2023年杰华特研究报告 快速成长的模拟芯片设计企业

  • 来源:国信证券
  • 发布时间:2023/01/29
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杰华特(688141)研究报告:工艺平台铸就护城河,高端模拟芯片获突破.pdf

杰华特(688141)研究报告:工艺平台铸就护城河,高端模拟芯片获突破。采用虚拟IDM模式的模拟芯片设计企业,2018-2021年收入CAGR为74%。杰华特是成立于2013年的模拟芯片设计企业,采用虚拟IDM经营模式,在不建产线的同时拥有自己的专有工艺,目前已构建了0.18微米的7至55V中低压BCD工艺、0.18微米的10至200V高压BCD工艺及0.35微米的10至700V超高压BCD工艺三大平台,自建工艺有助于公司铸就技术护城河,成为长期竞争优势来源。2018-2021年公司营收由1.98亿元增至10.42亿元,CAGR为74%;归母净利润在2021年扭亏为盈,为1.42亿元。产品矩阵...

设立后成长迅速,获多个产业资金入股

设立于 2013 年,快速成长的模拟芯片设计企业

公司是以虚拟 IDM 为主要经营模式的模拟芯片设计企业,下游覆盖广泛。杰华特微电子成立于 2013 年,位于浙江省杭州市,主要采用公司自有的国际先进的工艺技术进行芯片设计制造。目前公司产品以电源管理芯片为主,在电源管理芯片领域拥有业界领先的全品类产品设计开发能力与产品覆盖广度,并逐步拓展信号链芯片产品,致力于为各行业客户提供高效率、高性能、高可靠性的一站式模拟芯片产品解决方案,现已拥有 1000 款以上可供销售、600 款以上在研的芯片产品型号,覆盖通讯电子、计算和存储、工业、消费电子、汽车电子等主流应用场景。

公司历经三个发展阶段,产品从以 ACDC 芯片为主变为电源管理和信号链全面发展。公司在发展初期,因公司规模、人员有限,产品开发以AC-DC 芯片为主,同时在 DC-DC 芯片、线性电源芯片和电池管理芯片上进行持续投入和布局。随着公司业务、技术和团队的持续发展,公司产品开发以电源管理芯片和信号链芯片并重,并先以攻克各应用领域技术难度大的芯片为首要目标,以进入下游各应用领域大客户为主要抓手,打造公司产品知名度。

起步发展阶段(2013-2017):ACDC 芯片为主。公司在设立初期为快速占据市场空间,先行聚焦于 AC-DC 芯片市场,基于自身模拟芯片技术的研发创新,形成了多系列高性价比的照明类 ACDC 产品,客户包括飞利浦、欧普照明、雷士照明、罗马仕等国内外主流厂商。公司坚持多产品线发展战略,除大力发展照明类 ACDC 芯片外,也开发出中低压小电流DCDC、移动电源专用芯片等其他产品线的产品,通过工艺创新形成竞争力。

按需开发阶段(2018-2019):电源管理芯片为主。公司根据客户需求大力开发以 DCDC 类产品为主的全系列电源管理芯片产品,基于与客户良好的合作关系,成功进入工业控制、笔记本与台式机、服务器、交换机、网络通讯、安防、工业电源、电动工具、储能系统等各大应用领域,客户包括海康威视、大华股份、国家电网、富士康等行业龙头。

引领发展阶段(2020 年至今):电源管理芯片和信号链芯片全面发展。2020年以来,公司持续对电源管理芯片和信号链芯片全模拟芯片产品线进行深入开发,在低功耗技术、大电流控制和驱动技术、氮化镓整套方案设计等方面取得技术突破。产品逐步布局于中大功率充电器、物联网终端、光通信、手机终端、汽车电子等领域,客户包括中兴、小米通讯、新华三、荣耀等行业知名企业。

目前,公司已基本构建起较完整的全品类模拟芯片产品线。以笔记本电脑为例,公司可提供 USB 限流开关产品、显示芯片、负载开关、降压变换器、降压控制器、电池一次保护芯片、电池二次保护芯片、升压变换器、线性稳压器等近10类模拟芯片产品,另有多款产品在开发过程中,可覆盖笔记本电脑对大部分模拟芯片的需求。未来,公司将进一步开发多样化的模拟芯片产品,构建多元化的应用领域布局,致力于成为中国模拟集成电路设计领域的行业龙头企业。

创始人拥有多年海外模拟芯片大厂经验,获多个产业资金入股

ZHOU XUN WEI 和黄必亮是公司实际控制人,吸引多家国际知名企业成为股东。ZHOUXUN WEI 和黄必亮是公司创始人,通过一致行动协议成为公司实际控制人。IPO上市后,两人直接控制公司 30.18%股权,通过安吉杰创间接控制公司10.74%股权,合计控制公司 40.92%股权。另外,公司自成立后吸引了多家国际知名企业成为股东,2019 年哈勃投资入股,2020 年英特尔、联想基金、海康智慧入股,2021年比亚迪入股。公司目前有 11 家控股子公司和 6 家参股公司,其中控股子公司杰柏特开展半导体分立器件的研发,参股公司宜欣科技从事芯片测试,芯宇半导体从事模块的研发和销售。

