2022年安路科技研究报告 深耕FPGA芯片设计十年，产品持续迭代升级

一、安路科技：国内FPGA龙头，业绩持续高增长

（一）业务：深耕FPGA芯片设计十年，产品持续迭代升级

发展历史：深耕FPGA芯片设计行业10年，成为国内领先的民用FPGA芯片供应 商。安路科技于2011年11月成立于上海。自成立以来，公司始终专注于现场可编程 门阵列（FPGA）芯片和专用电子设计自动化（EDA）软件的研发、设计和销售。公 司2014年发布EAGLE系列FPGA和TangDynasty系列EDA软件，2015年发布ELF系 列芯片，2020年公司发布高端PHOENIX系列产品。经过数十年技术积累，公司迅速 成长为国内一流的FPGA芯片供应商，并于2021年在科创板上市。

产品布局：产品线持续向更高制程、更高逻辑容量拓展。作为业内领先的FPGA 芯片供应商，公司已实现了多种规格芯片和配套EDA软件的产品线覆盖。根据产品 的性能特点与目标市场的应用需求，公司形成了由PHOENIX高性能产品系列、 EAGLE高效率产品系列、ELF低功耗产品系列组成的产品矩阵。公司的FPSoC（即 现场可编程系统级芯片）产品主要为面向工业和视频接口的低功耗SWIFT系列。

客户结构：由直销为主的单一客户依赖转向多元化经销模式，新客户持续导入。 2019、2020、2021年公司前五大客户的销售占比分别为98.9%、96.85%和95.37%， 大客户集中度呈现逐年降低趋势，其中，2020年之前大客户A主要采用直销模式。近 年来，公司根据行业特点及业务发展情况主要采用直销和经销相结合的销售模式， 通过自有销售团队和公司持续加强核心经销商的布局，扩大对多元下游客户的覆盖 广度。2021年公司主要以经销模式出货，前五大客户中除第五名外皆为公司经销商。

应用领域：发力工控和通信领域，积极拓展消费电子、数据中心等多元下游。 公司紧跟下游应用市场需求并积极响应，满足不同下游需求的芯片产品差异化布局， 完成了多个新产品型号量产与用户导入。在工业控制、网络通信等关键领域继续保 持市场领先地位，积极拓展消费电子、数据中心等多元下游，并开拓了新的行业主 流客户，持续提升在各关键领域的市场占有率。

（二）财务：公司营收速增长，研发投入保持高位

收入利润方面：公司收入快速增长，净利润实现扭亏为盈。公司在2019、2020、 2021及2022Q1-3分别实现营业总收入1.22亿元、2.81亿元、6.79亿和7.97亿元，同 比增长328.91%、129.73%、141.44%和60.95%。2021年公司推出的新产品系列在 2022年获得了客户认可，并在多个应用领域取得市场突破，公司于2022前三季度实 现扭亏为盈，22Q1-3实现规模净利润0.62亿元。前期高研发投入带来的规模效应预 计逐渐体现，预计未来公司的盈利能力有望进一步改善。

营收占比方面：分下游看，通信最重，工控次之。网络通信领域是公司营收主力，2019、2020、2021H1分别实现营收0.89亿元、1.74亿元和1.91亿元，营收占比 分别达73.92%、62.02%和62.77%。工控领域营收增长较快，2019、2020、2021H1 营收占比20.58%、15.59%和21.68%。分产品来看，公司营收主力是55nm制程以上， 逻辑容量100k以下的ELF系列和EAGLE系列。2021年，ELF系列和EAGLE系列产品 营收分别同比增长81.01%和125.51%。同时公司中高端产品PHOENIX加速放量，是 2021年是增长最快的产品线，营收占比提升至15.57%。

