電源管理芯片行業技術水平特點趨勢及面臨的發展機遇挑戰重點企業
1、行業技術水平及特點
（1）高電壓
耐壓是衡量 DC-DC 電源芯片設計和制造技術水平及其先進性的關鍵指標。基于目前業內主流的晶圓制程工藝，一般而言 DC-DC 電源芯片的耐壓越高，其面積越大，制造成本越高。為有利于電源芯片產業化，在有限的芯片面積上實現更高耐壓，是電源芯片設計和制造技術先進性的重要體現。相同應用條件下，工作電壓越高損耗越小，電源管理模塊的轉換效率越高；高耐壓產品可以兼容輸入電壓相對較低的應用，即耐壓越高芯片可工作的電壓范圍越大，應用領域越廣。
根據全球知名半導體企業羅姆半導體集團 2017 年發布的技術交流文章，目前業內供應 DC-DC 電源芯片的企業眾多，但耐壓超過 40V 之后可供選擇的芯片數量顯著減少，超過 60V 的產品及供應商更是屈指可數，80V 耐壓已屬于業內頂級水平。
（2）大功率
輸出功率反映了 DC-DC 電源芯片的驅動性能，是設計和制造技術水平及其先進性的重要指標之一，電源芯片的輸出功率越大，工作過程中產生的電磁干擾越大，對芯片內部邏輯電路的抗干擾能力、檢測速度與精度要求越高；同時為降低芯片損耗，需要降低芯片內部功率管的驅動損耗、導通內阻和封裝熱阻，對芯片內部電路設計和封裝工藝的要求越高，提高單顆電源芯片的輸出功率是設計和制造技術先進性的重要體現。相同應用條件下，電源芯片的輸出功率越大，其功率密度越高，以之為核心制作的電源管理模塊的體積越小，可滿足下游客戶對于集成度的特殊需求；大功率的產品可以向下兼容小功率的應用，既輸出功率越大，應用范圍越廣。
（3）高可靠性
可靠性是 DC-DC 電源芯片綜合性能指標，也是車規級和工業級領域客戶的核心訴求，高可靠性的電源芯片能夠在各類極端惡劣環境和條件下可靠、穩定地工作且使用壽命長，具體體現為耐高低溫、抗腐蝕、耐沖擊等，例如，車規級芯片需滿足在-40～125℃下穩定工作，工業級芯片需滿足在-40～85℃下穩定工作，而消費級芯片僅需滿足在 0～70℃下穩定工作；工業級芯片需滿足在強酸堿、強鹽霧等惡劣環境下穩定工作，而消費級芯片僅需滿足在常規環境下穩定工作。高可靠性產品適用于汽車電子、工業控制、通訊設備等車規級和工業級領域，也可應用于消費電子和家用電器等消費級領域。
2、電源芯片的技術發展情況及未來發展趨勢
近年來，由于物聯網、自動駕駛、5G、人工智能等新技術的應用日益普及，相關電子產品的性能不斷提升、應用不斷創新，電源芯片作為電子產品的核心元器件之一，終端客戶對其效率、功率、體積、可靠性等方面提出了更高的創新和創造要求，電源芯片市場呈現出需求多樣化、應用細分化的特點。高集成、高電壓、大功率、高可靠性等逐漸成為電源芯片行業主要的技術發展趨勢。
資料來源：普華有策
（1）高集成
電子產品性能不斷提升，設備的體積反而變得愈發輕薄短小，為其供電的電源管理方案也需要不斷提升性能并縮小體積。電源管理方案以電源芯片為核心，通過外圍的電感、電容等多種元器件的連接可實現復雜的電源管理功能，其中，電源芯片的管腳數量、封裝外形、外圍元器件的數量及外形、PCB 板的面積以及布局布線形式等決定了電源管理方案的體積，將多種功能集成到電源芯片內以減少外圍元器件數量，可有效提高芯片性能并縮小電源管理方案的體積。
同時，外圍元器件數量減少意味著連接時無需考慮太多的元器件之間的干擾，降低了電源管理方案整體的加工難度及失效率，提高了系統的可靠性，便于終端客戶使用并降低其研發周期及成本。
