 信号链、电源链合计市场规模超 400 亿美元 . - 7 - 1.2 信号链：三大类产品，合计 100 亿美元市场 . - 9 - 1.3 电源链：超 300 亿美元大市场，TI 实力超群 . - 17 - 2 三大壁垒逐一打破，大陆迎来黄金发展期三大壁垒逐一打破，大陆迎来黄金发展期 . - 26 - 2.1 “贸易摩擦+缺芯潮”，打破供应链壁垒 . - 26 - 2.3 大陆代工厂逐渐成熟
12、，打破制造壁垒 . - 31 - 2.3 海外人才回流，打破技术壁垒 . - 35 - 3 大陆潜在模拟龙头路径选择大陆潜在模拟龙头路径选择 . - 41 - 3.1 路径一：广拓通用料号 . - 41 - 3.2 路径二：攻坚定制化“大”料号 . - 48 - 3.3 并购是模拟公司发展的下半场 . - 49 - 4 投资建议投资建议 . - 51 - 5 风险提示风险提示 . - 51 - 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 - 4 - 行业深度行业深度报告报告 图表目录图表目录 图表图表1：模拟芯片在电路中位臵（红色为信号链，橙色为电源链）：模拟芯片在电路中
13、位臵（红色为信号链，橙色为电源链） . - 7 - 图表图表2：半导体细分市场规模（十亿美元）：半导体细分市场规模（十亿美元） . - 8 - 图表图表3：半导体细分市场同比增速：半导体细分市场同比增速 . - 8 - 图表图表4：广义模拟芯片市场规模：广义模拟芯片市场规模（十亿美元）（十亿美元） . - 8 - 图表图表5：模拟芯片细分市场规模（十亿美元）：模拟芯片细分市场规模（十亿美元） . - 8 - 图表图表6：半导体细分市场应用（：半导体细分市场应用（%） . - 9 - 图表图表7：模拟行业市占率（：模拟行业市占率（%） . - 9 - 图表图表8：线性产品市场规模（十亿美：线性产
14、品市场规模（十亿美元）元） . - 9 - 图表图表9：线性产品市占率：线性产品市占率 . - 9 - 图表图表10：放大器图谱：放大器图谱 . - 10 - 图表图表11：标准运算放大器：标准运算放大器 . - 10 - 图表图表12：运算放大器输入电压差（横轴） 、输出电压（纵轴）：运算放大器输入电压差（横轴） 、输出电压（纵轴） . - 10 - 图表图表13：仪表放大器：仪表放大器AD8821管脚图（管脚图（ADI）和典型电路图）和典型电路图 . - 11 - 图表图表14：压控增益放大器：压控增益放大器AD8367. - 12 - 图表图表15：隔离放大器：隔离放大器AD202 .
15、- 12 - 图表图表16：数据转换器产品市场规模（十亿美元）：数据转换器产品市场规模（十亿美元） . - 12 - 图表图表17：数据转换器产品市占率：数据转换器产品市占率 . - 12 - 图表图表18：ADC与与DAC . - 13 - 图表图表19：采样速度慢造成的偏差：采样速度慢造成的偏差 . - 13 - 图表图表20：不同转换精度下的采样情况：不同转换精度下的采样情况. - 13 - 图表图表21：不同架构：不同架构ADC采样速度与转换精度采样速度与转换精度 . - 14 - 图表图表22：ADC主要架构主要架构 . - 14 - 图表图表23： 瓦瑟纳尔协定中对： 瓦瑟纳尔协定
16、中对ADC的管制范围的管制范围 . - 15 - 图表图表24：各厂商官网列示：各厂商官网列示ADC料号对比料号对比 . - 15 - 图表图表25：接口产品市场规模（十亿美元）：接口产品市场规模（十亿美元） . - 15 - 图表图表26：接口产品市占率：接口产品市占率 . - 15 - 图表图表27：电源链市场规模（十亿美元）：电源链市场规模（十亿美元） . - 17 - 图表图表28：电源链市占率：电源链市占率 . - 17 - 图表图表29：以市电：以市电AC为电源的电源管理解决方案为电源的电源管理解决方案 . - 18 - 图表图表30：以电池：以电池DC为电源的电源管理解决方案为电
