2024年成都华微分析报告:国内特种集成电路设计领先企业,高端新品研发储备助推成长

1、 国内特种集成电路设计领先企业

1.1 背靠中国电子,专注特种集成电路设计、测试

国内特种集成电路设计领先企业,承担多项国家科技重大专项,产品布局完善。 公司前身华微有限由国投电子、电科大、成都国腾于 2000 年 3 月共同出资设立; 2024 年 2 月,成都华微在科创板上市。公司作为国家“909”工程集成电路设 计公司和国家首批认证的集成电路设计企业,自设立以来即定位于数字集成电路 FPGA、CPLD 等可编程逻辑类产品的研发工作,连续承担了多项国家科技重大 专项以推动产品的国产化进程。同时,公司自 2012 年起成功实现了模拟集成电 路领域的突破,选择了技术含量较高且市场容量较大的数据转换类 ADC 产品作 为重点研发方向,陆续推出了多款高精度 ADC 产品,并于近年来聚焦于高速高 精度 ADC 领域产品的研发。 除上述核心产品外,公司亦在发展过程中陆续推出了各类通用型芯片,包括:1) 为配套 FPGA 产品使用的 NORFlash 等存储器类产品;2)为 FPGA、ADC 等芯 片提供供电保障的电源管理类 LDO、DC-DC 类产品;3)为实现不同元器件间不 同类型信号传递的总线接口类产品。此外,公司基于自身在前述产品的设计经验, 进一步拓展至微控制器(MCU)以及系统级芯片(SoC)的产品研发,形成了当 前较为完备的产品体系。

公司主要产品涵盖特种数字、模拟集成电路两大领域。其中,数字集成电路产品 包括以可编程逻辑器件(CPLD/FPGA)为代表的逻辑芯片、存储芯片及微控制 器等,模拟集成电路产品包括数据转换(ADC/DAC)、总线接口及电源管理等, 产品广泛应用于电子、通信、控制、测量等特种领域。2023 年,公司营收为 9.26 亿元,其中,模拟电路、集成电路、其他产品及服务的收入占比分别为 48%、 46%、6%。

公司当前兼具芯片研发设计、检测能力。公司采用 Fabless 模式,主要负责芯片 的研发、设计与销售,晶圆加工与封装由专业的外协厂商完成。同时,由于公司 产品应用于特种领域,下游客户对产品的可靠性要求较高,因此公司建立了特种 集成电路检测线,测试环节亦主要由公司自行完成。公司拥有中国合格评定国家 认可委员会 CNAS、国防科技工业实验室认可委员会 DiLAC 认证的国家级检测中 心,具有较为完备的集成电路成品测试能力。

客户覆盖国内特种集成电路下游各大央企集团客户,合作关系稳定。经过多年的 市场验证,公司的产品已得到国内特种集成电路行业下游主流厂商的认可,主要 客户包括中国电科集团、航空工业集团、航天科技集团、航天科工集团等,核心 产品 CPLD/FPGA、高速高精度 ADC 以及高精度 ADC 等在国内处于领先地位。 上述央企集团客户的下属单位数量众多,各下属单位在生产经营等方面保持一定 的独立性,2020 年-2023H1,公司按单体口径的前十大客户合计收入金额占营 业收入的比例均在 40%以上,形成了相对稳定的合作关系。

公司实际控制人为中国电子,股权结构稳定。截至 2024Q1,中国电子通过中国 振华控制公司 44.84%的股份、通过华大半导体控制公司 18.17%的股份、通过 中电金投控制公司 2.17%的股份,合计控制公司 65.18%的股份,为公司的实际 控制人。其他股东方面,华微共融、华微展飞、华微同创、华微众志均为员工持 股平台;四川发展(控股)有限责任公司间接持有公司股东四川国投 100%的股 权,间接持有公司股东成都风投 36.79%的股权,成都风投和四川国投合计持有 公司 6.11%的股权。

