一枚小小的充電IC，為什么能難倒蘋(píng)果華為三星？

作者 |  云鵬
編輯 |  漠影就在最近，一家名為NuVolta（伏達）的中國半導體廠(chǎng)商推出了全球首款支持100W功率的單芯片電荷泵快充芯片，一時(shí)間引發(fā)了業(yè)內對國產(chǎn)充電芯片技術(shù)的關(guān)注。

曾經(jīng)一枚小小的電源管理芯片，讓蘋(píng)果不得不斥資6億美元收購英國Dialog才實(shí)現了自研、讓華為高端手機充電器的生產(chǎn)一度陷入困境，而三星Note7的電池事故也與電源管理芯片相關(guān)技術(shù)的疏漏有著(zhù)千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。我們都知道，芯片分為模擬芯片和數字芯片兩大類(lèi)，而電源管理芯片，雖然看起來(lái)不起眼，甚至有些“邊緣”，但實(shí)際上卻是模擬芯片最大的細分市場(chǎng)之一。甚至簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，只要用電來(lái)工作的設備，幾乎都需要這類(lèi)芯片，從日用家電到手機電腦，從通信****到智能汽車(chē)。據方正證券預測，2026年全球電源管理芯片市場(chǎng)規?；蜻_到550億美元，也就是3500多億人民幣。在這巨大的潛在市場(chǎng)背后，一方面歐美日韓廠(chǎng)商占據了當下八成以上的市場(chǎng)，而另一方面，中國廠(chǎng)商也正在加速崛起。在技術(shù)、產(chǎn)品、市場(chǎng)三方面發(fā)力追趕之下，電源管理芯片，很可能成為中國模擬芯片技術(shù)領(lǐng)域下一個(gè)關(guān)鍵突破口

年出貨640億顆，“帶電”的東西都跑不了

在深入挖掘電源管理芯片產(chǎn)業(yè)之前，我們先要弄清楚電源管理芯片到底是什么，因為關(guān)于它的稱(chēng)呼其實(shí)是非常繁雜的。隨著(zhù)國內智能手機紛紛向著(zhù)“百瓦快充”發(fā)展，各類(lèi)充電名詞也躍入市場(chǎng)，電荷泵芯片、快充芯片、充電IC、電源IC，聽(tīng)起來(lái)多種多樣，實(shí)際上，它們都是電源管理芯片的某一類(lèi)，甚至只是同一類(lèi)芯片的不同習慣叫法。簡(jiǎn)單來(lái)理解，就是跟“管電”、“充電”相關(guān)，“帶電”的，基本上都可以稱(chēng)為電源管理芯片。這類(lèi)芯片通常的作用就是將電分配給設備中不同的用電器件。不論什么產(chǎn)品，只要用電，就要用到這種芯片。

也正因如此，電源管理芯片的細分種類(lèi)非常多。比如把電線(xiàn)中的交流電轉換為手機電腦所使用的直流電的各類(lèi)AD-DC轉換器、在手機電腦內部調節直流電的各類(lèi)DC-DC轉換器，都屬于電源管理芯片的一類(lèi)。去年下半年120W、125W國產(chǎn)手機快充新技術(shù)密集發(fā)布，電荷泵芯片著(zhù)實(shí)火了一把。前段時(shí)間NuVolta發(fā)布的就是一款電荷泵芯片，這也是電源管理芯片的一類(lèi)。還有一類(lèi)芯片被稱(chēng)為PMIC，這其實(shí)是一種多通道電源管理芯片，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是單顆芯片內集成了多種電源管理功能的芯片，像高通、聯(lián)發(fā)科、海思等手機芯片廠(chǎng)商一般會(huì )主打PMIC產(chǎn)品，并與SoC主控綁定銷(xiāo)售。除此之外，我們常見(jiàn)的LED屏幕燈珠、手機中的振動(dòng)馬達，都需特定的一些電源管理芯片的驅動(dòng)才能工作。可以說(shuō)，從天上飛的到地上跑的，大到飛機火車(chē)等交通工具，小到各類(lèi)消費電子產(chǎn)品，都會(huì )用到電源管理芯片。根據IC Insights數據顯示，2019年電源管理模擬器件大約就占據了芯片市場(chǎng)出貨總量的21％，在所有芯片種類(lèi)中位列第一，甚至超過(guò)第二和第三類(lèi)別芯片出貨量總和，出貨量約為639.69億顆。640億顆，什么概念？平均下來(lái)，地球上每個(gè)人每年都會(huì )用到10顆電源管理芯片?？梢钥隙ǖ恼f(shuō)，電源管理芯片是模擬芯片行業(yè)中最大的細分市場(chǎng)。
歐美吃去八成市場(chǎng)，
一家公司有12.5萬(wàn)種產(chǎn)品什么概念？

