(报告出品方/作者:东北证券,李玖)
1. 纳芯微:从消费到泛工业,汽车模拟 IC 探路者
1.1. 回归初心,打造国人自己的“ADI”
从感知到驱动,高可靠模拟 IC 成功进入燃油车和新能源车核心单元。公司自 2013 年成立以来始终致力于高性能高可靠性模拟芯片设计,形成了信号感知(传感器信 号调理 ASIC 芯片、集成式传感器芯片)、系统互联(隔离与接口芯片)与功率驱动 (驱动与采样芯片)的业务布局,产品型号高达 800 余款,其中传感器信号调理 ASIC 和数字隔离两类芯片的多项关键技术指标达到或优于 ADI、TI 等国际龙头企业水 准。公司产品主要应用于信息通讯、工业控制、汽车电子和消费电子等领域,尤其 是凭借过硬的车规级芯片开发能力和丰富的量产、品控经验,积极布局汽车电子领 域芯片产品,成功进入国内主流汽车供应链并实现批量装车:
信号感知芯片方向:公司现已能覆盖压力传感器、硅麦克风、加速度传感器、电 流传感器、红外传感器等多品类信号调理 ASIC 芯片产品。围绕压力传感器领域, 公司满足 AEC-Q100 标准的车规级信号调理 ASIC 芯片已在汽车前装市场批量出 货,同时公司能够提供从微压到中高压的全量程压力传感器芯片产品。
隔离与接口芯片、驱动与采样芯片方向:公司已量产标准数字隔离、隔离接口、 隔离电源以及隔离驱动、隔离采样等多品类数字隔离类芯片产品。公司数字隔离类 芯片的抗共模瞬态干扰能力、抗静电能力等多项关键技术指标达到或优于国际竞品, 各品类数字隔离类芯片中的主要型号通过了 VDE、UL、CQC 等安规认证,并且部 分型号通过了 VDE0884-11 增强隔离认证。
打入多个行业一线客户的供应体系。凭借从消费级、工业级到车规级的产品覆盖能 力,公司取得了包括客户 A、中兴通讯、汇川技术、霍尼韦尔、智芯微、阳光电源、 海康威视、韦尔股份在内的众多行业龙头标杆客户的认可并已批量供货。车规级芯 片已在比亚迪、东风汽车、五菱汽车、长城汽车、上汽大通、一汽集团、宁德时代、 云内动力等终端厂商实现批量装车,同时进入了上汽大众、联合汽车电子、森萨塔 等终端厂商的供应体系。
以应用场景为导向规划业务扩张路径,产品线以信号链技术为基础,由传感器信号 调理 ASIC 芯片出发,向前后端拓展并推出了集成式传感器芯片、隔离与接口芯片 以及驱动与采样芯片。
公司产品的演变可以分为以下三个阶段:
第一阶段(2013-2015 年),初创期。公司于 2013 年成立,在成立初期专注于消费电 子领域传感器信号调理 ASIC 芯片的开发,于当年推出三轴加速度传感器信号调理 ASIC 芯片,并于 2014 年推出压力传感器信号调理 ASIC 芯片和电流传感器信号调 理 ASIC 芯片。2015 年底之前,公司产品主要为应用于消费电子领域的传感器信号 调理 ASIC 芯片。
第二阶段(2016-2017 年),拓展期。2016 年,公司开始向工业及汽车领域发展,并 于同年推出面向工业控制领域以及符合 AEC-Q100 标准且面向汽车前装市场的压力 传感器信号调理 ASIC 芯片。同年,公司也推出了硅麦克风和红外传感器信号调理 ASIC 芯片,进一步扩充产品品类。为进一步扩展公司产品在汽车中高压压力传感器 领域的应用,公司入股陶瓷电容压力传感器敏感元件生产商襄阳臻芯,并于 2017 年 合作推出面向中高压压力传感器市场的陶瓷电容压力传感器核心器件级解决方案。
第三阶段(2018-至今),业务快速上升期。2018 年以来,公司先后开发了隔离与接 口芯片、驱动与采样芯片、集成式传感器芯片等多类产品。公司于 2018 年推出了 标准数字隔离芯片与隔离接口芯片,并于 2020 年成功推出集成电源的数字隔离芯片、隔离驱动芯片以及隔离采样芯片,实现了对数字隔离领域产品的多品类覆盖。 另外,公司于 2018 年进一步拓展了传感器信号调理 ASIC 芯片的品类,推出了红 外传感器信号调理 ASIC 芯片,并于同年推出集成式温度传感器芯片、集成式压力 传感器芯片。至此,公司从信号感知、系统互联到功率驱动的产品布局形成。
华为、小米入股,知名私募创投云集股东名单。公司整体股权结构较为分散,截止 招股说明书披露日共有股东 42 名。值得一提的是公司 29 名非自然人股东中存在 20 名性质为私募投资基金的股东,其中不乏众多知名产业资本,包括国家大基金旗下 子公司聚源聚芯、深创投、红土善利以及小米长江等。自 2016 年公司转为股份有限 公司以来,总计增资扩股 5 次,股份转让 11 次。2020 年 9 月,华为作为红土善利 第二大股东间接参与公司融资,持有其 0.79%的股份。2021 年 1 月小米长江收购了 国润瑞祺所持公司的 6.97 万股股份,直接持有公司 0.92%的股份,此外小米长江还 是纳芯微的大客户苏州明皓 5%以上的股东。一众知名私募创投机构竞相入股表明 公司发展前景受资本市场认可度高。
公司创始人签署一致行动人协议,控股共计 46.35%。王升杨直接持有公司 14.60% 的股份,通过瑞矽咨询间接控制公司 6.15%股份,通过三个员工持股平台(纳芯壹 号、纳芯贰号、纳芯叁号)合计间接控制公司 6.90%的股份。另外两位创始人盛云 持股 13.60%、王一峰持股 5.10%。公司三位创始人已签署一致行动人协议,合计控 股 46.35%,并拥有与股权相匹配的投票权。
