邁入21世紀(jì)后，我國頒布了一系列集成電路扶持政策，電源管理芯片屬于國家重點(diǎn)支持和鼓勵(lì)的關(guān)鍵產(chǎn)品，不少本土廠商順勢崛起，在各個(gè)細(xì)分領(lǐng)域大展身手。近些年，因?yàn)槭艿匠掷m(xù)緊張的地緣政治局勢以及不斷反復(fù)疫情的影響，在加劇全球“缺芯”潮的同時(shí)，進(jìn)一步加快了我國電源芯片行業(yè)的發(fā)展，越來越多的企業(yè)投身于此。

　　目前，我國在電源芯片細(xì)分領(lǐng)域已涌現(xiàn)了晶豐明源、圣邦股份、思瑞浦、芯朋微、賽微微、英集芯等一大批領(lǐng)先企業(yè)。其中，就有近些年默默耕耘、踏踏實(shí)實(shí)，取得一系列技術(shù)突破的上海芯龍半導(dǎo)體技術(shù)股份有限公司（簡稱“芯龍技術(shù)”）。

　　但最近，模擬芯片巨頭德州儀器宣布了極富野心的芯片擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，在很多分析人士看來，這無疑會(huì)給國內(nèi)這些國內(nèi)的電源芯片廠商帶來巨大的挑戰(zhàn)。

　　“TI們”把持的市場

　　電源管理類模擬集成電路一般簡稱“電源芯片”，主要負(fù)責(zé)電子設(shè)備所需的電能變換、分配、檢測等管控功能，廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品和設(shè)備中，其性能優(yōu)劣對(duì)電子產(chǎn)品的性能和可靠性有著直接影響，是模擬芯片最大的細(xì)分市場。

　　依據(jù)輸入電源屬性、工作原理、耐壓高低、輸出功率、輸出電源屬性、電源轉(zhuǎn)換方式、開關(guān)頻率等主要參數(shù)或技術(shù)指標(biāo)，電源芯片可以分成以下幾類（不包括驅(qū)動(dòng)控制類、保護(hù)類、負(fù)載開關(guān)驅(qū)動(dòng)類等非獨(dú)立完成電源管理主要功能的輔助類電源芯片）：

　　其中，AC-DC 電源芯片一般用于直接使用交流市電供電的電子產(chǎn)品或設(shè)備中，例如電源適配器、開關(guān)電源模塊、充電器、LED 照明驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域；線性降壓電源芯片（LDO）僅能實(shí)現(xiàn)降壓變換，大多用于輸入輸出壓差和輸出功率較小的領(lǐng)域；DC-DC 電源芯片功能多樣，可實(shí)現(xiàn)降壓、升壓、升降壓和負(fù)壓等變換，可輸出恒壓、恒流、恒壓+恒流等模式，廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品或設(shè)備中。

　　近幾年，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、5G通訊、新能源汽車、人工智能、智能制造等新興行業(yè)快速發(fā)展，帶動(dòng)著電源芯片的需求日益旺盛。根據(jù)國際市場調(diào)研機(jī)構(gòu) Transparency Market Research 分析，2026 年全球電源管理芯片市場規(guī)模將達(dá)到 565 億美元，預(yù)計(jì) 2018-2026 年期間的年復(fù)合增長率為 10.69%。

　　從目前全球電源芯片的競爭格局來看，這個(gè)市場主要被德州儀器、亞德諾、英飛凌等國外模擬芯片巨頭占據(jù)，雖未形成壟斷，但市場集中度較高。IC insights數(shù)據(jù)顯示，2019 年全球前十大模擬集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)合計(jì)市場占有率高達(dá) 67%，其中，德州儀器以102億美元的模擬芯片銷售額和19％的市場份額位列第一。電源芯片市場在其中也有著類似的現(xiàn)狀。

