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【民生电子】雷达芯片深度报告:相控阵雷达迭代,国产化器件起航

民生电子方竞团队 千帆竞渡电子研究 2022-12-26

摘要


数字阵列雷达转换关键时期,核心组件需求持续上涨。相控阵雷达经历无源相控阵雷达、有源相控阵雷达、数字阵列相控阵雷达的依次迭代过程,数字阵列相控阵雷达在抗干扰能力、探测精度、功能多样性等方面均具有突出优势,其低功耗、高稳定、高精度的特点也使其成为目前相控阵雷达发展的重要方向之一。随着相控阵雷达结构转型升级,有源模拟和数字阵列相控阵雷达逐渐扩大应用,其核心组件如ADC/DAC芯片、T/R组件的用量呈倍数上涨,市场空间成长可观。

相控阵雷达覆盖多个应用领域,下游领域广阔。相控阵雷达下游包含星载、机载、弹载、舰载、车载、地面等多个应用领域,在舰载、机载等领域,各国均加快数字阵列相控阵雷达在特种设备上的应用,满足海、陆、空全方位的军事需求。随着特种设备的型号不断优化,相控阵雷达用量加大、数字化趋势明显。未来数字阵列相控阵雷达在下游应用领域的列装节奏有望进一步加快,带动各组件需求持续提升。

相控阵雷达各模块迭代优化,国产化趋势下元器件厂商充分受益。相控阵雷达系统主要包含相控阵天线、T/R组件、中频处理芯片、基带芯片、FPGA等核心组件。随着相控阵雷达技术的更新,对核心组件的要求也向高频段、集成化、轻量化等方向发展。当前元器件在功能上的重要性正不断提升,而上游特种半导体国产替代仍有较大空间。为充分实现供应链安全可控,技术优势明显、性能追赶海外龙头的国产化特种半导体厂商较为受益。业绩层面,当前下游高景气叠加国产化诉求强劲,特种半导体厂商近年业绩表现突出。一方面,相控阵雷达结构升级带动了核心组件用量上涨,核心组件供应厂商持续放量,业绩表现亮眼;另一方面,T/R组件、ADC/DAC芯片等关键组件的国产化诉求强烈,国产替代空间较大,未来有望进一步增长,相关公司的成长空间可期。 

投资建议: 当前特种半导体赛道核心逻辑为下游高景气和上游元器件国产替代,同时考虑到相控阵雷达技术升级,我们建议关注三条主线:1)相控阵雷达技术路线升级过程中的核心受益标的,如臻镭科技、国博电子;2)下游应用领域高景气,业绩快速增长的标的,如振华风光、国博电子;3)技术优势明显,国产替代空间广阔的标的,如臻镭科技、振芯科技、铖昌科技。

风险提示:1)行业竞争格局变化的风险;2)下游需求波动的风险;3)产能释放不及预期的风险。


一、 相控阵雷达迎新发展阶段,下游应用空间广阔

1.1 雷达技术更新换代,数字相控阵雷达应时而生

1.1.1 传统雷达革故鼎新,满足多功能需求

从20世纪30年代雷达诞生开始,雷达的发展大致经历了四个发展阶段。20世纪60年代开始相控阵雷达出现,逐渐替代传统机械扫描雷达,20世纪70年代开始,相控阵雷达大量投入使用,并开始由无源相控阵雷达转向有源相控阵雷达。从20世纪80年代开始,数字阵列技术开始被研究使用于相控阵雷达中,直至今日,数字阵列相控阵雷达仍在进一步的研究发展。总体来看,对于雷达的需求,逐渐向功能数字化、目标多样化、环境复杂化的方向转变。

 与传统机械扫描雷达相比,相控阵雷达更具优势。20世纪70年代开始,各国大规模发展相控阵技术。传统雷达的工作原理是向空中发射电磁波束,用机械方式转动雷达天线,使波束扫过一定区域,接收目标信号反射的回波后,对目标进行定位和测距。相控阵雷达在天线设置上与传统雷达存在差异,相控阵雷达通过在平面天线上排列多个辐射组件,电子计算机控制辐射单元电流来改变波束方向进行扫描,从而实现更远距离、更多目标、更高精度的扫描探测。

当下正处于模拟相控阵雷达像数字相控阵雷达升级阶段。相控阵雷达的技术迭代可分为无源相控阵、有源相控阵、数字阵列相控阵三个阶段,数字阵列推动了有源相控阵雷达技术的进步,进而促进了数字阵列雷达的提出和发展。总体来看,相控阵雷达朝效率更高,体积更小,可靠性更高,灵活性更强的趋势不断更新迭代。

数字阵列相控阵雷达各方面性能优势突出。与模拟相控阵雷达相比,数字相控阵雷达在抗干扰能力、探测精度、功能多样性等方面均具有突出优势,其低功耗、高稳定、高精度的特点也使其成为目前相控阵雷达发展的重要方向之一。未来,随着高速数字信号处理技术的进一步发展,数字相控阵雷达正逐渐渗透各应用领域,对于相控阵雷达核心组件的需求也迎来新的变化。

