半导体设计行业深度报告:周期探底雪中花开,静待春色倍还人
(报告出品方:财通证券)
1 半导体:周期中前行,期待下一个黎明
1.1 复盘:半导体行业在周期中前行
半导体产业发展的底层驱动力是人类社会经济活动的发展,以及信息化、电气化、 智能化程度的提升。自从全球第一颗芯片在 1958 年被发明以来,半导体产品已经 渗透到了人类生活几乎所有方面。根据 SIA 数据,1999 年全球半导体销售额为 1494 亿美元,而 2021 年已达到 5589 亿美元,1999-2021 年 CAGR=6.15%。同期, 根据世界银行数据,全球 GDP 规模从 1999 年的 32.74 万亿美元增长至 2021 年的 96.10 万亿美元,1999-2021 年 CAGR=5.02%。
半导体产业周期波动的原因来自于技术升级、产能投资、库存波动等多个维度。其中维度最长的是由终端技术升级带动的技术周期,往往由新技术领域、新终端 应用场景的开拓带动,周期长度可达 8-10 年;最短的是库存周期,由于产业供需 关系的变化和自我调节,行业销售额和库存增速呈现长度约 2-4 年的周期波动。
2019 年,全球经济创下 2015 年以后的最慢增长速度,贸易壁垒的增加和相关的 不确定性打击了全球范围的商业信心。根据世界银行数据,2019 年全球 GDP 为 87.65 亿美元,同比+1.43%。半导体行业亦不能幸免,除了全球宏观经济层面的 因素以外,从半导体行业的内生禀赋来看,2019 年是青黄不接的一年。彼时,智 能手机销量见顶回落,云计算厂商 Capex 增速亦受到下游需求景气度影响显著下 滑,电动汽车、光伏等新兴下游领域体量尚小,对需求拉动有限。
进入 2020 年,多重因素影响下,景气周期开启。宏观层面来看,为了对抗疫情对 经济的冲击,各国致力于增强流动性,10 年期美债收益率从 2020 年年初的 1.88% 下降至 2020 年 6 月 30 日的 0.66%,全球宽松周期启动,刺激需求上行。同时从 微观层面看,部分细分领域亦呈现快速增长态势。例如疫情影响下,居家办公需 求迅速兴起,带动 PC、平板等消费终端需求旺盛,线上活动的增加也进一步推动 了数据中心建设的节奏。另一方面,新兴下游行业(如新能源车和光伏)迎来技术或成本突破,需求快速增长。此外,库存端来看,受地缘政治冲突影响,宏观 不确定性增加,产业链部分环节主动增加库存,亦进一步促进了供需关系的变化。
旺盛需求带动下,晶圆厂产能利用率上行,同时各晶圆厂/IDM 均加大了资本开 支计划。根据中芯国际数据,2021Q2 开始,其产能利用率达到 100.40%,并在 21Q2-22Q1 期间维持高位。
进入 21H2,随着供需关系的改善,尽管大多数半导体产品价格依然维持坚挺, 但价格增速显著放缓,部分产品价格开始出现松动。同时,终端客户和经销商手 中部分特定产品库存水位较高(长短料现象),随着对未来产品价格的预期逐步发 生变化,部分特定领域的拉货动能显著放缓,行业周期开始逐步切入下行通道。
1.2 周期节奏研判:黎明前的黑暗
1.2.1 需求端:结构分化持续
宏观层面来看,目前全球需求依然受到流动性收缩、高油价等因素的压制。如我 们前文回顾,历史上来看,半导体行业与全球经济之间存在显著的乘数效应。宏 观经济的波动将以更加剧烈的形式反馈到半导体产业链的各个环节。目前我们依 然在全球层面看到显著的流动性收缩趋势,美国 2022 年 9 月 CPI 同比增长 8.2%, 10 月 CPI 为 7.70%,尽管有所下降,但仍处于历史高位水平。高企的通胀对消费 端需求形成压制,回顾历史上来看,通胀水平的见顶下行往往预示着周期底部的 到来。此外,油价的高企,也对消费需求形成了挤压。
