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1 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 ADC-模拟电路皇冠上的明珠，半导体新蓝海 模拟电路皇冠上的明珠，应用领域广泛 ： 模数 转换器 (ADC)是 连接 真实世界和数字世界的桥梁，具有高技术壁垒、不可替代、广泛应用 的特点。尤其是高速高精度 ADC，在精度和速度不可兼得的技术原 理背景下更是具有非常高的技术壁垒。瓦森纳协议 更是让高性能 ADC 成为了发达国家限制出口的战略性管制产品，其重要地位可见一斑。 通讯、汽车电子、工业和消费电子都是主要的下游应用领域。 5G/AIOT 大趋势，需求引领增量市场 ： 通信行业占据了 ADC 芯片 下游 30%左右， 我国 5G 通信基站的快速建设、应用端的快速迭代引 领 ADC 需求剧增。同时， AIOT 的发展，让信号链芯片的整个市场需 求不断提升， ADC 的需求水涨船高。 海外龙头垄断市场，国内厂商奋起直追 ： 目前 欧美龙头企业凭借历 史积累的成本和技术优势，几乎垄断国内外市场。国内以上海贝岭、 思瑞浦 、圣邦股份、芯海科技 等上市公司和核芯互联等非上市公司都 在研发适销对路的产品，不断突破技术壁垒。目前局部市场已经实现 了国产化替代，随着下游客户对供应链战略安全的不断重视以及下游 的高增速，就像电源管理芯片为代表的其他模拟电路产品一样，国产 厂商的市占率有望不断提升。 投资建议： 建议关注 ADC 芯片相关的上市公司，比如专注高性能 ADC 的上海贝岭、在通信和消费电子模拟电路积累深厚的思瑞浦 /圣 邦股份、布局 AIOT 领域的芯海科技等公司。 风险提示： 市场需求不及预期，国内厂商新产品开发不及预期 ， 5G 建设不及预期；汽车电子 发 展不及预期； 研发 速度不及预期 . . Table_Tit le 2021 年 7 月 1 日 半导体 Table_BaseI nfo 行业深度分析 证券研究报告 投资 评级 领先大市 -A 首次 评级 Table_Fir st St ock 首选股票 目标价 评级 600171 上海贝岭 买入 -A 300661 圣邦股份 买入 -A 马良 分析师 SAC 执业证书编号： S1450518060001 021-35082935 相关报告 2 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 内容目录 1. ADC/DAC 模拟电路皇冠上的明珠 . 4 2. 模拟电路核心细分，蓝海市场潜力巨大 . 8 2.1. 需求旺盛，市场潜力大 . 8 2.2. 5G 基站落地，应用市场迭代 . 9 2.3. 汽车电子化带来增量市场 . 10 3. 海外龙头主导 ，国产替代势在必行 .11 3.1. 海外龙头占据主要份额 .11 3.2. 国产厂商方崭露头角 . 12 3.3. 行业竞争壁垒 . 13 3.4. 瓦森纳协议出口管制，国产替代势在必行 . 14 4. 相关公司 . 14 4.1. 上海贝岭：厚积薄发，高速高精度 ADC 国内领先 . 14 4.2. 思瑞浦：快速崛起的国内模拟芯片龙头 . 16 4.3. 圣邦股份 ： 国内模拟芯片领先者，产品布局广泛 . 17 4.4. 芯海科技：深耕 ADC 领域，实现小芯片大赛道发展 . 18 4.5. 核芯互联（非上市公司） ： ADC 技术国内领先，多种高端产品即将发布 . 19 图表目录 图 1： ADC 芯片模块原理 . 4 图 2： ADC/DAC 芯片工作过程 . 4 图 3： ADC 在半导体产品中的运用 . 4 图 4： 2018 年模拟芯片应用领域 . 5 图 5： 亚德诺 ADA4927 产品 . 5 图 6： 半导体 产品分类 . 5 图 7： ADC 芯片产业链 . 6 图 8：采样和量化 . 7 图 9：生成数字表征的信号幅度值 . 7 图 10：正弦波被不同位数的 ADC 量化后的数字表征 . 7 图 11：芯佰微电子产品结构 . 7 图 12： 各个类型 ADC 的速率与精度关系 . 8 图 13： 芯佰微电子产品型号 . 8 图 14： 2012-2018 年中国模拟芯片行业市场规模统计及增长情况 . 9 图 15： 2016-2023 年全球信号链模拟芯片市场规模（单位：亿美元） . 9 图 16：不同设备对 ADC/DAC 芯片需求占比 . 9 图 17： 2020-2026 年中国 5G 基站建设所需 ADC 数量及对应 ADC 销售额 . 