2023年紫光国微研究报告 国内集成电路芯片设计龙头

1、 紫光国微：国内集成电路芯片设计龙头

1.1、 持续聚焦集成电路领域，营收业绩稳步增长

紫光国微是国内领先的集成电路芯片产品和解决方案提供商。紫光国微从事集 成电路芯片设计与销售、石英晶体元器件的开发、生产和销售业务，主要产品包 括智能安全芯片、半导体功率器件及超稳晶体频率器件等方面，广泛应用于移动 通信、金融、政务、汽车、工业、物联网等多个领域。公司在研发能力、核心技 术、供应链和客户资源等方面形成了体系化的竞争优势，入选工信部第三批专精 特新“小巨人”企业、第二批第一年建议支持的国家级专精特新“小巨人”名单、 河北省第三批省级制造业单项冠军名单。 多次并购拓展业务范围，聚焦集成电路领域。紫光国微前身唐山晶源裕丰电子 股份有限公司成立于 2001 年，发展初期主要从事石英晶体业务；2012 年公司 收购北京同方微电子、深圳国微电子，布局智能安全芯片、特种集成电路领域； 2013 年子公司深圳国微成立全资子公司紫光同创，开始从事 FPGA 研发；2014 年公司收购西安紫光国芯 76%股权进入存储器芯片领域，后于 2020 年转让并对 该业务进行剥离。公司通过外延实现业务拓展和重心转移，最终形成聚焦特种集 成电路和智能安全芯片两大领域，同时布局半导体功率器件和石英晶体频率器。

紫光国微股权结构稳定，目前无实际控制人。2022 年 7 月 11 日，紫光国微控 股股东紫光集团完成工商变更登记手续，原股东清华控股有限公司及北京健坤投 资集团有限公司全部退出，战略投资人“智路建广联合体”设立的控股平台北京 智广芯控股有限公司承接紫光集团 100%股权，间接控制公司 26%的股份，公司 实际控制人由中华人民共和国教育部变更为无实际控制人；截至 2022 年 11 月 30 日，紫光国微第一大股东西藏紫光春华投资有限公司持有公司 26%股权。与 此同时紫光国微控股或参股多家公司：紫光同芯主要从事安全芯片业务，子公司 深圳国微主要从事集成电路业务，唐山国芯晶源主要从事石英晶体器件业务，深 圳紫光同创主要从事 FPGA 相关业务，西安紫光国芯主要从事存储器芯片业务 现已从公司业务中剥离。

剥离存储芯片业务、聚焦集成电路主业，营收业绩增长稳步。2017-2020 年公 司 实 现 营 业 收 入 18.29/24.58/34.30/32.70 亿元，取得归母净利润 2.80/3.48/4.06/8.06 亿元；其中 2020 年公司营收下降、净利增长，主要原因是 紫光国微剥离亏损的存储芯片业务、子公司西安紫光国芯不再并表，若扣除合并 范围变动影响则营收同口径增长 26.38%。2021 年公司实现营收 53.42 亿元， 同比增长 63.35%，取得归母净利润 19.54 亿元，同比增长 142.28%；集成电路 行业需求持续扩张，公司毛利相对较高的特种集成电路业务规模持续扩大，带动 紫光国微整体的营收业绩稳步上涨。2022 年前三季度公司实现营业收入 49.36 亿元，同比增长 30.26%，取得的归母净利润 20.41 亿元，同比增长 40.03%。

紫光国微持续优化产品结构，带动整体毛利率稳步提升。公司各项业务中，特 种集成电路业务、智能卡芯片业务、石英晶体业务、存储器芯片业务的毛利率 （2017-2021 年五年均值）分别为 72%/26%/18%/4%。公司逐渐向毛利较高的 特种集成电路业务和智能安全芯片业务聚焦，并逐渐剥离毛利较低的存储器芯片 业务。2020 年起存储器芯片业务完全剥离；2020、2021 年公司特种集成电路 与智能安全芯片业务收入合计占总营业收入的 90%以上。2017-2021 年，特种 集成电路业务收入占比从 28.22%增长至 62.98%，毛利率从 62.49%增长至 77.20%，成为公司收入的主要来源。伴随集成电路业务收入占比的持续扩大， 公 司 整体 毛利 率逐 步提 升 ， 2017-2021 年 紫光 国 微整 体 毛 利率 分别 为
33.14%/30.15%/35.78%/52.33%/59.48%。