微观层面来看,22Q3 汽车、新能源等下游依然维持较高景气状态。汽车方面, 尽管上半年受到疫情影响,但在疫情管控降级、减征购置税、地方政府发布系列 促进汽车消费政策、整车优惠策略的支持下,汽车市场持续回稳复苏,库存水位显著下降,22Q3 经销商库存水位在荣枯线以下,汽车需求维持较高景气度。同时, 根据海关数据,逆变器出口亦维持持续增长,体现新能源需求高景气。
HPC 赛道受到宏观需求不及预期和 Intel 和 AMD 新平台延后影响,节奏有所放 缓,年后有望逐步切入上行周期。受宏观需求景气度压制,服务器需求整体走弱, 根据台湾信骅月度营收数据,Aspeed 在 7、8 月的收入增速显著放缓。Intel 新平 台延期亦压制 DDR5 升级进程。进入 9 月,受到服务器客户拉货回温带动,信骅 收入创历史次高。
1.2.2 供给端:产能稼动率已进入下行通道
根据 Omdia 数据,22Q2 全球晶圆代工厂产能稼动率为 95.4%,预计 22Q3 和 22Q4 将逐步下降至 92.8%和 91.9%。
晶圆代工厂景气度亦有所分化,呈现头部集中效应。以成熟制程电源管理芯片、 面板驱动 IC 代工为主的世界先进(VIS)指引 22Q4 收入和毛利率环比均显著下 滑,体现较大的产能利用率压力。同样以成熟制程为主、制程水平整体更高的联 电(UMC)的产能利用率在 22Q3 依然维持 100%以上水平,展望 22Q4,UMC 预计晶圆出货将环比下降 10%,产能利用率回落至 90%的水平。
封测景气度依然低迷。从中国台湾主要封测企业月度营收数据来看,自 22 年 6 月开始,封测企业收入增速显著下行,环比亦持续下降。
1.2.3 库存端:供需关系改善有望促进存货见顶出清
全球主要 EMS 厂商库存周转天数处于上行通道,22Q2 增速已有所放缓。根据我 们统计,截至 22Q2,全球主要 EMS 企业总计库存周转天数约为 86.1 天,环比+1.1 天,同比+23.4 天,目前库存周转天数依然处于历史高位(历史中位数约为 50 天), 而 22Q2 环比增速显著缩窄。产业链去库存意愿增强,我们判断 22Q3 EMS/OEM 环节库存上升趋势将进一步放缓,库存周转天数或有望下行。
下游 EMS 企业拉货动能减缓,而上游晶圆代工厂/IDM 产能利用率在 22Q2-22Q3 未见显著缓解,导致半导体设计和经销商环节 22Q2-22Q3 库存压力较大。根据我 们统计,22Q2 全球主要 IDM 公司库存周转天数为 117.3 天,环比+0.1 天;设计 公司库存周转天数为 88.7 天,环比+4.6 天;合计库存周转天数为 105.7 天,环比 +1.5 天。全球主要经销商 22Q2 库存水位亦继续上行,22Q2 达到 59 天,环比+7.1 天。
22Q3,尽管目前全球上市公司报表披露尚未结束,但从需求端来看,全球需求依 然维持低迷,考虑到下游客户去库存意愿叠加上游晶圆厂产能稼动率下行不明显, 我们判断设计环节仍将承受较大的存货压力。从 A 股上市公司披露数据来看, 22Q3 半导体设计/IDM 公司存货周转天数维持较快上行趋势,达到 253.21 天,环 比+49.88 天。其中上升速度最快的是图像传感器行业,22Q3 库存周转天数达到 429.07 天,环比+97.24 天。
展望 22Q4 的库存水位,尽管需求端承压,EMS、经销商、芯片原厂三个环节库 存水位依然维持较高水平,但从产能端来看,上游晶圆代工厂产能稼动率已开始 下降,有望助力供需关系改善,库存周转天数上行趋势有望减缓甚至见顶,年后 有望进入下行通道。
1.3 股价节奏研判:如何把握周期反转的机会?
