慕尼黑上海电子展:科创板之外 那些国产替代阵营的生力军们
近日,刷爆朋友圈的非“科创板”莫属了!首批科创板公司鸣锣开市未久,余热尚存,备受市场期待的第二批科创板公司也正式登台亮相了,带动了新一波刷屏的浪潮。特别值得一提的是,首批上市的25家企业当中,有6家都是半导体领域的企业,第二批依旧有2家半导体企业,并且当天的股价表现也是颇为出色!
据统计,目前科创板中半导体以及相关电子行业企业总数已经超过20家,覆盖上下游主要产业链环节,包括晶晨股份、中微电子、和舰芯片和睿创微纳等。从上市企业的细分情况来看,半导体企业的占比排名第一。作为“硬科技”代表的半导体行业,显然已经站到最耀眼的位置。
科创板部分半导体企业
晶晨半导体成立于1995年,算是有点历史的公司。该公司目前最主要的业务分别为智能机顶盒芯片、智能电视芯片、AI音视频系统终端芯片。
安集微电子的产品布局主要在于半导体芯片制造的相关技术,以及加工原料等等。该公司的主要技术都为自行研发,目前拥有授权发明专利达190项,而更重要的是,安集微电子的毛利率超过50%,已经达到世界一流水平。
中微半导体成立于2004年,主要产品有三大类,分别为等离子体刻蚀机(Primo D-RIE以及Primo AD-RIE),主要应用于半导体、IC芯片制造;TSV硅通孔刻蚀机(Primo TSV),主要应用于半导体先进封装制造;而最后一类则为MOCVD设备(Primo D-BLUE),是LED芯片生产的关键设备。
睿创微纳是在2009年成立,主要的业务在冷红外成像与MEMS传感技术的开发,提供包括汽车驾驶辅助、真空封测服务、MEMS设计服务以及专用集成电路等设计服务。
澜起科技成立于2004年5月,根据其官网的信息,其主营业务是为云计算和AI领域提供以芯片为基础的解决方案,提供CPU、内存模组以及内存接口芯片解决方案。
乐鑫科技已经是全球第二大Wi-Fi芯片供应商,同时该公司也提供IoT芯片与蓝芽/Wi-Fi模组给客户,主要业务为针对无线通信的SoC设计、模组研发设计和销售,并以之应用于智能家居、智能支付终端、可穿戴设备等领域。
半导体拔得科创板头筹,意味着什么?
半导体产业的重要性,相信不再需要小慕赘述了。然而无论是从技术层面还是市场空间,国产半导体厂商与国外大厂都存在一定的差距,加之国内市场所需,我国半导体进口量大幅增加。有数据显示,作为全球最大的集成电路消费国,我国市场需求接近全球的1/3,集成电路进口额已经连续五年超过2000亿美元,其中2018年,我国集成电路进口额已经突破了3120.58亿美元,同比增长19.8%,而产值却不足全球的7%。
国之重器不得不抓!大力发展半导体行业首当其冲,在政府的政策和资金支持下,2014年推出了加速我国集成电路产业发展的“大基金”。而后,则是最近的科创板。当然,科创板并不是为半导体产业专门推出的,但其支持实体高科技产业,去除创业板当中的泡沫化意味非常明显,而且,创业板明确指出,以半导体集成电路为代表的信息产业是其重点支持的对象。
有最新数据显示,2019年一季度中国集成电路产业销售额1274亿元,同比增长10.5%。在外部因素影响下,未来国家对半导体行业的支持力度还有望继续加大,具有长期确定性。据SEMI预测,2019年全球原始设备生产商(OEM)的半导体制造设备销售额将减少18.4%至527亿美元,而2020年半导体设备市场可望因内存相关的支出强劲以及中国大陆的产线新增而有所复苏,届时将增长11.6%,达到588亿美元,中国大陆半导体设备市场有望在2020年首度登上全球冠军宝座!
半导体发展正当时,国产替代序幕起!
半导体之殇深深地刺痛了很多人的心,随后国产替代呼声不断,加之如今“科创板”鸣锣开市,半导体企业抢尽风头,让国产替代又一次被推到了焦点之下!除了科创板上的数家半导体企业之外,以下这些“中国力量”实力也不容小觑。
MCU替代阵营之——华大半导体
华大半导体是中国电子信息产业集团有限公司(CEC)整合旗下集成电路企业而组建的专业子集团公司。华大半导体主营业务为工控MCU、智能卡及安全芯片、模拟电路、功率器件、显示驱动等,连续四年位居中国十大IC设计企业榜单。华大半导体正从以智能卡和消费类市场为主的产品应用,逐步转向以工业控制为主的综合性半导体企业,尤其是电机控制应用为主的中高端产品应用,以电机控制为核心打造从MCU到驱动芯片到功率器件的完整解决方案。
其MCU事业部秉持强大的芯片设计、算法研究和方案开发能力,基于ARM内核,为满足市场多领域、多层次的应用场景需求,陆续推出针对超低功耗应用的HC32L系列,针对电机应用市场的HC32M系列,针对通用市场的高性价比HC32F系列,以及针对工业客户的定制化小型PLC系列。
“在MCU方面,国内厂商的竞争力正在逐步加强。以华大MCU为代表的优秀企业,已具备了和国外顶级MCU厂商同台竞争的实力,在可靠性、低功耗等方面甚至赶超一线MCU,这些对国内MCU厂商都是机会。”华大半导体发展规划部部门经理蔡振宇在2019慕尼黑上海电子展上如此表示。
模拟替代阵营之——圣邦微电子
圣邦微电子是一家专注于高性能、高品质模拟集成电路研发和销售的半导体公司。圣邦股份主要有信号链类模拟芯片和电源管理类模拟芯片两大类产品。其中,信号链类产品主要为各类放大器芯片,包括运算放大器、音频放大器和视频驱动器、模拟开关及接口电路等;电源管理类则涵盖LED驱动电路以及线性稳压器、DC/DC转换器、CPU电源监测电路、锂电池充电管理芯片、过压保护电路及负载开关等非驱动类电源管理产品。
2018年12月,圣邦微电子发布公告宣布正式完成了对钰泰半导体28.7%股权的收购手续。在全球市场几乎被TI、ADI、NXP、Maxim、STM、Infineon等海外巨头所占据的模拟芯片领域,国产模拟芯片企业正在逐渐崛起,将模拟IC行业进行整合,可使企业产品可靠性在大规模生产中提升,从而逐步缩小与国际水平的差距。