10 图 18： 2018-2023 年汽车电子市场规模变化及预测 . 10 图 19： 1970-2020 年汽车电子在整车中的成本占比 .11 图 20： 汽车电子在不同车型中的成本占比 .11 图 21：国内外公司 ADC/DAC 市场份额占比 .11 图 22： 2018 年全球前十大模拟芯片供应商市场份额 .11 图 23： 瓦森纳协议限制范围 . 14 图 24：上海贝岭 2015-2020 年主营业务构成情况 . 15 图 25：上海贝岭 2020 年主营业务构成情况 . 15 3 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 图 26：上海贝岭 2015-2020 营业收入及增速 . 15 图 27：上海贝岭 2015-2020 归母净利润及增速 . 15 图 28：思瑞浦 2017-2020 年主营业务构成情况 . 16 图 29：思瑞浦 2020 年主营业务构成情况 . 16 图 30：思瑞浦 ADC 产品功能示意图 . 16 图 31：思瑞浦 2017-2020 营业收入及增速 . 17 图 32：思瑞浦 2015-2020 归母净利润及增速 . 17 图 33： 圣邦股份 2017-2020 年营收情况（百万元） . 18 图 34： 圣邦股份 2017-2020 扣非 净利润 （百万元） . 18 图 35：芯海科技 2019 年主营业务构成情况 . 18 图 36：芯海科技 2020 年主营业务构成情况 . 18 图 37：芯海科技 2015-2020 营业收入及增速 . 19 图 38：芯海科技 2015-2020 归母净利润及增速 . 19 表 1：模拟和数字集成电路的区别 . 6 表 2： 1990 至 2018 年前十名模拟芯片供应给公司市场占比情况 . 12 表 3：国外龙头企业 ADC/DAC 技术情况 . 12 表 4：国 内 龙头企业 ADC/DAC 技术情况 . 13 表 5：思瑞浦高速 ADC/DAC 产品规格 . 17 表 6：思瑞浦高精度 DAC 产品规格 . 17 表 7： 圣邦 股份 高精度 ADC/DAC 产品规格 . 18 表 8：芯海科技高精度 ADC 产品规格 . 19 表 9： 核芯互联 ADC/DAC 产品规格 . 190 行业深度分析 /ADC 芯片 4 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 1. ADC/DAC 模拟电路皇冠上的明珠 ADC（ Analog to digital converter）和 DAC（ Digital to analog converter）为模数转换芯片， 本质 上 是信号链芯片中的一种。 ADC 用于将 真实世界 产生的模拟信号（如 温度、压力、声音、 指纹或者图像等 ） 转换成更容易处理的数字形式。 DAC 的作用 恰恰相反，它 将数字信号调 制成模拟信号 ； 其中 ADC 在 两者的 总需求中占比接近 80%。 ADC 和 DAC 是 真实 世界与 数字 世界的桥梁， 属于 模拟芯片 中 难度最高的 一部分， 被称为模拟电路皇冠上的掌上明珠。 图 1： ADC 芯片模块原理 图 2： ADC/DAC 芯片工作过程 资料来源： CSDN， 安信证券研究中心 资料来源： CSDN， 安信证券研究中心 图 3： ADC 在半导体产品中的运用 资料来源： 亚德诺半导体官网 ， 安信证券研究中心 行业深度分析 /ADC 芯片 5 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 图 4： 2018 年模拟芯片应用领域 图 5：亚德诺 ADA4927 产品 资料来源： 智研咨询 整理， 安信证券研究中心 资料来源： 电子工程世界网 ， 安信证券研究中心 ADC 芯片属于 模拟芯片 。 与只能区分 开 和 关 信号的数字芯片不同，模拟芯片可以处理刻 度 ， 读取和处理语音 、 音乐和视频 产生的 波形 。 与数字集成电路相比，模拟集成电路拥有以 下特点： 1.应用领域 多 ：模拟集成电路按细分功能可进一步分为线性器件（如放大器、模拟 开关、比较器等）、信号接口、数据转换、电源管理器件等诸多品类 ， 每一品类根据终端产 品性能需求的差异又有不同的系列， 几乎 能 在现今 所有 电子产品中 找到 ； 2.生命周期长 ：数 字集成电路强调运算速度与成本比，必须不断采用新设计或新工艺，而模拟集成电路强调可 靠性和稳定性，一经量产往往具备长久 的使用周期 ； 3.