公司管理费用率降幅明显，持续增加研发投入。（1）紫光国微持续减少折旧摊 销及中介费，2017-2021 年管理费率从 13.07%降低至 4.17%、销售费用率稳定 在 3.7%-6%之间、财务费用率基本维持在 1%以下；（2）公司持续加大研发投入， 2017-2021 年研发费用从 0.83 亿元增长至 6.32 亿元，研发费率从 4.53%增长至 11.83%；2020 年研发费用 3.47 亿元，同比增长 95.46%，投入主要用于成都研 发中心建设、5G 通信设备用小型化 OCXO 及专用 IC 研发、高档石英谐振器产 业化等项目建设；2021 年研发费用 6.32 亿元，同比增长 82.25%，主要用于石 英谐振器技改、新型高端安全系列芯片和车载控制器芯片研发等项目的制造； 2022 年前三季度研发费用为 7.57 亿元，较去年同期增长 37.66%。

1.2、 产品矩阵丰富，持续深耕特种集成电路及智能安 全芯片

公司产品矩阵丰富，应用领域广泛。紫光国微主要业务包括集成电路芯片和石英 晶体元器件方向，产品涵盖智能安全芯片、半导体功率器件及超稳晶体频率器件 等方面；公司产品种类丰富、质量行业领先，广泛应用于金融、电信 SIM 卡、 社保、城市公共交通、M2M（Machine to Machine）、医疗健康、移动支付、身 份识别、通讯基站、汽车电子、工业控制、仪器仪表、物联网等领域。

持续深耕特种集成电路及智能安全芯片，与国内外客户建立合作关系。紫光国 微围绕市场需求有序进行研发项目推进。特种集成电路方面，产品不断丰富迭代， 电源管理芯片新一代 SoPC 芯片顺利开发；智能安全芯片方面，大容量多应用 SE 安全芯片设计定型，车载安全芯片批量出货；在小型化、高频化晶振产品方 面，多次外延研发超结 MOSFET 产品并取得进展。目前紫光国微已与业内主流 代工企业形成长期合作伙伴关系，与全球领先的智能卡卡商、电信运营商、金融 机构、科研院所、社保、交通、卫生等各大行业客户形成紧密合作，产品遍布全 球市场。

2、 智能安全芯片：物联网&车联网浪潮拓展应用场 景，下游需求持续释放

智能安全芯片可独立加密，应用领域广泛。智能安全芯片是可信任平台集成电 路模块，可独立进行密钥生成、加解密，内部拥有独立的处理器和存储单元， 实现数据的存储、传递、处理等功能。智能 IC 卡普遍应用于移动通信、金融支 付、身份识别、公共事业等领域，具体应用包括电信卡、银行卡、社保卡、身 份证、公交卡、加油卡、门禁卡及众多内含安全芯片的卡。据 Eurosmart 数据， 2021 年全球电信 SIM 卡出货量为 49 亿张，占全球智能卡出货量 51.83%。除 传统公共服务、通信和金融领域外，智能安全芯片的应用场景已拓展至工业、 汽车电子等领域，作为轻量化熟悉计算芯片的 MCU 芯片已被应用于汽车电子、 消费电子、工控、计算机等领域，可满足下游对芯片的性能、功耗、灵活度的 更高需求。

智能安全芯片产业规模有望持续扩张，国产替代空间广阔。据 Frost&Sullivan 预测，2022 年智能卡芯片全球市场有望达 36.39 亿美元，中国市场规模有望达 121.22 亿元，扩张趋势有望延续。目前，国内智能卡芯片的本土厂商规模较小、 产值无法满足国内市场需求，大部分市场份额被国外厂商占据，且国内高端芯片 依靠进口，国产替代存在较大空间。国内主要的智能安全芯片厂商包括紫光国微、 复旦微电、中电华大、聚辰股份、国名技术等企业，根据华经产业研究院的数据， 2021 年紫光国微在国内智能卡芯片市场份额占比达 12.77%，排名本土企业第 一，本土企业已有部分产品达到国际顶尖水准。

2.1、 5G、物联网浪潮驱动金融&非金融 IC 卡打开智能 芯片市场空间

金融 IC 卡增发和芯片国产化率提升趋势已经显现，智能卡芯片有望持续放量。 据中国人民银行数据，截至 2021 年末，全国银行卡在用发行数量达到 92.47 亿 张，金融 IC 卡累计发卡量达到 64.5 亿张，金融 IC 卡发行量及占比持续提升； 与此同时，2016-2019 年金融 IC 卡的国产芯片占比从 20.7%增长至 47.1%，芯 片国产化率趋势已经显现。随着银行卡持续增发、金融 IC 卡替换传统磁条卡的 进程不断推进，技术逐步成熟有望促使芯片国产化率趋势延续，国产智能卡芯 片需求有望持续提升。

