半导体行业专题报告：从三个维度看芯片设计

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投资摘要

本篇报告不同于一般的行业专题，我们从“做生意”的角度，分析半导体产业现阶 段的生态建设、业绩增长、以及估值逻辑。

关键结论

一、 技术的发展是从点到面，逐渐复杂。产业的发展也是从单一点突破，最后形 成上下游产业链。伴随着技术变复杂和产业链延伸，市场形成稳定的生态结构， 外来者想进入就变得更加困难。对于芯片设计来说，EDA 软件、底层架构、 合作伙伴与客户、技术人才是芯片设计的四大生态壁垒。

二、 半导体行业整体增速慢，发展趋于成熟，个体公司的高增长难以为继，新产 品的销量增长无法长期对冲销售单价的下降。芯片市场是倒金字塔结构、巨头 垄断市场，后来者很难从低端产品积累利润再向高端产品发展。

三、 过去十年全球芯片设计龙头估值有提升，选对科技发展赛道的公司、竞争壁 垒大的公司、利润率高的公司估值较高。

与市场认知不同之处

第一， 市场认为芯片设计的难点在于技术；我们认为技术不再是核心壁垒，芯片 设计出来没有客户使用的生态壁垒才是国内芯片设计公司最需突破的边 界。

第二， 市场认为国内缺少芯片设计人才；我们认为国内芯片设计人才过剩，一是 因为芯片设计相关专业毕业生从事芯片设计的比例很低只有 12%，二是国 内芯片设计工程师的待遇远低于互联网从业人员。

第三， 市场认为国内芯片设计公司先从低端芯片做起，积累经验和利润之后再做 高端；我们认为芯片是倒金字塔结构，越低端的芯片利润规模越小，无法 积累足够利润来支撑高端产品的开发。

第四， 市场认为国内芯片设计要直接和英特尔、德州仪器等巨头竞争实现国产化 替代，我们认为要避开现有巨头的产品，从市场的新需求新产品做起，例 如国内的生物识别类的芯片已经获得成功。

第五， 市场认为芯片设计公司要通过并购扩大规模实现多样化；我们认为聚焦细 分领域的并购有利于提升营业利润率，才能提升公司价值。

第六， 市场认为国内的芯片公司要给高估值；我们认为芯片不同于互联网，过去 的互联网初创公司是新产品新商业模式面向新市场，而国内大部分芯片公 司是用同样的产品同样的商业模式，与行业巨头竞争。

美国垄断供应亚太垄断需求

集成电路是半导体最大组成部分

中长期看，作为科技制高点的半导体将成为国内和全球贸易、科技的焦点，在 实业和资本市场都将不会平静。理解了半导体产业，才能把握科技发展趋势。 在深入研究半导体行业之前，我们首先明确行业基本概念。半导体包括光电子、 传感器、微电子；其中的微电子是重中之重。集成电路（Integrated Circuit，简 称 IC）是微电子中的核心，CPU、GPU、FPGA、NPU 等都属于此类，一块芯 片上包含很多晶体管。广义芯片指光电子、传感器、微电子产品，狭义芯片单 指集成电路。

2018 年集成电路占半导体 84%份额，在集成电路中，存储器、逻辑电路、微 处理器、模拟电路分别占 40%、28%、17%、15%。

亚太是集成电路需求大户

从芯片需求看，亚太地区占 60%的市场需求，一是因为日本、韩国、中国大陆、 中国台湾地区拥有众多 IC 下游产业，是全球工厂；二是亚太地区人口众多，电 子设备市场需求大。

美国主导芯片供应

2018 年美国芯片公司依然主导了整个芯片市场，全球市场份额占比超过 50%。 IC 设计公司按照是否拥有工厂，分为无晶圆工厂的 fabless 模式，有晶圆工厂 的 IDM 模式。

美国无晶圆厂芯片公司占据全球 68%分市场份额，而美国有晶圆厂芯片公司占 据全球 46%分市场份额，两者合计市场份额未 52%。

排名第二的是韩国，无晶圆厂、有晶圆厂全球市场份额分别为不到 1%、35%， 合计市场份额 27%。第三名的日本，无晶圆厂、有晶圆厂全球市场份额分别为 不到 1%、9%，合计市场份额 7%。欧盟的无晶圆厂、有晶圆厂全球市场份额 分别为 2%、7%，合计市场份额 6%。