　　圖片來源：IC insights

　　其實(shí)，從2017年開始，全球前十大模擬廠商就幾乎沒有發(fā)生很大的變化，TI、ADI連續(xù)三年穩(wěn)居前兩名，其余廠商也無一出局。那么在電源芯片方面，他們究竟有何優(yōu)勢，可以穩(wěn)坐前十寶座？據(jù)筆者獲悉，這主要包括以下幾個(gè)方面：

　　高電壓

　　耐壓是DC-DC電源芯片生產(chǎn)制程工藝的核心指標(biāo)，也是行業(yè)常用的分類標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)功率固定時(shí)，提升電源芯片的工作電壓可降低損耗，而高耐壓產(chǎn)品在兼容低耐壓產(chǎn)品所有應(yīng)用領(lǐng)域的同時(shí)，還可應(yīng)用于工作電壓更高的領(lǐng)域，因此電源芯片的耐壓越高，應(yīng)用領(lǐng)域越廣，例如新能源汽車、通信基站等電池電壓達(dá)到48V，卻需要耐壓100V的電源芯片為之供電。

　　但高電壓就意味著廠商不僅需要設(shè)計(jì)低損耗的功率管驅(qū)動(dòng)電路，還要強(qiáng)化芯片的可靠性、提高散熱能力和熱穩(wěn)定性，更重要的是開發(fā)特定的晶圓制造工藝。因此，耐壓越高，電源芯片的設(shè)計(jì)難度也就越大。

　　在DC-DC電源芯片領(lǐng)域，德州儀器、美國芯源、矽力杰等國外廠商的產(chǎn)品最高工作電壓已達(dá)100V，而國內(nèi)廠商產(chǎn)品的最高工作電壓一般為 40V 以下，部分產(chǎn)品可達(dá)60V，部分如芯龍技術(shù)等國內(nèi)少數(shù)企業(yè)的最高工作電壓或耐壓已經(jīng)可以達(dá)到 100V。

　　大電流

　　眾所周知，電源芯片的輸出電流越大，其輸出功率也就越大。大電流產(chǎn)品在兼容小電流產(chǎn)品所有應(yīng)用領(lǐng)域的同時(shí)，可應(yīng)用于對(duì)電源芯片輸出電流要求更高的領(lǐng)域，因此電源芯片的輸出電流越大，應(yīng)用領(lǐng)域越廣，例如激光照明設(shè)備的工作電流一般在10A 以上，需要大電流輸出產(chǎn)品為之供電。

　　但需要注意的是，在內(nèi)部電阻不變的情況下，電源芯片的損耗也與輸出電流的平方成正比，換句話說，輸出電流越大損耗越高，并且還可能因芯片發(fā)熱量過大而影響芯片的性能和可靠性。同時(shí)，常規(guī)的封裝工藝難以滿足電源芯片對(duì)熱阻低、可靠性高、性價(jià)比高的綜合要求。種種 因素限制下，輸出電流越大，DC-DC電源芯片的設(shè)計(jì)難度也就越大。

　　目前，德州儀器產(chǎn)品的最大輸出電流為10A，但國內(nèi)廠商產(chǎn)品最大輸出電流大多僅達(dá)6A，而芯龍技術(shù)產(chǎn)品的最大輸出電流可以達(dá)到12A。

　　大功率

　　功率密度指單位體積的芯片能夠輸出的最大功率，功率密度越大，芯片的驅(qū)動(dòng)能力越強(qiáng)，能夠應(yīng)用于對(duì)于電源芯片輸出能力要求更高的領(lǐng)域，例如汽車音響、車載電臺(tái)等設(shè)備一般需要 75W 以上的電源芯片為之供電。

　　但功率密度越大，芯片內(nèi)部的損耗和溫升也會(huì)隨之增大，需要提高芯片的轉(zhuǎn)換效率和散熱能力以保證產(chǎn)品能夠正常工作，設(shè)計(jì)難度較大。同時(shí)還要求芯片設(shè)計(jì)企業(yè)在芯片的電路設(shè)計(jì)、封裝和系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面融合創(chuàng)新，即需要在精通電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，熟悉晶圓制造和封裝測試工藝。