17、源的电源管理解决方案 . - 18 - 图表图表31：AC/DC开关转换器电路图及转换流程开关转换器电路图及转换流程 . - 19 - 图表图表32：DC/DC转换器分类转换器分类 . - 19 - 图表图表33：以富士机电为例，：以富士机电为例，AC/DC解决方案中的控制芯片解决方案中的控制芯片 . - 20 - 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 - 5 - 行业深度行业深度报告报告 图表图表34：AC/DC芯片应用场景芯片应用场景 . - 20 - 图表图表35：AOS Semi的集成的集成MOS和控制芯片产品和控制芯片产品 . - 21 - 图表图表36：
18、电池管理：电池管理IC示意图示意图1 . - 22 - 图表图表37：电池管理：电池管理IC示意图示意图2 . - 22 - 图表图表38：DC/DC转换器满足不同负载多样化电压需求转换器满足不同负载多样化电压需求 . - 23 - 图表图表39：非隔离式：非隔离式DC/DC芯片分类芯片分类 . - 23 - 图表图表40：LED基本原理示意图基本原理示意图 . - 24 - 图表图表41：国内：国内LED驱动芯片设计厂商布局驱动芯片设计厂商布局 . - 25 - 图表图表42：适用于：适用于平板的平板的PMIC产品示例产品示例 . - 25 - 图表图表43：模拟芯片于逻辑芯片特点对比：模拟
19、芯片于逻辑芯片特点对比 . - 26 - 图表图表44：大陆模拟公司营业收入（百万人民币）：大陆模拟公司营业收入（百万人民币） . - 27 - 图表图表45：大陆模拟公司营业收入同比增速（：大陆模拟公司营业收入同比增速（%） . - 27 - 图表图表46：TI营业收入（十亿美元）营业收入（十亿美元） . - 27 - 图表图表47：ADI营业收入（十亿美元）营业收入（十亿美元） . - 27 - 图表图表48：大陆模拟厂商：大陆模拟厂商2020年模拟业务营收（百万元）年模拟业务营收（百万元） . - 28 - 图表图表49：大陆模拟厂商：大陆模拟厂商2020年模拟营收占比（年模拟营收占比（
20、%） . - 28 - 图表图表50：电源链业务，：电源链业务，2020年大陆厂商营业收入（百万元）及营收分布情况年大陆厂商营业收入（百万元）及营收分布情况- 29 - 图表图表51：信号链业务，：信号链业务，2020年大陆厂商营业收入（百万元）及营收分布情况年大陆厂商营业收入（百万元）及营收分布情况- 29 - 图表图表52：2020年大陆厂商营收下游应有分布年大陆厂商营收下游应有分布 . - 29 - 图表图表53：大陆模拟厂商（全面布局：大陆模拟厂商（全面布局/仅信号链）毛利率（仅信号链）毛利率（%） . - 30 - 图表图表54：大陆模拟厂商（仅电源链）毛利率（：大陆模拟厂商（仅电源
21、链）毛利率（%） . - 30 - 图表图表55：大陆模拟厂商（：大陆模拟厂商（LED驱动为主）毛利率（驱动为主）毛利率（%） . - 31 - 图表图表56：大陆典型模拟厂商净利率（：大陆典型模拟厂商净利率（%） . - 31 - 图表图表57：海外模拟厂商毛利率（：海外模拟厂商毛利率（%） . - 31 - 图表图表58：大陆模拟厂商净利率（：大陆模拟厂商净利率（%） . - 31 - 图表图表59：BCD工艺平台剖面图工艺平台剖面图 . - 32 - 图表图表60：TI BCD工艺平台分类工艺平台分类 . - 33 - 图表图表79：模拟芯片量产制：模拟芯片量产制程发展程发展 . - 3
22、3 - 图表图表79：模拟芯片晶圆生产厂商分析模拟芯片晶圆生产厂商分析. - 34 - 图表图表61：核心技术人员具备海外大厂工作经历的大陆模拟公司：核心技术人员具备海外大厂工作经历的大陆模拟公司 . - 36 - 图表图表62：核心技术人员为本土培养人才的大陆模拟公司：核心技术人员为本土培养人才的大陆模拟公司 . - 37 - 图表图表63：国内模拟厂商：国内模拟厂商2020年研发人员数量（人）年研发人员数量（人） . - 39 - 图表图表64：国内模拟厂商：国内模拟厂商2020年研发人员占比年研发人员占比 . - 39 - 图表图表65：国内模拟厂商：国内模拟厂商2020年研发费用（亿元