ZHOU XUN WEI 和黄必亮是公司核心技术人员,拥有多年海外模拟芯片大厂从业经验。ZHOU XUN WEI 先生本科及硕士毕业于浙江大学,博士毕业于弗吉尼亚理工大学,黄必亮先生本科及硕士毕业于清华大学,博士毕业于弗吉尼亚理工大学,两人均师从美国工程院院士 Dr. Fred C. Lee 教授。ZHOU XUN WEI 曾在美国莫特拉半导体公司、美国凌特公司、美国 Helix Micro 公司任职,从事模拟IC 系统设计工作超过 20 年。黄必亮曾在美国凌特公司任设计工程师、研发中心经理,首次提出采用耦合电感改进电源模块的静态/动态性能,后被工业界广泛采用。

研发人员占比 59%,2022 年前三季度研发费率达 21%。公司2018-2021 年公司员工人数快速增长,分别为 177、218、312、479 人,截至2022 年6 月底,员工人数增至 579 人,其中研发人员 341 人,占比 58.89%。公司长期重视研发投入,2018-2021 年研发费用从 0.43 亿元增长至 1.99 亿元,2018-2020 年研发费率超过20%,2021 年为 19%,2022 年前三季度达 21%。

营收保持高速增长,盈利能力持续增强

2018-2021 年营收 CAGR 为 74%,2021 年归母净利润扭亏为盈。2018-2021年公司的营业收入由 1.98 亿元增长至 10.42 亿元,CAGR 为74%;归母净利润2018-2020年均亏损,其中 2020 年亏损 2.70 亿元,2021 年开始扭亏为盈,盈利达1.42亿元。2022 年前三季度,公司营收增长 56.52%至 10.40 亿元,归母净利润增长59.13%至 1.09 亿元。

公司盈利能力持续增强,2022 年前三季度毛利率为40.71%。公司产品毛利率2018-2021 年由 15.58%提高至 42.18%%,2022 年前三季度为40.71%。分产品来看,2021 年信号链芯片(55.37%)毛利率最高,其次是线性电源52.62%,ACDC芯片38.63%,DCDC 芯片 37.73%,电池管理芯片毛利率最低,为30.58%。与可比公司相比公司毛利率偏低,主要是由于公司收入中毛利率相对较低的电源管理芯片占比更高。随着公司收入规模增加,公司销售费率、管理费率整体呈下降趋势,其中管理费率在 2020 年高达 51%,主要是由于股权激励费用增加。

1H22 公司第一大供应商占比 36%,第一大客户占比37%。2018 年以来,公司前五大供应商占比在 70%左右波动,第一大供应商占比先降后升,1H22 占比35.99%,为中芯国际,前五大供应商占比为 70.91%。从客户集中度来看,2018 年以来第一大客户的收入占比由 2018 年的 7.44%提高至 1H22 的37.34%,前五大客户收入占比由 32.17%提高至 51.50%,1H22 前五大客户均为经销商,除第一大客户外,其他客户的收入占比均低于 5%。

依靠募集资金拓展产品线,积极布局汽车电子和工艺平台

募集净资金 20.55 亿元,在研发现有产品的同时积极布局汽车电子和工艺平台。本次募集资金用于四个项目公司 IPO 计划募集资金15.71 亿元,实际募集20.55亿元,超募 4.84 亿元。募集资金投资项目包括高性能电源管理芯片研发及产业化项目、模拟芯片研发及产业化项目、汽车电子芯片研发及产业化项目、先进半导体工艺平台开发项目及补充流动资金。募集资金的使用有助于提升公司自有工艺水平、增强公司科技创新能力并拓展模拟芯片产品线,进一步提高公司的核心竞争力与市场地位。

高性能电源管理芯片研发及产业化项目:实施主体为杰尔微,项目总投资3.91 亿元,计划投入募集资 3.11 亿元,将进行新大楼的建设以及高性能移动设备电源产品的研发及产业化。

模拟芯片研发及产业化项目:实施主体为杰华特,项目总投资4.40亿元,计划投入募集资 4.40 亿元,将通过软硬件的购置与持续的研发投入,对原有产品进行更新改进,并进一步拓展公司产品种类。

汽车电子芯片研发及产业化项目:实施主体为杰华特,项目总投资3.10亿元,计划投入募集资金 3.10 亿元,将对车规级 DCDC 转换芯片、带功能安全的车规级电池管理芯片、车规级线性电源芯片、车规级照明和显示芯片、车规级H 桥和电机控制芯片等多领域进行布局和投入,实现车规级产品核心技术和产业化突破。

先进半导体工艺平台开发项目:实施主体为杰华特,项目总投资2.11亿元,计划投入募集资金 2.11 亿元,将通过购置先进实验设备及软件及引进业内优秀人才,对 12 英寸中低压 BCD 工艺、高压及超高压BCD 工艺等多个半导体工艺平台进行持续开发。

