自主可控IP为基石，云边端多元布局

深耕行业多年，实现嵌入式CPU IP自主可控。国芯科技以摩托罗拉授权的“M*Core指令集”、IBM授权的“PowerPC指令集”和开源的“RISC-V指令集”为基础，成功实现基于上述三种指令集的8大系列40余款CPU内核，形成了深厚的嵌入式CPU IP储备。股权架构方面，公司获得国家集成电路基金入股，核心成员具有深厚技术背景。业绩方面，公司2022年实现营收5.25亿元，同比增长28.83%，23年Q1实现营收1.36亿元，同比增长173.26%。展望未来，我们预计公司有望把握国产替代需求，通过在车载/信息安全/边缘计算多领域布局，实现长远发展。 基于三大指令集架构，从IP到设计形成自主可控。在嵌入式CPU IP授权领域，ARM架构占据主导地位。近年来，在ARM架构较高的授权壁垒以及中美摩擦的背景下,国家重大需求和市场需求领域客户的自主可控需求日益增长，开源类指令集架构存在较大的成长空间。公司基于摩托罗拉授权的“M*Core指令集”、已经开源的PowerPC和RISC-V架构，已形成基于上述三种指令集的8大系列40余款CPU内核，并建立了面向信息安全、汽车电子和工业控制、边缘计算和网络通信三大SoC芯片设计平台，可根据客户需求提供嵌入式CPU IP授权与芯片定制服务。 把握汽车MCU国产替代窗口，实现产品系列化布局。汽车电子为MCU市场最大的下游应用场景，根据Omdia的数据，2020年全球汽车MCU市场规模为58亿美元，到2024年有望达到89亿美元。市场格局方面，较高的行业壁垒使得车规级MCU市场具备很高的市场集中度，车规MCU市场过往主要由瑞萨、恩智浦、英飞凌等国外厂商所占据，然而自2021年开始的“缺芯潮”使得整车厂不得不通过更多渠道采购芯片，为国内汽车MCU厂商打开了国产替代的窗口。公司已在汽车车身控制芯片、汽车动力总成控制芯片等7条产品线上实现系列化布局，并与埃泰克、科世达等十多家Tier1模组厂商，潍柴动力、奥易克斯等多家发动机厂商，比亚迪、奇瑞、长安等众多汽车整机厂商保持紧密合作关系。 云-边-端协同布局，RAID芯片率先实现国产替代。云安全方面，公司产品应用领域广泛，可面向服务器、VPN网关、防火墙等领域，主要客户有深信服、信安世纪、格尔软件和国家电网等；边缘计算方面，公司推出了一系列的高性能边缘计算芯片，处于国内先进地位；端方面，公司端安全芯片产品主要聚焦在生物特征识别、金融安全和物联网安全等领域，在金融POS机、智能门锁、指纹设别等领域在国内已占有较高的市场份额。RAID芯片方面，公司在该领域处于国内领先地位，是国内极少数拥有RAID控制芯片的厂商，目前公司已推出第一代Raid控制芯片，基于该产品的改进版已成功进行内部测试，基于RISC-V的第二代更高性能RAID控制芯片正顺利开发中。 投资建议：我们预计公司2023/2024/2025年归母净利润为1.96/3.44/5.34亿元，对应当前PE 72.59/41.49/26.71倍。考虑到CPU IP国产替代需求旺盛，叠加公司在下游汽车MCU、云安全、边缘计算等领域实现多元布局，首次覆盖给予“买入”评级。 风险提示：宏观经济复苏未达预期风险；市场竞争加剧风险；研发不及预期风险 股票数据 1.国芯科技：致力于国产自主可控嵌入式CPU 1.1.基于自主可控CPU IP库，提供芯片定制与自主芯片/模组生产服务 国芯科技是一家致力于国产自主可控嵌入式CPU技术研发和产业化应用的芯片设计公司。自公司成立以来，始终坚持“国际主流兼容和自主创新发展”相结合的原则，以摩托罗拉授权的“M*Core指令集”、IBM授权的“PowerPC指令集”和开源的“RISC-V指令集”为基础，高起点建立具有自主知识产权的高性能低功耗32位RISC嵌入式CPU技术。目前公司已成功实现基于上述三种指令集的8大系列40余款CPU内核，形成了深厚的嵌入式CPU IP储备。 图1：国芯科技嵌入式CPU技术研发历程 公司主要业务为IP授权、芯片定制与自主芯片及模组产品。 