23、）年研发费用（亿元） . - 40 - 图表图表66：国外模拟厂商研发费用（亿元）：国外模拟厂商研发费用（亿元） . - 40 - 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 - 6 - 行业深度行业深度报告报告 图表图表67：国内模拟厂商：国内模拟厂商2020年研发费用率年研发费用率 . - 40 - 图表图表68：国外模：国外模拟厂商研发费用率拟厂商研发费用率 . - 40 - 图表图表69：截至：截至1H21，国内模拟厂商料号数量，国内模拟厂商料号数量 . - 41 - 图表图表70：海外模拟厂商料号数量：海外模拟厂商料号数量 . - 41 - 图表图表71：TI冰
24、箱解决方案（红色为信号链产品、蓝色为电源链产品）冰箱解决方案（红色为信号链产品、蓝色为电源链产品） . - 42 - 图表图表72：TI智能手机解决方案（红色为信号链产品、蓝色为电源链产品）智能手机解决方案（红色为信号链产品、蓝色为电源链产品） . - 43 - 图表图表79：各公司线性产品对比各公司线性产品对比 . - 45 - 图表图表73：各公司运算放大器细分品类对比：各公司运算放大器细分品类对比 . - 45 - 图表图表74：各公司转换器产品对比：各公司转换器产品对比 . - 46 - 图表图表75：各公司：各公司ADC细分品类对比细分品类对比 . - 46 - 图表图表76：各公司
25、：各公司DAC细分品类对比细分品类对比 . - 47 - 图表图表77：各公司接口产品：各公司接口产品对比对比 . - 47 - 图表图表78：各公司电源管理产品对比：各公司电源管理产品对比 . - 48 - 图表图表79：希荻微各产品单价变动（元：希荻微各产品单价变动（元/颗）颗） . - 48 - 图表图表80：大陆模拟公司：大陆模拟公司2020年年ASP比较（元比较（元/颗）颗） . - 48 - 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 - 7 - 行业深度行业深度报告报告 1 模拟模拟行业：超行业：超 400 亿亿美元美元大赛道大赛道，预计，预计 2021 年
26、年增速增速 10% 1.1 信号链、电源链合计市场规模超信号链、电源链合计市场规模超 400 亿亿美元美元 模拟芯片有两大主要用途： 1）信号链）信号链-连接真实世界与连接真实世界与数字世界的数字世界的桥梁桥梁。现实世界的信号链续的线性信号方式出现，比如辐射（光和颜色） 、运动（位臵、速度和加速度） 、声音、压力等，而在数字世界中信号是瞬时变化的，比如数字芯片仅能识别 0 伏状态或五伏状态，而不识别介于两者之间的信号，因此需要由传感器收集信号， 然后模拟芯片将这类可量化的信号转换为数字信号 （0和 1） ， 再交由数字芯片处理。 主要包括三大类， 即线性产品 （放大器等） 、转换器（ADC 等
27、） 、接口。 2）电源链）电源链-管管理和分配电源理和分配电源。电源链产品可以提供电路保护，并为内部的各种组件提供稳定、适当的电压和电流，其包括四大类，一是以市电AC 为电源的 AC/DC 芯片、二是以电池 DC 为电源的电池管理芯片、三是通用负载解决方案（DC/DC 转换） 、四是特殊负载解决方案（LED 驱动为代表） 。 图表图表1：模拟芯片在电路中位臵模拟芯片在电路中位臵（红色为信号链，橙色为电源链）（红色为信号链，橙色为电源链） 来源：中泰证券研究所整理 2020 年“电源链年“电源链+信号链”市场规模达信号链”市场规模达 428 亿美元，亿美元，2009-20 年年 CAGR为为 5
