2022年澜起科技研究报告 全球内存互联芯片龙头厂商,竞争实力行业领先

1 全球内存互联芯片龙头厂商,竞争实力行业领先

1.1 深耕行业十余载,聚焦服务器芯片领域开展平台化转型

澜起科技成立于 2004 年 5 月 27 日,经营模式为 IC 设计,致力于为云计算和人工 智能领域提供高性能、低功耗的芯片解决方案。公司目前拥有业界领先的内存接 口芯片,终端客户均为知名的国内外互联网企业及服务器厂商,实现国内自主研 发产品在该领域的突破。

公司主营业务包括内存接口芯片和津逮服务器平台。 内存接口芯片:公司是全球范围内可提供从 DDR2 到 DDR5 内存全缓冲/半缓冲 芯片的主要供应商之一,产品满足高性能服务器对高速、大容量的内存系统的需 求,在 RDIMM (寄存式双列直插内存模组)及 LRDIMM (减载双列直插内存模组) 均得到广泛应用。 津逮服务器平台:公司与清华大学签署协议,在英特尔 x86 处理器的基础上形成 津逮系列 CPU,可与公司的混合安全内存模组 (HSDIMM)搭配组成津逮服务器平 台,为云计算服务器提供芯片级的预检测 (PrC)和动态安全监控功能 (DSC)。 其他:公司还推出了 2 颗 PCIe 4.0 Retimer 芯片,解决数据中心数据高速、远距离 传输时,信号时序不齐、损耗大、完整性差等问题,目前在研的 PCIE 5.0 retimer 芯片也将进一步打开应用市场。此外,公司已初步完成了 AI 芯片架构定义和技术 可行性研究,并于 2022 年启动 CKD 芯片、MXC 芯片、MCD RCD/DB 芯片三大 互联类芯片研发,逐步走向平台型芯片设计公司。

内存接口芯片业务环比增长。公司在 2017 年 7 月完成了消费电子芯片业务资产 的转让,此后业务高度集中于内存接口芯片。随着津逮®CPU 产品的迅猛增长, 公司对互联类产品的单一依赖程度有所下降,2022 年前三季度津逮服务平台业务 9.28 亿元,营收比占 32.21%,拓展市场初见成效;互联类产品业务实现营收 19.52 亿元,营收比占 67.75%,其中内存接口芯片及内存模组配套芯片随着 DDR5 新品 出货渗透率提升,环比持续增长。

客户覆盖全球三大主流 DRAM 厂商,建立长期稳定的合作关系。公司海外收入 占比较高,2021 年为 62.5%;客户集中度也较高,2021 年前五大客户销售占比 86.5%。主要原因是公司内存接口芯片的主要终端客户如三星电子、海力士、美光 科技、金士顿和海太半导体大部分都在境外,并且三星电子、海力士及美光科技 三家占据了全球 DRAM 行业市场 90%以上的市场份额。

1.2 新品出货需求乐观,业绩趋势向好

营收、归母净利润增长较快,趋势向好。公司营收、归母净利润 2016-21 年 CAGR 分别为+24.84%、+54.89%。公司在 2021 年实现营收 25.62 亿元,同比+40.49%, 归母净利润达到 8.29 亿元,同比-24.88%,收入快速增长而利润减少的主要原因为 公司津逮服务器平台产品出货规模突破,但主要产品 DDR4 内存接口芯片进入产 品生命周期后期产品价格较上年度有所下降。 2022 年前三季度,公司自主研发的 DDR5 内存接口芯片及内存模组配套芯片产品 渗透率稳步提升,助推营收和归母净利润实现大幅增长。2022 年前三季度公司实 现营收 28.81 亿元,同比+80.80%,归母净利润 9.90 亿元,同比+94.90%。 展望后期,伴随全球经济复苏以及服务器市场行业去库存阶段的结束,下游需求 有望持续回暖,内存接口芯片量价齐升以及津逮服务器平台产品线的良好表现, 将成为公司盈利质量持续改善的主要动力。

产品结构变化致综合毛利率有所下滑。自 2017 年剥离低毛利率消费电子芯片业 务后,公司整体毛利率得到显著提升。2021 年起,由于津逮服务器收入占比逐步 提升,产品结构变化导致公司整体毛利率有所下降。2021 年毛利率为 48.08%,同 比减少 24.19%。2022 年前三季度随着配套芯片、津逮服务器平台的收入增长,整 体毛利率继续小幅下降至 43.70% 分各产品毛利率来看,津逮服务器平台 CPU 完成验证逐步出货,公司在产品初期 为抢占份额有意牺牲部分收益,随着产品价值量和市场规模起量后毛利有很大提 升,2020 年毛利率 14.83%由负转正,2021 年为 10.22%。 2021 年 DDR4 内存接口芯片进入产品生命周期后期,产品价格逐渐下滑,而 DDR5 相关产品在 2021Q4 才正式量产从而导致公司内存接口芯片毛利率从 2020 年的 73.22%下降至 2021 年的 66.72%;2022 年前三季度随着毛利率较低的的配套芯片 放量,产品结构的改变导致内存接口芯片业务毛利率小幅下降至 59.04%。