模拟替代阵营之——荣湃半导体
荣湃半导体是由佐治亚理工大学电子工程系博士,清华大学微电子所硕士,曾任高通美国公司首席设计师的董志伟博士于2016年创建,由英华资本(前英特尔投资中国团队)领投的一家致力于打造全球技术领先的高性能模拟集成电路产品提供商,专注于模拟集成电路的研发和销售。公司汇聚了一批来自于美国高通公司,美国芯科实验室公司和美国德州仪器公司等世界模拟集成电路技术领先公司的IC设计师。公司产品涉及三大领域:安全性领域产品,感应性领域产品和物联网领域产品。
荣湃半导体致力于打造全球技术领先的高性能模拟集成电路,自主研发了隔离器产品系列,已拥有15项隔离器领域全球发明专利。目前通信数字隔离器,I²C隔离器,DFN(2*3mm)封装隔离器已经上市,另外485,CAN隔离收发器以及隔离驱动也即将在今年下半年正式推出,主要应用于工业自动化,新能源汽车,数字电源和家电等市场,争取加速推进半导体芯片国产化进程。
存储替代阵营之——东芯半导体
作为半导体行业的三大支柱之一,存储器经过几十年循环往复的周期性发展,已经成长成为名副其实的电子行业的“生命之源”。东芯半导体作为国产存储芯片新贵,成立于2014年11月26日,是东方恒信资本控股集团有限公司通过下属企业发起设立的中国半导体设计公司,主要从事存储芯片的研发及销售。
2015年4月22日东芯半导体收购了韩国知名半导体厂商Fidelix,成为其第一大股东及实际控制人。在2016年推出了国内首颗单晶元 1Gb SPI NAND产品,目前拥有完善的串行及并行 NAND&NOR FLASH,DDR以及MCP产品家族。也是目前国内唯一可以同时提供NAND、NOR、DRAM设计工艺和产品方案的本土存储芯片设计公司。
MCU替代阵营之——纳思达
纳思达——中国民营企业500强,是由国家工业和信息化部认定的高新技术企业,全球前五大激光打印机厂商,打印机主控SoC及耗材加密芯片全系列芯片设计企业,物联网芯片方案提供商。
2018年5月,纳思达通过全资子公司珠海艾派克微电子有限公司,与成都锐成芯微科技在广东珠海签署战略合作协议。纳思达将采用锐成芯微低功耗模拟IP解决方案,推出一系列内嵌国产自主知识产权芯片的环保节能产品,助力中国打印机产业走向世界。
中科院计算所、华为等众多家科技公司加入RISC-V阵营。其中纳思达更是完成首款自主设计的基于RISC-V内核的CPU,经测试综合性能大大提升。
存储替代阵营之——兆易创新
兆易创新作为国内存储器龙头成立于2005年4月,致力于各关存储器、控制器及周边产品的设计研发。Flash产品种类不断丰富、结构不断优化,MCU快速增长,重磅切入DRAM赛道,或将打开成长新空间。
在Flash产品方面,兆易创新目前的低容量Nor Flash业务排全球第三。并且其持续开发新产品,实现技术升级:NOR Flash扩展高容量产品,实现512Mb大容量产品量产,并丰富了宽电压、低功耗等产品线型号;NAND Flash 38nm产品已稳定量产,24nm NAND Flash也在推进研发工作。
2013-2015年,兆易创新切入了微控制器MCU领域。目前NXP、Renesas、Microchip、Samsung、ST等海外厂商占据主导地位。兆易创新虽然在 MCU全球市占率不足1%,但是成长性很高,过去两年营收增速均超过50%。随着配套软件工具、开发环境、售后支持的逐步完善,预计MCU未来5年复合增长率有望达到30%。
DRAM产品方面,目前被三星、SK海力士和美光占据,CR3超过95%,国产存储器替代需求强烈,兆易创新联手合肥产投、合肥长鑫合力突破国产DRAM,一旦正式投产,预计将在全球DRAM市场占得8%的市场份额,填补国产DRAM存储器在本国市场的空白。
结语
以往资金和人才都避而不去硬科技半导体,大量资本去做了外卖和打车,大量电子人才转行互联网或者其他行业。但是如今,科创板将彻底改变游戏规则,再加之世界战给中国的半导体行业敲了一记警钟,以后需要思考的是如何才能将主动权牢牢把握在自己手中,提高自主创新能力、培养IC人才以及学习国外先进的商业模式,这对于整个产业至关重要。
近年来,中国企业已经成为慕尼黑上海电子展的主力军,在E4主馆荟萃全球半导体行业顶尖企业,其中优秀的国产品牌不在少数,馆内集中展出半导体领域最新科技,帮助观众窥探未来发展趋势,获悉最新产品、技术和解决方案。2020年慕尼黑上海电子展提出“融合创新,智引未来”的全新口号,聚焦杰出产品与技术的融合创新价值传递,积极推动并加速电子全行业发展升级。联合同期的慕尼黑上海电子生产设备展,展示规模将扩展至11个展馆,预计将达到100,000平方米。目前,下一届展位预订通道已开启,扫描文末二维码,一起加入慕尼黑上海电子展的大家庭吧!(王峰)
复旦微电研究报告:国内FPGA领先企业
(报告出品方/作者:红塔证券,肖立戎)
1.公司产品种类较多,FPGA 成主要增长点
复旦微电主要从事超大规模集成电路的设计、开发、测试,并为客户提 供系统解决方案的专业公司。公司目前已建立健全安全与识别芯片、非挥发 存储器、智能电表芯片、FPGA 芯片和集成电路测试服务等产品线,产品应 用于金融、社保、城市公共交通、电子证照、移动支付、防伪溯源、智能手 机、安防监控、工业控制、信号处理、智能计算等众多领域。公司在国内 FPGA 芯片设计领域处于领先地位,是国内最早推出亿门级 FPGA 产品的厂商。 公司股权结构较为分散,不存在控股股东及实际控制人。公司的第一大 股东为复旦复控,持有公司 13.46%的股份,其实际控制人为上海市国资委; 公司的第二大股东为复芯凡高,持有公司 13.10%的股份,其实际控制人为教 育部。