　　目前，在這方面，國外廠商產(chǎn)品最大輸出功率為 50W 左右；國內(nèi)廠商產(chǎn)品的最大輸出功率大多僅30W左右，而芯龍技術(shù)產(chǎn)品則達(dá)到了單顆芯片最大輸出功率100W的國際領(lǐng)先水平。

　　IDM模式

　　IDM即設(shè)計(jì)、制造、封裝一體化的生產(chǎn)模式，目前近六成的模擬龍頭都選擇以 IDM 模式來進(jìn)行生產(chǎn)。原因在于，IDM 的生產(chǎn)模式可以幫助廠商快速調(diào)整產(chǎn)能、持續(xù)降低生產(chǎn)成本、提升自身工藝，同時(shí)通過對(duì)直銷的強(qiáng)化可以避免將部分利潤讓渡給代工廠，從而實(shí)現(xiàn)降本增效。

　　我們都知道，模擬芯片重在設(shè)計(jì)與制造的有效結(jié)合，強(qiáng)調(diào)安全而精確地實(shí)現(xiàn)單一功能，因此相比數(shù)字芯片對(duì)先進(jìn)制程的持續(xù)追求，模擬芯片更追求產(chǎn)品的穩(wěn)定性。隨著模擬芯片產(chǎn)業(yè)的長期發(fā)展，廠商之間的競爭也將會(huì)趨于成本控制和料號(hào)擴(kuò)充。而在 IDM 模式下，廠商不僅可以通過合理調(diào)整自建產(chǎn)能持續(xù)優(yōu)化成本，以提供更有競爭力的售價(jià)；還可以通過自有產(chǎn)線打磨自身工藝，進(jìn)而提供較高端的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝水平。這些都有利于模擬芯片廠商的長期發(fā)展。

　　但I(xiàn)DM模式需要巨大的資金投入，僅晶圓廠的建設(shè)就需要數(shù)十億甚至百億，對(duì)于還處在起步階段的國內(nèi)廠商來說負(fù)擔(dān)過重，因此目前國內(nèi)廠商大多采取設(shè)計(jì)+代工的 fabless 模式，這種模式雖然可以讓廠商專注于設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，但顯然從模擬芯片的產(chǎn)品特點(diǎn)和商業(yè)邏輯來說存在一定的局限性。

　　但即使如此，國產(chǎn)電源管理芯片廠商依然一往無前。

　　國產(chǎn)廠商的“披荊斬棘”

　　當(dāng)前，我國電源芯片市場規(guī)模穩(wěn)步擴(kuò)張，前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示，2020年模擬芯片業(yè)務(wù)市場規(guī)模約1451.07億元，電源芯片作為模擬芯片的重要細(xì)分領(lǐng)域，初步統(tǒng)計(jì)2020年業(yè)務(wù)規(guī)模763億元，占模擬芯片市場規(guī)模的50%以上。

　　圖片來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院

　　雖然國內(nèi)市場長期被國際廠商占據(jù)絕大部分份額，但已有晶豐明源、圣邦股份、思瑞浦、芯朋微、賽微微、英集芯等本土廠商加入戰(zhàn)局，爭奪份額；也有像芯龍技術(shù)之類專注于中高電壓、中大功率DC-DC電源芯片等細(xì)分領(lǐng)域的企業(yè)異軍突起。

　　回顧國內(nèi)電源芯片產(chǎn)業(yè)數(shù)十載的發(fā)展，可謂風(fēng)雨兼程，終見彩虹。

　　2000年以前，國內(nèi)電源管理芯片行業(yè)處于萌芽發(fā)展階段，該階段企業(yè)多以中外合資公司為主，布局電源管理芯片業(yè)務(wù)。隨著2000年《鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》的發(fā)布，集成電路確定為中國戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，加上中國通信及工業(yè)等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)以圣邦股份、富滿電子、晶豐明源、芯朋微等為代表的優(yōu)勢企業(yè)紛紛成立，國內(nèi)電源管理芯片開始進(jìn)入了起步發(fā)展階段。

