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半导体投资入门科普

半导体行业观察 ·2020-11-22 11:59·半导体行业观察
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产业分析


半导体产业链与应用类别


1.半导体分类:按照制造技术分为分立器件、集成电路、光电子、传感器等。其中集成电路占比达到80%-90%。


2.集成电路分类:集成电路又分为模拟电路、逻辑电路、微处理器、和存储器。


3.应用领域:半导体下游是通信、计算机、消费电子、汽车电子等具体的应用。其中网络通信、计算机、消费电子和工业控制是最大的市场。


半导体应用分类


集成电路:1)按照信号处理不同分为:模拟电路、数字电路;2)按照应用复杂程度与广度分为:专用电路和通用电路。


1.模拟电路:处理模拟信号,包括射频芯片、指纹识别芯片、图像芯片、电源管理芯片等,应用于图像,声音,触感,温度,湿度,微波,电信号处理等方面。


2.数电路:进行逻辑运算,包括CPU等微元件、存储器、手机基带等逻辑芯片,应用于计算机、电子通信、存储器以及显示等系统领域。


3.高端通用集成电路:技术复杂度高、标准统一、通用性强,量大面广。主要包括处理器、存储器,以及FPGA(现场可编程门阵列)、AD/DA(模数/数模转换)等。


4.专用集成电路:针对特定系统需求设计的集成电路。每种专用集成电路都属于一类细分市场,例如,通信设备的高频大容量数据交换芯片;汽车辅助驾驶系统芯片、视觉传感和图像处理芯片等。


5.DOS器件:分立器件、光电器件和传感器组成的半导体元件(DOS器件)。广泛应用于传感器、光电显示设备、功率器件(含射频器件)。


半导体应用制程分类


1.40nm阶段技术成熟,拥有25%的产能:据ICInsight(2017)统计全球代工厂有超过25%的产能都已经进入到40nm阶段。市场属于头部厂商,部分厂商先进制程应用包括14/16nm的高性能ASIC/ASSP/FPGA。


2.80-200nm有22%的产能:包括90nm、130nm以及180nm,代工厂全覆盖该阶段制程技术。市场模拟芯片大范围应用。


3.200nm以上仍保持50%以上的产能:占据主流的仍然是60nm-80nm之间(尤其是65nm)以及200nm至400nm之间(包括250nm以及350nm)。


4.400-500nm依然广泛使用:在标准模拟、逻辑器件和高压IC等领域依然在应用。



市场概况一:全球半导体及子类市场份额


1.半导体产业规模:2017年已突破4000亿美元,2018年预计到4500亿美元。


2.集成电路是主要贡献者:2017年集成电路达到3400亿美元以上,占到全球半导体市场总值的83.2%。存储器占到全球半导体市场总值的30.1%。


3.其他应用市场:DOS市场2017年为685.02亿美元,同比增长10.1%,占到全球半导体市场总值的16.8%。主要得益于功率器件、MEMS、射频器件、汽车电子、AI等的推动:传感器125亿美元(年复合增长23%),光电子达到344亿美元(年复合增长10.4%),分立器216亿美元(年复合增长2.8%)。


市场概况二:物联网、汽车电子、服务器发展的市场驱动


1.物联网快速发展将激活海量智能终端:物联网代表的信息感知及处理推动信息产业进入第三次浪潮。小到智能手机、汽车,大到智能工厂,未来智能终端将深入渗透:2014年全球联网设备有37.5亿台,比2013年增加24%,预计到2020年时,物联网安装基数将达到250亿。


2.物联网半导体的细分领域:物联网应用半导体的领域集中在感知层,占据整个价值量的15-25%,整体市场在2020年有望达到350亿美元。物联网终端成本主要集中在处理器(MCU/AP)、传感器以及无线通信芯片,总共占比可能达到60%-70%。MCU、通信芯片和传感器芯片在未来四年内将具有更大的增长弹性。