1.1.2 相控阵雷达结构升级,核心组件需求持续上升

从无源相控阵到有源相控阵,T/R组件数目大幅上涨。无源相控阵雷达仅有一个中央发射机和一个接收机,发射机产生的高频能量经计算机自动分配给天线阵的各个辐射器,目标反射信号经接收机统一放大,只在天线模块使用一个T/R组件。有源相控阵雷达的每个辐射器都配装有一个发射/接收组件,每一个组件都能自己产生、接收电磁波。在图5中,整个有源相控天线阵分为m个子阵,每个子阵有n个天线单元通道,每个天线单元上接有一个T/R组件,对T/R组件的使用量大大上升。

从有源模拟相控阵到数字阵列相控阵,ADC/DAC芯片用量上升。模拟相控阵与数字相控阵主要的区别在于波束形成位置的不同,有源相控阵雷达多个收发通道共用一个ADC/DAC芯片,而数字阵列相控阵雷达是为每个相控阵通道单元或模块配备等量的射频直采ADC/DAC,以实现海量多波束空间合成。


1.2 伴随相控阵雷达技术升级,元器件需求快速提升

1.2.1 相控阵雷达各功能模块与时俱进

相控阵雷达主系统要包括相控阵天线、收发组件和信号处理系统。传统雷达系统主要由天线、发射机、接收机、信号处理机、数据处理机和显示器等若干分系统构成。相控阵雷达与传统雷达结构上的区别主要在于雷达天线系统。因其具有天线波束变化快、空间功率综合能力强的特点,可完成多目标跟踪、高数据率搜索等工作,在舰载预警、敌我识别、侦察监视、气象预测等特种、民用领域应用广泛。

相控阵雷达不断发展,各阶段雷达核心组件组成及功能发生变化。无源相控阵雷达配置了中央功率产生器,可以通过雷达内的无源网络对发射功率进行调整,如使用透镜系统或波导网络对阵元的信号发射功率进行分配等,每一阵元分配了独立的移相器。有源相控阵雷达则是为每一阵元配置了一组完整的T/R组件,利用该组件完成中央功率产生器的相关功能,且其功能更完善如相位与增益可调,集成度与灵敏度更高。数字相控阵雷达则将进一步提升了固态集成电路的占比,将数字波束形成技术应用到相控阵雷达中来提升雷达的扫描频率、扫描范围以及抗干扰性。

1.2.2 相控阵天线:相控阵雷达核心组件

相控阵天线是相控阵雷达的核心组件,相控阵雷达与其他雷达在外观上主要区别在于天线阵面的不同,相控阵雷达的天线通常是一个平面,在这个平面内按一定规律分布着许多天线单元,形成电子阵列,通过改变部分单元的相位,雷达的波束就能在一定范围内进行移动,移动速度快于机械操作。

有源相控阵天线具有波束快速扫描、高速灵活的波束调度、信号能量的分配与转换、自适应调整等特点。相比反射面天线,相控阵天线能更好地实现自主控制、目标跟踪和空间扫描功能。有源相控阵天线具有高增益、多点波束、波束在轨重构等特点。大型相控阵雷达天线阵面包含上万个天线单元,每个阵面基本模块集成了天馈、收发、校正、监控、供电和环控等系统,设备量多,逻辑关系复杂,安装要求高。

为不断满足高速目标和隐身目标的需求,相控阵天线也逐渐向着高频段、大型化和轻薄化的方向发展。传统单一功能的天线难以满足需求,伴随着先进微电子技术的发展,要求有源相控阵天线在功能性是上能够实现组件的高密度集成,即能节省安装控件,又能根据雷达系统功能需求进行灵活的阵列设计。随着相控阵天线朝着高集成、高智能和高精度的方向发展,天线规模日益庞大、天线真元和通道数量越来越多,设备体积不断减小。

1.2.3 T/R组件:决定相控阵雷达性能关键器件

T/R模块是有源相控阵雷达发展的核心,整个有源相控阵雷达系统由成百上千个辐射器按照一定的排布构成,每个辐射器后端均连接一个单独有源相控阵 T/R 组件,在波束形成器的控制下,对信号幅度和相位进行加权控制,最终实现波束在空间的扫描。因此,有源相控阵T/R 组件的性能参数直接决定相控阵雷达系统的作用距离、空间分辨率、接收灵敏度等关键参数。此外,有源相控阵雷达需要数量众多的 T/R 组件共同构成有源相控阵阵面,有源相控阵 T/R 组件的性能也进一步决定了有源相控阵雷达系统的体积、重量、成本和功耗。

收发合一的T/R组件包括发射支路、接收支路及射频转换开关及移相器。每个T/R组件主要由发射高功率放大器(HPA)、滤波器,限幅器,又有低噪声放大器(LNA)、衰减器及移相器、波束控制电路等组成。是集高频、低频、大信号、小信号、数字与模拟为一体的复杂电子设备。

随着雷达的快速发展,T/R模块正朝着频带宽、信号质量好、散热好、增益与效率高、稳定可靠等方面推进。随着微电子技术的发展,这些组件的平均无故障时间已经达到数百乃至数千小时。良好的可替换性大大保障了相控阵雷达的可靠性。