28、%。 1）市场规模：）市场规模：根据 WSTS 数据，2020 年广义模拟芯片市场规模达到557 亿元美元（含信号链、电源链、射频） ，占到半导体行业的 13%。其中电源链 329 亿元美元（根据 Frost Sullivan 数据） ，信号链 99 亿元美元（根据 IC insights 数据） ，其余 100 多亿为射频前端（属于广义的 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 - 8 - 行业深度行业深度报告报告 模拟芯片，不在本报告讨论范围） 。 2）周期性：）周期性：周期性与集成电路整体走势一致，但波动水平小于行业平均水平，其中存储器周期性最强、逻辑芯片周期性
29、最弱。 3）行业增速：）行业增速：2009-2020 年 模拟行业整体 CAGR 为 5%，预计 2021信号链+电源链市场规模由2020年合计428亿美元增长至472亿美元，同比长 10%。 图表图表2：半导体细分市场规模（十亿美元）半导体细分市场规模（十亿美元） 图表图表3：半导体细分市场同比增速半导体细分市场同比增速 来源：WSTS，中泰证券研究所 来源：WSTS，中泰证券研究所 图表图表4：广义模拟芯片市场规模（十亿美元）广义模拟芯片市场规模（十亿美元） 图表图表5：模拟芯片细分市场规模（十亿美元）模拟芯片细分市场规模（十亿美元） 来源：WSTS，中泰证券研究所 注：该数据包含侠义模拟
30、市场电源链、信号链，以及广义模拟芯片射频前端芯片。 来源：WSTS，IC insights, Frost Sullivan, 中泰证券研究所 2020 年下游应用通信 （年下游应用通信 （36%） 汽车 （汽车 （24%） 工业 （工业 （21%） 消费 （消费 （18%） 。） 。模拟下游应用市场占比基本稳定，2020 年通信（36%）汽车（24%）工业 （21%） 消费 （18%） ， 市场规模分别为通信 201 亿美元、 汽车 135亿美元、工业 114 亿美元、消费 99 亿美元。其中汽车近年略有提升，从 2014 年的 20%提升到 2020 年的 24%；消费略有下滑，从 2014
31、 年的 23%下降至 18%。 行业格局稳定，行业格局稳定，TI、ADI 为双龙头。为双龙头。TI（强于电源链）和 ADI（强于信号链）为模拟市场双龙头，2020 年分别占模拟市场的 19%、9%，2020年 CR6=52%。模拟市场具备产品具备“常青树”特性，加之下游应用0040005000分立、观点器件、传感器 模拟芯片 微型元件 逻辑芯片 存储器 -40%10%60%分立、观点器件、传感器 集成电路 模拟芯片 微型元件 逻辑芯片 存储器 007080002001920202021E2022E2023E
32、线性 接口 转换 电源链 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 - 9 - 行业深度行业深度报告报告 分散，因此客户粘性极强，行业格局稳定，行业内部的格局变化多来自于兼并收购。 图表图表6：半导体细分市场应用（半导体细分市场应用（%） 图表图表7：模拟行业市占率（模拟行业市占率（%） 来源：Statista，中泰证券研究所 来源：IC Insight，中泰证券研究所 1.2 信号链信号链：三大类产品，合计三大类产品，合计 100 亿美元市场亿美元市场 信号链产品主要分为 3 大类，根据 IC insight 预测，按 2020 年市场规模排名为线性产品（38 亿美元
33、） 、数据转换器(37 亿美元)、接口产品（27亿美元） ，按 2020 年-2023 年增速排名为数据转换器(9%)线性产品（5%）接口产品（4%） 。 1.2.1 线性线性产品产品：包括各类放大器，合计近包括各类放大器，合计近 40 亿市场亿市场 38 亿美金市场，亿美金市场，TI、ADI 合计市占率接近合计市占率接近 50%。线性产品 2020 年市场规模为 38 亿美金， 预计 2023 年增长至 43 亿美金， 2020-2023 年 CAGR为 5%。 其中 TI 和 ADI 为两大巨头， 2015 年市占率分别为 29%、 18%，CR5 接近 70%。 图表图表8：线性产品市场