中国大陆，无晶圆厂、有晶圆厂全球市场份额分别为 13%、不到 1%，合计市 场份额 3%，中国大陆 IC 公司主要为无晶圆厂公司。

行业前十主要在美国

2018 全球 fabless 芯片设计公司前十名公司中，美国占据 6 家，中国大陆只有 海思，中国台湾有 3 家。

细分领域龙头市值都超过百亿美元，CPU 龙头英特尔、GPU 龙头英伟达、模 拟芯片龙头德州仪器等。

生态

芯片设计的四大生态边界

技术的发展是从点到面，逐渐复杂。产业的发展也是从单一点突破，最后形成 上下游产业链。伴随着技术变复杂和产业链延伸，市场形成稳定的生态结构， 外来者想进入就变得更加困难。对于芯片设计来说，EDA 软件、底层架构、合 作伙伴与客户、技术人才是芯片设计的四大生态壁垒。

EDA 软件与设计制造绑定

EDA（电子设计自动化 Electronics Design Automation）是设计电子芯片必需 的软件，包括 IC 电路设计、设计布线、验证和仿真，测试等所有方面。EDA 软件是 IC 设计最上游、最高端的产业。

行业存在高度垄断，前 3 家 EDA 公司（Synopsys、Cadence、Mentor）客户 提供完整的前后端技术方案，垄断了芯片设计 95%以上的市场。 把 EDA 放在最前面是因为国内无法替代，EDA 软件被禁后，设计寸步难行。

EDA 软件是工业化软件，壁垒不在于软件算法、模型，而是需要与国际上的主 流foundry厂合作，让foundry提供各种支持。这种合作的壁垒很高，对于foundry 厂来说，需要投入相当大的资源和成本，没有动力去培养新的 EDA 合作伙伴。

因为对 foundry 来说，培养新的 EDA 合作伙伴，需要投入更多的资源，但是更 多和 EDA 合作方并不能带来增量收入。

另外，国内的 EDA 软件研发人才少，软件开发人才大多数被互联网和金融行业 吸引，导致 EDA 软件研发人才严重不足。

其实，从 EDA 行业龙头发展历程看，EDA 行业是厚积薄发的生意，需要很长 的前期积累。Synopsys 和 cadence 两大巨头为了维持行业地位和紧跟技术发 展，他们的研发费用分别高达 35%、40%+。Synopsys 在 1986 年成立，至今 33 年的历史，才取得 31 亿美元的收入（2018 年）。 Cadence 在 1988 年成立， 至今有 31 年的历史才取得 21 亿美元的收入（2018 年）。

如果有新进入者首先需要经历无收入的巨额投入和有收入的亏损阶段，从企业 经营的角度看，没有动力新进 EDA 行业，除非不能使用现有 EDA 厂商的产品。

底层架构和操作系统绑定

处理器架构是 CPU 厂商给属于同一系列的 CPU 产品定的一个规范，用硬件电 路实现指令集所规定的操作运算，处理器架构设计是目前芯片产业的最高层级 和最重要的层级。

处理器底层架构的生态边界体现在两方面，一是技术难度高，新进入者很难做 出来；二是做出来之后，没有匹配的操作系统和应用软件。因为不同的操作系 统、应用软件都是建立在对应的底层处理器架构之上，现有的操作系统和应用 都是建立在现有的底层架构之上。例如英特尔的 CPU 和微软的 windows，ARM 系列芯片和安卓系统及应用，苹果处理器与 IOS 系统及应用。

CPU 分类主要分有两大阵营，一是 以 intel 和 AMD 的复杂指令集（CRIC）， 二是 ARM、MIPS、POWERPC、RISC-V 精简指令集（RISC）。

现在主流处理器架构是 PC 处理器 x86 和手机处理器 ARM，x86 架构被 Intel 和 AMD 垄断，ARM 架构被 ARM 公司垄断。其他处理器设计公司想自主设计就要有 授权，ARM 的授权分为 3 种：

一是指令集架构级别的授权，苹果和华为就是指令集架构授权（华为 ARMV8） ； 二是 IP 核（软核）授权，无法对指令集架构修改，只能修改IP 核；三是 IP 核（硬 核）授权，一切不能改动，包括工艺参数选择，直接调用。

以ARM 给高通、华为授权为例:

高通的骁龙 855 获得的是 ARM 的 IP 核的授权， 855 芯片介绍中有“Build on Arm Cortex Technology”字样，高通在购买的 ARM 的 IP 核的基础上进行了修改，ARM 按照高通要求进行深度定制，高通将这个 IP 核重新命名为Kryo。

华为海思麒麟980购买的是ARM IP核的授权，麒麟980采用了Cortex-A76 Based CPU，并基于 Cortex-A76 的IP 核进行了改动，但修改和定制幅度比高通少。

假如 ARM 以后不给中国厂商授权 IP 核：

一是当 ARM 发布下一代 IP 核（例如 Cortex-A77、78、79）后，华为只能使用 ARM V8 架构自主设计 IP 核跟进，研发速度和资金投入是关键。而高通可以直 接通过这个新 IP 核定制高通 855 之后的下一代芯片。

二是当 ARM 发布下一代指令集架构（例如 ARMV9、V10）时，华为需要在 ARMV8 的基础上自主开放出 ARMV9 指令集架构，技术难度比 IP 核大很多，同时华为自创的“ARMV9”生态系统需要和 ARM 系统兼容。

需要合作伙伴生态的“陪练”

什么是生态？在二级市场行业研究范畴内，就是有人愿意合作、共赢。在芯片 设计领域，体现在芯片正式量产之前，有合作伙伴提供支持、试用，有客户愿 意当芯片设计公司的“小白鼠”。

一般硬件在使用前就能确定参数是否合格，而芯片不同，稳定性等参数需要在 实际使用中检验，这一点类似动力电池，但是又比动力电池复杂，动力电池更 换容易，芯片是系统的基础，更换芯片就要更换系统，推倒重来。 所以，国产芯片之难，不仅是技术本身，更在于做出来之后，没有生态支持。

首先，设计出的芯片没人敢用，这是现阶段国产芯片设计公司面临的最大问题， 拥有“陪练”的生态是芯片设计公司的壁垒。因为很多问题是在应用过程中发 现的，通过多次迭代才能“通畅”应用。最重要的是，现在的新进入者的第一 代芯片就要与高级应用匹配、出现的问题多、难度大。例如，有些国产的芯片 在性能参数上已经可以与国外芯片相当，但是运行过程中就会出现卡顿。

其次，复杂的高等级芯片，除了终端应用客户当“小白鼠”之外，还需要中间 方案解决商的支持。国产芯片缺乏工程板卡级的支持，而英特尔、高通等国外 芯片企业对下游厂商板卡级有很多支持，把硬件设备驱动、缓存、系统总线、 中断控制器和系统引导模块等打包支持。

如果芯片设计厂商自己做芯片的板卡级服务，一是能力有限，每家芯片设计公 司要服务众多客户，每家客户的芯片应用环境不同，无法全部覆盖；二是成本 高、不划算。如果有团队为硬件制造商、系统集成商和应用软件开发商提供基 于国产芯片的自主可控硬件的增强板卡级支持包和相关技术支持，配合国产芯 片厂商提供的国产芯片开发板，就可以让企业方便快捷的生产研发出各种自主 可控电子信息产品和信息系统解决方案。

能够填补中间的板卡级服务环节的厂商，需要很强的技术能力，一是需要熟悉 芯片，在芯片性能、功耗、成本之间寻求平衡，二是要对具体应用场景有深刻 的理解、熟悉各种软件操作系统和应用程序，要完成这样的技术重构有很大技 术挑战。

高端人才稀缺，但人才供应充足

与市场观点不同，市场认为集成电路人才极度稀缺。我们认为，国内集成电路 行业人才需求是伪需求。国产化率低、进口额超过石油等事实，不能说明行业 人才需求旺盛，只能说明市场规模大、国产产品落后。

首先，集成电路专业毕业生进入本行业比例较低。根据《中国集成电路产业人 才白皮书（2017-2018）》调查，2017 年集成电路专业领域的所有毕业生中， 仅有 12%左右的毕业生进入本行业就业，而与集成电路强相关的四个专业毕业 生进入本行业的比例约为 36%左右。大部分都流向了互联网、计算机软件、IT 服务、通信和房地产行业。

其次，行业平均薪酬较低。BOSS 直聘统计的 2019 年芯片人才平均招聘月薪 为 10420 元，十年工作经验人才平均招聘月薪为 19550 元，仅为同等工作年限 的软件人才薪资的一半。