“80 后”前亚德诺工程师集体归国创业,管理及技术团队年富力强。董事会及核心 技术人员产业经验丰富,公司董事长王升杨出生于 1984 年,于 2009 年至 2013 年 间在国际知名芯片设计商亚德诺(ADI)上海分公司担任设计工程师,公司另一位 创始人副总经理盛云出生于 1982 年,与王升杨董事长同期担任亚德诺上海高级设 计工程师。公司核心技术团队中,马绍宇、赵佳、叶健三位一线产品总监拥有 10 年 以上的集成电路设计行业从业经验,且均有亚德诺工程师经历,是公司创始人任职 期间的原班人马。以“80 后”为主的公司董事会与核心技术团队是公司未来持续市 场开拓、产品创新的重要保证。
1.2. 业绩快增的根因:新品扩张且不断放量
公司营业收入和归母净利润保持高速增长,2022 年一季度业绩指引增速可观。公司 正处于业务快速扩张期,营业收入快速增长的同时实现了利润规模节节攀升。2018 年至 2021 年公司营业收入分别为 4022.33 万元、9210.32 万元、2.42 亿元、8.62 亿 元,每年增速超过 100%,2021 年收入增速高达 256%;2018-2020 年扣非归母净利 润分别为 201.84 万元、670.81 万元、4049.28 万元,2019 年和 2020 年增速分别为高达 232.35%、503.64%,2021 年公司实现归母净利润 2.21 亿元(报告发布日尚未公布 2021 年扣非归母净利润),同比+333.3%。2019 年公司因确 认了 2476.21 万元的股份支付费用,当年归母净利润显示为-910.85 万元,此后迅速 转为正值。公司预计 2022 年 1-3 月份实现营业收入为 2.5-3.5 亿元,同比增长 84.23% 至 157.92%;实现归母净利润 0.7-1.0 亿元,同比增长 116.29%至 208.98%。
通讯设备需求放量叠加公司实现关键产品国产替代,促成近年业绩高速增长。公司 通讯领域收入占比最大,从 2018 年仅占总营收的 0.37%大幅提升至 2021 年上半年 的 44.18%,主要系过去三年原有基站改造和新基站建设的双重推动,通讯设备厂商 对公司隔离与接口芯片的需求持续增长,公司的隔离与接口芯片可应用于通讯基站 及其配套设施的电源模块中。此外,在公司推出相关产品前,中国隔离与接口芯片 市场长期被 ADI、TI、Silicon Labs 等欧美厂商把持。公司能够提供性能不逊国外知 名品牌的产品,满足了 A 客户、中兴等通讯业标杆客户的需求,大客户的批量采购 带动了公司隔离与接口芯片销售收入的快速增长。
收入结构变动明显,隔离与接口芯片、驱动与采样芯片营收占比大幅提升。新产品 放量带动收入结构发生变化,2018 年公司信号感知芯片收入占总收入的 92.49%, 属于创收主力。随着公司不断拓展新产品线,截至 2021 年上半年,公司信号感知芯 片、隔离与接口芯片、驱动与采样芯片三类产品收入占比分别为 28.44%、48.51%、 22.73%,其余定制芯片服务占 0.32%,隔离与接口芯片成为营收占比最大的产品线。
得益于收入的规模效应,公司期间费率显著下降。得益于营业收入的快速增长,2018 年至 2021 年上半年公司期间费用率分别为 50.57%、68.12%、35.07%、23.47%,大 幅下降超过 27 个 pct。1)管理费用:受收入的规模效应以及公司逐步优化内部管理 机制影响,公司管理费用率持续降低,2018-2021H1 的管理费用率分别为 14.17%、22.17%、10.28%和 7.46%,下降超过 33.05%,其中早期占比较大的办公费及租赁费 用占比被摊薄。2019 年公司管理费用较上年度增加 1471.54 万元,系当年确认了大 额股份支付费用所致,这也使当年公司期间费用率出现异常值。2)研发费用:公司 重视研发投入,2018-2021H1 公司研发费用分别为 1024.77 万、2958.20 万、4126.08 万、3898.37 万元(2019 年中 36%来自股份支付),研发费用在各类费用中占比最高。 另外,公司高度重视科研人员的薪酬待遇及股权激励,研发费用中职工薪酬花费占 比超过 70%。截至 2021 年 6 月 30 日,公司共有员工 307 人,研发人员 127 人,其 中硕士学历 68 人,博士学历 5 人,研发人员大多来自复旦大学、中国科学技术大 学等知名院校。
公司产品主要供应国内市场。公司产品主要面向国内通信、工控、汽车等行业客户, 目前国内市场销售收入占比 97.62%,相比国际巨头,公司具有产品交付周期更短、 售后服务响应速度更快等本土供应商的独特优势,因而更容易占领国内市场。
客户数量增加带动公司产品经销比例持续上升。2021 年上半年公司经销收入占比达 到了 67.39%,目前最大客户经销商南京基尔诺营收占比达到 43.08%。公司未来将 由直销转向经销为主,主要系公司销售规模持续扩大、客户数量不断增加,部分零 散的订单交由经销商实现统一销售可以做到更好的客户管理。同时,部分客户有通 过经销商完成产品采购的需求。
