(一)NOR Flash 与 EEPROM 齐头并进,MCU+模拟领域逐步突破
普冉股份为国内 NOR FLASH 和 EEPROM 领域领先企业,积极布局 MCU 业务寻求更 高突破。公司前身无锡普雅成立于 2012 年,2016 年普冉半导体成立,经过多年发展,公 司已成为业内领先的低功耗非易失性存储器芯片供应商,并于 2021 年成功上市。公司团 队在非易失性存储器芯片领域深耕多年,凭借其低功耗、高可靠性的产品优势,在下游 客户处积累了良好的品牌认可度,成为了国内 NOR Flash 和 EEPROM 的主要供应商之 一。在此基础上,公司实施“存储+”战略,积极拓展微控制器及模拟芯片领域,依托公司 在存储领域的技术优势和平台资源,实现向更高附加值领域和更多元化的市场拓展。公 司产品广泛应用于手机、计算机、网络通信、家电、工业控制、汽车电子、可穿戴设备和 物联网等领域,获得 OPPO、vivo、小米、联想、美的、三星、松下、惠普等国内外知名 终端客户的广泛认可。
NOR Flash 业务:公司 NOR Flash 产品采用电荷俘获(SONOS)及浮栅(ETOX)工艺 结构,提供了 512Kbit 到 256Mbit 容量的系列产品,覆盖 1.65V-3.6V 的操作电压区间, 具备低功耗、高可靠性、快速擦除和快速读取的优异性能。公司早期主要采用 SONOS 工 艺生产 NOR Flash 产品,2016 年 9 月,公司即完成了 55nm 512Kbit-4Mbit NOR Flash 的 研发和流片,并于次年 1 月实现量产和销售。2017 年公司 55nm 8Mbit/16Mbit NOR Flash 产品实现量产和销售,2018 年 55nm 32Mbit/64Mbit NOR Flash 产品实现量产和销售,自 此在 55nm 制程上公司实现 512Kb-64Mb NOR Flash 产品全覆盖。随后公司向 40nm 工艺 制程迈进,于 2018 年末完成了 40nm 128Mbit NOR Flash 的研发和流片,并于 2019 年末 实现量产和销售。目前,公司 40nm 工艺制程下 4Mbit 到 128Mbit 容量的全系列产品均已 实现量产,处于行业内领先技术水平。另外,公司并行采用 ETOX 工艺结构,研发中大 容量 NOR Flash 产品,覆盖 1.65V-3.6V 的操作电压区间,至 2022 年末已实现了 6 颗产 品的量产和销售。公司的 NOR Flash 芯片产品在工艺制程和产品性能上不断升级,功耗、 读写速度等性能具备较强竞争力。受益于 SONOS 工艺结构天然优势,公司 40nm 工艺节 点下的 NOR Flash 产品具备更高的芯片集成度、更低的功耗水平,在中小容量领域具备 绝对成本优势。此外,公司中小容量 NOR Flash 车载产品已陆续完成 AEC-Q100 认证, 主要应用于部分品牌车型的前装车载导航、中控娱乐等。
EEPROM 业务:公司已形成覆盖 2Kbit 到 4Mbit 容量的 EEPROM 产品系列,操作电 压覆盖 1.2V-5.5V,主要采用 130nm 工艺制程,具有高可靠性、面积小、性价比高等优 势,其可擦写次数可达到 400 万次,数据保持时间可达 200 年。公司自成立伊始便进军 EEPROM 领域,起初主要面向仪器仪表、机顶盒等下游市场,2014 年公司完成了 256Kbit/512Kbit EEPROM 的研发和流片,2016 年公司实现了 2Kbit-512Kbit 全系列 EEPROM 实现量产和销售。随后公司积极转向手机摄像头领域,2017 年 CCM 用 WLCSP 128Kbit/64Kbit EEPROM 实现量产和销售,2019 年新一代 CCM 用 WLCSP EEPROM 64Kbit 实现量产和销售。此外,公司持续推进 EEPROM 产品在工业控制和车载领域的应 用,公司车载产品完成 AEC-Q100 标准的全面考核,在车身摄像头、车载中控、娱乐系 统等应用上实现了海内外客户的批量交付,汽车电子产品营收占比有所提升。
MCU 产品:公司基于领先工艺和超低功耗与高集成度自有设计的存储器优势,布局 ARM Cortex-M 内核系列 32 位通用型 MCU 产品。公司在芯片中嵌入 Flash 和 SRAM 存储器、 降低工艺复杂度,使得公司的 MCU 产品具备与 SONOS NOR Flash 一脉相承的低功耗、 高可靠性、高性价比和优越的抗电磁干扰性能等优点。目前,公司 MCU M0+系列产品已 大规模量产出货,共计 120 余颗料号,累计出货已超 1 亿颗,产品主要应用于智能家居、 小家电、BMS、无人机、驱动电机、逆变器等下游领域,同时公司也在持续推进基于 ARM 内核 M4 MCU 产品的研发与销售工作,产品结构不断优化。
模拟产品:公司内置非易失存储器的 PE 系列音圈马达驱动芯片(二合一)多颗产品实现大批量供货,支持下一代主控平台的 1.2V PD 系列音圈马达驱动芯片产品也已进入量产, 主要应用于摄像头模组,其与 EEPROM 产品形成良好的协同效应,提升了公司在摄像头 模组领域的竞争优势。此外,公司结合行业发展趋势,与终端密切配合,启动开发新一 代 VOIS 芯片。
(二)股权集中结构稳定,管理团队经验丰富