成本控制有效,期间费用率变化幅度较小。2021 年公司财务、销售和管理费用率 分别为-3.26%,2.99%和 7.76%,期间费用率为 21.92%。公司 2022 年前三季度财务、销售和管理费用率分别为-2.27%、2.06%、4.12%,销售和管理费用率分别同 比下降了 1.14pct 和 5.62pct。

公司议价能力强,盈利能力处于行业较高水平。澜起科技的核心专长在于数模混 合设计能力,兼具模拟芯片以及数字芯片的设计优势。虽然公司客户较为集中, 但由于内存接口芯片直接影响成品内存条的性能,数模混合芯片行业高进入门槛 为公司赢得了更强的技术溢价,公司 2022 年前三季度整体毛利率达 43.70%,净 利率 34.60%高于行业可比公司平均水平。

客户优质稳定,持续优化库存管理。公司主要客户均为国际知名大厂,综合实力 较强、资产规模较大、信用状况良好,因此应收账款回收风险较低 2022 年前三季 度应收周转率为 8.67 次。主要由于津逮 CPU 快速发展,公司增加了津逮 CPU 的 备货数量,2021 年-2022 年前三季度存货实际增加较多,2022Q3 达到 6.62 亿元, 占营收比 22.98%。但公司存货管理依然维持精细化,综合存货周转率 3.13 次。

1.3 科研实力强劲,核心竞争力行业领先

坚持自主研发,以创新驱动为核心。公司 2021、2022 前三季度的研发费用分别为 3.70、3.24 亿元,占公司总营收比分别为 14.44%和 11.24%。截至 2022H1 公司累 计获得专利 209 项,其中发明专利达 135 项,研发能力持续增强,核心竞争力稳 步提升。

公司的核心技术包括数字信号处理、内存管理与数据缓冲、模拟电路设计、高速 逻辑与接口电路设计和低功耗设计技术。公司核心技术完全基于自主知识产权并 突破了一系列关键技术壁垒,有效提高系统能放和产品性能,占据行业领先地位。 预计公司将持续地进行研发投入,以保持公司技术的前瞻性和领先性。

管理团队阅历丰富,核心技术人员实力雄厚。公司董事长兼首席执行官杨崇和是 美国俄勒岗州立大学电子工程学硕士及博士,曾在美国国家半导体等企业任职, 1997 年与同仁共同创建新涛科技(2001 年出售给 IDT),2010 年当选美国电气和电 子工程师协会院士,荣获“IEEECAS 产业先驱奖”和“白玉兰荣誉奖”。公司总 经理 Stephen Kuong-Io Tai 1994-95年任Sigmax Technology公司资深设计工程师, 曾参与创建 Marvell 科技集团并就任该公司的工程研发总监,拥有超过 25 年的半 导体架构、设计和工程管理经验。截至 2022H1,公司研发人员达到 409 人,占公 司总员工人数 71.88%,硕士及以上人数占比达到 63.80%,为公司持续创新提供了 重要的人才基础。

1.4 英特尔、三星电子战略持股

英特尔、三星电子入股。截至 2022/11/16,中电控股持有公司 11.10%的股份,是 第一大股东;2006 年 Intel Capital 参与澜起 A 轮 1000 万美元融资,现持股 8.97%, 是第二大股东;公司创始人杨崇和及其高管、技术团队通过 WLT 和珠海融英合计 持有 11.39%的股份;三星电子基于对公司发展前景的看好,2016 年通过间接控制 的 SVIC No.28 Investment 参与融资,目前持股 1.00%。前十大股东合计持股约 47.82%,公司股权较分散,不存在控股股东及实际控制人。

发布股权激励计划,健全长效激励制度。继 2019 年公司发布股权激励计划后, 2022 年公司披露新一轮股权激励计划草案,6 月首次向 209 名核心技术、中层管 理及技术骨干人员授予 260 万股,10 月向 55 名激励对象授予预留的 65 万限制性 股票。公司将新品研发进度纳入考核标准中,充分调动员工的积极性,有利于为 公司未来发展夯实基础。