复盘美股历史,我们认为库存周转天数见底是股价反转的积极信号。将费城半导 体指数相对标普 500 的超额收益与全球半导体 Fabless/IDM 公司库存周转天数放 在同一时间轴上,我们容易发现,历史上费城半导体指数有超额收益的区间往往 起始于库存周转天数见底的季度(前后误差 1-2 个季度)。
从估值层面来看,目前费城半导体指数估值已处于历史低分位数水平。截至 2022 年 11 月 10 日,费城半导体指数 LTM PE 倍数为 18.8 倍,接近历史最低的 13.6 倍。同时我们复盘多轮历史周期来看,在历轮下行周期中,费城半导体下行亦较少有 超过 35%的幅度。本轮半导体周期中股价的下行幅度已经处于历史前列水平。
结合我们前文对库存周期的判断,我们认为 23 年年中是值得关注的半导体周期 底部位置,股价有望提前 1-2 个季度反应。需求端来看,尽管海外需求可能在通胀 见顶后迎来衰退,但从国内需求趋势和行业库存去化的节奏来看,国内需求有望在 23 年迎来边际改善。产能端来看,22Q3 和 22Q4 全球晶圆厂产能利用率呈现下行态势。库存端来看,22Q3 半导体产业链各环节库存水位维持上行;展望 22Q4 和 23 年,随 着供需关系的改善,库存水位有望见顶并切入下行通道,历史上去库存一般持续 2-3 个季度,库存水位有望于 23Q2-23Q3 迎来见底。
2 行业增量:汽车、AR/VR、DDR5 世代更迭
纵观芯片设计行业下游应用领域众多,所涉及千行百业总体处于蓬勃发展阶段, 其中在当前节点我们认为对于芯片设计行业具有明显增量推动作用的驱动因素包 括:1)汽车的电动化、智能化趋势下汽车半导体需求增长,2)虚拟现实产业加 速发展驱动 AR/VR 行业规模增长,3)服务器 CPU 换代升级推动 DDR5 内存相 关产品应用加速落地。
2.1 汽车:电动化、智能化趋势下汽车半导体需求增长
汽车行业正在经历电动化、智能化革命,根据 Research and Market 测算,全球汽 车电子市场规模预计从 2021 年的 2723 亿美元增长至 2027 年的 4156 亿美元,年 复合增长率为 7.1%。随着新能源汽车、自动驾驶、智能座舱系统升级的推进,未 来汽车电子的快速发展将为集成电路领域带来广阔成长空间。
2.1.1 汽车电动化趋势催生
BMIC、碳化硅用量提升 汽车的电动化主要改变汽车的动力和传动系统,汽车电子电气架构的革新催生出 大量的半导体器件需求,其中模拟类的 BMIC 以及 SiC 功率器件有望持续受益于 电动化趋势。BMIC:电池管理系统(BMS)专用芯片可以分为保护芯片(Protector)、充电芯片(Charger)、 电量计芯片(Gauge)、监测芯片(Monitor/AFE)、均衡芯片(Balancer)、认证芯 片(Authentication)等类型。
其中,电池监测与均衡器(Monitor/AFE 和 Balancer)的主要功能是对电池参数进 行高精度监测,并通过通讯接口将相关数据发送给主控制器。一般在高串数系统 中,为了保障电芯电压、电量的均衡,需要多个监测芯片级联以形成完整的监测 系统。
BMIC 是电动汽车电池安全的核心组件。以磷酸铁锂电池为例,单体电芯电压范 围一般在 3.2-3.6V 之间(标称电压 3.2V),400V 系统电动汽车电池电压一般在360V 左右,为达到相应电压等级,需要约 120 只电芯串联。如此大量的电芯串联, 对电芯之间的电量一致性提出了更高要求,因此需要大量采用电池监测芯片对每 一个电芯进行电压、电流检测。假如 120 只电芯串联(电芯并联的数量取决于电 池容量),采用常见的 12-16S AFE 芯片,则需要约 8-10 只 AFE 芯片。
目前新能源汽车电池电压普遍在 400V 左右,而根据电路原理,功率 P=电压 U× 电流 I,在相同功率下,电压越大,电流越小,相应地电流在传导过程中产生的热 损耗也越小,因此,目前主流车企均布局高压平台,800V 成为了车企高压平台电 压的主流选择。而为实现更高电压则几乎需要等比例的更多电芯串联,对 AFE 芯 片需求也将大幅增长,预计平台电压从 400V 升高到 800V 将带动 AFE 需求翻倍 成长。
