崛起的“中国芯”,真实水平到底如何?

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每日热推:第94届中国电子展邀您探讨行业发展新机遇

核心观点

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集成电路设计包含 IDM 模式、Fabless 模式

集成电路设计指在一块较小的单晶硅片上集成许多晶体管及电阻、电容等元器件,并按照多层布线或遂道布线的方法,将元器件组合成完整的电子电路的整个设计过程。集成电路行业经过多年发展,行业的商业模式逐渐从原有单一的IDM 模式转变为 IDM 模式、Fabless 模式并存的局面。

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物联网、汽车电子等需求引领新发展,进口替代存在巨大市场空间

看点一:集成电路行业从中央政府到各地方省市都出台了各种支持集成电路产业政策扶持。国家大基金为集成电路企业提供长期稳定资金,科创板设立则为高科技企业提供了多样化的融资手段。

看点二:随着 5G 时代来临,万物互联、数据爆发式增长现象出现,物联网、人工智能、云计算、智能汽车、智能家居、可穿戴设备等为代表的新兴产业快速发展,催生大量芯片产品需求,有望成为推动集成电路产业发展的新动力,为集成电路设计企业带来新的发展机遇。

看点三:2018 年我国半导体自给率约 15.4%,较 2012 年的 11.9%虽有提升,但是供给仍明显不足。当前我国芯片设计以中低端为主,在中高端芯片市场,我国能够可替代产品相对较少,未来存在巨大的进口替代空间,中美贸易摩擦突显“自主可控”的重要性,我们认为未来随着半导体自给率提升,将带来我国半导体产业的新发展机遇。

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当前 IC 设计由外部占主导,国产 IC 设计正快速崛起

根据 DIGITIMES Research 发布的 2018 年全球前 10 大 IC 设计公司(Fabless)排名来看,博通、高通分别以 217.54 亿美元、164.50 亿美元营收位居前二,我国华为海思以 75.73 亿美元收入位列第五名,2018 年同比增长 34.2%,增速居前十大 IC 公司首位。但 2018 全球前十大半导体公司、全球前十大模拟 IC公司中均无我国企业

近些年,我国集成电路设计公司数量由 2010 年 582 家迅速增长至 2018 年 1698 家。我国集成电路设计产值从 2008 年 235 亿元,增长至 2018 年2519 亿元,CAGR 高达 26.77%,明显高于 IC 产业增速(CAGR20.55%),且设计占集成电路产业比重由 2008 年的 18.86%提升至 2018 年的 38.57%。

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建议关注我国半导体设计细分行业的领军企业

华为海思(非上市)当前是我国集成电路设计排名居首位,当前 A 股包含多家半导体设计上市公司,我们看好集成电路设计产业未来发展机会,建议关注存储芯片公司兆易创新、光学指纹芯片公司汇顶科技、射频前端公司卓胜微、模拟 IC 公司圣邦股份、分立器件公司韦尔股份等相关标的。

风险提示:宏观经济下行;中美贸易摩擦加剧;国产替代进度低于预期

半导体设计发展历程

1. 半导体设计发展历程

1.1 半导体相关概念

半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料,是电子产品的核心。根据IC Insights,半导体按产品划分,分为集成电路(IC)、分立器件(二极管、晶闸管、功率晶体管等)、光电器件(光传感器、图像传感器、激光发射器等)和传感器(压力传感器、温度传感器、磁场传感器等)。

集成电路通常可分为模拟集成电路和数字集成电路两大类

模拟集成电路主要是指由电阻、电容、晶体管等组成的模拟电路集成在一起用来处理连续函数形式模拟信号(如声音、光线、温度等)的集成电路,包含通用模拟电路(接口、能源管理、信号转换等)和特殊应用模拟电路;

数字集成电路是对离散的数字信号(如用0 和1 两个逻辑电平来表示的二进制码)进行算术和逻辑运算的集成电路,其基本组成单位为逻辑门电路,包含存储器(DRAM、Flash 等)、逻辑电路(PLDs、门阵列、显示驱动器等)、微型元件(MPU、MCU、DSP)。

常见的模拟集成电路通常包括各种放大器、模拟开关、接口电路、无线及射频IC、数据转换芯片、各类电源管理及驱动芯片等,其设计主要是通过有经验的设计师进行晶体管级的电路设计和相应的版图设计与仿真;