2 数据互联类芯片成长动能充沛

随着 DDR4 相关产品去库存接近尾声,服务器需求回暖,AMD、Intel 服务器新品 陆续发布驱动内存接口芯片由 DDR4 大规模向 DDR5 时代升级。公司 RDIMM DDR5 RCD 单颗价值量有望在 DDR4 最后一个子代产品的基础上显著提升。在 DDR5 世代,服务器内存模组新增 1*SPD+1*PMIC+2*TS,PC 内存模组新增 1*SPD+1*PMIC,配套芯片增量打开增量空间。公司主要客户(三星、海力士、美 光)均为国际知名大厂,技术壁垒高企使公司盈利能力处行业较高水平。公司深度 参与国际标准制定,产品布局全面且具备前瞻性,率先试产 DDR5 第二子代,市 占率有望在 DDR5 世代进一步提升。

2.1 内存接口及配套芯片升级换代创造新增量

2.1.1 需求回暖+DDR 技术升级推动内存接口及配套芯片量价齐升

信息技术发展促数据云端转移,云厂商资本支出维持高速增长。随着云计算、5G、 AI 等新一代信息技术的发展和成熟,云服务访问性、可展性和灵活性的优势进一 步凸显,企业数字转型加速提升云端服务的渗透率,IDC 预测 2022 年云系统基础 设施服务(IaaS)市场同比+31.3%增长至 1191 亿美元,2021-26 年预期 CAGR 为 26.0%。 云计算厂商资本开支是 IDC 需求的先行指标,2022Q3 全球四大云计算厂商亚马 逊、Meta、微软、谷歌的资本性支出总和达到 393 亿美元,同比+20.20%,创单季 度新高。Meta 向元宇宙转型后资本支出提速,2022、2023 年资本支出目标分别为 320-330、340-390 亿美元,均高于市场预期,明确 2023 年资本支出主要用于 AI 支出和数据中心建设。

服务器库存去化接近尾声,AMD、Intel 服务器新平台发布逐渐明朗。2016-18 年 服务器市场在移动互联网流量蓬勃发展的背景下迎来增长,此后由于疫情、缺芯、 宏观经济等原因,导致各企业预算趋于谨慎,使得服务器进入存量消化期。 2022 年 11 月 11 日,AMD 发布第四代 EPYC(霄龙)处理器 Genoa。英特尔宣 布将于 2023 年 1 月 10 日发布第四代至强可扩展处理器 Sapphire Rapids。新一代 服务器量产将释放积累的换机需求,DIGITIMES Research 预期,2023 年全球服务 器出货量有望再成长 5.2%,2022-27 年全球服务器出货量 CAGR 将达 6.1%。信骅作为服务器 BMC 芯片龙头市场占有率超七成,其月度营收能够作为服务器 及云计算景气度的先验指标,2022年10月信骅营收为5.16亿新台币,同比+45.1%, 显示服务器及云计算景气度回升。

单台服务器配内存模组数量提升,带动内存接口芯片需求提升。DRAM 的读写速 度与容量大小对数据处理性能至关重要,内存领导厂商美光预测 2025 年平均单台 服务器 DRAM 容量将在 2021 年的基础上翻一番。 服务器 DRAM 提升可由配置更高容量的内存条,或更多内存条来实现。目前服 务器产品最多可搭载 1-8 颗 CPU,主流双路 12-24 个内存通道,最大可配置 24-48 个内存模组。为实现同等容量的内存,充分利用内存通道配置多内存条可以提供 更快的数据存取速度,目前多数服务器可通过将内存条数量增至满插提升内存容 量。AMD 的第四代 EPYC 处理器“Genoa”将最多支持 12 条 DDR5 内存通道, 较上一代仅支持 8 条 DDR4 进一步提升。配置新一代 CPU 的服务器将能配置更 多内存模组。

下一代 DDR5 内存接口芯片将成为主流技术。内存接口芯片主要作用是提升内存 数据访问的速度及稳定性,满足服务器 CPU 对内存模组日益增长的高性能及大容 量需求。内存接口芯片发展经历了 DDR2、DDR3、DDR4,DDR 技术不断向着更 高数据传输速率、更低功耗的方向演进。相较于 DDR4 芯片,DDR5 拥有低能耗、 低延迟、高能效和扩展性、单芯容量高等诸多优势,性能增加逾 2 倍。目前 DDR4 最后一个子代 Gen2plus 已完成渗透,DDR5 产品正开启更新和替代。 2022 年内存模组在 PC 端已开始渗透,服务器端受 CPU 产品延期的影响,预计从 2023 年开始加速渗透。受行业景气周期影响,内存价格跌幅进一步扩大,随 DDR4、 DDR5 两者价差缩小,可望推动各厂商在 2023 年启动产品世代转换,渗透确定性 增强。美光预测 DDR5 内存模组在服务器端的渗透率有望从 2022Q1 的 1%增至 2023Q4 的超过 50%。