国企占据T/R组件主要供应地位,民企各有优势。国内具有相控阵 T/R 芯片研发和量产的单位主要为军工集团下属科研院,包括中国电科 13 所和中国电科 55 所,以及少数具备三、四级配套能力的民营企业。中国电科 13 所和中国电科 55 所基于其技术积累、资金规模、客户渠道等优势,在国内占据较大市场份额,民营企业则凭借各自的技术和项目优势,占据一定的市场份额。

1.2.4 中频处理芯片:直接影响雷达系统精度及距离的关键单元

中频信号处理单元是相控阵雷达的核心模块之一,它的主要作用是在雷达发射信号时,通过模拟/数字转换方式生成预置相位和幅度的中频信号,然后传送至雷达的射频收发(T/R)模块上进行变频和功率放大;在雷达接收信号时,对来自射频收发(T/R) 模块的中频模拟信号进行模拟/数字转换,并做幅度、相位校正以后,将数据发送给雷达信号处理机。

中频处理单元应用广泛,覆盖特种、民用等领域。超高速射频收发芯片和数据转换芯片是软件无线电、电子战、雷达等需要高宽带和高采样率应用的核心器件,在国防、航天等领域,数据转换器直接决定了雷达系统的精度和距离。在民用领域,高速高精度 ADC/DAC 芯片也可以满足 4G5G的高带宽性能需求。因此,高性能射频收发芯片和数据转换器在现在信息化高科技产品中有着重要的作用,随着信息化产业在各行各业的渗透,其应用领域也得到不断的拓展。

ADC/DAC大量应用于数字相控阵雷达,性能要求进一步提高。数字相控阵雷达中,其核心的数字化需要大量的高性能 ADC/DAC 工作于单元级或模块级射频组件后,用于将雷达收发变频后的模拟中频信号转换为数字信号以实现高精度的数字域波束合成和处理解算。通常雷达的瞬时带宽可高达数 GHz,且所需处理信号的动态范围高达 60dB 以上,因此对 ADC/DAC 的带宽和位数均提出了非常高的要求。同时随着数字芯片的面积越来越小,与之配套的信号链模拟芯片也会在更多新技术的推动下朝着小型化、低功耗和高性能的方向发展。

ADC/DAC国产化需求强烈,技术龙头更具优势。国内特种行业ADC/DAC芯片国产化诉求强,国内供应商当前供给能力主要集中在2.5Gsps采样率以下产品,3Gsps采样率以上高端产品国产化供应能力仍然较弱。

1.2.5 FPGA:为相控阵提供可靠解决方案

FPGA具有高集成、可重复编辑性、高速并行运算特性等特点,成为相控阵波控系统采用的主流芯片方案之一。FPGA现场可编程门阵列是基于SRAM Look-UP-Table查询表的数字逻辑芯片,是半定制化、可编程的集成电路,可以现场灵活配置成各种应用任务,例如计算任务、控制业务、通信业务等。相控阵雷达通过软硬件控制来实现波束指向相较于阵面的改变,其波束控制系统的性能的推进也进一步推动波束控制系统从波控码解算发展到了现在的相控阵系统的综合控制系统,FPGA作为主控芯片因其处理速度快、处理数据实时性强、开发周期短、运行速度快和项目研发成本低等特性,越来越被广泛使用。

FPGA逐步改进,迎来新发展方向。波控系统逐步向数字化、小型化、集成化、灵活化的趋势发展。随着国内外对于相控阵雷达不断的设计改良,其波控系统也逐步有了更高性能的需求。作为波控系统的主控芯片,FPGA的研发也无疑走向新的发展阶段。从FPGA发展来看,高性能、高带宽、高集成度的高端FPGA和“CPU/GPU+FPGA+专用加速引擎“的多核异构SOPC将成为两大重要趋势。

特种领域FPGA国内生产厂商主要为紫光国微、复旦微、成都华微三家公司,竞争格局较为集中。其中紫光国微产品布局最为全面,复旦微于20195月推出自主知识产权亿门级FPGA产品,成都华微承接FPGA国家科技重大专项,拥有自主创新FPGA架构设计与技术、工艺适配设计技术和高速低功耗设计技术等,FPGA产品规模最高可达7000万门级。


二、 下游领域不断拓宽,特种行业前景向好

2.1 星载:相控阵天线优势明显,提高工作频段成新趋势

星载雷达主要用于地面成像、高程测量、洋流观测及对运动目标的实时监测等。其覆盖面积远超相同规模地面雷达,能够有效减少地面设备的放置数量、降低地形及植被覆盖的影响、扩大监视范围等。美国是研究和发射星载最多的国家。冷战期间,美苏开始星载雷达的研制工作,其成果已广泛应用于多种星载合成孔径雷达及卫星遥感雷达。目前,基于星载平台的星载有源相控阵雷达已成为军事侦察和战略预警的重要手段。

星载有源相控阵雷达快速发展,市场容量不断扩大。早在1988年,美国用“阿特兰蒂斯”号航天飞机投放一颗军用星载相控阵雷达“长曲棍球 ISAR,其空间分别率已达1m,在当时是分别率最高的空间雷达。20029月发射的LIGHT-SARNASA喷气推进实验室开发的一项轻型合成孔径雷达技术,卫星主要采用L波段有源相控阵天线。2020年,SpaceX提出了“星链”星座及其地面终端的“星链”计划,以SpaceX公司为代表纷纷组建低轨通信卫星星座,作为构建卫星组网和星间链路核心器件,相控阵雷达将受益于军事卫星系统市场规模扩张,拥有广阔的市场空间。