毛利率方面：高毛利PHOENIX和FPSoC系列提振公司整体毛利率。更高逻辑单 元的产品，毛利率价值量相对更高。2019、2020、2021和2022Q1-3公司综合毛利 率分别为34.42%、34.18%、36.24%和38.88%。2020年公司推出全新毛利率较高的 28nm制程、100k以上逻辑单元的中高端芯片PHOENIX系列，产品系列毛利率在 2021年达到41.91%，集成度较高的FPSoC的毛利率在2021年高达54.38%。往后看， 随着公司往工控、数据中心、汽车等多元下游发展，以及产品线持续往更高逻辑单 元方向升级，高毛利系列和FPSoC系列出货量有望提升，产品结构优化还将继续带 动公司整体毛利率上升。

费用方面：公司持续加大研发投入。随着公司不断发展壮大，管理费用率和销 售费用率逐年下降，规模效应逐渐体现。研发投入方面，公司不断加大研发投入。 2019、2020、2021、2022Q1-3公司研发投入分别为0.79亿、1.26亿、2.44亿和2.36 亿，分别占同期营业收入的比重为64.31%、44.67%、35.90%和29.55%。截止2022 年6月30日，公司研发技术人员共285人，占员工总数80.06%，研发费用增长水平符 合公司目前加大技术研发力度、升级产品线的趋势。

（三）团队：股权结构国资背景雄厚，团队拥有丰富产业经验

股权结构：公司国资背景雄厚，股权结构相对分散。公司最大股东华大半导体 持股29.17%，是由中国电子信息产业集团有限公司（CEC）整合旗下集成电路企业 组建的专业子集团。中国电子信息产业集团有限公司是中央直接管理的国有独资特 大型集团公司，资金和技术实力雄厚。管理团队：公司管理团队大多拥有较为丰富的产业经验。公司管理层大多具有 丰富的半导体行业从业经验。副总经理黄志军、徐春华、梁成志等多位技术人员曾就职于海外FPGA大厂，具有较为丰富的FPGA芯片开发经验。

二、FPGA行业：技术壁垒高，国产替代空间广阔

（一）特点：半定制电路，现场可编程

FPGA特点：作为一种半定制电路，最大的特点就是现场可编程。FPGA芯片由 逻辑单元（LC）、输入输出单元（IO）和开关连线阵列（SB）三部分构成。逻辑单 元通过数据查找表（LUT）中存放的数据来实现不同的电路功能，本质是一种静态随 机存取存储器（SRAM），大小由输入端的信号数量决定。查找表输入端越多，可以 实现的逻辑电路越复杂，逻辑容量越大。FPGA芯片在制造完成后，其功能并未固定， 用户可以根据自己的实际需要，将自己设计的电路通过FPGA芯片公司提供的专用 EDA软件对FPGA芯片进行功能配置，从而将FPGA芯片转化为具有特定功能的集成 电路芯片，因此得名“现场可编程”。CPU基于冯诺伊曼原理，将所有的任务分成 各种指令和数据，然后进行先进先出的串行计算，FPGA与CPU相比并没有指令集， 其计算规则使其并行计算能力强。

主要优势：FPGA兼具灵活性和并行性，平衡成本和算力。相比于ASIC，FPGA 兼具软件的灵活性和硬件的并行性，在成本和算力之间取得平衡。成本端，采用FPGA 可以避免前期高额的流片成本和掩膜成本等NRE费用。此外，FPGA可编程的特点在 新工艺、新型号产品推进时仅需改写电路结构，无需重新研发新的适用芯片，节省成本的同时大大缩短开发周期，在新项目推进上具有优势。算力端，CPU的执行单 元需按顺序通过取指、译码、执行、访存以及写回等一系列流程完成数据处理，从而 产生任务延时。而FPGA各硬件逻辑可同时并行工作，大幅提升数据处理效率。尤其 是在执行重复率较高的大数据量处理任务时，FPGA相比CPU具有明显优势。

