IC设计专题：把握赶超逻辑下低、中、高端市场的国产替代机会

证券研究报告新三板专题报告温朝会（分析师）陈凯（研究助理）电话：020-88832232执业编号：A1310517050002A1310117090001邮箱：wenchh@gzgzhs.com.cnchen.kai@gzgzhs.com.cn2018年4月30日 第一章一、IC设计行业概况：整体产值超过2000亿元，CPU、存储器等核心领域亟待突破 31.1 最大半导体消费市场VS 2000亿美元贸易逆差图表1 2016年中国半导体消费达585亿美元✓2016年我国半导体消费达585亿美元，是全球最大的半导体消费市场。✓纵观世界各地区半导体消费情况，我国半导体消费继2012年突破500亿美元后，2016年持续上升至585亿美元，占全球总消费额的16%，是全球半导体消费量最大的国家。✓核心能力缺失，集成电路贸易逆差接近2000亿美元。✓2013年至2016年，我国集成电路产品贸易逆差持续扩大，2017年集成电路进口额高达2601亿元，贸易逆差达到1933亿美元。图表2 我国集成电路严重依赖进口（亿美元）2,313.40 2,176.20 2,300.00 2,270.70 2,601.40 877.00 608.60 693.20 613.80 668.80 1,436.40 1,567.60 1,606.80 1,656.90 1,932.60 05001000150020002500300020132014201520162017进口金额（亿美元）出口金额（亿美元）逆差资料来源：Semiconductor industry association、McCleanReport、Gartner、CCID、PWC、广证恒生资料来源：中国海关、广证恒生 41.2 IC设计产值突破2000亿元VS 中小企业占比近90%资料来源：中国半导体行业协会、广证恒生✓2017年国内IC设计产值达2000亿元，同比增速超过26%。✓我国IC设计仍处于早期发展阶段，员工人数少于100人的中小企业占比接近90%。✓2017年，我国1380家企业中仅16家企业员工超1000人，员工人数少于100人的中小企业占比达88.62%。图表3 2017年我国集成电路设计产业规模超过2000亿元（亿元）1325.00 1644.30 2073.50 26.60%24.15%26.10%0%10%20%30%40%50%05001000150020002500201520162017市场规模增长率图表4 2017年我国集成电路设计企业按员工人数分类情况1.16%1.45%8.77%88.62%员工>1000员工500-1000员工100-500员工小于100资料来源：Statista、新浪、WSTS、CSIA、广证恒生 51.3 国内IC设计企业迅速缩小与国际巨头差距资料来源：CSIA、广证恒生✓国内IC设计企业迅速缩小与国际巨头差距，10家中国Fabless设计公司进入全球前50。✓国内IC设计企业开始崭露头角，2009年仅有海思一家公司进入全球Fabless五十强，2017年增加到10家✓海思和展锐跻身Fabless全球10强。✓海思半导体和清华紫光展锐成为Fabless全球第六大和第十大IC设计企业，2016年销售额分别同比增长38%和33%，保持较快的发展势头图表5 世界前50Fabless模式IC设计公司中的中国公司数量明显上涨图表6 海思和展锐成为Fabless全球前10大IC设计企业（单位：百万美元）11002468101220092017海思半导体紫光集团中兴微电子华大半导体南瑞智芯微电子芯成半导体大唐电信兆易创新澜起科技集团瑞芯微电子海思半导体排名企业名称总部营收1高通/CSR美国160322安华高科技/博通新加坡153823联发科技股份有限公司台湾65044英伟达美国46285超微半导体公司美国39986海思半导体有限公司中国大陆38307苹果/台积电美国30858美满电子美国28759赛灵思公司美国217510清华紫光展锐中国大陆1880资料来源：IC insights、广证恒生 61.4 存储器市场被韩、美垄断资料来源：Gartner、广证恒生✓国内IC设计公司在存储器等核心领域落后明显。