传统电话卡、eSIM 卡、社保卡等非金融 IC 卡的迭代更新有望打开智能安全芯 片市场的需求空间。（1）我国移动用户规模稳中有升，据工信部的统计，截至 2022 年 9 月末，移动电话用户总数达 16.82 亿户，5G 用户达 5.1 亿户；5G 基 站总数达 222 万个，较上年末净增 79.5 万个，5G 基站建设推动 4G 用户向 5G 用户加快转变，智能卡芯片的需求有望持续增长。（2）根据 GSMA 的预测，2025 年全球物联网终端连接数量将达到 250 亿个，中国物联网终端连接数量将达到 80 亿个。相较于传统 SIM 卡，eSIM 卡在生产运输、交付、终端连接上更有优 势，通信技术的技术发展和终端应用市场需求驱动传统 SIM 卡向 eSIM 卡转型。 eSIM 卡的场景应用拓宽智能安全芯片应用场景，未来有望随物联网的规模化落 地实现放量。（3）截至 2021 年底，全国社保卡持卡人数已达 13.52 亿人，普及 率 95.7%，第三代社保卡持卡人数 1.38 亿，占总量的 10.21%，社保卡尚存较 大的迭代需求。电话卡、社保卡的发放和迭代持续进行有望为智能安全芯片打开 市场空间。

紫光国微深耕安全芯片领域多年、技术成熟，已实现多领域布局。紫光国微是 国内最早从事智能安全芯片相关设计研发的企业之一，已具备品牌影响力和知名 度，产品广泛应用于移动通信、金融支付、物联网、车联网等领域。（1）在通信 领域，公司 SIM 卡芯片业务在中国和全球市场的占有率均名列前茅，深度参与 中国移动新一代超级 SIM 芯片工作；（2）在金融领域，公司产品已通过银联芯 片安全认证、国密二级认证、国际 SOGIS CC EAL、ISC CC EAL4+/EAL6+等 国内外权威认证资质，持续为国内外银行 IC 卡芯片市场提供多种产品方案；（3） 在物联网领域，公司的大容量多应用 SE 安全芯片已设计定型，子公司紫光同芯 的高性能安全芯片产品已对接多个公有云 IoT 平台以及运营商 IoT 平台，此外紫 光同芯携手中国联通发布国内首款支持双模联网的 5G eSIM 产品，已在 CPE 家 庭网关、AR/VR、车载终端、工业互联网等领域广泛应用。

推进高端智能芯片研发项目，产品设计定型已完成。2021 年 6 月至 2022 年 9 月，紫光国微投入 1.27 亿元开展新型高端系列芯片研发及产业化项目，具体产 品包括自主知识产权内核的安全芯片、面向 5G 多应用的大容量安全芯片、面向 5G 车联网 V2X 的高性能安全芯片、面向服务器和云计算的高性能安全芯片等高 端安全芯片。此次项目面向 5G 多应用的大容量安全芯片，目前紫光国微项目产 品的设计定型已经完成。

2.2、 智能网联化释放汽车 MCU 新动能，前瞻布局车载 控制芯片

MCU 可在多种场景下实现组合控制，在汽车上从车身到主控环节被广泛使用。 MCU（Microcontroller Unit）即微控制单元，将计算机的 CPU、RAM、ROM、 定时数器和多种 I/O 接口集成在一片 MCU 芯片上，形成芯片级的计算机，为不 同的应用场合做不同组合控制，协调各系统和显示、键盘、传感器、电机等周边 器件的操作，在消费类电子、汽车电子、工业控制、航天等领域均有广泛应用。 作为 MCU 重要的下游应用领域，汽车从车身至主控环节广泛使用 MCU。

伴随汽车智能网联化趋势，MCU 市场规模有望持续扩张。据头豹研究院数据， 2020 年全球 MCU 芯片市场结构中汽车电子占比为 33%，而中国 MCU 芯片市 场结构中汽车电子占比仅为 16%；汽车智能化网联化时代的到来，使汽车系统 需要更高效能、更高功能的控制单元，伴随车规级产品的不断推出与渗透汽车电 子应用占比将持续上升，汽车电子有望成为 MCU 市场的重要增长点。据华经产 业研究院预测，2025 年全球车载芯片市场规模有望达 111.12 亿美元，中国车载 芯片 MCU 市场规模有望达 42.74 亿美元，2021-2025 年复核增速达 9.96%。