市场概况三:全球半导体应用领域的变化

1.服务器:服务器市场增长结合PC企稳,GPU、CPU等计算类芯片以及存储器将受益:

a.服务器:下游需求提升,出货量整体增长,结构上高性能服务器占比提高,进一步加大了对芯片需求的拉动;

b.PC出货趋稳:2017年以来全球PC出货量同比止跌,笔记本市场方面,2017年出货量有所回暖。对CPU、GPU、存储器市场扰动减少。


2.汽车电子发展:汽车电子零部件及半导体器件含量提升的核心逻辑在于ECU(电控单元)数量及单体价值齐升,车用半导体市场规模有望长期稳定增长:

a.汽车市场结构改变:各国政策驱动新能源汽车出货占比提升;

b.电控单元数量提升:电气化、智能化、新能源化推动车用芯片及DOS数量提升;

c.安全性、可靠性、实时性:对性能提出更高要求,带动车用ECU单价提升。


国产化竞争格局:


模拟电路概况



模拟电路概况一:分类与应用方向


1.模拟芯片:包括各种放大器、模拟开关、接口电路、无线及射频IC、数据转换芯片、各类电源管理及驱动芯片。

a.信号链类模拟芯片:为各类放大器芯片(包括运算放大器、音频放大器和视频驱动器等)、模拟开关及接口电路等。

b.电源管理类模拟芯片:LED驱动电路以及线性稳压器、ADC/DAC转换器、CPU电源监测电路、锂电池充电管理芯片、过压保护电路及负载开关等非驱动类电源管理产品。


2.通用模拟芯片和专用模拟芯片:

a.通用模拟芯片:包括放大器、数据转换、比较器、电源管理、数据转换芯片等产品。

b.专用模拟芯片:指专门应用于特定领域的芯片。


3.应用方向:通信、汽车、电脑周边和消费电子领域,其中消费和通信领域占比最大。


模拟电路概况二:技术要求


1.产业链中晶元和封装占成本96%。


2.晶元:基本使用8寸晶元,因出货量大,可以平滑成本。


3.设计:一般性电路设计下,强调仿真设计:

a.电路设计:依据电路功能完成电路的设计;

b.前仿真:电路功能的仿真,包括功耗,电流,电压,温度,压摆幅,输入输出特性等参数的仿真;

c.版图设计:依据所设计的电路画版图;

d.后仿真:对所画的版图进行仿真,并与前仿真比较;

e.后续处理。


4.制程:不要求先进工艺,目前0.18um/0.13um使用居多。


5.封装:封装集合在其他电路和器件上,如SOC,SIP封装


模拟电路概况三:应用方向及发展趋势


1.电源管理芯片:模拟芯片中份额最大的种类,约占53%。用于调节电力使用情况,以保持设备运行温度较低,延长电池终端系统的电池寿命。


2.信号转换模拟芯片:通信和消费领域是最大的应用市场,特别是模数转换器、混合信号器件等信号转换器。


3.具体产品:大型视频广告牌、视频监控系统、LED展示板、医疗设备、交通运输系统,高清电视等,都涵盖了包括运算放大器、LED背光驱动、音视频驱动、模数/数模转换器、接口电路等多种模拟芯片。


4.未来趋势:高性能需求要求产品具备更高的精度、更快的速度、稳定清晰的声音、生动绚丽的图像、更长的电池使用时间等,以放大器、转换器、电源管理、用户界面为代表的模拟芯片技术成为电子产业创新的一个新引擎。



市场规模于竞争格局


1.总体规模巨大:模拟芯片全球规模达到527亿美元,国内规模达到327亿美元,占据全球份额的62%。国内增长速度高于国际市场。


2.市场特点:生命周期可长达10年,有“一年数字,十年模拟”的说法。不易受单一产业景气变动影响,市场波动幅度相对较小。


3.细分品类繁多,细分赛道极多:下游应用的多元化导致细分赛道极多,但基本在国际巨头手中,仅德州仪器一家企业在售产品就达上万款:

a.亚德诺(ADI):数据转换和信号调理技术全球领先;

b.英飞凌:功率器件出货量最大;

c.美信:模拟和混合信号集成产品上全球领导者;

d.意法半导体:传感器与功率芯片、汽车芯片和嵌入式处理解决方案;

e.德州仪器(TI):全球模拟集成电路市场的领导地位。


4.国产机会:我国模拟集成电路产品约占世界产量的60%,产量仅占世界份额的10%左右。整个市场不存在单一企业在所有模拟IC细分市场占优的情况,细分赛道仍存在大量国产突破机会。





