ADC/DAC芯片作为模拟电路的高地,其技术壁垒极高,毛利率极高、产业集中度极高、下游应用无数,尤其是在军事、通信、工业控制、医疗设备等领域有不可替代的作用,而且这一领域对人才资源的需求远大于资金,在外部技术封锁、高性能产品IP被保护的情况下,具有正向研发能力的核心人才决定了我国在这一黄金赛道发展的天花板。
ADC/DAC芯片的技术难度
ADC/DAC是用来测量/模拟声光电信号的,可是这些自然界信号都是连续的,而测量/模拟出来的是一段段不连续信号。为了让不连续信号最大程度的与连续信号一致,就要在采集不连续信号时把每一次采集得到的信号都做的足够小、足够密集,这样把所有不连续信号拼接在一起,就能最大程度上模拟自然界的连续信号。
所以ADC/DAC就像一把刻度足够小的尺子,我们的目的是用它来测量各种弯曲的信号(类似微积分的方法)。可是如果尺子的刻度不准怎么办?那测出来的结果还准确吗?一般来说,尺子的刻度正常情况下一小格应该是标准的1mm。但是由于生产精度,材质,受力引发的形变啦等影响,尺子上上标注的1小格可能并不是标准的1mm了,可能是0.98mm,也可能是1.02mm。这样我们在量取一个物件的长度时就会出现误差。
ADC/DAC芯片作为一把尺子,其“刻度”十分微小,外界的温度、湿度、电磁感应等等因素都可能影响ADC/DAC的“刻度”,体现为理想特性曲线因各种噪声影响而形成的实际特性曲线,进而使ADC/DAC芯片测出来的数据失真。所以就要通过各种方法提前对可能影响其“刻度”变化的因素进行排除。但是这些影响情况接近无穷,各种环境下的影响因素、作用量都有其个性,需要用极其复杂的数学工具进行反复的模拟仿真。其底层难点是数学、物理、化学、EDA软件等多个学科的集合,对一个国家的综合科研实力有极高的要求,这就是ADC/DAC芯片设计的难点。
国内市场暴涨牵引强大势能
中国大陆是全球模拟芯片首屈一指的目标市场,根据IDC的数据,已占比36%,且随着中国制造业升级,其占比仍在不断攀升,成为全行业重点关注的机会,中国市场也一举成为该领域兵家必争之地。
行业龙头TI(德州仪器)在2020年营收108.86亿美元,保持了6%的增长,控制了业内20%以上的市场份额。中国是其最大的单一市场,2016年时曾达到峰值——公司当年134亿美元的收入中,约有60亿美元来自对中国内地和中国香港的出口。
ADI(亚德诺)在兼并Maxim(美信)之后,收入规模已达到80亿美元(2019),市场占有率接近15%,但仍低于TI的19%,其中中国大陆在多灾多难的2020财年表现抢眼,是唯一保持增长的区域市场(增长2%),占比24%。
国内市场除熟知的5G基站建设对ADC芯片产生刚需之外,军工领域的客户也在逐渐形成一股不可忽视的力量。考虑到ADI/TI等外资供应商无法直接进入我国军工市场,导致军工客户对国内供应商十分友好,愿意给国产品牌足够多的信任和耐心,是难得的蓝海领域。相控阵雷达是ADC/DAC芯片重要的被集成对象。相控阵雷达使用一系列天线元件,每个元件的相对相位各不相同,从而控制辐射图或波束。波束可以通过电子方式对准各个方向,从而克服机械控制天线所具有的速度受限和可靠性问题。因此,它可以极大地降低尺寸、重量和功耗 (SWaP),使其成为备受雷达、通信、航空航天和电子战等国防应用的青睐。
据不完全统计,未来一段时间内,ADC/DAC芯片在有源/无源相控阵雷达领域的军方采购需求高达3000多万只,市场体量上百亿人民币量级。同时,在各类军用载具(飞机、舰艇等)上,雷达的使用也是十分充分的。不仅有进攻用探测雷达,也有防守用雷达信号接收机,使各类军用载具的雷达使用率大幅度提高。未来五年军民市场规模有望合计达到600亿美元(约合人民币3600亿元),全球占比37.5%。2016-2020年我国军用雷达市场有望达到170亿美元。受益军工电子信息化以及弥补差距,雷达军用市场空间广阔。随着国家经费投入、装备平台建设及编制改革的推进,预计军工电子信息化未来十年市场空间超万亿。军用雷达搭载平台包括军机、舰船、坦克等。目前中国与美俄在军机产业链、海军力量、坦克数量上差距巨大,在规模扩大、更新换代的驱动下,军用雷达有望实现大规模发展。
国产供应商逐渐发力
相比于起步于上个世纪60年代的国际竞争对手,第一批国产民营ADC./DAC芯片设计企业普遍于2003-2013年前后才开始创业,目前已经有多家上市公司:如芯海科技(2003,于2020年登陆科创板)、天微半导体(2003)、昆腾微(2006,冲击科创板失利)、海芯(2006)、思瑞浦(2007,于2020年登陆科创板)、圣邦微(2007,于2017年在创业板上市)、芯佰微(2008)、云芯(2010)、国石半导体(2011)、迅芯(2013);也有国企背景的改制企业:如上海贝岭(老牌国企,主板上市)、美辰微(中电14所,2010)、吉芯(中电24所,2019)、民芯(航天772所,2005);以及2016年以来的后起之秀,都有深厚的海内外知名高校背景和VC/PE的加持:如智毅聚芯(2016)、韬润半导体(2016)、治精微(2017)、九天睿芯(2018)、灵矽微(2018)、类比半导体(2018)等。