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1、证 券 研 究 报 告2023年3月25日【方正电子 公司深度报告】恒烁股份(688416.SH):NOR Flash+MCU+AI,恒久发展烁动我芯分析师:吴文吉登记编号:S03联系人:万玮恒烁股份 业务版图资料来源:恒烁股份招股书,方正证券研究所整理2聚焦“存储+控制”领域NOR Flash存储芯片通用MCU芯片低电压1.65-2VCX32L003F8Q6RCX32L003CiNOR存算一体AI推理芯片CX32L003F8Q6TCX32L003F8P6UCX32L003F6P6UCX32L003F6Q6RCX32L003F6Q6T65/50nmZB25LD20ZB25
2、LD40ZB25LD80ZB25LQ80ZB25LQ32ZB25LQ128ZB25LQ16ZB25LQ64高电压2.3-3.6V宽电压1.65-3.6V65/50nmZB25D20ZB25D4065nmZB25WD20ZB25WD40研发中手机TDDI屏ZB25D80ZB25D16ZB25VQ40ZB25VQ80ZB25VQ16ZB25VQ32ZB25VQ64ZB25VQ128ZB25WD80 ZB25WQ40ZB25WQ80ZB25WQ16 CX32L003F8P6TCX32L003F6P6T32位;12英寸55nm eFlash4G CAT1模组智能穿戴设备智能电表电视机机顶盒PCBIOS
3、安防产品网通产品POS机银行安全芯片物联网IoT产品TWS耳机BLE蓝牙及其他电池驱动通讯模组手机AMOLED屏消费电子手机周边无线充电玩具类四轴飞行器灯光类通信模组加密类/协议类硒鼓打印车载电子模组汽车尾灯、车窗升降、电动尾门、电动后视镜折叠工业控制楼宇自动化/消防烟雾报警器、手动报警器电动工具马达控制、电池管理仪器仪表汽车仪表盘舞台灯光帕灯传感器PM2.5传感器模组、CO传感器模组aV9WaYaYaV9WaYeUbR8QbRpNnNtRnOfQnNnOfQsQtMbRmMnNvPtRtRwMsOtM投资要点 以NOR为基,聚焦“存储+控制”。公司自2015年成立以来深耕NOR Flash,
4、并积极研发基于ArmCortex-M0+内核架构的通用32位MCU芯片和基于NOR闪存技术的存算一体终端推理AI芯片。公司已掌握高可靠性、高速、低功耗65/50nm NOR Flash,且已经积累杰理科技与乐鑫科技等诸多大客户,进入小米、360以及星网锐捷等终端用户供应链体系;2018至2021年公司NOR Flash全球市占率由0.61%攀升至2.51%。进军200亿美金MCU宽阔赛道,开启第二成长空间。公司的55nm MCU产品已经与芯海科技、上海巨微及赛腾微等直接客户建立供货关系,产品最终应用于OPPO、奇瑞汽车、江铃汽车及欧菲光等品牌的产品中;2020至2021年公司MCU全球市占率由
5、0.01%提升至0.05%。得益于国产替代需求加剧与MCU宽阔赛道需求驱动等,公司MCU产品有望实现量价齐升。高并行度和高能效计算催涨存算一体需求,AI芯片方兴未艾。2019年公司研发的存算一体AI推理芯片(恒芯1号)流片和系统演示成功,目前在研CiNOR V2芯片(恒芯2号)。随着存算一体技术的深化应用,公司的CiNOR存算一体AI推理芯片前景可期。资料来源:Wind,恒烁股份招股书,IC Insights,方正证券研究所整理 盈利预测:我们预计公司2022-2024年营业收入4.3/6.0/8.1亿元,归母净利润0.2/0.7/1.3亿元,首次覆盖,给予“推荐”评级。风险提示:(1)上游原
6、材料供应短缺风险;(2)下游需求不及预期风险;(3)产品研发及产业化应用不及预期风险;(4)各项营收增速不及预期风险。盈利预测单位/百万20212022E2023E2024E营业总收入576 433 601 814(+/-)(%)128.76-24.76 38.77 35.44 归母净利润148 21 72 135(+/-)(%)616.41-85.50 235.81 87.56 EPS(元)2.43 0.26 0.87 1.63 ROE(%)32.92 1.00 3.25 5.74 P/E15.64 207.98 61.93 33.02 P/B5.26 2.06 1.99 1.88 3目录进
7、入高速增长期,持续保持高研发属性1以NOR为基,聚焦“存储+控制”2盈利预测44国产替代+消费复苏+存算一体,NOR+MCU+AI大有可为33.42%芯片的销售与研发存储芯片和MCU芯片研发、设计及销售股权结构(截至2022年9月30日)资料来源:恒烁股份招股书,恒烁股份官网,企查查,方正证券研究所整理5图表:公司股权结构图恒烁股份香港恒烁上海分公司|研发中心董翔羽合肥恒联天鹰资本爱意果园投资13.1%深圳分公司|销售中心7.35%6.84%3.18%0.15%0.12%0.1%100.00%半导体芯片和半导体器件研发、设计、测试、销售、技术开发、技术转让、技术服务;货物进出口;技术进出口;电
8、子、电气产品的销售集成电路芯片及产品销售;集成电路芯片设计及服务;电子产品销售XIANGDONGLU吕轶男云松投资孟祥薇国元创新华强创投6.08%0.68%0.11%白庆亮胡伟施荣荣魏余波国元证券朱长飞赵克文顾刚伟宋小伟张秀8.31%8.23%3.43%2.03%0.17%0.12%0.11%0.11%0.1%发展历程:NOR Flash+AI芯片+MCU芯片资料来源:恒烁股份官网,方正证券研究所整理6MCU芯片NORFlashAI芯片2015年11月首款3V 16Mb芯片流片成功2015年2月2016年4月3V 4Mb/8Mb/16Mb芯片量产销售2017年8月3V 32Mb芯片量产销售20
9、18年7月4128Mb芯片全系列量产销售2019年10月低功耗宽电压芯片量产销售2020年5月50nm制程高速128Mb产品量产销售2017年6月开始芯片研发2019年6月芯片验证成功2019年完成可行性分析2020年4月首颗芯片实现量产销售完成多轮融资2021年10月公司设立引进深创投等多家知名机构投资科创板IPO申报科创板IPO过会Flash产品事业部(BU)专注研发高性能、低功率SPI NOR FLASH存储器芯片MCU产品事业部(BU)自主设计研发基于ARM Cortex Mx系列的32bit单片机微处理器(MCU)及各种应用解决方案CIM AI产品事业部(BU)研发基于NOR Fla
10、sh架构的存算一体人工智能AI芯片(CINOR),并提供边缘计算的完整解决方案2022年3月上交所科创板上市2022年8月1.28 2.43 4.97 0.771.34 2.52 5.76 4.33 0.02.04.06.020022ENOR FlashMCU其他业务总计公司进入高速增长期,2021年营收5.76亿元,同比+129%资料来源:Wind,恒烁股份招股书,恒烁股份公告,方正证券研究所整理7图表:2019-2022E公司营收(亿元)图表:2019-2022E公司归母净利润(亿元)(0.05)0.21 1.48 0.21(0.5)0.51.520192020202
11、12022E图表:2018-2022E公司研发支出(亿元)研发支出(亿元)0.180.220.470.6520222E营收和归母净利润:受益于消费电子、物联网及通信等领域的发展对芯片产品需求的增加、公司产品的结构优化及市场认可度的提升,2019-2021年公司主要产品NOR Flash芯片和MCU芯片量价齐升。公司2022E营收及归母净利润有不同程度的下滑,主要原因为:1)2022年,公司主营产品NOR Flash主要销往消费电子等领域,由于消费电子景气度低迷以及疫情对物流等的不利影响,公司主营产品量价有所下滑;2)2022年度晶圆代工价格较高;3)公司持续加码研发,20
12、22年研发投入同比增长约34%43%。0.13 0.90 0.56 0.86 0.000.501.0001120202021销售数量(亿颗)ASP(元/颗)6.11 8.54 11.90 0.21 0.28 0.42 0.000.200.400.600502021销售数量(亿颗)ASP(元/颗)图表:2019-2021公司NOR Flash产品销售情况图表:2010-2021公司MCU产品销售情况公司产品主要应用于消费电子和物联网领域资料来源:Wind,恒烁股份招股书,方正证券研究所整理8NOR Flash:报告期内主要采用65nm和50nm制程。32-128Mb中容量N
13、OR Flash:主要用于数字电视机顶盒、金融支付终端、安防监控和网通等领域,受益于景气度提升及公司不断拓展其应用领域,中容量产品销量增长较快;中容量产品一般很少用合并封装,主要以封装片形势对外销售。32Mb以下小容量NOR Flash:受益于蓝牙耳机等消费电子领域迅速发展,需求持续扩大。MCU:报告期内采用55nm制程;公司的通用32位MCU具有宽电压范围、超低动态功耗、低待机电流、高集成度外设和高性价比等特点,在消费电子如智能家居和工业控制等领域均获得客户认可。0%3%13%100%97%85%0%50%100%2019202155nm50nm65nm图表:2019-2021公司芯片产品各