数字电路



数字电路概况一:分类


1.数字集成电路:又称为逻辑电路,进行逻辑运算,按照摩尔定律发展,使用最先进的制程工艺,现阶段是16/14nm。


2.应用领域包括:包括计算机、电子通信、存储器以及显示等系统领域。


3.根据用途分类:包括微处理器通用型的集成电路(中小规模集成电路)产品,微处理(如MCU、MPU)产品和中大规模的集成电路产品(如CPU、GPU。存储器)等以及特定用途的集成电路产品(如ASIC)等。


数字电路概况二:技术要求


产业链主要包括设计、制造、封装与测试。成本集中在设计和制程阶段。


1.晶元:使用12寸晶圆片,更大程度摊薄芯片成本。


2.设计:包含电路设计、算法和硬件架构的设计,更加综合的考注重虑功能、性能、尺寸以及工艺等,特别是尺寸与工艺。


3.制程:使用先进制程工艺(从7nm-90nm制程),最先进制程是16/14nm,成熟工艺为28nm,最新先进工艺为7nm。


4.封装:基于更小的尺寸应用,使用先进封装,包括倒装、晶圆封装。




数字电路概况三:应用


1.数字集成电路:数字电路是一种离散信号的传递和处理,以二进制为原理、实现数字信号逻辑运算和操作的电路。


2.应用领域包括:包括计算机、电子通信、存储器以及显示等系统领域。


3.主要应用产品:

a.计算机领域包括服务器端应用的MPU、个人电脑上应用的CPU、工业领域应用的MCU等微元件;

b.通用电子及通信端应用的FPGA、DSP、AP、CP、Embedded MPU等;

c.内存应用:闪存(FLASH)、只读存储器(ROM)、动态随机读取存储器(DRAM)等;


d.显示应用:显示处理器、显示驱动处理器等。


逻辑电路:高性能芯片应用


1.CPU(中央处理器):功能最全的处理芯片,包括控制器、组合逻辑电路基本逻辑单元(ALU)、DRAM即动态随机存取存储器,高速缓冲存储器(Cache)存储器。优点在于调度、管理、协调能力强,计算能力则位于其次。


2.GPU(视觉处理器):应用在个人电脑、工作站、游戏机、移动设备(如平板电脑、智能手机等)等芯片内部,专门用作图像运算工作的微处理器。更适合执行复杂的数学和几何计算,尤其是并行运算。


3.FPGA(现场可编程门阵列):可根据自身需求进行重复编程的“万能芯片”。具备效率高、功耗低的特点,但电路上会有大量冗余,成本较ASIC高。常年来被用作专用芯片(ASIC)的小批量替代品,近年来在微软、百度等公司的数据中心大规模部署,以同时提供强大的计算能力和足够的灵活性。


4.ASIC(专用集成电路):特定领域转向开发应用的芯片,如TPU、NPU、VPU、BPU等本质上都属于ASIC。ASIC性能、面积、功耗等各方面都优于GPU和FPGA,未来云端和终端的应用芯片。ASIC存在开发周期较长、需要底层硬件编程、灵活性较低等劣势,因此发展速度不及GPU和FPGA。


微处理器概况一:类别


1.微处理器含义:CPU可以集成在一个半导体芯片上,这种具有中央处理器功能的大规模集成电路器件,被统称为“微处理器”。


2.主要类别:微处理器大致可以分为三类:

a.通用高性能微处理器:通用处理器追求高性能,它们用于运行通用软件,配备完备、复杂的操作系统。如MPU、AP等;

b.嵌入式微处理器:强调处理特定应用问题的高性能,主要用于运行面向特定领域的专用程序,配备轻量级操作系统,如消费级SOC,EMPU和EDSP等,应用在如蜂窝电话、CD播放机等消费类家电;

c.数字信号处理器、微控制器:微控制器价位相对较低,在微处理器市场上需求量最大,主要用于汽车、空调、自动机械等领域的自控设备。


微处理器概况二:技术要求


1.微处理器特点:微处理器由一片或少数几片大规模集成电路组成的中央处理器,执行控制部件和算术逻辑部件的功能。能完成取指令、执行指令,以及与外界存储器和逻辑部件交换信息等操作,是微型计算机的运算控制部分。它可与存储器和外围电路芯片组成微型计算机。