　　此后，伴隨著《進(jìn)一步鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》、《新時(shí)期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》（國發(fā)（2020）8 號(hào)）等國家政策的陸續(xù)出臺(tái)，以及發(fā)展環(huán)境逐漸優(yōu)化、企業(yè)研發(fā)投入增加、中美貿(mào)易摩擦加劇等多種因素影響下，國產(chǎn)化和進(jìn)口替代推動(dòng)行業(yè)進(jìn)入快速拓展階段，國內(nèi)電源芯片企業(yè)市場地位、市場認(rèn)可度及競爭力不斷提升。2017年我國迎來了電源芯片廠商的上市高潮期，圣邦股份、富滿電子等均在2017年獲得上市，此外芯朋微等代表企業(yè)也于2020、2021年接連上市。

　　圖片來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院

　　但這發(fā)展過程顯然也是幾多艱辛，本土廠商頂著設(shè)計(jì)技術(shù)門檻高、人才短缺、不被終端客戶認(rèn)可等壓力艱難起步。

　　設(shè)計(jì)技術(shù)門檻高

　　電源芯片的設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于，研發(fā)必須同時(shí)結(jié)合電路設(shè)計(jì)和晶圓、封裝制程工藝的開發(fā)，必要時(shí)需要反復(fù)試驗(yàn)、試錯(cuò)迭代，才能保證產(chǎn)品的性能參數(shù)達(dá)到技術(shù)要求，故產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)周期長、技術(shù)門檻較高，典型特點(diǎn)是“深積累、慢發(fā)展、重技術(shù)、長周期”。德州儀器等國外巨頭在該領(lǐng)域起步較早，擁有較強(qiáng)的先發(fā)優(yōu)勢，形成了較高的市場和技術(shù)壁壘。

　　人才短缺

　　電源芯片不同于數(shù)字芯片，需要的是長年累月的技術(shù)積累，產(chǎn)品研發(fā)也是更多地依賴于工程師的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，而不在于使用先進(jìn)的EDA 軟件工具與IP的疊加等因素，這些特點(diǎn)決定了明星工程師的“單兵作戰(zhàn)能力”對(duì)于電源芯片產(chǎn)品研發(fā)至關(guān)重要。

　　但是，優(yōu)秀的模擬工程師需要經(jīng)過多年培養(yǎng)，原因在于模擬電路門檻相當(dāng)之高，研發(fā)周期至少3-5年以上。更重要的是，國內(nèi)電源芯片市場長期為國際跨國巨頭壟斷，歐美日廠商占據(jù)超80%的市場份額，龐大的份額之下國內(nèi)芯片研發(fā)人才流失也隨之更為嚴(yán)重。換句話說，人才之爭讓國內(nèi)電源芯片行業(yè)，尤其是高耐壓、大電流、大功率DC-DC電源芯片研發(fā)技術(shù)人才稀缺，因此人才問題成為本土廠商最大的瓶頸。

　　面對(duì)這樣的難題，本土廠商也是“各出奇招”。其中，晶豐明源主要采取對(duì)外股權(quán)投資以及引進(jìn)、培養(yǎng)優(yōu)秀人才等方式，其收購或投資的公司包括上海萊獅、上海芯飛、類比半導(dǎo)體、爻火微電子、凌鷗創(chuàng)芯等，覆蓋LED驅(qū)動(dòng)/AC-DC/信號(hào)鏈/MCU/DC-DC等多個(gè)領(lǐng)域。此外，2020年，晶豐明源還實(shí)施了兩次股權(quán)激勵(lì)計(jì)劃，基本上實(shí)現(xiàn)全員覆蓋。

