【精品报告】半导体新蓝海ADC-模拟电路皇冠上的明珠ADC（Analog to digital converter）和DAC（Digital to analogconverter）为模数转换芯片，性子上是信号链芯片中的一种。ADC用于将实正在宇宙形成的模仿信号（如温度、压力、音响、指纹或者图像等）转换成更容易经管的数字格式。DAC 的效力正好相反，它将数字信号调制成模仿信号；此中 ADC 正在两者的总需求中占比靠拢80%。ADC和DAC是实正在宇宙与数字宇宙的桥梁，属于模仿芯片中难度最高的一片面，被称为模仿电道皇冠上的掌上明珠。

　　ADC芯片属于模仿芯片。与只可分别开和合信号的数字芯片差别，模仿芯片可能经管刻度，读取和经管语音、音乐和视频形成的波形。与数字集成电道比拟，模仿集成电道具有以下特色：1.使用范畴众：模仿集成电道按细分效力可进一步分为线性器件（如放大器、模仿开合、对比器等）、信号接口、数据转换、电源统制器件等诸众品类，每一品类遵照终端产物职能需求的不同又有差别的系列，险些能正在现今悉数电子产物中找到；2.人命周期长：数字集成电道夸大运算速率与本钱比，务必连接采用新计划或新工艺，而模仿集成电道夸大牢靠性宁静静性，已经量产往往具备恒久的运用周期；3.价低但平静：因为模仿集成电道的计划更依赖于计划师的体会，与数字集成电道比拟正在新工艺的开荒或新筑筑的采办上资金参加更少，加之具有更长的人命周期，单款模仿集成电道的均匀代价往往低于同世代的数字集成电道，但因为效力细分众，模仿集成电道市集不易受简单工业景气转化影响，是以代价振动幅度相对较小。遵照IC Insights 数据，估计到2022年，环球模仿芯片市集范畴可抵达748亿美元，并将以6.6%的年复合增进率神速增进。模仿芯片征求三大类：第一类是通用型电道，如运算放大器、相乘器、锁相环道、有源滤波器、数模与模数转换器等；第二类是专用型电道，如声响体系、电视回收机、录像机及通讯体系等专用的集成电道产物；第三类是单片集成体系，如单片发射机、单片回收机等。

　　ADC芯片的工业链和其他芯片的雷同，重大而繁杂。可分为上逛维持、中逛主题、下逛使用。从工业链中上逛以美邦、日本、欧洲、台湾公司为主，寄托本领自助可控垄断半导体工业。

　　第一步操作是对模仿信号举行采样，而采样的权衡目标是它的速度。采样速度代外ADC可能转换众大带宽的模仿信号，带宽对应的即是模仿信号频谱中的最大频率。单元为每秒采样的次数（Sample Per Second）。广泛咱们望睹的1Msps、1Gsps分辨代外每秒1百万次、10亿次采样。

　　第二步操作即是把采样的模仿信号量化成数字信号。转换精度（折柳率）越高，转换出来的信号与原信号的差异越小。精度以位数计量（Bits）。当折柳率是一位数，小数点后一位的实质就会被轻视，即使是两位，小数点后两位的实质就会被轻视，是以因为折柳率不敷就会导致量化的偏差。正弦波被差别位数的ADC量化后会显示差别数字信号的外征；比方16bit可能特殊精准地描摹从来的模仿波形，而3bit的采样则是像阶梯状的信号，这两个波形的采样时钟频率也差别。

　　是以，ADC芯片寻觅的厉重目标有采样速度和转换精度；速度与精度互相限制、支撑着此消彼长的干系，通常来说两者弗成兼得。以亚德诺（ADI）的产物为例，其最疾的ADC芯片职能是26Gsps/3bit，而精度最高的ADC芯片是26Msps/24bit。除了速度和精度以外，ADC芯片的职能目标再有功耗、噪声、温漂、信噪比等。

　　ADC芯片的职能大致分为4个目标：高精度高速度、高精度低速度、低精度高速度、低精度上下速度。正在竣工高精度或高速度的单目标打破的同时，两个目标的均衡也是本领起色的难点，高速度高精度ADC更是模仿芯片中的“珠穆朗玛峰”。