韩、美垄断了应用范围最广、市场规模最大的Flash和DRAM存储器。✓兆易创新、长江存储等国内公司着手积累和突破。DRAM领域，兆易创新在合肥投建产线实现国产化零的突破。NANDFlash方面，长江存储在国家支持下大力投入研发和产线。图表7 三星、海力士等厂商垄断NAND Flash市场图表8 三星、海力士、美光三家厂商占据90%以上的DRAM市场份额37%10%10%17%6%20%三星海力士美光闪迪英特尔东芝47.10%26.00%19.60%7.30%三星海力士美光其他资料来源：公开资料、广证恒生 第一章二、IC设计公司竞争力评价体系：技术能力、需求响应和定制化能力构成芯片产品力 82.1 半导体产业链：设计、制造、封装流程复杂，分工细致图表9 半导体行业产业链梳理资料来源：《半导体制造技术导论》、广证恒生✓集成电路产业链梳理：✓IC设计厂商根据下游终端或集成厂商的需求设计芯片✓再将包含电路设计版图的光罩交给晶圆代工厂商，通过制造环节将电路版图“复制”晶圆片上✓再经过封测环节获得成品。 92.2 从产业链视角看中国集成电路赶超逻辑图表10 分产业链看中国集成电路赶超之路资料来源：广证恒生产业链特质核心竞争力壁垒高低国产化进程驱动力设计算法+硬件架构+电子工程研发和技术高中低端迅速、核心领域差距巨大成本优势和市场优势、政策和资本定制化服务能力低制造电子工程+制造研发和技术高先进制程赶超、主流制程投产政策和资本资本投入高产能和定价权高封测电子工程+制造研发和技术中参与国际竞争并购、市场优势资本投入中产能和定价权中设备制造研发和技术高制造设备国外垄断、封测设备少数替代国内晶圆厂投资资本投入高材料化工+制造研发和技术、成本中LED/光伏等泛半导体材料国内晶圆厂投资✓集成电路产业链分工明确，各个阶段需要的能力不同，竞争力和国产化进程也不尽相同✓设计：算法+硬件架构+电子工程，研发和技术壁垒极高。核心领域和国际领先水平差距巨大。✓制造：电子工程+制造。研发、资本投入、产能壁垒高，大基金一期重点投资，目前先进制程正在赶超、主流制程即将投产。✓封测：电子工程+制造。相比于制造壁垒较低，有望率先实现突破的领域。✓设备和材料：受益国内晶圆厂投资热潮，高端设备和材料国产化进程缓慢。 102.3 IC设计流程：将产品需求转化成物理层面的电路设计版图图表11 IC设计流程资料来源：互联网、广证恒生✓集成电路设计的本质是将具体的产品要求（功能、性能等）转化为物理层面的电路设计版图，并且通过制造环节最终实现产品化。✓设计环节包括结构设计、逻辑设计、电路设计以及物理设计，这个设计过程环环相扣、技术和工艺复杂。 112.4 IC设计竞争力评价体系：技术能力、需求响应和定制化能力构成产品力✓IC设计公司的核心竞争力取决于技术能力、需求响应和定制化能力带来的产品力，芯片产品力和外部需求变化共同决定芯片销量和公司业绩。✓技术壁垒高：技术人员、知识产权（专利）和经验需要较长时间积累，以CPU为代表的大规模集成电路设计技术壁垒极高，赶超难度大。✓需求响应：国内厂商贴近最大的消费市场，需求响应和定制化能力有优势。图表12 IC设计竞争力评价体系资料来源：广证恒生 122.5 案例：CPU指令集和架构技术壁垒极高，国产自主研发任重道远图表13 Intel和ARM两家公司垄断CPU指令集和微架构市场资料来源：CSIA、广证恒生公司IntelARM指令集X86ARM核心/微架构Haswell系列Cortex系列应用场景PC和服务器嵌入式领域：智能手机、物联网等市占率接近100%智能手机95%；物联网MCU50%授权使用AMD和VIA苹果，高通，三星，华为海思，紫光展锐，瑞芯微，全志科技等✓CPU的研发：指令集——CPU内核（微架构）——CPU芯片研发✓指令集：微处理器的芯片级“语言”；核心：CPU的基本组成单元，具体电路实现方式被称为微架构，技术壁垒最高的部分；研发：利用指令集和微架构进一步开发CPU芯片。