1.2 受益芯片国产化,新品推广带动盈利能力改善

受益于芯片国产化趋势、新品推广,2020-2023 年,公司营收、归母净利润 CAGR 分别高达 39.93%、87.66%。2018 年以来,国家层面高度重视芯片产业技术的 自主安全,积极出台政策,大力支持集成电路产业特别是特种领域产品的国产化。 伴随国内电子、通信、控制、测量等领域对特种集成电路的需求快速增长, 2020-2022 年,公司凭借研发、产品、客户服务能力等方面优势,营收及归母净 利润实现了高速增长。2023 年,随着芯片国产化率逐步提升,下游客户产品需 求增速逐渐放缓,但受益于已定型新产品推广及新用户拓展,公司模拟产品类收 入大幅增加,公司营收/归母净利润分别为 9.26/3.11 亿元,同比增长 9.64%/10.61%。2024Q1,公司营收/归母净利润分别为 1.39/0.59 亿元,同比 降低 36.38%/21.79%,主要由于客户验收金额同比下滑。

公司重视研发投入,高毛利新品销售有望带动盈利能力提升。从毛利率来看, FPGA、ADC 等类别产品单价相对较高、毛利率较高的新型号产品销售占比不断 提高,推动了公司毛利率提升,公司毛利率由 20 年的 76.28%提升至 21 年的 82.70%;22 年,受特种集成电路检测线建设、部分产品型号筛选良率较低影响, 公司毛利率下降至 76.13%;23 年公司高毛利的模拟电路新品放量,支撑了毛利 率维持平稳,为 76.15%。费用方面,伴随公司营收快速增长,公司的销售、管 理、财务费用率之和由 20 年的 33.59%下降至 23 年的 18.73%;公司重视研发 投入,20 年-24Q1 公司研发费用率均高于 20%。我们认为,伴随 FPGA、ADC 领域高毛利产品的推广与放量,公司盈利能力有望进一步提升。

IPO 净募资额 14.16 亿元,拟投向研发、检测、补充流动资金。公司于 2024 年 2 月 IPO,净募资额为 14.16 亿元,公司拟将募集资金投向研发、检测及补充流 动资金。其中,芯片研发及产业化计划项目发力 FPGA、ADC、SoC 三大方向, 分别拟投资 2.2、2.5、2.8 亿元;高端集成电路研发及产业基地项目拟投资 7.9 亿元,主要用于提升公司检测能力、建设研发相关配套设施;此外,由于公司下 游客户总体付款周期较长,公司流动资金占用额较大,21-23 年公司应收票据及 应收账款占流动资产比重分别为 48%、60%、67%,公司计划将 2 亿元资金用 于补充流动资金,有助于降低公司的财务风险。

2、 产品布局完善,设计、测试能力兼具

2.1 集成电路市场空间广阔,海外巨头占据主要份额

半导体产业总体可分为集成电路和分立器件两大类别,其中分立器件包括晶体二 极管、三极管等各类电子元器件,集成电路则是将一定数量的常用电子元器件以 及其间的连线,通过半导体工艺集成为具有特定功能的电路。集成电路通常可划 分为数字集成电路和模拟集成电路两大类,两者的核心差别在于处理信号的类型 不同。 电子系统通常指由电子元器件或部件组成的,能够产生、传输、采集或处理电信 号及信息的客观实体。信号在完整的电子系统中一般将经历“模拟信号→数字信 号→模拟信号”的整体变化过程,对应的是信号采集及输入、处理及存储、信号 输出及控制等多个环节。

就电子系统的整体运作流程而言,首先来自真实物理世界的信号将由传感器和各 类分立器件进行采集,并经运放、比较器等电路进行信号放大、调理等调制程序, 最终转变为集成电路可以传输及处理的模拟信号。 考虑后续需要基于二进制进行较为复杂的逻辑判断与计算存储,模拟信号将进一 步经模数转换器(ADC)进行处理,转化为标准的数字信号,并输入至 FPGA 等 可编程逻辑器件或 CPU/MCU/DSP 等数字处理器进行运算等处理,并借助存储 芯片等实现缓存及加载的功能,最终得到运算结果并相应进行数据存储。 日常生活中较为常用的数模混合电子系统一般需借助机械、显示等执行器进行最 终的物理信号呈现,因此作为运算结果的数字信号需经数模转换器(DAC)转化 为模拟信号,并根据执行器所需信号格式进行调理、变速等调制程序,最终输出 至执行器完成相应指令操作。 在信号的整体传输与处理过程中,不同的电路及器件间的信号传输和通信将通过 接口电路实现,同时电源管理芯片将保障整体系统的用电稳定并实现不同部分间 的电压转换与调节功能,进一步提升整体系统的可靠性。