与此相对应的数字集成电路通常包括CPU、微处理器、微控制器、数字信号处理单元、存储器等,其设计大部分是通过使用硬件描述语言以基本逻辑门电路为单位在EDA 软件的协助下自动综合产生,布图布线也是借助EDA 软件自动生成。

1.2 半导体设计商业模式

集成电路行业经过多年发展,在产业分工不断细化的背景下,行业的商业模式逐渐从原有单一的IDM 模式转变为IDM 模式、Fabless 模式并存的局面

IDM 模式即垂直整合制造模式,是指企业除了进行集成电路研发之外,还拥有专属的晶圆、封装和测试工厂,其业务范围垂直涵盖了集成电路的各个环节。Fabless 模式即无晶圆生产线集成电路设计模式,是指企业只从事集成电路设计和销售,其余环节分别委托给专业的晶圆代工厂、封装测试厂完成。

1987 年台积电成立,仅提供晶圆代工服务,促进了Fabless 模式的形成。晶圆代工厂的发展促进许多芯片公司走向轻资产化,相应生产环节交给台积电和中芯国际等代工厂完成,这些芯片公司将业务集中在产品设计和产品销售上。

Fabless 模式已经成为集成电路产业里一种普遍及重要的模式。IDM模式为集成电路产业发展较早期最为常见的模式,但由于对技术和资金实力均有很高的要求,因此目前只为少数大型企业所采纳,如英特尔、三星、德州仪器、意法半导体等。

2. 半导体设计基本流程及相关分类

2.1 半导体设计流程

集成电路设计指在一块较小的单晶硅片上集成许多晶体管及电阻、电容等元器件,并按照多层布线或遂道布线的方法,将元器件组合成完整的电子电路的整个设计过程。集成电路设计是一门非常复杂的专业,而电脑辅助软件的成熟,让IC 设计得以加速。在IC 生产流程中,IC 多由专业IC 设计公司进行规划、设计,像是联发科、高通、Intel 等知名大厂,都自行设计各自的IC芯片,提供不同规格、效能的芯片给下游厂商选择。

芯片设计详细过程包含制定规格、设计芯片细节、画芯片蓝图等步骤,具体如下:

第一步:制定规格。规格制定首先确定IC 目的、效能为何,对大方向做设定,进而察看有哪些协定要符合,最后则是确立这颗IC 的实作方法,将不同功能分配成不同的单元,并确立不同单元间连结的方法。

第二步:设计芯片细节。制定完规格后进行设计芯片细节,使用硬体描述语言(HDL)将电路描写出来。常使用的HDL 有Verilog、VHDL 等,藉由程式码便可轻易地将一颗IC 的功能表达出来。进一步检查程式功能的正确性并持续修改,直到它满足期望的功能为止。

第三步,画出屏幕设计蓝图。在IC 设计中,逻辑合成这个步骤便是将确定无误的HDL code,放入电子设计自动化工具(EDA tool),让电脑将HDL code转换成逻辑电路,产生电路图。之后,反复确定此逻辑闸设计图是否符合规格并修改,直到功能正确为止。

第四步,电路布局与绕线。将合成完的程式码再放入另一套EDA tool,进行电路布局与布线(Place And Route)。在经过不断的检测后,便会形成相关的电路图(图6)。图中可以看到蓝、红、绿、黄等不同颜色,每种不同的颜色就代表着一张光罩。

第五步,层层光罩,叠起一颗芯片。一颗IC 会产生多张的光罩,这些光罩有上下层的分别,每层有各自的任务。以CMOS 光罩示意图为例,左边为经过电路布局与绕线后形成的电路图,每种颜色代表一张光罩。右边则是将每张光罩摊开的样子。制作时,便由底层开始,逐层制作,完成目标芯片。

2.2 芯片设计主流架构

RISC(精简指令集计算机)和CISC(复杂指令集计算机)是当前CPU 的两种架构。它们的区别在于不同的CPU 设计理念和方法。

CISC 是一种微处理器指令集架构(ISA),每个指令可执行若干低阶操作,诸如从内存读取、储存、和计算操作,全部集于单一指令之中。RISC 对指令数目和寻址方式都做了精简,使其实现更容易,指令并行执行程度更好,编译器的效率更高,它能够以更快的速度执行操作。