股权结构稳定,董事长王楠为公司实际控制人。截至 2023Q3 末,王楠与其一致行动人李 兆桂分别直接持有 18.74%和 4.86%的公司股权,同时王楠持有员工持股平台上海志颀管 理咨询合伙企业(有限合伙)18.72%的股权,为执行事务合伙人,间接控制 18.37%的公 司股权,王楠与其一致行动人合计控制公司 41.97%的股权。

核心团队产业背景深厚,经验丰富研发能力突出。董事长王楠拥有上海交通大学物理学 和应用电子学双学士学位以及美国圣路易斯华盛顿大学 Olin 商学院 EMBA 学位,具备 理学、工学和商科复合背景。董事长与核心创始团队曾在上海华虹 NEC、SMIC、旺宏等 海内外龙头工作经历,具有丰富的产业经验和先进的管理经营理念。公司主要技术团队 人员曾在华虹 NEC、华虹宏力、中兴通讯等知名公司担任多年研发或管理岗位,核心技 术人员工作时间均超过 15 年,拥有雄厚的研发实力。
(三)下行周期静心打磨内功,新型业务初露锋芒
需求疲弱业绩短期承压,价格见底顺周期复苏在望。2023 年前三季度公司实现营业收入 7.67 亿元,同比增长 0.45%;归母净利润-1.02 亿元,同比下降 173.50%。公司短期业绩 承压主要系:1)全球宏观经济环境走弱导致终端需求疲软,公司存储芯片出货量下降; 2)为巩固公司原有存储产品市场份额,采取适当降价去库存的定价策略以逐步消化过多 库存引起的供需不平衡状况;3)晶圆代工价格下降传导至销货成本具有一定滞后性。 23Q3 公司实现营业收入 2.99 亿元,同比增长 53.65%,随着行业下游库存逐步消化,供 需关系的不平衡有所缓解,公司积极巩固原有存储产品市场份额公司出货量同比有所增 加。同时,随着终端需求逐步回暖,存储产品价格或将逐渐企稳反弹,叠加成本优化效 果逐步显现,公司销售规模和盈利水平有望逐季改善。
行业逆风费用率提升,触底反弹盈利能力修复可期。2023 年前三季度公司毛利率/净利率 分别为 22.65%/-13.24%,同比分别下降 8.48pct/31.34pct,主要系:为公司中长期发展蓄 能,公司业务条线持续扩张,相应的销售和管理人员队伍也有所扩张,2023 前三季度销 售费用和管理费用同比增幅分别为 49.1%/50.0%,费用提升叠加营收增速下滑,公司短期 盈利能力承压。我们认为,业务条线的逐步丰富和产品矩阵的不断完善有助于进一步增 强公司长期发展核心竞争力,随着半导体行业库存去化接近尾声,景气度回暖后公司营收有望出现强劲反弹,规模效应下盈利能力恢复可期。
逆势高强度研发投入,持续加筑技术护城河。公司持续围绕存储及“存储+”的战略进行 产品布局,随着新产品线本身技术难度和复杂程度的提升,以及为了进一步增强公司在 研发领域的核心优势,公司持续保持研发的充分投入,同时,在研发团队方面等持续扩 充必要的人才队伍,公司员工数量较去年同期有所上升。2023 前三季度公司研发费用约 为 1.45 亿元,同比增长 32.30%,占营收比重达到 18.88%,持续高研发投入下,公司整 体技术实力快速提升,专利数快速累积,产品迭代加速。截至 2023H1 末,公司已获授权 的发明专利达 34 项,集成电路布图设计证书 42 项,已经建立起了完整的自主知识产权 体系,深筑技术护城河。
存储业务布局有条不紊,“存储+”业务蓬勃发展。2023H1 公司存储芯片和“存储+”业 务 分 别 实 现 收 入 4.24/0.45 亿 元 , 同 比 分 别 -23.93%/264.92% , 营 收 占 比 分 别 为 90.45%/9.55%。受整体行业景气度影响,公司存储业务营收增长受阻,但公司积极布局中 大容量、超低电压产品线,同时进一步拓宽应用场景;与此同时,公司“存储+”业务依 托存储端的积累和前期的充分技术储备厚积薄发,在多个领域实现突破,未来随着公司 ARM 内核 M4 MCU 产品的量产销售,新料号不断导入消费和工控等通用场景,“存储+” 业务有望走出公司第二增长曲线。
(一)NOR Flash:行业格局优化,长期需求增长
1、新兴应用场景不断增加,NOR Flash 市场焕发第二春
存储芯片按照断电后数据是否丢失可分为易失性存储芯片和非易失性存储芯片。易失性 存储芯片常见的有 DRAM 和 SRAM,通常和 CPU 一起使用,为 CPU 提供运算时中间数 据的存储。非易失性存储芯片包括 Flash(闪存)和 ROM(只读存储器)。闪存芯片又分 NAND Flash 和 NOR Flash 两种。NAND Flash 容量大,主要用于大容量数据存储;NOR Flash 容量较小,但可以直接在芯片内执行程序代码,通常用来存储开机软件程序。ROM 目前应用最多的主要为 EEPROM,存储容量更小,但存储时间更长,通常用来存取少量 程序代码。

常见的非易失性储存器主要有 NOR FLASH 与 NAND FLASH 两种。NAND FLASH 适 宜大容量数据存储(通常在 1Gb~1Tb),常用于服务器、手机闪存、U 盘、SSD 及 SD 卡 等大容量产品。NOR FLASH 的特征为可靠度高、读取速度快、能够在芯片内直接执行程序代码,适用于代码存储和低端嵌入式应用程序,此类场景需要可靠的性能和长时间的 数据保留,并且需要经常读写,适宜中等容量代码存储(通常在 1Mb~1Gb)。NOR Flash 应用领域较广,如计算机、消费电子(智能手机、TV、TWS 耳机、穿戴式设备)、安防 设备、汽车电子(ADAS、车窗控制、仪表盘)、5G 基站、工业控制(智能电表、机械控 制)及物联网设备等领域。