汽车 MCU 国产化发展是大势所趋，国内芯片厂商有望迎来机遇。汽车 MCU 市 场技术壁垒高、周期长、安全性强，国内厂商起步较晚、在车规级芯片市场中处 于弱势地位，国内芯片主要依赖进口。据前瞻经济学人数据，2020 年全球汽车 电子 MCU 市场中，瑞萨电子、恩智浦、英飞凌+赛普拉斯的市占率分别为 30%/26%/23%，海外厂商占据绝大部分市场份额。近年来，国际贸易的不确定 性及全球芯片供应链安全问题凸显，国内厂商加强研发、突破技术壁垒、提高芯 片国产化程度是大势所趋。在国家政策持续加持下，汽车 MCU 国产化替代进程 有望加速，国内芯片厂商将迎来发展机遇。

紫光国微升级业务部署。公司车载安全芯片已实现批量出货，THA6 系列芯片率 先通过 ASIL-D 流程认证和产品认证的多核域控芯片，已取得 AEC-Q100Grade1 可靠性认证，支持 eVita-Full 信息安全要求，能够全面满足汽车应用的安全要求； 基于紫光安全芯片产品的 T-BOX、V2X、eUICC、国六 OBD、数字车钥匙等解 决方案，已得到国内外头部车企、行业联盟认可。2021 年 6 月至 2022 年 9 月， 紫光国微投入 1.31 亿元开展车载控制器芯片研发及产业化项目，车载控制器多 核控制器芯片主要用于汽车整车控制领域，紫光国微此次项目尚在产品研发阶段。

3、 特种集成电路：技术与认证壁垒较高，受益于下 游需求放量与国产化趋势

集成电路是一种微型电子器件或部件。集成电路主要分为存储芯片、逻辑芯片、 模拟芯片、微处理器芯片等。根据 WSTS 数据，2021 年全球集成电路产业规模 为 4630.02 亿美元，其中逻辑芯片与存储芯片规模分别为 1548.37/1538.38 亿 美元，约占集成电路产业总体规模的 33.44%/33.23%，共同构成集成电路产业 的两大支柱。微处理器和模拟芯片分别占比 17%和 16%。

汽车领域对芯片的高性能需求实现特种集成电路的高附加值。芯片产品按用途 可分为消费级、工业级、汽车级、特种级，相较于消费级芯片，工业级、汽车级 芯片对温度、湿度、可靠性等技术要求更高，验证周期更长，产品具备更高的溢 价能力，国际芯片厂商瑞萨电子 2022Q3 汽车芯片的毛利率为 49.3%，工业/物 联网芯片的毛利率为 62.7%。而特种级芯片需满足更加严苛的参数要求，行业 技术、资质壁垒、市场价格接受度均高于汽车级、工业级芯片。紫光国微深耕特 种集成电路设计制造，特种集成电路附加值高，毛利率超过 70%。

3.1、 下游需求放量在即，特种集成电路有望迎来黄金 时期

下游需求持续景气，集成电路产业保持稳步增长。随着消费电子、汽车电子、 工业控制、医疗电子等市场需求的不断提升，集成电路行业增长稳步。未来伴随 5G、车联网、云计算等技术的发展，更多产品或将植入芯片，集成电路产业扩 张趋势有望延续。据 Frost&Sullivan 数据显示，2016-2021 年全球集成电路市场 规模从 2767 亿美元增长至 3838 亿美元，年均复合增速为 6.76%，2022 年全球 市场规模有望达 4080 亿美元；据中国半导体产业协会数据显示，2016-2021 年 中国集成电路市场规模从4336亿元增长至10458亿元，年均复合增速为19.25%， 2022 年中国市场规模将达 12036 亿元。

特种集成电路行业有望迎来发展的黄金时期。特种集成电路及器件是指在高温、 低温、腐蚀、机械冲击等特殊使用环境下仍具有较高的安全性、可靠性、环境适 应性及稳定性的集成电路及器件。特种集成电路的发展备受国家关注，国家出台 相关产业政策积极支持特种集成电路产品的国产化进程。随着中国电子设计与制 造技术水平的全面提升，国内特种集成电路行业有望迎来发展的黄金时期。

3.2、 技术实力构筑竞争壁垒，持续创新丰富产品矩阵

特种集成电路产品矩阵丰富，核心技术国内领先。紫光国微旗下子公司国微电 子主要从事特种集成电路业务，产品包括微处理器、可编程器件、存储器、网络 总线及接口、模拟器件、SoPC 系统器件和定制芯片等七大系列，近 500 个品种， 同时可为用户提供 ASIC/SOC 设计开发服务及国产化系统芯片级解决方案。公 司掌握了高可靠微处理器的体系结构设计、指令集设计和实现技术，建立了单片 及组件总线产品的设计、验证和测试平台，在国内处于领先地位。