公司产品包括安全与识别芯片、非挥发存储器、智能电表芯片、FPGA 芯 片和集成电路测试服务等。
(1)安全与识别芯片
公司安全与识别产品线已形成了RFID 与传感芯片、智能卡与安全芯片、 智能识别设备芯片等多个产品系列。产品覆盖存储卡、高频/超高频标签、NFC TAG、接触式/非接触式/双界面智能卡、安全 SE 芯片、安全 MCU 芯片、非 接触读写器机具以及移动支付等数十款产品,是国内安全与识别芯片产品门 类较为齐全的供应商之一。
(2)非挥发存储器
公司存储芯片产品线具有多种容量、接口和封装形式,目前主要产品为 EEPROM 存储器、NOR Flash 存储器和 SLC NAND Flash 存储器。
(3)智能电表芯片
公司的智能电表芯片产品主要包括:智能电表 MCU、低功耗通用 MCU 等,智能电表 MCU 可实现工业和家庭用电户的用电信息计量、自动抄读、 信息传输等功能;低功耗通用 MCU 产品可应用于智能电表、智能水气热表、 智能家居、物联网等众多领域。
(4)FPGA 芯片
公司是国内 FPGA 领域技术较为领先的公司之一,目前已可提供千万门 级 FPGA 芯片、亿门级 FPGA 芯片以及嵌入式可编程器件(PSoC)共三个系 列的产品。复旦微的亿门级 FPGA 芯片,基于 28nm 工艺制程,采用业内先 进的 CMOS 工艺,是国内最早研制成功的亿门级 FPGA 芯片,且目前已经实 现了量产销售。
(5)集成电路测试服务
公司通过控股子公司华岭股份为客户提供从芯片验证分析、晶圆测试到 成品测试的集成电路测试服务整体解决方案,集成电路测试的具体内容包括 晶圆测试及成品测试。测试能力广泛覆盖移动智能终端、信息安全、数字通 信、FPGA、CIS、金融 IC 卡、汽车电子、物联网 IoT 器件、MEMS 器件、三 维高密度器件以及新材料、新结构等众多产品领域。
复旦微电采用集成电路设计行业典型的 Fabless 经营模式,专注于集成电 路设计业务,将晶圆制造、封装和测试等环节分别委托给晶圆制造企业、封 装和测试企业代工完成。公司的主要晶圆代工厂有格罗方德、上海华虹、中 芯国际等,主要封装测试企业有长电科技、华天科技等。公司销售模式有直 销和分销,2021 年直销业务占比 55%,分销业务占比 45%。
2021 年公司营业收入为 25.77 亿元,同比增长 52.42%,净利润为 5.14 亿 元,同比增长 287.3%,业绩增长的主要原因为(1)国内集成电路下游应用市 场需求旺盛和供应链本土化趋势加强,公司各条产品线营业收入均实现了增 长;(2)受益于新产品推出和部分产品单价上调,整体毛利率较上年有所增 长;(3)2020 年受疫情影响,同期利润较少,基数较低。2022 年一季度,公 司营收和净利润继续保持高增长,营收达到 7.76 亿元,同比增长 31%,净利 润为 2.33 亿元,同比增长 43%。得益于芯片紧缺以及产品涨价,公司的毛利 率一直在增长,2022 年一季度,公司毛利率达到 63%,为历年最高。
2021 年公司主要产品销量与 2020 年相当,受益于芯片行业涨价公司营 收增长较明显,2021 年公司 FPGA 芯片产品涨价幅度最高,产品均价涨幅达 到 140%,一方面受益于行业产能紧缺,中高端产品供不应求,一方面公司持 续推出新型 FPGA 芯片,产品价格提升。
公司市场主要集中在中国大陆,2021 年境内业务占比 91%,公司与国内 厂商联系较为密切,因此业务以境内为主。销售模式方面,公司直销占比 55%, 经销占比 45%,经销业务占比在逐年增加,主要因 FPGA 产品引入经销模式 且其收入大幅增长,及以经销为主的智能电表芯片收入大幅增长,导致经销 收入增速快于直销收入。公司目前直销产品以安全与识别芯片、非挥发存储 器中的 NOR Flash 存储器、FPGA 及其他芯片与集成电路测试服务为主,分 销产品以智能电表芯片、非挥发存储器中的 EEPROM 存储器、SLC NAND Flash 存储器、FPGA 芯片为主。
公司有一部分利润来源于政府补助,每年约为 1 亿元左右,公司作为集 成电路设计企业,技术储备强,一直以来承接国家各类专项课题科研任务, 因此长期以来一直有研发补助,每年约为 1 亿元左右,不过随着公司盈利能 力的提高,政府补助收入占比在减少,2021 年公司政府补助为 1.06 亿元,占 净利润比重为 20.55%。
2.性能好、用途广,FPGA 成为行业发展热点
2.1.多场景适用芯片——FPGA
FPGA 芯片即现场可编程门阵列芯片,是逻辑芯片的一种,通常由可编 程的逻辑单元、输入输出单元和开关连线阵列三种功能单元构成。它是作为 专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电 路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
FPGA 芯片的工艺制程、门级规模及 SerDes 速率是当前产品性能的重要 指标,FPGA 的门级规模代表着 FPGA 可开发的潜力。SerDes 的传输速率对 FPGA 的实际性能表现也有很大的影响,直接的反应了 FPGA 与外界数据交 换的能力,SerDes 速率越高其交换能力越强。
FPGA 无需等待芯片流片周期,编程后可直接使用,有助于企业节省产 品上市时间。技术未成熟阶段,FPGA 架构支持灵活改变芯片功能,有助于 降低器件产品成本及风险,更适用于 5G 商用初期的市场环境。与 CPU/GPU 相比,FPGA 单位功耗性和计算耗时均成量级提升,同时可实现出色的 I/O 集 成。
