2023年复旦微电研究报告 聚焦集成电路设计

1.复旦微电:国内领先 IC 设计公司,盈利能力持续提升

1.1 深耕行业数十年,专注技术自主研发

上海复旦微电子集团股份有限公司是国内从事超大规模集成电路的设计、开发、生 产(测试)和提供系统解决方案的专业公司。公司于 1998 年 7 月创办,并于 2000 年在香港上市,2014 年转香港主板,是国内成立最早、首家上市的股份制集成电路 设计企业。2021 年登陆上交所科创板,形成“A+H”资本格局。

1.2 公司股权结构分散,无实际控制人

公司股份结构较为分散,亦无实际控制人。复旦微电股东包括复旦复控、复芯凡高、 上海政本、上海政化等众多投资者,股权结构相对比较分散。截至 2023 年第一季 度,公司第一大股东为复旦复控,占比 13.42%,其实控人为上海市国资委;公司 的第二大股东为复芯凡高,持有公司 13.07%的股份,其实际控制人为教育部。目 前公司拥有深圳复旦微电子等多家子公司,及复控华龙、复旦科技园等多家参股公 司,各子公司之间分工合作业务协同。

1.3 背靠国内外高校,技术实力雄厚

管理层及核心技术团队均出自国内外高校,履历背景优异。公司管理层与核心技术 人员均毕业于海内外一线院校,且均具有十年以上的科技公司管理经验。

1.4 高端产品占比提升,盈利能力显著增强

受益于部分下游景气度提升及公司对于产品矩阵的灵活把控能力,公司实现营业总 收入稳定增长,2019 年到 2022 年期间,复合增长率达 34%。2020 年,公司在下 游需求疲软的情况下仍维持了一定增长,得益于非挥发存储器齐全的产品线布局和 供应链管理优势。2022 年,公司产品的下游应用领域需求出现分化,虽然消费电子 产品为代表的部分芯片需求呈下滑趋势,公司仍通过加大在工业级产品、高可靠等 应用场景的市场开拓,加强新产品与新客户的拓展,实现集成电路设计业务各产品 线收入持续增长。

公司前五大供应商集中度较高,前五大客户较为分散,经销模式收入占比稳步提升。 由于晶圆制造、封装测试均为资本及技术密集型产业,行业集中度较高,相应地公 司供应商集中度也较高。2019-2022年公司前五大客户占营收的比重分别为24.58%、 21.01%、21.86%及 32.86%,客户结构相对分散,不存在单一客户依赖度较高的情 况。同时根据不同产品的特性及下游客户集中度,公司采取了不同的销售战略。其 中,直销对应安全与识别芯片、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;智能电表芯片、非挥发存储器中的 EEPROM 存储器 与 SLC NAND Flash 存储器则以经销为主。

随着公司高端化战略布局的优势显现,公司毛利率与净利率水平均有较好表现。 2019 年,由于存储器行业景气度回落,非挥发存储器产品均价出现下滑,当年公司 出现短期亏损。2020年,随着高端产品线 FPGA芯片均价及收入占比提升,公司毛 利率及净利率水平明显改善,其中净利率于当年扭亏为盈,到 2022 年稳步提升至 64.67%、31.57%。

公司费用率控制良好,研发投入持续增长。2019 年-2022 年,公司期间费用率呈下 降趋势,占总营业收入的比重从 15.75%下降至 10.00%,经营效率不断提升。同期, 研发费用率虽有所下降,但均值达 29%,研究投入水平相对较高,绝对值亦呈增长 趋势,年复合增长率约 10%。

2.复旦微电:产品矩阵丰富,行业周期触底回升

2.1 芯片设计及测试:“轻装上阵”,聚焦集成电路设计

2.1.1 芯片设计与测试环节规模超千亿,国产化需求成重要推动力

集成电路全产业链包括IC设计、晶圆生产、封测及芯片销售等环节。和传统制造业 类似,半导体产业链中不同环节的盈利能力亦呈现“微笑曲线”的特征,其中 IC 设 计环节属于轻资产行业,核心竞争优势在于研发能力,遵循“人是最重要的资产, 毛利相对较高。晶圆生产环节属于重资产行业,不同工艺制成对制造技术的要求差 异较大,先进制程的晶圆代工厂具有较强定价权,可以获得较高毛利。同时基于摩 尔定律,这类厂商也具有较强先发优势。封测环节也属于重资产行业,技术变化速 度慢,毛利较低,是相对容易进入的环节,目前已达到较高国产化程度。未来随着 制程的不断缩小,设计与制造的复杂程度呈指数型加大,难度骤升,价值量将继续 流入设计及制造环节。

从半导体产品的角度,半导体产品主要可以分为集成电路、分立器件、光电子及传 感器,其中集成电路在半导体产品的市场规模占比最大(83%)。半导体产品可以 分为集成电路(模拟芯片、逻辑芯片、处理器、存储芯片)、分立器件、光电子和 传感器四大类,其中集成电路是最大的市场。根据 WSTS 的数据,在集成电路(IC) 中,模拟芯片负责处理时间和幅值都连续的模拟信号,2022 年全球市场规模达到 890 亿美元;而数字芯片(处理器、存储及逻辑芯片)负责处理以高低电平代表 1-0 的数字信号,市场规模 3849 亿美元,占半导体市场近 70%,是半导体中最大的市场。