14、制程营收占比1%7%22%73%63%50%0%50%100%201920202021物联网通信消费电子计算机及人工智能工业控制其他图表:2019-2021公司主要产品下游应用营收占比0%1%3%44%31%23%13%14%10%13%13%11%20%26%27%4%8%13%5%8%13%0%20%40%60%80%100%20Mb4Mb1Mb8Mb16Mb32Mb64Mb128Mb图表:2019-2021公司NOR Flash各容量营收占比30.94%47.06%52.26%69.06%50.06%34.30%0%50%100%201920202021NOR Fl
15、ash-封装片NOR Flash-晶圆片MCU-封装片MCU-晶圆片图表:2019-2021公司各产品形态营收占比小容量中容量规模效应逐步凸显;持续保持高研发属性图表:2019-2022Q1-Q3公司分业务毛利率拆解资料来源:Wind,恒烁股份招股书,方正证券研究所整理随着毛利率相对较高的中容量NOR Flash销售占比的提升,2019-2021年公司综合毛利率呈上升趋势,2021年实现综合毛利率40.83%。2022年前三季度受行业景气度以及新冠疫情反复的影响,公司主要产品单价回落,叠加晶圆代工价格尚未发生明显回落,公司毛利率同比下滑较大。2019-2022前三季度公司的销售/管理/财务费用
16、率基本呈下降趋势,规模效应凸显;截至2021年12月31日,公司研发人员占比60.36%,公司持续加码研发,以铸就技术护城河。9图表:2019-2022Q1-Q3公司相关费用率16.68%25.36%40.83%29.24%13.29%25.33%40.40%26.26%37.88%24.74%43.04%8.11%42.02%5%10%15%20%25%30%35%40%45%综合NOR Flash小容量NOR Flash中容量NOR FlashMCU14%9%8%13%-5%0%5%10%15%20022Q1-Q3销售费用率管理费用率研发费用率财务费用率注:计算分容量
17、产品毛利率时未考虑运输成本等其他成本的影响。产品类型201920202021NOR Flash封装片7.82%25.84%42.92%晶圆片15.74%25.43%37.14%MCU封装片-6.36%46.80%晶圆片-11.36%38.77%图表:2019-2021公司各产品形态毛利率供应商稳定,终端客户主要为白牌客户由于集成电路行业的特殊性,重资产企业晶圆厂和封测厂市场集中度很高,掌握先进工艺的厂商数量更少;单一的集成电路设计公司出于工艺稳定性和批量采购成本优势等方面的考虑,往往仅选择个别晶圆厂和封测厂进行合作,因此公司的供应商较集中。图表:2019-2021公司主要供应商及采购产品资料来
18、源:恒烁股份招股书,方正证券研究所整理102021年2020年2019年武汉新芯(晶圆代工&测试)66%武汉新芯(晶圆代工&测试)66%武汉新芯(晶圆代工&测试)77%中芯国际(晶圆代工)20%中芯国际(晶圆代工)21%中芯国际(晶圆代工)14%盛合晶微(晶圆测试)3%华润安盛(芯片封测)4%矽德半导体(芯片封测)6%矽德半导体(芯片封测)3%矽德半导体(芯片封测)4%盛合晶微(晶圆测试)2%华润安盛(芯片封测)3%盛合晶微(晶圆测试)3%天水华天、华天科技(芯片封测)0.6%合计(%)94.6%97.1%99.4%合计(万元)4252注:江阴盛合晶微原名中芯长电半导体(
19、江阴)有限公司,系中芯国际控制的子公司,2021年4月因股权变更,其不再受中芯国际控制,并更名为盛合晶微半导体(江阴)有限公司,未合并计算。图表:公司部分客户直接客户间接客户终端客户公司2023年1月实施股票期权激励计划,以20元/股的授予价格向符合授予条件的68名激励对象首次授予限制性股票160万股。本激励计划的实施有利于建立、健全公司、股东与员工之间的利益共享机制,吸引和留住优秀人才,充分调动公司员工的工作积极性和创造性,进一步巩固和提升公司的人才竞争优势,为公司的发展奠定良好的人力资源基础。首次授予数量(万股)预计摊销总费用(万元)2023年(万元)2024年(万元)2025年(万元)2
20、026年(万元)2027年(万元)160.003247.191403.54973.45549.02267.8753.3111股权激励彰显管理层信心,调动员工积极性资料来源:恒烁股份公告,方正证券研究所整理图表:首次授予激励对象名单及授予情况序号姓名国籍职务获授的限制性股票数量(万股)占授予权益总额的比例占授予时公司总股本的比例一、董事、高级管理人员、核心技术人员1唐文红中国董事、财务总监3.501.75%0.04%2赵新林中国副总经理8.004.00%0.10%3周晓芳中国董事会秘书、副总经理5.502.75%0.07%4张峰中国核心技术人员3.501.75%0.04%二、其他激励对象核心骨干
21、人员及董事会认为需要激励的其他人员(64人)139.5069.75%1.69%首次授予限制性股票数量合计160.0080.00%1.94%图表:首次授予限制性股票对各期会计成本的具体影响情况目录进入高速增长期,持续保持高研发属性1以NOR为基,聚焦“存储+控制”2盈利预测412国产替代+消费复苏+存算一体,NOR+MCU+AI大有可为3存储器芯片分类及对比资料来源:恒烁股份招股书,方正证券研究所整理13存储芯片易失性存储器芯片RAMDRAMSRAM非易失性存储器芯片ROMPROMEPROMEEPROMMARSK ROMFlashNOR FlashNAND Flash图表:存储器芯片简介和分类断
22、电后数据丢失断电后数据不丢失 通常和CPU一起使用;为CPU提供运算时中间数据的存储 只读存储器;目前应用最多的主要为EEPROM闪存应用场景不同,不存在明显替代关系图表:NAND Flash、NOR Flash和EEPROM成本与容量变化示意图容量单颗成本1Mb1Gb1TbEEPROMNor FlashNAND Flash公司产品布局三种非易失性存储器芯片,将保持长期共存、互相补充、各自发展的态势EEPROMNOR FlashNAND Flash容量低容量存储(1Kb1Mb)中等容量代码存储(1MbGb)大容量数据存储(1Gb1Tb)特点数据保存时间长、可频繁改写、使用寿命长可直接在芯片内执
23、行程序代码(XIP),通常用来存储开机软件程序;读取速度快、随机存储、芯片内执行写入和擦除速度快、存储密度高;需要RAM配合才能完成程序代码的运行应用主要用于存储需经常修改的数据,如手机摄像头模组内存储镜头与图像的矫正参数、蓝牙模块存储控制参数、内存条温度传感器内存储温度参数等计算机、消费电子(智能手机、TV、TWS 耳机、穿戴式设备)、安防设备、汽车电子(ADAS、车窗控制、仪表盘)、5G 基站、工业控制(智能电表、机械控制)及物联网设备等常用于服务器、手机闪存、U盘、SSD及SD卡等名称组成详述外围电路芯片设计企业在确定基础工艺后,结合存储单元结构特性和产品功能需求进行复杂的外围电路设计,
24、外围电路设计技术的不同决定了NOR Flash性能的差异化存储单元Nor Flash主流基础工艺包括ETOX和SONOSETOX 一种主流的闪存芯片设计工艺,ETOX 结构存储器主要由衬底、隧道氧化层、多晶浮栅、栅间绝缘层和多晶控制栅组成,通过向浮栅中注入电子或拉出电子实现写入和擦除操作;华邦、旺宏、兆易创新及美光等NOR Flash主流厂商都采用ETOX技术;优势:ETOX Flash具有良好的高低温稳定性和可靠性等特性,存储容量可以从1Mb扩展至1Gb以上。SONOS 一种闪存芯片设计工艺,该工艺结构是以ONO堆栈为栅介质的MOS晶体管结构,原用于SoC或MCU的嵌入式闪存设计,系赛普拉斯
25、公司所拥有的知识产权。SONOS存储器使用绝缘层(如氮化硅)作为电荷存储层。氮化物中的电荷陷阱俘获从通道注入的载流子并保留电荷。这种类型的存储器也被称为“电荷俘获存储器”;业内仅有普冉股份等少数公司采用;优势:在中小容量领域,采用SONOS工艺结构能够简化外围控制电路,大幅度降低芯片的尺寸和面积,加强芯片的成本优势。存储器芯片结构及工艺资料来源:恒烁股份招股书,普冉股份上市保荐书,方正证券研究所整理14图表:存储器芯片结构及工艺(以Nor Flash为例)外围电路存储单元存储器芯片FGSDe-CGETOX工艺存储单元结构SONOS晶体管横截面PolySourceDrainWellONOSali
26、cideD-N Well公司NOR Flash技术水平资料来源:恒烁股份招股书,方正证券研究所整理15指标市场主流公司水平制程技术65nm ETOX目前是NOR Flash产品的主流工艺制程。随着下游应用对NOR Flash产品要求不断提升,NOR Flash的工艺制程正朝着50nm及以下推进 公司2019年开始与武汉新芯在50nm制程上进行合作,目前已有多款中容量的产品在50nm制程上量产,公司NOR Flash产品在制程方面达到业界先进水平存储容量NOR Flash存储容量与下游不同应用市场对于存储需求的特点有关,目前大量应用要求的容量一般在1Mb256Mb之间。公司现有NOR Flash
27、产品涵盖1Mb128Mb全部产品系列,正在研发256Mb大容量产品;一些新型应用如汽车辅助驾驶系统(ADAS)和5G基站对容量要求可达512Mb1Gb,公司也已列入研发计划操作电压和功耗为适应下游不同应用市场产品的工作电压和功耗要求,NOR Flash的操作电压有三种不同等级:三个系列产品都已实现销售,在消费电子和工业控制方面出货量不断增长。汽车电子(尤其是汽车关键部件模块)由于品质要求高、验证时间长,是公司未来主要的应用市场之一a)高电压系列:2.3-3.6V,用于有电源供电的设备上b)低电压系列:1.65-2.0V,用于可穿戴设备和手机屏幕等c)宽电压系列:1.65-3.6V,用于IoT等