星载相控阵雷达代际更新带动组件要求进一步提升。相控阵天线是星载相控阵雷达的核心组件之一,星载可展开有源相控阵天线可实现灵活的波束扫描以满足波束指向的要求,同时具有高增益、低副瓣、高分辨率和高可靠性等优点。受运载火箭发射平台及装载平台体积限制,星载有源相控阵天线具有复杂的展开机构,因此卫星系统的轻量化主要集中在有源相控阵天线结构的轻量化,同时,星载相控阵天线也有不断向高频段集中的趋势。


2.2 机载:探测功能经久不衰,机载雷达需求广阔

有源相控阵雷达赋予飞机抗击多目标能力,作战优势明显。与传统机械扫描雷达相比,有源相控阵具更大功率孔径乘积,波束调度高速灵活,使之在作用距离、抗干扰、可靠性和天线隐身设计等方面都具有明显优势,极大拓宽了机载雷达抗击多目标、探测远目标的能力。

机载有源相控阵雷达大量列装,更新战机配置。21 世纪的美国战斗机雷达、预警机雷达都广泛采用了有源相控阵技术。事实上,除了F/A-22F-35等四代机都装备了有源相控阵雷达之外,现役的美军战斗机、轰炸机、预警机、对地监视飞机的雷达也都换装了有源相控阵雷达。在欧洲,法国的“阵风”战斗机和俄罗斯的 MIG35 也更新换代为有源相控阵雷达配置。美军在 F-35 战机上的 AN/AGP-81 全功能数字相控阵雷达,进一步具备“侦干探通”一体化工作能力。

先进机载有源相控阵雷达对T/R组件需求持续扩张。Captor-E是由欧洲雷达联合体研制的机载有源相控阵雷达,该雷达前端采用创新“复位器”设计,覆盖范围更大;AN/APG-77机载有源相控阵雷达是由美国Northrop公司和Raytheon Electronic System公司共同研制的,具有超低的可观测性、高机动性和高可靠性;AN/APG-81是由Northrop Grumman公司研制的机载有源相控阵多功能火控雷达,该雷达配备先进“多通道”接收机,显著提高了处理速度。三种机载有源相控阵雷达均使用大量T/R组件,显著提高了载机的作战能力。


2.3 弹载:相控阵雷达导引头发展,为精确制导提供可能

自第二次世界大战后出现了雷达寻的制导系统以来,雷达导引头已经历了70多年的发展过程。20世纪80年代,美国为轻型大气层外导弹计划研制了平面相控阵雷达导引头,到20世纪90年代,美国空军的莱特实验室完成了有源共形相控阵雷达导引头的设计和研制。2004年,雷神公司研制出了第一个相控阵雷达导引头样机。采用有源相控阵技术的雷达导引头将天线、伺服系统和收发系统集成在一起,大大减小了整个导引头的体积和质量。为精确制导武器应对未来战场威胁提供了一种有效的解决手段。

相控阵导引头具有发射功率大、噪声系数小的优点。相控阵雷达导引头突破了普通机械雷达扫描导引头固定波束形状、固定波束驻留时间、固定扫描方式等诸多限制,具有灵活的波束指向已驻留时间,可控的空间功率分配 及时间资源分配、高度集成等特点。从而提升了导引头的攻击能力和攻击精度。随着各国对于军事化强国建设要求的进一步提高,弹载相控阵雷达技术正在进一步发展,弹载多模导引头正成为新的发展趋势。

导引头市场广阔,弹载相控阵雷达大有可为。导引头作为导弹的“眼睛”,可有效地把导弹和目标关联起来并输出它们之间的相对运动信息。导引头是价值量占比最高的部分。根据《防空导弹成本与防空导弹武器装备建设》中关于导弹按价值量拆分的描述,导引头和动力装置占据40%~60%的成本。随着我国国防需求的日益增加,未来导弹数量将不断增加,相应配套的有源相控阵导引头也将正相关增加,未来市场规模广阔。


2.4 舰载:有源相控阵促集成化发展 

舰载雷达作为海上作战重要探测装备,正发挥越来越重要作用。舰载相控阵雷达可以同时实现搜索、识别、跟踪、制导和探测等功能,能同时监视和跟踪多个目标,抗干扰性能好,可靠性高。相控阵技术运用于舰载雷达主要有以下优势:1)集成度高;2)防导能力好;3)灵敏度高;4)负重轻,体积小。

舰载相控阵雷达采用更先进固态器件,对T/R组件需求上升。目前舰载相控阵雷达正不断适应多功能、多任务、平面化、隐身等发展需求,不断加强先进固态器件如T/R组件等和高新技术的应用,提高水面舰艇作战能力,更好完成海上作战任务。