2.1.2 公司主体聚焦芯片设计,子公司在第三方测试行业中规模领先

公司采用垂直分工模式,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。根据招股书中的信息,公 司晶圆代工厂包括 GLOBAL FOUNDRIES、上海华虹(集团)有限公司、中芯国际 等;封装测试 厂包括长电科技、华天科技等。

复旦微电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,华岭股份是国内第三方测试企业中规模最大的三家内资企业之一。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。

2019-2022 年,公司集成电路测试服务收入整体呈上升趋势,毛利率相对稳定。 2022 年,公司测试服务收入价格增速放缓,主要系智能手机、电脑、家用电器等市 场需求由暖转冷,终端企业下单意愿明显减弱,产业链从供不应求进入去库存下行 周期;毛利率下降,主要系扩大生产经营,新增测试设备折旧增加、人工薪酬上升, 使得营业成本上升,毛利率下降。

2.2FPGA:技术实力领先,生成式语言类大模型加速市场扩容

2.2.1FPGA 芯片下游应用广泛,人工智能或成为重要驱动因素

(一)人工智能领域

FPGA由于其可以更好的平衡处理效率及灵活性,可以更好兼顾 AI对。从性能的角 度看,FPGA 与 GPU相比,FPGA 具备明显的能效优势,即相同性能下 FPGA 的单 位能耗更低;与 ASIC相比,ASIC的灵活性不足,而 AI神经网络演进的速度较快, ASIC 无法跟上算法的迭代更新。具体来说,一方面,AI 应用对硬件平台的算力提 出了极高的需求,又同时要求硬件架构兼顾高能效、低延时、高吞吐、可伸缩等一 系列特性。另一方面,AI 应用和算法层出不穷,对训练和推断任务的系统需求也不 尽相同。这样一来,就急需拥有强大处理能力、有极强灵活性的硬件,以满足 AI 应 用的需求。而 FPGA 恰恰由于其可以动态的改变不同模块的运行功能,从而有更高 的并行灵活性及处理效率。从成本的角度看,如果具体的应用场景或算法发展得太 快,或者硬件规模太小,以致开发和使用 ASIC 的成本过于高昂时,也可以继续使 用FPGA作为实现平台。(对客户而言,由于FPGA方案无需支付高额的流片成本, 也不用承担流片失败风险,对于小批量多批次的专用控制设备,FPGA 方案的成本 低于 ASIC 等方案,具有成本优势。)当应用规模逐渐扩大时,就可以在合适的时机, 选择将这些已经成熟的定制化硬件设计直接转化成定制化芯片,以提高它们的稳定 性,并降低功耗和平均成本。

在国内外生成式预训练语言类大模型陆续发布的大背景下,FPGA 市场将受到较高 更快拉动。根据 Semico Research 的数据,人工智能领域的 FPGA 全球市场规模 2023 年有望达 52 亿美元,五年复合增速有望达 38.4%。国内方面,根据 Frost & Sullivan 数据,2020 年应用于该领域的 FPGA 芯片中国销售额将达到 5.8 亿元,占 中国 FPGA芯片市场份额的 3.9%,2021年至 2025年年均复合增长率将达到16.9%。 2022 年 11 月以来,随着 Chatgpt-3&4、“文心一言”、“盘古大模型”等国内外语言 类大模型陆续发布及开放测试,对 AI 芯片市场预计将产生较强拉动。其中,FPGA 由于其在人工智能领域处理效率及灵活性方面的显著优势,将优先受益于 AI 芯片市 场增长。

(二)数据中心领域

FPGA 相比 ASIC,FPGA 芯片在性能、灵活性、同构性、成本和功耗等五个方面 可以达到出色的平衡。相比于 CPU,FPGA 芯片由于其无指令、无需共享内存的体 系结构,能够同时提供强大的计算能力和足够的灵活性;相比 GPU,FPGA 芯片在 数据中心领域具有低延迟及高吞吐的优势。

FPGA 芯片在数据中心领域主要用于硬件加速,并被广泛应用于 2016 年后发布的 云计算模型中。由于数据中心使用 FPGA 芯片代替传统的 CPU 方案后,处理其自 定义算法时可实现显著的加速效果,从而后续在微软 Azure、亚马逊 AWS、阿里云 的服务器中,FPGA 芯片都得到了广泛部署。因此在云计算大面积应用的背景下, 未来随着数据中心对芯片性能的要求将进一步提高,预计更多数据中心将采纳 FPGA 芯片方案。根据 Frost & Sullivan 数据显示,2020 年应用于数据中心领域的 FPGA 芯片中国销售额将达到 16.1 亿元,占中国 FPGA 芯片市场份额的 10.7%, 2021 年至 2025 年年均复合增长率将达到 16.6%。

(三)通信领域(5G)