发展趋势：高集成度趋势也推动FPGA芯片发展为FPSoC。FPSoC（现场可编 程系统级芯片）指将整个“系统”放置在芯片上的FPGA，系统至少集成了CPU和传 统FPGA阵列的功能。业界对该产品有不同命名，安路科技该类产品为FPSoC，Xilinx 称其为Zynq SoC/MPSoC/RFSoC/ACAP Platform，Intel称其为SoC FPGA。 应用领域：FPGA的特性使其在以下场景具备优势而被广泛应用。（1）技术迭 代快、上市周期短的领域：如5G通信、部分消费电子等。（2）小批量专用领域：如 航空与航天、国防军工、工业与检测、测试与测量等特种领域。（3）迭代频繁、技 术路径尚不确定的领域：如AI、智能驾驶、数据中心等。

（二）空间：多应用场景驱动FPGA成长空间广阔

多元应用场景和技术的不断升级推动FPGA量价均有一定提升。数量上看，一是 部分领域单个终端用量增加，如5G通信基站中FPGA芯片用量上升；二是体现在下 游应用扩展带来量增，如数据中心、汽车电子等新兴市场，以及传统市场中新增需 求，如新增消费市场的投影仪、激光打印机等应用。价值量上看，FPGA由65~28nm 逐渐向更先进制程推进，目前国际领先FPGA芯片公司已实现7nm制程芯片的量产出 货。其次，FPGA向更大容量、更高速电路结构、复杂异构SoC系统发展方向发展， 并且不断集成AI引擎、IO外设接口等功能，整体价值量的提升有助于推动ASP提升。

量价结合，驱动全球FPGA市场成长为超100亿美金赛道。根据公司招股书引用 的Frost&Sullivan数据，2020年全球FPGA芯片市场规模达60.8亿美元，预计2025年 将增长至125.8亿美元，CAGR约15.7%。随着我国新基建的投入以及人工智能等新 应用领域崛起，国内FPGA市场也快速发展，2021年我国FPGA芯片市场规模达到约 177亿元，预计2025年达到332.2亿元，CAGR达17.2%，成长性较好。

网络通信市场稳定增长，AIoT和人工智能领域提供增长新动能。网络通信是 FPGA下游应用最大的细分市场。根据招股书引用的Frost&Sullivan的数据，2019年 中国FPGA市场规模约129.6亿元，其中通信市场规模达53.1亿元，约占总市场规模 的40%；工业控制领域FPGA市场规模达41.5亿元，约占市场规模的30%。从细分市 场成长性来看，通信、工控、汽车电子等领域都保持较好的成长性。

通信领域：通信系统中，许多功能模块通常都需要大量的滤波运算，这些滤波 函数往往需要大量的乘和累加操作。FPGA芯片的分布式逻辑和运算结构使得各逻辑 单元可并行工作，从而实现通信过程中大量的高速数字信号处理功能。同时，网络 通信拥有较长的迭代升级过程，比如基站的逻辑链路层、物理层的协议部分需要定 期更新，也适合使用FPGA芯片。当前，5G系统方案尚在完善优化，为FPGA在通信 领域的应用提供了较好的时间窗口。FPGA芯片目前被大量应用在无线通信和有线通 信设备中，实现接口扩展、逻辑控制、数据处理、单芯片系统等各种功能。

工控领域：受益于工业智能化、无人化的发展趋势，FPGA芯片高效能、实时性、 高灵活性的特点使其在工业领域得到了广泛应用。工控领域的伺服系统控制算法和 控制精度要求日益增高，FPGA由于其功能强、速度快、灵活性大、设计周期短等特 性也广泛应用到工业伺服、安防AI摄像头、数控机床、工业机器人等领域。