从硬件角度来看CISC 处理的是不等长指令集,它必须对不等长指令进行分割,因此在执行单一指令的时候需要进行较多的处理工作。而RISC 执行的是等长精简指令集,CPU 在执行指令的时候速度较快且性能稳定。因此在并行处理方面RISC 明显优于CISC,RISC 可同时执行多条指令,它可将一条指令分割成若干个进程或线程,交由多个处理器同时执行。由于RISC 执行的是精简指令集,所以它的制造工艺简单且成本低廉。

目前市场存在的主流四大芯片架构:一是以英特尔为首的基于CISC 的X86架构;二是以RISC 原理的ARM、MIPS、RISC-V 三大架构。

X86 是单片机芯片执行的计算机语言指令集,指一个intel 通用计算机系列标准编号缩写,也标识一套通用计算机指令集合。ARM 架构是一个32 位精简指令集处理器架构,其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。由于节能的特点,ARM 处理器非常适用于移动通讯领域,符合其主要设计目标为低耗电特性。

MIPS 架构是一种采取精简指令集(RISC)的处理器架构,1981 年由MIPS科技公司开发并授权,它是基于一种固定长度的定期编码指令集,并采用导入/存储(load/store)数据模型。经改进,这种架构可支持高级语言的优化执行。其算术和逻辑运算采用三个操作数的形式,允许编译器优化复杂的表达式。

RiSC-V 架构是基于精简指令集计算(RISC)原理建立的开放指令集架构(ISA),RISC-V 是在指令集不断发展和成熟的基础上建立的全新指令。RISC-V 指令集完全开源,设计简单,易于移植Unix 系统,模块化设计,完整工具链,同时有大量的开源实现和流片案例,得到很多芯片公司认可。

投资看点

1. 看点一:集成电路产业政策支持力度大,融资途径多样助力企业成长集成电路行业属于国家鼓励发展的高技术产业和战略性新兴产业,受到国家政策的大力扶持,中央政府与各地方省市都出台了各种支持集成电路产业政策。

中国政府先后颁布了《国家集成电路产业发展推进纲要》、《集成电路产业“十三五”发展规划》、《关于集成电路设计和软件产业企业所得税政策的公告》等政策。各地方政府为培育增长新动能,积极抢抓集成电路新一轮发展机遇,促进地区集成电路产业实现跨越式发展,也不断出台相关政策支持集成电路产业的发展。

国家集成电路产业基金聚焦集成电路产业链投资机会,为企业发展提供长期稳定资金支持。截至2018 年,国家集成电路产业投资基金一期已经基本投资完毕,据集微网大基金一期投资项目统计,投资分布主要集中在集成电路设计、制造、封测等领域。国家大基金总裁丁文武今7 月26 日表示,国家大基金二期募资尚未完成,还在进行中。多方消息表示,国家大基金二期募集资金约为2000 亿元,主要聚焦集成电路产业链布局投资。

科创板为集成电路等高科技企业提供新的融资途径。2019 年7 月22 日,我国科创板正式开市,科创板的设立主要是为新一代信息技术领域、高端装备领域、新材料领域、新能源领域、节能环保领域、生物医药领域的企业提供新的上市途径,集成电路产业作为新一代信息技术中的代表产业,是科创板申请企业中的主要行业之一。

截止8 月15 日,从已申请的151 家公司来看,其中有65 家公司属于新一代信息技术产业,占比高达43%。7 月22 日首发上市的25 家公司中有6 家半导体相关公司,覆盖半导体产业链上下游,包括芯片设计、前道制造装备、封测设备、半导体材料等领域,募资总额达83亿元。

市场多渠道资金支持半导体设计初创公司快速成长。随着IoT、AI、智能驾驶等应用的兴起,全球半导体投资热情再次被点燃,进口替代的迫切需求使得中国半导体市场成为投资的主战场,而fabless 模式是半导体设计初创公司的优选商业模式。中国7 家初创fabless 公司在2018 年合计获得5.6 亿美元融资,按地域分布中国地区融资额占当年总融资规模的39%,居全球首位。

2018 年全球25 家获得融资的初创企业若按其芯片目标应用划分,针对智能终端、边缘设备和IoT 应用的有9 家,融资总额为6.53 亿美元,居首位;面向云端AI 训练/数据中心应用的有5 家,融资总额为4.5 亿美元,居次席;瞄准自动驾驶/ADAS 汽车应用市场的有6 家,融资总额为1.89 亿美元;归入其它类别的包括RISC-V 相关芯片开发和设计服务、新的存储器技术和量子计算等,融资总额为1.341 亿美元。