28、领域其他目前SPI NOR Flash主流的工作频率为133MHz,配合QPI接口和Dual(双线)/Quad(四线)工作模式,可支持高达266Mbit/s和532Mbit/s的数据读取速度;公司的NOR Flash在工作频率等参数方面与行业主流水平保持一致数据存储时间20年、擦写次数10万次、温度范围-40125等图表:公司NOR Flash技术水平公司与同行业公司的NOR Flash相关技术比较资料来源:恒烁股份招股书,方正证券研究所整理16图表:公司与同行业公司的NOR Flash相关技术比较项目华邦旺宏兆易创新东芯股份公司基础工艺ETOXETOXETOXETOXETOX工艺制成90nm
29、、58nm、46nm7xnm、4xnm65nm、55nm65nm、48nm65nm、55nm、50nm最先进制程46nm48nm55nm48nm50nm存储容量512Kb-1Gb 512Kb-2Gb512Kb-2Gb32Mb-256Mb1Mb-128Mb电压1.65-1.95V低电压2.3-3.6V高电压1.65-2.0V低电压2.3-3.6V高电压1.65-3.6V宽电压1.14-1.6V超低电压1.65-2.0V低电压2.3-3.6V高电压1.65-3.6V宽电压1.8V低电压3.3V高电压1.65-2.0V低电压2.3-3.6V高电压1.65-3.6V宽电压最高频率133MHz200MH
30、z133MHz 133MHz 133MHz 工作温度-40125-4085-40125-4085-40125可靠性保持时间20年,擦写次数10万次保持时间20年,擦写次数10万次保持时间20年,擦写次数10万次保持时间20年,擦写次数10万次保持时间20年,擦写次数10万次主要应用领域消费电子、工业及汽车电子等消费电子、物联网、工业及汽车电子等消费电子、物联网、工业及汽车电子等消费电子等消费电子及物联网等具体应用产品TWS耳机、可穿戴设备、蓝牙设备、PC、TV、ADAS、汽车仪表盘、车载娱乐系统等自动驾驶系统、便携式设备、电子产品、可穿戴设备、ADAS等PC、移动设备、数字机顶盒、路由器、家庭
31、网关、安防监控产品、网络通信、人工智能、物联网、穿戴式设备、电表、ADAS、车载娱乐系统等TWS 耳机、智能手表、移动设备等TWS耳机、移动设备、POS机、蓝牙遥控器、蓝牙音箱、数字机顶盒、路由器、智能家居、PC等公司小容量产品代表NOR Flash与同行业公司对比资料来源:恒烁股份招股书,方正证券研究所整理17图表:公司ZB25D40型号(小容量产品代表)NOR Flash产品与竞品对比情况项目华邦旺宏兆易创新公司公司与竞品对比产品系列W25X40CLMX25V40066GD25D40CZB25D40-推出时间2012年2021年2017年2019年-基础工艺ETOXETOXETOXETOX
32、-电压2.3-3.6V2.3-3.6V2.7-3.6V2.7-3.6V 与竞品相当频率104MHz80MHz104MHz 100MHz 温度-4085-4085-40125-40125深睡眠电流(典型值)1A2A0.1A0.5/1A优于华邦和旺宏,次于兆易创新静态电流(典型值)10A2A0.1A0.5/1A读电流(典型值)7mA4mA3mA2.9mA优于竞品写电流(典型值)10mA5mA30mA(max)4mA擦电流(典型值)10mA5mA30mA(max)4mA扇区擦除时间(典型值)30ms 75ms 100ms 75ms 与竞品相当块擦除时间(典型值)120ms650ms500ms350m
33、s 全片擦除时间(典型值)1s3.75s4s2.3s页写时间(典型值)0.4ms0.82ms0.7ms1.2ms擦写次数10万次10万次10万次10万次存储时间20年20年20年20年公司中容量产品代表NOR Flash与同行业公司对比资料来源:恒烁股份招股书,方正证券研究所整理18图表:公司ZB25VQ32型号(中容量产品代表)NOR Flash产品与竞品对比情况项目华邦旺宏兆易创新公司公司与竞品对比产品系列W25Q32JVMX25L3273FGD25VQ32CZB25VQ32-推出时间2014年2014年2016年2018年-基础工艺ETOXETOXETOXETOX-电压2.7-3.6V2
34、.65-3.6V2.3-3.6V2.3-3.6V 与竞品相当频率133MHz133MHz104MHz 120MHz 温度-40105-4085-4085-4085深睡眠电流(典型值)1A3A1A0.1A优于竞品静态电流(典型值)10A10A1A2A优于华邦和旺宏,次于兆易创新读电流(典型值)12mA10mA15mA10mA优于竞品写电流(典型值)20mA10mA20mA(max)9mA擦电流(典型值)20mA10mA20mA(max)15mA扇区擦除时间(典型值)45ms 25ms 50ms 30ms 与竞品相当块擦除时间(典型值)150ms250ms250ms240ms 全片擦除时间(典型值
35、)10s10s15s14s页写时间(典型值)0.4ms0.33ms0.6ms0.5ms擦写次数10万次10万次10万次10万次存储时间20年20年20年20年MCU原理资料来源:恒烁股份招股书,单片机原理与应用基业长青出版社,方正证券研究所整理19CPU(运算器)(控制器)系统总线图表:MCU原理示意图并行端口串行端口中断系统SFR和RAMROM和EPROM定时器/计数器MCU芯片通常包括三大主要部分:运算内核、嵌入式存储器和各种外设。当前32位的运算内核主要是基于Arm Cortex-M内核架构,由于其良好的生态以及极佳的可拓展性,逐渐成为全球消费电子和工业电子产品的核心。存储器则包含嵌入式
36、SRAM和NOR Flash,它们的容量和速度直接决定了MCU的程序存储量和运行速度。各种外设包括各类通讯接口、传感器、时钟、定时器和模数转换(ADC)模块等,它们决定了外接设备数量和种类。时钟电路P0P1P2P3时钟源T0T1TXDRXDINT0INT1Cortex-M处理器家族资料来源:ARM官网,方正证券研究所整理20图表:Cortex-M处理器家族处理器描述Cortex-M0面向低成本,超低功耗的微控制器和深度嵌入应用的非常小的处理器(最小12K门电路)Cortex-M0+针对小型嵌入式系统的最高能效的处理器,与Cortex-M0接近的尺寸大小和编程模式,但具有扩展功能,如单周期I/O
37、接口和向量表重定位功能Cortex-M1针对FPGA设计优化的小处理器,利用FPGA上的存储器块实现了紧耦合内存(TCM);和Cortex-M0有相同的指令集Cortex-M3针对低功耗微控制器设计的处理器,面积小但是性能强劲,支持可以处理器快速处理复杂任务的丰富指令集;具有硬件除法器和乘加指令(MAC);M3支持全面的调试和跟踪功能,使软件开发者可以快速的开发他们的应用Cortex-M4具备Cortex-M3的所有功能,并且扩展了面向数字信号处理(DSP)的指令集,比如单指令多数据指令(SMID)和更快的单周期MAC操作。此外,它还有一个可选的支持IEEE754浮点标准的单精度浮点运算单元C
38、ortex-M7针对高端微控制器和数据处理密集的应用开发的高性能处理器。具备Cortex-M4支持的所有指令功能,扩展支持双精度浮点运算,并且具备扩展的存储器功能,例如Cache和紧耦合存储器(TCM)Cortex-M23面向超低功耗低成本应用设计的小尺寸处理器,和Cortex-M0相似,但支持各种增强的指令集和系统层面的功能特性;支持TrustZone安全扩展Cortex-M33主流的处理器设计,与之前的Cortex-M3和Cortex-M4类似,但系统设计更灵活,能耗比更高效,性能更高;支持TrustZone安全扩展Cortex-M35P具有可选的TrustZone安全扩展,可选的MPU和
39、物理安全功能,通过了通用标准ISO 15408标准的EAL6+认证;增加了物理安全和系统安全功能,如锁步、可配置奇偶校验和可观察性,而不影响性能;在同一处理器中结合控制和信号处理,降低芯片系统成本,具有集成数字信号处理(DSP)、SIMD和MAC指令的选项,简化了整体系统设计、软件开发和调试Cortex-M55提供高达15倍的ML性能提升和高达5倍的信号处理性能提升;Corstone-300参考包提供了将Cortex-M55集成到片上系统(SoC)中最快、最安全的方法;由广泛的软件、工具、库和资源生态系统支持的单一开发人员工具链Cortex-M85集成了Arm Helium技术,提供了Cort
40、ex-M系列处理器中最高的标量、DSP和ML性能;无需使用复杂的多核或异构平台,简化了软件架构、开发、测试和调试;PACBTI提供了增强的软件攻击威胁缓解,简化了达到PSA认证2级的过程,这正在成为物联网部署的基线系统能力与表现Cortex-M1(FPGA)Cortex-M0Cortex-M4Cortex-M0+Cortex-M7Cortex-M33Cortex-M23Cortex-M85Cortex-M55Cortex-M35P微控制器和深度嵌入式Cortex-M3Arm Cortex-M处理器比较资料来源:ARM官网,方正证券研究所整理21Cortex-M0Cortex-M0+Cortex