产品矩阵日益丰富,发力计算存储和汽车

模拟芯片 2021 年市场规模超 700 亿美元,产品类型和客户数量众多

集成电路可分为模拟芯片和数字芯片两大类。半导体产品可分为集成电路、光电子、分立器件和传感器四大类,其中集成电路又可分为模拟芯片和数字芯片两大类。模拟芯片主要是指由电阻、电容、晶体管等组成的模拟电路集成在一起用来处理连续函数形式模拟信号(如声音、光线、温度等)的集成电路,包括电源管理芯片、信号链芯片、射频芯片等;数字芯片对离散的数字信号进行算术和逻辑运算的集成电路,其基本组成单位为逻辑门电路,包括逻辑芯片、存储芯片、微控制芯片等。 电子产品通常需要模拟芯片和数字芯片共同协作来完成各项功能。根据WSTS的数据,全球模拟芯片市场规模 2003-2021 年 18 年间的CAGR 为5.81%,近几年占集成电路销售额的比例在 16%左右,2021 年为 16.0%。公司产品属于模拟芯片,主要包括电源管理芯片和信号链芯片。

与数字芯片相比,模拟芯片具有应用领域繁杂、生命周期长、人才培养时间长、价低但稳定、与制程配合更加紧密等特点。基于这些特点,产品、客户、人才需要模拟芯片企业长期积累,也是其长期竞争优势的主要来源。

应用领域繁杂,产品型号和客户数量的积累很重要。模拟芯片按细分功能可进一步分为线性器件、信号接口、数据转换、电源管理等众多品类,每一类根据终端产品性能需求差异又有不同的系列,在电子产品中几乎无处不在,国际模拟大厂的产品型号上万种,客户数量上万家。FY2020 ADI 产品数量超过4.5 万款,每款产品对收入的贡献极小,FY2020 约 80%的收入来自于单款收入占比不超过0.1%的产品,由于单款产品需求有限,产品型号的积累对公司扩大收入体量尤为重要。模拟芯片生命周期长,存在先发优势。数字芯片强调运算速度与成本比,必须不断采用新设计或新工艺,而模拟芯片强调可靠性和稳定性,一经量产往往具备较长生命周期。ADI 约一半收入来自于 10 年甚至更长年龄的产品,5-9 年和10-20年年龄产品的收入占比最高。由于产品生命周期长,前期研发的产品型号和积累的客户具有可持续性,因此模拟芯片行业存在明显的先发优势。

模拟芯片行业竞争格局相对稳定,兼并收购是常态

市场集中度相对较低,第一大厂商市占率不到 20%。相比于数字芯片,模拟芯片产品生命周期长且类型多样,下游应用领域广泛,客户数量多且分散。这些行业特征意味着模拟芯片厂商很难一家独大,产品和客户需要时间积累。基于此,模拟芯片市场集中度较低,2020 年第一大厂商德州仪器的市占率不超过20%,其余厂商市占率均不超过 10%,前十大厂商合计市占率63%。竞争格局相对稳定,排名和市占率的变化主要来自兼并收购。1990 年模拟行业竞争格局分散,当时排名第一的美国国家半导体公司市占率仅7%。通过多次收购,德州仪器从 2004 年开始稳居全球第一,2011 年收购美国国家半导体公司后拉大与第二名的份额差距,2020 年市占率 19%。亚德诺2017 年通过收购凌特公司(Linear)成功跃至全球第二,2020 年市占率 9%,同时亚德诺在2021 年完成了对全球第七大模拟公司 Maxim 的收购,两者 2020 年合计市占率13%,与德州仪器份额差距缩小。根据 IC Insights 的统计,2014 到2021 年全球前十大模拟厂商变动不大。

与国际大厂相比,我国模拟芯片企业还存在较大差距,但随着我国企业持续高增长,差距将缩小。我国模拟芯片企业由于成立时间较晚,在产品数量和人员方面明显低于国际大厂,经营业绩方面则表现为收入、利润体量偏小,毛利率偏低。另一方面,随着芯片国产替代加速,国内企业的增速明显快于海外企业。我们认为,目前我国半导体行业进入天时地利人和的黄金发展期,模拟芯片企业通过持续的人才培养、产品积累和客户开拓,将逐渐缩小与国际大厂的差距。

公司产品矩阵逐渐丰富,在研型号超过600 款

公司产品分为电源管理芯片和信号链芯片两大类,可供销售产品超过1000款。电源管理芯片用于管理电池与电路之间的关系,负责电能转换、分配、检测、监控等功能,公司电源管理芯片包括 ACDC 芯片、DCDC 芯片、线性电源芯片、电池管理芯片等四大子类别,并拥有 40 余条子产品线;信号链芯片是指具备对模拟信号进行收发、转换、放大、过滤等处理功能的集成电路,公司信号链芯片主要包括检测产品、接口产品和转换器产品等三类。公司拥有1000 款以上可供销售、600款以上在研的芯片产品型号,细分品类繁多,可满足不同类别客户多样化的应用需求。

