所谓模仿芯片，是处理外界信号的榜首关，一切数据的源头是模仿信号，模仿芯片是集成的模仿电路，用于处理模仿信号。模仿信号是在时刻和幅值上都接连的信号，数字信号则是时刻和幅值上都不接连的信号。外界信号经传感器转化为电信号后，是模仿信号，在模仿芯片构成的体系里进行进一步的扩大、滤波等处理。处理后的模仿信号既能够经过数据转化器输出到数字体系进行处理，也能够直接输出到执行器。
常见的数模混合体系包含：消费范畴的手机、个人电脑、数码相机、麦克风、扬声器等，工业范畴的温度检测器、心电图仪、飞机体系，轿车范畴的倒车显现仪等，模仿芯片无处不在。
（模仿芯片是信号处理是必不可少的一环）
信号以电的办法传递，依据电流/电压的强弱分红两类模仿信号，弱电和强电。信号链产品担任对弱电进行处理。电源办理产品首要对强电进行处理，亦处理弱电。
（模仿芯片首要是信号链和电源办理芯片，2018 年商场规划 527 亿美元）
全球模仿芯片商场空间近600亿美元。全球集成电路商场3402亿美元，模仿电路占15%。模仿电路中，信号链商场143亿美元，电源办理商场216亿美元。从 1968年呈现的榜首个集成运放开端，到2018年，模仿芯片已成为一个全球规划近600亿美元的工业。
（从 60 时代至今，模仿芯片商场规划已开展至近 600亿美元）
依据ICinsights最新的数据，现在排名前五的厂商中，商场比例挨近50%。在ADI成功收买Maxim之后，头部厂商的商场占有率进一步前进。其间，德州仪器拿手电源办理，是该范畴的龙头；ADI以运算扩大器发家，是数据转化器龙头，在运放、电源办理的商场比例靠前。英飞凌是从西门子集团中剥离，独立上市的半导体企业。现在排名靠前的模仿芯片公司，根本都是建立在集成电路诞生的 60 时代初和黄金的 90 时代，与集成电路职业一起生长，包含现龙头德州仪器（1930）、从前的龙头国民半导体（1959），以及现在的次席亚德诺（1965）等，依托对模仿技能的原始堆集（Know-how）形成了中心竞赛力。
（最新模仿厂商营收排名）
在前十大模仿芯片公司中，德州仪器是榜首个制造出集成电路的公司，在电源办理和运算扩大器这两个范畴处于龙头方位，下流商场会集于工业和轿车电子商场。次席亚德诺是多年的数据转化器龙头，现在专心于工业和通讯商场。英飞凌是闻名的轿车电子厂商，在电源办理和功率半导体中排名靠前。思佳讯则是一家专心射频范畴的模仿厂家，射频芯片巨子之一，首要客户为苹果等消费电子厂商，以及通讯设备厂商供货。恩智浦、安森美、瑞萨均是实力较强的轿车电子厂商，美信则更专心于工业范畴，微芯科技在模仿产品外，较为偏重于数字范畴的 MCU。
（抢先模仿厂商所拿手的范畴）
职业格式“一超N强”，龙头以外竞赛涣散。在模仿芯片范畴，德州仪器是名副其实的龙头，商场比例18%，从04年以来便稳居榜首。而从职业第二名到第十名比例均只需个位数，比例均较为挨近。其间，第二名的亚德诺是经过在2017年收买产品线相似的凌特（Linear Tech），逾越英飞凌成为职业第二。在这次收买了Maxim之后，进一步稳固了他们的方位，一起进一步缩小了和TI的距离。因而，模仿芯片职业的竞赛较为涣散，是“一超（德州仪器）”和“N强（亚德诺、英飞凌、意法半导体等）”的格式。职业并购不断，竞赛格式走向会集。 1990年，德州仪器还不是模仿芯片的龙头，模仿芯片职业竞赛高度涣散，排名榜首的国民半导体市占率仅7%，与前十名剩余的公司比例附近。可是到了2002 年，意法半导体跃居榜首，并占有了 10%以上的商场。 2004年开端，德州仪器开端稳居榜首，比例遥遥抢先。一起，排名靠后的公司经过不断地合并和收买，获取了更大的商场比例。重要的收买包含：国民半导体被德州仪器收买（2011），飞思卡尔从摩托罗拉别离、终究被恩智浦收买（2015），仙童半导体被安森美收买（2016），Intersil被瑞萨收买（2016），凌特被亚德诺收买（2017）。能够看到，近 30 年来，整个模仿芯片职业不断地整合，龙头市占率不断前进，职业不断走向会集。