41、-M1Cortex-M23Cortex-M3Cortex-M4Cortex-M33Cortex-M35PCortex-M55Cortex-M7Cortex-M85Instruction Set ArchitectureArmv6-MArmv6-MArmv6-MArmv8-M BaselineArmv7-MArmv7-MArmv8-M MainlineArmv8-M MainlineArmv8.1-M MainlineArmv7-MArmv8.1-M MainlineTrustZonefor Armv8-MNoNoNoYes(option)NoNoYes(option)Yes(option)Ye
42、s(option)NoYesHelium(M-Profile Vector Extension)NoNoNoNoNoNoNoNoYes(option)NoYes(option)PACBTI ExtensionNoNoNoNoNoNoNoNoNoNoYes(option)Floating-Point Unit(FPU)NoNoNoNoNoSP(option)SP(option)SP(option)HP,SP,DP(option)SP,DP(option)HP,SP,DP(option)Digital Signal Processing(DSP)ExtensionNoNoNoNoNoYesYes(
43、option)Yes(option)YesYesYesHardware DivideNoNoNoYesYesYesYesYesYesYesYesArm Custom InstructionsNoNoNoNoNoNoYes(option)NoYes(option)NoYes(available in 2022)Coprocessor InterfaceNoNoNoNoNoNoYes(option)Yes(option)Yes(option)NoYes(option)DMIPS/MHz*0.960.990.881.031.241.261.541.501.692.313.13SP=Single-Pr
44、ecision DP=Double-Precision HP=Half-PrecisionArm Cortex-M处理器比较资料来源:ARM官网,方正证券研究所整理22Cortex-M0Cortex-M0+Cortex-M1Cortex-M23Cortex-M3Cortex-M4Cortex-M33Cortex-M35PCortex-M55Cortex-M7Cortex-M85CoreMark/MHz*2.332.461.832.643.453.544.104.104.405.296.28Maximum#External Interrupts32323224024024048048048024
45、0480Maximum MPU Regions080616Main BusAHB Lite(32-bit)AHB Lite(32-bit)AHB Lite(32-bit)AHB(32-bit)AHB Lite(32-bit)AHB Lite(32-bit)AHB(32-bit)AHB(32-bit)AXI(64-bit)AXI(64-bit)AXI(64-bit)Instruction CacheNoNoNoNoNoNoNo2-16kB0-64kB0-64kB0-64kBData CacheNoNoNoNoNoNoNoNo0-64kB0-64kB0-64kBInstruc
46、tion TCMNoNo0-1MBNoNoNoNoNo0-16MB0-16MB0-16MBData TCMNoNo0-1MBNoNoNoNoNo0-16MB0-16MB0-16MBDual Core Lock-Step(DCLS)Configuration NoNoNoNoNoNoNoNoYesYesYes(available)Common Criteria CertificationNoNoNoNoNoNoNoYesNoNoNoReference Package/System ExampleCorstone-101Corstone-101-Corstone-102Corstone-101-C
47、orstone-201-Corstone-300-Corstone-310公司与同行业公司的MCU相关技术比较资料来源:恒烁股份招股书,方正证券研究所整理23图表:公司CX32L003系列MCU产品与同类竞品的相关技术指标对比情况项目意法半导体恩智浦英飞凌公司公司与竞品对比产品名称STM32G030F6KL02P20MXMC1201-Q040 F0064 AB CX32L003-推出时间2020年2017年2016年2020年-配置内核32bArm Cortex-M0+32bArm Cortex-M0+32bArm Cortex-M032b Arm Cortex-M0+相对不足主频64MHz4
48、8MHz32MHz24MHzFlash64KB64KB64KB64KBRAM8K4KB16KB4KBI/O17183416典型功耗模式深度休眠模式1A0.58uA240uA1A整体具有一定优势休眠模式0.6mA16MHz1.8mA24MHz1.5mA16MHz0.4mA16MHz运行模式1.6mA16MHz4.8mA24MHz5.3mA16MHz1.7mA16MHz时钟主频64MHz48MHz32MHz24MHz-RTC有NN有通信接口UART2122+1(低功耗)整体具有一定优势1-WireNNN有抗ESD能力HBM1KV2KV2KV8KV整体具有一定优势MM/500VCDM500V500V
49、500V2KV公司目前销售32位M0+内核的通用MCU资料来源:恒烁股份官网,恒烁股份招股书,方正证券研究所整理 ARM Cortex-M0+处理器是最新一代的嵌入式32位RISC处理器,该处理器引脚数少、功耗低,能够提供满足MCU实现需要的低成本平台,同时提供卓越的计算性能和先进的中断系统响应;全面支持Keil、IAR等调试器,包含一个硬件调试电路,支持2线式的SWD调试接口。公司目前销售的CX32L003系列MCU产品系32位 M0+内核的通用MCU芯片,引脚少,宽工作电压范围(2.5-5.5V)。内部集成12位1MSPS采样率的高精度ADC、UART、SPI及I2C等丰富的通讯外设接口,
50、具有高集成度和高可靠性特点。由于采用M0+内核,配合业内成熟的Keil MDK软件等集成开发环境,使得用户可以很方便进行开发和产品更新。硬件兼容性好,在不更换硬件的情况下,基于产品提供的底层软件驱动库(SDK)进行部分软件修改调整即可实现替代,省去更改硬件的步骤,可帮助客户缩短产品研发周期。24图表:公司CX32L003系列MCU系统框图指令集Thumb/Thumb-2流水线2级流水线CoreMark/MHz2.46DMIPS/MHz0.95中断32个中断源中断优先级可配置4级中断优先级增强指令单周期32位乘法器调试接口支持SWD 2线式调试接口,支持4个硬中断(break point)以及2
51、个观察点(watchpoint)图表:Cortex-M0+特性公司在售的CX32L003系列产品采用55nm eFlash工艺资料来源:恒烁股份招股书,行行查,知乎,仪器小助手,方正证券研究所整理 MCU 制 程 需 要 嵌 入 式Flash(eFlash)技术,国内晶圆代工厂可以提供130nm 至 40nm 的 不 同eFlash制程。目前大部分国内M0+系列MCU所采用的制程为8英寸130nm、110nm和90nm,仅发行人等少数企业采用12英寸55nm制程生产。公司在售的CX32L003系列产品采用55nm eFlash工艺,具有功耗低和芯片面积小等特点,在存储容量和外设提升的情况下,成
52、本较低,客户认可度较高。25图表:全球主要代工厂和国内主要厂商MCU产品工艺节点情况存储模块的解决方案介绍eNVM工艺(嵌入式存储器)是在逻辑工艺平台基础上开发的特殊工艺,通过这种工艺生产出带有非挥发存储器模块的芯片。对于不同的eNVM工艺,需要增加不同层数的光罩,因此其工艺成本相比于逻辑工艺有一定增加。eFlash(嵌入式闪存)最为传统的MCU生产工艺平台,但其层次较多,工艺复杂;是MCU中必不可少的组成部分,用来存储代码和使用过程中产生的数据,当前制造MCU能达到的制程节点很大一部分原因是受限于eFlash制程工艺OTP(One-Time-Programmable)比较常见,现场可编程一次
53、,其工艺兼容性提高,开发周期缩短;最大的制约在于可编程次数少MTP(Multi-time Programmable)多次可编程/可擦除存储,其工艺兼容性类似于OTP,无需增加额外光罩层次,而其使用灵活性又类似于eFlash,支持多次编程和电擦除SiP解决方案(片外存储器)通过SiP方式把一颗NOR闪存芯片和逻辑芯片封装在一起,代码和数据存储在独立、外挂的NOR闪存芯片上。图表:存储模块的解决方案分类eFlashSiPFlash主要特性数据保存期限长,节能,延迟低,支持恶劣环境容量高,存储器价格低,上市时间快主要应用汽车、电源管理、模拟控制器、工业、智能卡、MCU、可穿戴设备家庭安防、健康与健身