2.技术特点:使用先进制程,最新制程7nm。使用先进封装。如:第九代智能英特尔®酷睿™i9处理器(制程14nm);高通骁龙845移动芯片(制程10nm)。


微处理器应用一:DSP(数字信号处理)


1.CPU(中央处理器)发展出来三个分支:

a.DSP(Digital Signal Processing/Processor,数字信号处理);

b.MCU(Micro Control Unit,微控制器单元);

c.MPU(Micro Processor Unit,微处理器单元);


2.DSP:运算能力强,擅长很多的重复数据运算,在嵌入式系统中广泛应用,具有很高的编译效率和指令的执行速度。在数字滤波、FFT、谱分析等各种仪器上DSP获得了大规模的应用。


3.应用方向:广泛应用于各种带有智能逻辑的消费类产品、生物信息识别终端、带有加解密算法的键盘、ADSL接入、实时语音压解系统和虚拟现实显示等具有运算量大的领域。


微处理器应用二:MCU(微控制单元)


1.MCU:称单片微型计算机,简称“单片机”,将计算机的CPU、RAM、ROM、定时数器和多种I/O接口集成在一片芯片上,形成芯片级的计算机。MCU则擅长处理不同来源的数据及运算,速度远不及DSP。


2.应用范围:广泛应用于消费级终端、汽车、工业领域,8位为市场主流:

a.4位MCU:大部份应用在计算器、车用仪表、车用防盗装置、呼叫器、无线电话、CD播放器、LCD驱动控制器、LCD游戏机、儿童玩具、磅秤、充电器、胎压计、温湿度计、遥控器及傻瓜相机等;

b.8位MCU:大部份应用在电表、马达控制器、电动玩具机、变频式冷气机、呼叫器、传真机、来电辨识器(Caller ID)、电话录音机、CRT显示器、键盘及USB等;

c.16位MCU:大部份应用在行动电话、数字相机及摄录放影机等;

d.32位MCU:大部份应用在Modem、GPS、PDA、HPC、STB、Hub、Bridge、Router、工作站、ISDN电话、激光打印机与彩色传真机;

e.64位MCU:应用在高阶工作站、多媒体互动系统、高级电视游乐器及高级终端机。


微处理器应用三:MPU(微处理器单元)


1.MPU:在计算机中起到转接桥的作用,转接数据。CPU的指令调用、数据传输、各个设备的工作状态都需要MPU转接控制才能完成,可以看成是把很多CPU集成在一起并行处理数据的芯片,性能更高,价格更昂贵。


2.MPU是PC、服务型和大型架构的“大脑”:被应用到类似网络配件、电脑周边设备,医疗和工业设备,汽车,电视,机顶盒,视频游戏主机,可穿戴设备和物联网设备等系统中。


3.SOC集成方式:以SOC形式集成,被包含到拥有CPU和视频、音频、图像和AI等功能模块的60bit多核SoC中,拥有高集成度。


4.应用市场规模:2018年销售的MPU中,52%的增长来自于应用在普通PC、服务器和大型电脑中的CPU,只有16%的MPU增长来自于嵌入式应用。其他都是来自于应用在平板(4%)和手机(28%)的移动应用处理器。


微处理器应用四:AP/BP(应用处理器/基带)


1.AP(Application Processor,应用处理器):移动终端上,操作系统、用户界面和应用程序都在AP上执行,AP一般采用ARM芯片的CPU。


2.BP(Baseband Processor,基带芯片):可分为五个子块:CPU处理器、信道编码器、数字信号处理器、调制解调器和接口模块。基带芯片主要处理音频信号和基带码的转换,同时也负责地址信息(手机号、网站地址)、文字信息(短讯文字、网站文字)、图片信息的编译。基带芯片是手机等移动终端的核心。BP运行在AP之外的一个CPU中,使用BP主要在于保持射频信号处理的独立性,保持因手机操作系统和应用软件变化不影响正确的执行功能(通讯功能)。操作系统和驱动的bug也不会导致设备发送灾难性的数据到移动网络中。


MCU市场规模和竞争格局


1.市场特点:广泛应用于消费电子、汽车电子、计算机与网络、工业控制等领域,伴随物联网的逐步落地和汽车电子的发展,MCU的市场需求增长显著。


2.市场规模:MCU的出货量将持续上升,2018年全球MCU的出货量将增长18%达306亿颗,五年内全球MCU销售额年复合增速将达到7.2%,至2020年将突破200亿美元。国内MCU市场2016年已达360亿元,未来年复合增速将达到11.7%,至2020年市场将超过500亿元。