对比传统 CPU、GPU、ASIC 芯片,FPGA 具有高性能、低耗能和灵活性 等特点,兼具硬件的并行性和低延时性,在上市周期、成本上也具有优势。 基于此,近年来 FPGA 芯片需求高增。
2.2.行业壁垒高,产品拥有可观利润
FPGA 芯片产业链上游主要包括基本的制造材料、EDA 设计软件、IP 授 权,中游是芯片设计企业,下游包括晶圆代工、封装测试。目前在上游领域, 国内 EDA 软件相对薄弱,本土厂商使用的 EDA 软件都是依靠国外授权;中 游本土厂商较多,特别是近两年国产 FPGA 高速增长,虽然与国际大厂相比 还有一定差距,但是部分千万门级、以及亿门级产品可以实现自主生产;下 游领域,本土晶圆代工和封测企业已经基本可以满足国内制造需求。
上游成本方面:FPGA 芯片作为可编程器件,流片需求较少,对上游代 工厂依赖度较低,需专业设计软件、算法架构支持。底层算法架构设计企业 FPGA 芯片设计对底层算法架构依赖度较低,上游算法供应商对中游 FPGA 芯片研发制造企业议价能力有限。主要算法架构设计企业包括高通、ARM、 谷歌、微软、IBM 等。另一方面,FPGA 芯片企业需通过 EDA 等开发辅助软 件完成设计,可提供 EDA 软件的国际一流企业向芯片研发企业收取高昂模 块使用费,中国市场可提供 EDA 产品的企业较少,以华大九天、广立微、博 达微科技等为代表,本土软件功能相对简单,难以满足多样的芯片设计需求, 因此国内芯片设计企业大多采用国外 EDA 软件,目前采购境外 EDA 软件产 品成本高昂,是主要成本之一。
下游利润方面:FPGA 芯片利润空间巨大,中低密度百万门级、千万门 级 FPGA 芯片研发企业利润率接近 50%。高密度亿门级 FPGA 芯片研发企业 利润率近 70%(以赛灵思、Intel 收购的 Altera 为例)。相较赛灵思、Intel 等 巨头,中国 FPGA 在研发方面起步晚,但研发进度逐渐赶上(与全球头部厂 商相差 3 代缩短至约 2 代)。
2.3.市场高速增长,多个下游领域需求爆发
根据 Frost&Sullivan 数据,2021 年,全球 FPGA 芯片产业规模约为 68.6 亿美元,同比增长 12.8%。随着全球新一代通信设备部署以及人工智能与自 动驾驶技术等新兴市场领域需求的不断增长,FPGA 市场规模预计将持续提 高,预计到 2025 年市场规模将达到 125.8 亿美元。
近几年中国 FPGA 市场持续扩大增长,2021 年国内 FPGA 芯片市场为 176.8 亿元。2016-2021 年年均复合增长率约为 23.1%。随着国产替代进程的 进一步加速,中国 FPGA 芯片市场需求量有望持续扩大,预计到 2025 年,中 国 FPGA 市场规模将达到约 332.2 亿元。
得益于 FPGA 高灵活性,可扩展的优点,FPGA 主要应用于需要调整芯 片市场,包括网络通信、消费电子、数据中心、汽车电子、人工智能等。2020 年中国 FPGA 应用最多的市场为通讯领域,占比达到 41.3%,这主要得益于 近几年国内大规模新建 5G 基站。(报告来源:未来智库)
2.4.行业寡头效应明显,国内企业逐步打开市场
从竞争格局来看,目前 FPGA 的主要产业链供应商仍然集中在欧美地区, 以 Altera(被 Intel 收购),和赛灵思(Xilinx)两家为主。2020 年全球 FPGA 市场被赛灵思和英特尔(Altera)合计占有率高达 83%左右,再加上 Lattice 和 MicroChip 合计 13%的市场份额,前四家美国公司即占据了全世界 96%以上 的 FPGA 供应市场,同时在硬件设计和高端的 EDA 软件设计上美国公司都形成了极强的技术封锁。从近几年的竞争格局来看前四家公司的市占率一直 保持着绝对的垄断优势。
主要 FPGA 企业
赛灵思:是全球 FPGA 行业的领军企业。赛灵思的产品覆盖消费电子、 工业、汽车电子、宇航等市场,市场占有率位列全球第一名。赛灵思也是全 球领先的 FPGA 完整解决方案的供应商,研发、制造并销售范围广泛的高级 集成电路、软件设计工具以及作为预定义系统级功能的 IP。2022 年 2 月 14 日公司被 AMD 以 350 亿美元收购。Altera:公司在全球 19 个国家拥有超过 3000 名员工。生产的芯片主要用 于电信和无线通信设备,涉及军事装备、汽车、网络、工业等行业。2015 年 被英特尔以 167 亿美元收购。 莱迪思(Lattice):公司提供业界最广范围的现场可编程门阵列(FPGA)、 可编程逻辑器件(PLD)及其相关软件,包括现场可编程系统芯片(FPSC)、 复杂的可编程逻辑器件(CPLD),可编程混合信号产品和可编程数字互连器 件,客户包括通讯、计算机、工业、汽车、医药、军事及消费品市场的原始 设备生产商。 微芯科技(Microchip):是全球领先的单片机和模拟半导体供应商,主要 产品包括 PIC8 位单片机(MCU)、高品质的串行 EEPROM 等。
从产品情况来看,目前赛灵思的 FPGA 价格要明显要高于其他公司,其 产品规格也是最高端的;英特尔的 FPGA 主要是为辅助自身其他芯片设计, 定位于中高端;莱迪思选择采用 FD-SOI(耗尽型绝缘层上硅)这种工艺平衡 FPGA 的性能和功耗,主要针对 28nm 制程中低端市场,目前莱迪思已基于三 星 28nm FD-SOI 的 Lattice Nexus 技术平台,推出 Certus-NX、Cross Link-NX 等产品;微芯科技主要聚焦在低功耗、低成本的 28nm FPGA,并提供非易失 闪存和 SRAM(静态随机存取存储器)两种选择。
