【Pengantar】Dibandingkan dengan chip digital, chip analog relatif kurang mendapat perhatian, padahal chip analog merupakan jalur yang sangat penting dalam sirkuit terpadu. Chip AD/DA adalah cabang penting dari chip analog dan memilikiAmbang batas teknis yang tinggi dan nilai yang besar.Selain karakteristik lainnya, teknologi inti telah dimonopoli oleh negara asing untuk waktu yang lama. Artikel ini pertama-tama menganalisis pasar chip analog, kemudian melakukan eksplorasi mendalam tentang chip AD/DA, termasuk definisi, kategori, pasar, aplikasi, dan lain-lain dari AD/DA, dan akhirnya mengeksplorasi proses lokalisasi AD/DA di negara kita.Kami percaya bahwa sebagai salah satu dari beberapa chip serbaguna kelas atas, AD/DA memiliki ruang pengembangan yang luas dan posisi strategis yang signifikan, serta layak untuk dipertimbangkan oleh industri dan kalangan investor.
Chip analog tersebut merupakan lintasan dengan lereng panjang dan salju tebal.
Berbicara tentang semikonduktor, hal pertama yang terlintas di benak orang adalah komponen inti seperti CPU dan memori. Semua chip ini termasuk dalam kategori chip digital. Selain chip digital, ada wilayah penting lain di bidang semikonduktor - chip analog, yang telah memberikan dampak penting pada pengembangan dan evolusi teknologi. Dalam bab ini, kita pertama-tama akan menganalisis industri chip analog.
Sebagian besar sinyal dalam kehidupan sehari-hari kita adalah sinyal analog, seperti suara, cahaya, suhu, dan lain-lain. Chip digital tidak dapat langsung memproses sinyal-sinyal ini, dan sinyal-sinyal tersebut perlu diproses terlebih dahulu oleh chip analog. Oleh karena itu, sirkuit terpadu analog terutama merujuk pada sirkuit terpadu yang terintegrasi dengan sirkuit analog yang terdiri dari resistor, kapasitor, transistor, dan lain-lain untuk memproses sinyal analog fungsional kontinu (seperti suara, cahaya, suhu, dan lain-lain).
(2) Ukuran pasar chip analog
Dari perspektif ukuran pasar, ukuran pasar chip analog global pada tahun 2021 diperkirakan mencapai US$61.2 miliar. Ukuran pasar chip analog Tiongkok pada tahun 2021 diperkirakan mencapai 223.4 miliar yuan. Ukuran pasar diperkirakan akan mencapai 261.8 miliar yuan pada tahun 2024. Ukuran pasar chip analog Tiongkok mencakup lebih dari 50% dari pasar dunia.
Gambar 1 Ukuran pasar chip analog
(3) Perbandingan antara chip analog dan chip digital
Pandangan inti 1: Chip analog dapat mencakup siklus teknologi yang lebih panjang.
Chip digital: Chip digital memiliki karakteristik ketergantungan jalur yang khas. Ketika prosesor berkembang dari x86 di era PC, ke ARM di era terminal seluler dan IoT, hingga chip AI saat ini, keunggulan kompetitif chip prosesor hanya berlaku untuk siklus teknologi jangka pendek masing-masing. Chip digital menekankan rasio kecepatan komputasi terhadap biaya, sementara Hukum Moore dalam pembuatan chip membatasi iterasi produk dari produsen desain chip digital.
Chip analog: Chip analog tidak secara langsung berfungsi untuk mengimplementasikan algoritma. Mereka mencapai evolusi jalur teknologi yang stabil berdasarkan parameter sirkuit yang relatif tetap seperti tegangan, arus, daya, konsumsi daya, dan akurasi, dan tidak dibatasi oleh siklus teknologi. Chip analog tidak tunduk pada Hukum Moore. Selain tujuan seperti ukuran dan konsumsi daya, mereka juga mengejar keseimbangan antara rasio sinyal-ke-derau yang tinggi, distorsi rendah, dan keandalan tinggi.
Poin utama kedua: Chip analog membutuhkan tim teknis yang lebih berpengalaman.