内存接口芯片按功能可以分为寄存缓冲器(RCD)和数据缓冲器(DB)。RCD 用 来缓冲来自内存控制器的地址/命令/控制信号,DB 用来缓冲来自内存控制器或内 存颗粒的数据信号。 LRDIMM 升级,增加内存接口芯片用量。目前服务器采用的内存模组主要有 RDIMM 和 LRDIMM 两种形式。LRDIMM 在内存带宽、负荷减载和降低时延方 面具备明显优势,但由于价格昂贵,目前多用于高端服务器市场,未来渗透率有 望随着单价下降而逐步提升。在 DDR4 世代,RDIMM 仅搭配一颗 RCD 芯片,而 LRDIMM 的国际标准为全缓冲“1+9”架构,搭配 1 颗 RCD 和 9 颗 DB。到了 DDR5 世代,LRDIMM 的国际标准演化为“1+10”架构,芯片用量进一步增加。 MCR DIMM 引入更高速率、更大复杂度的内存接口芯片。为满足 AI 处理对更高 带宽、更高容量内存模组需求,JEDEC 组织目前正在制定服务器 MCR(Multiplexer Combined Ranks DIMM)内存模组相关技术标准。MCR 内存模组采用了 LRDIMM“1+10”的架构,但与 LRDIMM 相比,MCR 内存模组可以同时访问内存 模组上的两个阵列,提供双倍带宽,第一代产品可将 CPU 的内存通道的带宽从 4800MT/s 提升到 8800MT/s 速率,预计在 DDR5 世代还会有两至三代更高速率的 产品。MCR 内存模组搭配的内存接口芯片为 MCR RCD 芯片和 MCR DB 芯片, 与普通的 RCD 芯片、DB 芯片相比,设计更为复杂、速率更高。根据澜起 2022 限 制性股票激励计划的考核目标,公司于 2022 年启动 MCR RCD/DB 芯片的研发, 预计 MCR DIMM 将在 2023 年完成量产版本并实现出货渗透。

DDR5 内存模组配套芯片创造增量市场空间。根据 JEDEC 标准,DDR5 世代服务 器内存模组 RDIMM / LRDIMM 需要配置三种配套芯片,1*SPD、1*PMIC 和 2*TS; 普通台式机、笔记本电脑的内存模组UDIMM / SODIMM需要配置两种配套芯片, 1*SPD 和 1*PMIC。 SPD(串行检测集线器):芯片内部集成了(1)8Kbit EEPROM 用于存储内存模组 的相关信息以及模组上内存颗粒和相关器件的所有配置参数,主板 BIOS 在开机 后会根据读取到的信息来配置内存控制器和内存模组。(2)I2C/I3C 总线集线器 (Hub),连接系统主控设备 (CPU、BMC)和内存模组上的本地组件 (RCD、PMIC、 TS)。(3)TS,可连续监测 SPD 所在位置的温度,通过总线传输到主控设备,便 于内存模组温度管理,提高系统工作的稳定性。 TS(温度传感器):芯片可以在时钟频率分别高达 1MHz I2C 和 12.5MHz I3C 总 线上工作。经由 SPD 芯片与 CPU 进行通讯,从而实现对内存模组的温度管理。 PMIC(电源管理芯片):芯片包含 4 个 DC/DC 降压转换器,两个 LDO 线性稳压 器 (1.8V 和 1.0V),为内存模组上的其他芯片 (如 DRAM、RCD、DB、SPD 和 TS 等)提供电源支持。

CKD 芯片在 PC 端蓄势待发。CKD 芯片是 JEDEC 组织定义的一款高速时钟驱动 芯片(Clock Driver),当 DDR5 数据速率达到 6400MT/s 及以上时,PC 端 UDIMM / SODIMM 模组须采用一颗专用的时钟驱动芯片,对内存模组上的时钟信号进行 缓冲再驱动,以满足高速时钟信号的完整性和可靠性要求。预计到 DDR5 中期, “CKD+SPD+PMIC”将成为 PC 端内存模组的标配。 澜起领跑 CKD 芯片研发。2022 年 9 月,公司宣布在业界率先推出 DDR5 第一子 代 CKD 工程样片;10 月,SK 海力士宣布已开发出搭配了 CKD 芯片的 DDR5- 6400MT/s 的 UDIMM 和 SODIMM,并已向客户提供样品;根据 INTEL 公布的相 关产品规划,支持 DDR5-6400 的桌面端 CPU 平台将在 2023 年推出,该 CPU 平 台的推出将带动 CKD 芯片的量产。