公司的客户集中度情况保持稳定。公司 2021 年上半年前五大客户卫南京基尔诺 (43.08%)、江苏明皜(4.02%)、智芯微(3.57%)、深圳霆宝(3.15%)、无锡韦 感(3.01%),2021 年第一大客户发生明显变化,主要系 2020 年的最大客户 A 客户 由于其自身经营环境发生变化,自 2020 年第四季度起已暂停向公司下达新订单。
公司采用 Fabless 模式,与委外代工企业合作关系稳定。公司报告期内公司采用 Fabless 的运营模式,主要负责各类芯片的设计,并将晶圆制造、芯片封装和芯片测 试等环节交由委外厂商完成,晶圆制造主要在中芯国际、Dongbu HiTek、台积电, 封装测试主要在日月光、长电科技,公司的与委外代工企业合作关系稳定,保障公 司供应链安全。(报告来源:未来智库)
2. 需求:三类产品四大应用,多场景下游确保高涨需求
2.1. 信号感知芯片:从现实世界到数字世界的关键单元
传感器和信号调理 ASIC 芯片的关系:一个完整的传感器由前端的信号感知敏感元 件和后端的信号调理 ASIC 芯片构成,传感器是将现实世界的信号转化为数字世界 信号的装置,自然界的信息如声音、压力、信号、光强等,需要通过传感器才能以 模拟信号的形式被输入电子系统之中。然而被输入的模拟信号存在诸多问题,包括 信号过弱、出现偏差等,使其无法被直接用于系统内的逻辑运算、信息存储,实现 电子设备功能。因此,绝大多数传感器需要在后端加装专用的信号调理模拟 IC,完 成对信号的放大、数模/模数转换、误差校准等处理,由于传感器及接受信号的类型 不同,上游设计商往往会根据具体需求定制信号调理 ASIC 芯片。纳芯微各式传感 器信号调理 ASIC 芯片多为配套 MEMS 敏感元件使用,以构成完整功能的传感器芯 片,公司同时也提供完整功能的集成式传感器芯片产品。
信号调理 ASIC 芯片内部结构:传感器信号调理 ASIC 芯片是指基于 CMOS 工艺制 程的,用于对传感器敏感元件的输出信号进行采样和处理的高集成度专用化芯片。 区别于传统的分立器件方案,纳芯微的传感器信号调理 ASIC 芯片将自主设计的各 个电路模块集成至一颗芯片中,能够实现传感器信号的采样、放大、模数转换、传 感器校准、温度补偿及输出信号调整等多项功能,性能和成本都得到了大幅优化, 是传感器系统的核心部件。
由于纳芯微的各式传感器信号调理 ASIC 芯片多为配套 MEMS 敏感元件使用。
中国是全球最大的 MEMS 传感器消费市场,作为必备组件的传感器信号调理 ASIC 芯片、MEMS 传感器芯片需求可期。根据 Yole 的统计数据,截至 2020 年全球 MEMS 传感器市场规模已达 121 亿美元,到 2026 年有望达到 182 亿美元,CAGR 7.2%。 集微咨询数据显示,MEMS 传感器、执行器总出货量为每年 360 亿件,其中执行器 占比 43%,传感器占比 57%,基于传感器信号调理 ASIC 芯片、MEMS 传感器芯片 与 MEMS 传感器的对应关系,预计 MEMS 传感器芯片和信号调理 ASIC 芯片年出 货量为 205.2 亿件。中国是世界最大的 MEMS 传感器产品消费市场,销售收入占全 球的 23.82%,预计中国 MEMS 传感器芯片市场规模将在 2022 年达到 1008.4 亿元,公司作为为数不多的本土供应商市场空间有望进一步提升。
消费电子是 MEMS 传感器芯片最大的下游市场,应用占比达 59.22%。便携式电子 设备中,如今绝大多数智能手机、平板电脑及部分可穿戴设备都装有压力传感器、 射频传感器、硅麦克风、加速度传感器、陀螺仪等,这些产品都需要用到 MEMS 芯 片。其中硅麦克风是智能手机、智能音箱和 TWS 耳机不可或缺的关键元件。根据麦 姆斯咨询的数据,全球市场的 MEMS 麦克风从 2010 年的 15.9 亿元人民币增长至 2019 年的 86.8 亿元人民币,年均复合增长率达 20.75%。Yole 的统计数据显示,单 部智能手机的 MEMS 麦克风装机量在 2010 年仅为装 2 颗,到 2017 年已经增加至 最多 5 颗,单部智能手机上安装的 MEMS 传感器总量也将从 2014 年的 12 颗上升 到 2021 年的 20 颗,而 2020-2026 年消费电子 MEMS 市场规模复合增长率将达到 7.9%,2026 年消费电子 MEMS 市场规模可达到 112.7 亿美元。
汽车电子、工业控制、医疗领域同样保有对 MEMS 传感器芯片的大量需求。汽车 电子、工业控制、医疗分别占 MEMS 下游市场的 16.86%、12.21%、6.64%。汽车 MEMS 传感器最初用于发动机,包括进气管的压力传感器和流量传感器,目前已拓 展至陀螺仪、加速度计、角速度传感器等。根据博世(BOSCH)估计,目前一辆汽 车上安装有超过 50 个 MEMS 传感器。在工业控制领域,传感器可以有效采集各个 生产环节数据,如温度、湿度传感器可用于环境条件的检测,加速度计可以用来监 测工业设备的振动和旋转速度。高精度的 MEMS 加速度计和陀螺仪可以为工业机 器人的导航和转动提供精确的位置信息。MEMS 传感器被广泛用于临床检测,如患 者心电图、脑电图监测与 CT 成像等,还可以应用于大量医疗器械,如心脏起搏器、 精密手术仪器、医疗机器、仿生眼、智能假肢等。Yole 预测 2020-2026 年汽车电子、 工业控制、医疗三大领域 MEMS 传感器市场的年复合增长率将分别达到 5.8%、6.0%、 6.7%。