价低但稳定 ：由于模拟集成电路的设 计更依赖于设计师的经验，与数字集成电路相比在新工艺的开发或新设备的购臵上资金投入 更少，加之拥有更长的生命周期，单款模拟集成电路的平均价格往往低于同世代的数字集成 电路，但由于功能细分多，模拟集成电路市场不易受单一产业景气变动影响，因此价格波动 幅度相对较小。 根据 IC Insights 数据 ，预计到 2022 年，全球模拟芯片市场规模可达到 748 亿美元， 并 将以 6.6%的年复合增长率快速增长。模拟芯片包括三大类：第一类是 通用型 电 路 ，如 运算放大器 、相乘器、 锁相环 路、有源 滤波器 、 数模与模数 转换器 等；第二类是 专用 型电路 ，如音响系统、电视接收机、录像机及通信系统等专用的 集成电路 产品 ；第三类是 单 片集成系统 ，如单片发射机、单片接收机等。 图 6： 半导体产品 分类 资料来源： CSDN,安信证券研究中心 36.20% 值 24.40% 值 7.30% 值 通信 工业 汽车 消费 电脑 国防 /政府 行业深度分析 /ADC 芯片 6 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 表 1： 模拟和 数字集成电路 的区别 项目 模拟集成电路 数字集成电路 处理信号 连续函数形式的模拟信号 离散的数字信号 技术难度 设计门槛高，平均学习曲线 10-15 年 电脑辅助设计，平均学习曲线 3-5 年 设计难点 非理想效应较多，需要扎实的多学科基础知 识和丰富的经验 芯片规模大，工具运行时间长，工艺要求复 杂，需要多团队共同协作 工艺制程 目前业界仍大量使用 0.18um/0.13um，部分工艺使用 28nm 按照摩尔定律的发展，使用最先进的工艺， 目前已达到 5-7nm 产品应用 放大器、信号接口、数据转换、比较器、电 源管理等 CPU、微处理器、微控制器、数字信号处理单元、存储器等 产品特点 种类多 种类 少 生命周期 一般 5 年以上 1-2 年 平均零售价 价格低，稳定 初期高，后期低 资料来源： Wind,安信证券研究中心 ADC 芯片的产业链和 其他芯片 的一样，庞大而复杂。 可分为上游支撑、中游核心、下游应用。 从产业链 中上游以 美国、日本、欧洲、台湾公司 为主 ，依靠技术自主可控垄断半导体产业 。 图 7： ADC 芯片产业链 资料来源： 炼金术资本， 安信证券研究中心 ADC 芯片 的转换 过程 主要包括采样和量化 ： 第一步操作是对模拟信号进行采样 ，而采样的衡量指标是 它的速率 。 采样 速率 代表 ADC 可 以转换多大带宽的模拟信号，带宽对应的就是模拟信号频谱中的最大频率 。单位为每秒采样 的次数（ Sample Per Second）。通常我们看见的 1Msps、 1Gsps 分别代表每秒 1 百万次、 10 亿次采样。 第二步 操作就是把采样的模拟信号量化成数字信号 。 转换精度 （ 分辨率 ） 越高，转换出来的 信号与原信号的差距越小。精度 以位数计量（ Bits）。 当分辨率是一 位数 ，小数点后一位的内 容就会被忽略 ，如果 是两 位， 小数点后两位的内容就会被忽略 ，因此由于分辨率不够就会导 致量化的误差 。 正弦波被不同位数的 ADC 量化后 会出现不同 数字 信号的 表征 ；比如 16bit 可以非常精准地描述原来的模拟波形， 而 3bit 的采样则 是 像 阶梯状 的信号 ， 这两个波形的采 样时钟频率也不同。 行业深度分析 /ADC 芯片 7 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 图 8： 采样和量化 图 9： 生成数字表征的信号幅度值 资料来源： CSDN， 安信证券研究中心 资料来源： CSDN， 安信证券研究中心 因此 ， ADC 芯片追求的主要指标有 采样 速率和转换精度 ；速率与精度相互制约、维持着此 消彼长的关系 ，一般来说两者不可兼得 。以亚德诺（ ADI）的产品为例，其最快的 ADC 芯片 性能是 26Gsps/3bit， 而 精度最高的 ADC 芯片是 26Msps/24bit。 除了 速率和精度以外， ADC 芯片的性能指标还有功耗、噪声 、温漂、信噪比 等 。 ADC 芯片 的性能 大致 分为 4 个方向 ：高精度高速率、高精度低速率、低精度高速率、低精度 高低速率。 在实现 高精度或高速率的单指标突破 的同时 ，两个指标 的平衡也是技术发展的难 点 ， 高速率高精度 ADC 更是模拟芯片中的 珠穆朗玛峰 。 