根据行业惯例,将 NOR Flash 按容量大小分为 3 类。32M 以下为小容量,能够实现简单 的代码执行功能,主要应用在 PC 主板、机顶盒、路由器、蓝牙耳机、AMOLED、TDDI、 可穿戴设备和安防监控产品等领域;32M-128M 为中容量,能够实现较为复杂的程序执 行功能,如苹果 TWS 耳机中的降噪等高级功能;128M 以上为大容量,强调功能复杂性 以及快速启动、可靠性的特点,主要用于 5G 基站、工控、汽车电子市场。 在功能机时代,NOR Flash 常用于电子产品中的储存单元,但在微缩制程难以推进下,较 NAND Flash 出现了明显的成本劣势,因此市场份额逐渐被 NAND 取代。根据 IC Insights 数据,2021 全球存储芯片市场中 NAND 约 41%,NOR 约 2%。 新兴应用场景不断增加,NOR Flash 市场或将换发第二春。根据 Valuates Reports 数据, 2022 年 NOR Flash 整体市场约为 33 亿美元,未来在传统市场保持稳定增长的同时,NOR Flash 市场规模的增长主要得益于 TWS 耳机、智能可穿戴设备、物联网设备、智能手机、 5G 以及汽车电子等行业的需求增长,此外 Windows11 提升最低硬件配置需求,汽车电子 升级下全车含硅量大幅提升都将促进 NOR Flash 市场进一步增长,根据 Mordor Intelligence 数据,未来 5 年 NOR 市场复合增速或达到 5.30%。
2、容量增加+出货量增长,下游需求有望实现稳健增长
智能机 AMOLED 渗透率提升、LCD 中 TDDI 应用推动 NOR Flash 稳定增长
据 CINNO Research 中国市场手机销量监测数据显示,2021 年中国市场智能手机 AMOLED 面板出货约 6.68 亿片,同比增长 36.3%,高阶智能机搭载 AMOLED 面板已经 成为新的趋势,未来随着产品价格的不断下降,AMOLED 屏幕有望向低价手机领域渗透。 与以往的 LCD 屏相比,AMOLED 具有功耗低、轻薄、色彩鲜艳等优势,但受限于自身 存在的亮度不均和“烧屏”等问题,需要进行光学补偿使屏幕亮度均匀。目前最为常用 的光学补偿是外部补偿技术,这需要外挂一颗 NOR Flash 芯片来存储补偿的程序和数据, 且根据面板像素差异,所需容量不尽相同,Full HD 需要 8M 产品,QHD 则需使用 16- 32M 产品,单价普遍在 0.2 至 0.4 美元之间。据普冉股份招股说明书披露,以 AMOLED 显示为下游应用的 NOR Flash 市场规模预计带来 1 亿美元的增量。
TDDI 把触控芯片与显示芯片整合进单一芯片中,具有使手机屏幕更薄、更亮以及减少显 示噪声等功能。由于触控功能分为编码容量大,无法整合进 TDDI IC 中,则每部手机需 要一颗 4~16Mb 的 NOR Flash 来存储触控功能所需的分位编码。根据普冉股份招股说明 书数据,TDDI 的增长预计能为 NOR Flash 带来 5 亿元人民币的市场增长。同时,AMOLED 尚未大量采用 TDDI 方案,随着全面屏渗透率提升、配置 TDDI 的 LCD 全面屏的比例增 多,再加上配置 TDDI 的 AMOLED 屏幕即将量产,TDDI 用 NOR Flash 市场空间有望继 续增长。
蓬勃发展的物联网为 NOR Flash 市场注入了一剂强心针
IoT 场景所需要的功能为快速反应、低功耗,且多数场景不需要大量储存内容,与 NOR Flash 特性呼应,其有望在 IoT 设备中替代 NAND Flash。例如目前一只 TWS 就需要搭载 64-128Mb NOR Flash,以完成记忆指令与快速连接的功能,其他例如家庭音响、智能手 表等亦有搭载 NOR Flash,因此未来 IOT 设备数量持续增加将有利 NOR Flash 市场规模 保持稳定增长。 TWS 耳机需要外挂一颗 NOR Flash 芯片存储更多的固件和代码程序。根据 Counterpoint research 数据,2021 年全球 TWS 耳机销售量为 3 亿副(yoy+24%),推动了超过 6 亿颗 Flash 芯片的市场需求,无论是从消费者需求,还是在技术、功能的发展空间来看,预计全球 TWS 耳机未来几年内依旧保持增长的趋势,Counterpoint research 预测 2020-2025 年 TWS 耳机出货量 CAGR 高达 21%。与此同时,NOR Flash 容量不断提升,例如 2019 年 基于高通平台的 TWS 产品以采用 32Mb NOR Flash 为主,而 2021 年最大容量已采用 128Mb NOR Flash,伴随着容量的升级,芯片 ASP 保持增长。根据 Counterpoint Research 预估,2020 年 TWS 应用带来的 NOR Flash 市场约 2.1 亿美元,随着全球 TWS 渗透率进 一步提升,以及安卓系品牌化进程推进,将拉动 NOR Flash 出货量和 ASP 继续增长。