FPGA 由于其具有可编程的灵活性以及低延时性,在通讯协议经常变化和升级的情 况下具有独特优势。由于 5G 通讯对基站射频芯片的连接速度、低延时、连接密度、 频谱带宽的要求更高,且新增 Massive MIMO(大规模天线整列)技术、云 RAN、 新的基带和 RF 架构等 5G关键技术,拥有较长的迭代升级过程和较大的技术不确定 性。这使得市场很难快速推出成熟的 5G ASIC 芯片,从而为 FPGA 在 5G 领域的运 用提供了较长的时间窗口。因此,在整个 5G 系统方案稳定运行前,FPGA 是更加 理想的解决方案。

FPGA 在通信领域的市场规模将随着 5G 基站建设数量、单基站 FPGA 用量及芯片 单价的提高而增长。根据 Market Research Future 的数据,2018 年电子通讯领域 FPGA 全球市场规模达 25 亿美元左右,约占 FPGA 全球总市场规模的 40%。其中 国内方面,根据 Frost & Sullivan 数据显示 2020 年应用于该领域的 FPGA 芯片中国 销售额将达到 62.1亿元,占中国 FPGA 芯片市场份额的 41.3%,2021年至 2025 年 年均复合增长率将达到 17.5%。增长主要来源于 5G 基站数量的增长及单基站 FPGA 用量的提高。数量方面,据工业信息部统计,到 2023 年 2 月我国 5G 基站总数达 238.4,较 2022 年末净增 7.21 万个。预计到“十四五”末,将需要建成 360 万个 5G 基站(每万人 26 个),2022-2025 复合增长率为 15%。单基站用量方面, FPGA 数量有望从 4G 基站的 2-3 块增长至 5G 基站的 4-5 块,带动通信市场中的 FPGA扩容。单价方面,由于 FPGA主要用在收发器的基带中,5G时代由于通道数 的增加,计算复杂度增加,所用 FPGA 的规模将增加,由于 FPGA 的定价与片上资 源正相关,未来单价有望进一步提高。

(四)特种集成电路领域

FPGA 由于其具有可靠性高、布线复杂度低及后期设计修改灵活性高的特点被广泛 应用于特种集成电路领域。可靠性高即经过特殊处理的 FPGA 芯片在特殊环境中可 以适应高温、高压等恶劣条件;布线简单则可以减少在电路高频率运行时带来的电 磁干扰,保证电路性能;后期设计灵活则有利于根据需要调整或扩展功能。特种集 成电路领域引用场景恶劣,需要芯片在特殊温度、湿度、压力及安全等环境下保持 性能,同时特种领域同一批次需求量相对较小,因而经特殊处理的 FPGA 芯片在此 应用领域具有较强性价比。

2.2.2FPGA 具有可编程特性,市场规模超百亿

FPGA(Field-Programmable Gate Array)名为现场可编程门阵列,在 1985 年由 赛灵思创始人 Ross Freeman 发明,是在硅片上预先设计实现的具有可编程特性的 集成电路。通俗意义上讲,FPGA 芯片类似于集成电路中的积木,用户可根据各自 的需求和想法,将其拼搭成不同的功能、特性的电路结构,以满足不同场景的应用 需求。鉴于上述特性,FPGA 芯片又被称作“万能”芯片。 FPGA 的内部结构主要包括:可编程逻辑块、可编程连线和可编程 I/O,其中可编 程逻辑块中的 LUT 是 FPGA 实现可编程的基础,可编程连线的布局布线设计则是 FPGA 厂商的核心技术。可编程逻辑块负责承载主要的电路功能,主要包括 LUT(查找表 look-up table)、MUX 和寄存器。其中,LUT 和寄存器是可编程逻辑块中 最重要的“积木”,是可编程作用的核心单元。可编程连线负责以一种满足时序的 约束方式联通 FPGA 中各个逻辑块,主要包括映射、包装和布局布线三个核心步骤。 其中,布局布线涉及到 FPGA 的内部具体架构,是 FPGA 设计公司的核心机密技术, 仅在公司内部 EDA 上进行。可编程 I/O 负责和外界的交互,主要包括:IOB 模块及 紧邻的 IO 逻辑资源。

FPGA 市场为百亿量级,预计国内市场未来 3 年内年均复合增长率高于全球平均。 根据 Frost & Sullivan 数据统计,全球 FPGA 市场规模将从 2016 年的约 43.4 亿美 元增长至 2020 年约 60.8 亿美元,年均复合增长率约为 8.8%。预计未来全球 FPGA 市场规模将从 2021 年的 68.6 亿美元增长至 2025 年的 125.8 亿美元,年均复合增 长率约为 16.4%。受到国产替代需求的推动,中国 FPGA 市场增速高于全球平均。 中国的 FPGA 市场从 2016 年的约 65.5 亿元增长至 2020 年的约 150.3 亿元,年均 复合增长率约为 23.1%。预计到 2025 年,中国 FPGA 市场规模将达到约 332.2 亿 元,2021 至 2025 年年均复合增长率将达到 17.1%。