2.2. 数字隔离芯片:电路安全保障,三大领域需求齐爆发打开市场空间
隔离器件是电路重要安全保障,承担电路输入、输出两端电气隔离的重任。电气隔 离指在电路中避免电流在两个区域之间流通,确保没有实际的电气连接。电子设备 中如果需要在强电电路(高电压)和弱电电路(低电压)之间进行信号传输,就有 必要在高低压部分之间进行电气隔离保障系统安全,运行防止强电电路的电流直接 流到弱电电路伤害设备甚至操作人员安全。此外,电气隔离可以去除两个电路之间 的接地环路,阻断共模、浪涌等干扰信号的传播,让电子系统具有更高的安全性和 可靠性。隔离器件可以实现输入、输出两端电气隔离,将输入信号进行高低压转换 并输出,广泛应用于信息通讯、电力电表、工业控制、新能源汽车等各个领域。
工业控制是隔离器件应用最广的领域。截至 2020 年,数字隔离类芯片在工业领域上 使用最多,占比达 28.58%,预计 28.80%年将达到 28%。工业 4.0 大背景下,制造业 企业将持续推动生产智能化、数字化、网联化。机器的自动化水平将越来越高,工厂 内人员密度越来越低,员工从机器操作使用者变为负责在生产过程中灵活反应、解决 问题的监督管理者。具体而言,工控领域对数字隔离芯片存在以下三方面需求:
保障人员和设备安全。工业自动化系统由多个 PLC(可编程逻辑控制器)/ DCS (分布式控制系统)节点组成,这些节点用于监测和控制工业智能设备,每个 PLC/DCS 节点控制一至多个变送器、机械手、变频器、伺服等设备,出于保障设 备和现场监控者安全的需要,上述设备对数字隔离类芯片均有需求。
保护模块和隔离噪声信号。工业 4.0 对数控机床的精密控制也提出了更高的要求, 这需要数字隔离芯片来提高系统的抗噪能力,即通过隔离消除噪声干扰;同样需 要数字隔离芯片消除噪声干扰的场景是电机驱动,由于控制板和马达距离往往会 很远,需要较长的通信电缆连接,电缆会和参考电平地线形成回路,从而带来噪 音,需要通过隔离切断地线回路,从而消除噪声干扰。
完成高低电压电路间信号传输。工厂自动系统中不同模块的电压不同,如 PLC 的 工作信号和通信传输电压都是 24V,而系统核心电子元件基本都为 5V,此时需 要数字隔离芯片保护低压域的器件安全。
新能源汽车要求隔离芯片供给增加、技术提升。汽车电子领域应用占全球数字隔离 芯片市场的 16.84%,仅次于工业控制。新能源汽车的电气化程度较传统汽车更高, 数字隔离类芯片也更多地应用于新能源汽车高瓦数功率电子设备中,包括车载充电 器(OBC)、电池管理系统(BMS)、DC/DC 转换器、电机控制驱动逆变器、CAN/LIN 总线通讯等汽电子系统,成为汽车电子传动系统和电池系统的关键组件。以电机驱 动为例,电控单元(ECU)和电机控制器之间的 CAN 通讯需要隔离芯片,功率管 和控制器之间需要隔离栅极驱动器,电机驱动的电流采样需要隔离 ADC/隔离运放。 除了对隔离芯片数量需求的提升,新能源汽车还提升了对隔离技术的更高要求。电 池功率密度的提高带来了电池工作电压、运行温度的提高,纯电汽车(EV)或各种 形式的混合动力电动汽车(HEV)的高压电池可达到 200V-400V 传统的光耦的已经 不能应对在高温环境下工作的需要,这要求数字隔离芯片具有高耐压的特性以及满 足车规级温度要求。
车用芯片自给率低下,国产供应链替代空间巨大。根据 Wind 数据,目前国内汽车 行业中车用芯片自研率低于 10%,90%以上的汽车芯片都必须依赖从国外进口,汽 车核心芯片国产化已成为行业迫切需求。国务院发布的《新能源汽车产业发展规划 (2021-2035 年)》提出,到 2025 年计划实现新能源汽车新车销量占比达到 20%左 右。2019 年中国新能源汽车的市场渗透率是 4.7%,如果 2020 年达到 5%,未来 5 年若要实现 20%的目标,每年的年复合增长率必须达到 30%以上。国内新能源汽车 市场规模在中长期快速可持续的扩张将带动数字隔离芯片产品需求显著增加,本土 供应商有望获得更大市场份额。
5G 基站的出现使数字隔离芯片需求翻倍提升。由于 5G 信号通过 3.5G 及以上的中 高频段传输,在室外场景下覆盖范围减小,加上由于宏基站布设成本较高,因此, 需要小基站配合组网,这将导致 5G 时代全球站点数量倍增外,促使 5G 电源模块 的需求大幅增长。5G 频段高频化也造成了站点能耗也翻倍,电源功率密度将因此 提升,平均功率将是 4G 时代的 2.5 倍。随着电源功率提升,功率器件数量、内部 通道数、模块数均随之增加,单个电源模块的数字隔离类芯片需求量也将大幅增加。 另外,由于 5G 设备的散热需求更高,而整个机房空间有限,需要基站有更智能的 温控、监控以及备电能力,基站内器件也需要更好的耐温能力。这对基站中的器件 提出集成化、耐高温、耐高压的需求。具有隔离功能的电源、驱动、采样、接口等 集成化程度高且耐压能力强的产品将进一步受到市场的青睐。