智能可穿戴设备同样对 NOR Flash 产生大量需求,这些设备需要收集用户的数据信息, 比如位置信息、心率信息等;另一方面,它们也需要传输外部数据给用户,如音乐、视 频、通话等,这些都离不开 NOR Flash 支持。全球智能可穿戴设备出货量继续保持强劲 增长。根据 IDC 最新数据显示,全球智能可穿戴设备总出货量由 2016 年的 1.02 亿台以 39%的复合增速增长至 2021 年的 5.33 亿台。2022 年终端需求疲软,出货量较 2021 年下 降 7.7%,但整体出货量仍达到了 4.9 亿台,高于 2020 年和 2019 年的水平。短期经济 的周期波动不会改变长期的产业发展逻辑,未来智能可穿戴设备的需求仍保持强劲增长 态势,2025 年预计出货量为 8 亿台,复合增速超过 10%。
高可靠度决定 NOR Flash 依然是车载优选。随着越来越多的传感器和 MCU 集成到系统 中,汽车电子各功能单元的数据、程序存储都需要更高性能的闪存,从而对非易失性存 储器件的需求形成海量增长。NOR Flash 主要用于显示系统、ADAS 系统等对启动速度要 求较高的设备。从车载仪表盘到高级驾驶辅助系统(ADAS),NOR Flash 的需求量都很 大。在 ADAS 系统中,每个摄像头都需要 1 颗 NOR Flash 芯片,平均容量是 4/8MB,并 且有往更大容量发展的趋势,集微咨询预计,车载领域 NOR Flash 市场空间可达 8 亿-12 亿美元。 NOR Flash 可在 5G 设备初始响应和启动时提供更高可靠性和更低延时的启动配置支撑。 由于 5G 基站运行环境的特殊性(运行温度-40℃~105℃,至少保证 10 年以上寿命),应 用在 5G 基站设备中的 NOR Flash 通常至少需满足工业级标准,对 NOR Flash 的要求需 满足“高容量+高性能+高可靠性”。NOR 需要储存 FPGA 的配置过程控制、串行周边接口 通讯等功能,基站 AAU/BBU 需搭载 6-10 颗 512M-2Gb NOR Flash,随着全球 5G 建设进一步推进,基站端的大容量 NOR Flash 需求也将呈现快速增长。
3、国际存储大厂逐步退出,国产厂商迎来替代良机
欧美厂商陆续退出,旺宏、华邦电以及兆易创新为前三大 NOR Flash 厂。NOR Flash 的 行业集中度较高,2018 年全球约 90%的 NOR Flash 市场被旺宏、华邦、美光、赛普拉斯 和兆易创新这五大厂商占据。在全球 NOR Flash 市场规模和价格经历周期性的调整后, 美光于 2016 年逐步缩减 NOR Flash 业务,把产能转向 DRAM 和 NAND Flash 存储器等 产品上,以及赛普拉斯于 2017 年出售了位于美国明尼苏达布鲁明顿(Bloomington)的晶 圆厂,退出了中小容量的 NOR Flash 市场,专注高毛利大容量的车用和工业控制领域。
目前,全球 NOR Flash 市场主要由华邦、旺宏、兆易创新和赛普拉斯四家厂商主导。根 据 Web-Feet Research 数据,2021 年这四家合计占据超过 80%的市场份额,同时普冉股份 市场份额为 3.6%,在全球 NOR Flash 厂商中位居第六,国内位居第二。

中国是消费电子的主要市场,随着国际龙头退出消费类 NOR Flash 市场,国内 NOR Flash 产业链逐年完善,本土 NOR Flash 厂商竞争力不断增强,进口替代的比例逐步提高。与 此同时,行业内其他中小厂商市占率逐年提升,由 2018 年的 8.2%提升到 2020 年的 21.6%, 这些厂商主要来自中国,包括普冉股份、东芯股份及恒烁股份等, NOR Flash 行业开始 呈现出多元竞争格局的趋势。
(二)EEPROM:下游终端应用不断发展,EEPROM 市场规模持续扩张
1、EEPROM 是一种非易失性存储器,下游应用广泛
EEPROM 为电可擦可编程只读存储器的缩写,是一种非易失性存储器,可以在断电的情 况下保留已存储的信息。EEPROM 使用电擦除,可以在计算机或专用设备上写入、修改 或删除代码,其可擦写次数达到 100 万次,存储时间至少 100 年。相比于 NOR Flash, EPPROM 容量更小、存储时间更长,因此常被用于存储需要定期修改、对耐用性和可靠 性要求较高且容量较小的数据,广泛应用于手机摄像头、汽车电子、智能电表、医疗监 测仪等应用领域。
2、手机摄像头模组+汽车电子双轮驱动,EEPROM 市场规模稳步提升
受益于智能手机摄像头的多摄配置和功能升级、汽车行业不断向智能化、电子化发展、 国内电表智能化替代以及医疗电子的发展,近年来 EEPROM 全球市场规模持续增长。据 Business Research Insights 数据,2022 年 EEPROM 全球市场规模达到 8.81 亿美元,2028 年预计将达到 12.43 亿美元,2022-2028 年 CAGR 达 5.9%。
全球智能手机市场回暖。基于成本的上升以及换机周期的延长,2023 年的智能手机市场 较难快速恢复到疫情前水平,根据 IDC 手机跟踪报告,2023 年全球智能手机市场出货量 将会低于 12 亿台,同比下降 1.1%;而中国市场的出货量预计将仅有 2.83 亿台,同比也 会下降 1.1%。但随着消费复苏,手机市场或迎来一定反弹。调研机构 TechInsights 最新发布了全球智能手机市场报告。2023Q3,全球智能手机出货量 2.96 亿部,同比下降 0.3%, 连续第 9 个季度出现年度下滑。但年降幅从上一季度的-8%降至本季度的-0.3%,这表明 可能已经触底,并将在 2024 年出现温和反弹。IDC 预计,2024 年全球智能手机市场出货 量 12.63 亿,同比增长 5.9%;中国智能手机市场出货重新回到 3 亿市场大盘,同比增长 6.2%。 