（2）高電壓
提高供電電源的電壓不僅可以提供更大的輸出功率，也可以降低傳輸過程中的功率損耗。因此，終端設備的供電電壓不斷提高。例如，汽車在 1918 年引入蓄電池，當時的供電電壓只有 6V，到了 1950 年升級為 12V；2011 年寶馬、奧迪等幾家知名車企聯合推出了 48V 系統，以滿足汽車電子日益增長的負載需求。
目前，車載電子裝置用電源芯片的供電電壓一般為 12V、24V、36V、48V 等，但車輛在啟動或急剎車時，供電電壓產生的瞬態毛刺電壓可達正常值的二倍左右，因此電源芯片需留有足夠的耐壓裕量，例如供電電壓為 48V 時推薦使用耐壓80V～100V 的電源芯片，終端設備供電電壓的提高不斷促進電源芯片向高電壓方向發展。
（3）大功率
提高單顆電源管理芯片的輸出功率，可以提高電源模塊的功率密度，同等條件下可以縮小電源模塊體積、降低使用成本并實現更多的系統功能。電子設備的功能日趨復雜，其內部配備了越來越多的功能模塊。例如，汽車中控設備早期主要用于影音娛樂，目前則集成了導航、行車記錄、影音娛樂、輔助駕駛等多種功能，其功耗也在增加，需要輸出功率更大、驅動能力更強的電源管理模塊為之供電。隨著移動電子設備的功能復雜及功耗增加，其需要配備更大容量的電池，及更大輸出功率的電源適配器以提高充電效率，電源管理芯片需要提高輸出功率以順應這一發展趨勢。
（4）高可靠性
車規級和工業級應用領域的客戶對電源芯片的核心訴求是“安全、穩定、抗干擾、高可靠性”等，即提高電源芯片的“魯棒特性（Robustness）”，意指電源芯片產品能夠在各類極端惡劣環境和條件下可靠、穩定地工作且使用壽命長。例如，用于汽車電子的電源芯片的溫度等級指標為-40～125℃，但實際應用時，惡劣環境下的極端低溫會低于-40℃；極端高溫環境下車內環境溫度達到 70℃時，位于車載電子設備內的電源芯片在滿負荷工作時，芯片內部的極端高溫可能超過125℃。因此，為滿足上述應用領域的特殊需求，電源芯片設計企業需要在-40～125℃的溫度范圍以外增加裕量，使得產品能夠承受更廣的極端溫度范圍。電源芯片作為電子產品的“心臟”，其可靠性直接關系到電子產品的使用壽命及工作性能。隨著電子產品功能多樣化和應用復雜化，電源芯片正不斷向高可靠性方向發展。
3、行業發展機遇
（1）良好的產業扶持政策
集成電路產業被譽為信息產業的核心和國民經濟信息化的基礎，2000 年我國就將發展集成電路產業視為一項長期而緊迫的任務，并制定了系列扶持政策。在國際貿易摩擦加劇的當下，加速國產替代，實現集成電路產業的自主可控已上升到國家戰略高度。2015 年，我國提出我國芯片自給率較低的產業劣勢，并制定了 2025 年將我國芯片自給率提升至 70%的戰略目標；2021 年發布的《我國國民經濟和社會發展十四五規劃和 2035 年遠景目標綱要》也提出，要重點布局包括集成電路在內的前沿領域。
此外，為促進集成電路產業的發展，我國還設立了國家集成電路產業投資基金，目標規模上千億元。地方政府亦出臺了諸多利好政策，或是成立了集成電路產業基金，從財政、稅收、技術、人才等角度給予扶持，為我國集成電路產業及相關企業的發展營造了良好的政策環境。
（2）集成電路國產化趨勢明顯
近幾年美國對華為、中興等中國企業的種種限制與打壓強化了中國相關行業和企業的危機意識，國產化和進口替代概念從原來的信息安全擴大到半導體供應鏈安全，中國亟需培育出一批具有先進研發、制造、生產能力的半導體企業，以保證國內半導體行業的供應鏈安全。