中国 5G 通信基础设施建设正处于高潮期,下游芯片产品充分受益。截至 2021 年 9 月,中国现有移动电话基站总数达 969 万个,比上年末净增 37.7 万个。其中,5G 基站总数 115.9 万个,占移动基站总数的 12%,中国拥有的 5G 基站占全球总量的 70%以上,终端连接数超过了 4 亿。作为重要组件之一的数字隔离芯片需求量有望 随 5G 基站数量保持同步高速增长。
在三大领域下游需求的共同推动下,全球数字隔离器件市场蓬勃发展。据 Markets and Markets 统计,2020 年数字隔离器件市场价值达到 16 亿美元,预计到 2026 年将增 长至 24 亿美元,期间 CAGR 8.0%。
2.3. 驱动与采样芯片:赋能功率半导体,增速稳中有进
驱动芯片在电路中承担放大信号以驱动功率器件的关键职能,全球、国内出货量将 平稳增长,国内快于国外。驱动芯片是放大控制电路的信号使其能够驱动功率晶体管 的中间电路用来驱动功率器件的芯片,在电路中,驱动芯片能够放大 MCU 的逻辑信 号,包括放大电压幅度、增强电流输出能力,实现快速开启和关断功率器件。如今的驱动芯片已从过去驱动 IGBT、MOSFET 等传统功率器件,发展到驱动 SiC 和 GaN 等第三代半导体材料制造的功率器件。在 5G 通信、数据中心、工业电源、充电桩和 车载电源等应用中,小型化、轻量化要求功率器件具备更高的开关频率、更小的死区 时间、更高的可靠性。近年来成为主流的隔离驱动芯片能够在驱动功率器件的同时, 提供原副边电气隔离功能。根据 Frost Sullivan 统计,2018 年全球市场驱动芯片出货 量共 896.37 亿颗,其中中国市场 292.31 亿颗占比 32.6%;预计到 2023 年,全球驱 动芯片出货量将达到 1221.40 亿颗,中国市场预计出货量为 456.51 亿颗,占比将提 升至 37.4%。期间全球市场 CAGR 6.38%,中国市场 CAGR 9.33%,未来预期增长平 稳,国内出货量增速快于国外。
采样芯片是电路信号的监控、传输者。采样芯片是一类实现高精度信号采集及传输的 芯片,主要用于系统中电流、电压等模拟信号的监控,隔离采样芯片也具备电气隔离 能力。在工业和汽车应用的高压电流电压检测中,通常采用隔离运放或调制器来进行 电气隔离采样。根据 Reports and Data 统计,2019 年全球 ADC 芯片市场规模为 25.5 亿美元,预计该市场到 2027 年市场规模增长至 37.9 亿美元,2020 年至 2027 年期间 CAGR 为 4.9%。
目前隔离驱动芯片和隔离采样芯片是市场上该类芯片的主流产品,其应用场景与下 游领域与数字隔离芯片高度重合。应用领域包括通信基站、工业自动化、智能电网、 新能源汽车、光伏组件等。(报告来源:未来智库)
3. 供给:国产模拟打破国际大厂主导势不可挡,细分赛道是率先突破口
全球模拟芯片市场被国际知名 IDM 厂商长期主导。WSTS 公布数据显示,2020 年 全球模拟芯片市场规模达到 556.58 亿美元,占集成电路市场总规模的 15.4%,这一 数字在 2021 年将预计达到 728.42 亿,同比增速高达 30.87%。在市场占有率方面, TI、ADI、Infineon、Renesas 等全球知名厂商技术壁垒、客户资源深厚,全球市场份 额受大厂长期把持,据 IC Insight 统计,前十大模拟芯片厂商占据了约 62%的模拟 芯片市场份额。
中国市场需求大、自给率低,替代空间大。根据 IDC 数据,2020 年中国模拟 IC 市 场占到全球模拟 IC 市场的 36%,按照全球 557 亿美元的空间计算(WSTS 数据), 中国模拟 IC 市场规模达到 200 亿美元,如果考虑到亚洲其他地区(占全球模拟 IC 市场 32%),则市场需求合计达到 68%。但根据中国半导体协会数据,中国模拟 IC 自给率尽管在持续提升,从 2017 年的 6%到 2020 年的 12%,但我们认为 12%的自 给率相对 36%的市场需求,这一占比仍然偏低,尤其如果考虑到亚洲其他地区的需 求,我们认为国内厂商仍然有很大的替代空间。
3.1. 公司信号感知、数字隔离芯片市占率领先
3.1.1. 信号感知芯片市场格局