国内 FPGA 产业发展较晚,大部分企业在 2010 年后才成立,最初芯片设 计都是用的国外架构。目前国内与 FPGA 相关研发企业数量在 27 家以上,其 中已上市的企业包括复旦微电子、安路科技、航锦科技,准备上市的有成都 华微电子,其他企业暂未上市且规模较小。
国内 FPGA 芯片与国外差距较大,在 28nm 工艺制程领域,2011 年两大 国际 FPGA 巨头赛灵思和 Altera 率先发布了 28nm 工艺制程 FPGA,并逐步 开始销售,另外两家美国 FPGA 公司 Lattice 和 Actel 也于 2019 年推出 28nm 工艺制程 FPGA,目前 28nm 工艺制程 FPGA 的主要市场份额由上述 4 家美 国公司占据。国内紫光同创于 2020 年初发布了 28nm 工艺制程的千万门级 FPGA 产品,SerDes 传输速率 6.6Gbps;安路科技于 2020 年推出了 PHOENIX 系列产品,SerDes 传输速率 16Gbps。复旦微电自 2004 年开始进行 FPGA 的 研发,曾陆续推出百万门级 FPGA 和千万门级 FPGA,2018 年第二季度率先 推出28nm工艺制程的亿门级 FPGA产品,SerDes传输速率达到最高13.1Gbps, 并在 2019 年正式销售。
国内 FPGA 设计始于 20 世纪 90 年代,真正技术发展于 2000 年以后,起 步比国外晚十多年。通过对比国际尖端产品,核心参数差距依然较大。我国 FPGA 研发基础相对薄弱,研发人员稀缺。但是近些年来涌现出一些优秀的 研发企业,包括紫光同创,成都华微电子,安路科技,高云半导体,复旦微 电,京微齐力等。FPGA 发展涉及到单元架构、IP、EDA 软件、制程工艺、 封装技术、专业人才等诸多方面,国内企业必须使各个方面都达到所需要求 并构筑完整的生态,才能实现整体产业的进步乃至替代。
2.5.嵌入式架构成主流,国产芯片逐步缩小差距
FPGA 技术之所以具有巨大的潜在市场,其根本原因在于 FPGA 不仅可 以实现电子系统小型化、低功耗、高可靠性等优点,且其开发周期短、投入 少,芯片价格不断下降。 随着应用需求的不断拓展,FPGA 也从传统架构逐步衍生到嵌入式可编 程系统架构。在传统的 FPGA 上增加应用处理单元、人工智能加速引擎、图 像处理单元、专用高速协议接口等专用处理模块,以期更好的满足灵活多变 的市场需求。嵌入式可编程系统架构是 FPGA 芯片架构的一次跃迁,是传统 FPGA 技术和新型 FPGA 技术的分水岭。 而在嵌入式可编程架构之后,异构计算将是 FPGA 主要发展方向。诸多应用场景将要求 FPGA 将外部的模拟信号转为数字信号后进行处理,或者除 了进行算法处理、扮演高速处理器以外,还要同时执行复杂控制的任务,这 类新需求在未来人工智能、特种集成电路领域将非常普遍。异构计算,是将 不同架构处理芯片整合到一个系统内工作的方式。具体实施的方向包括两种: 其一为芯片级集成,即将 CPU IP、GPU IP、DSP IP 等集成到单一 SoC 内; 其二为板级集成,将 CPU、GPU、FPGA、ASIC 等放在一个板上组合。将这 些不同逻辑器件整合起来,用不同架构去处理不同类型数据,根据处理速度 或带宽要求进行优化,发挥 CPU、GPU、FPGA、ASIC 各自的专长。
复旦微电在国内 FPGA 芯片设计领域处于领先地位,是国内最早推出亿 门级 FPGA 产品的厂商。公司自 2004 年开始进行 FPGA 的研发,曾陆续推 出百万门级 FPGA 和千万门级 FPGA,2018 年第二季度推出 28nm 工艺制程 的亿门级 FPGA 产品,在 2019 年正式销售。截至 2021 年底,公司累计向超 过 300 家客户销售基于 28nm 工艺制程的相关 FPGA 产品,上述客户类型包 括通信领域、工业控制领域及高可靠领域客户。公司开发的可编程器件开发 流程的工具软件 Procise,可支持公司全系列可编程器件,突破了 FPGA 总体 布局合法化方法、FPGA 芯片版图连线显示方法等关键先进技术。公司的 ProciseTM 是国内 FPGA 领域首款超大规模全流程 EDA 设计工具,可以为超 大规模 FPGA 提供全流程的自动设计服务,并集成了大量 IP 资源,可以帮助 用户快速实现应用方案的开发。
其他新产品方面,公司 PSoC 产品采用异构计算的新兴技术,实现“分 工合作、协同计算”的功能,将多个功能不同的芯片工作集成到一个芯片中 完成,突破现有 FPGA 产品的发展瓶颈,通过将通用处理器及常见功能模块 硬核化,减少了芯片面积与功耗,降低了用户开发难度,大幅提升了芯片的 任务处理性能。公司同时还开启了 14/16nm 工艺制程的 10 亿门级 FPGA 产品的研发进程,预计将于 2021-2022 年进行产品流片,于 2022 年提供产品样, 于 2023 年实现产品量产。
3.安全与识别芯片市场份额稳定
复旦微电的安全与识别芯片生产线主要包括RFID芯片和智能安全芯片。
3.1.RFID 市场
RFID 芯片主要运用无线射频识别技术,其可通过无线电讯号用于识别特 定目标并读写相关数据,而无需在识别系统与特定目标之间建立机械或光学 接触。因此,RFID 技术相较其他感知技术(二维码、条形码等)具备无需接 触、无需可视、可完全自动识别等优势,在适用环境、读取距离、读取效率、 可读写性方面的限制相对较少。 RFID 作为物联网的子行业,位于感知层,是物联网发展的基础,也是实 现物联网的前提。当物联网的应用范围不断拓展,RFID 将成为重点发展和主 流的感知层技术。随着成本的逐步下降,RFID 有望在高度智能化的社会中进 一步替代二维码、条形码的市场份额。近年来,RFID 芯片逐步兴起,并应用 于零售行业、汽车电子标识、医疗保健、食品安全、纺织洗涤、图书馆等多 个领域。 根据中国 RFID 产业联盟数据,2020 年末我国 RFID 市场规模达到 1252 亿元,同比增长 13.6%。预计 2021-2025 年国内 RFID 市场均复合增长率维持 在 12%左右,主要的增长动力来源于社保卡和健康卡项目、交通管理、移动 支付、物流与仓储、防伪、金融 IC 卡迁移等细分领域。预计到 2026 年国内 RFID 的市场规模将接近 2500 亿元。