IP授权业务：公司将自主可控的嵌入式CPU内核及其SoC芯片设计平台授权给客户使用，并向客户提供相关的全套技术文件资料，供其进行后续的芯片设计与量产。 芯片定制服务：公司基于自主可控的嵌入式CPU内核和面向应用的SoC芯片设计平台，为客户提供定制芯片设计服务与定制芯片量产服务。 自主芯片及模组产品：公司产品以信息安全类产品为主，聚焦于“云”到“端”的安全应用，覆盖云计算、大数据、物联网、智能存储、工业控制和金融电子等关键领域，以及服务器、汽车和智能终端等重要产品。 图2：公司三大业务关系 图3：公司各业务收入情况（亿元） 1.2.公司股权架构清晰，核心成员技术背景强 公司股权分散，获得国家集成电路基金入股。截止至公司2022年年报披露日（2023/4/27），郑茳、肖佐楠、匡启和为一致行动人，直接持有公司10.94%的股权，并通过联创投资、矽晟投资、矽丰投资、矽芯投资、旭盛科创间接控制公司10.34%的股权，其中矽晟投资、矽丰投资、矽芯投资为员工持股平台。国家集成电路基金为公司第二大股东，持有公司6.47%的股份，体现出公司发展潜力大，有利于享受国家产业政策支持，实现规模发展。 图4：公司股权结构图（截止至2022年年报） 公司核心成员技术背景深厚。公司核心人员郑茳、肖佐楠、匡启和三人均为国务院特殊津贴专家，深耕行业近20年，经验丰富，其中郑茳与肖佐楠二人曾在摩托罗拉（中国）电子有限公司苏州设计中心任职。富有技术经验的管理层能够更好地把握行业发展趋势，有利于公司实现技术突破。 表1：公司核心成员介绍 1.3.公司业绩稳步提升，研发费用大幅增长 公司营业收入持续增长，23年Q1归母净利润暂时承压。营业收入方面，公司2020/2021/2022年营业收入为2.59/4.07/5.25亿元 ， 同比增长12.06%/56.99%/28.83%，公司23年Q1营业收入为1.36亿元，同比增长173.26%。 归母净利润方面，公司2020/2021/2022年归母净利润为0.46/0.70/0.77亿元，同比增长46.92%/53.47%/9.55%，23年Q1公司归母净利润为负，主要原因是1）公司在该季度大幅增加了研发投入；2）晶圆加工成本的大幅上升；3）营业外收入大幅下降。 图5：公司营业收入情况 图6：公司归母净利润情况 公司整体毛利率呈现下降态势 。公司2020/2021/2022综合毛利率为66.24%/52.95%/42.02%，呈现下降态势。2021年毛利率下降主要原因系公司芯片定制业务以毛利率较低的流片服务为主，以及公司毛利率较低的自主芯片及模组产品收入占比提升。2022年毛利率下降的主要原因是晶圆生产成本提高。 分业务进行对比：公司IP授权业务毛利率达到100%，主要原因系公司该业务主要为将已研发成功且经验证的成熟IP授权给客户使用，其前期投入的人员薪酬等设计研发成本在发生时已直接计入研发费用，因此不发生额外成本；公司芯片定制业务毛利率普遍高于平均水平，主要原因系公司主要客户群体中国家重大需求领域的客户占比较高，其产品对自主可控需求较为强烈，研发难度普遍较高，故毛利率较高；公司自主芯片及模组产品毛利率低于平均水平，主要由于毛利率低的自主芯片收入占比比较大。 图7：公司业务毛利率情况 图8：公司IP授权业务毛利率对比 图9：公司芯片定制服务毛利率对比 图10：公司自主信息安全芯片产品毛利率对比 公司费率逐年下降，研发费用大幅上升。公司2020/2021/2022年整体费用为54.71%/40.08%/39.99%，呈现逐年下降趋势，一方面体现公司费用管控效果良好，另一方面也表现出市场景气度高，公司收入规模上量快。研发费用方面，公司在2022年进行了高强度的研发投入，研发费用同比增长70.11%，有利于公司把握汽车电子芯片和高可靠存储芯片国产化替代的机遇。 图11：公司费用率情况 图12：公司研发费用情况 2.