单机摄像头数量与单摄像头搭配 EEPROM 芯片的比例逐年上升,驱动 EEPROM 消费 级市场稳步扩张。受双摄、多摄的持续渗透,单部手机搭配的摄像头数量逐年上升。根 据格科微招股说明书,为实现不同的拍摄功能,目前多摄智能手机采取高、中、低性能 摄像头组合配置,这需要 1~3 个前置摄像头,2~5 个后置摄像头,总数能达到 6 个甚至 更多。此外,手机摄像头像素逐步提高、功能日益强大,对数据存储的需求更高,这进一 步拉动了单个摄像头中 EEPROM 芯片的应用比例。由于全年智能手机中 EEPROM 芯片 的需求量=全年全球智能手机出货量*单部智能手机平均摄像头数量*单个摄像头中 EEPROM 芯片的应用比例,因此手机市场逐渐回暖、智能手机摄像头数量的增加和功能 的发展直接拉动了 EEPROM 芯片的需求。根据赛迪顾问数据,2023 年全球手机摄像头 对 EEPROM 的需求量将达到 55.25 亿颗。
汽车智能化、电动化、互联化发展,成为拉动 EEPROM 汽车级市场规模增长的新动力。 从人工驾驶(L1)走向完全自动驾驶(L5),单辆新车搭载的半导体零部件数量日益提升, 汽车电子市场规模持续扩张。根据 Fortune Business Insight 数据,全球汽车电子市场规模 预计将从2023年的2596.3亿美元增长到2030年的3862.4亿美元,复合年增长率为5.8%。 EEPROM 凭借其安全性和可靠性,被广泛应用在汽车的 ADAS、智能座舱、智能网联、 三电系统、开关微电机、底盘传动等各项应用。根据集微咨询数据,一辆传统燃油车 EEPROM 使用量约为 15-20 颗,而一辆智能电动汽车上就需要 30-40 颗。未来随着 ADAS 渗透率日益增长以及车载摄像头数量增加,汽车电子领域对 EEPROM 的需求量将保持稳 定增长。根据赛迪顾问预测,2023 年汽车电子领域对 EEPROM 的需求量将达到 23.87 亿 颗,2018-2023 年 CAGR 达 6.66%。
3、国产新能源车厂崛起,助力国内 EEPROM 企业加速赶超
EEPROM 行业高度集中,国产替代空间广阔。根据 Web-Feet Research 数据,2021 年意 法半导体、微芯科技、聚辰股份和安森美分别占 35.50%,17.40%,8.70%,8.20%的市场 份额,CR4 接近 70%。普冉股份市场份额为 6.40%,位居全球第六。聚辰股份和普冉股 份为国内企业,其主要产品为消费级 EEPROM。而汽车级和工业级 EEPROM 主要由意 法半导体、安森美等国外厂商主导,这是由于过去核心汽车厂商集中在欧美和日本,在 汽车电子的壁垒高、认证周期长的背景下,半导体厂商通过认证后,汽车厂商不会轻易 更换供应商。而国内相关半导体厂商起步较晚、经验不足,面对存量市场,切入汽车供 应链的难度较高。但随着汽车电动化、智能化发展,一批优秀的国产汽车厂商崛起,国 内 EEPROM 厂商快速切入供应链,国产 EEPROM 产品在车身控制、仪表和 BMS 等方 面得到大量应用,未来国产替代空间十分广阔。
(三)MCU:应用领域广泛,国产替代空间广阔
1、MCU 是广泛应用的基础控制芯片,32 位 MCU 占比逐年提高
MCU(Micro controller Unit)即微控制器,又称单片机,是把 CPU 的规格与频率做适当 缩减,并将 ROM、RAM、A/D 转换、各式 I/O 接口以及 Timer 等功能整合在单一芯片上, 形成芯片级的计算机。不同于巨型化计算机在运算速度和处理能力的极限提升,我们生 产生活中各种仪器设备在计算控制方面的需求相对简易,兼具微型化特征和全面功能的 MCU 应运而生。
按总线或数据处理位数:可被分为 4 位、8 位、16 位、32 位甚至 64 位 MCU。MCU 的 位数是指每次 CPU 处理的二进制数的位数,位数越多,数据有效数越多,精确度越高, 运算误差越小,同时在 CPU 运算速度一样的情况下,位数越多,处理速度越快,所以其 是衡量 MCU 性能的一个重要指标。MCU 的性能随着位数的增加而提高,适用场景也更 加丰富,其中 8 位和 16 位 MCU 主要用于一般的控制领域,使用场景不涉及操作系统, 而 32 位 MCU 多用于多媒体处理、网络操作等复杂场景,一般需要使用嵌入式操作系统。
32 位 MCU 占比逐年提高。得益于低功耗、低成本和高稳定性等优势,8 位 MCU 依旧在 工控、消费电子和汽车电子等领域维持着较高的占比;随着工艺进步带来的成本下降, 32 位 MCU 的成本逐渐接近 8 位 MCU,并且拥有更高的运算能力,份额逐年提高,根据 Omdia 数据,2022 年全球 MCU 市场中 32 位占比将达到 59%,预计至 2027 年该数字将 进一步提升至 65%。而 16 位 MCU 的运算性能不如 32 位产品,性价比又无法与 8 位 MCU 相比,市场份额逐步萎缩。

2、MCU 市场赛道宽阔,国产替代空间大
根据 IC Insights 数据及预测,2021 年全球 MCU 市场规模约 196 亿美元,同比增长 23.4%,预计至 2026 年将以 6.7%的复合增速达到 272 亿美元;2021 年全球 MCU 的 出货量约为 309 亿颗,至 2026 年预计将达到 358 亿颗。根据 IHS 数据统计,2021 年 中国 MCU 市场增长 36%至 365 亿元。得益于国内物联网和新能源汽车市场在全球具有 的高影响力和不俗增长,未来数年 MCU 发展将迈入一个新的台阶,IHS 预测至 2026 年中国 MCU 市场规模或以约 7%的 CAGR 提升至 513 亿元。