2. 看点二:物联网、汽车电子、AI 等新兴应用引领集成电路新发展

集成电路行业下游应用领域广泛,包括汽车电子、工业控制、消费电子、网络设备、移动通信等,广阔的应用领域支撑了集成电路产业的持续向前发展。

PC、智能手机的出现分别引领了半导体历史的前两次大发展,未来随着人们进入5G 时代,万物互联,数据爆发式增长,物联网、人工智能、云计算、智能汽车、智能家居、可穿戴设备等为代表的新兴产业快速发展,催生大量芯片产品需求,有望成为推动集成电路产业发展的新动力,为集成电路设计企业带来新的发展机遇。

在IC Insights 对未来半导体下游应用增速预测中,汽车电子、物联网同比增速较高,新应用的不断出现为芯片设计厂商提供了难得的发展机遇。

国内集成电路行业中,芯片设计行业的发展速度高于晶圆制造、芯片封测,从2009年到2018 年的CAGR 达到了28.17%。2018 年中国集成电路设计业销售额达2,519 亿元,同比增长38.57%;我国集成电路设计行业占比从2009 年的24.34%稳定上升到2018 年的38.57%。

2.1 物联网

物联网作为信息通信技术的典型代表,在全球范围内呈现加速发展的态势。根据中国经济信息社发布的《2017-2018 年中国物联网发展年度报告》,2017 年,全球物联网市场规模为0.9 万亿美元;智能家居等终端交互应用的快速兴起促进了全球消费性物联网产业的发展,但企业数字化转型及变革转型的驱动有望推动产业物联网实现更为快速的发展,预计2023 年,全球物联网整体市场规模可达2.8 万亿美元,年复合增长率可达20%。

2017 年全球物联网设备基数200 亿台左右,预计到2025 年将达到754 亿台,年复合增长率达17%。从连接形式上,将由目前主导的手机与其他消费终端连接方式,转变为工业及机器设备间的连接(M2M)。

2018 年,制造业将成为最积极投资物联网解决方案的产业,预计支出金额将达到1890 亿美元,总体比重为24.47%;运输业和车联网、智能建筑等跨产业物联网的支出金额将分别达到850 亿美元和920 亿美元。

2017 年我国物联网产业规模达到1.15 万亿元人民币,同比增长23.66%。预计到2020 年,整体规模将超过1.83 万亿元。随着物联网的高速发展将产生 海量的数据,预计我国数据将由 2017 年的7.85 ZB 快速上涨至2020 年的38.99ZB。当前物联网的应用热点领域包括工业IoT、车联网、智慧城市、智 能家居等,未来仍将不断的扩大应用范围。

2.2 汽车电子

汽车电动化、智能化与网联化的发展趋势愈加明显。以荷兰、德国、法国等为代表的世界各国纷纷发布或提出禁售传统燃油车时间表,2019 年8 月20 日,工信部发布了对《关于研究制定禁售燃油车时间表加快建设汽车强国的建议》的答复。其中明确指出,会支持有条件的地方设立燃油汽车禁行区试点,在取得成功的基础上,统筹研究制定燃油汽车退出时间表。在政策和技术进步的驱动下,新能源汽车已成为未来汽车发展方向。

汽车电子由半导体器件组成,用以感知、计算、执行汽车的各个状态和功能。随着汽车电子技术发展,汽车智能化正逐步得到应用,提高单个车辆运行效率;而伴随着网联技术的不断深入,越来越多的汽车开始搭载无线通信模块,汽车与外部实现互联互通。网联化技术与智能化相辅相成,正在加速融合。

根据盖世汽车统计,2018 年纯电动汽车中汽车电子成本已占到总成本的65%,远高于传统紧凑车型的15%和中高端车型的28%。

全球汽车电子市场快速增长,中国增速高于全球。根据盖世汽车的研究,受智能驾驶升级和新能源车普及推动,至2022 年,全球汽车电子市场规模有望达到21,399 亿元,较2017 年增长近50%,而中国汽车电子市场规模将达到9,783 亿元,较2017 年增长80%以上。相较于全球,中国将在汽车电子领域实现更高的复合增长水平。

3. 看点三:“进口替代”、“自主可控”将为国内半导体设计企业提供新机遇

根据全球半导体贸易统计组织(WSTS)统计显示,我国半导体市场呈现快速增长趋势,且中国半导体市场增速要高于全球半导体市场同比增速。2018年中国半导体销售额1578 亿美元,占全球半导体销售额的33.86%,中国半导体销售额同比增长20.08%,显著高于全球的增速13.09%。

