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金研行業(yè)分享:微波/毫米波高性能模擬芯片,藝術(shù)與科學的結(jié)合
來源:金研資管 | 作者:陳子航 | 發(fā)布時間: 2024-01-03 | 1450 次瀏覽 | 分享到:


模擬芯片概況:

模擬芯片承擔的責任是將真實世界的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號,在運算完成后,再將數(shù)字信號轉(zhuǎn)回模擬信號,對接外界,注重滿足現(xiàn)實世界的物理需求和實現(xiàn)特殊功能,追求的是將連續(xù)信號的每個點等比例線性放大,低失真、高信噪比、高可靠性和穩(wěn)定性。與數(shù)字芯片追求的是邏輯運算速度、高集成度、運算速度與成本比,必須不斷采用新工藝的特性不同。因此,模擬芯片更偏重專有制造工藝,優(yōu)先考慮所選工藝能否實現(xiàn)高可靠性穩(wěn)定性和高性能。


模擬芯片設(shè)計無設(shè)計軟件支撐,需要在速度、功耗、增益、精度、電源電壓、噪聲、面積等多種因素間進行折中,需要考慮的變量較多,往往沒有絕對優(yōu)化路徑,設(shè)計師需要具備對物理底層邏輯的深刻認知和長時間的技術(shù)經(jīng)驗積累,才能根據(jù)實際需求來做出相對優(yōu)化的選擇。2021年在半導(dǎo)體所有細分板塊中,模擬芯片設(shè)計的毛利率和凈利率位居所有細分行業(yè)第一,其中毛利率達到 49.11%,高于第二名的半導(dǎo)體設(shè)備 40.41% 和第三名的數(shù)字芯片設(shè)計的 38.32%。


模擬芯片具有長生命周期、多品類、弱周期性的特點。模擬芯片作為集成電路的子行業(yè),其周期波動與半導(dǎo)體行業(yè)周期變化基本一致,但由于模擬電路下游應(yīng)用繁雜,產(chǎn)品較為分散,不易受單一產(chǎn)業(yè)景氣變動影響,因此其價格波動遠沒有存儲芯片和邏輯電路等數(shù)字芯片的變化大,波動性弱于半導(dǎo)體整體市場,呈現(xiàn)出長周期、多品類、弱周期性的特征。



圖表 1:2016-2025年全球模擬芯片市場規(guī)模及預(yù)測

資料來源:Frost&Sullivan、WSTS



圖表 2:2016-2020年全球集成電路、模擬芯片市場規(guī)模增速對比

資料來源:Frost&Sullivan、WSTS


競爭格局:

從全球的模擬芯片廠商來看,因歐美企業(yè)布局較早,且與蘋果、英特爾等下游國際龍頭應(yīng)用廠商緊密合作,全球模擬芯片市場長期被國際巨頭壟斷。2021年,全球前十大模擬芯片供應(yīng)商中,6家為美國企業(yè),3家為歐洲企業(yè),1家為日本企業(yè)。前十大公司的市占率高達68.3%,其中TI(德州儀器)以19%的市占率穩(wěn)居全球第一。


模擬芯片的分類:

模擬芯片按照功能不同,可分為信號鏈芯片和電源管理芯片兩大類。信號鏈芯片主要負責模擬信號的放大、變頻、濾波等處理,電源芯片則為其他芯片驅(qū)動、供電,實現(xiàn)降壓、升壓、穩(wěn)壓和電壓反向等。模擬芯片按照用途不同,分為通用型芯片和特殊用途芯片,通用芯片滿足一般場景基本需求,通常技術(shù)含量不高。特殊用途芯片根據(jù)專用的應(yīng)用場景,技術(shù)要求高、復(fù)雜度和集成程度更高,毛利率也更高。在汽車、工業(yè)、新能源等領(lǐng)域的持續(xù)拉動下,特殊用途模擬芯片市場增長快速,2021年全球特殊用途模擬芯片市場收入占比為59.79%,通用模擬芯片市場收入占比為40.21%。


微波與毫米波行業(yè)概況:

微波是指頻率為300MHz~300GHz的電磁波,是無線電波中一個有限頻帶的簡稱,即波長在1毫米~1米之間的電磁波,是分米波、厘米波、毫米波的統(tǒng)稱。微波頻率比一般的無線電波頻率高,通常也稱為“超高頻電磁波”。


毫米波是指頻率為30GHz~300GHz,相應(yīng)波長為1毫米~10毫米,屬于微波范圍內(nèi)。它位于微波與遠紅外波相交疊的波長范圍,因而兼有兩種波譜的特點。毫米波的理論和技術(shù)分別是微波向高頻的延伸和光波向低頻的發(fā)展。毫米波在通信、雷達、制導(dǎo)、遙感技術(shù)、射電天文學、臨床醫(yī)學和波譜學方面都有重大的意義。利用大氣窗口的毫米波頻率可實現(xiàn)大容量的衛(wèi)星-地面通信或地面中繼通信。利用毫米波天線的窄波束和低旁瓣性能可實現(xiàn)低仰角精密跟蹤雷達和成像雷達。在遠程導(dǎo)彈或航天器重返大氣層時,需采用能順利穿透等離子體的毫米波實現(xiàn)通信和制導(dǎo)。高分辨率的毫米波輻射計適用于氣象參數(shù)的遙感。用毫米波和亞毫米波的射電天文望遠鏡探測宇宙空間的輻射波譜可以推斷星際物質(zhì)的成分。