海外企业占据绝对领先地位,国产替代空间广阔。根据 Yole 数据,全球竞争格局来看, MCU 龙头厂商保持了较高的市占率,行业集中度相对较高。根据 Yole 统计,2022 年全 球前 5 大 MCU 生产厂商分别约为 NXP(18%)、瑞萨电子(18%)、英飞凌(18%)、意 法半导体(15.5%)以及微芯科技(12%),CR5 约 81.5%。我国 MCU 市场大部分份额同 样被海外巨头占据。根据 CSIA 数据,2019 年中国前 5 大 MCU 生产厂商分别为意法半 导体(20.9%)、NXP(20.2%)、微芯科技(14.2%)、瑞萨电子(13.0%)以及英飞凌(6.2%), CR5 约 74%,国内厂商主要在消费和中低端工控领域竞争,汽车、高端工控等市场国产 化率较低,兆易创新等企业已开始突破。
3、汽车/工控/新兴消费等下游需求旺盛,MCU 行业进入高质量发展期
MCU 是汽车从电动化向智能化深度发展的关键元器件之一。电动化、智能化、网联化是 汽车产业转型升级的重要方向。汽车电动化对执行层中动力、制动、转向、变速等系统 的影响更为直接,其对功率半导体、执行器的需求相比传统燃油车增长明显。汽车的智 能化、网联化带来的新型器件需求主要在感知层和决策层,包括摄像头、雷达、IMU/GPS、 V2X、ECU 等,直接拉动各类传感器芯片和计算芯片的增长。电动化是汽车产业从燃油 车时代走向节能环保时代的基本的要求,可以视为产业转型升级的上半程,近年来已取 得不俗进展,而下半程智能化是提升用户体验的核心,随着汽车半导体行业技术演进和 需求升级,智能化将逐步成为相关厂商竞争的主战场,接力电动化成为重要驱动力,MCU 作为核心算力芯片有望深度受益。根据 Fortune Business Insights 数据,汽车 MCU 市场规 模在经历了 2018~2020 年的低迷之后,在 2021 年迎来强势反弹,销售额达到 52 亿美元, 并在半导体行业整体低迷的 2022 年延续高景气度,全年实现 52.8 亿美元销售额,该机 构同时预计 2023-2029,汽车 MCU 市场规模将会以 5.6%的年复合增长率持续扩张。
单车 MCU 价值量提升核心逻辑:1)配置区域增加,应用领域由传统底盘延伸至整车, 随着汽车电子化发展,ECU 逐渐占领整个汽车,遍布车身控制、座舱、动力总成、底盘 安全、新能源三电、ADAS 智能驾驶等域;2)芯片算力和集成度提升,高性能 MCU 占 比提高,产品升级驱动 ASP 增长。 新能源汽车 MCU 用量更多。与燃油车相比,新能源汽车以电机替代了汽油发动机并增 加了动力电池,电池管理系统和整车控制器应用的增加将驱动 MCU 用量的增长。以 BMS 为例,动力电池是整车的核心部件之一,其充放电情况、温度状态、单体电池间的均衡 均需要进行控制,因此电动车需额外配备一个电池管理系统(BMS),每个 BMS 的主控 制器中需要增加一颗 MCU 芯片,BMS 中的 MCU 芯片起到处理模拟前端芯片(BMSAFE 芯片)采集的信息并计算荷电状态(SOC)的作用。SOC 是电池管理系统中较为重要的 参数,其余参数均以 SOC 为基础计算得来,故对 MCU 芯片的性能要求较高。 根据 Gartner 和国际汽车制造商协会数据,平均单车配置约 25 颗 MCU。通过 IHS 拆解 数据,我们可以看到部分汽车整机厂对于车规级 MCU 的采购情况:本田雅阁 20 颗,雪 佛兰 Equinox27 颗 MCU,奥迪 Q739 颗。比亚迪燃油车 F3 装有 12 颗 MCU,而其电动 车型唐的 MCU 数量增加到了 55 颗,用量大幅增加。
汽车电子电气架构(E/E)重构下 MCU ASP 有望稳步上行。传统汽车使用的分布式 ECU 架构大多基于成熟工艺的 MCU 芯片,靠增加 ECU 的数量或针对单个 ECU 进行 MCU 芯 片的替代来提升汽车性能,在全球晶圆厂资本开支向高阶制程和工艺倾斜的今天,供应链安全难以得到有效保障。为了突破 ECU 的性能瓶颈,博世在 2015 年描绘出了全新的 汽车电子电气架构技术路线图,并率先提出 DCU(Domain Control Unit,域控制器)这一 概念,即将汽车电子部件功能由整车划分为动力总成,智能座舱和自动驾驶等几个区域, 利用处理能力更强的控制器芯片相对集中地控制每个域,以取代目前分布式电子电气架 构。DCU 的出现,标志着以 ECU 为主的分布式电气架构出现本质进化。 传统架构下,ECU 与所需 MCU 的数量基本上为 1:1,在域集中架构下,DCU 的算力需 求显著提升,一块 DCU 配置的计算芯片将超过 2 颗,其中高性能 MCU(兼具跨域功能) 和各式异构 SoC 将蚕食过去低端 MCU 的市场。而在核心计算模块以外的各细分车域执 行端,MCU 必不可少。可以预见到的趋势是单车 MCU 在用量保持基本稳定的同时,高 端品类占比将逐步提升,整体汽车 MCUASP 稳步向上。