3.竞争格局:恩智浦(MCU龙头)、瑞萨等全球前八大MCU厂商市场份额达到88%,头部集中效应明显。国内以MCU为主业的上市公司仅有中颖电子和兆易创新,营收规模都不超过4亿元,与国外巨头差距明显。


4.国产化:国内目前在4、8位中低端MCU领域应用在消费电子、智能仪表等中低端产品。兆易创新等国内MCU厂商积极布局32位中高端芯片市场。工业控制、汽车电子、物联网都被国外的MCU厂商垄断,国内公司通过努力可争取的空间还很巨大。



存储器概况



存储器概况一:分类


1.存储器功能:存储程序和各种数据,并能在计算机运行过程中高速、自动地完成程序或数据的存取。


2.存储器适用区域分类:按照相对于CPU的位置,分为寄存器、内存、外存。寄存器(Ma,触发器)是在CPU之内的存储器,内存和外存都是CPU之外的存储器。CPU直接访问的存储器是内存,外存必须通过接口与CPU通信。


3.存储器易失性分类:分为易失性和非易失性:

a.易失性存储器:主要应用为DRAM,如常见的内存条;

b.非易失性存储器:包括ROM(可编程存储器),FLASH(闪存),以及常见的软盘、硬盘和光盘等。特点是存储容量大,断电后依然可保存数据等特点。

c.FLASH(闪存):分为Nor flash和Nand flash,存储容量大,读取(相对于机械硬盘)速度快。


存储器概况二:技术要求


1.设计:没有特定的控制与运算,设计难度低。要求密集度高,依赖于制程工艺。


2.制程:存储器制成迭代趋势:

a.DRAM技术节点(迭代点):20nm(2014-2016)、1x(19-16)nm(2016-2018)、1y(16-14)nm(2018-2020)、1z(12-14)nm(2020-2022);

b.DRAM的制程工艺在进入20nm以下后速度明显放缓;

c.三星DRAM目前仍处于绝对领先地位:主力制程18nm良率已经超过85%,17年12月份,三星宣布正式量产第二代10nm级别1Y nm 8Gb DDR4芯片。

d.3D NAND技术节点(闪存层):2D、3D G1(32P)(2014-2015)、3D G2(48P)(2015-2016)、3D G3(64P)(2016-2018)、3D G4(96P)(2018-2020)、3D G5(128P)(2020-2022)。NAND由于处2D向3D迁移过程中。


3.封装:3D封装。


存储器概况三:应用方向


1.主要应用品种:DRAM存储器、Flash闪存芯片。

a.DRAM:不适合做容量大的内存,一般是用在处理器的缓存里面;主要应用于智能手机、PC、服务器和消费电子领域。

b.FLASH:分为NAND FLASH和NOR FLASH。读取速度不及DRAM,成本低。

c.NOR Flash:比NAND成本高,且写入速度慢,主要占据小容量市场,如功能手机、DVD、TV、USB Key、机顶盒、物联网设备等小容量代码闪存领域,其占据容量为0~16MB Flash市场的大部分份额。

d.NAND Flash:成本较NOR低,写入与读取速度快,主要用在大容量存储领域,如嵌入式系统(非PC系统)的DOC(芯片磁盘)和常用的闪盘,如手机、平板电脑、U盘、固态硬盘等。


2.未来发展:5G支持下的支持下的AI、物联网、智能驾驶大幅催生内存性能与存储需求。



市场规模与竞争格局


1.市场规模:2017年销售额为1229.18亿美元,同比增长60.1%,占到全球半导体市场总值的30.1%,其中DRAM销售总值达720亿美元,同比增长74%;NAND Flash销售总额达498亿美元。NORFlash为43亿美元。


