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芯片设计

【1】行业地位、概述与国产化情况

芯片设计和晶圆制造均是半导体产业链中最核心的环节。

芯片设计位于产业链上游顶端,从开端就影响着芯片的功能、性能和成本,因而对企业研发实力要求极高,此环节的研发投入便占了整个半导体研发的53%,是典型的人才和智力密集型产业。

但这也带来了高附加值的好处,轻资产的模式使得行业整体毛利率在30%以上,是产业链中最赚钱的环节,且一旦掌握核心的底层架构技术,后续专利费就有可能达到设计成本的50%以上。

芯片设计流程主要可分为前端设计与后端设计,其中前端设计也叫逻辑设计,主要设计芯片的功能,后端设计也叫物理设计,主要设计芯片的工艺。

商业分工模式也可分为IDM模式和Fabless模式,即垂直整合模式和无晶圆厂模式。前者意味着半导体厂商从芯片设计,到芯片制造都由自己完成,前期投入大但可对产业链自主把控,代表企业例如英特尔、英飞凌;

后者意思是自身从事芯片设计工作,晶圆制造则交给台积电等代工厂商,资产更轻但容易受制于人,随着规模效应的扩大,Fabless模式日渐成为主流,代表企业例如英伟达、高通、华为等,今年一季度,全球前15大半导体公司中营收增长最高的四家AMD(93%)、联发科(90%)、高通(55%)、英伟达(51%)都是Fabless模式。

在前文我们知道,中国的芯片设计厂商占全球份额仅为个位数,与美国不可同日而语。华为海思虽是优秀的芯片设计公司,但无奈大陆晶圆制造产业落后太多,海思仍被扼住咽喉,遭受重创。

【2】龙头公司简析

紫光国微:智能安全芯片及国内特种 IC 双龙头,是国内最大的、领先的集成电路设计上市公司之一。子公司国微电子产品线齐全、技术实力强,是国内特种 IC 龙头企业,子公司紫光同芯是国内智能卡芯片龙头,市场渗透率进一步提高,子公司紫光同创是国内FPGA领导者,产品性能已经达到行业顶尖的千万门级,打破了海外寡头垄断,未来在FPGA国产化的进程中有望实现快速成长。

兆易创新:国内闪存芯片存储器及MCU微控制器设计双龙头,目前为全球排名第一的无晶圆厂NOR Flash供应商,SPI NOR Flash领域市占率全球第三。NOR Flash产品,公司基于成熟55nm工艺平台,针对市场新型应用、物联网、汽车应用、工业控制等领域持续推出具有竞争力产品;在MCU微控制器市场,2020年销售接近2亿颗。

卓胜微:国内射频芯片龙头,深耕射频前端领域,已在国内射频前端细分领域具有领先优势,是国内少数对标国际领先企业的射频器件提供商之一。

韦尔股份:国内图像传感器设计龙头,2019年成功收购了两个影像传感器CIS设计公司豪威和思比科,设计业务收入超过世界第十的芯片设计上市公司。并加大在分立器件、射频IC、模拟IC等领域研发力度,形成了以CIS业务为核心,多产品线协同发展的业务布局。

闻泰科技:耗资181亿收购的安世半导体是全球功率半导体龙头,产品主攻消费电子与汽车领域。其主要产品为逻辑器件、分立器件和MOSFET器件,是一家集设计、制造、封装测试为一体的半导体跨国公司,三大业务均位于全球领先地位,逻辑器件排名第二、二极管和晶体管排名第一、车功率MOSFET排名第二。

北京君正:收购全球车用DRAM存储芯片市占率15%的北京矽成,成为国内稀缺的汽车存储芯片领军企业。

新洁能:国内MOSFET领先企业,自建IGBT封测产线,产品已切入宁德时代、中兴通讯、飞利浦等众多国内外龙头厂商供应链,是国内少数掌握高端功率器件核心技术的厂商之一。未来致力于打造第三代半导体功率器件平台,积极研发新能源汽车用功率半导体。

景嘉微:A股极其稀缺的图形处理器芯片标的,主要应用于军事装备,在国内机载图显领域占据大部分市场份额,正由军用向信创及民用市场拓展。

富瀚微:安防芯片设计龙头。海思受到美国制裁被动退出市场,公司在下游客户供应链切换过程中抢占先机,实现海思产品80%的替代。2020年公司在安防前端ISP芯片领域市场份额达到60%-70%。

晶丰明源:国内率先实现LED照明驱动芯片国产化的芯片企业,出货量全球第一。掌握了LED照明驱动芯片设计的关键性技术,并推出了LED照明驱动的整体解决方案,突破了国外芯片企业对LED照明驱动芯片的垄断。

圣邦股份:国内模拟芯片龙头,模拟芯片两大产品线电源管理芯片和信号链模拟芯片并重,双轮驱动,受益于5G、工业驱动、人工智能和汽车升级。

思瑞浦:国产信号链模拟芯片龙头企业,综合性能已达国际标准。同时以信号链模拟芯片为主,并逐渐向电源管理模拟芯片拓展。

乐鑫科技:全球物联网WIFI-MCU芯片龙头企业,市场份额全球第一,硬件芯片成本控制能力一流,软件开发生态建设完备。

瑞芯微:多场景SoC提供者,平板、消费电子、OTT、支付、云计算、安防领域均有所布局,发力电源管理领域,自研电源性能和可靠性指标均处于市场领先水平。