公司是世界范围内少数单独成规模外销信号调理 ASIC 芯片的供应商,国内市场渗 透率名列前茅。公司供应的信号调理 ASIC 芯片产品包括压力传感器、硅麦克风、 加速度传感器、电流传感器、红外传感器等信号调理 ASIC 芯片。国外具备此类芯 片设计能力的企业包括博世(BOSCH)、意法半导体(ST)、英飞凌(Infineon)、迈 来芯(Melexis)等业内龙头企业,但是其信号调理 ASIC 芯片主要是配套自身传感 器敏感元件产品,大部分都不单独对外销售且和国内的传感器公司少有业务合作。 国内没有主流厂商专门推出此类产品,瑞萨(Renesas)和迈来芯(Melexis)是仅有 的两家自研销售传感器信号调理 ASIC 芯片的境外厂商。瑞萨(Renesas)在 2015 年 收购聚焦于工业和汽车领域的芯片提供商 ZMDI,传感器信号调理 ASIC 芯片是 ZMDI 的主打产品之一。迈来芯(Melexis)传感器领域技术、市场积淀深厚,是全 球主要汽车半导体的主要传感器供应商之一,其产品囊括磁传感器、MEMS 传感器 (压力、TPMS、红外线)、传感器接口 IC、线性阵列传感器,还能够设计嵌入式电 机驱动器、LED 驱动器等驱动器 IC 产品,与公司产品类型重合度较高。根据市场 调研机构 Transparency market research 的数据,2020 年中国压力传感器和加速度传 感器信号调理 ASIC 芯片的市场规模分别为 2162.83 万美元和 1395.56 万美元, 2020 年公司两类产品的销售额分别为 4542.23 万元和 2099.73 万元,因此公司两 类产品国内市场占有率分别为 32.19%和 23.06%。
MEMS 传感器芯片市场由国外厂商主导但市场集中度较低。据 Yole 和赛迪顾问统 计,2020 年全球 MEMS 传感器以及 MEMS 压力传感器出货量前 10 中仅有歌尔股 份旗下的歌尔微一家中国厂商,在全球 MEMS 传感器市场位列第六,占比 3.88%, 在 MEMS 压力传感器市场份额占比 3%。根据 Yole 的统计数据,尽管国际巨头市场 份额在 2020 年有所下滑,全球 MEMS 传感器 TOP 30 企业仍然全部为国外厂商。
MEMS 压力传感器:市场竞争激烈,国内厂商众多但市占率很低。在压力传感器领 域,中高压压力传感器的总成及核心芯片、器件的市场份额几乎全部被森萨塔占据; 差压压力传感器总成的市场份额主要被博世(BOSCH)、电装(DENSO)、德尔福 (Delphi)、森萨塔(Sensata)等公司占据,传感器核心芯片、器件的市场份额主要 被恩智浦(NXP)、英飞凌(Infineon)、迈来芯(Melexis)等公司占据,国内企业的 市场占有率极低。国内销售 MEMS 压力传感器产品的厂商数量虽然不少,但企业普 遍采用购买国外芯片提供封装后传感器模组的形式供应下游企业,目前具备自主设 计研发、生产能力的 IDM、Fabless 厂商仅有歌尔微、敏芯股份、赛微电子、士兰微、 华润微、必创科技。
温度 MEMS 传感器市场竞争烈度略低于压力传感器芯片。温度 MEMS 传感器芯片 的主要国际供应商包括 TI(德州仪器)、Siemens(西门子)、ADI(亚德诺)、ST(意 法半导体)、Honeywell(霍尼韦尔)等。国内有四家上市公司能够设计、量产该产 品,分别为保隆科技、汉威科技、华工科技和宏达电子。公司集成式温度传感器已 应用于九阳股份、传音控股、鱼跃医疗的产品中。
3.1.2. 隔离与接口芯片市场格局
从光耦到数字,亚德诺引领隔离器件革命性技术升级。上世纪 70 年代以来,光耦成 为隔离器件的主流技术路线,它以光为媒介传输电信号,对输入、输出两端电信号 有良好的隔离作用。由于光耦具有体积小、寿命长、抗干扰能力强、输入输出端绝 缘、单向传输信号等优点,因此再诞生后便在电路设计行业被普遍使用,直到上世 纪 90 年代后期一直是市场上唯一的隔离芯片解决方案。随着 CMOS 工艺的发展, 数字隔离技术开始登上历史舞台。不同于光耦离技术需要通过发光二极管(LED)先 驱动电流产生光,再经过光探测器接收而电流转换实现输入、输出、隔离的作用, 数字隔离的实现不依赖任何外部驱动器或分立器件,磁耦通过磁场传输信号,容耦 通过电场传输信号。相比传统光耦,数字隔离芯片尺寸更小、速度更快、功耗更低、 温度范围更广,并且拥有更高的可靠性和更长的寿命。亚德诺于 2007 年推出磁感数 字隔离技术,成功研发了新一代隔离芯片 iCoupler,Silicon Labs 在 2009 年在业内 首发了电容耦合数字隔离技术,近年来以容耦、磁耦为技术路线的隔离器件越来越 多,光耦产品开始逐渐被替代。
公司紧跟技术潮流成为国内第一批数字隔离芯片提供商。公司创始团队在亚德诺集 体的任职经历为公司的技术创新提供了得天独厚的优势,以董事长王升杨、副董盛 为首的团队迅速开展技术攻关,于 2018 年发布了基于电容耦合技术路线的标准数 字隔离芯片和隔离接口芯片产品,打破国外厂商的技术垄断成为了国内第一批该类 产品提供商。公司各品类数字隔离类芯片中的主要型号通过了 VDE、UL、CQC 等 安规认证,并且部分型号通过了 VDE 0884-11 增强隔离认证,相关隔离与接口产品 已成功进入多个行业一线客户的供应体系并实现批量供货。
欧美厂商掌握全球市场话语权,公司是少数据有一席之地的中国厂商。欧美半导体公司在数字隔离芯片领域起步较早,长期以来占据了市场的主导地位。根据 Markets and Markets 的统计数据,2020 年 TI、Silicon Labs、ADI、Broadcom(博通公司) 以及 Infineon 占全球数字隔离类芯片的市场规模为 40%-50%,剩余市场主要被 NVE 公司、ROHM(罗姆半导体)、MAXIM(美信公司)、Vicor 公司、ON(安森美半导 体)等公司占据。2020 年全球数字隔离类芯片的出货量为 7.01 亿颗,同年公司数 字隔离类芯片产品出货量达到 3586.71 万颗,由此推算市场占有率为 5.12%。