据 WSTS 预测,24-25 年全球集成电路销售额有望快速增长,且认为逻辑电路、 存储销售额增速乐观。据全球半导体贸易统计组织(WSTS)统计及预测,23 年全球集成电路销售额为 4284.42 亿美元,同比降低 9.69%;24/25 年,全球 集成电路销售额有望同比增长 20.78%/13.71%,其中,逻辑电路销售额同比增 速预测为 10.68%/10.39%,存储销售额同比增速预测为 76.79%/25.21%。

我国集成电路市场空间广阔,产业有望逐步复苏。据中国半导体行业协会,2022 年,我国集成电路销售规模为 1.20 万亿元,同比增长 15%,其中,设计/制造/ 封测环节占比分别为 42.9%/32.10%/24.90%。中国集成电路产业持续稳定发 展,据国家统计局,2023 年全国集成电路产量 3514 亿块,同比增长 6.9%。23Q4 以来,部分细分领域的半导体需求有所改善,高性能计算(HPC)芯片出货量增 加,存储类产品定价的持续改善,人工智能等新兴技术领域增长态势也在延续, 产业有望逐步复苏。

全球逻辑芯片市场为双寡头格局,全球模拟芯片市场亦为外资占据。在逻辑芯片 领域,由于起步较早,国外企业通过数千项知识产权构筑了较为稳固的知识产权 壁垒,并形成了较为强大的产业生态链。据华经产业研究院统计,2020 年度赛 灵思(XILINX)(2022 年被超威半导体收购)的市场占有率达到 49%,阿尔特 拉(Altera)(2015 年被英特尔收购)的市场占有率达到 34%,形成了双寡头 遥遥领先的竞争格局。在模拟芯片领域,德州仪器(TI)与亚德诺半导体(ADI) 在信号链及电源管理方面均具备突出的竞争实力,同时资金较为雄厚、客户资源 和品牌优势较为明显。据 IC insights 统计,2020 年度德州仪器(TI)以 19%的 市场份额继续稳居全球前十大模拟芯片供应商首位,亚德诺半导体(ADI)以 9% 的市场份额紧随其后。

2.2 特种集成电路:高性能、高可靠性要求的细分领域

特种集成电路应用于特种领域装备,相较消费级、工业级集成电路,其对产品性 能、可靠性要求更高。基于不同应用领域对于产品环境适应性及质量可靠性等性 能指标的需求,集成电路产品按质量等级划分,通常可分为消费级、工业级(含 车规级)以及特种级,其中消费级指消费电子及家用电器等应用场景,工业级指 工业控制及汽车电子等应用场景,特种级指特种领域装备的各类应用场景。由于 特种集成电路行业的最终应用场景及环境特征相较于其他领域更为复杂,对产品 的性能要求更高、可靠性要求更为严格,因此在设计理念及核心技术、生产加工 环节、市场准入资质等方面相较于其他领域具有显著区别。

国内从事特种集成电路业务的上市公司主要包括紫光国微、复旦微电与成都华 微。由于特种集成电路领域具有投入高、准入资质复杂、产业化周期较长等特点, 国内市场主要由大型国有控股企业以及下属科研院所构成。紫光国微、复旦微电、 成都华微、中国电科集团第 58 所、中国电科集团第 24 所、北京微电子技术研 究所等,均是国内特种集成电路领域的主要参与者。其中,紫光国微、复旦微电、 成都华微为上市公司,紫光国微的特种集成电路产品品种较多,特别是在数字电 路方面具有较强的竞争实力,整体收入规模较大;复旦微电的高可靠性集成电路 产品则集中在 FPGA 和存储芯片领域;成都华微专注于特种集成电路领域,核心 产品 CPLD/FPGA、高速高精度 ADC 以及高精度 ADC 等在国内处于领先地位。 对于非上市单位而言,中国电科集团第 58 所与北京微电子技术研究所的产品类 别均较为齐全,覆盖了数字及模拟集成电路的多类产品,中国电科集团第 24 所 定位于数据转换类 ADC/DAC 产品。

