電源管理芯片：一個高達255億美元的市場

行業資訊|Industry News|

2022-07-19 12:52:00 9

在我們的日常生活中，我們總是使用必須使用功率集成電路 (Power IC) 才能正常運行的設備或工具。功率 IC 用于幾乎所有電氣和電子系統，從消費電子到航空航天，每種應用都有不同的要求。電源 IC 用于管理、控制和監控這些應用中的電源。每個應用的電源 IC 數量隨著技術的發展而變化：應用越復雜，電源 IC 的數量就越多（圖 1）。電源 IC 有多種類型，其中包括多通道電源管理集成電路 (PMIC)、DC/DC 開關穩壓器、電池管理集成電路 (BMIC)、線性穩壓器、監控器、定序器、電壓基準等。

一個不斷增長的市場

預計到 2026 年，總功率 IC 市場規模將超過 255 億美元，2020 年至 2026 年間的復合年增長率為 3% 。這種增長隱藏了一些差異，因為并非所有電源 IC 市場都以相同的速度增長，而且驅動因素可能因一種類型的電源 IC 而異。Yole Développement (Yole) 的分析師注意到，盡管發生了 COVID-19，但電源 IC 市場在過去兩年中*彈性，隨著消費者需求的增長，該市場在 2019 年至 2020 年期間同比增長近 1.5%大幅增加。

仔細觀察電源 IC 可以發現，四種主要類型目前約占整個電源 IC 市場的 70%：多通道 PMIC、DC/DC 開關穩壓器、線性穩壓器和 BMIC。

多通道 PMIC 市場在 2020 年超過 45 億美元，預計到 2026 年將達到約 53 億美元，在此預測期內的復合年增長率為 2.6%。這種類型的組件在同一封裝內包含多個 DC/DC 轉換器和線性穩壓器。因此，它們主要用于尺寸很重要的應用中，例如智能手機和 ADAS，為具有不同電壓和電流要求的多個獨立負載供電也就不足為奇了。

2020 年，多通道 PMIC 占功率 IC 市場的 21%。蘋果、高通、英特爾和三星 S.LSI 等廠商在這個市場上非常強大，這涉及到大部分智能手機制造商。

DC/DC 開關穩壓器是第二大元器件市場，2020 年市場份額約為 17%。這個市場超過 3 美元。2020-2026 年為 2.9%。DC/DC開關穩壓器有幾種類型，其中降壓轉換器使用最多，主要是將輸入電壓降壓到所需的輸出電壓。DC/DC 開關穩壓器幾乎用于所有可用電壓與所需電壓之比較高的應用中。

另一種增長迅速的組件是 BMIC，它由運輸電氣化以及電力和醫療工具的電池化驅動。以 14% 的市場份額，代表了 2020 年第三大功率 IC 市場。

最后，線性穩壓器組件在所有應用中都很普遍，在 2020 年以 13% 的市場份額位居第四位。它們主要用于具有極低電壓要求且對噪聲高度敏感的功率器件。

德州儀器有望繼續在 DC/DC 開關、BMIC 和線性穩壓器市場保持*地位，因為它們提供了*的產品組合。然而，隨著Maxim Integrated收購的完成，Analog Devices 將在 DC/DC 開關穩壓器和線性穩壓器市場與 TI 展開直接競爭。

在設備級別觀察到差異，并且從一個應用程序到另一個應用程序也可以看到它們。兩個應用程序象征著這種增長的不對稱性：移動和消費，以及汽車。

移動和消費類市場，最大但不太活躍的市場

移動和消費類應用將電源 IC 集成到手機、家用電器、可穿戴設備和娛樂設備中，代表了電源 IC 的最大市場（圖 3）。預計將從 2020 年的 107 億美元增長到 2026 年的 116 億美元以上，預測期內的復合年增長率為 1.4%。這個市場在未來五年內只會略有增長，因為它是一個眾所周知且已經建立的市場，主要由智能手機等大批量制造驅動。盡管增長緩慢，但由于巨大的成本壓力，預計移動和消費類電源 IC 市場的市場份額將從 2020 年的 50% 下降到 2026 年的 45%。

為了保持競爭力，電源 IC 供應商有義務以合理的質量保持盡可能低的平均售價。2020 年，移動和消費類電源 IC 市場由多通道 PMIC 和 DC/DC 開關穩壓器主導，市場份額分別為 42% 和 16%。由于智能手機對多通道 PMIC 的高需求，高通將繼續成為該市場的領導者。另外兩家公司——Dialog Semiconductor 和 Texas Instruments在這個市場依然扮演重要的角色。然而，在蘋果決定——其最大的客戶——完全在內部制造 PMIC 之后，Dialog半導體改變戰略，被瑞薩電子收購。通過此次收購，瑞薩預計將繼承三星、小米、Oppo 和松下作為客戶，以鞏固其在該市場的地位。

是什么推動了汽車電源 IC 市場？

汽車是功率 IC 最有前途的市場。預計將從 2020 年的約 22.5 億美元增長到 2026 年的超過 37 億美元，預測期內的復合年增長率為 9%。這包括 ADAS、車載信息娛樂、車身和便利性以及動力系統。以下兩種需求解釋了這種高增長的原因：交通電氣化和自動駕駛。