当前世界主要军事强国均加强了相控阵技术在舰载雷达的应用,舰载雷达需求量增大。装载在俄罗斯“库兹涅佐夫”号航空母舰上的“天空哨兵”雷达由平面阵列天线、发射机、信号处理机、12 台大型数字式计算机、控制台以及辅助设备组成。该雷达的相控阵天线由 4 块固定矩形平面阵列组成,每个阵面的独立的辐射单元为 5100个,4 个阵面共有 20400个辐射单元。除此之外,还装有识别未知舰船的敌我识别问询机、通用数据链射频系统、超短波数据链天线、敌我识别辅助天线、电子侦察综合射频天线所需的相控阵雷达。舰载雷达在特种行业装配数量较大,市场空间广阔。

数字阵列相关技术越来越多应用于成舰载相控阵雷达。随着对于舰载雷达探测精度、功能多样性等方面的要求,数字阵列雷达逐渐成为舰载雷达新应用趋势,以AMDR(AN/SPY-6(V))雷达为例,AMDR是美国海军下一代综合舰载雷达系统,是全球第一部以防空反导一体化为核心的多功能双波段有源相控阵舰载雷达,各方面性能得到极大提升,AMDR雷达采用了模块化、氮化镓半导体以及数字波束形成等多项新技术。20207月美军向DDG-125交付首台AN/SPY-6有源相控阵雷达系统。


2.5 车载:联动防空系统,雷达结构轻量化发展 

车载雷达在低空,近程防空等领域扮演着重要角色。对于装备于武器平台车上的车载有源相控阵雷达,其主要作战任务是针对导弹发射阵地以及机动发射架的综合防抗需求,对防区内各类飞机、巡航导弹以及精确搜素炸弹等进行搜索、跟踪与制导。其性能好坏直接决定了战车的综合性能以及战车战场生存能力。我国现役的主力车载相控阵种类型号繁多,主要应用于防空警戒、引导及安控等,比如在中国在国际国防电子展览会上展出的中电科14YLCCLC系列车载雷达,主要用于坐标警戒监视和防空系统配套。

复杂载荷目标驱动各项指标优势升级。车载有源相控阵雷达在战场服役过程中常常需要面临各种复杂载荷环境,例如野外大风载荷、炮弹尾焰产生热冲击载荷、路面崎岖导致的随机振动载荷,因此在车载有源相控阵雷达的研制过程中,需要进一步增加对其安全性可靠性的考虑。同时,作为地面武器装备,战车的机动性至关重要,因此在车载有源相控阵雷达的研制过程中,雷达结构轻量化也成为考量的关键指标之一。


2.6 地面:陆基相控阵雷达加强防御网络

陆基相控阵雷达作为防空系统的重要组成部分,均被各国不断研发与应用。美国NMD(国家导弹防御系统)由5大部分组成,即预警卫星、改进的预警雷达、地基雷达、地基拦截弹和作战管理指挥控制通信系统。陆基雷达在防御系统中起着很重要的作用。

相控阵技术有效提升了陆基预警雷达的预警探测效率。以美国为弹道导弹防御系统研制的早期预警相控阵雷达“铺路爪”AN/FPS-115为例,AN/FPS-115采用密度加权方式,且是收发合一的天线阵面,因而有源天线单元总数约有1800个固态T/R组件。整个雷达天线阵分为五十六个子天线阵,每个子天线阵内的功率分配网络及所有T/R组件均相同。其一般探测距离可达4800km,且采用空间功率合成模式,可获得探测与跟踪多目标高功率的要求(其发射机总的输出峰值功率600kW,平均功率150kW),这样可以降低对于馈线系统承受的高功率、传输线损耗以及发射系统对初级电源的功率要求,从而增强了整个馈线系统的综合化、标准化、模块化设计程度。


三、 相控阵雷达技术持续发展,元器件公司充分受益

3.1 臻镭科技:深耕特种模拟芯片,技术为核优势凸显

3.1.1 专注特种行业半导体,营收表现亮眼

臻镭科技是国内特种行业通信、雷达领域中射频芯片和电源管理芯片的核心供应商。公司专注于集成电路芯片和微系统的研发、生产和销售。自成立以来,公司始终聚焦于高性能集成电路芯片的技术攻关,产品主要面向特种行业客户,下游应用领域涵盖无线通信终端和通信雷达终端。

2021年臻镭科技全年营收1.91亿元,同比增长25.28%,归母净利润0.99亿元,同比增长28.48% ,22年前三季度臻镭科技营收1.49亿元,同比增长49.02%,归母净利润0.71亿元,同比增长72.85%。整体成高速增长态势,发展势头良好。

公司主要产品包括电源管理芯片、射频前端芯片、射频收发芯片及高速高精度ADC/DAC芯片、微系统及模组。22年上半年,公司实现营业收入1.05亿元,其中射频收发芯片0.50亿元,电源管理芯片0.43亿元。从收入构成来看,射频收发芯片及高速高精度ADC/DAC芯片和电源管理芯片成主要收入来源,微系统及模组收入占比从21年开始逐步提升。

业务规模,研发投入进一步扩大,费用率动态调整。公司自2018年跨越技术积累期后,在营业收入,利润不断增长的同时,其研发费用,销售费用,管理费用及财务费用根据实际经营情况动态调整。前三季度公司研发费用达4466万元,研发费用率29.94%,研发费用同比增长71.44%,不断加大研发投入力度。