消费电子：FPGA芯片的可编程特性和开发周期较短等特点，能够较好匹配消费 电子产品迭代周期快、新产品开发时间要求高的需求。消费电子市场对于产品的成 本和功耗要求较为严苛。为突显产品的差异化，将创新功能引入到产品中，且尽可 能地避免复杂功能为应用处理器带来更高的功耗，消费电子厂商目前形成了一种类 似协处理器、功能简单、功耗低、性价比高的解决方案，该方案将FPGA芯片作为主 要芯片之一，为FPGA芯片在消费类电子市场的发展提供了良好机遇。比如安路科技 的SF1系列FPSoC就可用于消费电子领域的对大量的图像和视频处理和接口转换有 需求的LCD显示屏场景。

（三）格局：欧美龙头领先，国产替代趋势加速

国内外市场均呈现大厂Xilinx和Intel占据主导市场格局。国际大厂Xilinx和Intel （Altera）两大龙头企业在技术和客户端都拥有深厚的积累，两家占据绝大部分份额。根据招股书引用的Frost&Sullivan数据，2019年以销售额口径统计，前两大FPGA厂 商Xilinx和Intel（Altera）在全球市场市占率分别为52%和34%，在国内市场市占率分 别约55%和36%，本土厂商整体市占率不足5%，国产替代空间广阔。本土FPGA芯 片公司中，复旦微电、紫光同创和安路科技身位领先。复旦微电的FPGA芯片主要应 用于高可靠特种领域，紫光同创主要布局网络通信领域，安路科技的下游应用相对 广泛，主攻通信、工控领域的同时，并积极拓展消费电子和数据中心等领域。

我们认为，国内FPGA厂商的发展机遇主要来自：（1）上下游产业链更趋完善； （2）摩尔定律放缓给本土FPGA厂商带来追赶空间；（3）中美贸易摩擦和缺芯影响 供应链偏好，国产替代需求迫切且空间广阔。具体而言如下： 产业链上下游渐趋完善：上游的EDA软件厂商、Fab代工厂都有了较快发展。下 游本土客户群也在不断壮大。需求端有足够多的本土客户，尤其是本土发展出像华 为、中兴等通信大客户和汇川等工控大客户有利于扩展国产替代空间；

摩尔定律放缓带来追赶空间：尽管国际大厂Xilinx和Intel(Altera)的已经走到了 7nm等先进制程，但是其对先进制程需求较大的产品集中在100k以上的数据中心、 通信、汽车、视频处理等应用领域。如Intel的7nm的Agilex系列、以及Xilinx的7nm Versal系列、以及14/16nm的UltraScale+系列等。根据Frost&Sullivan数据，2019年 中国FPGA市场28nm及其以上制程仍占约80%的份额，因此目前产品集中于成熟制 程的本土厂商仍有较广阔的发展空间。

从竞对趋势看，FPGA市占前二厂商Altera和Xilinx分别于2021年5月和2022年2 月被Intel和AMD收购，收购后一定程度上会配合母公司产品结构和战略，长期来看， 对一些细分市场，尤其是对较低逻辑单元容量的中低端市场重视度或会相对不足。 Xilinx年报数据表明，Xilinx的核心产品主要以40nm及其以上的Virtex-6/5/4、Spartan6等系列产品构成，近年来Xilinx的核心产品营收占比逐年降低。

中美贸易摩擦加速国产替代进程。FPGA的生命周期通常较长，客户适应全新 FPGA与其配套EDA软件需要较多的时间成本和人力成本，如非必要，客户替换动力 不强劲。以Xilinx出的7系列FPGA为例，AMD表示产品生命周期至少延长到2035年， 总共提供了长达25年的产品支持寿命。近年来，FPGA领域的国产替代趋势也在加速。 中美贸易摩擦和本轮历史级缺芯一定程度改变了供应链偏好，供应链本土化和稳定 性得到重视。我国头部FPGA企业在消费电子、工控和通信等中小容量产品的领域已 率先实现抓住国产替代机遇，近年来不断导入本土客户，实现部分国产替代。 从可替代空间来看，中国FPGA市场可替代空间广阔。根据Xilinx和Lattice财报 披露的来自中国地区的营收统计，2021年，Xilinx和Lattice来自中国地区营收超13亿 美金，整体来看，替代空间广阔。