2.2.3 海外供应商占垄断地位,国产替代正当时

海外供应商发展较早,目前技术实力具有一定优势。FPGA 厂商的技术实力主要体 现在性能及开发工具两方面。从性能角度看,工艺制程、门级规模及 SerDes 速率 是当前 FPGA 产品性能的重要指标,以复旦微电为首的国内公司在 SerDes 速率等 指标方面已与海外头部公司看齐。开发工具方面,由于 FPGA 核心技术布局布线需 要在 EDA 上完成,同时其现场可编程功能也要求 FPGA 公司需要自行研发适配自 家硬件的 EDA 软件。虽然与海外头部大厂对比,国内 FPGA 厂商的开发工具由于 推出时间较晚,版本迭代次数相对较少,存在 IP 库不完善的缺陷。但随着国产化程 度加深,下游国内客户广泛配套验证,这一差距将在实践经验增多逐渐缩小。

FPGA 行业集中度较高:一方面,海外大厂目前占据主要份额,国产厂商提升空间 大;另一方面,较高的竞争格局往往意味着较高的行业壁垒,高客户粘性及稳定的 竞争格局。根据 Frost & Sullivan 统计,中国市场以出货量口径统计,2019 年,市 场份额排名前三的供应商合计占据了 85.2%的市场份额。其中,Xilinx、Intel (Altera)和 Lattice 分别以 5,200 万颗、3,600 万颗和 3,300 万颗的出货量位列市场 前三位,市场占有率达到 36.6%、25.3%和 23.2%。以销售额口径统计,2019 年, 市场份额排名前三的供应商合计占据了 96.3%的市场份额。其中,Xilinx、Intel (Altera)和 Lattice 分别以 71.4 亿元、46.7 亿元和 6.7 亿元的销售额位列市场前三 位,市场占有率达到 55.1%、36.0%和 5.2%。

2.2.4 公司是国内亿门级 FPGA 龙头厂商,PSoc 优先受益于人工智能领域增长

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。当前,公司正在积 极开展十亿门级产品的开发,确保公司在国产可编程器件领域技术上的领先地位。

公司作为国内最早推出亿门级产品 FPGA 产品的厂商,28nm 产品性能指标已向海 外头部大厂看齐。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。2019-2022 年,公司 FPGA 及其他芯片收入年复合增长率为 78%,平均毛 利超 80%。

公司作为国内唯一 28nmPSoc 供应商,有融合架构的技术储备,将优先受益于人 工智能需求推动的市场增长。随着人工智能、特种集成电路应用领域的发展,对 FPGA 芯片的要求逐渐复杂化:如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、扮演高速协处理器以外,还要同时执行复杂控制的任务。因 此,采用 CPU+FPGA+AI 或者 CPU+FPGA+GPU 融合架构的 PSoC 将成为重要的 发展方向。目前公司 PSoC 产品已成功量产,在多个客户处取得了批量应用,同时 新一代配置有 APU、GPU、VPU、eFPGA、AI 引擎的异构智能 PSoC 产品—— FPAI 也成功发布,将进一步丰富公司的可编程产品系列谱系,不断满足各应用领域 客户的需求。

2.3 MCU:智能电表 MCU 芯片份额第一,低功耗 MCU 向车规级布局

2.3.1 电表 MCU 芯片规模为数亿级,出口需求成重要增长极

MCU 芯片是指随着大规模集成电路的出现及其发展,将计算机的 CPU、RAM、 ROM、定时数器和多种 I/O 接口集成在一片 MCU 芯片上,形成芯片级的计算机, 为不同的应用场合做不同组合控制。 智能电表 MCU 作为电能表内的主控核心芯片在智能电网中发挥着不可或缺的作用。 智能电表是指以智能芯片为核心,通过运用通讯技术以及计算机技术等,能够进行 电能计费、电功率的计量和计时,并且能够和上位机进行通讯、用电管理的电度表。 智能电表芯片主要包括电能计量芯片、智能电表 MCU 和载波通信芯片等。

智能电表芯片的下游需求可以分为国网、南网的单向、三相智能电表需求及出口的 三相智能电表需求:国内市场方面,规模直接受国网、南网招标计划影响,目前有 望受新一轮智能电表替换周期和 IR46 标准发布推动。一方面,国网智能电表在 2009 年开始集中招标,其使用寿命一般为 10 年左右,2010-2015 年投入使用的智 能电表目前已进入更换周期。另一方面,在 IR46新标准下,智能电表将往“双芯” 模式发展。“双芯”智能电表中,计量芯片负责法制计量部分,其功能后续不作升 级或调整, 以确保数据独立性、可追溯性、准确性、安全性;管理芯片负责非法制 计量部分的功能拓 展,并满足各模块程序的下载与更新,在更新升级过程中,不影 响计量芯正常工作。在 “双芯”智能电表模式中,原先的单 MCU 系统将分为双 MCU 系统,对应的智能电表 MCU 需求将大幅增长,对应的智能电表 MCU 厂商也将迎 来业绩上升期。国外市场需求主要来源于亚非拉等新兴国家市场的电力基础设施建 设。随着国力增强、对外影响力提升以及“一带一路”等政策的引导,我国电力设备 企业纷纷 加快了海外扩张速度。上述新兴市场国家本土电力企业技术落后,供应能 力有限,进口依赖度高,缺乏关键技术、核心设备、项目经验等。为我国电力设备 企业开拓海外市场业务提供了市场机遇。根据 Markets and Markets 的预测,2017 年至 2022 年期间,全球智能电表市场将从 2017 年的 127.90 亿美元增长至 2022 年的 199.80 亿美元,期间年复合增长率达到 9.34%。