我们基于以下假设测算全球新能源车 BMIC 市场规模:1、对于 400V 系统新能源车,假设需要 8 颗 AFE 芯片和 1 颗隔离通讯芯片。2、对于 800V 系统新能源车,假设需要 16 颗 AFE 芯片和 1 颗隔离通讯芯片。3、22/23/24/25/26 年全球新能源车销量分别为 1200/1500/1900/2240/2500 万辆。4、监测芯片单价约 5 美元,通讯芯片单价约 0.5 美元。
SiC:SiC 是第三代宽禁带半导体材料,在禁带宽度、击穿场强、电子饱和漂移速度等 物理特性上较 Si 更有优势,制备的 SiC 器件如二极管、晶体管和功率模块具有更 优异的电气特性,能够克服硅基无法满足高功率、高压、高频、高温等应用要求 的缺陷,也是能够超越摩尔定律的突破路径之一,因此被广泛应用于新能源领域 (光伏、储能、充电桩、电动车等)。
在汽车应用中,采用 SiC 可减小电力电子系统体积、减少能量损失。SiC 模块可 以在实现 50kHz 以上的高频驱动(传统 IGBT 模块无法实现),推动电感等被动器 件的小型化。另外 SiC 模块开关损耗较小,即使在高频驱动时也无需进行大幅的 电流降额,散热系统要求也相对较低,同样减小了器件的体积。
SiC 特性使得其在高效、高压和高频率领域应用具有优势,越是处于频繁开关/频 繁刹车加油的低速工况下,获得的效率优势就更高,所以在城市工况中运行,使 用 SiC 器件带来的效率提升的优势更加明显。虽然 SiC 器件成本高于硅基器件, 但使用 SiC 器件可以降低系统体积、降低电池损耗、提升续航里程,从而促进整 车成本的降低。据 Wolfspeed(Cree)测算,在新能源汽车使用 SiC 逆变器,可以提 升 5%-10%的续航,节省 400-800 美元的电池成本,与新增 200 美元的 SiC 器件成 本抵消后,还能实现 200-600 美元的单车成本节约,未来,随着 SiC 规模化量产 之后,成本有望逐步降低,将为整车成本创造更大空间。
高压平台成主流,推动 SiC 器件的替代需求增长。随着市场对续航里程、充电速度要求的提高,电动车电压有望从传统 400V 升至 800V-1000V。高压平台看起来 只是升高了整车的电压,但对于技术的开发和应用,却是“牵一发而动全身”的系 统工程。1)电机电控:800V 平台要求下,硅基 IGBT 的开关/导通损耗将大幅升高,而 SiC 器件在耐压、开关频率、损耗等多个维度表现优异,因此电机控制器需要采用 SiC MOSFET 代替硅基 IGBT。2)车载 OBC:主流功率从 3.6kW、6.6kW 升级到 11kW、22kW,并向双向逆变 升级。双向 OBC 不仅可将 AC 转化为 DC 为电池充电,同时也可将电池的 DC 转 化为 AC 对外进行功率输出,需要使用 SiC 器件。3)DC/DC:直流快充桩原本输出电压等级为 400V,可直接给动力电池充电,但 车系统平台升级为 800V 后需要额外的升压产品使电压能够上升到 800V,配合 OBC 给动力电池进行直流快充。此外,DC/DC 转换器还可将高电池电压转换为 低电压,为动力转向系统、空调以及其他辅助设备提供所需的电力,同样需要耐 高压材质的 SiC 器件。4)空调压缩机:由电动机驱动,为系统提供主动制冷/热的动力,在汽车热管理 系统中处于重要地位,随着动力源向更高电压切换,SiC 器件有很大的优势。
大功率充电桩带动 SiC 渗透率不断提升。对于充电桩而言,采用 SiC 模块可将充 电模块功率提高至 60KW 以上,而采用 MOSFET/IGBT 单管的设计还是在 15-30kW 水平。同时,和硅基功率器件相比,SiC 功率器件可以大幅降低模块数 量。因此,SiC 的小体积优势在城市大功率充电站、充电桩的应用场景中具有独特优势。