RFID 技术在物流、零售、制造业、服装业、医疗、身份识别、防伪、资 产管理、交通、食品、动物识别、图书馆、汽车、航空、军事等其他领域都 发挥着重要的作用。其中,金融支付占据 21.2%的市场,成为了中国 RFID 行 业市场第一板块。其次在身份识别、交通管理和军事与安全的应用也占据了 10%以上的市场份额。
复旦微电 RFID 与存储卡芯片产品线已形成了逻辑加密卡芯片、NFCtag 芯片、安全加密 tag 芯片、双界面 tag 及通道芯片、温度传感 RFID 芯片等系 列芯片。公司 RFID 与存储卡芯片产品广泛应用于小区门禁、人员证件、会 员管理、新零售、智能制造、防伪溯源、冷链监控、资产管理、移动支付等 众多领域,使用公司产品的终端用户包括中国银联、汉朔、SES-imagotag、阿 里巴巴、京东商城、分众传媒等国内外知名公司。公司的 RFID 芯片集中在 高频和超高频频段,在两个频段均已有较为全面的产品布局,并开发了同时 支持高频和超高频的双频芯片。其中,高频 RFID 芯片产品包括支持 PUF 的 高频安全芯片等,用于安全门禁、防伪溯源等领域。公司的逻辑加密卡产品 和高频 RFID 产品在射频兼容性和可靠性上有一定优势。在 RFID 与存储卡 芯片产品领域,公司的主要竞争对手包括恩智浦等,行业龙头企业为恩智浦。
3.2.智能卡与安全芯片市场
从全球范围来看,现在智能卡的应用范围已不再局限于早期的通信领域, 尤其随着近年来智能卡的拓展性、便捷性及安全性的不断提升,智能卡被广 泛应用于金融财务、社会保险、交通旅游、医疗卫生、政府行政、商品零售、休闲娱乐、学校管理及其它领域。2021 年全球智能卡芯片市场规模为 32.29 亿美元,较 2020 年略有下降,但是近几年智能卡芯片市场一直保持稳定。
与全球市场不同,中国智能卡芯片市场增长较为稳定,2020 年中国智能 卡芯片市场规模约为 106.71 亿元,同比增长 5.8%。随着智能卡芯片技术的进 步和应用领域的扩展,未来智能卡芯片市场规模将持续增长,预计 2023 年市 场将达到 130 亿元,年复合增长率达到 7%。
国内智能卡芯片厂商规模较小,市场较为分散,没有明显的垄断企业。 本土企业中,紫光国微占据国内智能卡芯片最大份额,占比约为 13%,其次 为复旦微电子和国民技术,市占率分别为 7%和 2%。 复旦微电多款智能卡与安全芯片产品通过了第三方权威机构的安全检测, 取得了国际 CCEAL5+证书,银联卡芯片产品安全认证证书、商用密码产品认 证证书等,具有一定的竞争优势和技术积累。目前,公司智能卡与安全芯片 广泛应用于社保、金融、交通、居民健康、市民卡、校园一卡通、加油卡等 多个领域。在智能卡与安全芯片领域,公司的主要竞争对手包括紫光同芯、中电华大科技、国民技术、恩智浦等,行业龙头企业为紫光同芯、中电华大 科技和恩智浦。
4.消费电子升级,非挥发存储器市场增量可观
复旦微电的存储芯片产品线可提供多种接口、各型封装、全面容量、高 性价比的非挥发存储器产品,目前主要产品为 EEPROM 存储器、NOR Flash 存储器和 SLC NAND Flash 存储器。
4.1.EEPROM 存储器市场
EEPROM 是支持电可擦除的非挥发存储器,是一种即插即用的小容量可 编写只读存储设备,具有体积小、接口简单、数据保存可靠、可在线改写、 功耗低等特点,广泛应用于汽车电子、智能电表、智能家居、小家电等设备 中。 近年来,EEPROM 存储器芯片市场规模迎来了持续稳定的增长,2020 年 全球 EEPROM 存储器芯片销售额达 7.93 亿美元,同比增长 5.31%,预计 2021 年全球 EEPROM 存储器芯片销售额将达 8.34 亿美元。 在竞争格局上,意法半导体和微芯科技占比较大,2019 年市占率分别为 28.85%、22.13%,长期以来国外 EEPROM 技术较为领先,市场占比较高。复 旦微电的市占率约为 3.22%。
4.2.Nor Flash 市场
在嵌入式存储芯片领域,NOR Flash 是现在市场上主要的应用技术之一, 具备随机存储、可靠性高、读取速度快、可执行代码等特性,在中低容量应 用时具备性能和成本上的优势。 NOR Flash 需求端方面,NOR Flash 的应用主要集中于手机模组、网络通 讯、数字机顶盒、汽车电子、安防监控、行车记录仪、穿戴式设备等消费领 域。此类终端电子产品因内部指令执行、系统数据交换、用户数据存储、厂 商配置数据存储等需求,必需配备相应容量的代码存储器和数据存储器, NOR Flash 是其不可或缺的重要元器件。 2020 年全球 NOR Flash 市场规模为 26.24 亿美元,同比增长 6%,不过 近几年 NOR Flash 市场一直在下滑,由于先进产品的存储市场逐渐被 NAND Flash 替代,NOR Flash 市场未来增长空间有限。
竞争格局方面,由于市场空间有限,且利润较低,NOR Flash 供应商巨头 镁光和 Cypress 于 2016 年和 2017 年先后宣布逐步退出中低容量的消费品、 PC 市场。镁光和 Cypress 的退出使华邦、旺宏和兆易创新的市场份额开始上 升,另外产能的减少也改善了市场的供需关系。在 2019 年消费品领域需求上 升的背景下,华邦、旺宏以及兆易创新的季度 NOR Flash 销售额逐步增加。 经历了数次洗牌后,旺宏、Cypress、华邦电、美光和兆易创新成为 NOR Flash 全球前五大供应商,占据 78%以上的市场份额。2020 年,华邦电、旺 宏、兆易创新市占率排名前三,占比分别为 25.4%、22.5%、15.6%。