2.3.2 公司在计量 MCU 领域份额常年超 50%,具优势地位

复旦微电在单相表计量 MCU 领域市场份额保持领先。目前,国内企业在电能计量 芯片和智能电表 MCU 芯片已基本完成进口替代。智能电表 MCU 芯片市场方面,主 要参与者包括复旦微电、钜泉科技、上海贝岭、智芯微下属杭州万高科技股份有限 公司以及部分外商,复旦微电凭借其在下游表厂方案的覆盖程度以及出货量,在国 内统招市场占有率长年稳居第一。电能计量芯片市场方面,供货商主要为钜泉科技 和上海贝岭(及其子公司锐能微)。其中钜泉科技的三相计量芯片的出货量和市场 占有率在国内统招市场稳居第一;而单相计量芯片市场份额上海贝岭更占优。

2.3.3 市场规模数百亿,汽车电动化成为行业新增长极

通用型低功耗 MCU 广泛应用于各类依赖电池供电运行的设备中。主流产品普遍集 成 16KB-512KB 嵌入式闪存,4KB-128KB SRAM,并根据应用场景需要集成丰富 的数字和模拟外设,如运放、SAR-ADC、Sigma-Delta ADC、各种通信接口和传感 器接口等;通过超低功耗模拟电路设计、精心设计的电源管理方案和合适的工艺方 案选择,实现较低的运行功耗和非常低的待机功耗,并完美支持超宽工作电压范围, 以满足电池供电系统苛刻的使用寿命要求。

低功耗通用 MCU 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, 受益于汽车电动化、智能化及中高端领域的国产化率提升,低功耗 MCU 市场预计 保持一定增长。MCU 承担汽车 ECU 的运算大脑,而 ECU 和汽车功能复杂化正相 关,从防抱死制动系统、四轮驱动系统、电控自动变速器、主动悬架系统,到现在 逐渐延伸到了车身各类安全、网络、娱乐控制系统等领域,ECU 逐渐占领整个汽车。 未来随着人工智能与物联网的兴起,MCU 设计将向高性能、高智能,以及更低功耗、更安全、更 小尺寸和集成无线功能发展。

2.3.4 海外龙头市场份额占优,国内厂商充分受益于国产化机遇

低功耗通用 MCU 市场较为集中,以瑞萨电子、意法半导体、恩智浦为代表的海外 品牌占据绝对优势,国内厂商目前在白电、消费电子等中低端领域已具一定竞争力, 并开始向汽车电子、工业控制等领域进军。根据 IC Insight,2020 年全球 MCU 龙 头企业包括瑞萨电子、NXP、英飞凌、意法半导体、微芯科技等,上述企业市场份 额分别为 17.1%、16.7%、14.6%、14.5%与 12.7%。国内方面,根据 IHS 数据, 2021 年 MCU 行业市场规模初步测算为 365 亿元。而根据国内 MCU 龙头企业兆易 创新、中颖电子、乐鑫科技、国民技术和复旦微电的 MCU 业务营收规模来看,上 述企业的国内市场份额分别为 4.4%、4.1%、1.5%、1.8%和 0.8%。

公司 MCU 芯片产品不断拓宽下游应用领域,在保持智能电表 MCU 市场份额持续领 先的情况下积极向车规级 MCU 布局。2022 年,公司 MCU 产品完成了 12 寸 55nm 和 90nm 嵌入式闪存工艺平台的开发与流片,未来将实现 12 寸和 8 寸工艺平台的完 整布局,拓展公用事业、工业、白色家电、汽车等重点行业市场份额,预计将在 2022 年下半年开始逐步推出多款基于 12 寸工艺平台的大容量、高可靠性、高性能 工业级和车规级 MCU 产品。

MCU产品在收入与盈利能力当面,亦保持了较好态势。2019-2022年期间,公司智 能电表 MCU 产品收入的年复合增速为 47.6%,毛利率亦呈稳定增长态势(34%增 长至 64%)。

2.4 非挥发性存储器:产品应用领域广泛,客户覆盖范围广

2.4.1 存储芯片市场超千亿,逐步趋于成熟,增长速度放缓

存储芯片作为电子数字设备的主要存储部件,是现代信息产业应用最广的核心零部 件。根据存储芯片的功能、读取数据的方式和数据存储的原理可分为挥发性存储器 (Volatile Memory)和非挥发存储器(Non-volatile Memory)。其中,挥发性存储 器在外部电源切断后,存储器内的数据也随之消失,存储容量较小但读取速度更快, 主要包括 DRAM(动态随机访问存储器)、SRAM(静态随机访问存储器)、 SDRAM(同步动态随机访问存储器)等;非挥发存储器在外部电源切断后仍能够 保持所存储的内容,读取速度较慢但存储容量更大,主要包括 EEPROM、Flash Memory(闪存芯片)、PROM(Programmable Read-Only Memory,即“可编程只 读存储器”)、EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory,即“可擦除可 编程只读存储器”)等。

