小信号分立器件的国产之路

    2020-03-31 17:46
    头豹研报

    2020年小信号分立器件行业概览

    2022-03-02

    全文字数:2894字,精读时间:6分钟


     


    小信号分立器件是当前制造业最常用的电子元件之一

    长期以来半导体分立器件一直被半导体投资机构忽视,排除在扶持、优惠政策之外,甚至部分人认为半导体最终会经不断集成形成模块与芯片。半导体产业的发展始于分立器件,集成电路的发明和发展离不开分立器件,在集成电路高度发展的今天,分立器件在世界半导体市场中,每年的销售额仍平稳增长,产业规模不断扩大。

    事实上,集成电路的应用离不开分立器件的配合,尤其是小信号分立器件,担负了为芯片提供稳定的输电环境。在近代无线通信中,接收系统的前端、发射系统的末端都离不开高性能的小信号分立器件,如一些手机中基带部分就使用了数十只小信号分立器件,而射频部分更是搭载低噪声晶体管、小信号数字晶体管、检波管等多种分立器件。

    小信号分立器件因其满足于小电流,低功率的工作场景需求,且贴片式封装技术适应下游整机厂流水化高效率作业模式,是当前最常用的电子元件之一。中国是电子整机制造强国,也是小信号分立器件全球重要市场,2019年,中国小信号分立器件销售量达2,809.0亿只,其中,国产小信号分立器件市场份额仅占21.4%,且集中于小信号二极管,国产替代空间大。

     

     

    小信号分立器件广泛应用于小电流,低功率的工作场景

    小信号分立器件又称为小功率半导体器件,指额定电流低于1A,或额定功率低于1W的半导体分立器件。小信号分立器件可分为小信号二极管与小信号三极管,其中小信号三极管中又可进一步细分为普通小信号三极管与小信号MOSFET。小信号分立器件额定功率低,可以满足小电流电路的功能需求,将其与电阻、电容、电感等多种元器件进行合理的组合连接,可构成具有不同功能的电路,这些电路可实现对电路的开闭控制与续流,对调制信号的建波、限幅、钳位,对电路的稳压及脉冲、静电保护等多种功能。由于小信号分立器件额定电流低,通常不会应用于一次电源与二次电源间的整流转换,大多数应用场景集中于二次电源对电路中各并联功能模块的供电过程。

     


     

    随着封测技术的不断进步,小信号分立器件产品逐代更迭

    小信号分立器件源于上个世纪90年代台湾分立器件厂商提出的small signal产品概念。在分立器件贴片封装技术成熟后,面对:

    (1)对芯片供电mA级别的电流需求;

    (2)产品良率制约下小信号分立器件无法进行集成;

    (3)整机产品对元器件体积越来越苛刻的要求。

    小信号分立器件开始作为单独产品种类被台湾分立器件厂商单独列出,并随着封测技术的不断进步,产品逐代更迭,并被推广至全球。

    当前中国最常见的产品多使用二代封装技术,SOT-23,SOT-323产品占比高,在中高端应用领域,第三代与第四代封装技术渗透率高速增长。

     

    未来中国小信号分立器件将继续保持稳定增长的态势

    根据对小信号分立器件领域头部企业市场份额统计得知,近五年来,中国小信号分立器件行业整体不断发展,市场规模(以销售额计)从2014年的90.2亿元增长到了2019年157.3亿元。虽在2018年到2019年,由于受到中国大陆半导体市场成长趋缓影响,以及PC产业衰退,及智能手机成长动能趋缓等因素导致整体增速稍有放缓,但在过去5年里,受物联网、云计算、大数据、智能制造、智能交通、医疗电子等新兴应用领域的市场拓展的影响,中国半小信号分立器件行业市场规模整体保持稳速增长的趋势。

    由于当前小信号分立器件应用广泛且在特定工作环境下具有不可替代性,同时下游消费电子市场份额逐年扩大,且未来5G技术将进一步为中国半导体分立器件的整体发展赋能,预计未来中国小信号分立器件还将继续保持稳定增长的态势。


    技术及下游需求驱动下,产品体积将不断缩小

    封测技术的不断进步

    受移动设备与可穿戴设备“轻薄小”的物理属性的影响,小信号分立器件的尺寸与性能需满足更高要求,高端产品国产替代潜力巨大。2010年后,中国分立器件封装技术进入新一代技术节点,产品在稳定性与一致性较高的水平上,向更小,更薄,更高功率密度的方向发展。当前在这一领域,中国厂商DFN封装技术成熟,产品尺寸最小可达0.1*0.05㎜,充分满足了特定应用场景下对分立器件的尺寸要求。

    下游应用领域对体积需求的不断提升

    POCT在临床诊断项目上的应用受IVD诊断原理与方法学技术发展的影响。近年来化学发光技术与分子诊断技术平台以更高的精度逐步应用于传染和感染检测项目中。新方法学流入将使技术壁垒抬高,为传染和感染类POCT企业发展带来机遇与挑战,行业出清将成发展趋势。新技术研发、产品生产及市场渠道开拓需要大量资金投入。新方法学流入将产生产品迭代,产品核心竞争力薄弱的中小型企业资金流转压力将进一步加重,进而影响企业资金运作、产品研发投入。缺乏体量规模与技术实力的中小型企业面临巨大挑战,而掌握核心技术的龙头企业市场集中度提升。



    深度见解:国产替代进程不断加快

    经过数十年的发展,全球小信号分立器件行业技术发展成熟,市场竞争充分,相对于中国厂家而言,欧美、日本以及中国台湾地区的生产厂商具有先发优势。在技术水平方面,国外知名半导体分立器件厂商掌握领先8英寸晶圆制造技术,多规格、中高端芯片制造技术和先进贴片封装技术,在全球竞争中仍保持优势地位,尤其在小信号MOSFET领域,当前绝大多数市场份额掌握在以NXP、英飞凌等为代表的欧美领先企业。由于国际头部企业产品技术成熟,小信号MOSFET产品系列多,有多种阀值门限电平产品以满足不同的负载要求,下游客户为保证一致性倾向于选择国际品牌商产品,国产替代率低。从下游产品应用领域来看,国外领先厂商生产的产品主要应用于汽车电子、工业控制、物联网等中高端领域,产业链中议价能力强,产品利润率普遍高达50%以上。

     

    中国小信号分立器件行业起步晚,正处于高速发展阶段市场,国产产品市场参与者数量少,仅乐山无线电(LRC)、常州银河世纪、长电科技、扬杰科技、韦尔股份等少数品牌商。在行业整体快速增长的同时,行业内领先企业由于较强的综合实力,在产业整合的潮流中实现了高于行业平均增速的发展。

     

    受惠于人口红利带来的成本优势,高性价比的国产小信号分立器件在近五年来逐步参与到市场的供应体系中,在部分中低端应用场景已基本实现进口替代。在中高端应用场景,中国头部企业逐渐实现技术赶超,且下游需求端国产替代意愿逐年升高,国产替代率逐渐提高。未来,随着中国小信号分立器件行业逐步突破高端产品的技术瓶颈,中国小信号分立器件对进口的依赖将会进一步减弱,进口替代效应将显著增加。

     

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