Chip digital:Desain dan produksi chip digital lebih mirip dengan operasi jalur perakitan. Melalui modul desain yang kaya, simulasi perangkat lunak EDA yang efisien, dan platform proses yang terstandarisasi, desain chip komputasi tinggi dapat diselesaikan dalam waktu singkat; pengembangan alat EDA telah membawa inovasi pada seluruh arsitektur desain untuk inti IP yang mendasarinya.
Chip analog:Perangkat lunak EDA hanya dapat memainkan peran yang sangat terbatas dalam desain dan simulasi chip analog. Chip analog membutuhkan perancang yang memiliki pengalaman yang kaya serta komunikasi dan kerja sama yang erat antara insinyur desain dan insinyur proses. Perusahaan chip analog tidak membutuhkan banyak personel teknis, tetapi yang lebih penting adalah kemampuan untuk berjuang sendiri, sehingga level pendiri sangat penting. Perusahaan domestik seperti Zhuoshengwei dan Seripu memulai dengan tim yang hanya terdiri dari selusin orang dan mencapai nilai pasar puluhan miliar.
Pandangan inti ketiga: Perusahaan chip analog memiliki profitabilitas yang lebih kuat, kinerja yang lebih stabil, dan valuasi yang lebih tinggi.
Dalam 20 tahun terakhir, raksasa chip analog termasuk Texas Instruments (TI) dan Analog Devices (ADI) telah muncul di seluruh dunia, serta raksasa chip digital seperti Intel (Intel) dan AMD (AMD). Dengan membandingkan profitabilitas historis perusahaan-perusahaan ini, dapat dilihat bahwa produsen chip analog juga memiliki margin laba kotor dan margin laba bersih yang tinggi, dan lebih tahan terhadap siklus ekonomi dibandingkan chip digital.
Gambar 2 Perbandingan margin laba kotor dan margin laba bersih perusahaan chip analog/digital
Chip analog adalah sebuahSalju tebal di lereng yang panjangBidang ini memiliki hambatan teknologi dan talenta yang sangat tinggi, sehingga tingkat valuasi yang diberikan kepada perusahaan chip analog di dalam dan luar negeri umumnya lebih tinggi daripada perusahaan chip digital.
Gambar 3 Perbandingan tingkat valuasi perusahaan chip analog/digital
Chip AD/DA adalah jembatan antara dunia nyata dan dunia digital.
Chip AD/DA terutama mewujudkan konversi timbal balik antara sinyal analog seperti suhu, tekanan, aliran, kecepatan, intensitas cahaya dan sinyal digital (tegangan, arus, dll.). Chip AD (ADC) digunakan untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital, dan chip DA (DAC) digunakan untuk mengubah sinyal digital menjadi sinyal analog.
Dalam rantai sinyal yang lengkap, sensor mengumpulkan sinyal alami dunia nyata, seperti gelombang elektromagnetik, suara, gambar, suhu, sinyal cahaya, dll., dan mengubah sinyal alami ini menjadi sinyal listrik simulasi. Kemudian penguat memperkuat sinyal analog, dan ADC mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital; setelah sinyal digital diproses oleh MCU, CPU, atau DSP, sinyal tersebut dikembalikan ke sinyal analog melalui DAC, dan dikeluarkan ke dunia nyata melalui perangkat keluaran seperti speaker, motor, dan LED.
Gambar 4 Cara kerja sistem rantai sinyal
(2) Indikator kinerja chip AD/DA
Indikator kinerja utama chip AD/DA meliputi kecepatan dan akurasi pengambilan sampel, dan indikator lainnya meliputi konsumsi daya, tingkat konversi, rasio sinyal terhadap kebisingan, kesalahan, dan lain-lain.
Kecepatan pengambilan sampel:Diukur dengan Sample Per Second (SPS), ini mewakili bandwidth sinyal analog yang dapat dikonversi oleh ADC. AD/DA berkecepatan tinggi dapat menganalisis sinyal frekuensi yang lebih tinggi.
Akurasi:Diukur dalam satuan bit, nilai ini digunakan untuk merepresentasikan perbedaan antara sinyal digital yang telah dikonversi dan sinyal analog aslinya. Semakin tinggi jumlah bit, semakin tinggi akurasi chip AD/DA.
Berdasarkan kecepatan pengambilan sampel dan akurasi yang berbeda, chip ADC dapat dibagi menjadi empat jenis berikut:
Flash ADC：Flash ADC biasanya memiliki akurasi tidak lebih dari 8 bit, tetapi memiliki kecepatan tertinggi dan dapat mencapai lebih dari 56 GHz.