存储芯片在集成电路市场中占据极为重要的地位。根据世界半导体贸易统计协会 (WSTS)统计,2020 年全球集成电路市场规模为 3,612.26 亿美元,其中:存储 芯片和逻辑芯片不相上下,分别占据 32.52%和 32.78%的市场份额;模拟芯片和微 处理器分别占集成电路市场份额的 15.41%和 19.29%。根据赛迪顾问的数据,2018 年全球 EEPROM 整体市场规模约 7.14 亿美元,同比增长 5.62%。NOR Flash 方 面,根据市场研究机构 Web Feet Research 的市场资料,2019 年全球 Serial NOR Flash 市场规模为 20.09 亿美元。

2.4.2 消费领域需求增长趋缓,工业控制等高可靠领域成为重要抓手

EEPROM 芯片,由于其具有体积小、接口简单、高可靠性、功耗低等优点,在手 机模组、消费电子、工业、通讯、医疗等应用领域需求明显。目前,智能手机摄像 头、电力电子、汽车电子已成为 EEPROM 市场增长的主要驱动力。在智能手机方 面,随着摄像性能的提升,摄像头模组也随之升级。高分辨率传感器、多摄像头、 自动对焦等技术开始广泛应用,摄像头模组内部数据的存储容量需求比之前大幅增 加。在工业控制方面,因行业应用中对于存储的可靠性及擦写次数的要求较高,国 内智能电表、医疗电子和控制仪表类领域的需求持续旺盛,相应产品中的 EEPROM 需求也保持提升。在汽车电子方面,随着汽车呈现电子化、智能化、高 端化趋势,越来越多国产 EEPROM 产品应用至车身控制系统、仪表、BMS 电池管 理等各类车用电子产品中。

闪存芯片方面,其下游主要有大容量数据存储、嵌入式系统存储。前者追求更高的 数据密度、更大的存储容量;后者则更注重高精度、低延迟、高可靠等性能。适用 于工业控制、人机界面、电机控制、安防监控、智能家居家电及物联网等领域。嵌 入式系统存储主要包括 NOR Flash 及 NAND Flash,消费领域增长趋缓,高可靠 领域成为新增长极。下游多应用于消费领域,由于消费领域增长放缓,这部分需求 增长放缓。但物联网、工业控制、智能家居、AI 边缘计算为嵌入式存储芯片带来了 客观的下游需求,推动中低容量(1Gbit-4Gbit)SLC NAND Flash 存储芯片成为各 类代码存储的主流配置,为国内 Fabless 厂商提供了广阔空间。

2.4.3 市场集中度高,下游国产化带动高端产品份额提升

EEPROM 方面,工控领域已基本实现国产化。工业控制领域,用量巨大的智能电 表领域国内供应商占据较大份额。汽车电子领域,由于过去核心厂商大部分在欧美 及日本,国产存储器进入其供应链难度相对较高。近年随着国内汽车厂商的崛起, 国产 EEPROM 芯片在车身控制系统、仪表、BMS 电池管理等各类车用电子产品中得到更多应用,份额也在逐步提升。 NOR Flash,海外龙头战略布局剥离相关业务,国内厂商面临一定机遇。NOR Flash 供给端方面,2017 年美光科技宣布退出 NOR Flash 市场,并剥离旗下 NOR 芯片业务,转而全力发展 DRAM 和 NAND Flash。之后,赛普拉斯也表示退出中低 容量的 NOR Flash 市场,专注高容量的车用和工业领域。美光、赛普拉斯原为 NOR Flash 市场的核心供应商,随着两家企业的淡出,NOR Flash 芯片的国内供应 商正在面临巨大机遇。

NAND Flash,市场集中度相对较高,海外龙头占主要份额。三星电子、铠侠、西 部数据、美光科技、英特尔和海力士六家企业,均为 IDM 供 应商,根据 Trend Force 的统计数据,2020 年上述六家企业在全球 NAND Flash 市场的合计份额达 98%以上。其中,SPI SLC NAND Flash 存储器国内市场的主要参与者包括华邦电 子、旺宏电子、兆易创新、美光科技、东芯半导体、铠侠、复旦微电等。目前国内 SPI SLC NAND Flash 存储器市场尚无市场占有率的权威统计。根据公司多方面了 解的信息,在 PON 市场中,美光科技市场份额领先;在 4G 数据卡市场中,东芯半 导体市场份额较高;在 4G 功能手机市场,华邦电子市场份额领先。

2.4.4 公司产品下游应用领域广泛,擦写次数等核心指标位行业前列

从业务模式角度看,复旦微电、兆易创新及东芯半导体均为 Fabless 模式,工艺制 程更新速度会比较快,管理成本较低,可以在行业周期中进行逆周期操作,但产能 稳定性较 IDM 模式低。其他主要市场参与者美光科技、华邦电子和旺宏电子均采用 IDM 模式,其工艺与设计协同能力较强,有条件率先试验以发展新技术,产能稳定 性好,但管理成本较高,行业波谷周期中亏损风险较大。 从市场推广角度看,在目前芯片国产化的整体趋势下,公司及兆易创新、东芯半导 体作为本土厂商,在中国大陆的渠道覆盖及客户关系方面相较于中国大陆以外的厂 商来说有显著优势,在国内市场的成长性较中国大陆以外的市场参与者更优。