54、、可穿戴设备、传感器集线器图表:eFlash与SiP Flash对比MCU厂商22nm28nm40nm55/65nm90nm0.11um0.13um0.18um0.25um0.35um0.5um全球MCU代工厂台积电联电格芯国内MCU厂商兆易创新国民技术中颖电子公司核心技术:NOR Flash资料来源:恒烁股份招股书,方正证券研究所整理26主要用途核心技术名称技术来源技术保护措施存储阵列布局优化及模块复用技术优化NOR Flash芯片面积自主研发ZL201911093938.1 ZL201611265882.X ZL201611261578.8 ZL201911093928.8存储阵列架构优化
55、及高精确度灵敏放大器设计技术快速页编程技术模拟模块快启动技术短路功耗及电荷泵效率优化技术温度检测技术数据自动刷新技术异常掉电保护技术宽电压设计技术无线移动存储低功耗设计技术主控引擎加密+NOR Flash集成芯片设计技术降低NOR Flash芯片存储阵列变大导致的寄生效应针对NOR Flash产品编程效率和编程算法进行了优化设计,有效缩短页编程时间在保持低功耗的情况下,提高NOR Flash芯片内部模块的响应速度优化短路功耗和电荷泵效率,有效降低NOR Flash的动态功耗实时检测NOR Flash芯片温度,自适应调整芯片内部模块,使得芯片在不同温度都能达到最佳工作性能提升NOR Flash芯
56、片数据保持能力、寿命及可靠性设计过擦除检测模块,及时修复存储区域由于过擦除导致的漏电问题,提高了产品的可靠性针对宽电压产品,优化了各个模拟模块的电源抑制比,使得外部工作电压大范围变化时,芯片的性能保持优异面向无线移动存储市场,该技术可有效降低NOR Flash的功耗设计MCP芯片,将主控加密引擎和NOR Flash集成,有效提供保密性和安全性股东出资非专利技术ZL201611265932.4 ZL201710338850.6 ZL202011040609.3ZL201721674661.8非专利技术核心技术:MCU资料来源:恒烁股份招股书,方正证券研究所整理27主要用途核心技术名称技术来源技术
57、保护措施电路自检技术对电路进行功能自检,保护芯片自主研发高精度ADC设计技术低功耗设计技术MCU辅助开发软件系统应用技术将模拟信号转换为数字信号便于使用者开发电池供电等低功耗应用场景的产品便于用户快速开发产品提升MCU产品在各种应用开发过程中的兼容性非专利技术ZL202011020564.3 ZL202011020538.0 核心技术:存算一体化人工智能芯片资料来源:恒烁股份招股书,方正证券研究所整理28主要用途核心技术名称技术来源技术保护措施存算一体CiNOR技术利用NOR Flash模拟特性实现矩阵MAC乘加运算,提高运算效率,降低功耗自主研发ZL201810193765.X ZL2019
58、10299610.9 ZL201910299187.2 ZL201911167437.3 ZL201910056832.8 ZL202010909640.X ZL202010909636.3高精确度设计技术系统级三维集成互连技术降低功耗并减小负载效应,并且实现电流的线性相减,提高了精确度利用3D-Link技术将CiNOR AI引擎与高速逻辑控制电路上下连接,实现高性能并减小芯片面积ZL201911082357.8 ZL201910595238.6ZL201921940691.8 图表:公司CiNOR芯片整体架构传统冯诺伊曼架构:传统的人工推理芯片解决方案是将训练好的权重值存储在外部的存储器DR
59、AM中,CPU或GPU在做推理运算时不停地调用DRAM中的数据,并将中间数据实时存回。由于数据在CPU或GPU中频繁高速传递,这种架构的功耗很高;同时由于外部DRAM的运行速度远远小于CPU或GPU的运算速度,冯诺依曼架构也受到传输带宽瓶颈的限制(常称:存储墙瓶颈),系统的运算效率大打折扣。因此传统的AI推理芯片需要采用28nm以下的先进制程以及配置大量高速DRAM。公司研发的存算一体AI技术将有效解决上述高功耗和存储墙瓶颈。运算端数据搬运慢搬运能耗高2019年Q2 V1芯片验证成功,即将推出V2芯片权重参数:100万个矩阵卷积:100万次10-15倍计算效率1Mb0.2%-1%功耗1%-2%
60、成本资料来源:恒烁股份招股书,方正证券研究所整理29在研项目:升级产品技术+拓展产品线图表:公司的在研项目-NOR Flash存储芯片(截至2021年12月31日)项目名称研发目标研发阶段/模式技术先进性与行业领先水平的比较50nm高性能64Mb闪存芯片新一代制程的闪存芯片升级送样阶段自主研发工艺制程升级;使用的50nm ETOX工艺制程为目前行业内新一代最先进的成熟工艺制程之一超低功耗宽电压8Mb闪存芯片新型宽电压闪存芯片送样阶段覆盖更宽的操作电压,更低的功耗;工作电压范围和功耗均达到业界领先水平,适用更广的客户应用,更具产品竞争力超低功耗宽电压4Mb闪存芯片新型宽电压闪存芯片送样阶段覆盖更
61、宽的操作电压,更低的功耗;工作电压范围和功耗均达到业界领先水平,适用更广的客户应用,更具产品竞争力50nm第二代高性能128Mb闪存芯片新型大容量闪存芯片流片阶段实现超高速数据传输;读数据频率达到133Mhz并且支持最新的双边沿数据采样技术,大大提高了数据传输速率,具有行业领先水平50nm低功耗高可靠性128Mb闪存芯片新型大容量闪存芯片流片阶段工艺制程升级;50nm ETOX为目前行业内新一代最先进的成熟制程工艺之一55nm高性能32Mb闪存芯片新一代制程闪存芯片送样阶段工艺制程升级;使用的55nm ETOX工艺制程为目前行业内新一代较先进的成熟工艺制程之一50nm低功耗高可靠性64Mb闪存
62、芯片新一代制程闪存芯片送样阶段实现超高速数据传输;读数据频率达到133Mhz并且支持最新的双边沿数据采样技术,大大提高了数据传输速率,具有行业领先水平高性能256Mb闪存芯片新型大容量闪存芯片设计阶段实现超高速数据传输;读数据频率达到133Mhz并且支持最新的双边沿数据采样技术,大大提高了数据传输速率,具有行业领先水平50nm低功耗高可靠性32Mb闪存芯片新一代制程闪存芯片流片阶段工艺制程升级:使用的50nm ETOX为目前行业内新一代最先进的成熟工艺之一。实现超高速数据传输;读数据频率达到133Mhz且支持最新的双边沿数据采样技术,大大提高数据传输速率,行业领先55nm高性能64Mb闪存芯片
63、新一代制程闪存芯片设计阶段工艺制程升级;使用的55nm ETOX工艺制程为目前行业内新一代较先进的成熟工艺制程之一通用重放单调计数器安全芯片带加密功能的闪存芯片设计阶段使用4个32位单调计数器,将HMAC加密算法与Flash有机结合,达到行业领先水平资料来源:恒烁股份招股书,恒烁股份公告,方正证券研究所整理30在研项目:升级产品技术+拓展产品线图表:公司的在研项目-MCU芯片(截至2021年12月31日)项目名称研发目标研发阶段/模式技术先进性与行业领先水平的比较高性能低功耗32位MCU芯片具备宽电压工作范围、低功耗、低待机电流、高集成度外设、快速唤醒及高性价比等优势流片阶段自主研发 使用55
64、nm工艺制程设计并使用Gating Clock技术,使得芯片具有宽电压工作范围与低功耗;实现独立低功耗可调整的LDO电源,提供给逻辑电路使用,MCU芯片具有低待机电流与高集成度外设的特点,具有行业领先水平低功耗高速MCU芯片高阶市场应用与最快速运作(96MHz)MCU芯片设计阶段 实现Multipower LDO技术,使得MCU操作频率提升到96MHz,具备低功耗高速操作的特性,具有行业领先水平图表:公司的在研项目-AI芯片(截至2021年12月31日)项目名称研发目标研发阶段/模式技术先进性与行业领先水平的比较基于NOR Flash的存算一体化AI芯片开发超低功耗的CiNOR芯片,用于IoT
65、应用设计阶段自主研发 实现超低功耗AI卷积运算;创新的存算一体化架构,极大的优化了芯片的能效比,达到行业领先水平公司正在迭代升级已有M0系列MCU,研发M3和M4系列MCU,预计M0新系列MCU和M3系列MCU 2023年会量产销售。资料来源:恒烁股份招股书,方正证券研究所整理募投:NOR 闪存/MCU 升级+AI 芯片研发31研发产品/技术发展方向募投项目总投资额12,339万元CiNOR存算一体AI推理芯片研发项目促进新一代人工智能产业发展三年行动计划(2018-2020)中强调的一种神经网络芯片人脸语音关键词心电图检测电力设备故障声纹检测总投资额20,318万元NOR闪存芯片升级研发及产
66、业化项目产品定位:高容量、低功耗和高可靠性工艺:ETOXPC制程:50nm、40nm容量:256Mb1Gb物联网设备消费电子工业控制5G基站汽车电子总投资额17,731万元通用MCU芯片升级研发及产业化项目通用 M3 和 M4 系列 MCU 产品照明采用武汉新芯55nm制程技术代工生产充电控制各类传感器智能电表TWS耳机智能可穿戴设备汽车电子电子游戏机马达控制人工智能总投资额25,000万元发展与科技储备项目保障研发投入导入先进工艺加快产品线拓展保障产能加强人才队伍建设应用领域19项发明专利2项实用新型专利26项集成电路布图截至2022.8.24目录进入高速增长期,持续保持高研发属性1以NOR