国内市场竞争对手数量有限,公司有望乘技术革命先发优势抢占更多市场。目前储 公司外,国内数字隔离芯片的主要供应商是上海贝岭、荣湃半导体和川土微电子三 家上海公司,除上海贝岭是上市公司外其余两家规模相对较小。国网拟推动电能表 双芯方案标准,双芯方案最主要特点之一就是对通讯速率进行了提升,最高波特率 由 9600 bps 提升至 115200 bps,因此将给传输速度更高的数字隔离市场带来新增长, 公司作为有竞争力的本土供应商中有望继续拓展市场。
3.1.3. 驱动与采样芯片市场格局
提升集成度是驱动与采样芯片未来发展趋势。驱动芯片已从过去驱动 IGBT、 MOSFET 等传统功率器件,发展到驱动 SiC 和 GaN 等第三代半导体材料制造的功 率器件。与 IGBT、MOSFET 相比,SiC、GaN 的功率(能量)密度更高、体积更 小、带宽更高,这对驱动芯片的时序提出了更高要求,同时驱动芯片的开关频率也 需要更快。此外,采样芯片正向着带宽更高、响应更快、精确度更高的方向发展, 以实现更加精确的控制。驱动和采样芯片均向着高集成度(多通道)发展,未来将进一步简化电子系统、降低功耗并缩小体积。
驱动采样芯片应用及细分市场广泛,车用领域国内比亚迪半导体属于佼佼者。驱动 采样芯片属于功率半导体的互补品,下游细分市场众多,公司的主攻方向为车用市 场。由于隔离驱动、隔离采样芯片是市场主流,所以很多隔离器件的供应商也可以 提供驱动与采样芯片,国际市场以英飞凌(Infineon)、德州仪器(TI)、罗姆半导体 (ROHM)、意法半导体(ST)、亚德诺(ADI)、芯科(Silicon Labs)等公司为主, 其中英飞凌、德州仪器、亚德诺、芯科等企业推出了可应用于新能源汽车的隔离驱 动芯片。在采样芯片领域,行业内主要供应商有 Broadcom、ADI、TI 等欧美半导 体公司。由于隔离驱动芯片技术难度较大,需要同时具备高压隔离技术和驱动技术, 国内拥有隔离驱动芯片产品的公司较少,车用市场的主要厂商是比亚迪半导体。
3.2. 产品指标达到世界先进水平,供销两旺增长可期
领先技术水平加持,公司产品市场反馈良好,产销率常年维持高位。公司主要产品 的整体产能利用率良好,2018 年-2021 年上半年各期产品产销率分别为 92.90%、 95.64%、84.25%和 95.49%。分产品来看,信号感知芯片作为公司最早开发的产品, 较早地完成了市场导入,各期产销率维持在较高水平。隔离与接口芯片、驱动与采 样芯片的产销率相对较低。具体原因系上述产品分别于 2018 年、2020 年推向市场, 推出当年尚处于市场导入初期,下游客户需要一定验证时间,导致当年度产销率较 低。2019 年至 2020 年,公司隔离与接口产品成功实现批量供货,产销率均有所上 升,但由于该类产品具有较长的封装测试流程,同时公司结合下游行业持续增长的 需求,对该类产品主要产品型号进行了备货,致使该类产品的产销率略低。在未来 下游需求持续增长的大背景下,公司。
3.2.1. 信号感知芯片产品优势
信号调理 ASIC 芯片主要产品及应用领域:压力传感器、硅麦克风、加速度传感器、 电流传感器、红外传感器。主要应用于工业控制、汽车电子等领域,其中满足 AECQ100 车规级标准的产品型号已在汽车前装市场批量出货;硅麦克风、加速度传感 器、电流传感器、红外传感器信号调理 ASIC 芯片也在向相应下游行业主要客户持 续供货。
把握校准核心环节,信号调理ASIC芯片关键指标超越国际竞争对手。信号调理 ASIC芯片的核心技术是传感器信号的校准,公司在此领域技术积累深厚,开发了适 用于不同类型传感器的多种校准模式和校准算法,校准精度可达 0.1%。公司设计 的芯片内部包含大量辅助电路,以配合外部的量产校准系统,实现了在高精度校准 的同时提高生产效率和降低量产成本。公司还掌握传感器的开短路、过压、过流、 高温等诊断技术,产品自身的诊断功能可以在出现异常时发送特定的信号或代码, 降低失效带来的意外风险。公司产品可以解决精确放大各种小电压输出,NSC62XX和NSC63XX系列产品可以解决MEMS麦克风芯片在前置放大(pre - amp)中信号过 大造成的谐波失真的问题,这两个系列产品2020年出货量达到4.5亿颗,被广泛应用 于TWS、智能音箱等消费电子产品的语音系统。
集成式传感器芯片主要产品及应用领域:压力传感器产品包括 MEMS 表压/绝压/差 压压力传感器和陶瓷电容压力传感器,可用于检测汽车的发动机进气压力、油箱蒸 汽压力、制动助力压力,以及工业控制上的真空度和水位检测;还拥有模拟和数字 温度传感器芯片、数字湿度传感器芯片产品,前者应用于,后者应用于主要应用于 工业、医疗、便携式设备、家用电器、可穿戴设备以及电脑、服务器等市场。