可電源管理芯片市場(chǎng)這樣一塊肥肉，卻基本上都被歐美日韓企業(yè)吃去了，僅歐美企業(yè)就占據了全球70%以上的市場(chǎng)。在電源管理芯片核心的芯片設計領(lǐng)域，美國的德州儀器、高通、ADI、美信，德國的英飛凌，都成為了毋庸置疑的巨頭。德州儀器更是一家占據了全球電源管理芯片市場(chǎng)21%的份額，并且產(chǎn)品的各項技術(shù)指標都處于業(yè)內領(lǐng)先地位。今年一季度，德州儀器模擬產(chǎn)品收入為32.8億美元，占總營(yíng)收比例為76%，而電源管理芯片就是其模擬產(chǎn)品中的占比大頭之一。

在國內電源管理芯片市場(chǎng)，歐美企業(yè)甚至占據了80%以上的份額。當然，國內有不少廠(chǎng)商也在積極布局，比如圣邦微電子、南芯半導體、鈺泰半導體、芯朋微、杰華特等，但國內廠(chǎng)商目前市場(chǎng)占有率較低并且客戶(hù)也聚焦于國內相關(guān)企業(yè)。在芯片代工側，電源管理芯片這類(lèi)產(chǎn)品本身對芯片制程工藝的要求并不高，因此除了臺積電之外，韓國東部高科、中芯國際、華潤微電子等廠(chǎng)商都從中分得了部分市場(chǎng)。電源管理芯片市場(chǎng)有著(zhù)自身鮮明的特點(diǎn)，由于涉及行業(yè)眾多，因此該市場(chǎng)的細分產(chǎn)品品類(lèi)極多，掌握越多的產(chǎn)品品類(lèi)，廠(chǎng)商就有機會(huì )占據更多市場(chǎng)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是“品類(lèi)越多的企業(yè)，行業(yè)競爭力越強”。目前行業(yè)龍頭美國德州儀器擁有大約12.5萬(wàn)種電源管理類(lèi)產(chǎn)品，位列第三的ADI則有4萬(wàn)多種產(chǎn)品。

國內企業(yè)這邊，圣邦微電子作為中國模擬芯片領(lǐng)域位于前列的企業(yè)，擁有信號鏈和電源管理類(lèi)產(chǎn)品共計1400多種；韋爾股份擁有950多種，而力芯微、富滿(mǎn)電子等廠(chǎng)商的產(chǎn)品種類(lèi)則在400-500種之間。12.5萬(wàn)種對比1400種，其間產(chǎn)品品類(lèi)豐富度差距，已經(jīng)不在同一個(gè)數量級上了。這也是在電源管理芯片行業(yè)中，企業(yè)之間差距的核心體現。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，國外頭部廠(chǎng)商產(chǎn)品品類(lèi)齊全、覆蓋領(lǐng)域多，競爭力強；而國內廠(chǎng)商品類(lèi)較少，因此目前只能在細分領(lǐng)域具有一定的競爭力。
到底哪里卡了脖子？
收購頻頻專(zhuān)利重重，“明星工程師”成關(guān)鍵

當然，這些海外巨頭取得的今天的成績(jì)，也不是一日之功。實(shí)際上，電源管理芯片是一個(gè)非常需要時(shí)間積累的行業(yè)，這也是國內企業(yè)在該領(lǐng)域遲遲難以突破的主要因素之一。就比如美國德州儀器這樣的巨頭公司，幾乎與“半導體”同齡，在半導體行業(yè)發(fā)展的早期，積累了大量的人才和技術(shù)，通過(guò)市場(chǎng)規模優(yōu)勢積累資本，并不斷通過(guò)收購拓展自己的產(chǎn)品覆蓋范圍。