紫光国微具备行业领先优势，持续研发拓展新品，高射频 ADC 有望成为公司新 增长点。紫光国微特种集成电路业务已具备先发优势。公司特种储存器、网络总 线、接口产品处于行业领先地位，特种 SoPC 平台产品的系统级芯片已获得客 户认可，公司行业地位领先已具备先发优势。与此同时，紫光国微持续研发推出 新品，完善产品种类。2022 年（1）公司推出了 2x 纳米的低功耗 FPGA 系列产 品；（2）在特种存储器方面，公司开发特种 Nand FLASH、新型存储器等多个 种类；（3）在模拟产品领域，公司向用户提供齐套的二次电源解决方案；（4） 2022 年 H1 推出的高速射频 ADC、新型隔离芯片等新产品也已初步获得主要用 户认可，有望在“十四五”期间成为公司新的增长点。

加大高端特种集成电路投入，聚焦数模转换、视频处理芯片研发及产业化建设。 2022 年 12 月 27 日紫光国微审议通过了《关于变更部分募集资金投资项目的议 案》，公司计划将子公司紫光同芯实施的“新型高端安全系列芯片研发及产业化 项目”、“车载控制器芯片研发及产业化项目”变更为子公司国微电子实施的“高 速射频模数转换器系列芯片及配套时钟系列芯片研发及产业化建设项目”、“新型 高性能视频处理器系列芯片研发及产业化建设项目”以及“科研生产用联建楼建 设项目”： 1) 高速射频模数转换器系列芯片及配套时钟系列芯片研发及产业化建设项目 投资总额为 2.43 亿元，项目建成后最高可达到年产高速射频模数转换器芯 1 万颗、低延时射频模数转换器芯片 1 万颗、高性能配套时钟系列芯片 2 万 颗，预计可实现营业收入为 1.75 亿元，年利润总额为 0.99 亿元； 2) 新型高性能视频处理器系列芯片研发及产业化建设项目投资总额为 3.05 亿 元，项目建成后预计每年可生产 4 万颗 4K 高性能多核视频处理器、4.5 万 颗 4K 高性能 AI 视频处理器，预计可实现营业收入为 3.78 亿元，年利润总 额为 2.35 亿元。 紫光国微聚焦子公司深圳国微、变更可转债募投项目转向优势业务方向，弥补公 司在高端射频模数转换器市场的空白，有望在模拟 IC 领域拓展新的业务增长点。

4、 紫光同创：FPGA 市场空间广阔，集成化趋势下 布局 SOPC 有望持续受益

4.1、 5G+新兴市场驱动，市场空间广阔

FPGA 可编程、灵活性高、可并行、低延时，是 5G 通信及人工智能发展的理想 解决方案。根据《复旦微电招股说明书》，FPGA（现场可编程门阵列）是一种 硬件可重构的集成电路芯片，通过在硅片上预先设计实现具有可编程特性，可通 过软件重新配置芯片内部的资源来实现不同功能，广泛应用于数据中心、航空航 天工程、人工智能、工业、物联网以及汽车等领域。FPGA 拥有软件的可编程性 和灵活性、兼具硬件的并行性和低延时性，相较于 ASIC、GPU 等处理器更为灵 活，具备上市周期和成本优势。在 5G 通信、人工智能等迭代升级周期频繁、技 术不确定性较大的领域，FPGA 是较为理想的解决方案。

FPGA 芯片将向先进制程、高密度化发展，本土企业市场空间广阔。据 Frost&Sullivan 数据，2019 年性价比和良品率较高的 28nm-90nm 制程的 FPGA 芯片市占率达 63.3%，功率低高性能的 28nm 以下制程的 FPGA 芯片市占率为 20.9%。实现28nm级FPGA量产的公司多为赛灵思等国际厂商，国内紫光同创、 安路科技、复旦微电等先后推出 28nm 工艺制程 FPGA。随着 5G 通信设施的全 球部署、汽车辅助驾驶的逐渐成熟、数据中心需求的增长、人工智能领域的拓展 开发，以及越来越高速率、超精密的技术要求，28nm 以及更先进工艺制程的 FPGA 的需求将持续扩大，本土企业市场空间广阔。

FPGA 市场增长趋势或将延续，2019-2025 年国内 FPGA 市场增速有望达 16.98%。根据 Frost&Sullivan 数据及预测，2019-2025 年全球 FPGA 市场有望 从 56.8 亿美元增长至 125.6 亿美元，年均复合增速为 14.14%；中国 FPGA 市 场有望从 129.6 亿元增长至 332.1 亿元，年均复合增速为 16.98%。