本专业毕业生从事本行业公司比例低、行业平均薪酬低。这是伪市场、伪需求 的结果，原因有两种可能性：一是是集成电路行业人才需求不旺盛，供大于求， 薪酬低；二是因为国内芯片设计行业的低端技术和产品无法与国外的先进技术 和产品竞争，导致企业不赚钱，也就无法支付与软件行业媲美的薪酬。 没有有效市场、无法支付具有吸引力的薪酬，就无法聚集高端人才。而集成电 路设计是技术密集型、人才密集型行业，没有人，就无法做出有竞争力的产品。

业绩

行业增速慢，与 GDP 相当

根据全球半导体贸易统计协会（WSTS）预计 2019 年全球半导体销售额预计 4120 亿美元，同比下降 12.1%。从 1999 年至 2019 年 20 年间，全球半导体复 合增速只有 5.2%。如果仅从增长速度看，半导体行业并不是一个高增长的市场。

另外，从每年的增速看，半导体行业增速不稳定。从规模的增速和稳定性看， 半导体行业并不具有投资吸引力。

美国、日本韩国、欧洲的半导体产业发展远早于国内，整体已经进入成熟稳定 阶段。另外，半导体是信息技术的基础，终端用户是计算机汽车通信，与宏观 经济相关性较高，所以，从全球范围看，半导体行业的增速和 GDP 相关性高是 合理的。从半导体产业内部看，由于并购增多，芯片制造商数量越来越少，资 本支出占营收比稳定，全球 GDP 与半导体市场增速相关性越来越高。

收入高增长难以为继

上文已经论述，半导体行业整体增速慢，所以行业内的个体的增速也较低。以 美股大于 10 亿美元的 34 家芯片设计公司为例，英特尔、AMD 电脑 CPU 两大 巨头 5 年复合增长率只有 6.1%、4.1%。模拟芯片龙头 TI 德州仪器、过去 5 年 复合增长率只有 4.9%。CPU 和模拟芯片是技术壁垒最高的两大领域，龙头增 速和行业增速基本一致。

截至 2018 年连续两年增速超过 10%的有 9 家公司，占比 26%；连续三年增速 超过 10%只有 4 家，占比 12%。

增长驱动有三种：一是并购，例如博通、微芯科技、赛普拉斯；。

1）5 年复合增长率最高的博通主要是靠收购带来增长，例如在 2014~2018 期 间它收购了 PLX、Emulex、原博通、Brocade Communications Systems、CA Technologies。

2） 5 年复合增长 28%的赛普拉斯，主要靠 2014 年收购 spansion 拉动，到 2018 年收入增长率只有 6.7%。 5年复合增速22.6%的微芯科技，2016年收购Atmel当年收入增长56.8%，2018 年收购 Microsemi 当年收入增长 34.4%。

3）5 年复合增速 18.7%的 ADI（亚德诺）主要靠 2017 年收购的 Linear、2018 年收购的 Symeo，而其在 2012~2016 年的收入增速很不稳定，有 2 年还是下 降的。

二是需求短期爆发，2016~2018 年挖矿芯片带动英伟达收入增长，2016~2017 手机存储拉动增长的美光科技。

三是推出新品，受到市场认可。例如 AMD 在 2017 年推出了 Radeo 显卡和锐 龙处理器，到 2018 年 AMD 继续依靠升级的锐龙、霄龙、Radeon 显卡产品带 动收入增长 23.3%。

销量增长无法长期对冲单价下降

芯片虽然是硬件里面技术含量最高的产品，但是技术壁垒不高的芯片，也不一 定是很赚钱的生意。大部分芯片企业的出货量小，芯片产品单价低，想要做大 收入规模很难。

与消费产品不同，除了特殊时期的存储器和处理器芯片，一般的芯片价格是逐 渐走低的。芯片设计公司想要提升业绩的规模，只能靠提升销量，用销量的增 幅对冲单价的下滑。

但是芯片销量不可能无限增长，各种智能终端是由很多芯片组成的，不可能出 现某一款芯片销量单独增长，毕竟长期看，过去 20 年半导体行业复合增速只有 5.2%。

利润率很难提升

产品决定利润率，只要产品的种类不变，芯片设计公司的利润率很难提升，能 够维持在一定的水平已经很不错了。虽然英特尔是 PC 处理器的龙头、高通是 手机处理器的龙头，二者的毛利率也是从 2010 年至 2018 年呈下降趋势（高通 去掉专利费，毛利率也是下降的）。过去的 9 年间，大部分芯片设计公司的毛利 率只能维持或者下降，原因有：