从工艺制程角度看,旺宏电子最为先进,量产制程为 19nm;复旦微量产制程为 38nm/40nm,研发中的下一代产品制程为 28nm 制程;其他典型市场参与者如兆易 创新、东芯半导体、华邦电子的量产制程均为 40nm 左右,研发中下一代产品制程 均为 2Xnm。 从技术参数角度看,在产品工作电压、温度范围、工作频率、数据保持时间、ESD (静电释放)等级等关键参数方面,复旦微与各竞争对手持平。在擦写次数方面, 复旦微电可以保证 10 万次擦写,竞争对手一般为 5-10 万次,因此复旦微在一些高 可靠要求较高的应用中,有一定的技术优势。

非挥发存储器产品向车规级迈进。2022 年,公司 EEPROM、NOR、NAND 产品车 规 AEC-Q100 考核持续推进,研发、验证、考核流程持续提升,产品系列不断拓宽 覆盖,为工控仪表、医疗、通讯、汽车等应用领域提供更完整的一站式方案。向非 易失存储器领域以新工艺节点、低压或宽压、高速、高可靠性(拓展工规、车规等) 方向发展,进一步尝试并拓展系统级存储器产品防线,不断获得突破和领先优势。

公司产品矩阵丰富,客户覆盖范围广,在行业整体承压时期依旧呈现较强韧性,保 持了稳定增长与较高盈利水平。2019-2022 年,非挥发存储器产品营收由 2.96 亿元 增长至 9.4 亿元,期间复合增速 46.9%。毛利方面 ,在 2020 年短暂回落后持续增 长至 2022 年的 65%。

2.5 安全与识别芯片:核心技术占优,物联网需求高景气

2.5.1 安全与识别芯片市场超百亿,高端应用领域持续增长

RFID 芯片与智能卡芯片是安全与识别芯片产品的主要形式: RFID(射频识别技术 Radio Frequency Identification),是一种无线通信技术。RFID 技术主要由电子标签、读写器以及应用系统三部分组成。RFID 按工作频率的 不同分为低频、高频、超高频和微波频段,不同频段的 RFID 产品会有不同的特性。 低频段系统市场趋于成熟,超高频段市场仍有较快增长。按工作频率 RFID 技术通 常可分为低频系统(125kHz、134.2kHz),高频系统(13.56MHz),超高频系统 (860MHz-960MHz)和微波系统(2.45GHz、5.8GHz)等。经过多年的发展, 13.56MHz 及以下的 RFID 技术已相对成熟,目前业界最关注的是位于更高频段的 RFID 技术,特别是 860MHz-960MHz(UHF 超高频段)的远距离 RFID 技术发展最 快。

智能卡芯片是指粘贴或镶嵌于卡中的内置嵌入式 CPU 芯片产品。智能卡内部配备 有微处理器、输入/输出设备接口、存储器(如 EEPROM)及芯片操作系统,可在 与读卡器进行数据交换时,对数据进行加密、解密,从而确保交换数据的准确可靠。 根据 Frost & Sullivan 统计,随着智能卡芯片技术的进步和应用领域的扩展,预计未 来智能卡芯片出货量和市场规模将持续增长,到 2023 年将分别达到 279.83 亿颗及 38.60 亿美元,2018 年-2023 年的 5 年复合增长率分别为 12.41%及 3.37%。其中国 内市场方面,据 Frost & Sullivan 统计,2018 年-2023 年的 5 年复合增长率分别为15.55%及 6.24%,预计到 2023年,中国智能卡芯片出货量将达到 139.36亿颗,市 场规模将达到 129.82 亿元。

2.5.2“万物互联”大背景下,识别和连接应用场景将成为增长的主要驱动

RFID 技术在智能化管理等众多领域得到了广泛应用。零售方面,超高频无源 RFID 标签在服装零售行业的应用增长较快,通过追溯商品从工厂到零售的全链条动态, 解决库存数据不精准、物流不精准、盘点耗时长等核心问题,从而提高运营效率。 医疗方面,RFID 技术应用仍处于初级阶段,主要通过身份识别、定位跟踪及质控 管理等方式解决老龄化病患的管理问题;通过 RFID 和传感器集成技术实现药品及 疫苗的安全管理,包括检测、追溯、存储和冷链运输场景。食品方面,通过食品溯 源监控实现食品安全管理,环节由种养殖向下游消费拓展、品类由肉菜向水果、粮 食、中药材、酒类、水产品、婴幼儿乳制品等拓展。同时,随着 RFID 成本的下探, RFID 标签相对于二维码的市场竞争力将持续提升,替代进程也将加速。

