產(chǎn)業(yè)丨電子系統(tǒng)的“脈搏”，國產(chǎn)時(shí)鐘芯片戰(zhàn)局

作者?| 方文三

如同樂隊(duì)演奏必然依賴指揮的引領(lǐng)，打工人的日常作息亦需遵循時(shí)間的規(guī)律。同樣地，在芯片領(lǐng)域，要確保這樣一個(gè)高度復(fù)雜且精細(xì)的系統(tǒng)高效運(yùn)作，也離不開一個(gè)至關(guān)重要的組件：時(shí)鐘芯片，它扮演著節(jié)拍器的角色，確保系統(tǒng)運(yùn)行的協(xié)調(diào)與同步。

時(shí)鐘芯片電子系統(tǒng)的[脈搏]

時(shí)鐘芯片在電子系統(tǒng)領(lǐng)域占據(jù)核心地位，幾乎無處不在，作為整個(gè)電子系統(tǒng)的[心臟]，其國產(chǎn)化率目前仍相對較低，且替代難度極大。

在電子系統(tǒng)中，時(shí)鐘芯片為不同的芯片和功能模塊提供統(tǒng)一的時(shí)序基準(zhǔn)，發(fā)揮著[心臟]般的重要作用，確保系統(tǒng)各部件的協(xié)調(diào)、穩(wěn)定運(yùn)行。

在單一設(shè)備內(nèi)部，時(shí)鐘信號是各芯片協(xié)同工作的基石；在系統(tǒng)整體層面，時(shí)鐘信號則是各設(shè)備間協(xié)同工作的關(guān)鍵。時(shí)鐘信號的質(zhì)量直接關(guān)系到數(shù)據(jù)傳輸的可靠性。

廣義而言，時(shí)鐘產(chǎn)品涵蓋振蕩器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、時(shí)鐘驅(qū)動器、時(shí)鐘發(fā)生器、去抖時(shí)鐘和時(shí)頻同步芯片等。

狹義上，時(shí)鐘芯片特指時(shí)鐘驅(qū)動器、時(shí)鐘發(fā)生器、去抖時(shí)鐘和時(shí)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(zhǔn)確度需求相對較低的應(yīng)用場景，時(shí)鐘系統(tǒng)通常采取集成方式設(shè)計(jì)或封裝于SoC芯片中，例如手機(jī)、智能手環(huán)等消費(fèi)電子產(chǎn)品。

對于數(shù)據(jù)處理速率與準(zhǔn)確度需求較高的應(yīng)用場景，時(shí)鐘系統(tǒng)則通常以獨(dú)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(wù)器、交換機(jī)等）、汽車等領(lǐng)域的需求。

時(shí)鐘芯片全球市場規(guī)模超百億

基站等通信設(shè)備作為時(shí)鐘芯片需求量最大、性能要求最高的下游應(yīng)用，其宏基站設(shè)備中一般會使用30顆以上的時(shí)鐘芯片。

基于Market Data Forecast的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2022年，時(shí)鐘發(fā)生器、時(shí)鐘驅(qū)動器和去抖時(shí)鐘三類時(shí)鐘芯片的市場規(guī)模總計(jì)達(dá)到了20.3億美元，并預(yù)計(jì)至2027年將增長至30.2億美元。

根據(jù)Gartner預(yù)測，時(shí)鐘芯片約占模擬芯片市場的2%，則推測2023年全球的時(shí)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(shè)國內(nèi)時(shí)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?cái)?shù)據(jù)估算，預(yù)計(jì)2023年中國國內(nèi)時(shí)鐘芯片的整體市場規(guī)模將達(dá)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(shí)鐘發(fā)生器、時(shí)鐘驅(qū)動器和去抖芯片這三類芯片而言，其市場規(guī)模預(yù)計(jì)在2023年將接近8億美元，折合人民幣約為56億元。

鑒于時(shí)鐘芯片作為模擬芯片的一個(gè)細(xì)分品類，其市場占比大致為模擬芯片市場的2%，當(dāng)前市場上關(guān)于時(shí)鐘芯片的專門報(bào)告較為稀缺。

2024年將成為5.5G商用元年，這一發(fā)展將為時(shí)鐘芯片基站市場帶來新的增量需求。

在當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)背景下，中國通信設(shè)備供應(yīng)商憑借其價(jià)格、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢，在出海業(yè)務(wù)拓展方面取得了顯著成效。

服務(wù)器作為需要獨(dú)立時(shí)鐘芯片產(chǎn)品的設(shè)備，單臺服務(wù)器一般需要10顆左右的時(shí)鐘芯片。

根據(jù)IDC的數(shù)據(jù)，2022年浪潮服務(wù)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(jīng)開始批量使用國產(chǎn)時(shí)鐘芯片方案。

據(jù)MIC及Trendforce測算，2023年全球AI服務(wù)器出貨量超過125萬臺，同比增長超過47%，并預(yù)計(jì)2024年將增長至194萬臺。