工业设备复杂度提升,MCU 需求长期量价双升。工业级 MCU 应用十分广泛,其功能主 要是电机控制运算和数据采集控制等,一个完整的工业控制系统通常分为监视层、控制 层、现场层三层架构,而其中位于控制层的可编辑逻辑控制器(PLC)、现场层的仪表和 电机/变频器被称之为三大核心支柱,工控系统的整体性能往往伴随着上述部件的优化升 级而提升,而在其中发挥核心“大脑”作用的 MCU 更是首要升级目标(MCU 搭配 FPGA、 预驱、IGBT 等即可构成典型工控场景电气架构中的核心控制模块),增加系统节点、提 高控制精度、提升通信连接安全性、降低功耗等需求在工业控制领域具有长期可持续性, 工业级 MCU 市场稳步向好。
PLC:工厂自动化带来效率品质双提升,MCU 功不可没。工厂自动化带来生产效率和产 品质量的提升,并有效解决了有限人力的困境。根据雅特力官网介绍,传统工厂升级成 为智能工厂需要将老旧的机器设备进行可程序化逻辑控制器(PLC)和传感器(Sensor) 对接,利用 Sensor 前端采集资料,可视化的设备进行数据分析,通过通讯设备将资料传 输至控制器做实时监控,最后回传到云端管理,形成完整的工业联网。从上述路径可知, 用于信号撷取和驱动控制的 PLC 对系统处理的要求与日俱增,PLC 发展趋势体现在向高 速度/大容量演进、超大型场景增加、联网通信能力增强、外部故障的检测与处理能力提 升,以及编程语言多样化。

电机:无刷电机驱动控制的市场不断增长。MCU 是电机驱动与控制应用中不可或缺的核 心器件。根据国际能源署的数据,电机占全球总电力消耗的 45%,因此电机驱动电子产 品的可靠性和能效会对下游各种应用的舒适性、便利性和环境产生影响。电机驱动系统 对控制的精准度具有极高的要求,比如控制位置、扭矩和速度都需要实时电机控制的信 号处理,这对作为核心控制元器件的 MCU 提出了很高的要求。与其他类型电机相比,无 刷直流电机(BLDC)具有电机效率高、驱动控制方式多样化、驱动控制算法复杂、可靠性高、噪音低、能耗低等优势,可在较宽调速范围内实现快响应、高精度的变速效果,契 合终端应用领域对节能降耗、智能控制、用户体验等的高要求,BLDC 下游应用市场广 泛且不断扩展。根据 Grandview research 数据,全球 BLDC 市场规模预计将由 2021 年的 179 亿美元增长到 2028 年的 263 亿美元,复合增速约 5.7%。以峰岹科技招股书中对日本 电产 2016-2020 五个会计年度平均毛利率 23.82%、电机驱动控制芯片成本占 BLDC 电机 成本比例 25%两项数据为基础进行测算,目前全球 BLDC 驱动控制芯片市场规模在 34 亿 美元左右,通用电机驱动控制系统中除主控制芯片 MCU 外还包含 LDO、运放、比较器、 预驱动,以及部分 MOS,考虑到在系统中的核心地位,MCU 应为价值量最大品类。
仪表:IR46 标准推动电表 MCU 价值量迅速提升。目前我国表计市场仍处于传统机械表 和智能表共存的局面,MCU 芯片作为主控芯片,在智能表计中发挥控制、协调及调度的 功能。智能电表作为智能电网建设的关键终端产品之一,承担着原始电能数据采集、计 量和传输的任务,是实现信息集成、分析优化和信息展现的基础,对于电网实现信息化、 自动化、互动化具有重要支撑作用,电表对 MCU 要求最高,对测量精度要求严苛,可兼 容的通信方式也更多,需要 MCU 产品具备更好的处理性能、更高精度的 ADC 模块和更 大的存储空间。IR46 标准在计量误差要求、功率因素、环境适应性、谐波影响、负载平 衡等方面有更高要求,基于 IR46 标准的智能物联电能表升级需求将成为电表市场未来扩 容的主要驱动力。据钜泉科技招股说明书中引用国电招标数据,2020 至 2022 年,国家电 网分别试点招标智能物联表 1.95 万只、13.05 万只和 137.51 万只,招标量呈快速增长趋 势。IR46 物联表设计上最大的变化是采用双芯模组方案,计量芯片升级为计量+MCU 的 SoC 芯片,管理芯 MCU 从 M0 升级到 M3/4 规格,整体套片价值量显著提升。
公司围绕非易失存储器领域,以先进工艺低功耗 NOR Flash 和高可靠性 EEPROM 为核 心,完善和优化产品,满足客户对高性能存储器需求, 实现对工业和车载应用的支持。 在立足于存储芯片领域的基础上,实施基于先进工艺和存储器优势的“存储+”战略,积极 拓展通用微控制器和存储结合模拟的全新产品线。
(一)深耕 SONOS 工艺基本盘稳健,推进 ETOX 工艺补齐市场拼图
SONOS 工艺在中小容量 NOR 领域优势显著。存储器芯片主要由存储单元和外围电路两 部分组成,在存储单元方面,目前 NOR Flash 的主流基础工艺包括浮栅 ETOX 和电荷俘 获的 SONOS 工艺结构,其中在 128Mb 及以下的中小容量产品上,SONOS 工艺具备成 本、功耗的显著优势。成本低:在中小容量领域,相比 ETOX 工艺在基本逻辑工艺基础 上增加 9-12 层光罩,SONOS 工艺只需增加 3-5 层光罩,芯片制造成本更低。功耗低:同 时 SONOS 工艺中存储在氮化硅缺陷中的电荷不易释放,上下夹层的氧化硅可以更薄, 从而可以应用较低的电压进行编程和擦除操作,使用功耗会更低。根据博雅科技招股说 明书,SONOS 工艺下小容量 NOR Flash 擦除和编程功耗比使用 ETOX 工艺低 50%左右。