复旦微电 NOR Flash 存储器 产 品 主 要 由 小 容 量 NOR Flash (512Kbit~16Mbit)和中大容量 NOR Flash(32Mbit 及以上)构成。小容量 NOR Flash 主要应用领域包括电脑摄像头及电脑周边配件(如 USB 外接硬盘、 Type-C 接口扩展器等)、电视机显示面板、WiFi 物联配件等领域,终端客户 包括群光电子、广达电子、华星光电等,最终客户包括戴尔、联想、三星等; 中大容量 NOR Flash 主要应用领域包括 PC 电脑主板、安防监控等领域,终 端客户包括台湾仁宝电脑、杭州宇视、杭州雄迈等。(报告来源:未来智库)
4.3.SLC NAND Flash 市场
SLC NAND Flash 产品与其他 NAND 产品相比,具有较高的读写速度、 较长的寿命及较高的可靠性。基于上述特性,SLC NAND Flash 可应用于工 业、汽车等对可靠性、低延迟要求较高的企业级应用之中。在大数据、物联 网、5G 等技术的带动下,市场需求将明显增加。在 NAND Flash 全球市场中, SLC NAND Flash 占据着 5%的市场份额,根据 Gartner 数据统计,2020 年全 球 SLC NAND Flash 市场规模为 20.98 亿美元。 SLC NAND Flash 领域的龙头企业三星电子和铠侠是 IDM 模式,其技术 产线成熟,先进的产品制程已达到 16nm(三星),SLC NAND Flash 的技术发 展趋势主要为提升产品制程以及提高产品的性能。 在中小容量 SLC NAND Flash 领域,国内外主流工艺节点差距较小,国 际大厂工艺先进的优势无法得到充分发挥,并且 SLC NAND Flash 也是进入 MLC NAND、TLC NAND 甚至 3D NAND 大容量存储的必经之路,因此 SLC NAND 领域云集了众多大陆厂商。国内领先的制程为 24nm,同时也在向 1xnm 制程挺进。
复旦微电 SLC NAND Flash 存储器的主要应用领域包括网络通讯、安防 监控等领域,终端客户包括深圳同维共进、成都天邑、富士康等。2020 年国 内光调制解调器市场总需求量在 1 亿台左右,公司在国内光调制解调器市场 SLC NAND Flash 的市场占有率约 10%。
5.同业公司对比
复旦微电的业务种类较多,国内可比公司中,与复旦微电主营业务产品 及服务结构完全相同的公司较少。这里选取部分业务相同的上市公司进行对 比,选取的可比公司为紫光国微、兆易创新、国民技术、上海贝岭。
(1)紫光国微
紫光国微主要从事各类智能安全芯片、高稳定存储器芯片、安全自主 FPGA、分立器件等产品的设计研发。紫光国微采用 Fabless 模式,产品应用 于金融支付、身份识别、消费类电子产品、电力安防等领域。
(2)兆易创新
兆易创新主要从事各类存储器、控制器及周边产品的设计研发。兆易创 新采用 Fabless 模式,产品应用于手持移动终端、消费类电子产品、个人电脑 及周边等领域。
(3)国民技术
国民技术主要产品包括安全芯片和通讯芯片等,2018 年,公司收购了斯 诺实业 70%股权,新增业务锂离子电池负极材料研发、生产和销售,用以探 索新能源行业的发展方向。
(4)上海贝岭
上海贝岭业务包括智能计量及 SoC、电源管理、通用模拟、非挥发存储 器、高速高精度 ADC 等五大产品领域,主要目标市场为电表、手机、液晶电 视及平板显示、机顶盒等各类工业及消费电子产品。
5.1.公司毛利处于行业高位
(1)安全芯片
安全芯片方面,2021 年行业毛利增长较多,这与上游产能不足以及下游 需求增长有关,复旦微电、紫光国微、国民技术的相关产品毛利率均实现大 幅增长,对比来看,复旦微电的安全芯片毛利率要高于紫光国微,略低于国 民技术。 复旦微电的安全芯片主要用于存储卡、高频/超高频标签、NFC TAG、接 触式/非接触式/双界面智能卡等。国民技术的安全芯片主要应用于网络身份认 证、电子银行、可信计算、电子证照、移动支付与服务器/云安全、物联网安 全等。紫光国微的安全芯片主要用于 SIM 卡芯片、银行 IC 卡芯片、社保卡 芯片、交通卡芯片等。三者安全芯片略有差别但应用领域有重叠。
(2)存储器
存储器方面,在经历 2019-2020 年降价后,2021 年行业价格普遍上涨, 利润也有所增加。复旦微电的存储器产品毛利率水平相对较高,主要系公司 非挥发存储器中包含了高可靠级别产品与工业品级别产品,相对于工业品级 别产品而言,高可靠级别非挥发存储器产品具有可靠性要求极高,用户端需 确保接近零缺陷,综合性能要求较高,因此利润较高。兆易创新的存储器种 类较多,主要包括 NOR Flash、SLC Nand Flash 和 DRAM 等。
(3)智能电表芯片
智能电表芯片方面,可比公司上海贝岭 2021 年未细分智能电表芯片业务 毛利率,不过从历年数据来看,复旦微电和上海贝岭的毛利率差不多,属于 行业平均水平。
(4)FPGA 芯片
FPGA 芯片方面,由于国内做这类芯片的企业较少,因此这里用行业龙 头赛灵思的毛利率做对比。相对来说复旦微电的毛利率水平较高,主要原因:现阶段,公司 FPGA 芯片主要应用于高可靠领域,与工业品领域相比,高可 靠领域 FPGA 芯片对产品性能要求更高,技术研发难度更大,但市场需求相 对较小。