2.垄断竞争格局:存储器行业的资金和技术门槛高,目前呈垄断竞争格局。

a.DRAM领域:三星、SK海力士和美光三足鼎立,CR3超95%;

b.NAND领域:除了DRAM三巨头外还有东芝和西部数据,CR5达97%;

c.NOR领域:美光、Cypress、旺宏、华邦电和兆易创新垄断,CR5超90%。


3.国产化方面:目前来看,除了NOR Flash有国内厂商身影,其他领域大陆企业行业内格局均缺席,与国外的技术,规模等差距较大,自主产品亟待突破。



DOS器件概况



DOS器件一:功率器件


1.功率器件(又称为功率半导体):如二极管、三极管、晶闸管以及其他分立器件,包括电阻、电容器等。


2.技术要求:普遍使用4寸、6寸和8寸晶圆代工线,跟随制程发展和成熟度,生产工艺制程从早期的10微米制程迭代至0.15-0.35微米制程。晶体管器件独立使用,不要求先进封装。


3.应用方向:汽车是最主要的应用,占比达到40%,工业与消费电子分别占27%与13%。


4.未来发展:

a.金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET):目前主流的功率器件,以高速、低开关损耗、低驱动损耗在各种功率间转换,用于放大电路或开关电路。

b.绝缘栅双极晶体管(IGBT):第三代功率器件的代表性产品,被广泛应用于轨道交通、航空航天、船舶驱动、智能电网、新能源、交流变频等需要强电控制的产业领域,未来功率器件有望沿IGBT技术方向进一步发展。


5.市场情况:2017年全球市场规模215亿美元,中国占据一半,其中MOSFET、二极管及整流桥、IGBT三者占功率半导体八成。


DOS器件二:光电子器件


1.基本原理:利用半导体光-电子(或电-光子)转换效应制成的各种功能器件。


2.工艺要求:光电子半导体属于化合物半导体范畴,工艺要求上主要依靠衬底等基础原材料,如碳化硅(SiC)、氮化镓等。对于制程和设计领域的技术要求不会太苛刻。


3.主要应用:

a.发光二极管(LED)和激光二极管(LD):将电能转换成光辐射的电致发光器件。广泛用于大容量、长距离的光纤通信系统以及光电集成电路。当前普遍应用于LED领域,芯片主要有砷化镓(红黄光)、氮化镓(蓝绿光)和氮化镓(PSS)等。同时应用于LCD、OLED、Micro LED显示技术,广泛应用于手机等终端上;

b.光电探测器或光电接收器:通过电子过程探测光信号的器件,如PIN光电二极管和雪崩光电二极管(APD)等,现代广泛用于光纤通信系统,激光探测器等;

c.太阳能电池:将光辐射能转换成电能的器件。把阳光以高效率直接转换成电能,以低运行成本提供永久性的电力,并且没有污染,为最清洁的能源。根据其结构不同,其效率可达5%~20%;

d.砷化镓半导体零组件:广泛应用于移动设备的射频模组,包括射频功率放大器(HBT工艺)和射频开关器(pHEMT);

e.GaN和SiC功率器件:将是未来HEV/EV动力系统所依赖的基础,特别是碳化硅技术在在汽车领域的应用备受国内外汽车厂商的关注,未来碳化硅功率器件会成为汽车领域的主要应用。


DOS器件三:传感器


1.主要类别:常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟:光敏传感器—视觉、声敏传感器—听觉、气敏传感器—嗅觉、化学传感器—味觉、压敏、温敏、流体传感器—触觉。


2.应用发展:指纹识别、语音识别、人脸识别、虹膜识别等生物识别传感技术得到广泛应用,特别是手机等设备应用量大。同时自动驾驶带来的摄像头和毫米波雷达、红外线等应用上升。物联网时代来临,MEMS是传感器的主流技术,将迎来传感器与芯片融合的革新。


3.MEMS传感器:(Microelectromechanical Systems,微机电系统)是将微电子技术与精密机械技术结合传感器发展出来的工程技术,尺寸在1微米到100微米量级,具有微型化、重量低、功耗低、成本低、多功能等竞争优势,可通过微纳加工工艺进行批量制造、封装、测试。


4.工艺要求:代工制造以6英寸和8英寸晶圆产线为主,封装约占30%~40%,IC约占40%~50%。封装环节支撑着MEMS技术的发展,也是成本占比较大的环节。


5.MEMS的挑战来自于多种电子组件的集成:MEMS与IC、射频器件、电源等集成需要先进封装技术或SOC技术。系统级封装(SiP)或片上系统(SoC)再将MCU与MEMS传感器一体化集成,形成智能传感器节点。