一是竞争激烈，最顶端的处理器芯片，联发科、展讯等和高通竞争，AMD 和英特尔竞争，其他技术壁垒较低的芯片竞争更加激烈。

二是英特尔、高通的处理器是数字芯片，对工艺要求高，先进工艺带来高 制造成本。

三是单一芯片产品出货量小，市场分散，单一设计企业无法形成对下游代 工厂的议价能力，不能从成本端提升毛利率。例如乐鑫科技 wifi 与蓝牙芯 片的毛利率从 2018 上半年的 52.5%下降到 2019 年上半年的 47.6%。

只有个别公司的毛利率稳定向上突破，例如德州仪器、英伟达、恩智浦、2015 年之后的美光科技、美信、意法半导体、思佳讯。毛利率上升的公司有以下特 征：

一是短期旧需求激增，例如美光科技，因为手机存储需求激增导致存储芯 片价格上涨。

二是短期新应用需求出现，例如英伟达的 GPU 用于比特币挖矿和人工智 能计算。

三是德州仪器、恩智浦等模拟芯片设计公司，虽然营业收入微增，但是毛 利率却在提升。原因有：1）电源管理、信号转换、汽车电子三大需求推动， ICinsights 预测模拟芯片增速 6.9%超过芯片市场整体增速；2）处理器、 存储器等数字芯片需要经常提升工艺，例如 10nm 到 7nm，导致制造成本 高。而模拟芯片使用的工艺更新速度慢，成本随着产线折旧完成，利润率 会逐渐提升。

在此我们可以得出另一个结论：有自己的晶圆厂是模拟芯片设计厂商成长壮大 的必要条件。从商业模式来看，高品质的模拟产品需要设计和工艺紧密结合， 晶圆厂和设计商双方充分的交流才能开发出有特色、有竞争力的产品。

一是因为模拟芯片工艺更新慢，晶圆厂的使用时间超过折旧时间，这种自建晶 圆厂的 IDM 模式有利于未来降低成本提升毛利率。

二是模拟芯片厂在设计和生产制造环节，都有多样性需求、定制化程度高，如 果没有自身的晶圆厂，就无法在产品的质量、性能，甚至产能上得到保证。国 外厂商一般会根据应用需求定义开发新的产品——设计、工艺、应用构成了一 个产品定义的稳定三角，国内缺少代工厂的支持，很难形成设计和工艺结合的 机会。

市场倒金字塔结构对龙头有利

一般的行业是金字塔结构，低端产品占据大部分市场份额，高端产品虽然利润 率高，但是市场份额低。而芯片市场销量最高的，是技术最先进的高端产品。 例如每部手机都要用到处理器和存储器，而不一定每部手机都用到指纹识别芯 片、蓝牙芯片、NFC 芯片等技术壁垒较低的芯片。

以汽车为例，每年豪华乘用车销量占比都在 10%以下，呈现金字塔结构。而集 成电路行业中，技术难度最高的处理器和存储器市场占比达到 52%。

金字塔结构的行业中，新进入者可以利用低成本优势，抢占低端市场。原行业 垄断经营者无法对抗这样的价格战，就只得放弃低端市场，退守高端市场。此时，高端市场的利润率比原来高，但总的利润却下降。中国企业在低端市场就 积累利润、人才和技术，然后再向上爬升，最终攻占高端市场。例如手机镜头、 摄像模组、显示屏幕等行业，都是这种升级路径。

但是，芯片行业不同，随着芯片性能快速提升，行业格局变成：技术最先进的 产品，单价高、利润率高、出货量大，是性价比最高的产品。

例如高端处理器 （CPU）超 4000 元，而低端处理器（MCU）价格只有个位数。这种格局不利 于新进入者，因为新进入者无法从芯片的低端市场获得利润，也就难以积累人 才和技术，所以，目前电脑 CPU、手机处理器都是寡头垄断。 例如，随着制造工艺提升，上游芯片设计费用越来越高。根据 IBS 的测算，10nm 芯片的开发成本已经超过了 1.7 亿美元，7nm 接近 3 亿美元，5nm 超过 5 亿美 元。基于 3nm 开发 NVIDIA GPU，设计成本将高达 15 亿美元。