5.2.长期保持高研发投入,保证自身技术优势
从研发支出来看,复旦微电的研发费用率要明显高于可比公司,主要因 公司的产品技术壁垒较高,需要大量的研发支出,同时,公司还承接了许多 科研项目,导致其他研发支出较多。2021 年公司的研发费用率为 26.85%,较 上一年有所下滑,主要因公司营收增长较多。
6.业绩预测
复旦微电产品涉及的领域较多,但是在各领域市场占比较小,公司产品 线并没有形成较大的规模优势,与同行业龙头企业相比,公司在产品布局的 丰富程度、工艺制程与性能表现等技术指标的先进程度、经营规模或市场占 有率的领先程度上存在较大差距。
在安全与识别芯片领域,全球市场空间约为 218.87 亿元,国内市场空间 约为 106.7 亿元,该领域的龙头企业为恩智浦,其在非接触应用领域有超过 30 年的经验,市场占比和技术实力属于行业顶尖。复旦微电在该领域的收入 有 8.6 亿元,国内市场占比 8%。目前该行业竞争格局已基本稳定,公司也将 长期保持一个较稳定的市场份额,预计 2022 年公司安全与识别芯片收入为 9 亿元,与 2021 年相当。2023 年、2024 年该业务收入波动较小,分别为 9.3 亿 元、9.5 亿元。
在非挥发存储器领域,这里合计了包括 EEPROM 存储器、NOR Flash 存 储器、SLC NAND Flash 存储器三类产品,目前该行业全球市场空间为 373.7 亿元,头部企业市场垄断程度较高,该行业头部企业包括意法半导体、旺宏 电子等,该领域国内外技术差距较大,目前国内多为中低端产品为主,复旦 微电的 SLC NAND Flash 工艺节点以 38nm/40nm 为主,而国外已普遍生产 19nm 工艺节点的 SLC NAND Flash。虽然短期内难以缩短技术差距,但是国 内消费电子产业的兴起使得国内市场需求增长较多,因此这部分未来市场增 量可观。预计复旦微电 2022 年非挥发存储器收入为 9.4 亿元,同比增长 30%。 2023 年、2024 年该业务将保持稳定增长,收入分别为 11.8 亿元、14.5 亿元。
在智能电表芯片领域,复旦微电一直是国内主要电表芯片供货商之一, 公司长期与下游电表企业有稳定的合作关系,2021 年国内智能电表招标同比 增长 28%,自 2020 年下降后重新恢复增长,虽然预计 2022 年国内智能电表 业务依然有增长,但长期来看该市场已进入存量市场,需求主要来源于电表 维修和更换,未来增量有限,预计复旦微电 2022 年-2024 年智能电表芯片业 务收入分别为 4 亿元、4.6 亿元、5 亿元。
在 FPGA 芯片领域,复旦微电技术属于国内领先,但是与国外企业相比 技术差距较大,行业龙头企业赛灵思 16nm 制程产品门级规模为十亿门级,复旦微电最新 28nm 制程产品门级规模为亿门级,该领域赛灵思和英特尔有 着绝对的技术优势,其市场地位难以动摇,不过国内 FPGA 市场也有着 176.8 亿元的空间,当前芯片国产自主需求较大,因此 FPGA 市场依然是公司最有 潜力的业务。预计公司 2022 年 FPGA 芯片业务收入为 7.7 亿元,同比增长 80%,由于这块业务增长动力较高,预计 2023 年、2024 年依然可以保持一定 增长,营收分别为 12.3 亿元、17.2 亿元。
在集成电路测试服务领域,这块市场主要针对中小企业外包测试需求, 行业龙头企业京元电子晶圆测试的最高 pins 数、最大同测数等技术指标优于 复旦微电控股公司华岭股份,国内该市场空间约为 264 亿元,复旦微电也在 积极开拓该市场。预计公司 2022 年-2024 年集成电路测试服务业务收入分别 为 3.15 亿元、3.7 亿元、4.15 亿元。 综上,预计复旦微电2022年主营业务收入为33.25亿元,同比增长30.27%。(报告来源:未来智库)
7.研究结论
FPGA 作为可编程芯片的一种,具有高性能、低耗能和灵活性等特点, 兼具硬件的并行性和低延时性,由于其芯片组合的灵活性,被广泛用于 5G 通 信、人工智能、工业、数据中心等领域,是行业的前沿科技产品。2021 年全 球 FPGA 市场规模达到 68.6 亿美元,且近几年一直保持着较高的增长速度, 预计到 2025 年市场规模将达到 125.8 亿美元,市场前景广阔。
FPGA 更大的价值在于可以很好辅助其他芯片性能开发,行业前两大企 业赛灵思、Altera 分别被 AMD、英特尔收购,主要是因为 AMD 和英特尔两 家处理器巨头发现了FPGA 技术的巨大潜力,FPGA 灵活的编程构造,有助于开发下一代 CPU、GPU 等高端芯片,对于抢夺未来高端处理器市场不可或 缺,因此头部企业不惜巨资收购。
2021 年中国 FPGA 市场规模为 176.8 亿元,近五年复合增长率为 23%, 国内市场需求巨大,但是市场基本被赛灵思、Altera 等龙头企业垄断。目前国 产 FPGA 芯片技术还较为落后,难以与国外厂商竞争。近几年有部分本土企 业开始在该市场有所突破,复旦微电作为少数拥有自主 FPGA 技术的企业, 成为国内 FPGA 产业发展的主要力量。公司 2018 年推出 28nm 工艺制程的亿 门级 FPGA 产品,属于国内最先进的 FPGA 产品之一,同时公司还开启了 14/16nm 工艺制程的 10 亿门级 FPGA 产品的研发,预计将于 2021-2022 年进 行产品流片,并于 2023 年实现产品量产。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)
精选报告来源:【未来智库】。未来智库 - 官方网站
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