内存产品持续迭代,平均售价稳定上行。根据公司在 DDR3/DDR4 各子代销售的 历史经验,由于技术和性能升级及成本提升,内存接口芯片每一次世代升级,或 每一世代内的子代升级都会拉升产品的起始单价;而每一子代产品在其生命周期 里,销售价格一般会逐年降低。 2016-20 年,公司内存接口芯片主销产品从 DDR4 Gen1.5 升级到 Gen2.0 再到 Gen2Plus,互联类芯片平均单价从 15.39 元增长 20.67 元。2021 年,由于 DDR4 产 品进入后周期,DDR5 产品仅在 Q4 实现少量生产,因而综合销售单价有所下降。 2022 年 5 月 9 日,公司宣布在业界率先试产 DDR5 第二子代 RCD 芯片。有助于 公司保持研发领先地位,充分享受 DDR5 新世代产品带来的收入增长机会。

我们假设 Intel 及 AMD 新一代服务器 CPU 发布后,能有效促进服务器市场更新 换代需求,且由于支持 DDR5 Gen1 和 DDR5 Gen2 的 DRAM 均已完成基本准备, 2023 年 DDR5 内存模组或将以两个子代同时渗透的节奏展开,拉动公司内存接口 芯片单价加速回升。根据 IDC 服务器、PC 出货量稳步增长的预测,在不考虑 MCR、 CKD 等产品营收贡献的情况下,内存接口+配套芯片市场空间有望超过 20 亿美 元。

2.1.2 技术+认证壁垒高企,澜起、IDT 寡头格局稳固

内存接口芯片需要三重认证,进入壁垒高。内存接口芯片行业准入门槛高,一方 面是因为低功耗芯片的技术难度较大,且产品每 12-18 个月需要迭代一个更高规 格的子代,只有少数公司具备持续研发能力;另一方面是内存接口芯片认证过程 严格,需要经过 CPU、DRAM、OEM 厂商多重认证才能大规模商用,具有客户壁 垒。到 DDR4 世代,经查询 Intel 以及内存厂商三星电子官网资料,目前全球只有 澜起科技、瑞萨(IDT)和 Rambus 三家公司通过了产品的认证并量产。

1)深度参与国际标准制定。在 DDR4 世代,公司发明的“1+9”分布式缓冲内存子 系统框架,突破了原先集中式架构设计,大幅减少 CPU 与 DRAM 之间的负载, 降低了信号传输损耗,解决了内存子系统大容量与高速度之间的矛盾,该架构被 JEDEC 采纳为国际标准,成为 DDR4 LRDIMM 的标准设计,在细分领域标准制 定上的话语权逐渐提升;到 DDR5 世代,公司在 JEDEC 组织中牵头制定了第一子 代和第二子代内存接口芯片的产品标准,精准把握技术趋势。 2)与英特尔、三星在股权与业务方面合作紧密。2006 年,初创期的澜起科技向 Intel 提供了功耗较业界顶尖产品降低了近 40%的 DDR2 内存接口芯片,Intel 在 考察公司后不仅直接予以股权投资,还终止了自己的内存接口芯片研发项目,公 司与 Intel 十多年的合作根基坚实。2016 年三星电子战略入股,公司进一步绑定生 态链核心资源。 DDR5 世代内存接口芯片市场延续寡头格局。瑞萨在 2019 年完成对 IDT 的并购 后,IDT 的战略重心转变,且原负责内存接口芯片业务的副总裁核心成员 Sean Fan 转投 Rambus。澜起深度参与国际标准制定并与客户合作紧密,市占率有望在 DDR5 世代进一步提升。

全球可提供 DDR5 内存模组配套芯片厂商为数不多。公司通过与合作伙伴共同承 担研发费用、共享收益的模式布局配套芯片,目前公司和瑞萨是 SPD、TS 的主要 供应商,Rambus 在 2022 年下半年新推出 SPD、TS;PMIC 芯片主要由公司、瑞 萨、三星、TI、芯源五家厂商供应。

2.2 MXC 芯片率先问世,布局静候收获期

把握市场风向,推进新产品研发。2022 年公司启动多项新产品的研发工作,其中 MXC(内存扩展控制器芯片)是 CXL 互联技术背景下的核心芯片。 CXL(Compute Express Link)是 2019 年初由 Intel 公司牵头推出的一种开放性互 连协议标准,旨在提供 CPU 和专用加速器、高性能存储系统之间的高效、高速、 低延时接口,以满足资源共享、内存池化和高效运算调度的需求。尽管协议推出 时间与其他互联技术相比较晚,但有着 CPU 行业领导者 Intel 支持的 CXL 后来居 上,在吸纳了 Gen-Z 与 Open CAPI 两大联盟后,已基本明确成为未来的互联技术。

