模擬芯片的種類繁多,各個產品線也是五花八門。以TI德州儀器為例,經過這么多年的發展,TI德州儀器擁有差不多17個產品分類,共14萬種電子元器件,每個產品分類下面根據不同的應用場景,又分為十幾個產品線。就算是經過多年沉淀,擁有眾多產品線的TI德州儀器,其市場占有率也沒有超過20%。
模擬芯片可以說是連接數字世界與真實世界的通道,不管是數據轉換器(ADC/DAC)、電源管理芯片、放大器、射頻芯片,還是接口芯片、功率器件、音頻芯片、時鐘芯片等,這些信號在變為數字0和1之前,都可以叫做模擬芯片。
模擬芯片可以把真實世界中,各種各樣的光線、聲音、圖像、無線電等,全部轉化為電信號。因此,可以想象得到,模擬芯片的種類和數量該有多少。這也是為什么TI德州儀器擁有眾多的產品線,市占率也并沒有想象的那么多。
模擬芯片生命周期長,細分市場規模有限
模擬芯片的生命周期非常長,普遍都有3-5年,長的能達到10年。也就是說,十年之前的產品,我們現在還可以用,也還在用。市面上仍然有不少20年前,甚至更早之前量產的型號仍在被大量使用,特別是像接口芯片和放大器。
從國產化的角度來講,國產模擬芯片的替代率還是偏低,連20%都不到。國產模擬芯片的發展空間還是非常大的,還有很多的發展機會。雖然說全球模擬芯片的市場超過600億美元,由于分類和產品線眾多,具體到細分市場上,規模也就幾億美元。國內模擬芯片大約可以占到全球市場份額的40%,那么細分到國內模擬芯片市場,也就幾億元人民幣,基本也就只容得下一個巨頭。
模擬芯片對生產工藝要求不高
模擬芯片雖然有很多種工藝,但跟器件本身的特征分不開,比如電壓,電流等,不管是采用CMOS,還是BCD工藝,最終都要結合器件的極限和特性,像采用GaN或者SiGe就會有不同的極限和特性。
為了將器件的極限和特性與各種工藝緊密耦合,許多模擬芯片廠商都采用IDM模式。一些頭部的Fabless廠商,因為擁有一定的話語權,會在合作的上游產業鏈工廠開設專屬產線,進行器件定制。與其他芯片不同,模擬芯片可以將不同的器件進行組合,從而形成不同的電路結構,來滿足不同的需求,而不需要通過縮小線寬來提升性能。也就是說,摩爾定律在模擬芯片身上失效了,這也從另一個角度解釋了為什么模擬芯片的生命周期特別長。
目前,仍然有很多模擬芯片采用的是0.13-0.35μm的工藝,有的甚至還采用的是0.6μm工藝。少部分高性能數模轉換器芯片對先進工藝有要求,其他很多模擬芯片對工藝的要求其實并不高。
模擬芯片的設計對工程師有較高的經驗要求
一款模擬芯片的設計,需要從性能、功耗、可靠性和成本等多個角度來考慮,最終在這些因素之中取得最優解。因此,模擬芯片的設計人員既需要懂得器件、工藝,還需要了解封測和品控的知識。一款成熟的模擬芯片的設計過程,一定是經過反復多次的計算、驗證和迭代的,而且很多時候還不能用數字、公式和文字來表達,往往只能憑經驗。
經驗的積累離不開在項目中的打磨。一個優秀的模擬芯片設計工程師,必須要經歷多個項目,對封測、流片和量產的每一個環節都了如指掌。也就是說,有3-5年經驗的模擬芯片設計工程師還只能算剛剛入門,要想擁有足夠的經驗,起碼得十年。這也是為什么每年芯片相關專業的畢業生有幾百萬,行業內卻還是缺人才的原因。
在模擬芯片的不同細分領域,由于設計原理和采用工藝的不同,彼此之間的技術隔閡還比較深。因此,國產模擬芯片想要繼續擴大市場,進而形成技術優勢,必須要有多年的技術和人才沉淀,未來的路還比較長。