前期的巨额投入可以通过出货量分摊，以目前最主流华为麒麟 980 的 7nm 手机 芯片为例，假设出货量 1 亿颗，每颗芯片分摊研发成本 3 美元，假设全球年销 售 14 亿部手机都使用该芯片，那么每颗芯片的分摊研发成本 0.21 美元。

估值

估值有明显提升

首先，从市盈率角度看估值变化，由于芯片设计公司盈利波动大，甚至个别年 份出现亏损，所以我们选择业绩相对稳定的公司。

Intel 错失移动互联网主赛道估值未提升。净利润从 2009 年的 43.7 亿美元增长 380%到2018年的210.5亿美元，但是2010年以来Intel的PETTM波动较小， 10 年均值 20.1 倍，中位数 20.6 倍。Intel 市值是业绩驱动的，虽然 Intel 寡头 垄断电脑 CPU，但错失移动互联网，市场给予其的估值不高。

英伟达人工智能主赛道和事件驱动（挖矿）提升估值。2010 至 2019 年 10 月 23 日英伟达的 PETTM 均值 28.5 倍，中位数 24.4 倍。市盈率从 2011 年的 13 倍提升到2019年10月的39倍。受到比特币挖矿带来的过渡繁荣，英伟达2016、 2017 净利润增速达 171%、83%，带动英伟达在此期间市盈率处于上升期。2018 至今 GPU 用于人工智能计算的预期使得市盈率估值保持在 35 倍左右。

模拟芯片壁垒高，龙头 TI 和 ADI 的估值有提升。2011 至 2019 年 TI 的 PETTM 市盈率从 10 倍上升至 23 倍，大部分时间里保持在 21 倍左右，期间的均值 20.1 倍，中位数 20.6 倍，较 ADI 的估值更加稳定。TI 的净利润从 2010 年的 32.3 亿美元增长 72%至 2018 年的 55.8 亿美元.

2011 至 2019 年 ADI 的 PETTM 市盈率从 10 倍上升至 28 倍，大部分时间里保 持在 24 倍左右，期间的均值 24.3 倍，中位数 23.9 倍。ADI 的净利润从 2010 年的 7.5 亿美元增长 111%至 2018 年的 15 亿美元，

模拟芯片的壁垒很高，设计数字芯片只需要懂电路、会写软件，而模拟芯片设 计需要懂器件、熟悉工艺、懂得半导体物理，需要灵感，是一门艺术活。刚毕 业的学生也可以从事数字芯片设计，而模拟芯片设计需要很多年的经验。

从全球前 10 模拟芯片厂商排名变迁也可以看出，德州仪器、ADI、意法半导体、 美信、恩智浦、英飞凌、瑞萨等长期排名前十。所以，随着时间的推移，模拟 芯片厂商积累的经验越多，壁垒越高，有理由提升估值。

高通估值提升。高通在 2010~2017 年 PETTM 保持在 18.5 倍左右，进入 2019 年 保持在 31.6 倍左右。一是高通手机处理器赶上了移动互联网浪潮，二是占比25% 的专利收入是“坐地收费”的稳定商业模式，因此还被各地区反垄断。

博通估值提升。博通竞购较多，且自身盈利不稳定，市盈率波动较大，2009~2018 年博通的净利润分别为-0.4/4.2/5.5/5.6/5.5/2.6/13.6/-17.4/16.9/122.6 亿美元。2011 市盈率 15 倍，到2019 年上升至33 倍左右。博通的产品丰富，都可以应用于移动 互联网，估值有提升。

其次，我们从营业收入的角度，用 PS 看估值变化，营业收入波动较净利润小 很多，我们认为 PS 的估值更能体现芯片设计公司估值的变化。我们以美股主 流芯片设计公司为组合（德州仪器 、亚德诺 、博通 、英特尔、英伟达、高通、 超威、赛普拉斯 、莱迪思、微芯科技、迈威尔 、美光、美信、 恩智浦 、安森美 、QORVO 、意法半导体 、思佳讯、赛灵思）看整体 PS 变化。从下图明显看 出，上述19家公司的历史PS均值和中位数， 从2012年的2倍左右上升到2019 年 10 月份的 5 倍左右，PS 提升 2.5 倍，估值有明显的提升。