工业、通信等下游领域引领 FPGA 市场需求。据 Frost&Sullivan 预测数据，2022 年，通信/工业/数据中心/汽车/消费电子/人工智能在国内 FPGA 下游应用中分别 占比
41.52%/31.23%/10.54%/6.94%/5.89%/3.88%。（1）在通信领域，FPGA 应用在数据接入、传送、路由器、交换机、无线通信基站和射频处理单元的多种 电路板中，实现接口扩展、逻辑控制、数据处理、单芯片系统等各种功能。其中 5G 基站的建设需满足高速率、低时延、高流量、大连接数等性能，而 FPGA 的 灵活性能够随时改变芯片内部的连接结构，从而实现不同逻辑功能，成为理想的 解决方案，通信基站数量增多将带动 FPGA 零部件用量增加；FPGA 主要应用 在收发器基带中，计算复杂度伴随 5G 建设中通道数的增加，FPGA 定价有望提 高；伴随 5G 领域的持续布局，FPGA 有望实现量价齐升。（2）在工业领域，FPGA 应用于视频处理、图像处理、数控机床等方向，实现信号控制和运算加速功能。 随着全球新一代通信设备部署、工业智能化进程加快以及人工智能与自动驾驶技 术等新兴市场领域的发展，FPGA 芯片市场需求有望持续高度景气。

新兴应用市场需求涌现持续拓宽 FPGA 的应用场景。FPGA 芯片已成为支持消 费电子、汽车电子、数据中心、人工智能等新场景应用的优质选择。（1）FPGA 较短的开发周期能够匹配消费电子产品较快的迭代周期；（2）FPGA 可为汽车电 子需求提供灵活的低成本高性能解决方案；（3）FPGA 能使数据中心的不同器件 更加有效地协同，避免数据转换导致的算力空耗；（4）FPGA 在矩阵运算、图像 处理、机器学习、非对称加密、搜索排序等人工智能领域应用前景广阔。新兴市 场需求的不断涌现为 FPGA 持续拓宽应用场景，打开增量空间。

全球 FPGA 市场寡头垄断，海外巨头占据主要市场份额；国内厂商纷纷布局 FPGA，国产替代正在进行。全球 FPGA 市场由两大巨头 Xilinx 和 Intel 垄断， 同时在硬件设计和高端的 EDA 软件设计上都形成了极强的技术封锁。据 Frost&Sullivan 数据，2019 年中国 FPGA 市场中按销售额统计 Xilinx 和 Intel 分 别占据 55.1%/36.0%的市场份额。国外企业起步较早，Xilinx、Intel（Altera）、 Lattice、Microchip 等公司通过近 9000 项专利构筑了牢固的知识产权壁垒，形 成产业生态链优势，2019 年四大厂商的销售额市场占有率合计达 90%以上。国 内厂商包括紫光同创、复旦微电、成都华微电子、安路科技、高云半导体等纷纷 布局 FPGA，逐步进行国产替代。

4.2、 国内 FPGA 龙头，产品系列丰富

国内 FPGA 龙头厂商，产品系列丰富。紫光国微子公司紫光同创是国内 FPGA 龙头厂商，目前公司有 Titan 系列高性能 FPGA、Logos 系列高性价比 FPGA、 Compa 系列 CPLD 共 3 个系列可编程逻辑器件产品，广泛应用于通信、图像视 频处理、数据分析、网络信息安全、仪器仪表等行业。

业务模式定位通用领域，竞争优势凸显。紫光国微旗下国微电子的 FPGA 产品 主要应用于特种领域，2013 年成立子公司深圳同创国芯（现紫光同创），紫光同 创 FPGA 产品主要覆盖通用市场。与通用芯片相比，特种级芯片的工作温度范 围更大，电路设计和工艺处理更复杂，检验标准更高，造价和维护费用高昂，行 业壁垒高。紫光同创作为紫光国微的通用芯片衍生公司，依托原有的特种芯片生 产技术和经验有望形成竞争优势。

