芯耀
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作者?| 方文三
如同樂隊演奏必然依賴指揮的引領，打工人的日常作息亦需遵循時間的規(guī)律。同樣地，在芯片領域，要確保這樣一個高度復雜且精細的系統(tǒng)高效運作，也離不開一個至關重要的組件：時鐘芯片，它扮演著節(jié)拍器的角色，確保系統(tǒng)運行的協(xié)調與同步。
時鐘芯片電子系統(tǒng)的[脈搏]
時鐘芯片在電子系統(tǒng)領域占據(jù)核心地位，幾乎無處不在，作為整個電子系統(tǒng)的[心臟]，其國產化率目前仍相對較低，且替代難度極大。
在電子系統(tǒng)中，時鐘芯片為不同的芯片和功能模塊提供統(tǒng)一的時序基準，發(fā)揮著[心臟]般的重要作用，確保系統(tǒng)各部件的協(xié)調、穩(wěn)定運行。
在單一設備內部，時鐘信號是各芯片協(xié)同工作的基石；在系統(tǒng)整體層面，時鐘信號則是各設備間協(xié)同工作的關鍵。時鐘信號的質量直接關系到數(shù)據(jù)傳輸的可靠性。
廣義而言，時鐘產品涵蓋振蕩器、實時時鐘、時鐘驅動器、時鐘發(fā)生器、去抖時鐘和時頻同步芯片等。
狹義上，時鐘芯片特指時鐘驅動器、時鐘發(fā)生器、去抖時鐘和時頻同步芯片。
對于系統(tǒng)集成度要求較高但數(shù)據(jù)處理速率與準確度需求相對較低的應用場景，時鐘系統(tǒng)通常采取集成方式設計或封裝于SoC芯片中，例如手機、智能手環(huán)等消費電子產品。
對于數(shù)據(jù)處理速率與準確度需求較高的應用場景，時鐘系統(tǒng)則通常以獨立芯片或模塊的形式存在，以滿足基站、數(shù)據(jù)中心（包括服務器、交換機等）、汽車等領域的需求。
時鐘芯片全球市場規(guī)模超百億
基站等通信設備作為時鐘芯片需求量最大、性能要求最高的下游應用，其宏基站設備中一般會使用30顆以上的時鐘芯片。
基于Market Data Forecast的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2022年，時鐘發(fā)生器、時鐘驅動器和去抖時鐘三類時鐘芯片的市場規(guī)?？傆嬤_到了20.3億美元，并預計至2027年將增長至30.2億美元。
根據(jù)Gartner預測，時鐘芯片約占模擬芯片市場的2%，則推測2023年全球的時鐘芯片的市場規(guī)模約16.64億美元。
中國作為全球最大的模擬芯片市場，占據(jù)了全球市場份額的36%。
在假設國內時鐘芯片市場占比與模擬芯片整體市場保持一致的前提下，基于Gartner的保守數(shù)據(jù)估算，預計2023年中國國內時鐘芯片的整體市場規(guī)模將達到約6億美元，折合人民幣約為42億元。
而若參考Market Data Forecast的數(shù)據(jù)，僅針對時鐘發(fā)生器、時鐘驅動器和去抖芯片這三類芯片而言，其市場規(guī)模預計在2023年將接近8億美元，折合人民幣約為56億元。
鑒于時鐘芯片作為模擬芯片的一個細分品類，其市場占比大致為模擬芯片市場的2%，當前市場上關于時鐘芯片的專門報告較為稀缺。
2024年將成為5.5G商用元年，這一發(fā)展將為時鐘芯片基站市場帶來新的增量需求。
在當前的產業(yè)背景下，中國通信設備供應商憑借其價格、技術和產業(yè)鏈優(yōu)勢，在出海業(yè)務拓展方面取得了顯著成效。
服務器作為需要獨立時鐘芯片產品的設備，單臺服務器一般需要10顆左右的時鐘芯片。
根據(jù)IDC的數(shù)據(jù)，2022年浪潮服務器的市場份額為28.1%，新華三的市場份額為17.2%，超聚變的市場份額則為10.1%。
值得注意的是，浪潮、超聚變等頭部廠商已經開始批量使用國產時鐘芯片方案。
據(jù)MIC及Trendforce測算，2023年全球AI服務器出貨量超過125萬臺，同比增長超過47%，并預計2024年將增長至194萬臺。
IDC預測，至2027年，中國AI服務器市場規(guī)模將達到164億美元。
隨著AIGC的逐漸應用和產業(yè)數(shù)智化的持續(xù)深化，預計全球服務器市場需求將全面上升，用戶對通用服務器和人工智能服務器的采購需求也將逐步增加。
隨著儀器儀表的國產化和技術升級，時鐘產品對設備性能的影響日益凸顯，中高端儀器儀表的關鍵芯片國產化已成為行業(yè)未來的發(fā)展趨勢。