IDC預(yù)測，至2027年，中國AI服務(wù)器市場規(guī)模將達(dá)到164億美元。

隨著AIGC的逐漸應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)數(shù)智化的持續(xù)深化，預(yù)計(jì)全球服務(wù)器市場需求將全面上升，用戶對通用服務(wù)器和人工智能服務(wù)器的采購需求也將逐步增加。

隨著儀器儀表的國產(chǎn)化和技術(shù)升級，時(shí)鐘產(chǎn)品對設(shè)備性能的影響日益凸顯，中高端儀器儀表的關(guān)鍵芯片國產(chǎn)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(luò)分析儀、信號發(fā)生器、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀等）等設(shè)備對時(shí)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(nèi)頻譜和網(wǎng)絡(luò)分析儀的市場規(guī)模已達(dá)到21.2億美元，并預(yù)計(jì)將以5.54%的復(fù)合年均增長率增長，預(yù)計(jì)在2024年將達(dá)到27.76億美元。

每臺儀表平均使用約4顆時(shí)鐘芯片，約占設(shè)備成本的3%，因此預(yù)計(jì)2024年國內(nèi)頻率類儀表對于時(shí)鐘芯片的需求將達(dá)到約6億元。

國內(nèi)時(shí)鐘芯片從0到1開始起步發(fā)展

目前，國內(nèi)有多家公司專注于時(shí)鐘芯片產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)，包括已申報(bào)IPO的寧波奧拉半導(dǎo)體股份有限公司、廣東大普通信技術(shù)股份有限公司，以及獲得知名機(jī)構(gòu)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(shí)鐘芯片產(chǎn)品。

在時(shí)鐘芯片市場中，去抖芯片因其在通信市場中的廣泛應(yīng)用，集成了時(shí)鐘發(fā)生、去抖等功能，具有較高的技術(shù)壁壘。

據(jù)奧拉招股說明書披露，奧拉的去抖芯片已批量應(yīng)用于5G基站供貨，國內(nèi)去抖芯片主要參考Skyworks的型號，時(shí)鐘緩沖器芯片產(chǎn)品則較多對標(biāo)Pericom、TI等知名品牌。

龍營半導(dǎo)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(yīng)商臺灣晶技。

廣東大普通信技術(shù)股份有限公司已搭建覆蓋全等級高穩(wěn)時(shí)鐘（OCXO、TCXO、時(shí)鐘晶體、時(shí)鐘模塊、時(shí)間服務(wù)器等）、多品種時(shí)鐘芯片（IEEE1588、RTC、Buffer、SPXO-IC、TCXO-IC、OCXO-IC等）的全時(shí)鐘產(chǎn)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(shè)計(jì)上兼容國際主流品牌，管腳Pin-to-Pin完全相容，滿足AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)，用戶可輕松實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代。

上海銳星微電子科技有限公司在國內(nèi)細(xì)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(chǎn)品，在行業(yè)內(nèi)擁有顯著的技術(shù)優(yōu)勢。

產(chǎn)品涵蓋基頻時(shí)鐘、三次泛音時(shí)鐘、低壓低功耗時(shí)鐘、LVPECL/LVDS差分輸出時(shí)鐘、VCXO、高頻差分時(shí)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(kuò)頻時(shí)鐘發(fā)生器、兼容Intel CK440規(guī)格的PCI-e時(shí)鐘發(fā)生器系列、兼容Intel DB2000規(guī)格的時(shí)鐘緩沖器系列、車規(guī)級PCI-e時(shí)鐘發(fā)生器、RTC時(shí)鐘、超低抖動以太網(wǎng)同步時(shí)鐘等產(chǎn)品均已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)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(chǎn)化硬件平臺，設(shè)計(jì)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(guān)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(shè)計(jì)上，國網(wǎng)所選用的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片為興威帆自主研發(fā)生產(chǎn)的高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片SD3078。

然而，目前國產(chǎn)時(shí)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(shí)鐘芯片收入仍處于千萬元級別，表明國內(nèi)企業(yè)在時(shí)鐘芯片領(lǐng)域仍有較大的國產(chǎn)化替代空間。

結(jié)尾：

晶振、時(shí)鐘產(chǎn)生器、時(shí)鐘驅(qū)動器共同構(gòu)成了產(chǎn)生可使用時(shí)鐘信號的最基本環(huán)路，是時(shí)鐘信號芯片的基石。

目前，該領(lǐng)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(shí)鐘芯片的國產(chǎn)替代能夠更快、更猛烈地推進(jìn)。

部分資料參考：

云岫資本：《時(shí)鐘芯片：電子系統(tǒng)[脈搏]的國產(chǎn)化挑戰(zhàn)與機(jī)遇》，張通社：《20年時(shí)鐘芯片老兵，扎根張江創(chuàng)業(yè)，如何實(shí)現(xiàn)[國產(chǎn)創(chuàng)新]？》，芯片投資進(jìn)階：《時(shí)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(shí)鐘緩沖器GM51104》，上海松江：《讓時(shí)鐘用上中國[芯]！松江這家企業(yè)年銷售時(shí)鐘芯片上億顆》