2.3 成都华微:产品布局完善,设计、检测能力兼具

公司数字、模拟电路设计能力兼具,产品布局完善。公司同时具备数字与模拟领 域集成电路产品设计能力,产品覆盖可编程逻辑器件 CPLD/FPGA、数据转换 ADC/DAC、存储芯片、总线接口、电源管理、微控制器等多系列集成电路产品, 包括数字和模拟芯片在内的十余类别、百余个具体产品型号,具备为客户提供特 种集成电路产品一站式采购以及综合解决方案的能力,产品广泛应用于电子、通 信、控制、测量等特种领域。公司作为国家“909”工程集成电路设计公司和国 家首批认证的集成电路设计企业,连续承接国家“十一五”、“十二五”、“十 三五”FPGA 国家科技重大专项,“十三五”高速高精度 ADC 国家科技重大专 项、高速高精度 ADC 国家重点研发计划,智能异构可编程 SoC 国家重点研发计 划,是国内少数几家同时承接数字和模拟集成电路国家重大专项的企业。

公司研发投入维持较高水平,主要投入方向为逻辑芯片、数据转换芯片、微控制 器及系统级芯片,新设上海、济南研发中心。2020 年-2023H1,公司研发投入 (自筹+国拨)的营收占比均超过 30%。截至 23 年年报披露,公司在研项目预 计总投资规模约 11.03 亿元。研发项目支出主要方向为逻辑芯片、数据转换芯片、 微控制器及系统级芯片。此外,2022H2 以来,公司新设上海研发中心、济南研 发中心,上海研发中心旨在布局公司前沿技术研发,吸引高端人才支撑公司数据 转换器等主要产品线;济南研发中心旨在布局 EDA 设计工具开发,助力公司 FPGA 产品配套工具软件的自主开发。

公司具备较为完备的特种集成电路检测线,可满足自用及客户检测需求。特种集 成电路的产品特性决定了产品需要进行全面且严苛的产品检测。公司拥有中国合 格评定国家认可委员会 CNAS、国防科技工业实验室认可委员会 DiLAC 认证的国 家级检测中心,建有较为完备的特种集成电路检测线,配有一批国内外先进的高 端仪器设备,能够实现公司各类特种集成电路产品的超宽温区、多功能、多参数 的批产测试,完成集成电路环境可靠性试验以及失效分析试验,满足下游客户对 于集成电路产品的高标准检测需求。同时,也可为特定客户提供相关业务领域的 产品检测服务。

3、 发力三大领域,构筑增长支撑

3.1 FPGA:特种应用空间广阔,先进制程国产化进行时

FPGA 是一种硬件可重构的集成电路芯片。FPGA 又称现场可编程门阵列,是在 硅片上预先设计实现的具有可编程特性的集成电路,用户在使用过程中可以通过 软件重新配置芯片内部的资源实现不同功能。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。 FPAG 是协处理器的一种,相比 GPU、ASIC,在具有较频繁的迭代升级周期、 较大的技术不确定性的领域具备独特优势。近年来,随着传统产业的升级迭代、 新兴产业的快速发展,信息数据的规模呈指数级增长,集成电路下游应用场景不 断丰富。而在摩尔定律的发展规则下,现阶段集成电路性能提升速度已无法满足 数据增长对计算性能需求的增长速度。因此在芯片材料等基础技术未取得突破 前,一种有效的解决方法就是采用专用“CPU+协处理器”来提升处理性能。现 有的协处理器主要有 FPGA、GPU 和 ASIC 专用芯片,FPGA 相对于其他两种协 处理器,不仅拥有软件的可编程性和灵活性,还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,因此,在 5G 通信、人工智能等具有较频繁的 迭代升级周期、较大的技术不确定性的领域,FPGA 是较为理想的解决方案。