我们假设车规 SiC 电驱模块价值量约为 3000-4000 元,加之 OBC、DC/DC 等部件 使用,整车的 SiC 器件价值量约为 4500 元。中压车和低压车会部分采用 SiC 器件, 通过对不同电压新能源车渗透率的计算,我们预计全球车用 SiC 器件市场规模有 望在 2025 年达到 240 亿元以上。
2.1.2 智能化引领汽车下半场革命,计算+感知需求升级
汽车的智能化改变了人与车之间的关系。车正在从根本上改变其产品形态,从移 动工具转变成生活伙伴,智能化的发展将在未来解放人们的双手和注意力,从而 赋予汽车这一产品更丰富的想象空间。同时汽车智能化将有望成为半导体行业新 增长级,其中智能座舱 SoC 以及车载 CIS 传感器有望持续受益于智能化趋势。
智能座舱 SoC:智能座舱渗透率将逐步提升,未来中国市场渗透率将远高于全球。目前全球及中 国智能座舱配置新车渗透率分别为 49.7%与 53.3%,当前中国汽车智能座舱普及 度已经过半,预计未来中国智能座舱产品渗透率的增长将领先全球市场。目前中 国智能座舱主要装备于中高端车型,低端车型装备率较低。
智能座舱兴起诞生新的硬件投资机会,催生大算力 SOC 芯片需求。与传统多芯 多屏方案相比,大算力单芯片解决方案极大降低系统成本,并能提供多屏互动的 智能互联体验,“一芯多屏”成为发展趋势,芯片本身也朝小型化,集成化、高性 能方向发展。座舱 SOC 芯片技术壁垒高,市场集中度高,在国产替代趋势下,国 产座舱 SOC 厂商有望迎来发展机会。
单车搭载智能座舱 SOC 芯片数量:目前智能座舱的核心一般都是 1~2 颗 SOC 芯 片。目前座舱屏幕数量一般还都是一、两块,稍微多的一些车型会使用上三四块, 但随着车辆屏幕数的增加,车内电子元器件(音响、监测等)的增加,单颗芯片 对于这些信息量的处理可能会变得吃力起来,此时有两种方式处理:(1)使用算 力更高的芯片。但是这种方式会导致采购和开发成本的提升,比如集度采用高通8295,所对应的芯片价值量也会更高;(2)采用多 SOC 模式,对芯片进行分工。虽然一芯多屏是可以实现的,但大量数据堆积在一起,需要配合较为复杂的算法。比如目前的理想 ONE 就是采用了这种多颗智能座舱芯片的方式,理想 ONE 搭载 了一颗骁龙 820A 芯片+一颗德州仪器的 Jacinto6 芯片。其中骁龙 820A 芯片负责 驱动 16.2 英寸的中央大屏和 12.3 英寸的副驾驶娱乐屏使用的 Android Automotive 的底层系统,Jacinto6 芯片负责驱动液晶仪表盘和辅助驾驶显示服务使用的 Linux 系统。
单智能座舱 SOC 芯片价格:低端座舱芯片,比如 20 万以上售价的热销车型 比亚迪汉搭载老款高通 625 芯片(高通骁龙 625 是一款消费级芯片,曾主要 搭载于红米 Note4、坚果 Pro、小米 5X 等手机设备),成本价约 15 美元/颗(折 合人民币 100 元)。虽然高通骁龙 625 是一款老芯片,但胜在成本低,性能较 为稳定。高通 820A 的价格为 60 美元;高端高通骁龙 8155P SOC 的价格约为 250 美元(折合人民币约 1688 元)。
测算 2025 年中国智能座舱 SOC 市场规模为 112 亿元:根据中国汽车工业协 会数据,2021年中国乘用车销量2148.2万辆,假设未来按照CAGR=3%增长;假设单 SOC 价格 750 元测算,那么预计 2025 年国内座舱 SOC 市场规模达到 112 亿元,CAGR 为 24%。
车载 CIS:CMOS Image Sensor (CIS):互补金属氧化物半导体图像传感器是一个高度集成的 图像系统芯片。光电效应使得传感器中感光单元阵列产生对应外界色彩和亮度的 电荷信号,而后会被模数转换电路转换成数字图像信号,从而还原出现实的影像。
受益于汽车智能化趋势,智能汽车望成为 CIS 行业下一增长点。目前汽车 ADAS 高级驾驶辅助系统装车率正在快速增长,为了实现自动驾驶功能,单车感知系统 中,摄像头的使用量正在不断增加,根据 Yole,当前 L2++的智能驾驶摄像头装载 量在 8-15 个左右,覆盖整车的 360 度视觉,以及触及舱内乘员监控。未来 L3 级 别自动驾驶则需要 20 个左右的车载摄像头。