早在2007年，德州儀器就收購了本土廠(chǎng)商POWERPRECISE Solutions，豐富了其電源管理芯片產(chǎn)品線(xiàn)，2009年，德州儀器又拿下了美國專(zhuān)注電源管理芯片設計的廠(chǎng)商Ciclon。2011年，德州儀器斥資65億美元收購了美國國家半導體，這可是十年前的65億美元，足可以稱(chēng)之為一筆巨資。要知道，2010年年底，德州儀器賬上全部的現金也只有30億美元。當時(shí)，美國國家半導體也是一家有著(zhù)52年歷史的老牌廠(chǎng)商，掌握著(zhù)1.2萬(wàn)種模擬芯片產(chǎn)品，而當時(shí)的德州儀器也僅掌握了3萬(wàn)余種?？梢哉f(shuō)，兩者的合并，基本上奠定了德州儀器在模擬芯片市場(chǎng)的霸主地位。與德州儀器類(lèi)似，ADI、安森美、瑞薩電子等公司都通過(guò)收購不斷拓展自身在電源管理芯片領(lǐng)域的份額和技術(shù)優(yōu)勢。電源管理芯片這類(lèi)模擬芯片，涉及大量細分市場(chǎng)和專(zhuān)利壁壘，對于這些巨頭來(lái)說(shuō)，“買(mǎi)買(mǎi)買(mǎi)”顯然是最快也是最穩妥的方式。而這讓巨頭們的先發(fā)優(yōu)勢更加凸顯，后來(lái)者很難在短時(shí)間內找到突破口。甚至技術(shù)研發(fā)實(shí)力強如蘋(píng)果，為了實(shí)現電源管理芯片的自研，也不得不在2018年斥資6億美元收購了英國Dialog，才將電源管理芯片技術(shù)握在了自己手里。如今iPhone 12系列中使用的就是蘋(píng)果自研PMIC，我們有理由相信，蘋(píng)果iPhone系列產(chǎn)品出色的功耗控制，不僅僅是A系芯片的功勞，更與其出色的電源管理技術(shù)密不可分。

除了漫長(cháng)的積累和不斷收購，如高通、聯(lián)發(fā)科這樣的企業(yè)，通過(guò)另一種方式贏(yíng)得了電源管理芯片市場(chǎng)的份額——將自家SoC和PMIC綁定銷(xiāo)售。大家都知道，同一家芯片廠(chǎng)商的PMIC與SoC芯片的協(xié)同能力、兼容性都更好，并且手機芯片廠(chǎng)商也經(jīng)常采用“打包”的方式銷(xiāo)售SoC和PMIC，客觀(guān)上極大提升了這些廠(chǎng)商在電源管理芯片市場(chǎng)的競爭力，也提升了它們的市場(chǎng)份額。要知道，在全球電源管理芯片市場(chǎng)中，高通是僅次于德州儀器的第二大廠(chǎng)商，占比超過(guò)了15%，這是許多專(zhuān)注模擬芯片的廠(chǎng)商都望塵莫及的，從中我們也能看到智能手機等移動(dòng)設備對電源管理芯片的需求之大。

通過(guò)這些巨頭的崛起我們也能看到，電源管理芯片這類(lèi)模擬芯片，不像我們常見(jiàn)的SoC芯片需要非常先進(jìn)的工藝制程和極其復雜的架構設計，而更看重產(chǎn)品品類(lèi)豐富度以及配套生態(tài)的完善。目前國內企業(yè)大都比較年輕，甚至不少都成立于2017、2018年前后，即使如圣邦微電子這樣的龍頭企業(yè)，也才成立14年，行業(yè)積累與海外巨頭仍有較大差距。除此之外，在與方正電子分析師深入交流中我了解到，模擬芯片行業(yè)在技術(shù)和人才方面也是有著(zhù)自身特點(diǎn)的，它非常吃工程師的“單兵作戰能力”，因此特別依賴(lài)明星工程師。歐美老牌企業(yè)距離大學(xué)、研究機構更近，有著(zhù)“近水樓臺先得月”的優(yōu)勢，同時(shí)同一領(lǐng)域形成的學(xué)術(shù)圈也更具吸引力，可以更好地把握住半導體領(lǐng)域的核心技術(shù)人才，這也是國內企業(yè)的差距所在。要知道，電源管理芯片雖然在手機整體成本中只占據了大概2%，但其利潤卻很高，外國頭部廠(chǎng)商的毛利率甚至可以達到65%以上。吃去利潤大頭，讓這些巨頭更有底氣去收購企業(yè)，爭奪關(guān)鍵人才。反觀(guān)國內，單兵作戰可能并不是國內廠(chǎng)商的特長(cháng)，一方面，國內廠(chǎng)商市場(chǎng)規模較小，利潤較低，重金留人不是它們的強項，而另一方面，中國大陸企業(yè)更擅長(cháng)的通常是以“集體攻堅”的作戰方式去解決問(wèn)題。比較有意思的是，在國內電源管理芯片龍頭企業(yè)中，圣邦股份董事長(cháng)兼總經(jīng)理張世龍來(lái)自德州儀器；南芯半導體科技有限公司創(chuàng )始人&CEO阮晨也同樣曾任職于德州儀器；而矽力杰的創(chuàng )始人陳偉還擔任過(guò)MPS副總裁。可以看出，大陸電源管理芯片產(chǎn)業(yè)崛起，關(guān)鍵人才的力量仍然起到了至關(guān)重要的作用。這也印證了模擬芯片行業(yè)更加依賴(lài)明星工程師的判斷。
國產(chǎn)化替代暗流涌動(dòng)，
TWS、智能音箱火爆成催化劑