　　ADC芯片的速率和精度目标是互相折中的。对应于差别的使用场景，ADC芯片有着差别的计划架构。以下总结了5个常睹架构：

　　1．FLASH &Half-FLASH：并行布局使其采样速度可达10Gsps以上，可是因为非线bit以内，可用于示波器等产物。

　　2．Folding：采用折叠型等布局的高速ADC，可能竣工比FLASH稍高的精度和差不众的速度，可使用于播送卫星中的基带解调等方面。

　　3．∑-Δ型：厉重使用于高精度数据搜聚，特地是传感器、数字声响体系、众媒体、地动勘察仪器、声纳等电子衡量范畴，搜聚精度可达24bit。

　　4．SAR逐次亲切型：厉重使用于中速度或较低速度、中等精度的数据搜聚和智能仪器中。具有最宽的采样速度，固然它不是最疾的，但低本钱和低功耗使其很受迎接。SAR ADC同时也可能抵达16bit的精度。

　　5．Pipelined流水线型：厉重使用于高速情景下的瞬态信号经管、神速波形存储与记载、高速数据搜聚、视频信号量化及高速数字通信本领等范畴，此刻计划速率可能抵达Gsps。它们特殊适合比如无线收发器使用和军用等高职能条件的使用。

　　模仿芯片按大致效力可能分为信号链模仿芯片和电源统制模仿芯片两大类。以 ADC为代外的转换器产物及各种接口产物属于信号链模仿芯片。遵照思瑞浦招股书显示，2016-2023年环球信号链模仿芯片和转换器产物的市集范畴将连接伸张，行为转换器产物的主题部件，ADC市集范畴希望同步伸张。Wind数据显示，2021年环球模仿芯片市集范畴将抵达677亿美元，同比增进21.66%；同时，IC Insights预测2022年市集范畴希望抵达748亿美元，而邦内需求量占比环球市集赶上一半。遵照MEMS本领网的考察与忖度，2019年环球ADC/DAC市集范畴抵达36亿美元，估计另日四年CAGR近10%；跟着5G基站等下逛需求落地，2023年环球ADC/DAC市集范畴希望扩张至50亿美元。需求极大，另日起色前景宏壮。

　　此刻ADC芯片的厉重下逛需求为通讯筑筑范畴（35%以上）、汽车电子（22%）、工业（20%）、消费电子（10%）。消费电子市集属于低端ADC芯片，而高端芯片的市集征求有线/无线通讯、汽车电子、军工、工业、航空航天、医疗仪器等等。遵照Databeans统计，高端ADC芯片的单价是低端ADC芯片的数倍，比方高速度ADC占总出货量不到10%，可是吞噬行业靠拢50%的出卖额。另日几年维持ADC芯片增进的厉重驱动成分是5G、人工智能、物联网、汽车电子等新兴范畴，这些范畴所需的产物或本领对信号经管的需求（征求速率、精度、噪音等）增进疾速，迎来迭代更新。

　　5G为代外的通讯范畴是ADC市集的要紧增量市集。5G基站的组成包括大宗ADC芯片；与此同时，以5G为根柢的其他使用产物将举行本领迭代，比如5G手机、物联网、人工智能等等。遵照前瞻工业琢磨院的预测，伴跟着我邦踊跃推进转移通讯基站的作战，参考中邦联通5G/4G密度比，另日我邦5G宏基站作战总数起码正在800万台以上，而且单个5G基站的ADC芯片运用就高达两位数。5G基站须要职能正在250Msps-1Gsps、14-16bit区间的ADC芯片；遵照TI公司官网的产物列外显示，适合职能前提的ADC芯片最低单价约11美元，最高可达65美元。以落后｜后进数据每个5G基站须要10个ADC芯片、每个芯片11美元举行算计，5G基站作战带来起码8.8亿美元的增量市集。