汽车智能化驱动车载 CIS 量价齐升。伴随汽车智能化进程,根据 Frost&Sullivan 预测,2020-2025 年全球汽车 CIS 出货量将从 4.0 亿颗增长至 9.5 亿颗,CAGR 达 到 18.89%;全球汽车 CIS 市场规模将从 20.2 亿美元增长至 53.3 亿美元,CAGR 达到 21.42%。
中国车载 CIS 市场规模增速预计将领先全球。随着自动驾驶、云计算、智能网联 技术的发展,及中国智能电动汽车的产销量大幅增长,中国车载 CIS 市场规模增 速预计将领先全球。根据 Frost&Sullivan 预测,2021 年到 2025 年中国车载摄像头 的市场规模将从 76.3 亿元增长到 231.6 亿元,年均复合增长率约为 32.0%。
2.2 AR/VR 拐点已至,交互体验驱动硬件方案优化
2021 年 VR 头显出货破千万,Quest2 销量拉动行业整体销量高增,生态硬件进入 良性循环期,行业迎来奇点。展望未来,根据 Wellsenn XR 预测,2021-2024 年全 球 VR 出货量将从 1029 万台提升至 2570 万台,全球 AR 出货量将从 28 万台提升 至 400 万台。
在 AR/VR 产品的核心模组中,芯片作为算力的核心载体,对 VR 的沉浸感有着全 方位的影响;而摄像头作为定位、VST 等功能的硬件底座,也对使用体验的提升 有着重大意义。将近期发布的 Pico4 作为样本对 VR 头显成本进行拆解。根据 Wellsenn 数据,硬件综合成本中屏幕、SoC、光学、摄像头、RAM/ROM 合计核 心成本达 253 美元,合计占比 69%,其中 SoC 芯片成本约为 60 美元,占比为 16%;摄像头成本约为 26 美元,占比为 7%。两者成本占比排名分别为第二、第四。
2.2.1 AR/VR SoC:芯片全面影响体验,算力升级趋势明显
作为 XR 设备的核心器件之一,系统级芯片 SoC 实现了在一块芯片上集成整个信 息处理系统,在中央处理器 CPU 的基础上扩展了音视频功能和专用接口的超大规 模集成电路,是 XR 设备的计算平台。当前,SoC 已成为功能最丰富的硬件,集 成了 CPU、GPU、RAM、ADC、DAC、Modem、高速 DSP 等各个功能模块,部 分还集成了电源管理模块或其他外部设备的控制模块等。
画质提升+多维度交互催生大算力趋势。当前 VR 一体机物理分辨率虽已达 4K, 但为保证应用的流畅性,实际渲染分辨率会下调,造成模糊感,本质上是芯片算 力不足的妥协方案。PPD 的理想状态是 60,在 100 度 FOV 下单眼分辨率要达到 4K(当前 2K)以上才会接近视网膜级别的清晰度,分辨率的上升会导致需渲染 的像素数成倍增加,给 GPU 带来巨大压力。另外,目前 VR 设备中,交互越来越 多地使用手部追踪和眼部追踪等先进技术来实现自然的交互,而这些追踪都需要 使用人工智能模型,而且随着追踪精度的增加和数据传输的速度提升,模型需要 的算力也在上升。画质提升+多维度交互推动高算力成为 SoC 的主要发展趋势之 一,例如以高通骁龙 865 为基础的骁龙 XR2 整体 AI 算力达到 15TOPS,是骁龙 XR1 的 8 倍。
市面上的头显设备几乎都采用单主控芯片方案,因此全球 AR/VR SoC 市场规模预 计将伴随整体头显设备的出货量增长而成比例提升。而观全球 VR 头显主控 SoC 市场,高配凭借在手机终端积累的技术优势,目前在 AR/VR SoC 市场占据绝大多 数份额,未来在细分领域国产替代空间巨大。
2.2.2 AR/VR CIS:单机多颗摄像头实现全方位交互
在 XR 中,更多的摄像头可以更好实现深度识别、眼动跟踪、头动跟踪等功能。目前 AR/VR 中应用较多的摄像头主要有彩色拍照、黑白拍照、结构光、ToF、空 间定位、眼球追踪摄像头等。Meta 于 22Q4 发布的 Quest Pro 中共用到 16 个摄像头(眼镜 10+手柄 3×2),其中15 个来自豪威,1 个来自 SONY。