未来伴随 5G 通信、辅助驾驶、数据中心、AI 等领域对于高速率、超精密技术需 求的不断增长,先进制程 FPGA 市场有望获得更大市场空间。不同 FPGA 工艺节 点对应不同的主流应用场景。目前,28nm 工艺制程 FPGA 主流应用集中在通信 设备(如 5G 通信设施)、工业控制、汽车电子、人工智能、消费电子、高可靠 应用等领域;14/16nm 工艺制程 FPGA 的主流应用领域与前述 28nm 工艺节点 FPGA 应用领域相近,但主要用于上述领域中对接口速度、计算量、功耗等要求 更高的场景。28nm、14/16nm 工艺制程 FPGA 相对于 28nm 以上制程 FPGA, 具有功耗较低、面积较小、计算能力较强等优势。未来,随着 5G 通信设施的全 球部署、汽车辅助驾驶的逐渐成熟、数据中心需求的不断增长、人工智能领域的 拓展开发,以及越来越高速率、超精密的技术要求,28nm、14/16nm 工艺制程 FPGA 将获得更大的市场空间。国际第一大 FPGA 厂商赛灵思将 28nm、20nm、 16nm 及 7nm 制程产品均定义为先进产品(Advanced Products),2022 财年 Q1-Q3,先进产品收入占其总收入的 74%。

FPGA 可满足特种集成电路的高可靠性需求,在特种集成电路领域具备广阔市场 空间。特种集成电路领域主要是指在特殊温度、湿度、压力、安全等环境下的应 用场景,上述场景对芯片的温宽、抗腐蚀能力、封装形式甚至体系架构等具有不 同的输入性要求。首先,FPGA 具有可靠性高的优势,经过特殊处理在特殊环境 中可以适应各种恶劣的条件,例如高温、高压、腐蚀、震动等。其次,采用 FPGA 进行设计可以减小系统设计的复杂度,在电路运行频率越来越高的情况下,采用 FPGA 实现复杂电路功能能够减小板级电路上 PCB 布线不当带来的电磁干扰, 有助于保证电路性能;利用 FPGA 内丰富的逻辑资源,进行片内冗余容错设计, 也是满足高可靠性要求的好方法。最后,FPGA 具有设计修改灵活的特性,有利 于后期根据需要进行灵活调整或扩展功能。因此,FPGA 在特种集成电路领域具 有广阔的市场空间。根据世界第一大 FPGA 厂商赛灵思的财务报告,AIT(航空 航天与国防、工业与检测、测量与仿真)是其最大的业务板块,2022 财年 Q1-Q3 赛灵思收入约 28.25 亿美元,其中 AIT 收入占比为 41%。

FPGA 市场呈现出外资垄断的特征,中国厂商有望实现超行业平均水平的营收增 速。全球 FPAG 主要供应商包括 Xilinx、Intel(Altera)、Microsemi 和 Lattice 等国际芯片设计公司。据 Frost&Sullivan,以出货量统计,2019 年,国际市场 上,Xilinx、Intel(Altera)、Lattice 和 Microsemi 分别占据了 51.7%、33.7%、 5.0%和 4.0%的市场份额;中国市场上,Xilinx、Intel(Altera)、Lattice 和安 路科技分别占据了 36.6%、25.3%、23.2%和 6.0%的市场份额。近年来伴随国 内企业持续加大 FPGA 芯片的研发布局,通过自身技术的突破来满足本土客户的 应用需求,预计中国 FPGA 芯片公司有望实现超行业平均水平的营收增速。