从替代节奏看，本土厂商首先从28nm以上及100k以下逻辑规模的芯片切入市 场，后续逐步扩展逻辑单元容量与下游应用场景。按制程工艺拆分，28-90nm制程的芯片因为较高的性价比和良率，占据了国内市场的主要份额；28nm以下制程芯片 受益于低功耗和高性能的特点，满足了各领域高端市场的需求，预计将快速发展。 按逻辑容量拆分，100K以下逻辑单元芯片仍是中国市场需求量最大的应用。本土领 先厂商首先从成熟制程及中低逻辑规模的芯片进入市场，后续可持续加码研发先进 制程和中高逻辑容量产品。

三、成长动力：产品线持续升级，下游多领域布局

（一）公司产品线持续升级，软硬件协同发展

公司产线持续拓展，相同制程产品性能对标国际龙头。为了满足业界对更大容 量与更高性能、更高集成度的FPGA持续不断的需求，国际龙头FPGA厂商都在不断 升级FPGA芯片的逻辑规模和先进的芯片制程工艺。安路科技跟进较快，除了在消费 级市场表现较好的低功耗ELF产品系列、高性价比的EAGLE产品系列，还进一步扩 展出28nm制程和100K容量以上的PHOENIX高性能产品系列。公司是国内首批具备 28nm FPGA芯片设计和量产能力的企业，目前600K以上高逻辑容量芯片处于有序 研发中。从性能角度看，工艺制程、逻辑容量和SerDes速率是当前FPGA产品性能 的重要指标。相同制程上的产品上，公司FPGA产品的性能参数可直接对标行业龙头 Xilinx。

FPGA EDA编译软件对FPGA厂商降低客户导入难度十分重要。传统EDA软件在实际应用时，会要求客户编写适合自己开发流程的脚本库，因此产品导入一个新 客户的门槛相对较高。因此FPGA厂商后来一般会配合开发专用的EDA软件系统， FGPA专用EDA系统不需要写脚本，因此客户导入的难度相对较小。

TangDynasty软件是国内少数全流程自主开发的FPGA专用软件。公司设计新 型的FPGA专用EDA软件系统，该系统采用了自主研发的HDL2BIT全流程技术，突破 了从前端逻辑综合、物理布局布线、静态时序信息分析，到最终位流生成以及在线 调试的一整套FPGA用户软件的关键技术难点；采用了自主研发的可扩展层次化数据 库、电路优化引擎、时序分析引擎、精确迭代优化流程、芯片调试系统，实现了前后 整体流程统一的数据库结构设计，提供了功能完备的集成开发环境。TangDynasty软 件有效支持ELF、EAGLE、PHOENIX等系列各个规模的器件，服务于网络通信、工 业控制、消费电子等领域的千余家客户。公司紧密追踪各领域客户的需求，不断优 化专用EDA软件功能。目前公司的相关软件算法已经迭代到第五代。

（二）下游应用多领域布局，发力通信工控打开空间

国内领先的民用FPGA企业，受益于国产替代。Xilinx、Intel（Altera）等国际FPGA 巨头已把应用领域从网络通信、工业控制、消费电子拓展到数据中心、汽车电子、军 工航天等领域。国内头部厂商中，复旦微电和国微电子的产品主要应用于高可靠特 种集成电路领域；紫光同创则主要布局网络通信领域，下游应用较为单一。 公司立足本土民用市场，打入多家优质通信和工控客户。中美贸易摩擦给安路 科技在内的FPGA厂商带来国产替代的历史机遇。公司受益于在民用领域的国内领先 地位，已打入中兴通讯、汇川技术、利亚德等多家网络通信和工业控制厂商供应链。 公司深入了解客户需求，确保产品设计指标满足客户应用需求，并建立起快速的客 户需求响应能力，更好地贴近本土客户，较好地提高了客户满意度。