一段時間以來，全球已經就行業脫碳的必要性達成一致，以減少二氧化碳排放量。由于運輸是該行業中污染最嚴重的部分，該部分電氣化將顯著減少二氧化碳排放。

乘用車和輕型商用電動汽車（混合動力和全電動汽車）預計到 2026 年將占市場的近 47%。電動汽車需要許多 BMIC 來管理通過 EV 電池的功率流。因此，需要大量的 BMIC 來支持汽車電氣化的快速增長。據 Yole Développement 預測，汽車 BMIC 市場將從 2020 年的 10 億美元增長到 2026 年的約 20 億美元。因此，其市場份額將從 2020 年汽車電源 IC 市場的 45% 增長到約 52%到 2026 年。

推動汽車電源 IC 市場的另一個因素是自動駕駛。現代汽車越來越多地配備了復雜和敏感的功能，例如*駕駛輔助系統 (ADAS) 和信息娛樂系統。這些復雜而敏感的功能使用電源 IC 作為接口，以有效地確保和監控電力系統中正確的潮流。

在未來幾年，由于現代汽車自動化水平的提高，這些功能的數量預計將顯著增長。汽車電源 IC 市場主要由德州儀器、高通和 ADI 等公司主導，這些公司在多通道 PMIC 和 BMIC 市場都非常強大。

COVID-19 和芯片短缺，

推動300 毫米晶圓廠投資加速

在過去的幾年中，半導體行業受到不同事件的影響，例如 COVID-19 危機和芯片短缺。因此，功率 IC 半導體廠商正在通過擴建或建設新的生產線來增加晶圓廠的產能。投資 300 毫米晶圓廠的原因因人而異。例如，德州儀器正在投資 300 毫米晶圓廠，通過使用更先進的設備來提高每片晶圓的芯片數和產量，從而提高生產效率以保持競爭力。另一方面，英飛凌等公司正在投資 300mm 晶圓廠以增加制造量，以滿足快速增長的需求。

不同市場對半導體的需求不斷增長，這些市場并不局限于功率 IC 組件。增加內部制造以更好地控制供應鏈，這是300 毫米晶圓廠的投資增加的另一個原因。

在投資 300mm 晶圓廠的 Power IC IDM 中，TI 是迄今為止最激進的投資于 Richardson 和 Sherman 的晶圓廠。該公司目前將其總晶圓的約 20% 外包，主要用于邏輯和嵌入式 IC。

功率IC廠商的商業模式和供應鏈策略

功率 IC 市場主要由三種商業模式主導：IDM、代工廠和無晶圓廠（圖 4）。IDM 控制他們的供應鏈，并在內部或通過分包一些步驟來制造和封裝他們的功率 IC 設備，這是低增值設備。德州儀器和模擬設備公司等公司都是 IDM，他們控制著從設計到封裝設備的大部分電源 IC。

另一方面，幾家Power IC代工廠主要專注于標準產品，現成的功率IC器件。如今，臺積電和中芯國際等亞洲廠商主導著代工業務。然而，由于政府的壓力，預計未來幾年對亞洲代工廠的依賴將會減少。

最后，像高通這樣的公司是無晶圓廠的，他們設計自己的組件，但將制造和封裝分包出去。在這種商業模式中，有兩個制造流程：

交鑰匙制造：公司通過這種商業模式與一家代工廠簽訂合同，該代工廠為他們提供完全組裝和測試的電源 IC。

兩階段制造：無晶圓廠公司從制造代工廠購買芯片或晶圓，并與第三方簽訂制造服務合同。

除了這三種主要的商業模式，第四種——fablite——正變得越來越*，這主要出現在中國。它依賴于鎖定晶圓廠和 OSAT 中的某些生產線。這種新興的商業模式結合了 IDM 和無晶圓廠的優勢。

由于功率 IC 市場是高度成本驅動的，而技術發展迅速，在過去幾年中觀察到了幾起并購。為了保持可持續增長、鞏固市場地位或保持競爭力，參與者遵循不同的策略。一些投資或收購其他公司以擴大市場覆蓋范圍并擴大或多樣化其產品組合。其他人從第三方購買或許可技術以提高其技術能力、推出新產品或增強現有產品以保持技術競爭力。

2021 年，瑞薩電子收購Dialog Semiconductor帶來IP，高度集成和高能效混合信號 IC，并鞏固了其在汽車、消費和工業應用中的地位。另一方面，通過收購Maxim Integrated，ADI公司繼承了Maxim Integrated的200mm晶圓廠，然后減少了外包生產。

由于所有應用都需要功率 IC 器件，功率 IC 市場將繼續增長。一些因素，例如交通電氣化、自動駕駛、電力和醫療工具的電池化，以及樓宇和工廠自動化，將繼續推動市場發展。更多并購有望成為龍頭企業鞏固其市場地位或擴大其業務組合。

另一方面，大型企業對內部制造的投資將繼續，因為這些企業將維持他們快速增長的市場份額并確保他們的供應鏈。COVID-19 和半導體短缺促使歐盟和美國政府采取了一項本地半導體制造計劃，以減少對亞洲制造商的依賴。

然而，中國政府在技術依賴方面也采取了同樣的做法，預計未來五年將擴大其功率 IC 市場份額。

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