国内 FPGA 产品的迭代周期已基本与国外持平,但在工艺制程、门级规模等方面 与国外产品差距仍存。从工艺制程来看,当前赛灵思是国际 FPGA 产业的龙头, 技术上具有领先地位,其主流制程正在从 28nm 工艺制程的 7 系列转向 16nm 的 Ultrascale+系列,并在 7nm 工艺制程上进行下一代 FPGA 产品的研发。国 内 FPGA 产业基于 28nm 工艺制程的 FPGA 产品已经基本成熟,已开启 14/16nm 工艺制程下 FPGA 产品的研发。从门级规模来看,赛灵思的当前最先进制程产品 于 2020 年推出,采用 7nm 制程,有效门级数可达十亿门级;国内 FPGA 厂商 近年进行了积极的技术追赶,以复旦微电为例,其在国内率先研制成功 28nm 制 程上的亿门级产品,并可提供基于 1xnm FinFET 先进制程的十亿门级产品。从 迭代周期来看,国际上 FPGA 的技术迭代基本上与当前最新工艺保持同步,迭代 周期一般在 24-36 个月;国内 FPGA 起步较晚,且受到半导体加工工艺的限制, 此前迭代周期长于国际领先厂商,通常在 30-40 个月。当前,由于半导体加工极 限即将到来,半导体新工艺研发进度趋缓,国内半导体工艺逐渐缩小了与国际先 进水平的差距,目前国内 FPGA 迭代周期已基本与国际持平。

3.2 ADC:模拟电路“皇冠上的明珠”,高端领域亟待 突破

信号转换器是将模拟(连续)信号与数字(离散)信号进行转换的关键,2020 年全球市场规模约 84 亿美元,在全球模拟芯片市场中占比约 15%。模拟芯片按 功能可以分为信号链和电源管理两大类。其中,信号链芯片是通过对输入的信号 进行判别、转换和加工以实现对信号的处理,本质上是通过对电压、电流进行相 关控制实现的;电源管理芯片是通过对电压或电流的变换、分配和检测等方式, 达到安全且精准供电的目的。信号链芯片又可以进一步分为以 ADC/DAC 为代表 的转换器产品、放大器和比较器类产品以及总线接口类产品。其中,信号转换器 是将模拟(连续)信号与数字(离散)信号进行转换的关键,是混合信号系统中 必备的器件,广泛使用在工业、通信等领域。据赛迪顾问数据,2020 年全球模 拟芯片市场规模约 556.6 亿美元,其中,信号链芯片中的数据转换类芯片市场规 模约为 84 亿美元,占比约 15%。

数据转换芯片主要包括模数转换(ADC)和数模转换(DAC)芯片。ADC 用于将 真实世界产生的模拟信号转换成数字信号进行输入,数字集成电路进行信号处 理,然后用 DAC 将数字信号调制成模拟信号进行输出。其中,模拟信号用一系 列连续变化的电磁波或电压信号来表示信息内容,其幅度取值具有连续的特点,即幅值可由无限个数值表示,而数字信号用离散信号表示信息内容,幅度的取值 具有等距离散的特点,一般常用二进制数字表示。 ADC 芯片的主要技术指标为转换精度、采样速率,高速高精度 ADC 产品主要用 于军用及通讯领域。ADC/DAC 芯片的转换过程主要包括采样和量化两大环节: 对于采样环节,衡量指标是速率,单位为每秒采样的次数(sps),指芯片可以 转换何种带宽的模拟信号,带宽对应模拟信号频谱中的最大频率。对于量化环节, 衡量指标是转换精度(即分辨率),以位数(Bits)作为计量单位,精度越高, 转换出来的信号与原信号的差距越小,精确性越高。根据行业内普遍定义,10 位及以下采样精度的 ADC/DAC 以高速产品为主,侧重于处理速度的保证;12 位-14 位采样精度的 ADC/DAC 以高速高精度产品为主,平衡对于速度和精度的 需求;16 位及以上采样精度的 ADC/DAC 为高精度产品,侧重于采样精度的保 证。对 ADC 产品而言,高速高精度产品主要用于雷达、导弹制导、无线通讯基 础设施、无人系统、航空电子等领域,这些领域对速度、精度的要求均较为苛刻。