紫光同创持续加大研发投入，深化战略布局。（1）2021 年紫光同创完成新一轮 增资，在普通产品领域大规模 FPGA 顺利实现量产发货，中小规模 FPGA 产品 型号谱系进一步完善，公司在视频图像处理、工控和消费市场领域增长迅速，产 品总发货量实现翻倍提升。（2）在产品创新方面，公司第一代 SoPC 系列产品 顺利研发，内嵌处理器、可编程模块、高速接口及多种应用类 IP 等丰富资源， 拥有控制运算处理、智能运算处理、高性能计算等多个子系列产品分支，为嵌入 式终端、工控、图像视频、通讯等领域提供系统级解决方案，具备竞争优势；第 二代 SoPC 产品面向人工智能、机器视觉等领域，研发正在进行。与此同时公 司持续加大研发投入，成立第二大研发基地紫光同创成都研究所，推动公司深耕 高精尖技术领域、提升工程量产能力。

4.3、 集成化或为产业发展趋势，布局 SOPC 有望持续 受益

全球 FPGA 龙头厂商 Xilinx 产品趋于集成化。美国 Xilinx 公司发明了 FPGA 及 可编程 SoC，是全球 FPGA 龙头厂商，据中国安防行业网数据，Xilinx 全球 FPGA 市场份额达一半以上，65nmFPGA 产品市占率达 90%，主要用于军品和宇航。 Xilinx 的产品不断趋于小型集成化：Virtex 系列产品尺寸从 2002 年的 0.15um 到 现如今的可做到 16nm，产品面积持续缩小；与此同时 Virtex 系列产品可将 ADC/DAC 集成至 FPGA 中从而实现芯片更为丰富的功能，并且 FPGA+ADDA 的异构集成可降低功耗。全球 FPGA 龙头厂商 Xilinx 的产品已趋于集成化发展。

Xilinx 旗下产品的 SOC 方案相比分立器件方案可降低功耗、节省卡板面积，集 成化或为芯片产业发展趋势。SoC 片上系统（System-on-a-Chip、系统级芯片） 是将处理器、端口、GPU、DSP、FPGA 等所有组件集成在一个硅薄膜衬底上。 与传统主板相比 SOC 尺寸更小、效率更高；与分立的多芯片系统相比 SOC 集 成了芯片硬件与软件互联的结构，减小了整体的体积、功耗，一体化系统更可靠。 据 Xilinx 发布的 An Adaptable Direct RF-Sampling Solution 记载，“8 收 8 发” 的Zynq UltraScale+MPSoC 芯片采用分立的FPGA+ADDA 方案，功耗约28W； 而 Zynq UltraScale+RFSoC 芯片采用集成方案，在节省 2 块 17mm*17mm 面积 的同时功耗下降至 9W。据 Xilinx 发布的 XDF-RF Solutions with Zynq ® UltraScale+™ RFSoC 记载，8T8R 200MHz Band 42 Radio 的 RF-SOC 方案产 品相比分立器件方案可节省 70%功耗与 42%板卡面积。集成化或为芯片产业发 展趋势。

复盘计算机和手机芯片组的发展，均是从分立走向集成。

（1）在 4004 处理器时代，CPU 仅具备运算功能、无 DMA 控制器等，计算机 需要很多芯片形成芯片组来控制外围的输入输出设备、提供 DMA 总线等功能设 计；伴随集成电路与计算机的发展，计算机中芯片数量下降、功能渐渐整合，逐 步发展为由南桥和北桥两个芯片组成；2008年Intel开启酷睿时代，内存控制器、 集成显卡等北桥芯片被集成在处理器上，桌面处理器逐渐 SoC 化，原来的南桥 芯片会提供更多的外围设备连接功能同时也改名为 PCH（平台控制器）；到了现 在，部分 I/O 链接功能直接集成进入 CPU、芯片组逐渐形成完整的 SoC，集成 化是产业的发展趋势。2018 年据 anandtech 报导，Intel 展示内置 Altera Arria 10 GX 1150 FPGA 的 Xeon Gold 6138P 处理器，目前已经将 FPGA 和 CPU 集成 在一起用于数据中心使用。

（2）在 1G 向 5G 的发展过程中手机从通讯机逐渐演变成智能机，伴随功能的 丰富而形态整体趋于小型化。2008 年苹果公司智能手机的示范效应使多点触控、 指纹技术等应用爆发，触控及指纹等各种芯片开始陆续上机，同年苹果开始自研 SoC 芯片；2010 年苹果发布 iPhone4 搭载 SoC 芯片的 A4 处理器，三星、华为 等其他厂商纷纷开启智能手机及 SoC 芯片的发展；2014 年华为海思推出的第一 款手机 SoC 芯片麒麟 910 是 28nm，后于 2020 年发布了基于 5nm 工艺制程的 手机 SoC 芯片麒麟 9000。从通讯机到智能机，手机芯片组从基带芯片、应用芯 片等各种功能芯片的分立逐渐发展为 SoC 集成化。