3.1.2 率先布局高速领域,下游需求强劲

臻镭科技主营产品主要应用于无线通信终端、雷达通信系统等方面,应用场景不断丰富。臻镭科技具体产品应用涵盖多个方面,在特种领域应用包括无线通信终端、通信雷达系统、电子系统供配电等,并逐步拓展至民用领域,如移动通信系统、卫星互联网等领域,应用前景广阔。

臻镭科技在ADC/DAC领域成为少数供给3Gsps采样率以上产品的厂商。在数字相控阵雷达领域,臻镭科技的高性能ADC/DAC 芯片产品具备高达3GSPSADC)、12GSPSDAC)采样率和 14 位分辨率,为数字相控阵雷达系统核心性能指标如探测距离、速度分辨力等提供带宽和动态性能支撑,技术优势明显。

射频收发芯片应用领域广泛,下游持续放量。射频收发芯片及高速高精度 ADC/DAC 的下游应用主要包括雷达、卫星互联网、无线通信等领域。尤其在数字阵列相控阵雷达领域需求量俱增,随着相控阵雷达从模拟相控阵向数字相控阵迭代升级,其内部结构变化使得对于ADC/DAC芯片组件的需求呈倍数上升。同时ADC/DAC芯片亟需进口替代,国产化诉求强烈。射频收发芯片及高速高精度ADC/DAC芯片作为臻镭科技的核心业务,下游市场需求持续上涨,未来国产市场空间较大。

专注创造领先技术优势,国内特种芯片核心供应商。臻镭科技作为高速领域率先布局的企业,最先定型量产高速高精度ADC/DAC芯片。在终端射频前端芯片、ADC/DAC、电源管理芯片等领域均具有领先优势。在高速高精度ADC/DAC领域,国内其他厂商无同类可比性能产品,竞争格局优异,未来有望占据更大市场份额。

投资建议:我们预计2022-2024年公司归母净利润为1.41/2.06/2.68亿元,同比增长42.3%/46.4%/30.2%,当前市值对应PE108/74/57倍,我们看好当前公司产能持续提升,高门槛产品占比提升,营收稳步增长,未来新市场开拓值得期待,维持“推荐”评级。

风险提示:产能释放不及预期的风险;新产品营收增长不及预期的风险;行业景气度变化的风险。


3.2 振芯科技:打造北斗全产业链条,坚持研发核心

3.2.1 大力发展北斗核心业务,利润增势向好

振芯科技自成立以来,主要围绕北斗卫星导航、核心电子元器件方向发展,是业内少数具备“元器件—终端—系统应用”完整产业链发展格局的卫星导航企业。作为国家重点支持的北斗系列产业化基地,振芯科技在行业内形成领先优势,是北斗卫星导航领域龙头企业之一。

振芯科技主营业务包括集成电路、北斗导航综合应用、智慧城市建设运营服务三个板块。公司22年上半年集成电路业务营收2.62亿元,同比增长77.45%,北斗终端及运营1.41亿元,同比下降2.57%,智慧城市建设运营服务实现收入0.96亿元,同比增长46.02%。从收入构成来看,集成电路业务与北斗终端运营两大板块占比超80%,为振芯科技核心业务。

振芯科技业绩高速增长,顺利抓住需求强劲机遇。2021年,公司实现营业收入7.94亿元,较上年同期增长37.48%,归母净利润达1.51亿元,较上年同期增长87.91%22年前三季度营收达7.06亿元,同比增长40.80%,归母净利润2.13亿元,较上年同期增长71.18%,整体业绩呈较快速度增长趋势。

营收业绩持续增大,费用率稳定收窄。22年前三季度销售费用率5.25%,管理费用率13.57%,研发费用率11.37%,财务费用率0.57%,随着公司规模扩大,销售费用率也呈稳步下降趋势,22前三季度研发费用8026.73万元,同比增长23.57%,公司研发投入不断加大,始终坚持以研发创新为核心。

3.2.2 “十四五”带动行业增长,紧握技术竞争优势

振芯科技主要产品可分为集成电路产品、北斗导航综合应用产品、智慧城市建设产品三大板块。公司不断研发新产品延续传统核心业务优势,其北斗系列产品持续更新换代,促进北斗导航向复杂电磁环境、高动态等领域应用。

“十四五”规划大力推进集成电路行业及北斗卫星行业的发展建设,根据中国半导体行业协会(CSIA)预测,我国集成电路产业未来一段时间内仍将保持高速增长,预计2022年我国集成电路规模将达到13085亿元,同比增长15.9%。振芯科技下游市场仍具上行空间,公司紧抓政策推动发展机遇,大力开展产品研发,紧握技术优势,牢抓北斗卫星行业领先地位,未来有望迎来更大增长。

北斗产品国家重点发展,模块、终端技术行业内领先。振芯科技始终坚持发展在北斗导航模块、终端领域的传统核心业务,其开发的北斗三代产品目前正处于应用替代阶段,产品核心技术均处于行业内先进水平,牢筑技术壁垒。