67、为基,聚焦“存储+控制”2盈利预测432国产替代+消费复苏+存算一体,NOR+MCU+AI大有可为3图表:2021年全球主要存储器市场份额DRAM56%NAND41%NOR2%EEPROM/EPROM/ROM/其他1%存储器芯片行业概览2019年受整个集成电路行业规模下滑影响,全球存储器芯片市场规模降至1104亿美元。随着下游应用领域的复苏及芯片涨价因素影响,IC Insights预测,2023年全球存储芯片的市场规模将达到2196亿美元。我国是全球最主要的存储芯片消费市场之一,数据显示,我国存储芯片市场规模的CAGR2015-2021E为16%,远超同期全球的CAGR(12%)。资料来源:W
68、ind,恒烁股份招股书,Yole,IC Insights,华经产业研究院,TrendForce,前瞻产业研究院,方正证券研究所整理3378.0 79.4 129.9 163.3 110.4 126.7 155.2 180.4 219.6 20.9 22.8 32.9 45.1 39.1 43.8 52.4 61.0 74.2 27%29%25%28%35%35%34%34%34%0%5%10%15%20%25%30%35%40%0500200021E2022E2023E全球中国占比图表:全球和中国存储芯片市场规模(十亿美元)注:
69、2022E与2023E中国存储芯片市场规模为基于2021E中国存储芯片市场规模占比预测图表:2020年全球NAND闪存颗粒下游需求结构28%19%37%3%13%PC服务器手机游戏控制其他图表:2021年全球DRAM下游应用占比39%34%13%14%智能手机服务器PC其他NOR Flash行业概览资料来源:恒烁股份招股书,东微半导招股书,前瞻产业研究院,IC Insights,EET,Insight Partners等,方正证券研究所整理3419.7 18.6 22.9 23.4 22.3 25.0 31.0 35.0 60.7 0070全球NOR Flash市场规模(
70、亿美元)厂商名称2020年2019年2018年华邦25.40%22.78%20.80%旺宏22.50%21.49%21.00%兆易创新15.60%14.14%10.70%赛普拉斯10.90%15.06%20.90%美光4.00%9.01%17.80%合计78.40%82.48%91.20%2018-2020年NOR Flash主要厂商市场份额NOR Flash广泛应用于需要存储系统程序代码的电子设备;是除DRAM和NAND Flash之外市场规模最大的存储芯片硬件层应用层汽车电子物联网设备AMOLED5G基站TWS耳机中高端使用低功耗(1.8V为主)NOR Flash128Mb-2Gb几-几百
71、Mb8-16Mb2-3Gb亮度均匀性残像内部补偿外部补偿需要外挂一颗NOR Flash来存储补偿数据和程序代码AMOLED渗透率2Mb-256Mb为存储固件和程序代码,需配置一颗小体积、低功耗的NOR Flash(64Mb)2.88亿台全球TWS耳机出货量CAGR16-22=78%0.09亿台20222016物联网设备代码闪存应用的首选NOR Flash:具备随机存储、可靠性强、读取速度快及芯片内执行等特性246亿全球物联网连接数CAGR16-25=8%120亿2025E20166.68亿片全球手机使用的AMOLED出货量CAGR18-22=13%4.08亿片2022E2018ADAS显示系统
72、830亿美元全球ADAS市场规模CAGR20-30=12%270亿美元2030E2020智能驾驶系统车载娱乐系统导航系统NOR Flash 可在 5G 设备初始响应和启动时提供更高可靠性和更低延时的启动配置支撑,“高容量+高性能+高可靠性”80万站90万站110万站2024E2023E2022E中国5G基站新建设量39.8%(2021)45%(2022)2021年各应用相关NOR Flash市场空间(亿元)1928573TWS耳机IoT智能手机AMOLED显示屏ADAS5G基站苹果+安卓智能家电MCU驱动力及增量市场物联网MCU三巨头其他MCU厂商设备互联数据共享智能穿戴智能驾驶智能座舱工业机
73、器人239亿美元2022E285亿美元2026E市场份额MCU市场前景市场驱动力增量应用市场主要MCU厂商全球全球MCU市场规模市场规模大陆资料来源:IC Insights,面包板社区,前瞻产业研究院,方正证券研究所整理消费电子汽车电子工业控制智能车控工业电机中国台湾35MCU的量:需求扩张消费电子工业控制汽车电子物联网量的逻辑车规级MCU应用于ECU,技术难度高,认证周期长价的逻辑动态视角:全球市场规模持续扩大CR5高达75.6%静态视角:国产替代空间大通信协议+MCU集成SoC+MCU协同电机控制MCU107亿台252亿台2019年年2025年年全球物联网设备2.8亿台8.1亿台2020年
74、年2025年年中国智能家电2021年年2026年年全球智能手表市场规模274亿美元574亿美元传统汽车智能汽车智能化70颗MCU/辆上百颗MCU/辆2019年年2025年年全球工业控制市场规模2310亿美元2600亿美元技术趋势应用场景多元化需求驱动功能多样化产品价格上升32位MCU8位MCU资料来源:恒烁股份招股书,英飞凌官网,面包板社区,前瞻产业研究院,21ic,GSMA,C114通信网,t4ai,并购优塾微信公众号,IC Insights,方正证券研究所整理17%17%15%16%13%7%2%1%1%1%11%瑞萨恩智浦英飞凌意法半导体微芯科技德州仪器新唐科技三星东芝芯科科技其他239
75、亿美元2022E2026E285亿美元362020年全球市场供应商排名MCU的价:产品智能化迭代资料来源:IC Insight,芯知汇微信公众号,产业深度微信公众号,方正证券研究所整理电表传真机键盘USB移动电源小玩具8位MCUTWS耳机智能手环汽车ECU电机控制安防监控智能家电32位MCU迭代逻辑运算速度方面:32位MCU(100-350MHz)8位MCU(16-50MHz)存储方面:32位MCU(RAM)8位MCU(RAM),可适用于大数据处理54%43%2%1%32位8位4位16位2020年71%26%2%1%32位8位4位16位2024年32位MCU市场占比增加32位MCU适配智能化市
76、场需求产品自身特性市场驱动未来趋势37MCU下游应用:工业4.0时代催涨MCU需求资料来源:恒烁股份招股书,IHS,Prismark,搜狐,前瞻产业研究院,方正证券研究所整理38图表:2019年全球MCU应用市场分布33%25%23%11%8%汽车电子工控/医疗计算机消费电子其他图表:2019年中国MCU应用市场分布26%19%15%15%10%15%消费电子计算机IC卡汽车电子工业控制其他下游应用占比增长驱动力工业控制工业4.0时代下工业控制市场前景广阔,催涨MCU需求MCU是实现工业自动化的核心部件 步进马达 机器手臂 仪器仪表 工业电机2019年年2025年年全球工业控制市场规模2310
77、亿美元2600亿美元2021年年2026年年中国工控行业MCU产品的市场规模27亿美元35亿美元典型应用场景一:通用变频器/伺服驱动典型应用场景二:伺服控制系统典型应用场景三:PLC工业机器人1MCU(10+)汽车功能传统功能动力域传统燃油车发动机主控MCU变速器主控MCU新能源汽车整车控制单元(VCU)电机控制器电池管理系统(BMS)底盘域底盘域控制器线控油门线控换挡线控悬架线控转向线控制动车身域车身控制器(BCM)车窗升降器ECU汽车照明系统ECU电动后视镜ECU暖通空调ECU雨刮器ECU胎压监测系统(TPMS)汽车网关新型功能座舱域一芯多屏抬头显示(HUD)车载信息娱乐系统高清液晶仪表人
78、机交互语音交互手势交互OTA升级自动驾驶域域控制器针对AI算法的ASIC各类接口软件&算法传感器设备摄像头CIS激光雷达毫米波雷达MCU下游应用:博世五域划分下车规MCU数量中期变化资料来源:中汽中心,英飞凌官网,华海科技官网,博世官网,方正证券研究所整理39汽车电动化带来动力系统革新,引致MCU用量增加注:定义L3以及更高的自动驾驶普及的时期为长期线控技术需要设置控制对应功能的ECU,MCU数量随之变动车身传统功能使用MCU主控成本较低,MCU数量无明显变化随着座舱相关功能的提升和创新,算力要求提升,MCU地位逐渐下降,角色逐渐边缘中期,分布式架构的车身ADAS功能的增加,带来MCU数量的增
79、加和传统燃油车不同的纯电动汽车动力系统带来了MCU的增量,预计用量将超过5块。提供低端控制功能:风扇控制、空调控制、雨刷、天窗、车窗升降、低端仪表盘、集线盒、座椅控制、门控模块提供中端控制功能:用于动力系统,如引擎控制、齿轮与离合器控制和电子式涡轮系统等;用于底盘,如悬吊系统、电子式动力方向盘、扭力分散控制和电子泵、电子刹车等提供高端控制功能:在实现L1和L2的自动驾驶功能中扮演重要角色,如仪表盘控制、车身控制、多媒体信息系统、引擎控制及新兴的智能性和实时性的安全系统及动力系统MCU使用具体位置8位MCU16位MCU32位MCU车规级MCUMCU市场规模增长驱动力:车规级MCU国产替代需求旺盛
80、资料来源:中汽中心,IHS Markit,IC Insights,车语者企鹅号,方正证券研究所整理40根据IHS Markit的数据,2020年全球车规级MCU市场的CR7达到98%。由于车规级MCU研发周期长,认证要求远高于消费和工业级MCU,中国仅几家企业能够实现中低端品类的量产,国产渗透率很低。车规级MCU的制程普遍在40nm以下,不同MCU来自不同供应商,通常为代工模式,台积电占所有汽车MCU约70%的市场份额;功率类制程在90nm以上,生产模式以IDM为主,在部分产品逐步开始国产替代。图表:2020年全球车规级MCU竞争格局37%3%4%6%7%8%10%11%14%恩智浦英飞凌瑞萨