（3）電源芯片下游應用領域不斷拓展
基于中國龐大的人口基數和高速經濟發展，下游需求不斷提升帶動了中國5G、物聯網、人工智能、新能源汽車等新興行業的迅速崛起。催生出的大數據、云計算以及高速信息傳輸等大量需求，有賴于高效、可靠的電源芯片的應用，促進了中國電源芯片行業的進一步發展。
4、行業發展挑戰
（1）設計人才短缺
電源管理類模擬芯片行業在技術和人才需求方面的典型特點是“深積累、慢發展、重技術、長周期”，產品設計研發周期長、技術門檻較高，更多依賴于研發人員長期的技術和實踐經驗積累，明星工程師的“單兵作戰能力”以及核心技術團隊的技術經驗積累至關重要。
相較于國際市場，我國集成電路行業起步較晚，具有豐富工程實踐經驗的設計人才短缺，從而限制了我國模擬芯片行業的發展。盡管近年來，我國政府、高校、機構、企業不斷加大人才培養的力度，但人才匱乏現象始終存在，加之模擬芯片行業人才培養周期較長，對短期內本土模擬芯片設計行業的發展帶來了較大的挑戰。
（2）行業長期被國外巨頭壟斷
模擬集成電路在技術和人才等方面的特點決定了其產品設計研發周期長、技術門檻較高，產品研發成功后往往具備較強的生命力。德州儀器、亞德諾等國際模擬芯片巨頭起步較早，產品和技術積累深厚，長期占據著較高的市場份額，數據顯示，2020 年全球前十大模擬集成電路設計企業合計市場占有率高達 62%。
得益于政策的大力扶持，近年來我國集成電路行業發展速度較快，國產替代趨勢不斷加深，涌現了許多優秀的模擬芯片設計企業。但與國外巨頭相比，本土模擬芯片企業仍存在發展時間較短，產品和技術積累不足，市場占有率有待提高等劣勢。
（3）產品結構多樣性不足
與國際模擬芯片企業相比，中國本土公司發展時間較短，在技術儲備和產品種類上仍存在一定差距，導致產品結構的多樣性不足。以國際領先的模擬集成電路企業德州儀器為例，其擁有十多萬種不同類型的模擬芯片產品和上萬個授權專利，涵蓋各大應用領域，而國內企業大多僅涵蓋某幾個細分領域，產品類型數十至數千種不等。以 DC-DC 電源芯片為例，在高耐壓、單顆芯片輸出大功率、高可靠性等領域，國內企業在設計環境、設計工具、設計人才和設計經驗等方面與世界先進水平還存在較大差距。
5、行業內的主要企業
電源管理類模擬集成電路行業的特點是產品種類繁多，應用廣泛，精度和可靠性要求較高，需要具備多年的技術積累，行業內的知名企業大多經歷如此，例如德州儀器 1958 年起開始從事模擬集成電路行業，且以研發、制造、銷售電源管理類模擬集成電路為主營業務之一。由于國內企業與國外巨頭存在一定的技術差距，市場以往主要被國外巨頭占據，但國內部分企業經過多年的努力和發展，已在某些產品領域嶄露頭角，實現國產化和進口替代。
（1）德州儀器（TI）
德州儀器（Texas Instruments）成立于 1930 年，是美國得克薩斯州的一家跨國半導體企業，以研發、制造、銷售半導體和計算機技術而聞名，系美國納斯達克證券交易所掛牌上市公司，股票代碼 TXN。目前，德州儀器在全球 35 個以上的國家或地區設立了設計、制造或銷售機構，為業內輸出模擬技術、數字信號處理（DSP）、微處理器（MCU）半導體及相關解決方案等。德州儀器是目前全球最大的模擬集成電路研發和生產企業，電源芯片是其最主要的產品類別之一。
（2）亞德諾（ADI）