电源管理芯片是收入的主要来源,2021 年占比 98%,从公司收入的产品结构来看,2018-2021 年电源管理芯片收入从 1.98 亿元增至 10.19 亿元,占比均超过97%;信号链芯片收入由 6 万元增至 2199 万元,占比上升,2021 年为2.1%。电源管理细分品类中,DCDC 芯片、线性电源芯片总收入占比提升,分别由2018 年的32.97%、4.62%提高至 1H22 的 47.77%、28.89%;ACDC 芯片总收入占比由2018 年的60.94%降至 1H22 的 20.83%;电池管理芯片占比在 1%上下波动。

公司 ACDC 芯片产品技术领先,主要应用于快充、智能手表、照明等行业。ACDC芯片主要作用将市电等交流电压转换成低压供电子设备使用,并提供各类保护机制,防止电子设备因电路发生故障而损坏。公司技术先进,是业界最早推出集成FET 同步整流器的厂商之一,较早推出了高频 SR 系列同步整流产品、去纹波芯片以及业内首款自适应线性去纹波芯片,无供电电容、无补偿电容的集成开路保护LED 驱动芯片等产品,并在漏电保护、低待机功耗辅助供电等领域具有竞争优势。此外,公司在国内率先推出了智能电表智能调压芯片、快充高频GaN 控制和驱动器等。2018-2021 年公司 ACDC 芯片收入从 1.21 亿元增至3.67 亿元,占总收入的比例由 60.94%降至 35.28%,1H22 占比进一步下降至20.83%。公司能够提供 ACF 和 AHB 等不同拓扑类型的业界领先的氮化镓电源方案,能够为客户提供包含 PFC 控制器、GaN 控制、GaN 合封芯片、副边同步整流以及PD协议芯片在内的整套氮化镓方案。

公司拥有完整 DCDC 芯片产品组合,覆盖 5 伏至 700 伏低中高全电压等级。DCDC芯片主要作用是将外部直流输入电压,转换成数字芯片、电子产品执行装置中适用的工作电压,并实现稳定供电,保障电子产品的平稳运行,应用市场包括通讯和服务器、笔记本电脑、安防、电视机、STB/OTT 盒子、光调制解调器、路由器等。公司是业界少数拥有完整 DCDC 芯片产品组合的集成电路厂商,产品覆盖5伏至 700 伏低中高全电压等级。 针对不同电压等级转换需求,公司基于与所需转换电压相匹配的自有工艺,针对性进行电路设计,实现晶粒面积小于竞品,使公司产品形成一定成本优势;同时公司结合下游终端设备的系统应用特点进行优化,并基于自有DCDC 控制技术,实现产品的高效率、高可靠性和良好电源特性。2018-2021 年公司DCDC 芯片收入从0.65 亿元增至 3.75 亿元,占总收入的比例由 32.97%提高至35.96%,1H22占比进一步提高至 47.77%。

公司可提供完整的通讯和服务器电源解决方案,其中部分产品具备国内首创性,部分产品已达到国际先进水平。2019 年,公司基于自有的高压工艺和DCDC控制技术,在国内率先量产应用于通讯和工业市场的65V大电流MOSFET集成降压芯片;2020 年,公司在国内率先推出 100V 大电流降压控制器芯片,同年成功研发出用于 CPU 供电的智能功率级模块(Smart Power Stage,又名DrMOS),该芯片基于公司自有工艺和技术,具有极好的兼容性,单芯片可支持60A 输出电流,打破了欧美厂商垄断。2021 年与 2022 年,公司相继研发车规DrMOS 产品以及90ADrMOS产品,在智能功率级模块产品上持续增强市场竞争力。公司在线性电源芯片领域相继研发出多系列特色产品,推出市场后具有较强的市场竞争力。线性电源芯片主要作用为对外部输入直流电压等进行线性电压调节与管理,通过使功率器件工作于线性状态,实时调节输出电压或电流状态,以保障电子产品的稳定、高效运行。公司基于自研高中低压工艺技术,对不同输入输出电压需求的线性电源芯片进行最优化设计,实现了产品的低静态功耗、高性能与高适用性。以电源配电和保护芯片为例,公司基于工艺和设计技术创新,该技术已处于行业前列水平,具备极高的性价比,可广泛应用于计算机、通讯和消费类电子领域。2018-2021 年公司线性电源芯片收入从0.09 亿元增至2.67 亿元,占总收入的比例由 4.62%提高至 25.61%,1H22 占比进一步提高至28.89%。

公司芯片成品的产销率保持在较高水平,平均单价自2021 年呈上升趋势。2019年,公司产销率为 89.85%,主要是公司开发产品型号较多,多类产品型号处于市场导入初期,公司提前备货以备后期销售,产销率相对较低。2020 年,随着公司产品逐步获得市场认可、销售业务的持续开拓以及市场行情的改善,产销率增至102.83%。2021 年以来,因提前备货产销率降至 90%以下。公司主要产品单价2019年至 2020 年呈现下降趋势,2021 年以来呈上升趋势,1H22 电池管理芯片和信号链芯片单价较高,分别为 1.4378、3.0884 元/颗,其他产品单价均低于1元。