DOS器件四:MEMS应用


1.MEMS应用领域:广泛应用于汽车、消费电子、工业、医疗、航空航天、通信等领域。特别在智能手机终端、智能汽车和物联网中大量使用。

a.第一波浪潮是汽车领域:从1990年到2000年,汽车电子化趋势带动了加速度计、角速度传感器、压力传感器、质量流量传感器的崛起。

b.第二波浪潮是消费电子:从2000年到2010年,手机的快速发展带动运动类、声学类、光学类、环境类MEMS快速崛起。智能手机的传感器数量一般在9~13个左右,比如iPhone中包含近距离传感器、麦克风、加速度计、陀螺仪、温湿度传感器、环境光传感器等9种MEMS器件。

c.第三波浪潮是物联网:从2010年到2020年,物联网的核心是传感、互连和计算,MEMS在物联网中的重要应用场景包括智能家居、工业互联网、车联网、环境监测、智慧城市等领域。


2.中国市场:全球MEMS传感器最大的市场,重点产品包括运动类、声学类、射频类、红外成像等领域。



市场规模与竞争格局


1.全球市场:2018年DOS器件出货量占整个半导体器件的比重由30年前的22%上升到70%,而集成电路为30%。同时商用分立器件受到下游电子系统中的广泛应用驱动,占比已经达到44%。DOS产品市场总体规模在2018年达到823.96亿美元,较2017年753亿美元同比增长9.4%。前十大企业合计销售319亿美元,同比增长9.4%,占整个市场的38%。


2.竞争格局:世界半导体DOS前十大中有九家生产光电子产品,六家生产传感器和,有五家生产分立器件。企业主要集中在日本、欧洲和美国,其中韩国和中国各一家。索尼以71亿美元


DOS器件市场情况


1.主要应用方向:分立器件下游涉及汽车、消费电子及工业应用,从全球市场来看,汽车是最主要的应用,占比达到40%。国内分立器件的终端应用结构偏向低端化,汽车电子产业的应用仅占下游应用的15%。


2.国内市场:中国成为全球分立器件最大市场,2015年中国分立器件消费市场达到2218亿元,2015-2020年呈现快速增长态势,年化增速预计在10%以上,随着下游领域的新兴应用场景的拓展,我国分立器件市场规模持续扩大。


3.来发展:IGBT器件受到下游新能源汽车带动,年复合增长率为25%,由大约8亿美元提高到30亿美元,预计2020年IGBT市场规模将达到60亿美元,其中有50%将来源于新能源汽车的功率器件。


MEMS传感器市场


1.全球市场:2015年市场规模为995亿元,其中智能传感器达到约698亿元,市场占比超过70%,2016年全球智能传感器市场再度扩大至1700亿元左右,年复合增长率达到两位数以上,预计2019年市场规模将突破3000亿元。


2.应用领域与产品类别:MEMS市场的主要应用领域集中在消费电子、医疗、汽车、工业等领域。按照应用领域来看,主要在消费电子(111美元)和汽车(48亿美元)领域占比较大。CAGR增速上医疗(11.1%)和消费电子(11.8%)表现最佳。


3.国内市场:2015年智能传感器企业产值约为14亿美元,预计2019年国将达到37亿美元,复合年均增长率超过30%。2019年还将扩大到137亿美元,本土化率将从2015年的13%提升到27%。


4.竞争格局:2017年全球前10大MEMS供应商占有60%以上的市场份额,主要有博世、意法半导体、德州仪器、安华高以及普惠等企业。其中博世集团占12.8%,意法半导体占7.9%;德州仪器占7.9%;安华高科技公司占6.8%;惠普占5.3%;Qorvo占4.7%;楼氏电子占4.7%;invensense占4.6%;日本电装占4%,松下占3.6%。国内市场依旧竞争力微弱。


总结


1.半导体应用市场巨大,核心应用的垄断格局十分明显,国产化产业格局初具雏形。


2.模拟电路涉及面广,数模结合的领域越来愈多。


3.数字电路领域微处理器发展迅速,MCU在物联网、汽车电子领域广泛应用。


4.DOS领域逐渐在微型结构上发展,MEMS成为智能传感器的发展方向。


5.应用方向上依然是国外龙头,国内企业市场份额狭小,应用中低端市场,高端市场难以进入


参考资料来自:华辰资本研究所


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