（30 年来，模仿芯片的商场比例逐步向龙头会集）
信号链和电源办理：两类重要的模仿芯片
信号链产品首要包含运算扩大器和数据转化器，处理信息交互的需求。在数模混合的体系中，一个完好的信号处理进程如下：
传感器：经过传感器获取外界原始的物理信号，典型的包含声响、图画、温度、湿度、压力等，并转化成于这些物理信号相对应的接连时刻模仿信号，典型办法为电压/电流。 扩大器、滤波器：经过由扩大器和滤波器构成的信号调度单元对模仿信号进行处理。扩大器的效果是将弱小的模仿小信号进行扩大，以适配到ADC的满量程输入规划；滤波器的效果首要是对信号进行带限，意图是满意奈奎斯特采样定理的要求。 数据转化器：经过ADC将处理后的电压/电流信号转化为所对应的离散数字量，供给给后续数字单元进行处理。 数字处理：由数字处理体系（MCU、DSP 或 FPGA）对离散数字量进行数字化处理，它一般用于完结数字信号处理算法。 数据转化器：数字处理体系处理完今后的离散数字量送到了DAC。经过它，再次转化成接连的模仿信号。 滤波器：因为DAC输出的信号中含有“台阶”型的高频重量，因而需求运用重构滤波器进行进一步处理滤除高频噪声，终究得到重构后的模仿输出信号。其间，最重要的是运算扩大器和数据转化器。 运算扩大器是模仿电路的“根底积木”，运用极为广泛。运算扩大器是指对模仿信号进行相加、积分等运算的扩大电路，常用于将弱小的小信号扩大成大信号。一起，运算扩大器是构成许多模仿器材的根底，数模转化器、电流-电压转化器、滤波器、比较器、线性稳压器等都需求运放。能够说，运算扩大器是模仿电路的“根底积木”。
（运放是许多模仿器材的根底，比方滤波器便是由运放和电阻组成） 数据转化器是衔接模仿与数字体系的桥梁，必不可少。模数转化器（ADC）担任将模仿信号转化成数字信号，数模转化器（DAC）担任将数字信号转化为模仿信号。传感器把实在国际的温度、压力、声响等转化成电信号，这些信号大多为模仿信号，无法被数字体系辨认与处理。只需经过 ADC 的转化才干被 MCU 收集并处理。
（数据转化器包含数模转化器（DAC）和模数转化器（ADC））
别的，扬声器等都需求模仿信号输入才干作业，所以需求 DAC 把数字体系输出的数字信号转化成模仿信号。 因而，只需触及数字处理，就必定要有数据转化器。 电源办理是电子电路必要需求。只需是电子体系，均需求电源供电，常见的供电电源有电源适配器、蓄电池、等。依据输入输出电流类型，咱们能够将电源办理器分为 4 大类型：AC-DC（整流）、AC-AC（变频等）、DC-DC（斩波）、DC-AC（逆变）。
（电路中常见的电源办理需求）
开关整流（AC－DC）首要担任将沟通电转化成直流电，常见的有笔记本电脑的电源适配器。 沟通—沟通变频器（AC－AC）担任将某个频率的沟通电转化为另一种安稳频率或可变频率的沟通电。 直流—直流改换器（DC－DC）将直流电转化成另一种不同频率、相位、电流、电压特征的直流电。 逆变器（DC－AC）将直流电转化成沟通电的开关改换器，有的称其为变流器，是沟通输出开关电源和不间断电源（UPS）的首要部件。
（稳压是电路的根本功用）