图 10： 正弦波被不同位数的 ADC 量化后的数字表征 图 11： 芯佰微电子产品 结构 资料来源： CSDN， 安信证券研究中心 资料来源： 电子产品世界， 安信证券研究中心 ADC 芯片的速度和精度指标是相互折中的。对应于不同的应用场景 ， ADC 芯片 有着不同的 设计 架 构 。 以下总结了 5 个 常见 架 构 ： 1 FLASH & Half-FLASH： 并行结构 使 其 采样速率可达 10Gsps 以上，但是由于非线性使 其分辨率限制在 8bit 以内，可用于 示波器 等产品 。 2 Folding： 采用折叠型等结构的高速 ADC，可以实现比 FLASH 稍高的精度和差不多的速 率 ，可应用于广播卫星中的基带解调等方面 。 3 -型 ： 主要应用于高精度 数据采集 ，特别是 传感器 、数字音响系统 、多媒体、地震勘 行业深度分析 /ADC 芯片 8 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 探仪器、声纳等电子 测量 领域，采集精度可达 24bit。 4 SAR 逐次逼近型 ： 主要应用于中速 率 或较低速 率 、中等精度的数据采集和智能仪器中。 具有最宽的采样速率，虽然它不是最快的，但低成本和低功耗使其很受欢迎。 SAR ADC 同 时也可以达到 16bit 的精度 。 5 Pipelined 流水线型 ： 主要应用于高速情况下的瞬态信号处理、快速波形存储与记录、高 速数据采集、视频信号量化及高速数字通讯技术等领域，当前设计速度可以达到 Gsps。它 们非常适合例如无线 收发器 应用和军用等高性能要求的应用 。 图 12： 各个类型 ADC 的速率与精度关系 图 13： 芯佰微电子产品 型号 资料来源： OFWeek 电子工程网 ， 安信证券研究中心 资料来源： 电子产品世界， 安信证券研究中心 2. 模拟电路核心细分，蓝海市场潜力巨大 2.1. 需求旺盛， 市场 潜力大 模拟芯片按大致功能可以分为信号链模拟芯片和电源管理模拟芯片两大类。以 ADC 为代表 的转换器产品及各类接口产品 属于信号链 模拟芯片 。 根据 思瑞浦招股书显示， 2016-2023 年 全球信号链模拟芯片 和 转换器产品 的 市场规模 将不断扩大，作为 转换器产品 的核心部件， ADC 市场 规模有望同步扩大。 Wind 数据显示， 2021 年全球模拟芯片市场规模将达到 677 亿美元，同比增长 21.66%；同时， IC Insights 预测 2022 年市场规模有望达到 748 亿美元 ， 而 国内需求量占比全球市场 超过 一半 。 根据 MEMS 技术网的调查与推断， 2019 年全球 ADC/DAC 市场规模达到 36 亿美元，预计未来四年 CAGR 近 10%； 随着 5G 基站等下游 需 求落地， 2023 年全球 ADC/DAC 市场 规模有望 扩张至 50 亿美元。 需求极大，未来发展前景 广阔。 行业深度分析 /ADC 芯片 9 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 图 14： 2012-2018 年中国模拟芯片行业市场规模统计及增长情 况 图 15： 2016-2023 年全球信号链模拟芯片市场规模（单 位：亿美元） 资料来源： 中国半导体协会， 安信证券研究中心 资料来源： 思瑞浦招股书， 安信证券研究中心 当前 ADC 芯片 的 主要下游需求为 通信设备领域 （ 35%以上 ）、 汽车电子 （ 22%） 、工业 （ 20%） 、消费电子 （ 10%） 。 消费电子市场属于低端 ADC 芯片，而高端芯片的市场 包括有 线 /无线通信、汽车电子、军工、工业 、航空航天、医疗仪器等等。 根据 Databeans 统计 ， 高端 ADC 芯片 的单价 是 低端 ADC 芯片的数倍，比如高速率 ADC 占总出货量不到 10%，但 是 占据 行业接近 50%的销售额。 未来几年支撑 ADC 芯片增长的主要驱动因素是 5G、人工 智能、物联网、汽车电子等新兴领域，这些 领域所需的 产品或技术对信号处理的需求（包括 速度、精度、噪音等） 增长迅速 ，迎来迭代更新 。 图 11： ADC/DAC 芯片 应用市场 需求 占比 资料来源： IC Insight， 安信证券研究中心 2.2. 5G 基站 落地 ， 应用 市场 迭代 5G 为代表的通信领域 是 ADC 市场 的 重要增量市场。 