数据转换器的全球市场份额高度集中于外资厂商之中,2020 年 CR5 高达 81%, 高端 ADC 被列在“瓦森纳安排”的出口限制清单中,国产化亟待突破。据 Gartner, 2020 年,全球数据转换器市场主要为亚德诺(ADI)、德州仪器(TI)等外资占 据,CR2 高达 54%,CR5 高达 81%。“瓦森纳安排”全称为“关于常规武器和 两用物品与技术出口管制的瓦森纳安排”,于 1996 年成立,其目的是通过成员 国间的信息通报制度,加强对常规武器和两用物品及相关技术转让的监督和控 制。瓦森纳安排现有包括美国在内的 42 个成员国,其对于高端 ADC 的出口做了 明确具体的限制。中国并非瓦森纳安排的成员国,因此,为突破海外出口限制, 高端 ADC 的国产化迫在眉睫。当前国内特种领域 ADC 供应商主要为科研院所及 国有企业下属公司,如中国电科集团第 24 所、中国电子控制的成都华微,亦有 民企参与者如臻镭科技等。

3.3 系统级设计及封装成趋势,国内厂商积极布局

集成化已成为集成电路行业“后摩尔时代”重要的技术趋势。在 2015 年以后, 集成电路制程的发展进入了瓶颈,7nm 以下制程的量产进度均落后于预期。此 外,随着器件尺寸不断减小,技术瓶颈开始显著制约工艺发展,对于整体成本和 性能的提升效果亦不断削弱。集成电路行业进入了“后摩尔时代”,物理效应、 功耗和经济效益成为了集成电路工艺发展瓶颈,单纯依靠制程的提升而实现性能 提升已经难以实现,集成化成为了集成电路重要的技术发展趋势。 系统级芯片设计(SoC)是在一颗芯片内部集成功能不同的集成电路子模块,组 合成适用于目标应用场景的一整套系统,是借助结构优化和工艺微缩等方式,采 用新的器件结构和布局,进而实现不同功能的电子元件按设计组合集成。系统级 芯片封装(SiP)是将不同功能的芯片和元件组装拼接在一起进行封装,封装技 术的先进性将极大影响相关电路功能的实现,具有设计难度低、制造便捷和成本 低等优势,使得芯片发展从一味追求高性能及低功耗转向更加务实的满足市场需 求。采用系统级芯片设计或封装,可以进一步高效地实现相关电路的高度集成化, 有效地降低电子信息系统产品的开发成本,缩短开发周期,进一步实现性能、功 耗、稳定性、工艺难度几方面影响因素的平衡,进一步提高产品竞争力,已经成 为当前业界主要的产品开发理念和方向,在特种集成电路领域亦有广泛应用。

国内厂商积极布局系统级封装芯片。目前,国际主流 FPGA 芯片公司逐渐形成了 在 FPGA 芯片中加入处理器的技术路线,并形成了可编程系统级芯片的新产品路 线。国内同行业公司也在系统级芯片的设计方面进行了布局,如紫光国微推出了 具备现场可编程功能的高性能系统集成产品(SoPC),以现场可编程技术与系 统集成芯片相结合,内嵌处理器、可编程模块、高速接口及多种应用类 IP 等丰 富资源;复旦微电推出嵌入式可编程器件(PSoC)产品,采用 28nm 工艺制程, 内嵌大容量自有 eFPGA 模块,并配置有 APU 和多个 AI 加速引擎;成都华微承 接智能异构可编程 SoC 国家重点研发计划,已完成一款智能异构 SoC 原型样片 研制和测试,正在进行智能异构 SoC 量产产品的研发。

3.4 成都华微:新品研发布局,未来成长可期

3.4.1 FPGA:量产产品最高达七千万门级,亿门级产品有望突破

现有 FPGA 产品制程工艺涵盖 0.22μm 至 28nm,其中,奇衍系列产品采用 28nm CMOS 工艺,最高达 7,000 万门级。公司的逻辑芯片类产品以可编程逻辑器件为 代表,主要包括 CPLD(复杂逻辑可编程器件)和 FPGA(现场可编程门阵列), 具有用户可编程的特性。公司已形成完善的可编程逻辑器件产品体系,并配套全 流程自主开发工具。FPGA 产品制程工艺涵盖 0.22μm 至 28nm,规模区间涵盖 百万门级至千万门级,奇衍系列产品采用 28nmCMOS 工艺,最高达 7,000 万门 级;CPLD 产品覆盖 1.8V 至 5V 等多种电压工作场景,拥有国内领先的产品线布 局,最新研制的 HWDMIN5M 系列采用 0.18μmeFlash 工艺,内嵌 2,210 个逻辑 单元,功耗水平进一步降低,已进入样品用户试用验证阶段。