81、电子意法半导体德州仪器博世安森美微芯科技其他图表:全球车规级MCU市场规模65 88 050E车型功能MCU供应商奥迪Q7(中大型SUV)ADAS恩智浦、微芯、瑞萨电子动力系统英飞凌底盘瑞萨电子、NXP、微芯、TI、英飞凌车身瑞萨电子、微芯、松下、TI、英飞凌座舱娱乐瑞萨电子、微芯、松下、TI、东芝车型功能MCU供应商本田雅阁(中型车)ADAS英飞凌动力系统瑞萨电子、英飞凌底盘瑞萨电子、ST车身松下、英飞凌、Cypress座舱娱乐瑞萨电子、微芯、ST、TI公司成立时间(年)国家主营MCU位数瑞萨电子2003日本32位NXP2006荷兰8、16、32位英飞凌1999荷兰8、
82、16、32位赛普拉斯1982(2019年被英飞凌收购)美国8、16、32位TI1947美国8、32位微芯1989美国8、32位ST1988瑞士32位名称简介上海芯旺微电子国内车规级MCU龙头,专注基于自主IPKungFu内核研发高可靠、高品质8位MCU、32 位MCU&DSP的高新技术企业杰发科技四维图新子公司,2018年12月推出了首颗车规级车身控制MCU AC781x系列(32位MCU)赛腾微电子2019年7月宣布针对汽车LED尾灯流水转向灯而量身定制的主控MCU已通过知名汽车厂家上车测试认证比亚迪2018年推出8位车规级MCU(车身控制等领域);2019年推出32位车规级MCU,批量装载
83、于比亚迪全系列车型;比亚迪半导体的车规级MCU装车量已超过1000万颗图表:全球车规级MCU TOP7图表:中国实现量产车规级MCU主要企业MCU市场规模增长驱动力:物联网通信+MCU集成资料来源:充电头网,电路城,乐鑫科技招股书,Markets and Markets,Wind,前瞻产业研究院,方正证券研究所整理41通信方案主要有两种:单芯集成协议MCU和双芯MCU+通信芯片。单芯方案主要用于智能灯泡、智能插座等比较简单的控制电路;双芯片方案主要用于智能摄像头、智能音响等运算要求高的电路。双芯结构会增加设计和生产过程中的复杂性和安全风险,例如存储在闪存中的网络安全密钥容易受到网络攻击、需要对
84、不同软件开发工具进行更多投入、系统级应用没有技术支持等。物联网发展呈现通信协议+MCU集成趋势。图表:2019年全球WiFi MCU竞争格局35%17%16%8%6%5%13%乐鑫科技联发科瑞昱Cypress高通NXP其他物联网WiFi MCU通信芯片行业竞争充分,目 前 主 流 嵌 入 式WiFi芯片企业包括:高通(美国)、瑞昱(中国台湾)、乐鑫科技、博通集成、联盛德以及博流,国产替代率高。图表:全球WiFi芯片市场规模(亿美元)159 164 170 176 182 189 197 050162017E2018E2019E2020E2021E2022EMCU增长驱动力
85、:全球消费电子市场规模CAGR21-27或将超过8%资料来源:恒烁股份招股书,Global Market Insights,CSDN,CSHIA,我爱音频网微信公众号等,方正证券研究所整理42智能家居计算和抗干扰能力要求增大,需求向更高级的MCU转移传统有线耳机线路简单,无需配置MCU主控芯片CAGR21-27=11%11000亿元中国智能家居市场规模5800亿元2027E2021CAGR20-25=20%1573亿元中国智能穿戴市场规模632亿元2025E2020手机固话遥控通信模块语音模块双音多频MCU1MCU2LCD键盘电力线载波局端AC 220V电力线载波终端继电器:开关、插座电力线载
86、波终端火灾报警:烟雾报警电力线载波终端防盗报警:热释器电力线载波终端其他被控制的家电设施主机被控制对象智能家居远程监控系统方案家电MCU国产替代程度高2020年上半年全球主要智能手表企业51%9%8%7%5%3%3%2%12%苹果Garmin华为三星imooAMAZFITfitbitfossil其他智能穿戴小米Air Pro2 TWS二级拆机2017年中国小家电MCU竞争格局10%14%21%20%23%12%瑞萨电子松翰科技义隆电子中颖电子盛群半导体其他恒玄蓝牙主控芯片华米AMAZFIT拆解MCU市场规模增长驱动力:MCU+边缘AI模式催涨MCU用量资料来源:恒烁股份招股书,ST官网,Ren
87、esas官网,CSDN,Tractica,ABI Research,方正证券研究所整理43图表:分布式人工智能方法数据中心云分析、存储、计算边缘节点物联网网关,微数据中心边缘端侧实时、局部处理千级十亿级百万级智能传感器云端智能传感器收集到的数据不做任何处理,直接传送到云端优点:处理能力强;更易于更新(集中式)计算模型缺点:响应速度慢;带宽高;隐私安全性差;能源消耗端侧深度端侧智能数据在智能传感器、智能节点和智能网关中进行处理优点:响应速度快;带宽低;提高隐私(数据存储在本地上);节能缺点:将处理分布在多个设备上主要是通过一系列工具,基于神经网络的初步数学计算得出算法,来实现神经网络的映射,从而
88、实现在MCU端加载人工智能MCU如何支持AI深度学习MCU+边缘AI云端智能约1秒深度端侧智能瑞萨e-AI解决方案几毫秒高实时性图表:人工智能芯片市场规模51 726 020040060080020182025E图表:边缘智能芯片市场规模26 76 050E亿美元亿美元存算一体芯片:更高并行度、更高能效、更大专用算力资料来源:知乎,陈巍谈芯,先进存算一体芯片设计(陈巍、耿云川等),github,方正证券研究所整理44控制单元计算计算单元计算单元计算单元缓存控制单元缓存控制单元缓存控制单元缓存计算计算计算计算计算计算计算计算计算计算计算计算单元控制单元存算存算存算存算存算存
89、算存算存算存算存算存算存算存算存算存算存算存算存算存算存算存算存算存算存算存算存算存算存算存算存算存算存算存算存算存算存算片外内存片外内存片外内存CPU一般10-100计算核心GPU一般万量级计算核心存算一体一般百万量级等效计算核心更高并行度、更高能效、更大专用算力Scaling of Peak hardware FLOPS,and Memory/Interconnect BandwidthNormalized Scaling算力发展速度远超存储器存算存算存算存算存算存算存算存算存算存算存算存算存算存算存算存算存算存算数据带宽数据搬运能耗片外HBM960GB/s10nJ片外DDR440GB/s
90、10nJ片内SRAM10-100TB/s50pJ计算功耗-5pJ数据搬运占AI计算的主要能耗存储墙存算一体:从本质上消除不必要的数据搬移的延迟和功耗,成百上千倍的提高AI计算效率存算一体技术分类与演进查存计算Processing With Memory近存计算Computing Near Memory存内计算Computing In Memory存内逻辑Logic In Memory存储容量要求高能效比提升难度大算子固定,适合端侧算子灵活可定义,设计难度高模数混合SRAM纯数字SRAMFlash(NOR)RRAMMRAM存储密度较低低中高高Ron/Roff高高高高低寿命(周期)10161016
91、1051061015读入时间(ns)1110310010写入能耗(nJ)0.10.11021000-4000INT8后摩智能边缘为主大算力(ADAS)模拟存内计算SRAM/MRAM/RRAM智能驾驶芯片20中科声龙云为主大算力近存计算SRAM矿机-d-MatrixTransformer加速近存/存内SRAM计算卡未公布企业名称场景架构类型存储器类型主力产品算力(TOPS)闪存半导体/闪艺端侧小算力模拟存内计算闪存/自主核心工艺语音/图像HEXA01未公布能效比明显优于某家SST/Cypress模拟存内计算闪存/SFmemBrain IP核未公布知存科技模拟存内计算闪存/SF语音WTM21010
92、.05INT8(50GOPS)每刻深思模拟存内计算SRAM未公布未公布九天睿芯模拟存内计算SRAM图像ADA20X0.3-200INT8恒烁股份模拟存内计算闪存/ETOXCiNOR未公布新忆科技模拟存内计算RRAMXuanwu未公布智芯科模拟存内计算SRAM语音AT660 x未公布苹芯科技存内计算SRAM图像PIMCHIP-S200语音PIMCHIP-S100未公布端侧小算力企业云和边缘大算力企业目录进入高速增长期,持续保持高研发属性1以NOR为基,聚焦“存储+控制”2盈利预测447国产替代+消费复苏+存算一体,NOR+MCU+AI大有可为3盈利预测482022年业绩:根据公司2022年业绩快
93、报,报告期内公司产品的销售数量和销售单价下降,营业收入下降。2022年度,公司主营产品NOR Flash主要销往消费电子等领域,受市场整体影响,客户基于自身生产经营和下游市场需求的减少,对公司采购量下降;同时疫情对公司销售、采购渠道和物流活动等均产生了持续不利影响,公司产品整体销量显著下滑。同时,公司主要型号产品平均销售单价较去年同期均出现明显下滑,公司销售占比最高的NOR Flash 32Mb容量产品平均单价较去年同期下降超过10%,MCU产品平均单价同比下降约15%左右。基于此,我们假设2022E NOR和MCU的营收增幅分别为-25%/-22%。2022年度受行业整体波动影响,营业收入下