电源办理芯片是集成的电源办理电路，首要功用是稳压、升降压、恒流、沟通直流转化等，分为线性稳压器(LDO)、电荷泵(Charger-pump)芯片、DC-DC 转化器(DC-DC)、沟通直流转化器(AC-DC)、LED 驱动芯片等。典型的运用是手机、笔记本电脑等消费电子的充电器、LED 驱动器。比方，稳压器对 220V 的市电降压，并输出安稳的直流低压供用笔记本电脑；LED 驱动对手机内部电源升压，以驱动摄像头闪光灯。
模仿芯片各细分商场，龙头瑶瑶抢先
在模仿集成电路中，电源办理是最大的商场，规划约216亿美元，占比 42%；信号链商场143亿美元（28%），射频及其他产品商场约158亿美元，占比30%。在扩大器范畴，德州仪器占有近三分之一的商场（29%），亚德诺第二（18%）。在数据转化器范畴，亚德诺是必定的龙头，现在占有数据转化器半壁河山（48%），长时刻抢先于竞赛对手。在电源办理范畴，龙头德州仪器占有超四分之一的商场比例（21%），高通（15%）、亚德诺（13%）、美信（12%）、英飞凌（10%）比例附近。
（模仿芯片首要是信号链和电源办理芯片）
模仿芯片的三大改变
模仿芯片下流的商场首要有工业、通讯、消费电子和轿车，工业商场即工控和航空组成的商场，通讯商场首要是基站等通讯设备，消费电子即手机、笔记本电脑、数码相机等的商场。80时代后期，ADI从前依托消费电子敏捷开展。60-70 时代在ADI开展的前期，其事务大多会集在工业及军用器材上。1985年开端，受移动通讯推进，消费电子商场鼓起，ADI将开展重心转移到消费电子，其营收占比在2000年一度到25%，推进全体营收翻7倍。而到2018年，消费电子的营收占比削减到14%。
（在 2000 年，消费电子商场曾支撑 ADI 四分之一的营收）
现在，信号链的下流商场中，消费电子占比现已很小。2015年，运算扩大器芯片的下流首要是通讯（36%）和工业（33%），消费电子占比仅有 8%。数据转化器的下流商场相同，销售给工业范畴的占比超越50%，而消费电子占比仅为 12%。 由此，咱们提出榜首个问题：为什么信号链产品的下流商场中，消费电子的占比在缩小？ 咱们以为，电子职业，一向是需求推进技能添加。信号链首要需求是交互，在 60-70时代模仿芯片开展的前期，信号链首要用于工业下流，工业设备衔接电脑以及飞机的航电体系，起到工业设备、飞翔设备与外界交互的功用。例如，飞机上有许多的传感器以辅佐飞翔，送到数字体系前，都需求信号链产品来处理。 一起，集成的产品更能下降体积和本钱。因而，60-70时代工业范畴对信号链的需求，推进了前期 ADI、德州仪器等模仿巨子的生长。
在 1980-2000 年，消费电子的交互需求阅历从无到有的进程，相同驱动了信号链在消费电子下流的添加。 消费电子商场的特点是产品改变敏捷与本钱优先，因而比起工业商场寻求的高精度、通讯商场寻求的高速率，消费电子商场的需求是更低的本钱与更短的规划周期，集成的信号链产品比分立的更能满意需求。近10年来，消费电子在交互的需求对持续带动信号链杂乱程度的前进效果有限。 也便是说：
1）从功用来说，集成了数据转化器的微操控器现已能满意大部分消费电子的功用要求。
2）从本钱来说，因为手机功用的添加，前进集成度更能削减能耗。
3）从规划周期来看，分立的数据转化器尽管功用更高，可是对体系的规划杂乱度要求更大，消费电子厂商需求考虑一系列的速度、分辨率、功耗等问题，假如都运用分立的信号链芯片，将很难习惯快速改换的商场需求。因而，近 10年来，用于消费电子的信号链产品更多地集成进入微操控器/SoC里，使得计算上来说，消费电子这一下流商场添加陡峭。