在 CXL 互连技术推出之前,内存扩展的瓶颈在于 CPU 和内存插槽数量的限制和 每个 CPU 对应的内存容量的限制。Meta 在 2021 OCP 峰会上指出随着 CPU 内核 数量的不断增加,每个内核所对应的内存带宽在减少。CXL 技术可以提高从计算 到内存的访问的一致性,使得不同的 XPU 可以同时访问同一块芯片。 CXL 的定义之下,它有三种不同的设备: (1)加速器,常见的有智能网卡,特点是有缓存没有内存,它的内存是直接使用 CPU 内存,其优势在于 CPU 处理数据时非常快; (2)既有缓存,也有内存,两种可以同时挂载到 CXL; (3)只有内存没有缓存,等于是 CPU 的一个内存无限扩展。

CXL 技术未来市场潜力较大。根据美光科技在 2022 年 5 月召开的投资人说明会 资料,受异构计算快速发展的驱动,2025 年 CXL 相关产品的市场规模可达到 20 亿美元,到 2030 年超过 200 亿美元。

澜起的 MXC 芯片瞄准内存池化领域,与日益增长的高性能计算、人工智能等数 据密集型应用需求相匹配。该芯片属于 CXL 协议所定义的第三种设备类型,支持 JEDEC DDR4 和 DDR5 标准,同时也符合 CXL2.0 规范,支持 PCIe®5.0 的速率, 可为 CPU 及基于 CXL 协议的设备提供高带宽、低延迟的高速互连解决方案,从 而实现 CPU 与各 CXL 设备之间的内存共享,在大幅提升系统性能的同时,显著 降低软件堆栈复杂性和数据中心总体拥有成本(TCO)。

领先研发,已获三星、海力士采纳。公司 2022 年正式启动 MXC 芯片的研发工作, 2022 年 5 月发布全球首款 MXC 芯片。5 月公司与三星电子达成合作意向,三星 电子将采用澜起的 MXC 芯片用于研发其首款 512GB CXL DRAM 内存。8 月,SK海宣布开发出其首款基于 DDR5 DRAM 的 CXL 存储器样品,该存储器采用澜起 的 MXC 芯片。

2.3 研发 PCIe 5.0 Retimer,打造新增长点

公司在接口领域布局的另一产品为Retimer芯片。PCIe Retimer芯片是适用于PCIe 高速数据传输协议的超高速时序整合芯片,是公司在全互连芯片领域布局的一款 重要产品。 PCIE 总线是当前最流行传输总线,具有传输速度快,兼容性、拓展性强的特点。 除了 PCIe,当前应用较为广泛的主流硬盘总线还有 SATA、SAS 等。其中 SATA 的特点是其终端外接设备价格相对较低,但数据交互速度较慢,约为 600MB/s, 在个人终端中比较常见;SAS 特点是能够允许多个设备同时运行,并且其接口可 以兼容 SATA 设备,多应用于服务器中。

随着英特尔新 CPU 的发布,PCIe 5.0 渗透率有望快速提升。从 PCIe 3.0 升级到 4.0,最直观的变化是带宽上升到了 2GB/s,数据传输速度提高到了 16GT/s,5.0 更 是将带宽上升到了 4GB/s。自 2003 年发布以来,PCIe 已经历经了六个大版本的更迭,PCIe 4.0 标准早在 2017 年推出,但市场应用大规模滞后于行业标准发展 的主要原因在于高成本以及支持 PCIe 4.0 的 CPU 产品直到 2021Q2 才正式上市。 随着英特尔支持 5.0 总线标准的 CPU、SSD 等逐步登陆市场, PCIe 显著的性能 优势以及 5.0 对 4.0 和 3.0 设备完全向后兼容,将使得 PCIe 5.0 的渗透率有望快 速提升。

PCIe 升级带来信号完整性问题。数据传输速度翻倍、工作频率提高的同时带来了 信号衰减和参考时钟时序重整问题。从 PCIe 4.0 到 PCIe 5.0,传输速度由 16GT/s 提升至 32 GT/s,而整个链路插损预算从 4.0 的 28dB,增长到 5.0 的 36dB。速 率提高一倍,但损耗预算增加较少,受限于硬件尺寸不能产生较大变化,信号的 衰减将限制超高速数据传输协议的应用。 在主流信号传输损耗问题解决方案中,Retimer 芯片方案具有优势。对于信号传 输过程中的损耗问题,除了加装 PCIe Retimer 芯片,还可通过使用 Ultra-Low-Loss 级别的主板(PCB)来实现,但根据 PCI-SIG 组织的材料显示,使用更高阶主板的方 案在经济性和冗余程度上,相较加装 PCIe Retimer 芯片的方案均有劣势。

