就在最近，一家名為 NuVolta（伏達）的中國半導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，芯片分為模擬芯片和數(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，從日用家電到手機電腦，從通信基站到智能汽車。
據(jù)方正證券預測，2026 年全球電源管理芯片市場規(guī)?；蜻_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。
01. 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，電源管理芯片的細分種類非常多。比如把電線中的交流電轉(zhuǎn)換為手機電腦所使用的直流電的各類 AC-DC 轉(zhuǎn)換器、在手機電腦內(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、手機中的振動馬達，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?？梢钥隙ǖ恼f，電源管理芯片是模擬芯片行業(yè)中最大的細分市場。
02. 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、南芯半導體、鈺泰半導體、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，因此該市場的細分產(chǎn)品品類極多，掌握越多的產(chǎn)品品類，廠商就有機會占據(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”。
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；而國內(nèi)廠商品類較少，因此目前只能在細分領(lǐng)域具有一定的競爭力。
03. 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“半導體”同齡，在半導體行業(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，并不斷通過收購拓展自己的產(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。
當時，美國國家半導體也是一家有著 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 芯片需要非常先進的工藝制程和極其復雜的架構(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我了解到，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、研究機構(gòu)更近，有著“近水樓臺先得月”的優(yōu)勢，同時同一領(lǐng)域形成的學術(shù)圈也更具吸引力，可以更好地把握住半導體領(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)電源管理芯片龍頭企業(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。
04. 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，但不可否認的是，面對美國德州儀器、高通、美信這樣的強勁對手，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?TWS 耳機市場中，安卓 TWS 耳機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”年出貨量已經(jīng)達到 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)應用在了不少安卓 TWS 耳機中。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。
▲ 一些 TWS 耳機中的電源管理芯片（部分為國產(chǎn)芯片），圖片來源：我愛音頻網(wǎng)
國內(nèi)廠商鈺泰半導體在 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。
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)進入。
比如芯朋微就是國內(nèi)智能家電領(lǐng)域的重要供應商之一，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)也先后對南芯半導體和必易微電子進行了投資。
目前南芯半導體已經(jīng)進入華為、三星、小米、Anker 等客戶的供應鏈，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，當下中國臺灣和大陸企業(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。
供應鏈的安全可控，成為了所有科技企業(yè)都不能忽視的一點。
05. 結(jié)語：充電 IC 崛起成國產(chǎn)半導體追趕縮影
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)半導體技術(shù)崛起的關(guān)鍵一役。
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