5G 基站的 构成包含 大量 ADC 芯片 ；与 此同时，以 5G 为基础的其他应用产品 将进行技术迭代， 例如 5G 手机、物联网、人工智能 等等 。 根据前瞻产业研究院 的预测， 伴随着我国积极推动移动通信基站的建设，参考中国联 通 5G/4G 密度比，未来我国 5G 宏基站建设总数至少在 800 万台以上， 并且 单个 5G 基站的 ADC 芯片使用就高达两位数 。 5G 基站 需要性能在 250Msps-1Gsps、 14-16bit 区间 的 ADC 芯片 ；根据 TI 公司官网 的产品列表显示，符合性能条件的 ADC 芯片 最低 单 价 约 11 美 元 ， 最高可达 65 美 元 。以保守数据每个 5G 基站需要 10 个 ADC 芯片 、每个芯片 11 美 元 进行计 0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% 14% 16% 0 500 1000 1500 2000 2500 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 市场规模（亿元，左轴） 同比（ %，右轴） 35% 22% 20% 10% 值 通信设备 汽车电子 工业 消费电子 其他 行业深度分析 /ADC 芯片 10 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 算， 5G 基站建设带来 至少 8.8 亿 美 元 的增量市场 。 根据 工信部以及拓璞产业研究院预测，预计 2023年 5G 将达到建设顶峰，年建设数量达 115.2 万台 。 此外，结合工信部预测， 2021 和 2022 年 中国 5G 基站建设对应的预计 ADC 销售额将 在未来的四年内达到峰值，因此发展 5G 相关的 ADC 芯片有望尽快收回成本，创造利润。 在 新产业市场领域， 5G 技术已成为各国通信领域竞争的主要方向之一，而 5G 基站等相关设 备是实现 5G 通信连接的核心基础设 备 。中国的 5G 技术发展情况良好， 根据 公司公告 以 及新闻 统计 ， 截至 2019 年 3 季度，中国的两大通信设备企业已在全球范围内签订了 近百 个 5G 商用合同 ； 根据 IHS Markit 统计，中国两大通信设备企业在 2019 年 3 季度的全 球 5G 基站出货量合计超过 50%，市场份额排名领先。 此外， 根据 Business Market Insights 报告， 中国最大的电信运营商计划到 2030 年投资近 411 亿美元引进 5G。 高性能 、 低延时、 大容量是 5G 网络的突出特点，这对高性能信号链模拟芯 片 （尤其是 ADC 芯片） 提出了海 量需求 。 受智能手机消费需求的影响，智能手机消费市场日趋饱和， 2016-2019 年全球出货量下滑。 智能手机消费级 DAC 芯片的需求增长放缓， 也导致 ADC 芯片总体市场增速较低。 新思界产 业研究中心的报告中指明， 2019 年我国消费级 DAC 芯片市场规模达到 120 亿元 。 因 5G 手 机上市， 2020-2021 年 智能手机出货量逐步回升 ； 而 Wind 上 2021Q1 的数据表明，国内 5G 手机 出货量高达智能手机的 70%以上 。 4G 到 5G 手机的大换代 带动智能手机销量 ，同时 带 动消费级 DAC 芯片市场需求攀升 。 根据 IC Insights 数据，预计到 2024 年我国消费级 DAC 芯片市场规模将达到 130 亿元。 图 17： 2020-2026 年中国 5G 基站建设所需 ADC 数量及对 应 ADC 销售额 图 18： 2018-2023 年汽车电子市场规模变化及预测 资料来源： 工信部， 安信证券研究中心 资料来源： 前瞻产业研究院 ， 安信证券研究中心 2.3. 汽车电子化带来增量市场 ADC/DAC 芯片被广泛地运用于汽车智能驾驶系统之中， 随着 我国汽车产业也不断发展壮大 和电子化程度的不断提升 ， 成为 ADC/DAC 芯片的新增量 市场 。根据前瞻产业研究院数据， 近年来我国的汽车市场发展迅速，汽车年销量在 2006 年时不足 800 万辆， 2017 年增长 至 2881 万辆，年复合增长率达到 13.49%。我国汽车销量全球占比从 2005 年的 8.73%提 升至 2017 年的 29.9%， 2018 年我国已成为全球最大的汽车销售市场。 