双工艺架构并举补齐大容量拼图,逐步实现全容量/全领域覆盖。NOR Flash 方面,公司 创新性地将电荷俘获技术的 SONOS 工艺应用在 NOR Flash 的研发设计中,并与晶圆 厂联合开发和优化 NOR Flash 芯片,使得公司的 NOR Flash 芯片具备了宽电压、超低 功耗、快速擦除和高性价比等特点以及领先的成本优势。同时,公司也基于 ETOX 工艺 延伸产品进行布局,以中大容量市场为主,衔接 SONOS 工艺下的中小容量市场。随着 公司和下游客户之间业务的不断开展,公司 NOR Flash 产品的功耗、稳定性和兼容性得 到了国内外客户的认可,出货量逐年增长,公司已经逐渐成为了 NOR Flash 市场中重要 的供应商之一。在 SONOS 工艺强势的中小容量领域,公司实现了 512Kb-128Mb 的全容 量覆盖。此外,公司也并行采用 ETOX 工艺结构,提供以大容量为主、中小容量为辅的 系列产品,目前 4Mb 到 256Mbit 的产品已实现量产,512Mb 到 1Gb 容量产品正在依照 规划逐步推出,打开更广阔的市场空间。由于大容量市场的客户粘性强、毛利率较高, 公司持续推进大容量 NOR Flash 的研发设计,切入汽车电子、5G 基站等工业市场和大容 量物联网设备市场,经营业绩有望实现长期稳定增长。
(二)制程工艺不断优化,布局车规打开价值天花板
SONOS 工艺助力公司制程节点行业领先。ETOX 工艺架构中氧化层小于 6nm 时,超薄 氧化层中的直接隧穿效应和多次反复擦洗产生的缺陷和应力会导致漏电,隧穿氧化层的 厚度无法减小到 8nm 以下,同时氧化物-氮化物-氧化物介质层的厚度最小仅能达到约 14nm,所以 ETOX 工艺架构能达到的极限大约在 48nm 左右。公司采用 SONOS 工艺架 构生产中小容量 NOR Flash,工艺制程已经达到 40nm。由于竞争厂商主要采用 ETOX 工 艺架构生产 NOR Flash,因此公司中小容量 NOR Flash 产品的工艺制程在业界处于领先 地位。截至 2023H1 末,SONOS 工艺 40nm 节点下 Flash 全系列产品成为量产交付主 力,实现了对公司原有 55nm 工艺节点的产品升级替代,竞争力及晶圆产出率有效提升。 支持 1.1V 的超低电压超低功耗 Flash 产品实现量产。公司基于 ETOX 工艺平台并结 合既有的低功耗设计,完成了 ETOX NOR Flash 产品 256Mbit 容量系列的量产出货, 512Mbit 容量系列产品于客户送样阶段,应用于安防、工控等领域。在车规产品的布局 上,公司中小容量 NOR Flash 车载产品已陆续完成 AEC-Q100 认证,主要应用于部分 品牌车型的前装车载导航、中控娱乐等。公司也将逐步推进全系列 NOR Flash 车规认证。
EEPROM 产品工艺制程不断推进,技术指标行业领先。公司积极对手机摄像头模组等消 费类和智能电表、智慧通讯等工业类 EEPROM 产品进行升级研发,产品容量更大、工作 电压和功耗更低。同时公司持续推进 EEPROM 产品在工业控制和车载领域的应用,相关 车载产品完成了 AEC-Q100 标准的全面考核,在车身摄像头、车载中控、娱乐系统等应 用上实现了海内外客户的批量交付,2022 年 EEPROM 汽车电子和工业控制产品营收占 比均有所提升, EEPROM 产品销售收入和经营质量有望稳步提升。
(三)协同效应逐步显现,“存储+”业务快速成长
公司基于领先工艺和超低功耗与高集成度自有设计的存储器优势,积极布局 MCU 及模 拟芯片产品。在 2023H1 半导体行业整体下行的大背景下,公司实现“存储+”系列芯片 营业收入 4473 万元,毛利率 30.77%,营业收入同比逆势增长 264.92%,“存储+”战略初 现成效。 MCU 方面:公司于 2022 年开始量产出货基于 ARM Cortex-M 内核的 32 位通用型 MCU 产品,可以支持 1.7V-5.5V 宽电压和多个通用 IO 接口。目前,公司 MCU M0+系列产品 已大规模量产出货,共计 120 余颗料号,累计出货已超 1 亿颗。公司 MCU 产品采用双 管(2T)单元共源(CSL)结构,有效控制了存储单元漏电能耗,静态功耗极低;同时采 用 55nm 及以下嵌入式 Flash 工艺技术,芯片面积更小,在共源(CSL)结构下所需要的 编程和擦写电压更小,动态功耗相对较低。另外基于 POR/BOR 电路,公司 MCU 产品在 各种条件和电压下都能上电下电复位,ESD 满足 8KV 指标,具有高可靠性。受益于低工 艺复杂度,产品所需掩模版的数量更少,因此成本相对较低,性价比较高。此外,公司基 于 ARM 内核的 M4 MCU 原型产品进展顺利,后续将持续推进消费及工控等通用场景应 用领域导入。
模拟产品方面:凭借公司先天模拟基因和算法优势,推出音圈马达驱动与 EEPROM 二 合一的产品。该集成方案大大缩小了芯片面积,适配绝大多数开环音圈马达类型。支持 高通新一 代平台的 1.2V 应用 VCM Driver 产品实现量产,该系列产品主要应用在手机 摄像头领域,以顺应各类智能终端轻薄化的发展趋势,同时,依托 EEPROM 产品的客户 资源优势,实现下游的顺利交付。此外,公司结合行业发展趋势,与终端密切配合,启动 开发新一代 VOIS 芯片。公司 VCM Driver 产品能与 EEPROM 产品形成良好的协同效 应,提升公司在摄像头模组领域的竞争优势和市场占有率。
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