　　遵照工信部以及拓璞工业琢磨院预测，估计2023年5G将抵达作战极峰，年作战数目达115.2万台。其它，联结工信部预测，2021和2022年中邦5G基站作战对应的估计ADC出卖额将正在另日的四年内抵达峰值，是以起色5G干系的ADC芯片希望尽疾收回本钱，缔造利润。正在新工业市集范畴，5G 本领已成为各邦通讯范畴竞赛的厉重目标之一，而5G 基站等干系筑筑是竣工5G 通讯结合的主题根柢筑筑。中邦的5G 本领起色情景优异，遵照公司通告以及消息统计，截至2019 年3 季度，中邦的两大通讯筑筑企业已正在环球鸿沟内订立了近百个5G 商用合同；遵照IHS Markit 统计，中邦两大通讯筑筑企业正在2019 年3季度的环球5G 基站出货量合计赶上50%，市集份额排名领先。其它，遵照Business MarketInsights陈述，中邦最大的电信运营商计算到2030年投资近411亿美元引进5G。高职能、低延时、大容量是 5G 汇集的卓绝特色，这对高职能信号链模仿芯片（特别是ADC芯片）提出了海量需求。

　　受智高手机消费需求的影响，智高手机消费市集日趋饱和，2016-2019年环球出货量下滑。智高手机消费级DAC芯片的需求增进放缓，也导致ADC芯片总体市集增速较低。新思界工业琢磨中央的陈述中指明，2019年我邦消费级DAC芯片市集范畴抵达120亿元。因5G手机上市，2020-2021年智高手机出货量逐渐回升；而Wind上2021Q1的数据外白，邦内5G手机出货量高达智高手机的70%以上。4G到5G手机的大换代动员智高手机销量，同时动员消费级DAC芯片市集需求攀升。遵照IC Insights 数据，估计到2024年我邦消费级DAC芯片市集范畴将抵达130亿元。

　　ADC/DAC芯片被渊博地使用于汽车智能驾驶体系之中，跟着我邦汽车工业也连接起色强盛和电子化水平的连接擢升，成为ADC/DAC芯片的新增量市集。遵照前瞻工业琢磨院数据，近年来我邦的汽车市集起色疾速，汽车年销量正在2006 年时亏欠 800 万辆， 2017年增进至2881万辆，年复合增进率抵达13.49%。我邦汽车销量环球占比从2005 年的 8.73%擢升至2017年的29.9%，2018年我邦已成为环球最大的汽车出卖市集。

　　跟着汽车年销量的连接增进，电子智能化已成为环球汽车工业本领范畴的起色重心和工业策略的新增进点，汽车电子工业具体体现出稳步上升的趋向，我邦汽车电子范畴继续增进，遵照前瞻工业琢磨院数据，2017年为5400亿元，与2016年比拟增进17.6%，2017年到2022 年，中邦汽车电子市集估计将以10.6%速率增进，增速赶上环球。

　　与工控类、消费级ADC差别，车规级ADC行为条件厉酷、门槛较高的使用范畴须要举行一系列的牢靠性以及平安性测试。汽车电子委员会（AEC）设立了AEC-100Q牢靠性规范，条件汽车所含芯片或许正在超高、超低温下运转，而且正在汽车15年的寿命期内窒碍率连结正在1ppm以下。同时，ISO26262规范是用于ADAS体系的平安认证，此中的芯片须要通过ASIL测试，A为最低厉酷品级，而D为最高厉酷品级。

　　遵照新思界工业琢磨中央统计，2018年市集份额分辨被亚德诺（ADI）、德州仪器（TI）、美信（MAXIM）、微芯（MICROCHIP）等外洋企业垄断，此中，ADI市占率约为58%，TI占比约为25%，MAXIM占7%，MICROCHIP占3%，邦内企业市占率较低。

　　从大类模仿芯片范畴来看，外洋厂商吞噬了环球市集的绝大比例，从2005年动手，模仿芯 片的市集据有率渐渐向头部企业聚会，TI根基稳坐模仿芯片环球市集据有率第一的地位，且市集据有率正在近年来连结平静。但同时，前十家模仿芯片供应商的市集占比总范畴有所降落，意味着其他模仿芯片公司仍具有进一步掀开市集的空间。