依据 Wellsenn XR 预测,2024 全球 AR/VR 出货量合计将达到 2970 万台,假设平 均单台搭载 8 颗摄像头计算,未来 VR 眼镜带动的摄像头需求规模预计将达到 2 亿颗级别,XR 或将成为 CIS 企业重要的成长曲线。
2.3 DDR5 世代更迭引领新兴内存接口及配套芯片需求
内存代数常见的有 DDR DDR2 DDR3 DDR4,且每一代都不兼容,目前最新代数 DDR5 正在加速渗透。在 DDR5 内存标准下,最高内存传输速度能达到 6.4Gbps, 是 DDR4 最高传输速率的两倍。此外,DDR5 也改善了 DIMM 的工作电压,将电 压从 DDR4 的 1.2V 降至 1.1V,向着更低功耗方向演进。
根据 JEDEC 定义,在 DDR5 世代,服务器内存模组 RDIMM/LRDIMM 搭配一颗 寄存时钟驱动器(RCD)、一颗串行检测芯片(SPD)、一颗电源管理芯片(PMIC) 及两颗温度传感器(TS),此外 LRDIMM 还需要配置 10 颗数据缓冲器(DB)。其中相较于 DDR4,SPD、PMIC 和 TS 为 DDR5 新增配套芯片,相关芯片市场规 模有望实现大幅度增长。
内存接口芯片向着更高的传输速率和支持更大的内存容量趋势发展,价值量有望 显著提升。DDR5 升级带来的内存容量从 16 Gbit 提升至 64 Gbit、内存密度提高 一倍、速率翻倍以及性能的大幅度增长,使得对 DDR5 内存接口芯片性能需求进 一步提升。DDR5 第一子代内存接口芯片支持的最高传输速率可达 4800MT/s,相 比 DDR4 最后一个子代产品提升幅度达 50%,同时,JEDEC 组织已经明确规划了 DDR5 第二子代、第三子代的产品,其最高传输速率分别可达 5600MT/s 和 6400MT/S。在未来,更高的传输速率和支持更大的内存容量将是内存接口芯片行 业发展的趋势和动力,每一代产品的升级将有望助推价值量以及价格持续增长。
DDR5 新增串行检测集线器(SPD)、电源管理芯片(PMIC)、温度传感器(TS) 配套芯片带来增量需求。其中 SPD 内部集成EEPROM、I2C/I3C 总线集线器(Hub) 和温度传感器,用以增强系统管理能力;PMIC 包含直流-直流降压转换器,线性 稳压器等器件,主要为内存模组上的其他芯片提供电源支持;TS 则主要实现对内 存模组的温度管理。
PC 市场 DDR5 升级带来接口芯片新增量。在 DDR5 时代,普通台式机及笔记本 电脑常用的内存模组 UDIMM/SODIMM 需要新增搭配一颗 SPD 及一颗 PMIC,相 关芯片的市场规模有望实现大幅度增长。另外,到 DDR5 中期,PC 端内存模组还 将新增一颗时钟驱动器(CKD 芯片)对内存模组的时钟信号进行缓冲再驱动。
3 重点公司分析
3.1 汽车电动、智能化重点公司
3.1.1圣邦股份
圣邦微电子股份有限公司成立于 2007 年,并于 2017 年在深交所科创板上市,是 一家专注于自主知识产权模拟集成电路研究、开发与销售的半导体设计公司。公 司产品类型丰富,涉及下游领域广泛,包括 25 类 4000 多款可售产品型号,涵盖 信号链和电源管理两大领域。公司致力于研究高性能、高品质的模拟集成电路产品,注重研发投入,开发并积 累了全球先进水平的技术与产品,包括高精度运放、高速比较器、高精度 ADC、 大动态背光 LED 驱动、高效低功耗电源管理芯片等。公司的模拟芯片产品可广泛 用于于消费类电子、通讯设备、工业控制、医疗仪器、汽车电子等领域,以及物 联网、新能源、智能穿戴、人工智能、智能家居、智能制造、5G 通讯等各类新兴 电子产品领域。
在汽车领域,公司的高效锂电池充电器、超低功耗的升压 DC/DC 转换器和降压 DC/DC 转换器等产品广受汽车厂商好评。同时,公司开展针对汽车领域的新产品 研发,于 2021 年正式启动了对公司电压基准芯片的 AEC-Q100 车规标准升级, 并于今年推出了首款支持 AEC-Q100 车规标准的电压基准芯片 LM431BQ,目前 已经正式规模量产并交付用户使用。LM431BQ 支持 AEC-Q100 Grade 1 的温度 要求,可在-40℃~125℃下稳定工作,可调整电压 VREF to 36V,常温下参考电压精 度达到 0.5%,保证低噪声输出;凭借内部电路的独特设计,芯片对于输出电容的 大小没有限制,大大便利了终端客户的应用。