34、规模（十亿美元）线性产品市场规模（十亿美元） 图表图表9：线性产品市占率线性产品市占率 来源：IC Insight，中泰证券研究所 来源：Gartner Data，中泰证券研究所 放大器放大器是是线性产品线性产品的主要品类的主要品类，用于，用于提高提高功率。功率。放大器是一种用来提高功率的芯片，它使用来自电源的电力，来增加输入端信号的幅度，从而35% 38% 38% 38% 37% 39% 36% 21% 20% 20% 20% 21% 19% 21% 20% 19% 21% 20% 23% 24% 24% 23% 21% 20% 21% 19% 17% 18% 0%20%40%60%80%1
35、00%200020通信 工业 汽车 消费 国防/政府 0%10%20%30%200020TIADISkyworksInfineonSTNXPMaxim(2020被ADI收购) 0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.02001920202021E 2022E 2023E0%5%10%15%20%25%30%35%2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015TXNADILLTCBRCMMXIM 请务必阅读正文之
36、后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 - 10 - 行业深度行业深度报告报告 在输出端产生按比例增大幅度的信号。我们将放大器按照复杂程度分为三大类：第一类是晶体管，其属于分立器件，不在我们这里讨论的“信号链-放大器”之列；第二类是由晶体管组成的基础的运算放大器，包括标准运放和全差分运放；第三类是以标准运放或者全差分运放为基础，额外集成一些外围电阻所组成的电路，称为功能放大器，其目的是降低客户匹配电阻和运放的难度。 图表图表10：放大器图谱放大器图谱 来源：中泰证券研究所整理 运算放大器：运算放大器：由晶体管组成的基础由晶体管组成的基础电路电路。运算放大器（Operation Amp
37、lifier,OP AMP）是放大电路最基础也是最核心的单元。因其早期用于实现数学运算而得名，可对输入信号进行加减乘除、微分、积分等；而现在运算放大器的数学运算功能已不再突出，主要应用于信号放大及有源滤波器设计。基础的运算放大器包括两种： 1）标准运算放大器，其有两个输入端（IN+, IN-） 、一个输出端（OUT）和两个电源端（V+, V-） ，即 2 入 1 出，其输出电压 Vout=（Vin+ - Vin-）Ado，Ado 代表运算放大器的增益，下方右图可见，通过运放后，输入端的微小电压差可被数倍的放大为输出电压； 2）全差分运算放大器（Fully Differential Amplif
38、iers， FDA） ，其与标准运放的差别仅在的输出脚也是差分的，即它有差分输入脚 IN+和 IN-，差分输出脚 OUT+和 OUT-，即 2 入 2 出。在标准运放和全差分运放的基础上，通过匹配外围电阻，工程师们即可以生成各类放大电路，因此可以说运放是构筑一切放大电路的基石。 图表图表11：标准运算放大器标准运算放大器 图表图表12：运算放大器输入电压差（横轴） 、输出电运算放大器输入电压差（横轴） 、输出电压（纵轴）压（纵轴） 晶体管电流检测放大器差动放大器仪表放大器标准运放全差分运放双极型跨导/跨阻放大器对数放大器隔离放大器压控增益放大器程控增益放大器单极型JFET耗尽型增强型耗尽型运算
39、放大器功能放大器MOSFETNPNPNPN沟道P沟道N沟道P沟道N沟道P沟道 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 - 11 - 行业深度行业深度报告报告 来源：中泰证券研究所整理 来源：中泰证券研究所整理 功能放大器：以运放为核心单元，额外添加电阻等元件所组成的常用放功能放大器：以运放为核心单元，额外添加电阻等元件所组成的常用放大电路。大电路。如果某个以运放为核心的放大电路非常常用，生产厂家就会考虑把这个放大电路（运放+外围电阻）进一步集成，功能放大器由此诞生。常见的功能放大器包括： （1）仪表放大器（Instrument Amplifier） ，其内部通常具有