通讯、工业、消费为基,发力计算存储和汽车

汽车在模拟芯片应用中的占比提升,消费电子和计算机占比下降。根据ICInsights 的数据,2016 年汽车占模拟芯片的比例为21.0%,预计2022 年提高到24.7%;工业和通讯分别在 20%、37%附近波动;消费电子、计算机占比预计分别从 2016 年的 11.9%、7.7%下降到 10.8%、6.5%。

国际模拟芯片大厂收入结构向工业和汽车电子倾斜。德州仪器来自工业和汽车电子的收入占比分别由 2013 年的 24%、13%提高到 2021 年的41%、21%,消费电子和通信收入的占比分别由 2013 年的 37%、16%下降到2021 年的24%、6%。类似的,亚德诺来自工业和汽车电子的收入占比分别由 FY2009 的43%、10%提高到FY2021的 55%、17%,消费电子和通信收入的占比分别由 FY2009 的25%、22%下降到FY2021的 12%、16%。TI、ADI 都将工业和汽车作为未来布局的重点领域。

公司来自消费电子的收入占比下降,通讯、计算和存储占比快速上升,汽车实现从无到有。公司产品主要应用于通讯电子、汽车电子、计算和存储、工业应用及消费电子领域。2018-2021 年消费电子收入由 1.47 亿元增至4.27 亿元,占主营收入的比例由 74.2%降至 41.0%;通讯电子收入由916 万元增至3.00 亿元,占比由 4.6%提高至 28.8%;工业应用收入由 3138 万元提高至1.76 亿元,占比由15.9%提高至 20.3%后降至 16.9%;计算和存储收入由 1045 万元增至1.33 亿元,占比由5.3%提高至 12.8%;汽车电子自 2021 年开始贡献收入,为519 万元,占比0.5%。2022 年上半年,消费电子、通讯电子占比分别为 35.3%、33.7%;工业应用、计算和存储占比分别为 15.1%、15.0%;汽车电子占比 0.9%,下游构成更加均衡。

多相控制器与英特尔合作,在笔记本的基础上有望开拓服务器市场。公司与英特尔开展深入合作,开发的多相控制器产品可为 CPU、GPU、ASIC 供电,已开发多款应用于服务器和计算机的多相产品,可同时覆盖服务器、通讯、交换机、笔记本和台式机市场。除多相产品外,公司也可提供 12A/16A/20A 等不同电流档次的降压产品、DrMOS、PoL 等多系列产品。目前公司在笔记本领域可提供完整的PC电源方案,已与中兴、浪潮信息等建立稳定的合作关系,是仁宝电脑、纬创股份、英业达等全球头部笔记本代工厂的合格供应商。我们认为,随着公司更多高端产品的推出,有望开拓服务器市场,根据 MPS 的测算,CPU 和GPU 服务器板级电源方案的可服务市场规模各约 10 亿美元。

汽车电子芯片逐步进入放量阶段,覆盖多个汽车应用方向。在汽车电子领域,公司 2021 年推出国内首款车规级 FET 驱动芯片,并在2022 年研发出国内首款65V车规级 DCDC 产品以及国内首款车规高压 DCDC 控制器,逐步深入汽车电子领域进行产品布局与升级。目前多个产品已实现出货,另有多款产品处于送样和小批量供应阶段。公司产品涉及智能座舱、自动驾驶算力平台、电池管理系统、车载充电机、电机控制域、车身域控制器、大灯控制器、尾灯和氛围灯等多个方向。通过自建可靠性实验室,公司可以对汽车电子芯片等高标准产品进行自主检测管理。作为募投项目之一,公司汽车电子芯片业务有望加速产业化。另外,在新能源市场,公司 BMS AFE、隔离电源、DCDC 芯片等产品已批量供货,下游客户包括禾迈股份、德业科技等行业头部客户。

采用虚拟 IDM 模式,构建三大BCD工艺平台

虚拟 IDM 模式在减少资本开支的同时拥有自有工艺

根据分工情况,半导体企业经营模式分为 IDM、Fabless、虚拟IDM 三种。其中IDM(Integrated Device Manufacture)为垂直整合制造模式,采用该模式的企业完成从设计、晶圆制造到封测的各个环节,整个生产过程不进行委外加工。Fabless 为垂直分工模式,企业专注于半导体产品的设计/验证及最终的产品销售环节,将晶圆制造和封测等环节全部委托专业的代工厂商完成。虚拟IDM(VirtualIDM)为虚拟垂直整合制造模式,企业不仅专注于设计环节,也拥有自己专有的工艺技术,可以要求晶圆厂商配合其导入自有的制造工艺,并用于其自己的产品中,但产线本身不属于设计厂商。

虚拟 IDM 模式在降低成本的同时又拥有属于自身的工艺技术,增加了技术壁垒。相较于 IDM 模式,虚拟 IDM 模式降低了设计企业的初始进入成本,因无需自身组织晶圆制造等生产加工环节,固定资产投入较少,可专注于产品设计与销售环节,运营更加轻便灵活。相较于 Fabless 模式又拥有工艺优势,一般Fabless公司的模拟工艺依赖于晶圆厂,难以形成真正技术门槛和代际差,缺乏长期竞争力,因而较难产生头部企业。虚拟 IDM 模式与 Fabless 模式的主要差异在于是否可基于自有工艺进行芯片制造,表现在生产、采购、销售、研发等环节。