（运算扩大器占模仿芯片比例削减）
从90时代开端，信号链产品的占比逐步缩小。1981年，运算扩大器商场规划占模仿芯片 19%，而 2018年这一数字削减到 6%，商场规划也仅从2亿美元添加到 35 亿美元。数模转化器相同，从1981年到2018 年，数模转化器在模仿芯片的占比从 19%削减到 6%，商场规划从 3 亿美元添加到 39 亿美元。
（从 80 时代开端，数模转化器占模仿芯片比例削减）
而电源办理芯片从90时代开端快速开展，生长为模仿芯片工业的一个重要职业。1981年，电源办理芯片商场规划仅有1亿美元，而现在，已开展成为一个 250亿美元的职业。电源办理芯片占模仿芯片商场的比例，从1981年的8%、1995 年的 9%，敏捷增大至现在的 43%（2018 年）。
（从 80 时代开端，电源办理占模仿芯片比例大幅添加）
由此，咱们提出第二个问题，为什么电源办理产品在模仿芯片占比敏捷增大？ 咱们以为，这是因为电源办理在消费范畴有持续的新需求驱动。因为低功耗、低质量和可便携设备的开展，使得电源转化功率技能和要求不断开展。消费电子对小功率节电的需求，推进电源办理芯片职业的生长。 跟着消费电子新增功用，音频、摄像等，消费电子不断杂乱化，不只电子产品的耗电量日积月累，一起需求支撑的电压数量也变多，客观需求电源办理芯片能在添加动力转化功率、添加待机时刻的一起，前进集成度以支撑多个电压。别的，因为锂电池的功率密度开展减缓，因而只能从电源办理芯片上寻求打破。所以，消费电子的开展，不断唆使着模仿芯片厂商推出功用更杂乱、更高功率、更低体积的电源办理芯片，促进了电源办理芯片整个职业的生长。
（手机内各功用模块需求不同的电源办理器材合作）
工业范畴大功耗器材节电的需求，相同推进了电源办理芯片职业的生长。工业范畴的能耗首要来自于电机和照明，电机首要是泵、风机、压缩机、传输机等，电机耗费的能量简直占工业电力耗费的80%。因而，工业范畴对节能的要求，促进电源办理芯片不断前进转化功率。比方，运用变速电机能节约40%的能耗，运用高效的开关电源能够节约35%的能耗，这背面均是由更先进的电源办理芯片支撑。 未来，新需求将会持续推进电源办理开展。LED照明从开始的简略逻辑操控到现在调光、变色等更个性化的要求，对电源芯片提出更杂乱的智能化操控需求。别的，一些设备为习惯便携性趋势，设备供电办法从适配器供电转变为电池供电，带来许多电池供电体系的芯片需求。
运用型芯片的兴起
规范型和运用型的模仿芯片，在出货量和商场规划的结构上截然相反。在出货量上，规范模仿芯片占比（64%）远高于特别运用模仿芯片（36%），但在商场规划上是特别运用模仿芯片（62%）高于规范模仿芯片（38%）占比。 由此，咱们提出第三个问题，为什么运用型模仿芯片商场规划更大。
（规范型模仿芯片出货量大于运用型）
咱们以为，运用型模仿芯片面临的是定制化的需求，附加值更高。工艺和结构规划是模仿器材功用改善的两大办法。规范型模仿芯片是通用化的，各个厂家的规划都相差不大，因而附加值低，厂商间竞赛更多依托制程和工艺，对自建厂房有很大的要求。 由此，咱们提出第三个问题，为什么说运用型模仿芯片下降了自建厂房的重要性？ 规范型模仿芯片面临的是低本钱、低体积的通用化需求，因而更重视工艺。完结低本钱首要是经过缩短芯片制程以削减线宽，因而能够完结相同功用下的更小体积、更低本钱。前期模仿芯片首要需求是规范化的通用芯片，比方，ADI在80-90时代经过敏捷出资建厂，堆集了显着的制程优势。 运用型模仿芯片面临的是千差万别的需求，因而更重视规划，附加值更高。在后期，跟着电子体系杂乱程度前进，对某一类细分职业进行专门的定制变得更重要，特别是在工业范畴，许多客户在速度、精度、集成性、本钱、体积方面的要求都不共同，需求模仿芯片厂商做出取舍，以到达全体最优，这需求有经历丰富的研制人员进行规划。自建厂房以前进制程的重要性下降了，因而，到了2000年之后，ADI的本钱开销占经营性现金流的比严重大削减，大多数芯片都运用台积电代工