基于先进的 MEMS 微加工工艺,实现微低压压力和宽温度范围检测。公司生产的 微差压压力传感器能够实现对微小压力差的准确测量,量程范围可以低至 200pa。 其中 NSPGD1 集成式压力传感器芯片能够实现对 2mm 水位的精准测量和 2.5mA 的 低功耗(约为同类产品 1/3 的功耗)运行。公司的 MEMS 压力传感器芯片产品满足 最新车规级标准 AEC-Q103,借助贵金属焊盘技术大大提升了芯片的耐腐蚀性,使 其适用于汽车尾气处理等恶劣环境下的压力检测。公司的 NST1001 温度传感器芯 片的在工作电压、温度转换加传输时间、ESD 防护和功耗等性能指标上均优于国际 竞品。
3.2.2. 隔离与接口芯片产品优势
数字隔离芯片主要产品及应用领域:公司提供的数字隔离芯片包括应用与工业控制 领域的高性能数字隔离器和专门应用于电源隔离的集成片上 DC-DC 数字隔离器。
独创 OKK 技术,数字隔离芯片性能指标优势明显。“Adaptive OOK”信号调制技术 是公司最具有代表性的研发成果之一,应用于公司数字隔离类芯片产品中。该技术解决了传统 OOK 技术抖动过大的问题,使信号抖动控制在 1ns 左右,从而令数字 隔离类芯片产品可以应用于更多高速高精准传输的场景。另外,该技术可实现大于 ±200kV/μS 的 CMTI 指标,使得相关数字隔离芯片产品有很强的抗共模干扰能力, 能够应用于耐压更高、开关频率更快的场景。得益于该技术的应用,可实现业界高 水准的 CMTI 指标,能有效隔离共模噪声,隔离耐压等级在符合安规要求等级的同 时还有丰富余量,并拥有优异的系统级 ESD 防护及抗浪涌能力。公司隔离与接口 芯片、驱动与采样芯片中的各品类数字隔离类芯片产品的主要型号通过了 VDE、UL、 CQC 等安规认证,并且部分型号通过了 VDE0884-11 增强隔离认证,关键隔离性能 指标达到或优于国际竞品。
接口芯片产品及优势:公司能够提供 I2C、RS-485、CAN 等不同标准的隔离接口芯 片,代表性产品的供电电压、信号传输速率、CMTI、ESD 防护、隔离耐压等性能 指标上达到或者优于国际竞品水平。
3.2.3. 驱动与采样芯片产品优势
公司的驱动与采样芯片主要产品及应用领域:公司驱动芯片包括隔离半桥驱动芯片 和隔离单管驱动芯片两种驱动芯片,应用在工业、通信、新能源汽车的开关电源中; 公司隔离采样芯片产品有四类,分别为:隔离 ADC、隔离电流放大器、隔离电压放 大器、隔离误差放大器,具备在隔离高压下传输模拟信号、进行模数转换功能,应 用在工业控制、光伏逆变、UPS 电源、车载充电器、充电桩中。
电源管理性能优异,代表产品比肩国际领先水平。公司的驱动 IC 解决方案具备低 传播延时、高可靠性、高集成度的特点,适合当前开关电源设计智能化、小型化的 趋势,代表产品在驱动能力、传输延时、绝缘工作电压等性能指标上达到或优于国 际竞品,另外部分隔离驱动芯片产品的封装形式通过了 AEC-Q100 认证,可应用于 新能源汽车车载电源;公司的隔离采样芯片基于 NOVOSENSE 电容隔离技术,产品 具备高精度、低非线性度、低失调电压/温漂、高共模瞬变抗扰度等先进属性,且可 以承担高耐压隔离功能。
4. 增长逻辑:活下来靠“专“,长期成长靠“广”
多品类全面布局是保持长期增长的动力。公司从成立早期主要专注于消费电子领域, 在收入构成上也有所体现,公司 2018 年消费电子展收入的比例高达 44%,但公司 在消费电子市场增长趋缓后果断战略转型,于 2016 年转向工业和汽车领域的产品 开发,自此之后消费电子收入占比持续下降,尤其是 2021 年,随着公司通信、工业、 汽车产品的放量,2021 年上半年消费电子占公司总收入比重已经下降到 17%,主要 收入来自通信(44%)、工业控制(32%),汽车电子的收入占比也达到 10%以上。我 们在第二章节的分析中已经表明,通信、工控和汽车领域将为公司的信号感知、隔 离与接口、驱动与采样芯片提供持续稳健的需求,尽管通信基站增速未来可能放缓, 但数据中心等与 ICP(互联网内容提供商)相关的行业资本开支仍然维持较高的增 速,5G 应用的加深讲给行业带来稳健需求。公司适时战略转型导入高景气赛道,再 通过高品质产品开道,未来业绩有望实现快速增长。
5. 业绩增长和盈利预测
营业收入和毛利率预测:根据公司招股书的业绩指引和我们对行业景气度的判断, 我们认为公司未来将保持高速增长,预计 2022/2023 年收入分别为 17.21/29.23 亿元, 增速分别为 99.6%、69.9%,毛利率维持在 52.8%的水平,信号感知、隔离与接口、 驱动与采样齐头并进,维持高速增长。
主要费用率和净利润预测:近些年随着公司收入规模快速增长,规模效应带动期间 费用率快速下降,目前已经达到一个较低水平,我们认为公司主要费用率未来将保 持稳中有降的趋势。预计2022/2023年公司销售费用率为4.5%,管理费用率为6.8%、6.1%,研发费用率为 10.9%、10.4%。综上,预计公司 2022/2023 年归母净利润分别 为 4.62/8.14 亿元,归母净利率为 26.8/27.9%。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)
精选报告来源:【未来智库】。