ADC Saluran Pipa：ADC tipe pipeline adalah yang paling sulit dikembangkan, kecepatannya biasanya tidak melebihi 10 GHz, dan akurasinya dapat mencapai 14-16 bit.
SAR ADC：Kecepatan ADC Pendekatan Suksesif (SAR) sekitar 100MHz, tetapi akurasinya dapat melebihi 18 bit.
Sigma-Delta ADC：ADC Sigma-Delta memiliki akurasi tertinggi, hingga 24 bit, tetapi biasanya kecepatannya hanya 1K~10M.
Gambar 5 Kategori chip ADC
Aplikasi hilir dari chip ADC meliputi bidang militer, industri, konsumen, dan lain-lain. Skenario aplikasi yang berbeda memiliki persyaratan kinerja yang berbeda untuk kecepatan dan akurasi pengambilan sampel.
Gambar 6. Berbagai jenis ADC memiliki skenario aplikasi yang berbeda.
(4) Situasi pasar chip AD/DA
Ukuran pasar:Chip AD/DA dapat dibagi menjadi chip ADC dan chip DAC, di mana chip ADC memiliki proporsi yang lebih besar. Menurut data Zhiyan Consulting, ukuran pasar global chip ADC dan DAC pada tahun 2019 adalah US$3.155 miliar. Menurut Statistica, ukuran pasar chip ADC global pada tahun 2021 akan mencapai sekitar US$2.75 miliar, dan ukuran pasar chip ADC global pada tahun 2027 akan mencapai sekitar US$4.09 miliar.
Gambar 7 Ukuran pasar chip ADC global (USD 100 juta)
Lanskap kompetitif:Dari perspektif lanskap persaingan global, ADI memiliki pangsa pasar tertinggi di bidang AD/DA, dan Amerika Serikat memiliki monopoli absolut di bidang ini. Lima perusahaan teratas semuanya adalah perusahaan Amerika.
Gambar 8 Pangsa pasar chip AD/DA global
Skenario aplikasi: Chip AD/DA mencakup konsumsi secara luas,
Skenario aplikasi seperti industri, komunikasi, dan industri militer.
Dilihat dari proporsi aplikasi hilir chip AD/DA global, komunikasi dan industri/medis merupakan pasar aplikasi terbesar, masing-masing menyumbang 35% dan 31%, diikuti oleh pasar konsumen dan otomotif, yang keduanya menyumbang 12%.
Gambar 9 Proporsi aplikasi hilir chip AD/DA
Selanjutnya, kami akan memperkenalkan penerapan AD/DA dalam skenario-skenario tersebut secara masing-masing, sehingga setiap orang dapat memiliki pemahaman yang lebih intuitif tentang peran AD/DA.
(1) Kategori konsumen: Terutama digunakan pada gelang, jam tangan, headset TWS dan telepon seluler/tablet
Dalam skenario aplikasi konsumen, chip ADC terutama digunakan, yang memiliki persyaratan kecepatan pengambilan sampel yang lebih rendah tetapi persyaratan akurasi yang lebih tinggi. Menurut perkiraan, ukuran pasar chip AD/DA (terutama ADC) dalam skenario konsumen di negara saya melebihi 5 miliar yuan. Dengan meningkatnya popularitas elektronik konsumen seperti gelang, jam tangan, dan headset TWS, pasar ini memiliki permintaan yang kuat dan merupakan pasar dengan arus kas yang relatif stabil.
Jam tangan gelang:Chip ADC terutama digunakan untuk mengukur detak jantung, EKG, dan oksigen darah. Persyaratan akurasinya tinggi, biasanya 16-24 Bit. Karena pengumpulan data detak jantung tidak memerlukan frekuensi yang cepat, persyaratan kecepatan pengambilan sampelnya rendah.
Headphone TWS:Chip ADC terutama digunakan untuk fungsi deteksi di dalam telinga, dan fungsi pengurangan kebisingan pada headphone kelas atas juga menggunakan ADC. Terdapat dua solusi untuk deteksi di dalam telinga: SAR dan penginderaan cahaya, dengan akurasi sekitar 12-16 bit.
Ponsel/tablet:Chip ADC terutama digunakan untuk penyesuaian kecerahan layar dan penyesuaian radiasi. Ponsel yang dijual ke Eropa dan Amerika Serikat harus dilengkapi dengan chip SAR (pengaturan radiasi) sebagai standar, dan ponsel juga merupakan skenario aplikasi terpenting untuk kelas konsumen.
Gambar 10 Skenario aplikasi konsumen
(2) Industri: AD/DA akan digunakan dalam skenario seperti pemantauan saluran listrik dan kontrol lengan robot.
AD/DA industri memiliki persyaratan yang sangat berbeda untuk kecepatan dan akurasi pengambilan sampel dalam berbagai aplikasi spesifik, tetapi secara umum, AD/DA industri mengejar akurasi tinggi pada kecepatan pengambilan sampel tertentu. misalnyaPemantauan saluran listrik, yang merupakan aplikasi ADC berkecepatan rendah dan berpresisi tinggi;Kontrol lengan robot:Ini adalah ADC SAR yang dapat mengambil sampel dalam waktu dengan laju antara 1K-10M.
Terdapat juga jenis ADC Sigma-Delta. Akurasi ADC jenis ini adalah 16-24 bit, tetapi kecepatannya biasanya hanya beberapa Hz hingga beberapa K. Produk ADC tercepat hanya 2.5M, dan ambang batas masuknya relatif rendah. Di industri, dapat digunakan untuk kontrol proses pabrik, timbangan elektronik kelas atas, dll., dan di bidang kedokteran, dapat digunakan untuk pengambilan sampel sinar-X, deteksi EKG, dll.
Gambar 11 Skenario aplikasi industri
(3) Otomotif: Terutama digunakan dalam sistem audio dan manajemen baterai kendaraan energi baru
Di bidang otomotif, ADC terutama digunakan dalam sistem audio otomotif dan manajemen baterai kendaraan energi baru. Sistem BMS (sistem manajemen baterai) di dalam kendaraan energi baru akan menggunakan produk ADC dari SAR. Seiring dengan pesatnya penjualan kendaraan energi baru, permintaan akan ADC otomotif akan terus meningkat.
(4) Industri militer: terutama digunakan dalam radar dan peralatan militer lainnya
Senjata dan peralatan militer memerlukan penggunaan ADC (Analog-to-Digital Converter) berkecepatan tinggi. Persyaratan kecepatan untuk ADC biasanya di atas 250M, dan persyaratan akurasinya juga tinggi.
Radar merupakan skenario aplikasi utama AD/DA di industri militer. Radar memiliki persyaratan teknis yang sangat tinggi untuk ADC dan membutuhkan kinerja 2.5G/12 Bit. Saat ini, AD/DA di bidang ini dimonopoli oleh produsen asing dan berada dalam lingkup embargo. Satu kanal dalam radar membutuhkan satu AD/DA, sementara radar besar memiliki puluhan ribu kanal, dan radar kecil juga memiliki ribuan kanal. Ini sesuai dengan harga satuan rata-rata beberapa ribu dolar AS, dan terdapat peluang pasar yang besar.
(5) Komunikasi: Terutama digunakan di stasiun pangkalan dan komunikasi optik
Stasiun basis 5G perlu mengintegrasikan AD/DA berkecepatan tinggi. Saat ini, terdapat stasiun basis 5G setiap beberapa ratus meter, dan setiap stasiun basis membutuhkan produk AD/DA. Pemasok utama saat ini adalah ADI dan TI. Pemimpin domestik di bidang ini adalah Huawei HiSilicon, tetapi saat ini sedang menghadapi masalah sanksi; ZTE juga mencoba melakukannya.
Bagaimana proses lokalisasi chip AD/DA?
Berdasarkan Perjanjian Wassenaar, beberapa chip AD/DA berkinerja tinggi yang digunakan dalam bidang militer, kedirgantaraan, dan skenario lainnya dikenai embargo terhadap Tiongkok. Ambil contoh radar susunan bertahap (phased array radar). Chip AD/DA yang digunakan dalam radar susunan bertahap domestik sangat bergantung pada teknologi asing. Setelah chip tersebut dikenai embargo di luar negeri, kekuatan industri militer pasti akan terpengaruh.