✓英特尔和ARM垄断指令集和微架构：英特尔的X86指令集主要应用于PC和服务器市场，市占率接近100%；ARM指令集聚焦于低功耗设计，占据智能手机95%市场份额、物联网MCU50%市场份额。✓国内企业自主研发难度极高：国内绝大部分厂商使用第三方IP核授权研发CPU，自主研发的难度较高。首先指令集和微架构的技术壁垒极高，设计难度大；其次，自主研发指令集和微架构需要全盘建立全新的标准。 第一章三、投资策略：中低端市场国产化、新兴市场崛起、中高端市场政策助力 143. IC设计投资策略：中低端市场国产化、新兴市场崛起、中高端市场政策助力图表14 三大市场国内企业赶超逻辑市场领域标的赶超逻辑中低端MCU中低端市场兆易创新成本和需求响应优势、国外厂商退出Nor Flash存储兆易创新电源管理芯片芯朋微、中感微新兴市场或新技术物联网、汽车电子等晟矽微电、明波通信市场优势、定制化服务能力中高端市场国防军工、超算领域的CPU龙芯、申威、飞腾政策和资本存储器DRAM、NAND Flash兆易创新、长江存储政策和资本信息安全算法华澜微政策和资本✓（1）传统市场中技术壁垒不高的中低端市场国产替代难度相对较低，有望率先实现国产化。✓（2）汽车电子以及物联网等新兴应用市场下游场景复杂、对MCU等芯片性能要求较低、对功耗和尺寸的要求较高，定制化需求强烈。✓（3）对于涉及国家安全和核心利益的国防军工、信息安全、超算、存储等领域，技术能力强的IC设计企业有望凭借政策大力支持和资本扶持突破核心技术壁垒，率先实现关键领域的国产化。资料来源：广证恒生 153.1 芯朋微（430512.OC）：专注优质电源管理芯片，业绩实现稳定增长图表15 芯朋微2017年实现营业收入2.74亿元，同比增长近20%（万元）✓芯朋微是一家专门从事模拟及数模混合集成电路研发的公司，产品包括电源管理芯片、显示驱动芯片及其他模拟集成电路。✓公司竞争力体现在两个方面：（1）一流的技术研发能力，拥有多名海外知名公司工作多年的管理与技术专家；与国内知名高校合作设立了国家级博士后工作站；承担多项国家重点科技攻关项目。（2）公司积极关注技术创新和新领域拓展，拓展市场应用面，包括电源芯片内核数字化技术和电源芯片集成化技术。✓公司2017年实现营业收入2.74亿元，同比增长近20%，归母净利润达4748万元，同比增长58%。图表16 芯朋微2017年归母净利润达4748万元，同比增长58%（万元）资料来源：Wind、广证恒生资料来源：Wind、广证恒生12185 13061 15830 16256 18701 22953 27449 7.90%21.20%2.69%15.04%22.74%19.59%0%5%10%15%20%25%0500010000150002000025000300002011201220132014201520162017营业收入同比增长率1214.441616.311844.921492.92062.893005.134748.4233.09%14.14%-19.08%38.18%45.68%58.01%-40%-20%0%20%40%60%80%0100020003000400050002011201220132014201520162017归母净利润同比增长率 163.2 中感微（835399.OC）：注重技术研发，归母净利持续上涨图表17 中感微2016年实现营业收入1.81亿元，同比增长4.25%（万元）✓公司的主营业务为传感器传感网芯片，包括音频传感网、视频传感网芯片系列、电池电源管理芯片系列，是国内蓝牙芯片领域重要供应商之一。✓公司的核心竞争力主要体现在研发能力突出，拥有以海内外知名高校博士、硕士毕业生为主体、技术能力涵