随着汽车年销量的不断增长，电子智能化已成为全球汽车产业技术领域的发展重点和产业战 650 1200 1100 870 590 430 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 2020E 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E ADC芯片数量（万个，左轴） ADC市场规模（万美元，右轴） 行业深度分析 /ADC 芯片 11 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 略的新增长点，汽车电子产业整体呈现出稳步上升的趋势，我国汽车电子规模持续增长，根 据前瞻产业研究院数据， 2017 年为 5400 亿元，与 2016 年相比增长 17.6%， 2017 年到 2022 年，中国汽车电子市场预计将以 10.6%速度增长，增速超过全球。 与工控类、消费级 ADC 不同，车规级 ADC 作为要求严格、门槛较高的应用领域 需要进行一 系列的可靠性以及安全性测试。汽车电子委员会（ AEC）设立了 AEC-100Q 可靠性 标准，要 求汽车所含芯片能够在超高、超低温下运转，并且在汽车 15 年的寿命期内故障率保持在 1ppm 以下。 同时， ISO26262 标准是用于 ADAS 系统的安全认证，其中的芯片需要通过 ASIL 测试， A 为最低严格等级，而 D 为最高严格等级。 图 19： 1970-2020 年汽车电子在整车中的成本占比 图 20： 2017 年 汽车电子在不同车型中的成本占比 资料来源： 产业信息网 ， 安信证券研究中心 资料来源： 盖世汽车研究院 ， 安信证券研究中心 3. 海外 龙头主导 ，国产替代势在必行 3.1. 海外龙头占据主要份额 根据 新思界产业研究中心 统计， 2018 年 市场份额分别被 亚德诺 （ ADI） 、 德州仪器 （ TI） 、 美 信 （ MAXIM） 、 微芯 （ MICROCHIP） 等国外企业 垄断 ，其中， ADI 市占率约为 58%， TI 占 比约为 25%， MAXIM 占 7%， MICROCHIP 占 3%， 国内企业 市占率较低 。 图 21： 2018 年 国内外公司 ADC/DAC 市场份额占比 图 22： 2018 年全球前十大模拟芯片供应商市场份额 资料来源： 新思界产业研究中心 t， 安信证券研究中心 资料来源： 思瑞浦招股书， 安信证券研究中心 从大类模拟芯片领域来看，国外厂商占据了全球市场 的 绝大比例，从 2005 年开始，模拟芯 片的市场占有率逐渐向头部企业集中， TI 基本稳坐模拟芯片全球市场占有率第一的位臵，且市 3% 5% 15% 25% 40% 50% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 1970 1980 1990 2000 2015 2020 成本占比 58% 25% 7% 3% 7% ADI TI MAXIM MICROCHIP Others 行业深度分析 /ADC 芯片 12 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 场占有率在近年来保持稳定。但同时，前十家模拟芯片供应商的市场占比总规模有所下降，意 味着其他模拟芯片公司仍具有进一步打开市场的空间。 集成电路技术最早源于欧美等发达国家，欧美日 的 厂商经过多年 研发以及迭代 ， 凭借资金、技 术、客户资源、品牌等方面的积累，形成了巨大的领先优势 ，同时进一步提高了行业的进入门 槛和技术壁垒。凭借早进入这个领域积累下来的成本和技术上的优势， 欧美日 的 厂商 进一步拉 大了我国集成电路企业与它们的差距。 目前，模拟集成电路市场显示出国外企业主导的竞争格 局，根据 IC Insights 统计， 2018 年全球前十大模拟芯片供应商合计占据全市场约 60%的份 额 。 表 2： 1990 至 2018 年前十名模拟芯片供应给公司市场占比情况 1990 2002 2005 2014 2018 国民半导体 7% 意法半导体 12% 德州仪器 17% 德州仪器 18% 德州仪器 18% 德州仪器 6% 德州仪器 11% 意法半导体 10% 意法半导体 6% 亚德诺 8% 东芝 6% 英飞凌 6% 英飞凌 9% 英飞凌 6% 英飞凌 6% 三洋 6% 飞利浦 5% 飞利浦 7% 亚德诺 6% 思佳讯 6% 松下 6% 亚德诺 5% 亚徳诺 6% 思佳讯 6% 意法半导体 5% 飞利浦 5% 国民半导体 5% 国民半导体 5% 美信 4% 美信 4% SGS-Thomson 5% 美信 3% 美信 4% 息智浦 4% 恩智浦 4% NEC 5% 三洋 3% 凌特 3% 凌特 3% 安森美 3% 摩托罗拉 5% 摩托罗拉 3% 飞思卡尔 3% 安森美 3% 微芯科技 2% 日立 4% 东芝 3% 松下 3% 瑞萨 3% 瑞萨 1% 合计 55% 56% 67% 59% 57% 资料来源： IC Insight，安信证券研究中心 目前 ADC 市场上， TI、 ADI和 Maxim三家公司占领了 国内 高速高精度 ADC/DAC 市场的 95% 以上。