　　終端客戶對(duì)本土廠商缺乏信心

　　由于工業(yè)、醫(yī)療電子、汽車電子、測試測量儀器儀表等行業(yè)對(duì)芯片性能和質(zhì)量要求較高，因此這些客戶往往直接采購國際大廠的產(chǎn)品，即使選擇國產(chǎn)高性能電源芯片也會(huì)十分謹(jǐn)慎。高端應(yīng)用市場“試錯(cuò)”機(jī)會(huì)的缺乏導(dǎo)致大部分國內(nèi)企業(yè)只能參與一般照明設(shè)備、消費(fèi)電子等中低端產(chǎn)品的價(jià)格競爭。

　　介于此，加強(qiáng)工業(yè)、汽車等行業(yè)系統(tǒng)大廠和國產(chǎn)芯片及上游供應(yīng)鏈廠商的協(xié)同聯(lián)動(dòng)合作成為關(guān)鍵。圣邦股份通過同時(shí)與國內(nèi)外知名終端整機(jī)廠商、電子元器件經(jīng)銷商、晶圓制造商以及封裝測試廠商建立了高效聯(lián)動(dòng)機(jī)制，目前其電源IC產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于消費(fèi)類電子、通訊設(shè)備、工業(yè)控制、醫(yī)療儀器、汽車電子等領(lǐng)域，以及物聯(lián)網(wǎng)、新能源、智能穿戴、人工智能、智能家居、智能制造、5G通訊等新興電子產(chǎn)品領(lǐng)域。除圣邦股份外，芯龍技術(shù)也積極部署終端領(lǐng)域。數(shù)據(jù)顯示，目前芯龍技術(shù)超75%的產(chǎn)品皆已應(yīng)用于汽車電子、工業(yè)控制、通信設(shè)備等工業(yè)級(jí)領(lǐng)域。

　　龍頭擴(kuò)產(chǎn)下的大考

　　雖然我國電源芯片行業(yè)已進(jìn)入快速拓展階段，但是龍頭德州儀器的擴(kuò)產(chǎn)也讓本土廠商不得不再次迎接新的挑戰(zhàn)。

　　從上文我們可以知道，電源芯片巨頭大多都為IDM模式，擁有自己的晶圓廠是他們能夠領(lǐng)先市場的關(guān)鍵，可以實(shí)現(xiàn)在設(shè)計(jì)和工藝上的緊耦合。而本土廠商多以Fabless模式為主，這使得他們不僅需要自身具備有競爭力的開發(fā)能力，還需要和代工廠商進(jìn)行充分交流，才能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和工藝上的耦合。

　　業(yè)內(nèi)人士告訴筆者，在此情形下，本土廠商只有專心研究，掌握核心技術(shù)優(yōu)勢，才能在競爭日益激烈的電源芯片市場中立于不敗之地。

　　在他看來，長期以來，我國集成電路產(chǎn)業(yè)主要被國外大廠所壟斷，電源芯片也不例外。但由于國外巨頭起步較早，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)形成了較為寬泛的產(chǎn)品覆蓋面，產(chǎn)品線也覆蓋了很多領(lǐng)域，因此他們往往不會(huì)特別專注于某一細(xì)分領(lǐng)域。而這正好給了本土廠商彎道超車的機(jī)會(huì)，雖然當(dāng)下我們或許仍處于初步發(fā)展階段，但是卻擁有一定的性價(jià)比優(yōu)勢，對(duì)于用戶來說較為友好。

　　過往，德州儀器等廠商將產(chǎn)能聚焦在更高毛利且更具競爭力的市場，但現(xiàn)在，他們擴(kuò)產(chǎn)后擁有了充足的產(chǎn)能，將在多個(gè)產(chǎn)品線與國內(nèi)的模擬芯片公司競爭。依賴于過硬的技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量，如果他們用規(guī)模化效應(yīng)來與國內(nèi)廠商進(jìn)行“價(jià)格戰(zhàn)”，國內(nèi)電源芯片廠商現(xiàn)在打下的格局能否守住，也潛在很大的不確定性。