公司采用虚拟 IDM 经营模式,自主开发自有 BCD 工艺平台。全球前十大模拟芯片企业普遍采用 IDM 模式或虚拟 IDM 模式,能够更好地进行设计工艺协同优化,加快产品迭代。公司借鉴这些公司的发展经验和研发模式,主要采用虚拟IDM模式,在主要合作晶圆厂均开发了自有 BCD 工艺平台用于芯片设计制造,通过持续提升工艺平台的性能,使工艺制造水平与芯片开发需求相匹配,以实现芯片最优性能、更高可靠性与效率,更好的进入通讯电子、汽车电子等新兴应用领域。同时,通过设计和工艺的协同优化,公司可以加快产品迭代,增强市场竞争能力。

BCD 是主流的模拟芯片工艺,朝高压、高功率、高密度方向发展

工艺是模拟芯片行业的基础,全球前十大模拟芯片公司均拥有自有工艺平台。模拟芯片企业产品线的拓展和产品性能的提升,离不开特色工艺平台的支持。全球前十大模拟芯片企业均拥有自有工艺平台,以保证自身产品的先进性和独特性,保障产品的持续竞争力。目前最主流的模拟芯片工艺是BCD 工艺,除此之外还有CMOS、BiCMOS、RF/Mixed-signal CMOS 和 RF-SOI 等,其中标准模拟CMOS技术主要应用于 LDO、DCDC 转换器、音频放大器等,BiCMOS、RF/Mixed-signalCMOS和RF-SOI 主要应用于手机无线通信、IoT 设备、毫米波雷达等领域。

BCD 工艺是一种单片集成工艺技术,可以降低功耗、减少干扰、降低制造成本。BCD 工艺能够在同一芯片上制作双极管 bipolar、CMOS 和DMOS 器件,综合了双极器件跨导高、负载驱动能力强,CMOS 集成度高、功耗低以及DMOS 在开关模式下功耗极低等优点,能够降低模拟芯片的功耗、减少不同模块之间的相互干扰,并降低成本。

BCD 工艺朝高压、高功率、高密度三个方向分化发展。BCD 工艺的发展路径是“MoreMoore”和“More than Moore”齐头并进,即在重视制程的更新外,也聚焦于优化功率器件结构、使用新型隔离工艺等方向,朝高压、高功率、高密度三个方向分化发展。

公司已构建中低压、高压、超高压 BCD 工艺平台,并不断迭代

构建三大 BCD 工艺平台,初步形成系统的自研工艺体系。凭借工艺研发团队的持续精进,公司已与国内主要晶圆代工厂合作,构建了0.18 微米的7 至55V中低压BCD 工艺、0.18 微米的 10 至 200V 高压 BCD 工艺以及0.35 微米的10 至700V超高压 BCD 工艺三大类工艺平台,初步形成系统的自研工艺体系。同时,公司BCD工艺已形成 22 项发明专利和 17 项实用新型专利。 0.18 微米的 7 至 55V 中低压 BCD 工艺完成三期迭代,处于国际先进水平。基于该工艺平台,公司进行中低压全集成电源管理芯片的研发,并主要应用于DCDC芯片和大电流等产品,确保相关产品的竞争力,目前已量产国内首款60A 单芯片全集成芯片、大电流 PoL 等多个产品品类,广泛应用于服务器、人工智能、通讯等领域下的低压大电流 CPU 供电场景。公司正在开发中的新一代中低压BCD 工艺将大幅降低电阻和提升效率,基于该新工艺平台的产品迭代将更具优势。2019-2021年公司基于该工艺平台的收入占比分别为 36%/47%/48%。

0.18 微米的 10 至 200V 高压 BCD 工艺平台主要应用于高压、高可靠性芯片的研发,产品已广泛应用于通信和工业场景。公司自主研发的高压BCD 工艺平台主要应用于高压、高可靠性芯片的研发,公司高压 BCD 工艺的器件击穿电压能力较强,特别是在 200V 高耐压应用中具有明显优势。目前该平台已量产热插拔保护芯片、以太网供电芯片、桥式驱动芯片等多系列芯片,广泛运用于通讯电子、工业应用等领域。2019-2021 年公司基于该工艺平台的收入占比分别为0.3%/2%/17%。

0.35 微米的 10 至 700V 超高压 BCD 工艺适用于 ACDC 产品研发,已完成三期迭代。公司自主研发的超高压 BCD 工艺适用于 ACDC 系列产品研发,该平台目前已量产应用于高频 GaN 的 ACF 控制器等多款产品。公司迭代至最新的BCD 工艺平台具备国际先进水平,多款基于该工艺的高性能电源管理芯片产品已实现量产,在晶圆面积、电源效率与耐压等级等多项指标上达到或超过部分国际知名厂商的产品。未来,公司将继续基于国内晶圆厂资源进行工艺技术迭代,开发代表业内先进水平的 90 纳米制程 BCD 工艺平台,既实现供应链的优化调整,也保证产品性能的行业先进性。2019-2021 年公司基于该工艺平台的收入占比分别为22%/22%/18%。