虽然我国半导体市场呈现快速增长趋势,但是中国自给率较低。根据ICInsights 最新数据,2018 年我国半导体自给率约15.4%,较2012 年的11.9%虽有较大提升,但是仍然存在供给能力不足的问题,预计2023 年我国自给率将达到23%,因此我国半导体市场进口替代存在较大市场空间。

截止2019年6月,集微网梳理了ICT行业20多类核心器件国产化可替代率,从统计结果来看,除了机械硬盘(HDD)领域没有任何可替代方案之外,其余核心器件市场均存在中国企业。然而,绝大多数企业目前只能提供低端市场的产品替代方案,且国产化率普遍较低,未来进口替代空间巨大。

在低端市场领域,只有1/3 的产品已经实现了替代,其余2/3 的产品正处在产品验证、市场验证、出货验证等环节。在中端市场,国产可替代产品已经大幅下滑,诸如FPGA、DSP、ADC 等领域开始出现断层,缺少国产器件。

在对性能参数要求大幅提升的高端市场,除了海思旗下的天罡、麒麟已经实现替代之外,其余领域均缺少对应国产器件。

2018 年美国制裁中兴公司,2019 年美国对华为禁售,中美之间贸易摩擦持续发酵,而当前我国集成电路自给率较低,随着政府及企业的持续投入,我们认为我国集成电路产业会有巨大的市场空间,尤其是“进口替代”市场,自主可控将成为我国集成电路产业发展的关键因素之一。

 IC 设计外部主导,国产 IC 设计快速崛起

1. 全球半导体设计市场由外部主导,Fabless 模式增速加快

根据DIGITIMES Research 发布的2018 年全球前10 大无晶圆厂IC 设计公司(Fabless)排名来看,2018 年全球IC 设计产值年增8%,优于IC 封测与半导体设备产值的3%增幅。2018 年全球前十大IC 设计公司中,博通、高通位居前二,营收分别为217.54 亿美元、164.50 亿美元,我国的华为海思以75.73 亿美元收入位列第五名,2018 年同比增长34.2%,增速居前十大IC公司首位。

根据 IC Insights 最新数据,2018 年全球前十大模拟 IC 公司中,德州仪器、亚德诺、英飞凌分别以 108.01、55.05、38.10 亿美元位列前三,德州仪器全球市占率达 18%,全球前十大模拟 IC 公司 2018 年总收入 360.59 亿美元,市场占有率达 58%。

根据Gartner 数据显示,2018 年全球前十大半导体公司中,三星、英特尔、SK 海力士分别以758.54 亿美元、658.62 亿美元、364.33 亿美元位居全球前三。美光(306.41 亿美元)、博通(165.44 亿美元)、高通(153.80 亿美元)、德州仪器(147.67 亿美元)、西部数据(93.21 亿美元)、意法半导体(92.76 亿美元)、恩智浦(90.10 亿美元)排名后七位。

2018 年全球半导体市场规模达4767 亿美元,而前十大半导体公司营收占全球半导体市场的59.2%,半导体市场集中度较高。前十大半导体公司中有博通、高通两家是Fabless 设计公司,其余八家公司均为IDM 类型公司。存储市场仍然是半导体行业中占比较大的细分板块,约占全球半导体市场1/3 左右

据IC Insights 数据显示,2018 年Fabless 的营收达1139 亿美元,IDM 公司产品销售3184 亿美元。从2008 年至2018 年十年间,Fabless IC 公司营收 从 438 亿美元增长至1139 亿美元,年复合增长率达10%;IDM 公司IC 销 售从 1784 亿美元增长至3184 亿美元,年复合增长率达6%。

可以看出,随着以台积电为代表的代工厂模式的发展,Fabless IC 设计公司的增长速率要明显高于 IDM 的增速水平,未来随着物联网、人工智能、汽车电子等多种新 型应用的普及将催生多种新的设计需求,相比于传统 IDM,Fabless 的生产周期更为灵活、技术迭代周期较短,能够更快的推出匹配市场需求、甚至是推动市场进步的新产品,Fabless 模式有望继续保持快速增长势头。

全球存储器市场呈现寡头垄断的竞争格局。存储器中以DRAM 和NAND 为代表,全球存储器市场在2017 和2018 年随着消费电子及数字货币的兴起迎来了一轮发展高峰期,根据全球半导体贸易协会(WSTS)数据显示,2018 年 全球存储器市场规模达 1580 亿美元,同比增长27.4%,存储器占全球半导 体市场(4688 亿美元)比例达33.70%。