　　不過在上述行業(yè)人士看來，未來在電源芯片這個(gè)行業(yè)國產(chǎn)替代的空間還是很大的。

　　他指出，雖然電源芯片行業(yè)80%的份額被國外廠商壟斷，但近年來國家出臺(tái)了一系列鼓勵(lì)扶持政策，為芯片行業(yè)建立了優(yōu)良的政策環(huán)境，促進(jìn)芯片及以電源管理芯片為代表的細(xì)分領(lǐng)域的發(fā)展，因此發(fā)展前景很好。目前國內(nèi)像芯龍技術(shù)、晶豐明源、圣邦股份、思瑞浦、南芯半導(dǎo)體等多家本土廠商都已在細(xì)分領(lǐng)域取得關(guān)鍵突破，有望在國產(chǎn)替代的大趨勢下迎來快速增長期。

　　其中，芯龍技術(shù)從成立之初就選擇了一條差異化技術(shù)路線，專注于研發(fā)“高電壓、大電流、大功率”的電源芯片，致力于突破技術(shù)瓶頸，早在2015年就已推出100V 耐壓產(chǎn)品并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。高舉高打，建立起自有的技術(shù)壁壘，本土電源芯片企業(yè)走出了突圍之路。

　　據(jù)了解，目前，芯龍技術(shù)電源芯片的最高耐壓可達(dá) 100V，最大輸出電流為 12A，最大輸出功率為 100W，可與TI、美國芯源等國際大廠比肩，均為業(yè)內(nèi)已知量產(chǎn)產(chǎn)品中的較高技術(shù)水平，得到了第三方權(quán)威機(jī)構(gòu)的認(rèn)定。

　　至于晶豐明源，則靠著自身資源、規(guī)模等優(yōu)勢基本壟斷了通用LED照明市場，在國內(nèi)市場占據(jù)了很大的份額，其他廠商難以撼動(dòng)其地位；南芯半導(dǎo)體則是在移動(dòng)電源市場占據(jù)了很多份額，專注于鋰電池相關(guān)的充電管理、有線/無線快速充電協(xié)議、鋰電保護(hù)等電池管理領(lǐng)域；此外，圣邦股份、思瑞浦也都是在電源芯片領(lǐng)域較為領(lǐng)先的企業(yè)。圣邦股份主要專注于高性能運(yùn)放、LDO等模擬芯片，而思瑞浦則更致力于信號(hào)鏈模擬芯片，主要用于通信領(lǐng)域。

　　“對(duì)本土電源芯片廠商來說，應(yīng)該把握機(jī)遇，專注于自己的細(xì)分領(lǐng)域，持續(xù)精耕細(xì)作，研發(fā)更深層次的產(chǎn)品，走出差異化的路線，才能取得差異化的競爭優(yōu)勢，方能與國外大廠一戰(zhàn)。”上述行業(yè)人士強(qiáng)調(diào)。

　　寫在最后

　　未來，在新能源汽車、工業(yè)控制、通訊設(shè)備、消費(fèi)電子、家用電器等產(chǎn)業(yè)的帶動(dòng)下，國內(nèi)電源芯片市場需求也將持續(xù)增長，或許會(huì)有越來越多的企業(yè)開始涉足電源芯片領(lǐng)域，市場競爭也將變得更加激烈。

　　面對(duì)越來越好的發(fā)展行情，本土電源芯片廠商需要找準(zhǔn)細(xì)分領(lǐng)域，做大、做強(qiáng)、做優(yōu)，才能成為“隱形冠軍”，才能與德州儀器等國外巨頭搶奪中高端領(lǐng)域的市場份額，才能在這暗流涌動(dòng)的競爭中屹立不倒。