自有工艺提高公司竞争力,通过募投项目继续开发12 英寸工艺平台。基于自有工艺平台,公司相继研发出高集成度大电流系列、高压高精度高可靠性功率管理系列等多类具有首创性的产品,基于自身定制化开发能力逐步从面向消费电子领域为主,向工业应用、计算及存储、通讯电子和汽车电子领域扩展,形成了较为全面的产品覆盖广度。为了保持公司自有工艺技术的竞争力,实现技术和产品的差异化,公司将通过募投项目开发 12 英寸中低压、高压及超高压BCD 工艺平台,进一步增强公司模拟芯片产品的市场竞争力。

芯源系统(MPS)复盘:从MPS 的发展史看公司的成长路径

MPS 专注高性能大功率电源解决方案

芯源系统(Monolithic Power Systems,MPS)总部位于美国,是一家专注于高性能模拟和数模混合集成电路设计、研发和销售的芯片设计公司,产品包括DCDC转换器、ACDC 转换器、LED 驱动、电池管理、位置传感器、D 类音频放大器等,依靠对系统级别和下游应用的深入理解、强大的芯片设计技能以及创新的专有工艺技术,公司可以为计算与存储、汽车、工业、通信和消费等应用领域的系统提供节能、经济、易用的电源管理解决方案。相比友商,公司的解决方案集成度更高、尺寸更小、能源效率更高、精度也更高,从而更具成本效益。公司目前产品料号超过 4000 种,员工超过 2700 名,客户超 10000 家。截至2022 年12月23日,公司市值为 165 亿美元。

DCDC 产品系列(DC to DC Products):DCDC 芯片可用于转换和控制各种电子系统内的电压,如便携式电子设备、无线局域网接入点、计算机和笔记本电脑、显示器、信息娱乐应用程序和医疗设备。相比市场上的其他产品,公司产品的独特竞争优势在于其高度集成、高压运行、高负载电流、高开关速度和小尺寸的特点,可以帮助客户以更少的组件,更小的外形,更准确的电压调节来降低成本并提高可靠性。2021 年该产品系列占公司总收入的95%。

照明控制产品系列(Lighting Control Products):照明控制芯片可用于背光和一般照明产品。用于背光的照明控制芯片为液晶面板(LCD)提供光源系统,应用场景包括电脑、平板、显示器、汽车导航系统和电视等,其光源通常是白光发射二极管(WLED)光源或冷阴极荧光灯。2021 年该产品系列占公司总收入的 5%。

将整个电源系统集成到单个芯片,开发专有工艺建立竞争优势

成立于硅谷,以内生增长为主。公司由 Michael Hsing(邢正人)和JimMoyer于 1997 年在硅谷成立,两人在 Micrel 工作时结识,后因与Micrel 在市场前景和产品设计方面的不同理念,两人相约离职创业。2004 年成功在纳斯达克上市,并成为首批在中国成立芯片研发中心的科技企业之一。成立至今,公司以内生增长为主,仅在 2014 年和 2021 年有两次小型收购。2014 年公司通过收购瑞士Sensima公司获得磁性编码器技术,用于一体化电机驱动模块。2021 年收购设计耐辐射碳化硅器件的种子轮初创企业 LogiSiC。依靠内生增长,公司目前产品种类超过4000中,收入规模超过 12 亿美金。

以将整个电源系统集成到单个芯片为目标,高度重视产品集成度的提高。公司创始人怀着可以将整个电源系统集成到单个芯片上的坚定信念创业,公司成立后在产品研发方面高度重视集成度的提高。比如,刚进入笔记本背光市场时,公司的新技术将原来有70多个分立器件的背光模块做到了只有20多个分立器件的模块。至今公司不但成功地开发出在单个封装中真正集成整个电源系统的单片电源模块,同时还以突破性的专利技术不断超越业界预期。以电池管理产品为例,公司的解决方案采用领先的功率场效应晶体管技术,提供了更高的集成度。

进入 4.0 发展阶段,收入和市值不断攀升

进入 4.0 发展阶段,收入规模预计突破 10 亿美金。公司创业后大概经历了4个阶段,1.0 阶段产品单一,应用领域主要是笔记本电脑;2.0 阶段,产品应用于多领域,包括笔记本电脑、TV、机顶盒、无线等,以消费电子应用为主;3.0阶段,通过专注于汽车、工业、服务器和通信,取得了长期的高增长;目前进入4.0阶段,通过发展电子商务、马达控制、计算机电源管理、电池管理等领域,期望取得均衡发展。随着发展阶段的推进,公司收入规模不断创新高,2021 年收入达12.08 亿美元,同比增长超过 43%。 毛利率保持 50%以上,净利率呈上升趋势。盈利能力看,各数据创业早期波动较大,2011 年后毛利率基本维持在 55%左右,净利率呈上升趋势,研发费率则随着收入规模上升有所下降,2021 年公司毛利率、净利率、研发费率分别为56.8%、20.0%、15.8%。