總體來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品品類(lèi)豐富度、專(zhuān)利數量、關(guān)鍵人才、行業(yè)積累都是國內企業(yè)的短板，但不可否認的是，面對美國德州儀器、高通、美信這樣的強勁對手，中國大陸企業(yè)仍然在積極尋找自己在這條賽道上的突破口。最近NoVolta電荷泵芯片新品之所以可以在智能手機行業(yè)中引起不小的波動(dòng)，也正是因為行業(yè)逐漸將目光更多地聚焦于國內芯片廠(chǎng)商。比如在今天非?；鸨腡WS耳機市場(chǎng)中，安卓TWS耳機的出貨量和市場(chǎng)占比都在不斷提升，甚至年初有報道稱(chēng)，“山寨TWS耳機”年出貨量已經(jīng)達到6億部，這些市場(chǎng)變化都為電源芯片帶來(lái)很大的國產(chǎn)化替代空間。據了解，目前鈺泰半導體、圣邦微電子、矽力杰、韋爾股份等廠(chǎng)商的電源管理芯片都已經(jīng)應用在了不少安卓TWS耳機中。而智能音箱等新興消費電子類(lèi)產(chǎn)品的火爆也增加了國產(chǎn)電源管理芯片的使用。

國內廠(chǎng)商鈺泰半導體在DC-DC轉換器技術(shù)領(lǐng)域，已經(jīng)可以做到與矽力杰、德州儀器等廠(chǎng)商技術(shù)相當。另外就是大家非常熟悉的家電領(lǐng)域，該領(lǐng)域電源管理芯片的技術(shù)門(mén)檻并不高，并且市場(chǎng)增量仍然比較可觀(guān)，因此國內不少芯片廠(chǎng)商都在陸續進(jìn)入。比如芯朋微就是國內智能家電領(lǐng)域的重要供應商之一，目前已經(jīng)拿下美的、格力、創(chuàng )維、中興、華為等大客戶(hù)，并且在去年剛剛完成了科創(chuàng )板上市。除了廠(chǎng)商自身的努力，國內資本市場(chǎng)也對這些電源管理芯片頭部企業(yè)更加重視。2019年8月，華為旗下的哈勃投資投資了杰華特微電子，湖北小米長(cháng)江產(chǎn)業(yè)基金合伙企業(yè)也先后對南芯半導體和必易微電子進(jìn)行了投資。目前南芯半導體已經(jīng)進(jìn)入華為、三星、小米、Anker等客戶(hù)的供應鏈，2019推出了國內首款電荷泵充電器，打破了超級快充電荷泵芯片的國外壟斷。從市場(chǎng)整體變化來(lái)看，電源管理芯片產(chǎn)業(yè)正在呈現由歐美、日韓向中國大陸轉移的趨勢。方正證券報告稱(chēng)，當下臺灣和大陸企業(yè)的競爭讓這些海外巨頭無(wú)法維持原來(lái)的超高毛利，從而逐步淡出了民用消費市場(chǎng)。一方面，電源管理芯片對制程工藝要求不高，大陸芯片代工廠(chǎng)商基本都可以生產(chǎn)，并且近年來(lái)很多模擬芯片相關(guān)人才回流，也進(jìn)一步縮小了國內廠(chǎng)商和海外巨頭之間的整體技術(shù)差距。另一方面，不可忽略的是，中美在半導體技術(shù)領(lǐng)域的摩擦、海外新冠肺炎疫情持續發(fā)展等客觀(guān)因素，都進(jìn)一步增加了電源管理芯片市場(chǎng)對中國大陸企業(yè)產(chǎn)品的需求。供應鏈的安全可控，成為了所有科技企業(yè)都不能忽視的一點(diǎn)。
結語(yǔ)：充電IC崛起成國產(chǎn)半導體追趕縮影

從2019年電荷泵芯片首次突破外國壟斷，到2021年單芯片電荷泵芯片性能做到全球領(lǐng)先，中國廠(chǎng)商在電源管理芯片領(lǐng)域的追趕不斷加速，甚至在部分細分賽道追上了海外巨頭的腳步。但我們也能清晰地看到，歐美企業(yè)在核心技術(shù)、關(guān)鍵人才、產(chǎn)品品類(lèi)覆蓋度、市場(chǎng)規模等方面的領(lǐng)先優(yōu)勢依然十分明顯。未來(lái)，智能汽車(chē)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、消費電子等行業(yè)的高速發(fā)展，必將進(jìn)一步帶動(dòng)電源管理芯片市場(chǎng)規模的增長(cháng)，而中國芯片廠(chǎng)商能否在海外巨頭重重封鎖下成功突圍，或許將成為國產(chǎn)半導體技術(shù)崛起的關(guān)鍵一役。