前言:
模擬芯片技術進步依賴于經驗積累,模擬芯片技術發展不依賴于摩爾定律,技術發展主要以實驗的次數、對材料等的技術經驗的積累為主。
一超多強的行業格局
在模擬芯片領域,德州儀器是當之無愧的龍頭,市場份額 18%, 從 04 年以來便穩居第一。而從行業第二名到第十名份額均只有個位數,份額均較為接近。
第二名的亞德諾是通過在2017年收購產品線類似的凌特,超越英飛凌成為行業第二。
因此,模擬芯片行業的競爭較為分散,是“一超(德州儀器)”和“多強(英飛凌、意法半導體等)”的格局。
在模擬集成電路中,電源管理是最大的市場,規模約216億美元,占比42%;信號鏈市場143億美元(28%),射頻及其他產品市場約158億美元,占比 30%。
在放大器領域,德州儀器占據近三分之一的市場(29%),亞德諾第二(18%)。
在數據轉換器領域,亞德諾是絕對的龍頭,目前占據數據轉換器半壁江山(48%),長期領先于競爭對手。
在電源管理領域,龍頭德州儀器占據超四分之一的市場份額(21%),高通(15%)、亞德諾(13%)、美信(12%)、英飛凌(10%)份額相近。
工藝和結構設計是模擬器件性能改進的兩大方法,標準型模擬芯片是通用化的,各個廠家的設計都相差不大,因而附加值低,廠商間競爭更多依靠制程和工藝,對自建廠房有很大的要求。
大廠并購是產業走向成熟化的標志,而巨頭的數量減少表明半導體的原有形態在改變。
150mm晶圓廠退場,200/300mm接棒引并購
全球模擬芯片市場空間近600億美元。全球集成電路市場3402億美元,模擬電路占 15%。模擬電路中,信號鏈市場143億美元,電源管理市場216億美元。
模擬廠商對晶圓廠不斷調整優化的過程中,150mm晶圓廠也逐漸退出了歷史舞臺。
德州儀器將在未來幾年內關閉其最后兩個150mm晶圓廠;ADI計劃在2021年2月關閉位于加利福尼亞州米爾皮塔斯的150mm晶圓廠;安森美也在逐步摒棄150mm晶圓。
在150mm晶圓廠退出模擬市場的同時,200mm、300mm晶圓廠接過了新時代的接力棒,成為了模擬芯片廠商的新寵兒。
·德州儀器:在2009年到2020年的時間里,一直在向300mm晶圓制造發展。2009年,德州儀器從奇夢達手中收購了擁有一座300mm晶圓廠的子公司Richmond,用于生產模擬器件。
2010年為了進一步擴大產能,德州儀器收購了飛索半導體在日本會津若松的兩座晶圓廠,一座可用于200mm生產,另外一座則可同時兼顧200mm和300mm的生產。同年,德州儀器又收購了位于成都的成芯半導體的200mm制造廠。
2014年,德州儀器宣布將在中國成都設立12英寸晶圓凸點加工廠,以擴展公司的制造能力,在成都新增的制造工藝將進一步提高德州儀器的300mm模擬晶圓制造產能。
·ADI:7月14日,全球第二大模擬芯片廠商ADI亞德諾正式宣布,將以全股票交易的方式收購全球第七大模擬芯片公司Maxim Integrated,涉及的交易金額居然高達209.1億美元。
ADI為了追趕TI,最近幾年曾進行了兩次大型半導體收購案,分別為2014年以20億美元收購射頻芯片廠商訊泰科技;2016年斥資143億美元收購凌力爾特。
·安森美半導體:2006年,安森美完成了以1.05億美元購買美國俄勒岡州Gresham200mm晶圓廠的交易 。
2018年,安森美半導體已完成對富士通200mm晶圓廠的遞增20%股權之收購,使安森美半導體持有該合資公司的60%大多數股權。
2019年4月,格芯宣布與安森美半導體達成最終協議,將位于美國紐約州EastFishkill的Fab 10 300mm晶圓廠賣給后者,價格為4.3億美元。
此次收購使得安森美獲得300mm晶圓制造能力(此前只能制造200mm晶圓),同時獲得格芯相關的工藝技術和授權協議,尤其是65nm、45nm CMOS,成為其未來發展的基石。
·英飛凌:2011年收購奇夢達的300毫米存儲晶圓制造廠進行改造,2013年改造成業界首個功率半導體的量產廠。
2018年5月,英飛凌宣布計劃在奧地利菲拉赫新建一座300毫米薄晶圓的全自動芯片工廠,總投資約為16億歐元,計劃在六年內完成。建設工程計劃于2019年上半年啟動,預計將于2021年初開始投產。
·意法半導體:2018年,意法半導體在其發說會中表示其正在Agrate準備12寸試驗線。
2019年12月,意法半導體宣布完成對瑞典碳化硅(SiC)晶圓制造商Norstel AB的整體收購,繼續發展150mm碳化硅裸片和外延片生產業務研發200mm晶圓以及更廣泛的寬禁帶材料。
本土模擬芯片廠商逐漸崛起
美國政府制裁的大棒,逐漸揮向中國國產替代難度較高的行業上游,把中國封鎖在技術含量低、產品附加值低的產業。一旦晶圓斷供,國內芯片中下游廠商將面臨困境。
國內巨大市場給本土企業廣闊的發展空間,同時受中美貿易摩擦影響,以華為、海康威視為首的國內終端廠商“去美化”進程加速,國內模擬芯片廠商將直接受益。
目前,我國12寸晶圓幾乎全部依賴進口,8英寸晶圓的國產率約為10%,即便廠商只實現8英寸晶圓的國產替代,市場空間也非常可觀。
隨著5G技術日趨成熟,5G設施建設成為中國乃至全球的發展重心之一,配套的模擬芯片產品也有望迎來風口。
雖然我國12英寸生產線的建設在不斷擴大,但8英寸生產線已經成熟,為模擬芯片鑄造提供了良好的國內替代環境。
中國晶圓生產線相關項目46個,總投資金額高達1400億元。核心集成(寧波)、燕東微電子、士蘭微、上海已經投產,許多其他生產線正在建設中。
國家集成電路產業投資基金二期注冊成立,注冊資本2041.5億元,大基金二期后,由20家機構發起設立的國家制造業轉型升級基金有限公司正式成立,注冊資本1472億元。
國內圣邦股份、晶豐明源、聚辰股份、博通集成、匯頂科技和卓勝微等均是國內規模化集成電路企業的典型代表,在特定模擬芯片市場內占據領先地位。
在模擬芯片中,電源管理芯片是主體,約占模擬芯片市場的53%,因此國內布局企業包括圣邦股份、silijie、韋爾股份、富滿電子中穎電子、全志科技、瑞芯微等;
信號鏈芯片的市場份額約為47%,國內布局企業主要包括圣邦股份、華為Hisilicon等。
結尾:
資本支出對于晶圓廠來說是展示其對半導體產業未來的看法,每一代新工藝需要的投資金額越來越多,因此市場上逐漸只有前幾位才有足夠的市場份額和利潤支持下一代技術的投資。
而技術又需代的開發,很多公司的技術如果不能支持其盡快推出新工藝,要么只能停留在老工藝不升級,要么就退出市場。