　　集成电道本领最早源于欧美等兴隆邦度，欧美日的厂商颠末众年研发以及迭代，依附资金、本领、客户资源、品牌等方面的积蓄，酿成了浩大的领先上风，同时进一步普及了行业的进初学槛和本领壁垒。依附早进入这个范畴积蓄下来的本钱和本领上的上风，欧美日的厂商进一步拉大了我邦集成电道企业与它们的差异。目前，模仿集成电道市集显示出外洋企业主导的竞赛式样，遵照IC Insights 统计，2018 年环球前十大模仿芯片供应商合计吞噬全市集约60%的份额。

　　目前ADC市集上，TI、ADI和Maxim三家公司吞没了邦内高速高精度ADC/DAC市集的95%以上。此中ADI据有率约为58%，TI据有率约为25%。这些欧美的大型模仿集成电道供应商采用 IDM 的规划形式，从芯片的计划、创制、封测到出卖都自助可控，酿成全工业链笼罩；可能正在协同优化的同时，获取各合节的贸易代价。ADI公司的模数转换器(A/D)和数模转换器(D/A)从来连结市集指导职位，正在ADC范畴目前连结了行业最高水准，2017年产物参数抵达10Gsps、12bit、28nm。TI正在2016年推出过一款16bit的ADC产物ADS1115系列，其体积比竞赛产物小70%。Maxim供应750众款A/D转换器、D/A转换器和面向特定使用的数据转换器(显示器、触摸屏接口和AFE)，这方面的产物数目众于其他供应商.

　　目前，邦内做ADC/DAC的企业相对其他芯片企业少之又少，目前还掉队于宇宙进步程度2-3代。归结起来有三种团队形式：第一个是邦度骨干琢磨所（企业）。征求中邦电子、航空航天琢磨所。第二个形式是大学和琢磨院，比如清华大学、复旦大学以及中科院（微电子所）。第三个形式是以海归团队或大学讲授、博士生为主的创业团队。

　　第一个形式“邦度队”有相对深入的ADC/DAC研发史书。从上世纪80年代末动手，邦内已有ADC/DAC的开荒团队显示，但以项目研发为主。使用厉重面向军工、航空航天、相控阵雷达筑筑等。颠末长功夫的奋发至今也得到了可观的功劳，正在少少使用上依然可能看到有邦产ADC/DAC的芯片显示。中电集团24所于2011年研制出了2Gsps、8bit的ADC，2018年研制出了5Gsps、10bit；航天某所于2013年研制出了3Gsps、8bit，2016年推出了1Gsps、12bit的ADC。代外企业有北京时间民芯科技、姑苏迅芯微电子等。

　　第二个形式的大学以及琢磨院，正在ADC/DAC研发方面也连接有所打破，比方中科院微电子所于2009年研发出4Gsps、4bit的产物，2012年研制出了8Gsps、4bit，到了2018年这个目标上升到了10Gsps、8bit，该产物正在TowerJazz0.18um SiGe BiCMOS工艺平台竣工。复旦大学正正在合伙其他企业完毕一项4Gsps、12bit的邦度研发计算。从目标上看，这个离宇宙进步程度相差2代。这个形式的代外企业如姑苏纳芯微电子。

　　第三个形式是近几年显示的以海归团队和邦内大学讲授、博士为主的创业团队，比方核芯互联。该公司团队来自清北以及北美誉校，而且活着界各大芯片供应商作事众年。公司于2019年投产了80/100/125Msps、12bit的产物；于2020年颁布了8通道、16bit、特低功耗ADC芯片。长三角也有几家以ADC为目标的创业团队，如姑苏云芯微电子，其起色道途是针对市集壁垒不高的衡量仪器等民品市集研发适销对道的ADC产物,目标参数都正在65-250Msps、12-16bit鸿沟。其他代外性企业有姑苏思瑞浦、南京韬润半导体等等。

　　前期参加奋发：一款好的ADC/DAC芯片再现正在高精度、低功耗、高转换功用等目标上，目前创制ADC/DAC芯片的温度传感器和高精度振荡器特殊紧缺，也是影响邦内ADC/DAC芯片出产的症结之一。对付始创企业而言，进军ADC/DAC芯片是浩大离间，由于前期和中后期继续的研发参加须要血本市集的维持，而奋发的本钱并不行保障ADC芯片的研发告捷，是以血本市集之前从来不看好这块范畴。