其中 ADI 占有率约为 58%， TI 占有率约为 25%。 这 些 欧美 的 大型模拟 集成电路 供应 商 采用 IDM 的经营模式， 从芯片的设计 、制造、封测到销售都自主可控 ， 形成全产业链覆 盖 ； 可以 在 协同优化的同时 ， 获取各环节的商业价值 。 ADI 公司的模数转换器 (A/D)和数模转 换器 (D/A)一直保持市场领导地位，在 ADC 领域目前保持了行业最高水准， 2017 年产品参数 达到 10Gsps、 12bit、 28nm。 TI 在 2016 年推出过一款 16bit 的 ADC 产品 ADS1115 系列， 其 体积比竞争产品小 70%。 Maxim 提供 750 多款 A/D 转换器、 D/A 转换器和面向特定应用 的数据转换器 (显示器、触摸屏接口和 AFE)，这方面的产品数量多于 其他 供应商。 表 3：国外龙头企业 ADC/DAC 技术情况 高精度 ADC 分辨率 高速 ADC 采样速率 高精度 DAC 分辨率 高速 DAC 采样速率 德州仪器 最高 32 位 最高 10.4GSPS 最高 20 位 最高 9GSPS 美信 最高 24 位 最高 800MSPS 最高 20 位 最高 5.9GSPS 亚德诺 最高 32 位 最高 26GSPS 最高 20 位 最高 12.6GSPS 资料来源：公司官网，安信证券研究中心整理 3.2. 国产厂商 崭露头角 目前，国内做 ADC/DAC 的企业相对其他芯片企业少之又少 ，目前还落后于世界 先进水平 2-3 代 。归纳起来有三 种团队模式 ： 第 一个是国家骨干研究所（企业）。包括中国电子、航空 航 天 研究所。第二个 模式 是大学和研究院，例如清华大学、复旦大学以及中科院（微电子所）。 第三个 模式 是以海归团队或大学教授、博士生为主的创业团队。 第一个 模式 “国家队 ”有相对长 远的 ADC/DAC 研发 历史 。从上世纪 80 年代末开始，国内已有 ADC/DAC 的 开发 团队出现， 但 以项目研发为主。应用主要面向军工、航空航天、相控 阵 雷 达设备等。经过 长时间 的努力 至今 也取得了 可观 的成 果 ，在一些应用上已经可以看到有国产 行业深度分析 /ADC 芯片 13 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 ADC/DAC 的芯片出现。中电集团 24 所于 2011 年研制出了 2Gsps、 8bit 的 ADC， 2018 年 研制出了 5Gsps、 10bit；航天某所于 2013 年研制出了 3Gsps、 8bit， 2016 年推出了 1Gsps、 12bit 的 ADC。 代表企业有北京时代 民 芯 科技 、苏州 迅 芯 微 电子等。 第二个 模式 的大学以及研究院，在 ADC/DAC 研发方面也不断有 所突破 ，比如中科院微电子 所 于 2009 年研发出 4Gsps、 4bit 的产品， 2012 年研制出了 8Gsps、 4bit，到了 2018 年这 个指标上升到了 10Gsps、 8bit， 该产品在 TowerJazz 0.18um SiGe BiCMOS 工艺平台实现。 复旦大学正在联合其他企业完成一项 4Gsps、 12bit 的国家研发计划。从指标上看，这个离 世界先进水平相差 2 代。 这个模式的 代表企业 如 苏州纳芯微电子 。 第三个 模式 是近几年出现的以海归团队和国内大学教授、博士为主的创业团队， 比如 核芯互 联 。 该公司 团队来自 清北 以及北美名校 ，并且在世界各大芯片供应商工作多年。 公司于 2019 年投产 了 80/100/125Msps、 12bit 的产品；于 2020 年发布了 8 通道、 16bit、特低功耗 ADC 芯片 。 长三角也有几家以 ADC 为方向的创业团队， 如苏州云芯微电子， 其发展路径是针对 市场壁垒不高的测量仪器等民品市场研发适销对路的 ADC 产品 ,指标参数都在 65-250Msps、 12-16bit 范围 。 