圖表 3:微波的劃分

資料來源:公開信息、金研團隊整理


我國目前毫米波產(chǎn)業(yè)鏈尚不成熟,在芯片和器件工藝成熟度方面與國外存在差距,毫米波射頻相關(guān)的功能和性能較5G低頻段設(shè)備亦存在差距。毫米波產(chǎn)業(yè)鏈從上至下包含上游芯片電路板/芯片/天線、中游集成商和下游客戶(運營商、軍工客戶、存在毫米波通信需求的行業(yè)客戶)。


圖表 4:毫米波產(chǎn)業(yè)鏈

資料來源:太平洋證券研究所、金研團隊整理


毫米波目前主要方向為軍工,但同時也是6G主要的方向之一。新技術(shù)的不斷進步和成熟將為毫米波商業(yè)化的發(fā)展注入動力。除軍工領(lǐng)域外,未來3-5年毫米波或?qū)⑾扔糜谥?G網(wǎng)絡(luò)下行業(yè)客戶的特定場景。


東南大學毫米波實驗室:

東南大學毫米波國家重點實驗室是二十世紀90年代初國家計委批準建設(shè)的國家重點實驗室之一,是國內(nèi)唯一從事毫米波領(lǐng)域的重點實驗室。東南大學毫米波實驗室基本確立了在中國微波毫米波與亞毫米波領(lǐng)域的引領(lǐng)地位,并在國際上產(chǎn)生了較大的影響。


東南大學毫米波國家重點實驗室重點支持了多家企業(yè)(但不會孵化同業(yè)務(wù)類型公司),包括米樂為-射頻芯片,華為-毫米波手機,濠暻科技-毫米波通訊模組,中國隼眼-毫米波雷達,福特-無人駕駛汽車,上海創(chuàng)遠儀器-毫米波儀器。根據(jù)東南大學毫米波國家重點實驗室官網(wǎng)描述:“除支撐本實驗室的創(chuàng)新研究外,還為國內(nèi)多家科研院所(中國電子科技集團公司第十四研究所、第五十五所、第十二所等)、多家企業(yè)(如米樂為微電子公司等)開展微波毫米波與太赫茲研究提供了測試支持,為促進我國毫米波與太赫茲技術(shù)的發(fā)展做出了實質(zhì)性貢獻,起到了國家重點實驗室對本學科領(lǐng)域的引領(lǐng)和支撐作用?!?/span>


中國市場擁有巨大的發(fā)展?jié)摿蛧a(chǎn)替代空間:

根據(jù)Frost&Sullivan統(tǒng)計結(jié)果顯示,中國2022年模擬芯片市場規(guī)模接近3,000億元。我國模擬芯片自給率較低,眾多細分領(lǐng)域的國產(chǎn)替代有望加速進行。作為全球最主要的模擬芯片消費國,我國模擬芯片市場存在巨大的供需缺口,模擬芯片供應(yīng)主要來自TI、NXP、Infineon、Skyworks和ST等國外大廠,國產(chǎn)芯片自給率亟待提升。根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù),近年來我國模擬芯片自給率不斷提升,2017年至2020年從6%提升至12%,但總體處于較低水平,旺盛的下游需求和較低的國產(chǎn)化率之間形成巨大缺口。


圖表 5:2017-2022年中國模擬芯片市場規(guī)模及預(yù)測

資料來源:Frost&Sullivan、WSTS


圖表 6:國內(nèi)模擬芯片自給率仍然偏低

資料來源:中國半導(dǎo)體協(xié)會


米樂為主要專注微波/毫米波高性能模擬芯片、器件和模組的研發(fā)供應(yīng),主營業(yè)務(wù)屬高性能專用芯片、信號鏈芯片類。其產(chǎn)品完成對高頻模擬信號的高保真放大變頻和其他相關(guān)的控制,是連接數(shù)字和模擬世界的核心單元,應(yīng)用的領(lǐng)域和場景非常廣泛。隨著越來越多的移動場景出現(xiàn),運用高頻進行遠距離信號傳輸?shù)男枨笕找嬖龃?。在這個領(lǐng)域應(yīng)用的微波/毫米波模擬芯片,也被稱為射頻芯片。頻率越高,對于性能的要求越高,技術(shù)難度越大。在整個模擬芯片產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中,高性能微波/毫米波模擬芯片設(shè)計研發(fā),處于高端和核心位置。


米樂為已成功獲得國家級“專精特新”小巨人稱號。在高頻率、超寬頻、高性能微波/毫米波芯片方面,產(chǎn)品覆蓋全面,穩(wěn)定性、一致性高,擁有超越國內(nèi)同行的技術(shù)和競爭力,能做到軍品和民品雙輪驅(qū)動?;谥袊薮蟮氖袌鲂枨笠约皣H貿(mào)易摩擦升級,根據(jù)高端微波/毫米波/射頻芯片行業(yè)高技術(shù)研發(fā)壁壘的天然特點,中國本土如米樂為這樣領(lǐng)先的高端微波/毫米波/射頻芯片設(shè)計企業(yè),如果能夠把握這個機遇期,有機會成長為全球行業(yè)巨頭。若能憑借先發(fā)優(yōu)勢,不斷鞏固技術(shù)優(yōu)勢和成本優(yōu)勢,將目前產(chǎn)品上的相對獨家壟斷地位拓展至更多產(chǎn)品,依靠豐富的技術(shù)和經(jīng)驗、大量的核心知識產(chǎn)權(quán)和產(chǎn)品類別形成競爭壁壘,米樂為有機會從細分領(lǐng)域龍頭成長為多品類的高端微波/毫米波/射頻芯片行業(yè)巨頭。


金研資管已積極布局模擬芯片行業(yè),參與投資米樂為。我們將基于國內(nèi)市場需求,把握本土高端芯片千載難逢的發(fā)展機會,投資具有核心競爭優(yōu)勢,有望成為行業(yè)巨頭的優(yōu)秀企業(yè)。