3.3 铖昌科技:领航T/R芯片研发,积极扩展应用

3.3.1 T/R器件主要研制企业,产品加速放量

铖昌科技成立于2010年,自成立以来一直致力于推进相控阵T/R芯片的自主可控,并打破高端射频芯片长期以来大规模应用面临的成本高企困局。以微波毫米波模拟相控阵T/R芯片的研发、生产、销售和技术服务为主营业务。目前,铖昌科技产品广泛应用于探测、遥感、通信、导航等多个领域,并逐步拓展卫星互联网、5G毫米波通信等领域。

专注T/R芯片的生产及销售,积极拓宽产品应用场景。公司主要产品有:1)放大器类芯片:在射频收发通道中起到信号放大的作用2)幅相控制类芯片:在射频信号发送时,控制信号的幅度及相位;3)无源类芯片:不需要使用有源器件的射频芯片。22年上半年,公司星载相控阵T/R芯片营业收入为5,152.13万元,占总营业收入比例为45.02%,同比增长51.57%;地面相控阵T/R芯片营业收入为5,690.14万元,占总营业收入比例为49.73%,同比增长65.89%,相控阵T/R芯片产品仍是公司最主要收入来源。

公司营收逐年稳步增长,增速维持稳定。2021年铖昌科技实现2.11亿营收,同比增长率20.60%。归母净利润1.60亿元,同比增长251.71%22年前三季度公司实现1.26亿营收,同比增长52.65%,归母净利润0.60亿元,同比增长40.37%,公司始终深耕特种雷达T/R芯片领域,营收业绩增长稳定。

公司销售费用和财务费用相对稳定,管理费用率扣除异常情况后规模稳定。2018年以来公司销售费用率和财务费用率相对稳定,销售费用率维持在5%左右,财务费用率维持在1%上下,管理费用率波动较大。管理费用率2020年出现异常上升的主要原因是公司于2020年确认了0.52亿元的股份支付费用。

3.3.2 占领T/R芯片稀缺标的,未来成长空间可期

全方位应用覆盖,持续开发新应用场景。铖昌科技公司产品下游领域覆盖特种民用两大板块:1)特种行业:装载于星载、机载、舰载、车载和地面相控阵雷达中用于军事探测、电子对抗;2)民用:装载于卫星及通信基站用于遥感、通信和导航。随着雷达应用领域持续拓宽,军民用雷达需求均有望增长。

独家民企提供T/R芯片,国产替代空间潜力较大。从行业竞争格局来看,国内T/R芯片市场主要由国家机构占据,但由于特种设备的特殊性,海外产品无法进口,铖昌科技作为国内少数能提供完整T/R芯片完整解决方案的民营企业,国内竞争格局优异。据产业信息网预测,2025年军用雷达市场规模有望达到570亿元,当前相控阵雷达占比30%,预计到2025年提升至50%。随着相控阵雷达应用的普及,作为相控阵雷达核心器件的T/R芯片,未来潜在市场空间较大。


3.4 国博电子:布局特种射频电路产业,积累关键技术

3.4.1 钻研高端集成化射频器件,迎来业绩高速增长

国博电子成立于2000年,公司专注有源相控阵T/R组件和射频集成电路相关产品的研发、生产和销售,其产品同时布局特种行业民用两大领域,涉及精确制导、雷达探测、砷化镓基站射频电路等多个领域。目前,国博电子是国内少数批量生产T/R组件的厂商之一,已成为行业内领先企业。

国博电子布局以化合物半导体为核心的技术体系和系列化产品,业绩高速增长。国博电子主要业务包括1T/R组件及射频模块:源相控阵T/R组件,射频模块;2)射频芯片:射频放大类芯片,射频控制类芯片。22年上半年T/R组件和射频模块营收达15.37亿元,射频芯片1.78亿元,产品持续应用于国防各装备配套产品,销售收入实现较快增长。从收入构成来看,T/R组件和射频模块以及射频芯片是国博电子收入主要来源。

面对疫情压力业绩持续增长,费用率平稳过渡。2021年国博电子全年营收25.09亿元,同比增长13.40%,归母净利润3.68亿元,同比增长19.46%22年上半年,公司实现营业收入17.36亿元,同比增长53.31%;归母净利润2.62亿元,同比增长36.09%22年前三季度公司实现营收26.61亿元,同比增长59.71%,归母净利润4.02亿元,同比增长37.63%,当前公司正逐步从疫情影响中恢复,业绩增长持续加快。

2018年以来公司销售费用率、财务费用率和管理费用率相对稳定,研发费用不断上升。22年前三季度,国博电子管理费用率2.24%,销售费用率0.23%,研发费用率9.74%,财务费用率-0.11%,整体变化较为稳定。

3.4.2 特种民用并驱,T/R组件外供龙头厂商

国博电子主要产品布局在T/R组件和射频芯片两大模块。在特种领域,国博电子作为国防重点工程重要单位,长期提供T/R组件,广泛应用于机载、弹载等多个领域,下游市场增长空间广阔;民用领域,国博电子基站射频芯片领域指标国际领先,在市场空间充足的情况下具有较强竞争优势。

承接中电五十五所T/R组件业务,下游市场订单饱满。截至2022715日,国博电子实际控股人中国电科持股61.62%,公司通过整合中电五十五所T/R组件业务,构建国内面向各军工集团销量最大的有源相控阵T/R组件研发生产平台,下游订单饱满,产品持续放量。