未来 FPGA 或将向集成化发展。集成化可降低芯片功耗，增加通道数，可实现 芯片更高灵活性及更强适应性，目前 Xilinx 已实现提供 FPGA 和 SoC 的产品组 合方案；与此同时 FPGA 厂商逐渐从单纯的提供芯片及开发工具方案向客户提 供系统级解决方案转变，未来 FPGA 或将向集成化发展。

紫光国微布局 SOPC，有望随芯片集成化发展持续受益。SOPC（System On a Programmable Chip）可编程片上系统将处理器、I/O 口、存储器以及其他功能 模块集成到一片 FPGA 内，是基于 FPGA 解决方案的 SOC 片上系统设计技术。 紫光国微已推出具备现场可编程功能的高性能系统集成产品，并获得客户认可。 公司第一代 SoPC 系列产品研发进展顺利，内嵌处理器、可编程模块、高速接 口及多种应用类 IP 等丰富资源，拥有控制运算处理、智能运算处理、高性能计 算等多个子系列产品分支，为嵌入式终端、工控、图像视频、通讯等领域提供极 具竞争力的系统级解决方案；公司第二代 SOPC 面向人工智能、机器视觉等领 域，已经启动研发。随着特种 SoPC 平台产品的广泛应用，系统级芯片以及周 边配套产品已经成为公司的重要收入来源之一。芯片产业集成化发展趋势下紫光 国微有望持续受益。

5、 盈利预测

紫光国微是国内集成电路芯片设计企业，业务覆盖特种集成电路、智能卡安全芯 片、石英晶体器件、FPGA 领域。

1）特种集成电路：紫光国微特种集成电路业务核心技术国内领先，产品包 括微处理器、可编程器件、存储器、网络总线及接口、模拟器件、SoPC 系统器件和定制芯片等七大系列，近 500 个品种，是公司的主要收入来 源。未来特种集成电路市场有望受益于信息化、智能化趋势，保持高度 景气。紫光国微当前在手订单充足、库存充沛；公司变更可转债募投项 目加大高端特种集成电路投入，聚焦子公司深圳国微，对数模转换、视 频处理芯片研发及产业化建设。特种集成电路技术与认证壁垒较高，公 司技术储备深厚、深度绑定优质客户，未来紫光国微有望受益于下游需 求放量与国产化发展趋势。我们预计 2022-2024 年紫光国微特种集成电 路业务收入有望达 50/73/99 亿元，年均复合增速为 40%，毛利率水平 有望维持在 76%-80%之间。

2）智能卡安全芯片：紫光国微智能卡安全芯片业务包括智能卡安全芯片和 智能安全终端芯片。公司深耕安全芯片领域多年，掌握多项核心技术， 已实现在金融、通信、物联网等多领域布局。未来物联网、车联网浪潮 有望拓展应用场景，电话卡、社保卡等非金融 IC 卡和金融 IC 卡的迭代 或将释放智能安全芯片需求。我们预计 2022-2024 年紫光国微智能卡安 全芯片业务收入有望达20/24/29亿元，保持20%的年均增速稳步增长。

3）石英晶体器件：紫光国微布局石英晶体器件较早，业务增长稳步。未来 网络通讯、物联网、汽车等行业对电子的集成化需求有望提升晶振器件 等小型元件的市场规模。我们预计 2022-2024 年紫光国微石英晶体器件 业务收入有望达 3.5/4.4/5.5 亿元，年均复合增速为 25%。

4）FPGA：紫光国微子公司紫光同创是国内 FPGA 龙头厂商，目前公司有 Titan 系列高性能 FPGA、Logos 系列高性价比 FPGA、Compa 系列 CPLD 共 3 个系列可编程逻辑器件产品。与通用芯片相比，特种芯片技 术要求及壁垒更高，紫光国微依托原有特种集成电路的生产技术和经验 向通用 FPGA 方向拓展；集成化或为 FPGA 产业发展趋势，紫光同创 布局 SOPC 业务，加大研发投入，未来有望持续受益。我们预计 2022-2024 年紫光国微特种集成电路业务收入有望达 11/14/18 亿元，年 均复合增速为 28%。

5）其他业务：公司其他业务收入占比较小，未来有望维持稳定增长。

综上所述，我们预计 2022-2024 年紫光国微有望取得营业收入分别为 74.32/101.45/133.25 亿元，年均复合增速为 34%；毛利较高的特种集成电路业 务在公司营业收入中的占比或将持续增加，我们预计 2022-2024 年紫光国微公 司综合毛利率有望分别达 63.36%/63.88%/63.56%。

（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。）