示波器、頻率類分析儀表（包括頻譜分析儀、網(wǎng)絡分析儀、信號發(fā)生器、矢量網(wǎng)絡分析儀等）等設備對時鐘芯片的需求尤為顯著。
以頻譜類分析儀表為例，據(jù)Technavio的分析數(shù)據(jù)顯示，2019年國內頻譜和網(wǎng)絡分析儀的市場規(guī)模已達到21.2億美元，并預計將以5.54%的復合年均增長率增長，預計在2024年將達到27.76億美元。
每臺儀表平均使用約4顆時鐘芯片，約占設備成本的3%，因此預計2024年國內頻率類儀表對于時鐘芯片的需求將達到約6億元。
國內時鐘芯片從0到1開始起步發(fā)展
目前，國內有多家公司專注于時鐘芯片產品的研發(fā)與生產，包括已申報IPO的寧波奧拉半導體股份有限公司、廣東大普通信技術股份有限公司，以及獲得知名機構投資的新港海岸（北京）科技有限公司、無錫有容微電子有限公司、上海銳星微電子科技有限公司等。
此外，成都電科星拓科技有限公司、核芯互聯(lián)（北京）科技有限公司等知名公司也推出了時鐘芯片產品。
在時鐘芯片市場中，去抖芯片因其在通信市場中的廣泛應用，集成了時鐘發(fā)生、去抖等功能，具有較高的技術壁壘。
據(jù)奧拉招股說明書披露，奧拉的去抖芯片已批量應用于5G基站供貨，國內去抖芯片主要參考Skyworks的型號，時鐘緩沖器芯片產品則較多對標Pericom、TI等知名品牌。
龍營半導體則主要面向車規(guī)市場，其第二大股東為全球前三的晶振供應商臺灣晶技。
廣東大普通信技術股份有限公司已搭建覆蓋全等級高穩(wěn)時鐘（OCXO、TCXO、時鐘晶體、時鐘模塊、時間服務器等）、多品種時鐘芯片（IEEE1588、RTC、Buffer、SPXO-IC、TCXO-IC、OCXO-IC等）的全時鐘產品鏈。
該公司自主研發(fā)的車規(guī)級高精度RTC—INS5A8900 & INS5A8804，在軟硬件設計上兼容國際主流品牌，管腳Pin-to-Pin完全相容，滿足AEC-Q100標準，用戶可輕松實現(xiàn)國產替代。
上海銳星微電子科技有限公司在國內細分市場亦取得一定占有率，其晶體振蕩器XO作為公司的核心產品，在行業(yè)內擁有顯著的技術優(yōu)勢。
產品涵蓋基頻時鐘、三次泛音時鐘、低壓低功耗時鐘、LVPECL/LVDS差分輸出時鐘、VCXO、高頻差分時鐘等系列，能夠滿足工業(yè)和車規(guī)性能要求。
此外，公司的擴頻時鐘發(fā)生器、兼容Intel CK440規(guī)格的PCI-e時鐘發(fā)生器系列、兼容Intel DB2000規(guī)格的時鐘緩沖器系列、車規(guī)級PCI-e時鐘發(fā)生器、RTC時鐘、超低抖動以太網(wǎng)同步時鐘等產品均已實現(xiàn)量產并投放市場。
近日，國網(wǎng)能源互聯(lián)網(wǎng)研究院采用統(tǒng)一國產化硬件平臺，設計研發(fā)了多種形態(tài)的物聯(lián)化配電終端。
據(jù)國網(wǎng)相關資料顯示，在物聯(lián)管理硬件平臺和采集測控硬件平臺的設計上，國網(wǎng)所選用的實時時鐘芯片為興威帆自主研發(fā)生產的高精度實時時鐘芯片SD3078。
然而，目前國產時鐘芯片公司的收入規(guī)模普遍較小，除奧拉外，大部分公司的時鐘芯片收入仍處于千萬元級別，表明國內企業(yè)在時鐘芯片領域仍有較大的國產化替代空間。
結尾：
晶振、時鐘產生器、時鐘驅動器共同構成了產生可使用時鐘信號的最基本環(huán)路，是時鐘信號芯片的基石。
目前，該領域的競爭格局尚未形成，各家企業(yè)均在競相發(fā)展，誰將成為最終的贏家尚待觀察，期待時鐘芯片的國產替代能夠更快、更猛烈地推進。
部分資料參考：
云岫資本：《時鐘芯片：電子系統(tǒng)[脈搏]的國產化挑戰(zhàn)與機遇》，張通社：《20年時鐘芯片老兵，扎根張江創(chuàng)業(yè)，如何實現(xiàn)[國產創(chuàng)新]？》，芯片投資進階：《時鐘芯片：為啥還沒跑出一家上市公司？》，有容微電子：《有容微電子推出單端輸入單端輸出1:4時鐘緩沖器GM51104》，上海松江：《讓時鐘用上中國[芯]！松江這家企業(yè)年銷售時鐘芯片上億顆》
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