5G 网络商业化建设的影响,射频芯片市场规模有望持续增长。同时,射频芯片作为国博电子的另一主营核心业务,市场空间充足。据Global Radio Frequency Front-end Module Market Research统计,2022年全球射频前端产业市场空间预计将达到272.21亿美元,同比增长15.55%,至2023年全球射频前端市场空间有望达到313.10亿美元。

目前国内基站射频芯片主要被海外厂商垄断,国内厂商市场份额较低。目前基站射频芯片领域国产化率较低,未来国产替代空间较大,国博电子作为基站氮化镓射频器件的主要供应商,未来增长空间广阔。


四、投资建议

4.1 下游景气叠加国产化诉求强劲,特种半导体机遇凸显

行业景气度持续,下游市场空间持续高增。行业下游市场持续景气主要受两方面影响,一方面相控阵雷达正从有源相控阵雷达逐渐向数字阵列相控阵雷达迭代升级,新型雷达逐步应用为行业带来新的增长机会;另一方面,相控阵雷达的下游应用空间广阔,导弹、卫星、军机等下游市场增速均较为可观,带动上游相控阵雷达组件需求提升。

“十四五”提出强烈国产化诉求,当前特种半导体行业国产化率仍较低。随着“十四五“规划中进一步提出要求,特种行业当前国产化诉求强烈,国产替代势在必行。当前T/R组件与高速高精度ADC/DAC等领域领先企业仍由海外厂商占据,相关公司所处行业国产化率均较低。随着未来国产化率逐步提升,相关公司未来成长空间较大,有望持续放量。

特种行业进入壁垒较高,竞争格局优异。受特种领域对于供应厂商的考核期长,产品质量检验严格,工艺技术要求高等壁垒影响,特种半导体行业的进入壁垒较高,国内主要生产供应厂商集中在几家龙头公司,因此竞争格局优异,公司盈利能力较强。

国内厂商坚持研发核心,不断创新产品开发。特种行业半导体的T/R组件、ADC/DAC芯片等组件对于技术要求较高,行业内领先企业均不断进行研发投入,加快产品开发节奏,推陈出新,以迎合新的市场趋势,占据领先标的,业绩表现较为突出。

我们认为,当前特种半导体赛道核心逻辑为下游高景气和上游元器件国产替代,同时考虑到相控阵雷达技术升级,我们建议关注三条主线:1)相控阵雷达技术路线升级过程中的核心受益标的,如臻镭科技、国博电子;2)下游应用领域高景气,业绩快速增长的标的,如振华风光、国博电子;3)技术优势明显,国产替代空间广阔的标的,如臻镭科技、振芯科技、铖昌科技。


风险提示

1)行业竞争格局变化的风险。由于T/R组件与高速高精度ADC/DAC等相控阵雷达组件进入壁垒高,研发生产周期长,当前行业竞争格局良好,但随着其他市场份额较小的企业加快技术研发节奏,加大研发投入,行业竞争可能加剧。市场竞争格局变化可能会影响相关公司的盈利能力。

2)下游需求波动的风险。相控阵雷达领域需求受多方面因素影响,下游市场波动性较强,订单不确定性较大。若雷达行业发展不及预期,下游市场需求短期内下行,订单量减少,可能会对公司的营收业绩造成影响。

3)产能释放不及预期的风险。当前雷达行业的国产化诉求强烈,相关公司均处于产能扩张,持续放量阶段,如果厂商产能扩张不及预期,则可能影响厂商生产节奏,进而影响厂商业绩表现。


本文源自报告:《雷达行业深度报告:相控阵雷达迭代,国产化器件起航》| 发布时间2022年11月25日 | 发布报告机构:民生证券研究院 | 报告作者:方竞 S0100521120004 宋晓东 S0100122110017

研究团队简介

方竞,民生电子首席分析师,西电本硕连读,5年半导体行业从业经验,曾于德州仪器等全球龙头企业任职。同时还是半导体创业孵化平台IC咖啡的发起人。

作为团队核心成员获19年新财富电子行业第3名;18/19年《水晶球》电子行业第2/3名;18/19年《金牛奖》电子行业第3/2名。作为首席获21年Wind金牌分析师第4名。执业证号:S0100521120004

李少青,电子行业资深分析师,武汉大学硕士,曾任职于西南证券、信达证券,2022 年加入民生证券。执业证号:S0100522010001

童秋涛,电子行业研究员,复旦大学硕士,曾供职于信达证券股份有限公司,2022年加入民生证券。执业证号:S0100122010028

陈甲铖,电子行业研究员,香港科技大学硕士,武汉大学学士,曾任长江存储科技公司研发工程师,2022年加入民生证券。执业证号:S0100122030022

特别声明

《证券期货投资者适当性管理办法》、《证券经营机构投资者适当性管理实施指引(试行)》于2017年7月1日起正式实施。通过新媒体形式制作的本订阅号推送信息仅面向民生证券客户中的专业投资者,请勿在未经授权前进行任何形式的转发。若您非民生证券客户中的专业投资者,为保证服务质量、控制投资风险,请取消关注本订阅号,请勿订阅、接收或使用本订阅号中的任何推送信息。因本订阅号难以设置访问权限,若给您造成不便,烦请谅解!感谢您给予的理解和配合。


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