40、2 个或者更多的运放，最典型的是 3 运放结构。相对于普通的放大器，它的输入阻抗高， 抗共模干扰强， 在强噪声环境下， 能保证放大电路的增益与精度，常用于对很微弱的差分电压信号进行放大， 比如医疗设备中的心电图仪、血压计、除颤器，高档音响设备等。 （2）压控增益放大器（Variable Gain Amplifier, VGA） 。压控增益放大器的增益是由外部施加的电压 VG 连续控制，其主要应用是自动增益控制，即当输入幅度大范围改变时，输出幅度几乎不变。例如录音笔中一般都具备这种功能，距离说话者远近不同，录下的声音大小几乎是一致的。（3） 隔离放大器。 实现放大器输入信号与输出信号之间的电气隔
41、离。实现方法有三类：变压器型、光电耦合器型、电容型。 ADI 的产品主要是变压器型，如图中的 AD202 产品（放大器位于左上角） ，左边是信号输入区域，右边是输出区域，两个区域是完全隔离的，仅能通过上部的信号变压器、下部的电源变压器实现信号和能量的传递。其主要目的有两类：一是将高电压部分和弱电部分隔离，包括生物医学测量中确保人体不受超过 10uA 以上漏电流和高电压的危害，工业中防止因故障而使电网电压对低压信号电路（包括计算机）造成损坏；二是在长距离传输数据时，接地电 1 和接地点 2 之间可能形成接地环路，从邻近干扰源的磁场拾取噪声电压，因此可以使用隔离放大器断开接地环路，减少数据的传输错
42、误。 图表图表13：仪表放大器仪表放大器AD8821管脚图（管脚图（ADI）和典型电路图）和典型电路图 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 - 12 - 行业深度行业深度报告报告 来源：ADI，中泰证券研究所 图表图表14：压控增益放大器压控增益放大器AD8367 图表图表15：隔离放大器隔离放大器AD202 来源：ADI，中泰证券研究所 来源：ADI，中泰证券研究所 1.2.2 数据转换器数据转换器：ADC 是模拟芯片“皇冠上的明珠”是模拟芯片“皇冠上的明珠” 近近40亿美金市场， 行业集中度高，亿美金市场， 行业集中度高， ADI市占率超过市占率超过30%，
43、CR5超过超过80%。根据 IC insights 数据， 数据转换器 2020 年市场规模为 37 亿美金， 预计2023 年增长至 48 亿美金，2020-2023 年 CAGR 为 9%。数据转换器为模拟芯片中难度最大的， 是巨头ADI的强项所在， 2015年市占率为34%，其他玩家包括 TI 21%、Cirrus Logic 16%，行业集中度高于模拟芯片的其他细分行业，CR5 超过 80%。 图表图表16：数据转换器产品市场规模（十亿美元）数据转换器产品市场规模（十亿美元） 图表图表17：数据转换器产品市占率数据转换器产品市占率 来源：IC Insight，中泰证券研究所 来源：Ga
44、rtner Data，中泰证券研究所 0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.02001920202021E 2022E 2023E0%10%20%30%40%50%2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015ADILLTCTXNCRUSMaximQCOM 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 - 13 - 行业深度行业深度报告报告 数据转换器是模拟世界与数字世界之间的桥梁，数据转换器是模拟世界与数字世界之间的桥梁， 其中其中 ADC 占比超占比超 70%。数据转换器
45、用于模拟信号与数字信号之间的转换传输，按照转换方向，数据转换器分为 ADC 和 DAC。ADC（Analog-to-Digital Converter，模数转换器）将模拟信号转换成数字信号，如将声音、温度等模拟信号转换成可存储、传输的数字信号；而 DAC（Digital-to-Analog Converter，数模转换器） 是将数字信号调制成模拟信号， 如 MP3 播放音乐就是将音乐数字信号调制成我们可以听到的模拟信号。市场上的数据转换器分为三类，ADC、DAC 和混合信号转换器（ADC+DAC） ，其中 ADC 占比最高，占比超 70%。 图表图表18：ADC与与DAC 来源：ADI，中泰证