我们再将 19 家公司历史估值的均值（19 家公司在同一时间的估值平均，横向 均值）再求均值（纵向均值）得到 3.5 倍，历史均值的中位数为 3.4 倍。

我们再从收入、净利润、股价涨幅的直观角度看估值的变化。假设每年的 12 月 31 日股价已经体现当年的业绩表现，取 2008~2018 年的营业收入、净利润、股价比 较。

过去 10 年 AMD 的市值全部靠估值提升。AMD 在 2008 年 PS 平均在 0.5 倍，而 2019 年的 PS 维持在 5 倍左右，估值提升10 倍。

英伟达 2008~2018 营收增 3.4 倍，股价增 17 倍， PS 从 2009 年的 2 倍增加到 2018 年的 10 倍，估值提升 5 倍。

德州仪器 2008~2018 营收增 1.3 倍，股价增 6.8 倍， PS 从 2008 年的 2 倍增加 到2018 年的 6 倍，估值提升3 倍。

英特尔 2008~2018 营收增1.3 倍，股价增6.8 倍， PS 保持 3 倍左右，PE 维持在 14 倍左右，英特尔的市值是全部由业绩驱动。

近三年计算和感知类的公司涨幅较好

我们按照截至 2019 年 10 月 21 日 10 亿美元以上的美股芯片设计公司 31 家， 10 年涨幅超过纳斯达克指数的有 14 家。芯片设计的热门股英特尔、高通的 10 年复合增长率只有 14%、10%，而同期纳斯达克指数 10 年复合涨幅 14%。

我们以3年复合涨幅为序， 3年CAGR超过纳斯达克指数的有19家，占比61%。 我们分析这 19 家公司有以下特征：

一是产品构成是“计算”类的，例如英伟达、赛灵思、AMD 等；二是产品构成 是“感知”类的，例如模拟芯片为主的德州仪器、ADI。

上述两类公司的技术壁垒和生态壁垒高，需要长时间的沉淀积累，例如德州仪 器 1930 年成立、ADI 1965 年成立、赛灵思 1984 年成立、英伟达 1993 年成立。

另外，这两类公司也是未来人工智能的主流。假设第三次科技浪潮（第一次 PC 互联网、第二次移动互联网）是人工智能的话，就需要更多的设备实现物物、 人物相连，需要处理感知自然界的模拟信号的模拟芯片，以及计算大数据的数 字芯片。

利润率越高估值越高

继续以 19 家美股主流芯片设计公司为样本，估值用 PS（芯片设计公司盈利波 动太大，用市盈率研究没意义） ，我们发现，毛利润率、营业利润率越高的公司估值也越高。

例如2018年德州仪器营业利润率达到44.6%、ADI的为31.3%、英伟达为32.5%、 美信为 34.2%、Skywork 为 34.1%、赛灵思为 31.3%。过几年以上这些公司的 营业利润率是逐渐提升或者保持在 30%以上。2016~2018 平均毛利率赛灵思 69.6%、ADI 为 64.4%、德州仪器为 63.7%、美信为 61.8%、英伟达为 61.6%。

初创公司估值不能套用互联网估值逻辑

市场习惯了互联网和移动互联网时代的不盈利的初创公司的高估值，总以为只 要是科技公司，前期是否盈利无所谓，按照 PS 等给予高估值。 如今，这种估值方法被套用在芯片设计公司上。我们认为，环境不同、发展阶 段不同，芯片设计初创公司不应该给予高估值。 亚马逊、京东、美团点评等互联网公司可以在初创期给高估值的原因是：