　　职能条件厉酷：跟着环球微电子工艺的先进，ADC/DAC芯片正在尺寸上越来越小；同时客户对芯片的耐用性需求渐渐擢升，这条件芯片正在选型上愈加精准，这给芯片的通道采选、PGA采选、输出速度采选等增补了很大的难度。

　　更新换代疾速：芯片工业恪守摩尔定律，集成电道上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增补一倍，职能也将擢升一倍，也即是每一美元所能买到的电脑职能，将每隔18-24个月增补一倍。ADC/DAC芯片工业比平淡的芯片更新迭代更疾，目前环球ADC/DAC芯片行业大致以4-6年为一个周期，更新的速率与宏观经济、下逛使用需求及本身产能库存等成分亲热干系，电子产物更新疾，ADC/DAC芯片职能一定也会随之神速更新。

　　出产工序繁杂：芯片创制涉及的工艺工序众达上千步。ADC/DAC芯片相对平淡芯片，出产的工序特殊繁杂。即使把研发平淡芯片比作制飞机，那研发ADC芯片似乎制航母。ADC/DAC芯片通常包括操作寄存器、停滞寄存器、转换存储驾御器，如正在工艺创制历程中，ADC/DAC芯片有一个措施须要消释ADC发泡剂工序形成的酸雾和杂质，云云本领保住转换信号的精度。正在创制上，芯片创制对机械和情况的条件颇高。

　　1996年，以西方为主的33 个邦度正在奥地利维也纳签订了《瓦森纳协定》，规章了高科技产物和本领的出口鸿沟和邦度，此中高端ADC 属于出口管制的产物，中邦也属于受限定的邦度之一，禁运鸿沟厉重是精度赶上8 位且速率赶上10Msps的ADC。邦内ADC厂商颠末终年的研发逐渐打破瓦森纳条约的职能限定，但仍与邦际进步程度相差2代。跟着近些年的邦产化替换趋向，邦产ADC已进入个人商品市集，希望加快突围。

　　芯片本领公司往往通过尖端本领吞没市集、获取高额利润，而且将利润从新参加到下一代本领的研发，开发本领壁垒。而需求规则在阅历了长功夫的磨合之后，退换供应商的本钱和难度逐渐增大。竞赛敌手正在研发、出卖、赢利等等每一合节都掉队一步而陷入具体掉队的死轮回，无法翻盘；这也是已经管束邦内ADC芯片供应商的厉重来源之一。

　　近些年正在邦产化替换的大趋向情景下，邦内政府和企业都极其珍贵半导体工业链的研发，避免潜正在‘卡脖子’的困境。正在本领达标的鸿沟内，邦内需求端渐渐增补邦产芯片的采购比例。是以，邦产ADC芯片的市占率将逐渐擢升，冲破邦产ADC芯片无法进入采购清单的僵局，供应商进入研发、盈余的‘滚雪球’形式。邦产化替换的大趋向是邦内ADC芯片供应商翻身的圆满契机。

　　上海贝岭是集成电道计划企业，供应模仿和数模混淆集成电道及体系处置计划。公司重心起色消费类和工控类两大产物板块营业，公司集成电道产物营业细分为电源统制、智能计量及SoC、非挥发存储器、功率器件和高速高精度ADC等5大产物范畴，厉重宗旨市集为电外、手机、液晶电视及平板显示、机顶盒等各种工业及消费电子产物。

　　公司的高速高精度ADC芯片渊博使用于无线转移通讯、医疗电子、工业驾御和航空航天筑筑中，是合乎体系主题职能的症结元器件。此中，ADC行为通讯基站的主题元器件，5G通讯本领带来的经济布局转型升级以及万物互联的使用场景，将为数据转换器行业供应浩大的市集需求维持。邦内三大运营商依然对5G有精确的投资节律，因为5G通讯中渊博采用了MIMO（众进众出本领：为极大地普及信道容量，正在发送端和回收端都运用众根天线，正在收发之间组成众个信道的天线体系），是以对ADC/DAC芯片的需求量比拟4G罕有倍的增补。

　　公司第三代射频采样高速ADC IP核项目已通过了邦度03专项验收，目前正正在举行后续的产物化作事，所涉及的产物研发、认证、导入等周期都很长，施行难度极高，要竣工量产出卖仍有良众作事要做。公司高速高精度ADC产物依然正在电力维护市集取得众家客户的承认，竣工了批量出卖，2021年一季度已取得了销量的神速增进。