基于三大架构，实现CPU IP自主可控 2.1.ARM架构占据主导，开源类架构异军突起 嵌入式CPU是嵌入式系统的核心。嵌入式系统是一种专用的计算机系统，作为装置与设备的一部分，通常是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。嵌入式系统由嵌入式CPU、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户应用程序等部分组成，作为嵌入式系统的核心，嵌入式CPU起到控制系统工作的任务，使设备功能智能化、灵活设计和操作简便。就结构而言，嵌入式CPU与普通计算机CPU无异，但在功耗、性能、面积等指标上有更高要求，就技术而言，嵌入式CPU主要涉及CPU指令集、CPU内核与SoC芯片三个方面。 图13：嵌入式CPU芯片技术 指令集架构主要分为复杂指令集架构（CISC）与精简指令集架构（RISC）两大类。指令集架构是指一种类型CPU中用来计算和控制系统的一套指令的集合，系统所下达的每一个命令都需要根据CPU预先设定好的某一条指令来完成，指令内容包括数据类型格式、指令格式、寻址方式和可访问地址空间的大小等等。按照复杂性，指令集架构可分为复杂指令集架构（CISC）与精简指令集架构（RISC）两大类。CISC架构以英特尔x86为代表，指令集较为丰富，能够通过专用指令完成特定任务，而以ARM、RISC-V为代表的RISC指令集由简单指令构成，通过组合简单指令完成特殊任务。一般而言，嵌入式CPU指令集主要为ARM、PowerPC、MIPS、RISC-V等精简指令集架构。 图14：CISC与RISC指令比较 2.1.1.ARM架构指令集占据RISC主导地位 基于授权模式，ARM架构生态基本建立。ARM架构是一个半封闭式架构，ARM公司负责研发ARM指令集、内核架构、图形核心和互连架构等，并将它们授权给其他芯片设计公司。ARM的授权方式主要分为两种，一种是指令集架构授权，客户可以基于其获得的指令架构开发新的CPU核用于自有芯片产品开发； 二是ARM CPU IP核使用授权，客户基于ARM已有CPU IP核设计开发自有芯片产品。目前采用ARM架构的上下游软硬件开发厂商数量非常庞大，知名厂商包括苹果、华为、联发科等等，基于ARM指令集开发的ARM处理器内核被广泛应用于智能手机、电视机、汽车、智能家居、智慧城市和可穿戴等设备上。 嵌入式CPU IP授权领域，ARM架构占据主导地位。根据ARM公告，2022财年Q3单季度采用ARM架构出货的芯片数量达到80亿片，创下历史新高，累计出货量有望达到2500亿片以上。根据ARM官网介绍，ARM架构处理器在智能手机应用处理器和物联网微控制器等领域占据全球90%市场份额，在汽车电子领域，ARM架构处理器在车载娱乐和ADAS系统领域占据全球75%市场份额。 根据IP NEST的数据，2022年ARM公司在半导体IP设计收入方面继续稳坐头把交椅，市占率达到41.1%，其中在IP授权收入方面市场份额为25.1%，在IP版税收入方面市场份额达到了60.8%。 图15：全球半导体设计IP收入排名（2022） 图16：IP授权收入市占率情况（2022） 图17：IP版税收入市占率情况（2022） 国产替代浪潮下，开源类指令集架构面临较大机遇。根据半导体产业分析机构SemiAnalysis分析师的消息，2024年后，基于Arm公版CPU的SOC中不再允许使用外部GPU、NPU或ISP，这将极大影响芯片公司自主发展能力。ARM授权费用也十分昂贵，根据法国芯片创业公司Greenwave表示，如果需要使用ARM架构，需要支付1500万美元的授权费，且授权到期后是否继续授权和授权费用都需要重新谈判。此外，2022年俄乌战争爆发后，ARM宣布断供俄罗斯，对俄罗斯国内CPU行业产生严重负面影响。综上所述，在ARM架构较高的授权壁垒以及中美摩擦的背景下,国家重大需求和市场需求领域客户的自主可控需求日益增长，开源类指令集架构存在较大的成长空间