一是这些公司的产品和商业模式对于现有市场，都是新事物。

二是互联网公司面向的是空白市场，要么没有竞争对手，要么不会与竞争 对手直接竞争，是高速增长的市场。

三是具有区域性，例如京东、美团主要业务在国内，不会有亚马逊等国际 巨头竞争。

而新的芯片设计公司不能给高估值的原因有：

一是大部分芯片设计初创新公司做的产品与现有产品基本一致，且很难有 商业模式创新。

二是半导体市场整体增速只有 5%左右，大部分芯片设计公司面向的是存 量市场。

三是芯片面向的全球市场，没有区域性的差异，每家芯片初创公司都能在全球找到对应的强大对手。

投资机会

从应用领域看：消费、工业、车载难度提升

按照产品的应用领域看：

1. 消费类、通讯类芯片难度低，国产化容易。

2. 工业类的监控、图像处理国内设计公司有机会。

3. 车载类的因为认证要求和时间长，难度大。例如MCU 在消费、物联网领域有 替代，替代办法是将 MCU 里面集成 wifi、蓝牙功能，但用于车载很难。

从产品分类看：晶体管越多功能越多难度越大

从产品分类看，分为数字、模拟与数模混合、射频、功率器件、光电器件、传感器 与微机电系统集成电路。我们以四个角度看国内的投资机会：

1. 晶体管个数越少的芯片。

2. 功能单一化的芯片。

3. 工艺简单的芯片。

4. 单价低的芯片。

下图中的分类，从上到下芯片含的晶体管个数越少、功能趋于单一化、工艺越简单、 单价相对降低，国内的设计企业的难度越小。例如国内指纹识别芯片、只有一个器 晶体管的二极管、三极管等。

从公司角度看：合作伙伴越多越好

我们以最典型、通用的应用在汽车、家电、工业设备等领域的 MCU 为例，国 内 MCU 主要在中低端领域，高端领域很少。

因为，MCU 的价格占整机成本的比例非常小，MCU 价格低（最低 1 元左右）， 国产 MCU 与进口 MCU 的价格差距已经不足以驱动高端用户选择新公司的、不 成熟的国产 MCU，出现“越不用越不成熟，越不成熟越不用”的恶性循环。

国内投资机会在于具有优质合作伙伴的公司，因为国内有 MCU 应用大市场。 消费电子、工业控制、汽车电子、物联网、人工智能等，在中国都有大量的开 发团队和配套的支持体系，以及广泛的消费群体和应用场景。

我们在生态的边界中论述过，芯片不同于其他硬件产品可以直接卖给客户，大 部分需要经销商、方案商来销售，需要很多的合作伙伴。其逻辑是：应用需求 越多、解决方案提供商越多、芯片设计公司的产品推广力度就越大。

从规模角度看：聚焦细分领域不做产品多样化的公司

随着半导体行逐渐成熟，格局趋于稳定，通过并购增加扩大规模成为主要手段。 因为，理论上半导体具有规模效应，规模越大，边际成本降低。但是，这要分 情况，规模是单领域的规模扩大，还是多领域的扩大。

根据 IC Insights 的统计，大部分公司营业利润和收入之间没有相关性。下图说 明通过扩大规模来提升利润率的措施并不有效。

聚焦细分领域的并购，营业利润率提升。那些通过收购和剥离，聚焦细分领域， 实现业务专业化的公司，利润率会提升。最典型的是模拟芯片的龙头德州仪器， 40 多年前的德州仪器能够供应所有的半导体产品，而从 2000 年以来，德州仪 器通过并购重组，重心聚焦模拟和电源产品，营业利润率从 2005 年 10%提升 到 2018 年的 45%。

2018 年 NXP 的高性能混合信号占比超达到 96%，这项收入主要来自汽车和安 全这两个主要领域，该收入占比从 2009 年的 52%提升到 2018 年的 96%，相 应地，恩智浦的营业利润率（调整商誉摊销后）从 2011 年的 6.2%逐渐上升到 2018 年的 44.2%。

追求多样化的并购，利润率并未提升。为了增长和多样化产品组合而进行收购 的公司营业利润率并未改善。英特尔在主营业务 PC 和服务器的微处理器基础 上，在新领域中展开收购，例如收购安全性业务的 McAfee，嵌入式软件的 Wind River，FPGA 的 Altera，这些收购增加的收入占比达到 14%，但是，并没有带 来营业利润率的增加，这也能解释，为什么过去十年里，英特尔的估值并未获 得提升。

综上，那些能够聚焦主业进行规模扩张的公司，可以通过扩大规模来降低成本， 提升营业利润率，公司的价值能够提升，是值得投资的标的。 而那些通过并购，来追求业务多样化的公司，并没有能带来利润率的提升，也 就没有价值的提升，不是较好的投资标的。

投资建议

本报告论述的是半导体产业链上游的芯片设计，我们看好国内的半导体上游的 芯片设计产业，上游芯片设计公司越多，对下游的代工需求越旺盛，有利于国 内的半导体代工厂，国内两大代工巨头都在港股，我们在港股范围内推荐华虹 半导体和中芯国际。

（报告来源：国信证券）

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