2019 年随着下游需求放缓,以及供应的过剩,存储市场下滑明显,由于存储市场约占整个半导体市场的 1/3, 因此也将影响 2019 年全球半导体产业的市场表现,WSTS 预计2019 年全 球存储器市场销售额将达到 1356 亿美元,同比下降14%。

根据DRAM exchange 数据显示,2018 年全球DRAM 市场中三星、SK 海力士、美光全球市占率分别达到44%、29%、22%,三家公司合计占全球市场的95%,全球DRAM 市场基本为三家垄断;而全球NAND 存储市场整体上集中度稍低于DRAM 市场,但是仍然为几大IDM 龙头所掌控,三星、东芝、美光、西部数据、SK 海力士、英特尔的市场占有率分别为35%、19%、13%、15%、10%、7%,前六家公司合计全球市占率高达99%,其他参与者很难进入该市场。

2. 我国集成电路设计占比不断提升,集成电路国产替代空间大

我国集成电路市场保持快速发展,集成电路设计占比不断提升。我国集成电路市场从2008 年的1006 亿元,快速上涨至2018 年的6532 亿元,CAGR 高达20.55%;我国集成电路设计产值从2008 年的235 亿元,增长至2018 年的2519 亿元,CAGR 高达26.77%,高于集成电路产业增速,且集成电路设计占行业比重由2008 年的18.86%增加至2018 年的38.57%。

从我国IC 设计公司的数量上来看,近些年公司数量增长迅猛。从2010 年的582 家公司,迅速增长至2018 年1698 家。另外中国销售过亿IC 公司增长明显,2012 年共计97 家公司销售过亿,到2018 年已经有超过200 家公司销售过亿。我国 IC 设计公司无论是从数量还是质量都有着显著的提升,这也 是我国 IC 设计增速较快重要因素。

根据 Trend Force 的数据显示,2018 年我国前十大 IC 设计公司中华为海思以 503 亿元的收入高居榜首,同比增长 30%。紫光展锐、北京豪威(韦尔股份收购)以 110 亿元、100 亿元的收入分居第二、三位。前十大 IC 设计名单中,还包含了以光学指纹识别为核心业务的汇顶科技,以 Nor Flash 及 MCU为核心的兆易创新等优质上市公司。

2018 年我国集成电路进口产品分类中,存储器仍然是第一大进口产品,占比高达36%,模拟/功率产品达15%,手机主芯片、电脑CPU 占比分别为12%、8%。

当前我国集成电路市场仍然以国外进口为主,国产化率较低,在DRAM、NAND 存储器及电脑、服务器CPU 等方面国产化率为零,我们认为随着我 国集成电路产业的发展,我国在集成电路高端领域将会有显著提升,未来集 成电路产业进口替代市场空间巨大。

国外半导体设计典型公司

1. 博通(AVGO.O)

博通公司是由原安华高科技在2015 年5 月29 日以370 亿美金收购原博通公司而成立的,总部位于美国加州圣何塞和新加坡,全球雇员14,000 人,是一家设计、研发并向全球客户广泛提供各种模拟半导体的供应商,公司主要提供复合III-V 半导体产品。是全球最大的无厂半导体公司之一,产品为有线和无线通讯半导体,目前也是全球最大的WLAN 芯片厂商。

博通公司成立至今,除2009 年受金融危机影响略微下滑之外,营业收入保持稳定增长,并在2013、2015 年完成对LSI.Co 和博通的收购之后,营业收入迎来大幅增加。营业收入按地区划分,2018 年主要营业收入来自于中国大陆,占49.44%。其次为美国,占12.94%。

博通营业收入逐年增长,2018 年,博通年营业收入达到了208 亿美元,近4 年复合增长率达到25%。公司净利润变动幅度较大,除16 年亏损17.39 亿 美元外,其余均实现盈利,其中 2018 年净利润达到123 亿美元,为历史最 高。2016 年亏损的原因在于毛利率下降和营业外支出的增加而导致的。2018年收入按产品占比,最大部分是有线基础设施,占42%。

2. 高通(QCOM.O)