亞德諾半導體技術股份有限公司（Analog Devices）成立于 1965 年，是美國馬薩諸塞州的一家半導體企業，以模擬、數字信號處理用的精密高性能 IC 而聞名，系美國納斯達克證券交易所掛牌上市公司，股票代碼 ADI。目前，亞德諾在全球多個國家和地區設立了生產工廠，研發、生產、銷售高性能模擬、數字和混合信號芯片，產品用于幾乎所有類型的電子電器設備。
（3）美國芯源（MPS）
美國芯源系統有限公司（MPS）成立于 1997 年，是美國的一家高性能半導體公司，系美國納斯達克證券交易所掛牌上市公司，股票代碼 MPWR。目前，MPS 以其獨特的系統設計優勢和創新的工藝技術，提供高集成的 IC 產品，產品覆蓋 AC-DC、DC-DC 電源管理及電池管理等多種類型。
（4）矽力杰
矽力杰股份有限公司成立于 2008 年，注冊于英屬開曼群島，系臺灣證券交易所掛牌上市公司，股票代碼 6415.TW。矽力杰致力于高功率密度、高效率的電源芯片研發、設計和銷售，是全球為數不多的能生產小封裝、高壓大電流的集成電路設計公司之一。
（5）圣邦股份
圣邦股份成立于 2007 年，是北京市的一家半導體企業，聚焦于高性能、高品質模擬集成電路設計與銷售，目前，圣邦股份產品覆蓋信號鏈和電源管理芯片兩大領域，擁有 16 個系列數千款型號的產品。
（6）賽微微電
賽微微電成立于 2009 年，是廣東省東莞市的一家半導體企業，致力于模擬芯片的研發和銷售。目前，賽微微電的產品覆蓋電池安全芯片、電池計量芯片、充電管理芯片等多種電源管理芯片，廣泛應用于電動工具、充電產品、電動車輛、智能家電、消費電子等領域。
（7）芯朋微
芯朋微成立于 2005 年，是江蘇省無錫市的一家半導體企業，聚焦于電源芯片為主的模擬及數模混合集成電路設計，目前，芯朋微主要從事綠色電源管理和驅動芯片的開發，致力于提供高效能、低功耗、品質穩定的集成電路產品。
（8）晶豐明源
晶豐明源成立于 2008 年，是上海市的一家半導體企業，聚焦電源管理驅動類芯片的研發和銷售。目前，晶豐明源主要從事 LED 照明驅動芯片、電機驅動芯片等電源管理驅動類芯片的研發和銷售，在通用 LED照明、高性能燈具和智能照明驅動芯片技術和市場均處于領先水平。
（9）富滿微
富滿微電子集團成立于 2001 年，是深圳市的一家半導體企業，聚焦于高性能模擬以及數模混合集成電路設計。目前，富滿微主要從事電源管理類、LED 控制類、功放消費類集成電路產品的設計研發、封裝和銷售，擁有電源管理、LED 驅動、MOSFET 等涉及消費領域的四百余種 IC 產品。
（10）明微電子
明微電子成立于 2003 年，是深圳市的一家半導體企業，聚焦于集成電路研發設計、封裝測試和銷售，目前，明微電子主要從事 LED顯示驅動、LED 智能景觀驅動、LED 照明驅動以及電源芯片的研發。
（11）芯龍股份
芯龍股份是國內少數專注于中高電壓、中大功率 DC-DC 電源芯片研發、設計與銷售的芯片設計公司，也是國內該細分領域產品種類最為齊全的企業之一，產品具備耐壓高、輸出功率大、可靠性高等特點。公司是國內少數能夠量產耐壓 100V DC-DC 電源芯片的企業，相關產品的最大輸出功率可達 20W；耐壓 40V 產品單顆芯片實現的最大輸出功率可達 100W，均已達到德州儀器等國際知名企業的同等水平，并實現了同類產品的進口替代。
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