其他代表性企业有苏州思瑞浦 、南京 韬润半导体 等等。 表 4：国内龙头企业 ADC/DAC 技术情况 企业 产品参数及详情 中电集团 24 所 2011 年研发 2Gsps、 8bit 产品； 2018 年研发 5Gsps、 10bit 产品；目前一共 16 款产品，精度 覆盖 8bit 16bit。 北京时代民芯科技 两款 ADC 芯片分别为 800Msps、 8bit 和 1.3Gsps、 8bit；前者具有抗辐射的功能，而后者刚 好卡在管控的 ADC 性能上面。 苏州迅芯微电子 公司主攻高速 ADC 芯片，产品速度在 2Gsps、 10Gsps、 30Gsps，精度在 6bit 8bit 之间。 其中 2Gsps、 8bit 和 10Gsps、 10bit 都属于管控规格之中。 苏州云芯微电子 靠着高性能 ADC 研发起步，针对通信和雷达市场。产品速度在 65250Msps，精度在 12-16bit 区间。其中 65-125Msps、 16bit 和 250Msps、 14bit 的产品达到了管控规格。 中科院微电子所 2009 年研发 4Gsps、 4bit 产品； 2012 年研发 8Gsps、 4bit 产品； 2018 年研发 10Gsps、 8bit 产品。 复旦大学（及其联合企业） 正在完成一项 4Gsps、 12bit 的国家研发计划。 北京核芯互联 2019 年投产 80/100/125Msps、 12bit 的产品； 2020年发布 8 通道、 16bit、 特低功耗 ADC。 资料来源：智慧产品圈，安信证券研究中心整理 3.3. 技术 壁垒 较高，开发难度大 前期投入高昂： 一款好的 ADC/DAC 芯片体现在高精度、低功耗、 高 转换效率等指标上，目 前制造 ADC/DAC 芯片的温度传感器和高精度振荡器非常紧缺， 也是影响国内 ADC/DAC 芯 片生产的关键之一。 对于初创企业而言，进军 ADC/DAC 芯片 是巨大挑战，因为 前期和中后 期持续的研发投入需要资本市场的支持，而高昂的成本并不能保证 ADC 芯片 的研发成功， 所以资本市场之前一直不看好这块领域。 性能要求严格： 随着全球微 电子 工艺的进步， ADC/DAC 芯片在尺寸上越来越小；同时客户 对芯片的耐 用 性 需求 逐渐提升，这要求芯片在选型上更加精确，这给芯片的通道选择、 PGA 选择、输出速率 选择 等增加了很大的难度 。 更新换代迅速： 芯片产业遵循摩尔定律，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔 18-24 个月便会增加一倍，性能也将提升一倍，也就是每一美元所能买到的电脑性能，将每隔 18-24 个月增加一倍。 ADC/DAC 芯片产业比普通的芯片更新迭代更快 ，目前 全球 ADC/DAC 芯片 行业大致以 4-6 年为一个周期，更新的速度与宏观经济、下游应用需求及自身产能库存等因 行业深度分析 /ADC 芯片 14 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 素密 切相关，电子产品更新快， ADC/DAC 芯片性能必然 也会随之快速更新 。 生产工序复杂： 芯片制造涉及的工艺 工序多达上千步 。 ADC/DAC 芯片相对普通芯片，生产 的工序非常复杂。 如果 把研发普通芯片比作造飞机，那研发 ADC 芯片 如同 造航母。 ADC/DAC 芯片一般包含操作寄存器、中断寄存器、转换存储控制器， 如 在工艺制造过程中， ADC/DAC 芯片有一个步骤需要消除 ADC 发泡剂工序产生的酸雾和杂质，这样才能保住转换信号的精 度 。 在制造上， 芯片制造 对机器和环境的要求颇高。 3.4. 瓦森纳协议 出口管制 ， 国产替代势在必行 1996 年，以西方为主的 33 个国家在奥地利维也纳签署了瓦森纳协定，规定了高科技产 品和技术的出口范围和国家，其中高端 ADC 属于出口管制的产品，中国也属于受限制的国 家之一，禁运范围主要是精度超过 8 位且速度超过 10Msps 的 ADC。 国内 ADC 厂商经过常 年的研发逐步突破瓦森纳协议的性能限制，但仍与国际先进水平相差 2 代。随着近些年的国 产化替代趋势，国产 ADC 已进入局部商品市场，有望加速突围。 芯片技术公司 往往通过 尖端技术 占领 市场 、获取高额利润，并且将利润重新投入到 下一代技 术的研发，建立技术壁垒 。 而 需求端 在 经历了长时间的磨合 之后