高通创立于1985 年,总部设于美国加利福尼亚州圣迭戈市。,专注通信技术研发,提供处理器与基带芯片,以及相关专利授权。业务部门分为芯片产品QCT、专利授权集团QTL、以及战略投资集团QSI。高通公司是全球3G、4G 与5G 技术研发的领先企业,目前已经向全球多家制造商提供技术使用授权,涉及了世界上所有电信设备和消费电子设备的品牌。

高通在2018 年Q1 的智能机处理器与基带芯片市场,份额分别为45%与52%,为全球第六大半导体品牌。2018 年,公司营收227 亿美元(-2%)。由于智能机的人口红利消退,专利授权费率遭到客户挑战,公司近年营收有所下滑。

按地区收入划分,中国大陆长期占其收入绝对主导地位,2018 年占66.64%。高通主要的收入来源于芯片销售和专利技术授权。2018 年,公司设备及服务收入174 亿美元,同比增长4.52%。专利技术授权收入53 亿美元,同比下降5.53%。在过去四年中,芯片销售的收入稳定增长,但是专利技术授权从2015 年一季度后至今基本呈下滑趋势。2016 年,专利授权在营收中占比为33%,2018 年只有23%。

3. 英伟达(NVDA.O)

英伟达公司是一家以设计智核芯片组为主的无晶圆IC 半导体公司,公司的图形和通信处理器已被多种多样的计算平台采用,包括个人数字媒体PC、商用PC、专业工作站、数字内容创建系统、笔记本电脑、军用导航系统和视频游戏控制台等。

1999 年,英伟达上市,当年8 月份,英伟达发行了世界上第一款消费者级别的3D 图形GPU,GPU 首次被独立认作计算机中的一个独立处理芯片。

英伟达的主营业务绝大部分为图形处理器,其中按地区划分,长年的产品输出方向为中国台湾地区以及中国大陆地区。自2014 年以来,英伟达营业收入不断增长,中国大陆以及中国台湾地区的主营业务收入增长占其主要部分,同时也由于亚太地区业务增长的助力因素,2018 年英伟达营业收入达到了117 亿美元。

从2014 年至2018 年英伟达营业收入不断增长,从47 亿美元增长至117 亿美元。公司净利润由2014 年的6.31 亿美元增长至2018 年41.41 亿美元,CAGR 高达60%。从产品分类来看,英伟达的主要营收来源还是其图形处理器GPU 的销售,占营收的87%。其次为Tegra 处理器,占据其主要产品营收的13%。

4. 联发科(2454.TW)

中国台湾联发科技股份有限公司(MediaTek.Inc)是全球著名IC 设计厂商,专注于无线通讯及数字多媒体等技术领域。其提供的芯片整合系统解决方案,包含无线通讯、高清数字电视、光储存、DVD 及蓝光等相关产品。联发科成立于1997 年,已在台湾证券交易所公开上市。总部设于中国台湾地区,并设有销售或研发团队于中国大陆、印度、美国、日本、韩国、新加坡、丹麦、英国、瑞典及阿联酋等国家和地区。

2018 年联发科开发出了P60 芯片,并加入了支持AI 的APU 芯片,被称为联发科首款支持 AI 的芯片,这让它大受瞩目,OPPO 在其R 系列手机的R15上搭载这款芯片。随后联发科推出的面对中低端市场的P22 芯片又陆续获得 小米、vivo 等国产手机企业的支持,联发科业务保持稳定。

5. 赛灵思(XLNX.O)

赛灵思(linx)是世界第一大FPGA 厂商,在全世界有7500 多家客户及50000 多个设计开端。其客户包括Alcatel,Cisco Systems,EMC,Ericsson,Fujitsu,Hewlett-Packard,IBM,Lucent,Technologies,Motorola,NEC,Nokia,Nortel,Samsung,Siemens,Sony,Oracle 以及Toshiba。

全球各家5G 设备供应商都和赛灵思有合作关系,包括三星、华为等。而在无线通信业务推动下,赛灵思几乎承包了韩国、中国和北美地区的5G 部署以及LTE的升级工作。

公司主要产品FGPA(现场可编程门阵列)是指一切通过软件手段更改、配置器件内部连接结构和逻辑单元,完成既定设计功能的数字集成电路,被称为“万能芯片”。FPGA 起初被用于通讯、消费电子、汽车电子和工业控制领域,近几年在AI、5G、自动驾驶、工业互联网等新兴领域也得到快速发展。