Gambar 12 Cakupan teknologi chip AD berkecepatan tinggi yang dikenai embargo oleh Amerika Serikat terhadap Tiongkok
Sanksi asing terhadap Tiongkok di bidang AD/DA tidak hanya menyoroti status AD/DA sebagai medan pertempuran bagi para ahli strategi militer, tetapi juga mencerminkan hambatan manufaktur yang tinggi. Jadi, mengapa begitu sulit untuk membuat chip AD/DA dalam negeri? Kami percaya bahwa ada dua hambatan utama: teknologi dan talenta:
Hambatan teknis:Chip AD/DA untuk keperluan militer dan komunikasi memiliki persyaratan kecepatan sampling yang sangat tinggi. AD/DA berkecepatan tinggi lebih sulit dikembangkan, dan teknologinya pada dasarnya dikendalikan oleh Amerika Serikat. Chip AD/DA industri yang umum digunakan tidak memiliki persyaratan kecepatan tinggi seperti industri militer dan komunikasi, tetapi mengejar akurasi pada kecepatan yang lebih tinggi; chip industri tercanggih di industri AD/DA dapat mencapai akurasi 20-bit pada kecepatan 65MHz, dan ADC Pipeline tipikal dapat mencapai 14-bit/2.4GHz.
Hambatan bakat:Bidang AD/DA merupakan bagian tersulit dari chip analog. Bidang ini membutuhkan pengalaman R&D yang sangat tinggi bagi para perancang intinya. Hanya ada segelintir ilmuwan dalam negeri yang memiliki kemampuan R&D AD/DA berkecepatan tinggi dan berpresisi tinggi. Menurut statistik yang tidak lengkap, mungkin tidak lebih dari 10 orang yang benar-benar memiliki pengalaman AD/DA berkecepatan tinggi dan berpresisi tinggi.
Terdapat resistensi besar terhadap pengembangan chip AD/DA berkinerja tinggi dalam negeri, yang tercermin dalam kenyataan bahwa sulit untuk mengimplementasikan proyek chip AD/DA berkinerja tinggi di Tiongkok dan ambang batas aplikasinya sangat tinggi.Teknologi AD/DA berkecepatan tinggi dan presisi tinggi dalam negeri masih dalam tahap awal, yang mengakibatkan sedikitnya fasilitas pendukung rantai industri terkait dan sulitnya mengembangkan pasar hilir. Saat ini, penelitian dan pengembangan chip AD/DA berkinerja tinggi dalam negeri sebagian besar dilakukan di lembaga penelitian ilmiah. Huawei HiSilicon pernah memiliki kemampuan R&D untuk AD/DA berkinerja tinggi kelas industri dan komunikasi, serta memiliki tim R&D terkuat di negara ini. Namun, setelah dikenai sanksi oleh Amerika Serikat, pengembangan tim Huawei HiSilicon menjadi sulit. Beberapa perusahaan rintisan awalnya memposisikan diri untuk membuat chip AD/DA berkecepatan tinggi dan presisi tinggi, tetapi karena investasi modal yang besar dan siklus yang panjang, sulit untuk mendukung tim tersebut. Oleh karena itu, sebagian besar dari mereka memasuki bidang konsumen berkecepatan rendah, mendukung tim melalui arus kas yang stabil, dan kemudian secara bertahap memasuki bidang AD/DA berkecepatan tinggi.
Dalam beberapa tahun terakhir, seiring dengan terus majunya gelombang substitusi domestik, beberapa tim kewirausahaan tingkat tinggi telah muncul di negara ini.Hal ini juga disebabkan oleh perubahan dalam hubungan Sino-AS. Beberapa tim Tiongkok dari ADI dan TI meninggalkan perusahaan untuk kembali ke Tiongkok dan memulai bisnis. Tim-tim wirausahawan domestik di bidang chip analog mulai bermunculan. Seiring dengan munculnya teknologi AD/DA terbaik di bidang chip analog, perusahaan-perusahaan terkait di bidang ini juga membuka peluang baru.
Saat ini, terdapat juga beberapa perusahaan domestik yang terdaftar di bursa saham yang terutama memproduksi chip AD/DA, seperti Shengbang Micro, Seripu, dan Chipsea Technology. Perusahaan-perusahaan ini telah mendapat perhatian dari pasar modal, dan pasar telah memberikan tingkat valuasi yang tinggi.