Retimer 有装载在扩展卡和主板上两种方案。在 PCIE 4.0 世代,Retimer 主要装配 在扩展卡上(如 NVMe SSD、GPU 等),有需求时才会使用。在 PCIe 5.0 世代,主 板上离 CPU 距离较远的 PCIe 插槽需要 Retimer 芯片来保障信号传输质量,PCIe 5.0 Retimer 芯片有望在主板上装配。若方案成为主流,Retimer 芯片需求量将明显 提升。 公司主要供应*8 和*16 链路数,我们假设 5.0 每个链路的价值量 2 美金,并且到 2025 年 PCIe 5.0 在全球服务器中的渗透率增至 20%,对应 2025 年全球 PCIe 5.0 Retimer 芯片市场规模将达到 8.7 亿美元。

PCIe 4.0 Retimer 全球供货商仅有 Astera labs、澜起以及谱瑞有所布局。2020 年 8 月,公司 PCIe 4.0 Retimer 系列芯片已成功量产,2021 年营收 1220 万元,实现 了从 0 到 1 的实质性突破。作为少数供应商中唯一的中国公司,发展潜力巨大。

2022 年底前完成 PCIe 5.0 Retimer 量产版研发。根据 2021 年 12 月公告,公司拟 投入约 5.20 亿元研发 PCIe 5.0 Retimer 芯片并实现产业化,然后进一步研发 PCIe 6.0 Retimer 芯片,将有望建立技术壁垒,形成先发优势,建立较高市场地位。 2021 年公司的 PCIe 5.0 Retimer 芯片已完成工程样片的流片以及器件和系统级 测试评估,开始送样给客户和合作伙伴进行互操作性测试;公司在 2022 年中报 中披露,计划在 2022 年下半年完成量产版本的流片。公司有望充分受益于 PCIE Retimer 市场规模扩张。

3 围绕服务器市场打造综合解决方案平台

3.1 津逮平台彰显技术实力,国产替代进程加速

中国服务器市场规模将维持近双位数复合增速。根据 IDC 统计,2021 年中国服务 器市场出货量和销售额分别为 411.8 万台和 277.7 亿美元,同比增长 9.6%和 15.3%。IDC 预测 2026 年中国服务器市场出货量和销售额有望达到 530.6 万台和 435.4 亿美元,2021-26 CAGR 分别为 5.2%和 9.4%。

X86 仍具生态优势,Intel 份额有望回升。服务器按照指令集架构可分类为 CISC 和 RISC 两类,其中 CISC 典型架构为 x86,RISC 典型架构包括 ARM、Power、 Alpha、MIPS。x86 架构服务器作为主流服务器,其销售额实现大幅增长。据 IDC 统计,2021 年全球 x86 服务器销量为 1371.4 万台,占全球服务器出货量的 94.8%, 居于主导地位。据 Mercury Research 报告,随着 Raptor Lake 的发布,2022 年第 三季度 x86 桌面/笔记本 CPU 市场 Intel 份额回升至超过 85%,而 x86 服务器市场 Intel 份额略低于 85%,2023 年新一代服务器 CPU 的发布或帮助 Intel 份额回升。

2021Q4 中国 x86 服务器市场前三新进超聚变。2021Q4 中国 x86 服务器市场规 模为 456.63 亿元,出货量 114.4 万台。市场排名前三的厂商为浪潮、新华三和 超聚变,营收分别为 149.53、81.27 和 51.36 亿元;出货量为 35.01、15.17 和 13.87 万台,占比达 32.75%、17.80%、11.25%。2021 年华为受到 Intel 芯片供应 不足的影响,将 x86 产品线交给超聚变,同年 12 月,移动战略入股超聚变,进 一步提升其竞争力。

硬件安全问重要性凸显,携手英特尔、清华大学,成功研发津逮平台。当前处理 器芯片电路规模庞大 (10-200 亿颗晶体管)、制作流程复杂,不管是硬件木马或后 门还是疏忽带来的漏洞或前门,往往会带来潜在的系统安全风险。2018 年底,公 司携手英特尔、清华大学,成功研发津逮平台,并于 2019 年 5 月具备批量供货能 力。 津逮服务器平台在安全可控方面优势显著。津逮®服务器平台主要由津逮® CPU 和混合安全内存模组(HSDIMM®)构成。津逮®CPU 为 x86 架构处理器并集成 清华大学的 DSC 技术,混合安全内存模组则采用公司具有自主知识产权的 Mont-ICMT®内存监技术。津逮服务器平台 DSC 系统主要由 RCP(可重构计算处 理器)监控 CPU 活动、ITR(I/O 跟踪芯片)跟踪外围通信、MTR(内存跟踪芯片)进行 内存数据检测,能够在运行过程中快速检测出由于遭受恶意硬件攻击或者由于硬 件漏洞、前门、后门被非法利用而引起的 CPU 非预期行为,是全球第一款用第三 方硅模块来动态监控处理器内核硬件安全状况的商用 CPU 芯片,具有领先优势。