安路科技目前正处于技术提升、市场开拓的关键阶段。公司2019和2020年网络 通信业务一度占营收比60%以上。通信行业客户相对集中，客户需求相似度相对较 高；工控行业客户较为分散，差异化需求多。公司紧密追踪客户需求，针对特定需 求，推出更贴合本土用户需求的产品。目前公司在各个工控领域细分客户处推进顺 利，工控领域已经成为公司增长最快、客户量最多的领域。伴随公司技术提升，产品 可用性增强，叠加后续产能的增长，公司有望在消费电子、数据中心等应用场景持 续拓展市场份额，力争巩固在国产FPGA厂商中的市场领先地位。目前公司在各下游 应用领域都实现了良好的技术积累。

（1）工业控制：公司具有集成SDRAM、MCU、高速MIPI DPHY、PCIE硬核等 不同功能的多品类产品，可满足工业控制中的实时控制、外设扩展和控制、高速数 据传输等应用。工控领域也是公司目前客户数量最多的一个领域。 （2）网络通信：公司产品在定义时即瞄准行业痛点，可满足主流应用需求，并 在发现客户其他需求时，快速迭代增加了Dual Boot、ADC集成等特性，成功减小客 户PCB面积。 （3）消费电子：公司通过对消费电子行业部分原有技术方案的改良，集成高速 MIPI接口硬核功能，以单颗FPGA芯片替代了原本需3颗芯片构成的视频桥接技术方 案，成功降低了方案成本。

（4）数据中心：公司产品集成ADC，可以单颗芯片代替传统FPGA和电源管理 芯片的双芯片方案。同时公司提供了针对国产CPU主板所需的I2C、LPC、QSPI电平 转换等参考设计方案，成功减少客户自主开发所需的时间与成本。 （5）汽车电子: 公司对针对汽车电子应用中对于现场可编程的控制功能需求， 正在按车规设计标准和流程研发一款FPGA车规等级芯片。预计该芯片满足快速增长 的汽车电子系统中用FPGA实现逻辑控制、接口转换、硬件升级等功能。同时，公司 根据车规级芯片的质量可靠性要求，开发符合车规级 FPGA 芯片要求的测试技术。

（三）募投项目加速核心技术研发更新

公司首次公开发行5010万股人民币普通股股票，发行后总股本不低于40000万 股。公司首次公开发行股票所募集的资金扣除发行费用后将投资于以下项目：（1）新一代现场可编程阵列芯片研发及产业化项目情况：本项目将在公司 PHOENIX产品结构和量产芯片的基础上，根据市场需求定义开发多款PHOENIX系 列新芯片，将推出FinFET工艺新产品，覆盖1KK以上逻辑单元规模。本项目研发产 品将和公司现有产品一起，进一步完善对FPGA重点应用市场的覆盖，满足工业控制、 网络通信、数据中心等领域的广泛需求，助推高端FPGA市场国产替代。

（2）现场可编程系统级芯片研发项目：现场可编程系统级芯片FPSoC是近年来快速 发展的新型现场可编程芯片。特点是单芯片高度集成了CPU、FPGA、存储接口、IO 外设接口、人工智能专用引擎等模块，具有面积小、成本低、片内信号高速传输、数 据安全可靠等优势，已经被广泛应用在工业控制、网络通信、消费电子及汽车电子 等领域。Xilinx的Versal系列产品已实现包含CPU、FPGA、AI引擎、高速接口的复杂 SoC架构，但公司目前的FPSoC产品仅集成CPU核。因此本项目将在低功耗FPSoC 和高性能FPSoC两个方向开展研发，针对视频处理应用和工业控制等领域，研发集 成CPU、FPGA、存储器、数据处理等功能模块的FPSoC芯片，满足消费电子、工业 控制等领域对于现场可编程系统级单芯片的需求。

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