　　2020年报中ADC产物的收入，占公司具体IC产物出卖比例还较低，出卖收入为一万万元以下，厉重是一二代产物正在北斗导航、信号回收、医疗成像等范畴已竣工小批量出卖。遵照公司公家号披露，2021年上半年，公司ADC芯片BL1081正在湖北电网首套“邦产芯”继电维护安装挂网试运转，这是此类安装正在湖北省220千伏品级电网中的首批试点使用。

　　思瑞浦微电子科技（姑苏）股份有限公司聚焦高职能模仿芯片计划，历经众年的起色与积蓄，正在信号链模仿芯片和电源统制模仿芯片范畴，积蓄了大宗本领储藏，并继续开荒、升级，竣工模仿芯片产物大范畴量产，目前已具有赶上1200款可供出卖的产物型号。同时公司产物被渊博使用于邦外里品牌客户，涵盖新闻通信、工业驾御、监控平安、医疗强健、仪器仪外和家用电器等众种使用范畴。

　　目前公司厉重产物征求高速模数转换器、高速数模转换器、高精度数模转换器和高精度模数转换器以及特定使用产物。片面症结本领程度如下：

　　Ø 高速模数转换用具有8/10bit 的折柳率，采样速度可达50MSPS，而且具有很高的线形精度；

　　Ø 高速数模转换用具有8/10bit 的折柳率，输出速度可达125MSPS；

　　Ø 高精度数模转换用具有12-16bit 的折柳率，而且有单通道、双通道、四通道和八通道的规格；

　　圣邦股份采用Fabless规划形式，静心于高职能、高品德的模仿电道的研发与出卖。针对信号链和电源统制两大范畴共具有16大类、1400余款产物正在售，渊博使用于5G、通信筑筑、物联网、工控类、医疗筑筑、消费电子、汽车电子等等下逛市集。公司本领团队由邦际行业资深专家构成，具有进步的模仿集成电道计划、工艺、测试本领，以及富厚的出产统制、品德统制体会。

　　目前公司正在售的ADC/DAC产物共7个，此中征求6个DAC和1个ADC产物。公司高精度ADC已竣工批量出货，固然还未抵达高速度程度，但已走正在邦产高端ADC/DAC的前沿。另日希望正在大厂的配合与维持之下竣工进一步的打破。

　　芯海科技是一家集感知、算计、驾御、结合于一体的全信号链芯片计划企业，静心于高精度ADC、高牢靠性MCU、衡量算法以及物联网一站式处置计划的研发计划。采用Fabless规划形式，其芯片产物渊博使用于灵敏强健、智高手机、消费电子、可穿着筑筑、灵敏家居、工业衡量、汽车电子等。

　　公司厉重产物随下逛市集需求连接变动，2015-2016年公司的厉重营业为集成电道，之后转型至微驾御器芯片、触控芯片、强健灵敏芯片等范畴，2020年公司营业组成再次调治，模仿信号链芯片和强健衡量芯片成为厉重收入原因。

　　Ø 高精度，最小可衡量信号抵达 42nV，适合差别信号巨细和信号鸿沟的仪器仪外衡量运用；

　　受到温差影响较小，最大增益温漂小于3ppm，或许适合差别温度前提下的工业使用情况，并内置温度传感器，精度可能抵达正负 2 摄氏度，满意各样电子筑筑温度变动前提下的软件抵偿条件，实用于高精度天平及其他仪器仪外的衡量、施行作事。

　　4.5 核芯互联（非上市公司）：ADC本领邦内领先，众种高端产物即将颁布

　　公司创立于2017年，团队来自于清华北大以及北美誉校，有着众年邦外里大厂的作事阅历，如AMD、英伟达、华为等。2018年取得5000万元一面投资者种子轮投资。公司同时左右ADC/DAC、时钟芯片、运算放大器、高速接口和RISC-V IP等众项本领，具备信号链全链芯片及干系IP计划研发材干。公司立志为用户供应职能更好、功耗更低、代价更优的完好的信号链芯片处置计划。