亿门级 FPGA 产品研发突破中,有望提升公司竞争力。公司 IPO 募投项目“芯 片研发及产业化”中,计划将 2.2 亿元投向“高性能 FPGA”研发项目,针对 28nm 及以下先进工艺,对亿门级超大容量 FPGA 进行预研究、预设计、预开发等工作, 并对已量产的 7000 万门超大容量 FPGA 进行性能优化、良率提升等工程化实践, 形成从千万门级到亿门级 FPGA 的技术和产品。

3.4.2 ADC:超高精度、高速高精度产品国内领先,优势显著

2012 年切入模拟芯片领域,主要产品为高精度 ADC;2022 年收购苏州云芯, 拓展高速高精度 ADC 产品。模拟集成电路在电路结构设计理念、核心技术应用 等方面与数字集成电路存在较大差异,因此公司引进了相关人才,并承接了多项 研发项目,经过多年技术开发,2012 年公司推出 24 位高精度 ADC,2013 年推 出特殊工艺 ADC,2015 年推出国内精度最高的 31 位高精度 ADC,缩小了与国 际先进水平的差距。此后,公司在前期高精度 ADC 产品的基础上,瞄准市场空 间更大、技术难度更高的高速高精度 ADC 领域。公司进行了核心人才和团队的 引进,于 2019 年和 2020 年陆续承接了高速高精度 ADC“十三五”国家科技重 大专项和国家重点研发计划,并于 2022 年收购了中国振华控股的苏州云芯,苏 州云芯于 2022 年 10 月并表,截至 2024Q1,公司持有苏州云芯 85.37%股权。 在收购苏州云芯前,公司主要产品为采样精度 16 位及以上的高精度 ADC,主要 应用于精密测量领域;而苏州云芯主要产品为采样精度 12 位-14 位的高速高精 度 ADC/DAC,主要应用于通讯领域。

公司的超高精度 ADC 产品国内领先,高速高精度 ADC 产品与国际领先产品相比 不存在显著代际及性能差异,有望充分受益于国产化。公司目前主要产品为采样 精度在 16 位及以上的高精度 ADC、12 位-14 位的高速高精度 ADC。在高精度ADC 领域,公司于 2018 年完成了“24~31 位极高精度 AD 转换电路”的科学技 术成果鉴定,技术具有先进性,处于国内特种领域领先地位。在高速高精度 ADC 领域,公司承担了代表国内领先技术水平的“十三五”国家科技重大专项以及国 家重点研发计划,并承担了多项国拨研发项目,相关产品的技术性能指标与国外 主要厂商的最先进产品相比,不存在显著的代际及产品性能差异,处于国内特种 领域领先地位。在超高速 ADC 领域,公司承担了“超高速 8 位、10 位 ADC”、 “超高速 ADC”等国拨研发项目,目前已有多款产品达到样片阶段,相关产品 的技术性能指标与国外最高等级产品相比,亦不存在显著的代际及产品性能差 异。

3.4.3 SoC:已有产品投入市场,智能异构 SoC 量产产品研发中

系统级芯片(SoC)已有产品投向市场。在系统级芯片(SoC)方面,公司基于 自身在微处理器、模拟模块、数字模块及存储模块等领域的积累,积极布局系统 级芯片的研发工作,并于2020年承接了智能异构可编程SoC国家重点研发计划, 当前该项目已完成验收,相关产品已于 2023 年正式投入市场。 在研智能异构 SoC 已有一款原型样片完成研制测试,正研发量产产品。当前公 司在研项目“智能异构系统(SoC)芯片”预计总投资 2.8 亿元,目标场景为机 器人、无人机、车载等嵌入式计算平台等领域。截至 2023 年年报披露,已完成 一款智能异构 SoC 原型样片研制和测试,突破了智能加速处理器和并行大容量 可编程架构设计等关键技术,正在进行智能异构 SoC 量产产品的研发。


(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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