Shengbang Wei:Perusahaan ini merupakan perusahaan chip analog terkemuka di Tiongkok, dengan produk manajemen daya dan produk rantai sinyal masing-masing menyumbang sekitar 7:3. Perusahaan ini memiliki kemampuan ADC presisi tinggi, dan chip AD/DA kelas industri telah diproduksi secara massal. Pendapatan perusahaan pada tahun 2020 adalah 1.2 miliar yuan.Nilai pasar saat ini adalah 46.09 miliar yuan, P/E (TTM) adalah 137.50x, dan P/S (TTM) adalah 32.27x.
Sirip:Bisnis utama perusahaan adalah chip analog rantai sinyal, yang menyumbang 97.92% dari pendapatannya. Produk konverter (termasuk chip AD/DA) menyumbang 35.72% dari pendapatan. Chip AD/DA industri perusahaan saat ini memimpin di negara tersebut. Pendapatan perusahaan pada tahun 2020 adalah 570 juta yuan.Nilai pasar saat ini adalah 45.04 miliar yuan, P/E (TTM) adalah 156.34x, dan P/S (TTM) adalah 50.95x.
Teknologi Chipsea:Bisnis utama perusahaan adalah chip AIoT pengukuran kesehatan, chip rantai sinyal analog, dan chip MCU, yang masing-masing menyumbang 36.00%, 34.26%, dan 28.60%. Di bidang AD/DA, perusahaan berfokus pada desain dan pengembangan ADC presisi tinggi dan MCU keandalan tinggi.Pendapatan perusahaan pada tahun 2020 adalah 360 juta yuan. Nilai pasar saat ini adalah 8.86 miliar yuan, P/E (TTM) adalah 54.05x, dan P/S (TTM) adalah 13.28x.
Substitusi domestik AD/DA semakin cepat dan layak untuk diterapkan.
Industri chip analog adalah jalur dengan lereng panjang dan salju tebal, yang membutuhkan akumulasi teknologi bertahun-tahun untuk "berkembang pesat". Sebagai cabang penting dari chip analog, AD/DA adalah jembatan yang menghubungkan dunia nyata dan dunia digital. Ambang batas teknisnya sangat tinggi dan kandungan nilainya sangat besar. Chip AD/DA di bidang konsumen berkaitan dengan kehidupan sehari-hari kita, dan chip AD/DA di bidang militer/komunikasi secara langsung berkaitan dengan kekuatan militer negara kita. Pentingnya hal ini sudah jelas.
Sebagai puncak tertinggi di bidang chip analog, penggantian chip AD/DA di dalam negeri ditakdirkan untuk menjadi sulit. Saat ini, teknologi inti AD/DA dikendalikan oleh raksasa chip analog seperti ADI dan TI di Amerika Serikat, dan perkembangan bidang ini di negara kita terhambat oleh teknologi dan talenta. Saat ini, hanya ada segelintir talenta AD/DA kelas atas di dalam negeri.
Untuk penggantian AD/DA di dalam negeri, kita perlu bersabar. Bidang analog sendiri membutuhkan akumulasi teknologi selama bertahun-tahun, dan mengejar ketertinggalan dengan negara asing tidak dapat dicapai dalam semalam. Namun, berkat gelombang substitusi lokalisasi ini dan ukuran pasar Tiongkok yang besar, kita telah melihat beberapa perusahaan AD/DA rintisan membuat terobosan di bidang konsumen dan bersaing dengan raksasa internasional seperti TI di segmen pasar. Ini sudah merupakan pencapaian yang sangat berharga. Kita masih memiliki jalan panjang di masa depan untuk chip AD/DA di bidang militer/komunikasi, tetapi selama benihnya ada, kita dapat menantikan hari ketika benih tersebut akan berbuah.
Penafian: Artikel ini direproduksi dari "Platform CDH Baifu". Artikel ini hanya mewakili pandangan pribadi penulis dan tidak mewakili pandangan Sacco Micro dan industri. Artikel ini hanya untuk dicetak ulang dan dibagikan untuk mendukung perlindungan hak kekayaan intelektual. Harap sebutkan sumber asli dan penulis untuk pencetakan ulang. Jika ada pelanggaran, silakan hubungi kami untuk menghapusnya.
粤公网安备44030002007346号