46、券研究所 采样速度和转换精度是衡量采样速度和转换精度是衡量 ADC 的重要指标的重要指标。ADC 芯片的运作可以大体分为两步，第一步是对模拟信号进行采样，第二步是将采样信号量化编码。与之对应，衡量 ADC 芯片的两个重要维度是采样速度（Speed）和转换精度（Resolution） 。 1）采样速度）采样速度：代表着 ADC 可转换带宽的大小，衡量指标主要是采样率（Sample Per Second,SPS） ，采样率指芯片每秒采集模拟信号的个数,采集率越高， 采集的点数越多， 转换时对模拟信号的还原度越好， 1KSPS代表 ADC 的采样频率是 1KHz/s，表示 1s 内可采集 1000
47、个点。在一个应用系统中，当 ADC 完成采样后，需要读出采样数据，在此期间 ADC不做新的采样，待数据被系统读出后才能再次采样，故采样率与采样时间的关系为：采样率=1/（采样时间+数据输出时间） 。 2） 转换精度） 转换精度： 衡量转换出来的数字信号与原来的模拟信号之前的差距，ADC 芯片的精度通常用分辨率 8bit、16bit 等位数表示，分辨率越高代表着 ADC 精度越高、对模拟信号的还原越好，8-bit 代表着模拟信号与数字信号之间的最大差距是 1/(28)。 图表图表19：采样速度慢造成的偏差采样速度慢造成的偏差 图表图表20：不同转换精度下的采样情况不同转换精度下的采样情况 请务必
48、阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 - 14 - 行业深度行业深度报告报告 来源：IC Insight，中泰证券研究所 注：粉色线为模拟信号，黑色点为采集的点，黑色虚线代表转换的数字信号 来源：Gartner Data，中泰证券研究所 注：黑线为 12 Bits、灰线为 16 Bits、橙色为 24 Bits 采样速度和转换精度难兼具，采样速度和转换精度难兼具，ADC 采用不同架构以满足不同应用场景。采用不同架构以满足不同应用场景。商用规格 ADC 主要有 5 种常见架构： 闪存式、 流水线型、 逐次逼近型、-型和双斜率型，但无论是哪一种架构，在采样速度和转换精度上都是
49、难以兼具，如闪存式 ADC 最大采样率可达 10GHz，但分辨率最高仅达 12 位。 图表图表21：不同架构不同架构ADC采样速度与转换精度采样速度与转换精度 来源：ADI，中泰证券研究所 图表图表22：ADC主要架构主要架构 ADC 类型类型 英文英文 最大分辨率（位）最大分辨率（位） 最大采样率最大采样率 能耗能耗 应用应用领域领域 - 型 Delta-Sigma 32 1MHz 中 高端数据采集、音频、精密工业测量、通信 逐次逼近型 SAR 18 10MHz 低 数据采集、工业控制 流水线型 Pipeline 16 1GHz 中 示波器、雷达、无线电、高清视频、频谱分析仪 闪存式 Fla
50、sh 12 10GHz 高 示波器、微波测量、雷达检测 双斜率 Dual Slope 20 100Hz 低 电压表 来源：DEWESoft，中泰证券研究所 瓦瑟纳尔协定 实行对高端瓦瑟纳尔协定 实行对高端 ADC 的出口限制， 国产化势在必行。的出口限制， 国产化势在必行。 1996年 9 月，美国等 33 个国家共同签署了关于常规武器与两用产品和技 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 - 15 - 行业深度行业深度报告报告 术出口控制的瓦瑟纳尔协定 ，简称“瓦瑟纳尔协定” ，用于管制传统武器及军商两用货品的出口，目前签署国已达 40 个。该协定未正式列举被管制国
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