历经三代津逮服务器平台的研发与量产,新品性能大幅提升。2021 年 4 月,澜起 第三代津逮服务器平台量产上市,采用 10nm 制程工艺,支持 64 通道 PCIe 4.0, 最高支持 8 通道 DDR4-3200 内存,单插槽最大容量 6TB,其最高核心数为 28 核, 最高基频为 3.1GHz,最大共享缓存为 42MB,实现了较大幅度的性能提升。

获得多家国产服务器厂商积极响应 。 津 逮 服 务 器 平 台 除支持 RHEL 、 Windows®Server、VMWare®ESXi、SLES 等国际主流服务器操作系统外,也获得 了中国移动大云企业操作系统、统信服务器操作系统、中标麒麟服务器操作系统、 达梦数据库管理系统、万里红服务器操作系统等产品兼容性互认证明。如新华三、 长城超云、宝德、联想等在内的多家服务器厂商已导入津逮®CPU 并研发出了新 款服务器机型,生态建设日趋繁荣。

收入体量上初见成效,与英特尔关联交易备货充足。经过两年的市场推广和客户 培育,津逮业务 2021 年实现 8.45 亿销售收入,较上年度增长 27.5 倍,成为公 司业绩收入的重要增长点。由于业绩表现强劲,公司 2021 年津逮服务器平台与英 特尔公司关联交易额从 1 亿上调至 15.84 亿元,实际发生收货金额为 10.90 亿元; 公司预计 2022 年关联交易额为 25 亿元,截至 2022H1 实际发生收货金额为 7.98 亿元,与英特尔关联交易备货充足。

国内市场空间超 30 亿美元,津逮 CPU 大有可为。我们假设一台服务器配 1 颗 CPU,每颗 CPU 约 700 美元的价值量,中国 x86 服务器市场规模远期有望超 30 亿美元。2021 年公司津逮服务器收入计算所得渗透率仅为 4.44%,结合国产化及 信息安全浪潮,公司未来业绩成长具备较大想象空间。

3.2 长线布局云端推理 AI 芯片,具有技术优势

人工智能技术日趋成熟,数字化基础设施不断完善。人工智能商业化应用需求加 速推动专用 AI 芯片市场高速增长。根据 Tractica 数据,全球 AI 芯片市场规模 由 2018 年的 51 亿美元增长到 2025 年 726 亿美元,2018-25 年 CAGR 为 46.14%。根据应用领域,AI 芯片可用于训练和推理两种场景,其中云端推理芯片 增速和规模皆高于云端训练芯片。

募集投资 5.37 亿元用于人工智能芯片研发项目。业界现有解决方案存在接口带宽 及内存的限制,公司研发高效能可编程和数据中心 AI 处理器以及 SoC 芯片,应 用在新一代数据中心服务器上,面对大数据吞吐,实现高效低延迟的云端推理。 公司产品可面向包括互联网领域大数据的推荐系统、医疗领域生物医学大图片流 处理等,公司的 AI 芯片采用近内存计算架构,以先进技术为客户提供更有效率、 更具性价比的 AI 计算解决方案。

研发进展顺利,计划于 2022 年底前完成流片工序。经数年持续研发投入积累,公 司已完成 AI 芯片主要子系统的逻辑设计、系统集成和验证,同步推进 AI 和大数 据软件生态的建设工作,在各类仿真平台上完成了软硬件工具链、主要 AI 网络模 型和大数据典型用例的功能验证和性能评估,结果符合预期,针对典型应用场景, 在 FPGA 原型平台上完成主要功能验证和性能评估。并在 AI 芯片方面已累计申 请发明专利 28 项,其中 3 项已获授权。2022 年上半年,公司持续推进 AI 芯片的 软硬件协同及性能优化,同时积极推进第一代 AI 芯片工程样片流片前的准备工 作。按照经营计划,公司预计在 2022 年底前完成第一代 AI 芯片工程样片的流片, 2023 年或可量产。 AI 芯片市场超高速发展,规模潜力大,公司通过差异化解决方案切入数据处理赛 道,先进技术构筑业务壁垒,未来可持续迭代升级享受快速发展的 AI 市场带来的 红利。


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