公司市值进入 4.0 阶段后加速,PE(TTM)最高曾达120 倍。公司上市初期市值较低,2004 年底仅 2.58 亿美金,之后几年市值波动相对不大;2011 年后开始进入上升周期,2013 年公司市值突破 10 亿美金;2018 年随着4.0 发展阶段的推进公司市值加速上升,2021 年超过 200 亿美金。2013-2019 年公司PE(TTM)主要在 50-90 倍之间波动,2020 年疫情后至 2021 年底估值逐步提高到120 倍,2022年以来估值下修,截至 2022 年 12 月 23 日,公司 PE(TTM)为42 倍。

计算与存储、汽车业务收入占比提升,中国是第一大收入来源地

公司产品下游应用分布广泛,可服务市场规模增至210 亿美元。从产品类型来看,公司 DCDC 产品系列占比从 2011 年提高到了 2021 年的95%。从下游来看,公司应用场景广泛,包括计算与存储(存储网络、计算机和笔记本、打印机、服务器和工作站)、消费(机顶盒、监视器、游戏、照明、充电器、家用电器、手机、可穿戴设备、数字视频播放器、GPS、电视、立体声和相机)、通信(网络和电信基础设施、路由器和调制解调器、无线接入点和 IP 语音)、工业(电源、安防、销售点系统、智能电表及其他工业设备)、汽车(信息娱乐、安全、联网应用)等。公司可服务市场规模 SAM 在专有技术推动下不断增长,由2015 年的100 亿美元增至 2021年的 210 亿美元。

从收入占比来看,计算与存储、汽车占比提高。计算与存储由2015 年的17%提高到了 2021 年的 31%,是占比最高的应用,2015-2021 的CAGR 为37%;汽车的占比则由 2015 年的 6%提高到了 2021 年的 17%,2015-2021 的CAGR 为47%;工业的占比稳定在 15%左右;消费和通信的占比有所下降,分别由2015 年的44%、20%下降到 2021 年的 23%、14%。

计算能源革命对电源管理提出高要求,公司前期技术储备丰富。随着处理器的性能不断提升,功耗和电流不断增加,与此同时,CPU 更多IO、更多内存插槽在不断压缩主板上的电源空间,同时为了降低 PCB 损耗以及提高电源管理响应时间,电压轨要更靠近处理器,计算能源革命的这些要求正是公司长期研发的方向。2010年公司开发的 Intelli-phase 技术是全球首个单晶圆高精度电源解决方案;2012年发明的 QSMOD(Quantum State Modulation)基于最精细的数字步骤调制以确定实时输出电压;2014 年首次为英特尔 Grantley 服务器平台提供核心供电方案。

中国是收入的最大来源地。由于看好中国市场,公司2004 便在成都设立子公司,并分别于 2008 年、2019 年增加投资,建立二期、三期研发和测试基地,成都芯源系统有限公司是公司全球运营总部。中国也成为公司最大的收入来源地且销售金额逐年增长,2021 年公司来自中国的收入为 7.0 亿美金,占比58%。

全球战略布局,采用“Semi-fabless”经营模式

全球战略布局,多地建有销售中心。除了在中国、西班牙和美国等组建了工程师研发团队外,公司在多个国家或地区设有区域行政办公室,在中国、印度、日本、韩国、新加坡、美国和欧洲等地设有销售办公室。为了更好的服务客户,公司拥有一批应用工程师,他们直接与客户的工程师一起开发包含公司产品的系统级电子产品。

采用“Semi-fabless”经营模式,与先进的模拟电源晶圆厂合作。公司没有自己的晶圆厂,但在代工厂中导入自己的专有制造工艺,甚至也安装一些自己购买的专有设备,公司的一些技术人员也在代工合作伙伴的工厂中工作。所以公司经营模式与纯粹的 Fabless 有所不同,可以称为“Semi-fabless”模式。公司目前合作的晶圆厂主要有台积电、积塔半导体、华虹宏力、Key Foundry 的8 英寸厂以及中芯国际的 8 英寸和 12 英寸厂,通过这些晶圆厂,公司可以采用先进的模拟电源晶圆制造设备。封装和部分测试也采用外包模式,但在中国成都建有一个6万平方英尺的测试工厂,完成大部分测试工作。

电子商务推出在线编程功能,增加客户粘性。公司电子商务概念始发于2014年,起初的目的是增加与更多用户沟通的渠道,让客户可以很方便地进行小批量购买用于测试评估。之后随着公司不断推出具备在线编程功能的电源芯片和模块,客户可以在网站上在线模拟测试,设置参数,订购半定制化的产品。到货后即可直接使用,无需额外设置参数或重新设计电路板。同时也可支持客户现场可编程,这种概念类似于 FPGA,被称为现场可编程模组(Field Programmable Modules)。


(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。)

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