公司 2022 年前三季度实现营收 24.12 亿元,同比上升 57.13%,归母净利润 7.51 亿元,同比上升 66.52%。2022 年前三季度公司毛利率达到 60.10%,同比上升 5.35pcts,净利率达到 30.72%,同比上升 1.67pcts。
3.1.2 纳芯微
纳芯微电子有限公司成立于 2013 年,主营业务为高性能、高可靠性模拟集成电路 的设计、开发、生产与销售,是一家半导体设计公司。公司于 2022 年在上交所上 市,技术领域覆盖模拟和混合信号芯片,产品目录丰富,目前可提供 1000 余款可 供销售的型号。
公司主要发力信号感知、系统互联、功率驱动三大方向,并专注于围绕各个应用 场景进行产品开发,由传感器信号调理 ASIC 芯片出发,向前后端拓展并推出了 集成式传感器芯片、隔离与接口芯片以及驱动与采样芯片,形成了信号感知、系 统互联与功率驱动的产品布局,产品被广泛应用于消费电子、汽车电子、工业控 制和信息通信行业。公司积极布局汽车电子领域,拥有过硬的车规级芯片开发能力、丰富的量产经验 和优秀的品控能力。目前公司可应用于汽车电子的产品包括集成式压力传感器芯 片、数字隔离芯片、隔离接口芯片、驱动芯片、采样芯片,并且正在对以上产品 进行车规级优化。其中,公司推出的 NSA9260 系列是满足 AEC-Q100 标准的高集 成度的汽车级压力传感器信号调理专用芯片,支持过压及反压保护,支持 0-5V 模 拟电压输出和 PWM 输出,并支持丰富的传感器诊断功能,目前已经在汽车前装 市场批量出货。
公司 2022 年前三季度实现营收 12.76 亿元,同比上升 120.38%,归母净利润 2.42 亿元,同比上升 57.14%。2022 年前三季度公司毛利率达到 51.18%,同比下降 2.88pcts,净利率达到 18.97%,同比下降 7.63pcts。
3.1.3 思瑞浦
信号链与电源双轮驱动,融合发展嵌入式处理器。思瑞浦是一家专注于模拟集成 电路产品研发和销售的集成电路设计企业。公司自成立以来,始终坚持研发高性 能、高质量和高可靠性的集成电路产品,包括信号链、电源模拟芯片和数模混合模 拟前端,并逐渐融合嵌入式处理器,为客户提供全方面的解决方案。目前,公司的产品主要涵盖信号链模拟芯片和电源管理模拟芯片两大类产品,包 括运算放大器数据转换芯片、LDO、DC/DC 转换器、电源监控电路、马达驱动及 电池管理芯片等。产品已进入众多知名客户的供应链体系,应用范围涵盖信息通 讯、工业控制、监控安防、医疗健康、仪器仪表、新能源汽车等众多领域。公司 在 2021 年成立嵌入式处理器事业部,进行 MCU 相关产品的研发,针对同时需要 模拟产品和数字处理能力的特定应用推出各类产品,进一步丰富产品类别,为客 户提供更加全面的解决方案。2022 年第四季度,公司首款 MCU 产品已完成流片。
持续推进平台化发展,加强车规级产品业务建设。公司致力于成为一家模拟与嵌 入式处理器的平台型芯片公司,在信号链和电源管理芯片的基础上,逐渐融合嵌 入式处理器,为客户提供更加全面的芯片解决方案。2022 年,公司围绕上述发展 战略,坚定推进平台化业务布局,不断加大在车规技术与产品方面的投入,积极 参与汽车芯片标准体系建设,加强车规功能安全体系建设,推进全车规流程的产 品研发。2022 年,公司作为研究工作单位之一,积极参与汽车芯片标准体系建设, 助力集成电路产业和汽车产业的协同创新发展。同时,公司进一步加强车规功能 安全体系建设,并持续推进车规级产品研发,首颗汽车级放大器销售规模逐步提 升,首颗车规级低压差线性稳压器实现量产。目前已能为新能源汽车部分重要组 件提供全套应用方案。
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