智能卡芯片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。社保卡方面,采用高安全CPU芯片, 结合安全嵌入式芯片操作系统,组成软硬件结合的微型计算机系统。根据人社部门 统计,2020 年底全国社保卡持卡人数达 13.35 亿人。由于金融社保卡中芯片的使用 年限受参保人个人卡面信息变化等原因影响,通常要求 10年进行更换。最新“第三 代”社会保障卡是新一代集成电路(IC)卡,有非接触读卡需求,目前已于武汉、 上海等地试点发行。大量一代、二代社保卡将陆续进入更换周期。金融 IC 卡方面, 由于传统银行卡磁条技术相对简单,磁条信息易被复制,而芯片银行卡具有安全性 强、防伪可靠性高的优势,全面使用金融 IC 卡已是大势所趋(EMV 迁移)。根据 Wind 数据统计显示,我国金融 IC 卡发卡量从 2011 年初的 0.09 亿张,快速增长至 2017 年 6 月末的 35.35 亿张,而中国人民银行支付结算司公布的同期全国银行卡在 用发卡数量为 63.47 亿张,据此测算金融 IC 卡占比达到 55.70%。金融 IC 卡渗透水 平高于亚太地区,但和俄罗斯、欧美等发达地区仍有一定差距。但目前微信、支付 宝等移动端支付手段渗透较高,可能一定程度影响金融 IC 卡的渗透。

2.5.3 海外厂商具有技术优势,国内厂商具有一定份额

在 RFID 与存储卡芯片产品领域,行业内竞争者包括复旦微电、聚辰股份和恩智浦 等,行业龙头企业为恩智浦。聚辰股份在非接触式逻辑加密卡 芯片性能可靠稳定, 已成为主流供应商。恩智浦作为 NFC 技术的发起者之一, 在该领域处于国际领先 地位,具有更明显品牌优势。 在智能卡与安全芯片领域,公司的主要竞争者包括紫光同芯、中电华大科 技、国民 技术、恩智浦、复旦微电等,行业龙头企业为紫光同芯、中电华大科技和恩智浦。 恩智浦在该领域处于国际领先地位,但缺乏含有商用密码算法的产 品,在国内安全 市场领域的竞争力逐步降低。紫光同芯、中电华大科技由于较早 进入智能卡与安全 芯片行业,具有一定的先发优势,在国内金融卡领域的市场占 有率较公司具有优势。

在智能识别设备芯片领域,公司的主要竞争者包括恩智浦、复旦微电等,行业龙头 企业为恩智浦。根据上海科学技术情报研究所出 具的《查新咨询报告》,公司 FM19/17 系列金 融 IC 卡 POS 机芯片达到了国内领先水平。恩智 浦在非接触应用领域有持续 30 年的经验,高频 非接触读写芯片长期处于国际领先地位,其智能识别设备芯片支持各种非接触应用 的协议更为丰富和完整。

2.5.4 布局高端技术研发,非接触逻辑加密芯片市场领先

RFID 芯片方面,公司自主研发了 UHF 超高频段的远距离 RFID 识别技术,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。下 游客户主要包括芯诚智能卡、量必达科技等卡厂以及国台酒、同仁堂等终端用户。 根据公司自己的销售数据及从多个客户处了解的信息,公司在国内非接触逻辑加密 芯片领域的市场占有率超过 60%。 智能卡芯片方面,公司下游客户包括校园、公交地铁、证件、门禁及防伪、银行、社保等,目前非接触 CPU 卡芯片 FM1208 已覆盖数十所院校、100 余个城市(城市 覆盖率 30%);双界面 CPU 卡芯片 FM1280 芯片已应用于 70 多家银行的银行卡 (中国银行、建设银行、交通银行等)、10 多个省市的社保卡。其中根据 2020 年 5 月银联发布的《中国银行卡产业发展报告(2020)》,2019 年国产金融 IC 卡订购量 为 4.9 亿张,结合当年复旦微电金融 IC 卡芯片的销量,公司在金融 IC 卡芯片领域 的市场占有率约为 20%。

公司在射频和安全两大关键技术领域形成了较为明显的技术和研发优势,盈利能力 持续增强。2019-2022 年,安全与识别芯片产品营收,由 7.02 亿元增长至 9.76 亿 元,期间复合增速 11.6%。在 2020 年受宏观环境短期影响,ETC 需求降低,湖北 客户开工率下降,有短暂回调,但很快转为增长。毛利率方面,由 26.07%持续增 长至 54.41%。

3 盈利预测

FPGA 芯片:在人工智能、5G、数据中心等下游需求增长的同时,公司保持了较高 的研发活力,在十亿门级及融合架构方面持续推进研发,有望优先受益于技术突破 前期的行业红利。同时,由于半导体行业研发验证过程复杂、周期较长,下游客户 具有一定粘性,格局短期发生大变化概率较低,公司份额具有持续性; 智能电表及低功耗 MCU:智能电表 MCU 领域,下游需求稳定,预计公司凭借其在 下游表厂的高方案覆盖程度,保持稳定份额;其他 MCU 领域,公司完成了 12 寸 55nm 和 90nm 嵌入式闪存工艺平台的开发与流片,第一代车规级 MCU 完成 AECQ100 考核并在多家客户实现导入和小批量产,二代车规级 MCU 进入设计阶段。相 关产品受益于国产化需求提升,持续放量;

非挥发存储器:目前存储芯片面临一定去库存压力,但全年来看,我们认为周期将 于年内触底。同时,看好公司在存储方面丰富的产品矩阵与客户资源,预计未来公 司将通过灵活调整产品结构保持较高盈利能力; 安全与识别芯片:公司在超高频段等高端领域具有一定技术优势,通过持续优化产 品性能,不断在新领域保持研发投入,我们预计公司安全与识别芯片业务收入将维 持稳定增长。


(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。)

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