（ADI 的本钱开销占经营性现金流比重削减）
未来，运用型的模仿芯片将推进无晶圆厂商蓬勃开展。因为台积电、中芯国际等晶圆代工厂商的呈现，使得芯片公司能够避开许多的建厂担负，专心于芯片运用自身，促成了一批优异无晶圆厂（Fabless）的诞生。我国大陆的IC规划产值从 2010年56.6亿美元逐年生长至2016年247.5亿美元，年复合添加率达28%，无晶圆厂商数从2012年的569家，添加至2016年的1,362家。未来，跟着各职业对运用芯片的需求添加，具有优异规划研制才能的无晶圆厂商将有望锋芒毕露。
我国是否呈现下一个德州仪器？
模仿芯片技能前进依赖于经历堆集。不同于大部分数字芯片，模仿芯片技能开展不依赖于摩尔定律，技能开展首要以试验的次数、对资料等的技能经历的堆集为主。因而，模仿芯片规划人员的经历堆集程度，对所规划产品的技能水平和全体功用起到了至关重要的效果，一般要具有5~10年规划经历才干够独立完结芯片规划。像德州仪器、亚德诺等老牌的模仿芯片大厂，堆集了许多研制经历，我国模仿芯片企业与国外巨子距离客观存在。 我国工程师盈利将有利于缩短中外技能距离。我国的集成电路工业，根本是上从上世纪九十时代才刚刚起步，尽管现在与国外巨子还存在必定距离，但我国仅花了近二十年的时刻，就完结了国外四五十年的技能开展进程，全体实力日新月异。一起，我国工程师部队正不断强大，2017年，我国高等院校培育的芯片专业范畴结业生约 20万人，其间与集成电路强相关的微电子科学与工程、微电子学与固体电子学、集成电路规划与集成体系、集成电路工程专业结业生在2万人左右，成为我国芯片工业开展供给了重要的人才储藏。更进一步，在本钱上来说，美国模仿工程师均匀年薪50-60万人民币，首席规划师年薪上百万人民币，而我国仅为美国的三分之一到一半，为研制带来较大的本钱优势。 纵观前史，模仿芯片龙头都是从巨大的商场中生长的。像德州仪器，亚德诺等模仿巨子，前期都直接获益于60-80时代美国工业和国防的巨大需求。比方，亚德诺在90时代曾经，近21%的营收来自于政府，依托美国政府巨大的国防开支带来的需求，敏捷生长为独占鳌头的模仿芯片厂商。
（亚德诺前期开展依赖于政府营收）
现在我国半导体商场规划最大、增速最高，有望复刻当年亚德诺敏捷生长的条件。2018 年，我国半导体商场规划占全球比例 48%，高于亚太其他区域（23%）、美国（12%）、欧洲、中东及非洲（10%）、日本（7%），是国际上最大的半导体商场。 在增速上，依据 WSTS 数据，我国半导体商场增速 20.5%，相同高于全球均匀增速 6.8%，美国（16.4%）、欧洲（12.3%）、日本（9.3%）、其他环太平洋区域（6.1%）。尽管我国的半导体商场最大且处于快速添加时刻，可是，我国运用的模仿集成电路产品约占国际产值的 45%，而我国的模仿芯片产值仅占国际比例 10%左右，模仿芯片国产化率缺乏 1%。因而，我国模仿芯片公司未来的前进空间巨大。
（我国为全球半导体最大商场
更重要一点，自从 2019 年 5 月华为被美国列入实体清单后，中美交易胶葛进一步晋级，国产代替已成必然趋势，为国内电子工业赶超欧美供给严重机会。但能够必定的是，这依然有很长的一段路要走。