公司2018 年亚太地区营业收入占总收入的45%,北美地区占其收入的28%。公司2018 全年实现营业收入30.59 亿美元,规模再创新高,同比增长24%;实现净利润 8.9 亿美元,同比增长74%。公司积极向平台型公司转型。按产品分类来看,新产品收入占据收入的大部分,2018 年达65%。

国内半导体设计典型公司

我国A 股中有多家上市公司属于半导体设计类型公司,既包含Fabless 模式公司,也含有大量IDM 企业,如存储芯片公司兆易创新、光学指纹芯片公司汇顶科技、射频前端公司卓胜微、模拟IC 公司圣邦股份、GPU 设计公司景嘉微等。

1. 兆易创新(603986.SH)

公司成立于2005 年4 月,是一家以中国为总部的全球化芯片设计公司。公司致力于各类存储器、控制器及周边产品的设计研发。公司产品为NOR Flash、NAND Flash 及MCU,广泛应用于手持移动终端、消费类电子产品、个人电脑及周边、网络、电信设备、医疗设备、办公设备、汽车电子及工业控制设备等各个领域。

公司2018 年实现营业收入22.46 亿元,同比增长10.65%, 实现归属母公司股东的净利润 4.05 亿元,同比增长1.91%。

2. 圣邦股份(300661.SZ)

公司是一家专注于高性能、高品质模拟集成电路芯片设计及销售的高新技术企业。公司产品涵盖信号链和电源管理两大领域,包括运算放大器、比较器、音/视频放大器、模拟开关、电平转换及接口电路、小逻辑芯片、AFE、LDO、DC/DC 转换器、OVP、负载开关、LED 驱动器、微处理器电源监控电路、马达驱动、MOSFET 驱动及电池管理芯片等。

公司产品可广泛应用于消费类电子、手机与通讯、工业控制、医疗仪器、汽车电子等领域,以及物联网、新能源、可穿戴设备、人工智能、智能家居、无人机、机器人和共享单车等新兴电子产品领域。公司2018 年实现营业收入5.72 亿元,同比增长7.69%, 实现归属母公司股东的净利润 1.04 亿元,同比增长10.46%。

3. 汇顶科技(603160.SH)

公司是一家基于芯片设计和软件开发的整体应用解决方案提供商,目前主要面向智能移动终端市场提供领先的人机交互和生物识别解决方案,并已成为安卓阵营全球指纹识别方案第一供应商。

产品和解决方案主要应用于华为、OPPO、vivo、小米、中兴、一加、魅族、Amazon、Samsung、Nokia、Dell、HP、LG、ASUS、acer、TOSHIBA、Panasonic 等国际国内知名品牌,服务全球数亿人群。

公司正努力扩展技术研究领域和产品应用市场,将在移动终端、IoT和汽车电子领域为全球更多用户提供应用覆盖面更广的领先技术、产品及应用解决方案,打造世界级的中国“芯”。公司 2018 年实现营业收入37.21 亿元,同比增长1.08%,实现归属母公司股东的净利润7.43 亿元,同比下降16.29%。

4. 卓胜微(300782.SZ)

公司专注于移动互联领域,致力于开发无线通信的射频,射频与数字soc 芯片产品,并为客户提供基于公司芯片的完整软硬件解决方案。经过8 年多的研发积累,公司已拥有丰富的产品线,在行业内树立了领先的地位,销售方面亦已快速扩张,目前的产品已经得到诸如三星、华为、联想、展讯等客户的采用。

目前,公司已成为国内领先的射频器件及无线连接领域的专家,曾经推出或现有的产品线,如cmmb 项目产品mxd0265、硅调谐器产品mxd1516、gps 低噪放大器芯片mxdln16g 及lte switch 芯片mxd8650 等。2018 年公司实现营业收入5.60 亿元,同比下降5.32%,实现归属母公司股东的净利润1.62 亿元,同比下降4.45%。

5. 韦尔股份(603501.SH)

公司是一家以自主研发、销售服务为主体的半导体器件设计和销售公司,主要从事设计、制造和销售应用于便携式电子产品、电视、电动车、电表、通信设备、网络设备、信息终端等领域的高性能集成电路,主要产品包括开关器件、信号放大器件、系统电源及控制方案、系统保护方案、电磁干扰滤波方案、分立器件。

公司 2018 年实现营业收入 39.64 亿元,同比增长 64.74%,实现归属母公司股东的净利润 1.39 亿元,同比增长 1.20%。

风险提示

宏观经济下行;中美贸易摩擦加剧;国产替代进度低于预期

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