94、降,而晶圆代工价格变动相对存在一定的滞后效应,公司当年销售的主要产品的晶圆采购价格仍相对较高。因此公司当年产品毛利率水平较去年同比存在较大幅度下降。基于此,我们假设2022年NOR和MCU的毛利率分别为34%/37%。2023E/2024E业绩:根据公司2022年限制性股票激励计划(草案)中的首次授予的限制性股票各年度的业绩考核目标,再加上由于公司产品主要销往消费电子领域,同时在拓展工业控制和汽车电子领域,得益于国产替代和消费复苏,我们假设公司2023E/2024E NOR的营收增速分别为33%/28%,毛利率分别为38%/40%;假设公司2023E/2024E MCU的营收增速分别为75%/
95、70%,毛利率分别为39%/42%。48资料来源:恒烁股份公告,方正证券研究所整理盈利预测49资料来源:Wind,方正证券研究所测算单位:百万元202020212022E2023E2024ENOR Flash产品销售收入243 497 370 493 631 增长率89%105%-25%33%28%毛利62 201 126 187 252 毛利率25%40%34%38%40%MCU产品销售收入7 77 60 106 180 增长率-974%-22%75%70%毛利1 32 22 41 75 毛利率8%42%37%39%42%其他业务销售收入2 2 3 3 4 增长率-66%21%20%20%4
96、0%毛利2 2 3 3 4 毛利率100%100%100%100%100%合计销售收入252 576 433 601 814 增长率88%129%-25%39%35%毛利64 235 151 231 332 毛利率25%41%35%38%41%可比公司估值资料来源:Wind,方正证券研究所整理50注:恒烁股份的归母净利润预测值采用方正证券研究所预测值;普冉股份与东芯股份2022年归母净利润为实际值外,其他归母净利润预测值均采用Wind一致预期值。2023年3月24日证券代码证券简称市值(亿元)归母净利润(亿元)市盈率(倍)TTM2022E(A)2023E2024ETTM2022E(A)2023
97、E2024E603986.SH兆易创新786.42 27.81 24.82 26.91 33.22 28.28 31.68 29.22 23.67 688766.SH普冉股份82.89 0.81 0.81-102.52 102.52-688110.SH东芯股份141.03 1.85 1.85-76.43 76.43-均值70.21 29.22 23.67 688416.SH恒烁股份44.50 0.21 0.21 0.72 1.35 207.95 207.98 61.93 33.02 风险提示 上游原材料供应短缺风险;下游需求不及预期风险;产品研发及产业化应用不及预期风险;各项营收增速不及预期风
98、险。51公司财务预测表(单位:百万元)资产负债表20212022E2023E2024E 利润表20212022E2023E2024E流动资产488 2147 2219 2364 营业总收入576 433 601 814 货币资金271 2000 2040 2144 营业成本341 282 370 482 应收票据2 0 1 1 税金及附加3 2 3 4 应收账款26 37 49 64 销售费用10 16 19 24 其它应收款1 1 1 1 管理费用31 54 59 67 预付账款3 3 4 5 研发费用47 65 90 112 存货131 53 71 95 财务费用0-1-7-7 其他55
99、54 54 54 资产减值损失-5 0 0 0 非流动资产83 97 114 128 公允价值变动收益1 0 0 0 长期投资0 1 2 4 投资收益2 1 1 1 固定资产22 24 26 28 营业利润149 22 75 140 无形资产38 49 63 73 营业外收入5 0 0 0 其他23 23 23 23 营业外支出0 0 0 0 资产总计570 2244 2333 2492 利润总额154 22 75 140 流动负债100 81 97 122 所得税6 1 3 6 短期借款0 0 0 0 净利润148 21 72 135 应付账款69 48 60 79 少数股东损益0 0 0
100、0 其他31 33 37 43 归属母公司净利润148 21 72 135 非流动负债22 22 22 22 EBITDA150 24 72 139 长期借款0 0 0 0 EPS(元)2.43 0.26 0.87 1.63 其他22 22 22 22 负债合计122 103 119 144 少数股东权益0 0 0 0 股本62 82 82 82 资本公积222 1873 1873 1873 留存收益165 186 258 393 归属母公司股东权益448 2141 2213 2348 负债和股东权益570 2244 2333 2492 52资料来源:Wind,方正证券研究所整理公司财务预测表
101、(单位:百万元)现金流量表20212022E2023E2024E经营活动现金流125 80 68 131 净利润148 21 72 135 折旧摊销6 10 12 14 财务费用1 0 0 0 投资损失-2-1-1-1 营运资金变动-39 50-15-17 其他11 0 0 0 投资活动现金流-88-23-27-27 资本支出-40-23-27-27 长期投资-50 0 0 0 其他2 0 0 0 筹资活动现金流74 1672 0 0 短期借款0 0 0 0 长期借款0 0 0 0 普通股增加84 1672 0 0 资本公积增加79 1652 0 0 其他-89-1652 0 0 现金净增加额
102、112 1729 40 104 53资料来源:Wind,方正证券研究所整理主要财务比率20212022E2023E2024E成长能力营业总收入128.76%-24.76%38.77%35.44%营业利润568.10%85.05%235.81%87.56%归属母公司净利润616.41%85.50%235.81%87.56%获利能力毛利率40.83%34.81%38.49%40.76%净利率25.62%4.94%11.95%16.55%ROE32.92%1.00%3.25%5.74%ROIC108.05%14.82%47.56%79.35%偿债能力资产负债率21.39%4.60%5.12%5.78
103、%净负债比率0.38%0.08%0.08%0.07%流动比率4.88 26.49 22.79 19.37 速动比率3.57 25.83 22.06 18.59 营运能力总资产周转率1.39 0.31 0.26 0.34 应收账款周转率17.24 13.84 14.07 14.47 应付账款周转率11.09 7.40 11.12 11.71 每股指标(元)每股收益2.43 0.26 0.87 1.63 每股经营现金2.02 0.98 0.82 1.60 每股净资产7.23 26.12 27.00 28.64 估值比率P/E15.64 207.98 61.93 33.02 P/B5.26 2.06
104、 1.99 1.88 EV/EBITDA13.91 100.67 32.88 16.34 分析师声明作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格,保证报告所采用的数据和信息均来自公开合规渠道,分析逻辑基于作者的职业理解,本报告清晰准确地反映了作者的研究观点,力求独立、客观和公正,结论不受任何第三方的授意或影响。研究报告对所涉及的证券或发行人的评价是分析师本人通过财务分析预测、数量化方法、或行业比较分析所得出的结论,但使用以上信息和分析方法存在局限性。特此声明。免责声明本研究报告由方正证券制作及在中国(香港和澳门特别行政区、台湾省除外)发布。根据证券期货投资者适当性管理办法,本报告内容仅供我
105、公司适当性评级为C3及以上等级的投资者使用,本公司不会因接收人收到本报告而视其为本公司的当然客户。若您并非前述等级的投资者,为保证服务质量、控制风险,请勿订阅本报告中的信息,本资料难以设置访问权限,若给您造成不便,敬请谅解。在任何情况下,本报告的内容不构成对任何人的投资建议,也没有考虑到个别客户特殊的投资目标、财务状况或需求,方正证券不对任何人因使用本报告所载任何内容所引致的任何损失负任何责任,投资者需自行承担风险。本报告版权仅为方正证券所有,本公司对本报告保留一切法律权利。未经本公司事先书面授权,任何机构或个人不得以任何形式复制、转发或公开传播本报告的全部或部分内容,不得将报告内容作为诉讼、
106、仲裁、传媒所引用之证明或依据,不得用于营利或用于未经允许的其它用途。如需引用、刊发或转载本报告,需注明出处且不得进行任何有悖原意的引用、删节和修改。公司投资评级的说明强烈推荐:分析师预测未来半年公司股价有20%以上的涨幅;推荐:分析师预测未来半年公司股价有10%以上的涨幅;中性:分析师预测未来半年公司股价在-10%和10%之间波动;减持:分析师预测未来半年公司股价有10%以上的跌幅。行业投资评级的说明推荐:分析师预测未来半年行业表现强于沪深300指数;中性:分析师预测未来半年行业表现与沪深300指数持平;减持:分析师预测未来半年行业表现弱于沪深300指数。THANKS专注专心专业方正证券研究所北京市 西城区展览路48号新联写字楼6层上海市 静安区延平路71号延平大厦2楼深圳市 福田区竹子林紫竹七道光大银行大厦31层广州市 天河区兴盛路12号楼 隽峰苑2期3层方正证券长沙市 天心区湘江中路二段36号华远国际中心37层联系人:万玮邮箱: