2023年国芯科技研究报告：国产替代春风破土，芯聚力量筑梦神州

1.公司概览：国产自主嵌入式 CPU 内核先行者

1.1.公司简介：深耕自主可控嵌入式 CPU 20 余年

国芯科技是一家致力于国产自主可控嵌入式 CPU 研发以及自主芯片设计与销售的 Fabless 芯片设计公司。公司成立于 2001 年，总部位于苏州，2022 年登陆科创板 (688262.SH)。按照公司商业模式，2022 年公司主要包括三大板块的主营业务：1）芯片定 制服务、2）自主芯片及模组产品以及 3）CPU IP 授权。公司产品应用也集中在三大板块： 汽车电子和工业控制、信息安全、边缘计算和网络通信。

公司深耕嵌入式 CPU 内核 20 余年，技术积累深厚。公司已成功实现基于 M*Core、 PowerPC 和 RISC-V 三大指令集 8 大系列 40 余款 CPU 内核的自主研发，旗下 SoC 设计平 台可实现 12nm/14nm/28nm/40nm/65nm/90nm/130nm/180nm 等工艺节点芯片的快速开发。 截至 2023H1，公司累计为超过 108 家客户提供超过 155 次 CPU IP 授权，累计为超过 92 家客户提供超过 199 次芯片定制服务。公司信息安全和 IP 授权客户涵盖国家电网、中科院、 清华大学等国家级企事业单位，汽车电子客户包含上汽、一汽、比亚迪、吉利、小鹏等知 名整车厂；埃泰克、经纬恒润、科世达（上海）等 Tier1 供应商；以及潍柴动力、奥易克斯 等多家发动机及模组厂商。

1.2.股权架构：国家产业基金持股，股权激励机制完善

国家级产业基金参股比例超 5%，助力公司长期稳健发展。截至 2023 年 8 月 22 日， 郑茳、肖佐楠、匡启和、苏州国芯联创、宁波梅山旭盛、宁波矽晟为一致行动人，合计持 股约 19.35%。国家集成电路产业投资基金持股 5.48%，为公司第三大股东，该基金由财政 部、国开行、中国移动、烟草总公司等国家政府部门、企事业单位共同出资设立，体现了 国家对于集成电路自主可控的大力支持，也为公司长期发展提供了有力保障和资源赋能。 实控人兼任核心管理层，员工各项激励机制完善。郑茳、肖佐楠、匡启和为公司实控 人及核心管理层，三人均为国务院特殊津贴专家且均具备超过 20 年行业经验，技术履历深 厚。截至 2023H1，宁波矽芯、宁波矽丰和宁波矽晟三家员工持股平台合计持有公司 3483 万股，占公司总股本 10.07%。截至 2022 年，公司总计 365 名员工，其中持股员工 87 人， 占员工总数比例为 23.84%，实现了核心员工个人利益和股东利益有机统一，股权激励机制 较为完善，研发人员平均年薪 48.8 万元，在苏州当地具备较高竞争力，团队稳定性较强。

公司核心管理层均为技术背景，研发团队实力强劲。董事长郑茳历任东南大学博导、 无锡分校副校长，摩托罗拉中国 IC 设计中心经理；总经理肖佐楠历任摩托罗拉苏州设计中 心工程师、部门经理，曾入选国家“万人计划”。副总经理匡启和历任无锡小天鹅和江苏意 源科技部门经理，2003 年至今先后担任公司部门经理，副总经理，管理经验丰富。截至 2023H1，公司研发技术人员达 294 人，同比增长 73%，占员工总数 67%，其中 43%为硕 士及以上学历。公司累计取得发明专利 125 项、有效软件著作权 163 项，研发实力强劲。

1.3.主营构成：自主 IP 构筑地基，三大商业模式协同并进

按照商业模式来分，公司业务主要可分为三大业务线： CPU IP 授权业务、芯片定制服 务和自主芯片及模组产品业务：

1) CPU IP 授权业务（毛利率：100%）：公司将其研发的嵌入式 CPU 内核及 SoC 芯 片设计平台授权给客户并提供全套技术文件资料，供其进行后续芯片设计与量产。 授权 IP 主要为两类：一是基于 M*Core、PowerPC 和 RISC-V 三大指令集所设计的 自主知识产权的 8 大系列 40 余款嵌入式 CPU 内核；二是基于自主嵌入式 CPU 核、 外围应用 IP 模块，结合部分外采模块所建立的、面向信息安全、汽车工控、边缘计算和网络通信的三大 SoC 芯片设计平台，这些平台帮助客户大幅提升芯片设计效率， 缩短研发周期。IP 授权业务的所有前期投入和员工薪酬在支出发生之时即直接计入 当期研发费用，因此无任何变动成本，毛利率为 100%。

2) 芯片定制服务（毛利率：33%~71%）：公司基于自主 CPU 内核和 SoC 设计平台为 客户提供定制芯片设计服务与量产服务。其一，设计服务核心是公司基于客户在功 能、性能、功耗和成本方面的定制需求，对芯片进行定义、设计，验证、测试（委 外），并最终提供经过测试验证的样片。其二，量产服务核心是公司基于设计服务 或客户已有的版图/样片，为客户提供量产服务（委外），并最终交付合格的晶圆或 芯片。芯片定制服务毛利率波动较大，主要由于公司为 Fabless 模式，量产主要通 过台积电等晶圆厂委外进行，而晶圆成本受全球供需和晶圆产能影响，较客户当初 商定的报价有一定滞后性，因此该业务毛利波动较大。

3) 自主芯片及模组产品（毛利率：33%-53%）：公司基于自主嵌入式 CPU 内核和SoC 芯片设计平台，自主设计、量产（委外）并最终交付包括：信息安全、汽车电子和 工业控制、边缘计算和网络通信三类芯片产品。公司现阶段以汽车电子、信创和信 息安全类为主，汽车芯片覆盖车身控制、发动机和新能源电机控制等 12 个场景；信 息安全芯片则聚焦“云”、“边”到“端”的安全应用，覆盖云计算、通信、物联网、 金融电子等关键领域。该板块毛利率随着公司产品构成变化和附加值提升近年呈稳 步上升态势，从下游应用看，公司 2022 年端安全芯片毛利率约为 35%，汽车电子 毛利率超过 50%，云安全芯片毛利率约为 60%。23H1 受到下游整车厂芯片去库存 影响，汽车电子板块毛利率略有微降但整体安全边际仍较宽裕。

国芯科技三大业务以自主可控 CPU 内核和 SoC 平台为核心，协同发展。综上，公司 通过已获授权/开源免费的指令集架构设计自主 CPU IP，衍生出 CPU IP 授权业务，并以此 为基础提供芯片定制服务以及自主芯片和模组研发，在此过程不断贴近客户并及时了解行 业需求，根据市场最新反馈持续更新升级公司 IP 储备，而不断完善的 IP 储备也不断反哺和 赋能公司自身芯片定制和自主芯片业务，继而不断优化产品性能，提升芯片设计成功率和 技术可靠性——三块业务彼此协同，优势互补，不断巩固公司核心竞争力。

1.4.营收量价：定制业务量价齐增，汽车电子芯片高速增长

营收高速增长，芯片定制和自主芯片业务稳步攀升。公司 2022 年营收为 5.25 亿元， 2018-2022 年同比增速分别为 48.8%/18.9%/12.1%/57.0%/28.8%，过去五年复合增长率为 28.1%，营收增长迅猛。从板块看，芯片定制服务、自主芯片及模组产品业务增长较快， 两者营收从 2018 年的 1.59 亿元增长至 2022 年的 4.72 亿元，过去 5 年 CAGR 为 31.3%， 占比也从 2018年的 76.5%一路攀升至 2022年的 89.8%，而 IP授权业务则趋于平缓，2022 年营收 0.41 亿元，占比约 7.9%。

公司业务整体呈现量价齐升趋势。我们拆分公司业务的销量与均价，其 一，公司芯片设计与 IP 授权业务历年次数不多，但历年均价在 160 万-420 万元之间，单价 较高且整体保持均价上升趋势。其二，公司定制量产服务呈现量价齐升趋势。公司 2022 年 定制芯片量产服务出货 169 万颗，同比增长 123.5%，平均售价为 89 元/颗，同比上年（61 元/颗）提升 45.9%，量价齐增，主要是由于国家重大需求领域客户订单增加且委托量产的 产品研发难度高周期长，因此单价显著高于其他领域。其三，公司自主芯片与模组业务销 量下滑，但单价上升比例较高，业务结构上有所调整。2022 年自主芯片及模组业务出货量 从 4460 万颗锐减至 2210 万颗，主要是由于低价值量的 POS 机、智能门锁芯片等消费电 子相关产品出货减少所致。2022 年公司自主芯片及模组销售均价为 10 元/颗，同比增长约 100%，主要受益于高单价的汽车电子芯片大幅增长，对冲了消费电子板块下滑的影响。我 们认为 2023 年随着公司汽车电子芯片逐步放量，云安全、RAID 芯片等高附加值产品占比 逐步提升，公司产品组合有望获得进一步优化，自主芯片业务的量、价均有望保持高增。

1.5.利润三费：费用管控优异，高强度研发铸就长久竞争力

产品结构变化叠加晶圆成本因素影响，毛利率短期承压。2018-2023H1，公司毛利率 分别为 57.9%/58.3%/66.2%/52.9%/42.0%/25.5%，2021-2023H1 呈现下降趋势，主要是 由于：1）2020 年芯片定制服务国家重大需求领域客户占比提升，相关项目研发难度高， 毛利高，拉高该年整体毛利水平，产生一定高基数效应；2）2021 年公司整体营收大幅增 长，营业成本上升，自主芯片及模组营收占比较高，其毛利率较 IP 授权和定制量产略低， 使整体毛利率有所下降；3）2022 和 2023H1 主要系全球缺“芯”影响，上游晶圆制造产 能紧张，定制芯片业务的芯片量产制造成本有所上升，公司公告从 2022 年下半年到 2023 年 Q1 代工成本上升了 26%；而部分大额量产订单的价格于 2021 年 10 月锁定，直到 2022 年下半年才开始确认收入，致使公司 2022 和 2023H1 毛利短期承压。我们认为后续随着全 球缺“芯”和晶圆厂产能趋于缓和，叠加公司产品线不断优化，规模效应显现逐渐摊薄代 工成本，公司毛利率有望于 2023H2 得到显著改善。

销售/管理费用率持续优化。2018-2023H1，公司管理费用占比分别为 10.1%/10.9%/ 9.8%/8.5%/7.2%/11.1%，销售费用占比分别为 11.1%/10.0%/12.0%/9.3%/7.1%/9.2%， 2018-2022 销售费用和管理费用营收占比整体呈现下降趋势，2023H1 由于公司大幅扩张销 售和研发团队招聘规模，导致销售和管理费用率短期有所升高，我们认为随着公司下半年 自主芯片开始放量和确认收入，费用率有望逐步趋稳。受益于公司 Fabless（无晶圆厂）的 轻资产经营模式，公司资产负债率长期处于 15%以下，财务费用一直保持较低水平，因此 也仍有较大的杠杆空间以支撑公司未来的研发和流动资金需求。 高强度研发投入确保公司长久竞争力。公司期间费用的最大支出去向为研发投入， 2018-2023H1 研发投入占比为 33.1%/28.7%/32.3%/22.0%/29.0%/49.9%，研发投入总额 从 2018 年的 6446 万元增长至 2022 年的 1.52 亿元，研发投入增长迅猛，主要是由于 1） 公司近年来大力布局汽车电子、RAID 控制芯片、云安全芯片等自主芯片的研发，2022 年 研发团队同比扩张了 41.8%；2）公司作为 Fabless 芯片设计公司，需要保持高强度的研发 投入以确保其在 CPU 内核研发、芯片产品性能及 RISC-V 等新型指令集上的技术前瞻性， 从而稳固其长期的核心竞争力。

人均创收稳步提升，激励机制完善巩固团队凝聚力。截至 2022 年，公司总计有 224 名 研发人员，同比 2021 年增长 41.8%，占全部员工总数 61.4%。从人均创收来看，公司 2022 年人均创收为 143.8 万元，在人员大幅扩张的前提下同比去年略降 3.6%，显示出较 为高效的人均产出。从员工薪酬来看，2022年公司人均薪资 44.1万，远高当地平均水平， 在苏州本地具有较强人才吸引力。同时公司股权激励机制完善，截至 2022 年持股员工占比 高达 23.8%，使核心员工利益和公司一致，团队稳定性较强。

2.自主可控嵌入式 CPU IP 构筑国产替代护城河

2.1.IP 为嵌入式 CPU 核心，我国 IP 授权产业潜力巨大

嵌入式 CPU 是现代经济不可或缺的核心元器件。按照下游应用领域，计算机处理器可 分为嵌入式 CPU、个人电脑 CPU 和超算/服务器 CPU 三大类。其中：个人电脑和服务器领 域的 CPU 主要由英特尔和 AMD 的基于 X86 架构的处理器所垄断，而嵌入式 CPU 由于 1） 开发相对简单 2）成本和功耗较低 3）定制化和特定应用需求 4）编译优化容易，因此广泛 应用于汽车、消费电子、工控等搭载嵌入式系统的场景。从日常使用的手机、冰箱，汽车， 到高精尖的医疗设备和航空航天领域，均有嵌入式 CPU 的身影。

指令集架构是 CPU 的行动指南。指令集是计算机硬件可以识别和执行的指令的集合， 它定义了处理器可理解和执行的操作、数据处理方式和寻址访存方式，以及每个操作对应 的二进制编码，是计算机系统中硬件和软件交互的规范标准。 指令集架构主要可分为复杂指令集架构（CISC）与精简指令集架构（RISC）。CISC 架构以 X86 为代表，其指令集极为庞杂，单个指令可执行多个低级操作，旨在最大化 CPU 硬件层面的通用运算能力，其具备较高的兼容性，适合复杂运算，但同时指令冗余也使功 耗较高。而以 ARM、RISC-V、PowerPC 和 MIPS 为代表的 RISC 架构指令集则更为精简 易懂，每个指令只执行一项特定的操作，通过多个简单指令的组合实现复杂的操作，其开 发相对简单，更易编译，因此基于精简指令集的 CPU 广泛应用于对执行效率和低功耗要求 较高的嵌入式系统领域。

RISC 指令集崛起重塑市场竞争格局。PC 时代，英特尔和微软达成了“Wintel”联盟， 因此持有 X86 IP 英特尔和 AMD 长期垄断了全球 PC 和服务器 CPU 市场。而进入移动互联 网时代，ARM 处理器的崛起以及安卓和 iOS 系统在移动终端上的成功已经开始撼动 Wintel 联盟的统治地位。近些年随着新能源汽车和物联网这类新兴领域快速发展，由于其免费、 开源、自主可控、可定制化程度高等优势，且为芯片开发者提供了兼具经济性和可定制性 的解决方案，RISC-V、PowerPC 等开源的 RISC 指令集发展迅速。 IP 核是基于特定指令集架构所设计的、在芯片设计中可重复使用的芯片设计模块。IP 核可包括各种各样的功能，如 CPU IP 核、存储器 IP 、通信接口 IP、数字信号处理模块等。 它类似于编程中的函数库，提供了硬件设计中常见或通用的、已获得验证的功能、算法或 接口，以便芯片设计人员将它们集成到自己的芯片设计中，使其得以集中精力开发芯片中 需要定制化的部分，进而缩短芯片设计的周期，减少开发的时间和成本。

IP 授权领域，CPU 为最大下游市场。从 IP 市场产品构成看，CPU 是占比最高的产品， 2020 年市场占比达 35.4%，其次为接口授权（23.2%），GPU 授权（10.5%），三块产品市 占整个 IP 授权市场近 70%。其中 GPU 和 CPU 均属逻辑芯片，是集成电路产业中技术密集 程度最高且国产化率较低的领域，国产替代空间较大。

先进制程迭代愈加催生 IP 授权需求。随着摩尔定律持续演进，芯片单位面积可容纳晶 体管数量随着制程提升而不断增多，以 80mm²芯片裸片为例，在 16nm 工艺节点下，单裸 片可容纳晶体管数量为 21.12 亿个；在 7nm 节点下，晶体管数量为 69.68 亿个，晶体管数 量增长高达230%，意味着同样面积下芯片设计复杂度和成本均会大幅攀升。因此，出于降 低设计成本、加速产品上市周期等因素考量，越来越多的芯片设计公司开始采用经过验证 的半导体 IP。以 28nm 工艺节点为例，单颗芯片设计中可集成的 IP 数量约为 87 个，而演 进至 5nm 时，可集成 IP 数量增长至 218 个，IP 数量随着制程提高指数上升。根据亿欧智 库，2022 年中国半导体 IP 市场规模约为 119 亿元，而随着新能源汽车、AIGC、物联网等 新兴产业的发展，预计 2025 年有望达到 198.8 亿元，未来三年 CAGR 有望达到 18.7%。 中国的 IP 产业在国产半导体产能增加以及产业升级趋势下，行业需求空间不断增长。

2.2.ARM 占据 CPU IP 半壁江山， RISC-V 发展发起挑战

在 IP 授权领域，ARM 架构占据统治性地位。根据 IP NEST 的数据，2022 年 ARM 实 现营收 27.4 亿美元，同比增长 24.5%，占据全球半导体 IP 市场 41.1%的份额，其中： IP 授权收入市场份额为 25.1%，IP 版税收入市场份额达 60.8%。2022Q3 单季基于 ARM 架构 出货的芯片数量已达到创纪录的 80 亿片，累计出货量达 2500 亿片以上。单季营收 7.46 亿 美元（同比增加 28%），其中：IP 授权收入 3 亿美元（同比增长 65%），IP 版税营收 4.46 亿美元（同比增长 12%），营收增长迅猛。 ARM 生态系统完善，下游应用较为广泛。历经 30 多年发展，ARM 架构已经形成完善 的产业生态，其在移动终端、可穿戴设备、物联网、工控、汽车等嵌入式 CPU 市场地位形 成较强的竞争壁垒。根据 ARM 官网，ARM 在智能手机 SoC（如苹果 A 系列 M 系列、高通 骁龙、三星 Exynos 等）和物联网微控制器（如恩智浦 Kinetis 系列、英飞凌 XMC4500 系 列、兆易创新 GD32 系列）等领域占据全球 90%市场份额，汽车电子领域，ARM 架构处理 器在车载娱乐和 ADAS 系统领域（如高通 8155 和英伟达 Orin 系列）占据全球 75%市场份 额，稳坐头把交椅。

2.3.公司 RISC-V 构架带来芯片自主可控新机遇

RISC-V 是一款开源且完全免费的 RISC 指令集架构。RISC-V 于 2010 年始于加州大学 伯克利分校，与 X86 和 ARM 不同，RISC-V 采用 BSD 开源协议，即允许使用者修改和发 布开源代码，并基于开源代码进行芯片和软件的销售，这意味着任何人都可基于 RISC-V架 构进行芯片设计和开发，且无需支付任何 IP 授权费和版税。RISC-V 指令数目仅 40 多条， 相比之下 X86 则超过 3000 条，十分精简，因此开发和编译较为简单，处理速度更快的同 时能够维持较低的功耗。此外，它还支持模块化的设计和可选指令集拓展，可根据不同应 用场景进行灵活的定制和优化，因此非常适合嵌入式 CPU 和物联网等领域。

RISC-V 引领指令集开源趋势，我国半导体产业自主可控或迎宝贵机遇。2015 年， RISC-V 基金会成立，如今已经吸引全球 70 多个国家超过 3100 个会员加入，其中包括英伟 达、高通、英特尔、谷歌等知名机构。2018 年，中国 RISC-V 联盟(CRVA)依托中科院计算 所成立，倪光南担任联盟理事长，目前成员包含百度、华为、腾讯、兆易创新、国芯科技 等。2019 年 10 月，阿里平头哥正式开源 RISC-V 架构的 MCU 芯片平台，进一步促进 RISC-V 的生态建设。除 RISC-V 外，IBM 的 PowerPC 指令集也于 2019 年宣布开源。截 至 2023 年 3 月，全球 RISC-V 架构芯片出货量已突破百亿颗，阿里平头哥开发的玄铁系列 物联网芯片出货量超 30 亿颗，中国企业 RISC-V 芯片出货量达 50 亿颗，占据半壁江山。 我们认为 RISC-V 等开源指令集的高速发展将有望撼动 X86 和 ARM 在芯片架构的垄断地 位，通过 IoT 和嵌入式芯片等领域切入市场，逐渐发展成一个开放和包容的软硬件生态。 同时，RISC-V 也有望助力我国在芯片设计领域绕开 ARM 和 X86 的高昂收费以及潜在的卡 脖子风险，为我国芯片产业链自主可控提供可贵的历史机遇。

国芯科技基于 RISC-V 和 PowerPC 两大开源指令集实现高性能 CPU 核国产化替代。 截至目前，国芯已形成基于上述 RISC-V，PowerPC 和 M*Core 三大自主可控指令集的 8 大 系列 40 余款 CPU 内核，实现了多发射乱序执行、多核总线一致性架构、多核锁步以及多 级 Cache 等主流架构设计，并同步研发了软件集成开发与调试工具链，实现对多种嵌入式 操作系统的支持。 在嵌入式 CPU 领域，公司未来将持续基于 RISC-V 和 PowerPC 指令架构投入研发， 并开展 64 位多核 CPU 的设计。该产品为具有多级流水线的超标量处理器，满足边缘计算 和网络通信领域大数据处理应用的市场，性能上可实现对 ARM A53 CPU IP 核的替代。在汽车电子和工业控制领域，公司在 CRV4 基础上针对电机控制应用扩展了 DSP 指令，设计 实现了 CRV4E。2023-2024 年，公司还将持续投入基于 RSIC-V 指令架构 CPU 的开发， 主要包括面向边缘计算和人工智能应用的高性能 64 位处理器 CRV7 和 CRV7AI（性能可超 越 ARM Cortex-A55），面向汽车电子和工业控制等实时应用的 CRV5 和 CRV6，以及面向 工业 AI 控制领域的 CRV4AI 等。

3.智能化驱动车规 MCU，国产替代前途广阔

3.1.车规 MCU 是汽车电子的核心部件

MCU 是汽车电子不可或缺的核心元器件。车规级芯片按功能主要可分为主控芯片 （MCU/SoC）、功率芯片（IGBT）、传感器芯片(CIS)和存储芯片(Flash) 四大类，车规芯片 广泛应用于汽车的动力系统、智能座舱及自动驾驶系统。MCU，即主控芯片，又称微控制 器/单片机，是将 CPU、存储、外围功能都整合在单一芯片上具有控制功能的芯片级计算机， 其广泛应用于消费电子、汽车、工业控制等嵌入式领域。在汽车电子中，小到车窗、座椅 空调的基础调节，大至发动机控制单元、制动系统控制、转向系统控制、电池电机控制， 安全气囊控制、整车热管理等高阶控制功能，无不有 MCU 的参与。

3.2.新能源汽车是全球 MCU 市场的主要驱动力

全球 MCU 市场潜力巨大。根据 precedence research，2022 年全球 MCU 市场为 282 亿美元，预计 2030 年有望达 582 亿美元，未来 8 年 CAGR 为 9.48%。根据 IHS 和 IC Insights，2022 年中国 MCU 市场规模约为 390 亿元，同比增长 6.8%，预计 2026 年将突 破 500 亿元。随着近年新能源汽车蓬勃发展，汽车电动化、智能化和网联化的趋势使得汽 车产业对电子元器件的需求水涨船高，提高了汽车电子在新能源整车制造中的成本比重， 因而带动了 MCU 的价值量近年来不断提高。

汽车电子是 MCU 第一大下游市场。根据 IC Insights，MCU 主要下游应用为：汽车电 子、工业控制、消费电子、计算存储和通信等，其中：汽车电子占比最大，2021 年市场规 模约为 86 亿美元，市场份额达 39%，且呈现逐年升高态势，是 MCU 第一大下游市场和主 要驱动力。

汽车三化革命重塑整车产业链，MCU 迎来新机遇。在碳中和和汽车“三化”的大背景 下，全球各个主要国家均对燃油车的禁售时间表做出了承诺，电动车对燃油车的替代已不 可逆转。新能源车带来的对汽车能源体系的革命，已经颠覆和重塑了燃油车的整车供应链， 传统“三大件”（发动机、底盘、变速箱）如今已被高度电气化的电池、电机和电控系统所 取代，而 MCU 作为新能源汽车的重要元器件，也有望在汽车智能化趋势下获得价值重估。

新能源汽车高速发展给车规 MCU 带来强劲驱动力。根据中汽协数据，2022 年我国新 能源汽车产销分别完成 705.8 万辆和 688.7 万辆，同比增长 96.9%和 93.4%，产销量已连 续 8 年位居全球第一；截至 2023 年 8 月，我国新能源车市场渗透率达 32.8%（2022 年为 25.6%），未来替代空间仍较为广阔。根据中国市场协会，传统普通燃油车携带 ECU（由 MCU、存储器、传感器、输入/输出接口等集成电路组成的电子控制单元）约为 70 个，豪 华燃油车 ECU 约为 150 个，而智能汽车由于智能座舱和高级别辅助驾驶等高算力需求，其 携带 ECU 数量会激增至约 300 个，为普通燃油车 4.3 倍，而每个 ECU 单元里至少需要使 用一颗 MCU 芯片，因此，随着汽车智能化程度加深，MCU 的需求量也随之增多，这也佐 证了汽车电子在全球 MCU 下游构成占比逐年升高至近 40%的原因。

3.3.汽车智能化驱动 MCU 价值量，高准入门槛构筑行业壁垒

车规 MCU 按照数据总线宽度不同，可分为 8 位、16 位和 32 位。总线宽度即 MCU 单 次处理数据宽度，位数越高，MCU 单次传输的二进制数位数越多，性能越强，但同时功耗 也更高。8 位 MCU 成本/功耗低，便于开发，性能可满足大部分场景需要，广泛应用于风 扇、雨刷、天窗，座椅控制等基础功能领域。16 位 MCU 运算能力更强，能满足更大数据、 更复杂算法的场景，如汽车传感器接口、电池管理系统、车载网络系统、辅助驾驶，行车 安全系统等领域。32 位的 CPU 内核以 ARM 为主流架构，由于 CPU 指令集庞大，软件开 发难度较高，单价一般数倍于 8 位 MCU，因而也有较高的研发壁垒。

32 位 MCU 需求占比独占鳌头。从不同位数 MCU 规模占比来看，目前全球 MCU 芯片 产品以 32 位为主。受益于其体积小性能优的特性以及汽车智能化的趋势，32 位 MCU 销售 额占比已经从 2010 年的 39%提升至 2015 年的 54%，进而跃升至 2021 年 62%。随着汽 车智能化和电动化进一步发展，汽车电子功能将日趋复杂，势必推动车规 MCU 向更高性能， 更小尺寸，更低功耗的方向发展，32 位芯片占比有望进一步提高，从而带动行业的 ASP 随 之升高。截至 2023 年 7 月，国芯科技所有车规 MCU 产品均为 32 位产品。

车规级芯片工艺标准严苛，质量要求极高。汽车芯片工作环境复杂，一旦失灵就意味 着严重后果，因此车规 MCU 对于安全性和稳定性要求极高。与消费和工业级 MCU 相比， 车规级芯片工作环境复杂多变，具有高振动、多粉尘、多电磁干扰、温度范围广等特点， 对温度耐受性要求一般在-40-155℃，同时还要具备耐振动冲击、高低温交变、防水、防晒、 抗干扰能力。同时，由于汽车生命周期较长，产品工作寿命要求为 15-20 年，供货周期要 求也在 15 年以上，因而对产品不良率和可靠性也提出了极为严苛的标准。

车规芯片认证的标准严格，流程漫长，门槛较高，但产品生命周期也较长。汽车芯片 在进入整车供应链前，须同时满足AEC-Q100、IATF16949和ISO26262的三大车规标准： 在设计阶段，必须严格遵循 ISO26262 的功能安全标准；在流片和封装阶段，AEC-Q 和 IATF16949 则是必须满足的标准；而在测试阶段，需遵循 AEC-Q100/Q104 进行测试。

由于车规 MCU 厂商多采用 Fabless 模式，因此主要适用于 AEC-Q 系列和 ISO26262 两项认证。其中：AEC-Q 系列主要对元器件进行可靠性测试，涵盖 Grade 0 至 3 四个等级， 其中 Grade 0 级的工作温度范围达到了-40 至 150 摄氏度，是进入汽车前装市场的准入“门 票”。ISO26262 标准覆盖了从概念设计、产品开发、批量生产到报废的全生命周期所需的 失效防治技术和管理流程，以确保芯片符合汽车安全完整性等级（ASIL）。根据危险事件严 重度、暴露率和可控性等指标，ASIL 被分为 A 到 D 四等，其中 ASIL-D 为最高等级，对功 能安全要求最为严格， QM 则表示不具有功能安全风险。综上，车规级芯片认证过程困难 重重，周期较长，从流片到量产出货，往往需要 2 到 3 年的时间。然而一旦成功打入整车 供应链，就能享受至少 10 年以上的供货周期，从而和下游车厂建立深度绑定。

3.4.车规 MCU 自主率不足 5%，国产替代空间广阔

MCU 市场长期被外资垄断，国产车规 MCU 占有率尚不足 5%。2022 年全球 MCU 市 场主要由美欧日芯片巨头主导，Omdia 数据显示 2022 年全球前六大 MCU 厂商（意法半导 体、瑞萨电子、恩智浦、微芯科技、英飞凌、德州仪器）市场占有率高达 83.4%。与之相 对，2021 年国内 MCU（含消费级）市场 85%被外资把持（2019 年为 94%），MCU 总国产 化率不足 15%，且多集中于消费级产品；而用于车规级 MCU 国产化率则不足 5%，有极大 国产替代空间。我国车规级 MCU 产业长久以来突破较慢，主要可归结为三点原因：1）车 规 MCU 技术工艺严苛，研发周期长，投资风险较高；2）车规认证标准严苛且周期较长， 不确定性较大；3）长期以来传统燃油车市场被欧、美、日品牌统治，因此整车供应链也长 期由外资把控，新进国产供应商想要切入前装市场难度极高。在 2021-2022 年全球缺芯高 潮下，国产 MCU 成功打入汽车供应链，加速了汽车 MCU 国产化进程。

新能源汽车时代自主品牌强势崛起，本土 MCU 厂商迎来更多市场导入机会。新能源汽 车时代，我国多年以来在新能源产业的大力投入，先发优势下已经建立了成熟的产业链和 人才配套，大幅降低了造车门槛，使传统自主品牌和蔚小理等造车新势力借新能源的东风 实现了对燃油车传统豪强的弯道超车。根据乘联会数据，2020 年中国乘用车市场自主品牌 销量份额为 35.7%，2022 年则迅速跃升至 47.3%；2023 年 7 月，自主品牌市场份额达到 创纪录的 53.2%，首次超过 50%。此消彼长，日系品牌从 2020 年的 24.1%大幅锐减至 17.3%，德系、韩系、美系品牌也均有明显下滑。我们认为新能源汽车的动力革命重塑了 全球汽车市场的竞争格局，传统油车品牌的护城河（发动机和变速箱）将逐渐被三电系统所替代，国产品牌凭借国内成熟产业链和软硬件创新优势逐步实现弯道超车，有望带动本 土汽车电子供应链的发展，国产 MCU 厂商也将迎来市场导入的机会窗口，从而重塑车规 MCU 市场的竞争格局。

工艺节点集中在 40nm 及以上成熟制程，不受芯片制裁影响：全球车规 MCU 目前主要 以 40nm-90nm 位制程为主流工艺节点，仅少部分豪华车型会部分采用 28nm 制程的 MCU。 一是由于车载 MCU 本身对算力和集成度的要求不像消费级芯片那么高，因而无需先进的制 程；同时，MCU 内置的嵌入式存储自身制程也限制了 MCU 制程的提升。因此，从主流车 规 MCU 的生产工艺节点看，本土芯片代工厂如中芯国际和华虹宏力已经具备自主制造的能 力。长期来看，随着国内各代工厂在成熟制程工艺上的持续优化和产能扩张，辅以 RISC-V 等开源指令集架构的发展，国内 MCU 厂商通过与上游代工厂的通力协作，有望共同推动国 产 MCU 性价比不断升高，以中低阶车规 MCU 为切入口，把握自主品牌和造车新势力迅速 崛起的时间窗口，逐渐导入整车供应链体系，最终逐步实现国产替代。

3.5.耕耘汽车芯片 14 年，12 条车规产品线全面布局

公司汽车电子芯片产品覆盖较全，与下游整车厂和 Tier1 供应商合作关系紧密。截至 2023 年 8 月，公司已在 12 条产品线上实现系列化布局，涵盖汽车车身控制芯片、动力总 成控制芯片、域控制芯片、新能源电池 BMS 控制芯片、车联网安全芯片、数模混合信号类 芯片、汽车专用 SoC 芯片、安全气囊芯片、辅助驾驶处理芯片和智能传感芯片等。公司与埃泰克、科世达等 10 多家的 Tier1 模组厂商，与潍柴动力、奥易克斯等多家发动机及模组 厂商，和比亚迪、吉利、上汽、奇瑞、小鹏等众多汽车整机厂商都有较为紧密的合作关系。 围绕前述 10 条产品线，公司正全力推进汽车芯片的研发和市场开拓，基于公司汽车芯片进 行应用产品开发的客户已超过 50 家。截至 2023 年 7 月，公司中高端汽车电子芯片已实现 超过 500 万颗出货，在汽车电子市场的影响力不断扩大。

公司成功研发国内首款安全气囊点火驱动专用芯片，打破外资垄断。2023 年 6 月，公 司成功研发了基于公司高压混合信号平台研发的第一代安全气囊点火驱动专用芯片 CCL1600B，该产品可实现对国外产品如博世 CG90X 系列以及意法半导体 L9679 系列相应 产品的替代，打破了外资在该领域的垄断。公司对 CCL1600B 具有完全自主知识产权，并 采用和国内头部车企协同创新的合作方式，产品开发阶段就受到国内汽车整机厂商关注和 开发支持，该产品的研发成功可实现对目前国内该领域占据主导的国外相应产品的替代。 该产品目前已在多家气囊控制器厂商进行产品开发和测试，并与公司已经装车超过百万颗 规模的气囊控制 MCU 形成双芯片方案优势，市场前景广阔。气囊点火驱动芯片产品的研发 成功进一步丰富了公司汽车电子产品线，有助于公司从 MCU 系列产品线拓宽到模数混合专 用芯片领域，对公司未来汽车电子业务的市场拓展和业绩成长性预计都将产生积极影响。

公司的车规级信息安全芯片处于国内领先地位。公司近年陆续推出系列化车规安全芯 片，包括：CCM3310S-L、CCM3310S-T、CCM3310S-H、CCM3320S、CCM3305S 等， 这些芯片通过汽车安全芯片可信安全认证 ACS-EAL5+等级，是目前国内安全芯片在汽车行 业专业安全认证方面的最高等级。上述芯片均基于 40nm eFlash 工艺，采用国芯自主知识 产权的 32 位 C*CoreCPU 安全内核进行设计，具有低功耗、高性能、多功能及高安全性等 特点，芯片内置高等级安全特性的硬件算法协处理器，支持国家商用密码算法及国际标准 算法，根据应用需要签名验签速度可达到从每秒几千次到几十次，数据加解密速度可达到 从每秒几百兆 bit 到几十兆 bit。同时，国芯车规安全芯片包含丰富的接口类型，提供充足的 片内资源，支持苛刻的工作环境，最大限度地满足车内安全应用需求，可为汽车信息安全 及车联网通信提供基础安全服务。目前，公司车规级安全芯片已被多家头部车厂如一汽、 比亚迪、长安和北汽等批量选用，与国芯科技在智能网联汽车安全合作的汽车 Tier1 模组厂 家也已经超过 30 家，包括捷德、华勤技术、华阳、经纬恒润、东软、埃泰克、北斗智联和 云视车联等，主要应用场景包括：OBD(车载诊断)、ETC、TBOX(远程控制系统)、eSIM、 V2X(车辆通信系统)、PEPS(数字车钥匙)等。

公司长期对标恩智浦，有望实现多个车规关键领域国产化替代：

1）车身和网关控制方面：公司 2022 年 4 月推出的基于自主可控 PowerPC 架构的 CCFC2012BC 中高端车身及网关控制芯片应用场景包括整车控制、车身网关、安全气囊、 无钥匙启动、T-BOX 以及空调、座椅和车灯控制等应用，可对标恩智浦 MPC5604BC、 MPC5607B 系列以及意法半导体 SPC560B50、SPC560B64 系列，受到市场普遍欢迎，订 单增加较快，客户包括多家 Tier1 模组厂商和比亚迪、上汽、长安、奇瑞、东风等国内主要 的汽车品牌厂商， 随着该产品前装应用不断放量，2023H2 订单及出货量有望进一步增加。

2）汽车动力总成控制方面：公司已量产 CCFC2003PT、CCFC2006PT等型号，2022 年 8 月成功研发 CCFC2007PT，基于自主 PowerPC 架构 C*Core CPU 内核研发的汽车电 子动力总成及新能源电池管理(BMS)控制芯片，该芯片基于 40nmeflash 工艺，按照汽车电 子 Grade1 等级进行设计和生产，具可靠性，可应用于苛刻的使用场景，从而增加产品应用 覆盖面，可对标恩智浦 MPC5674 芯片，预计 2023Q4 实现量产装车。此外，对标恩智浦 MPC5777 的高端动力总成控制芯片 CCFC3007PT 正在流片中，可覆盖传统的汽柴油发动 机、新型混动发动机及电动机应用需求。截至 2023 年 7 月 24 日，适用于汽车电子动力总 成、底盘控制器、动力电池控制器以及高集成度域控制器等应用的高端多核 MCU 芯片 CCFC3008PT 内部测试成功，目前正在加快应用验证中。

3）SOC 芯片方面：公司基于 12nm 工艺设计的汽车主动降噪 SoC 芯片 CCD5001 研 发进展顺利，应用场景包括汽车音频放大器、音响主机、ANC/RNC、后座娱乐、数字驾驶 舱和 ADAS 应用等。主动降噪 SoC 芯片销售单价通常可达 10-20 美金，当前 100%由外资 垄断，公司产品可对标恩智浦、意法半导体、英飞凌、博世、ADI（亚德诺）等公司的同 类芯片，从而实现对国外产品的替代。

4.公司前瞻布局自主可控需求剧增的信息安全芯片

4.1.国家重大需求领域驱动信息安全产品国产化替代

安全硬件是信息安全市场最大细分市场。信息安全市场分为安全硬件、安全软件和安 全服务三大领域。其中：安全硬件指以物理硬件形态集成到网络中的安全设备，安全软件 指运行在服务器或终端上软件安全产品，安全服务则指贯穿整个 IT 信息安全设施建设过程 所需的计划、设计、建设、管理等全过程。根据智研咨询，2022 年我国信息安全市场中： 硬件占比约 46.2%；软件占比约 39.6%；安全服务市场占比约 14.2%，安全硬件产品为我 国信息安全行业第一大的细分市场。

政府是信息安全行业最大下游市场，自主可控需求强烈。信息安全行业的上游主要是 操作系统、网络服务、网络设备和数据库提供商，中游参与主体为信息安全产品和服务提 供商，下游则是以政府机关、金融机构、电信运营商等信息化程度较高且较为敏感的领域。 根据头豹研究院，中国信息安全行业下游构成中，政府约占 22.7%，电信 18.7%，金融 17.9%，交通 7.1%，教育 6.7%，能源 5.6%，家庭约为 4.1%，G 端和 B 端占据主导。政 府为信息安全第一大市场，主要由于其具有部门多、范围广、分布散等特点，且该领域信 息一般涉及国家机密，敏感程度较高，因此我国政府网络信息安全供应商也一般以国产品 牌产品为主。金融行业的稳定关乎国家经济发展的命脉，尤其用户信息的保护、数据的收 集和存储等场景对信息安全要求也极高。电信领域则由于大量涉及个人及企业信息，因此 也对自主可控的网络信息安全产品有着极大的需求。

4.2.构建信息安全的云计算、云安全市场持续增长

全球云计算市场保持高增。云计算是一种通过互联网提供计算资源的技术模式，企业 和个人无须购买和维护自有硬件设备，即可通过网络随时随地访问云服务商远程服务器上 的算力资源和存储空间，灵活按需付费，从而大幅降低硬件投入成本。根据中国信通院数 据，2022 年全球云计算市场规模约为 4,910 亿美元，同比增长 19%，预计在 AI 大模型、 算力等需求刺激下，市场仍将保持高速增长，预计到 2026 年全球云计算市场有望突破万亿 美元。2022 年我国云计算市场规模达 4,550 亿元，较 2021 年增长 41%，远高于全球增速， 预计 2025 年我国云计算整体市场规模将超万亿元。

云计算快速普及催使云安全需求水涨船高。随着我国数字化转型不断推进，海量的运 算和数据存储需求正在从本地迁移至“云”中，云安全问题也日益凸显，促使政府和企业 对云安全产品的需求不断释放，对云安全产品和服务的投入不断增加。根据 Exactitude Consultancy，2020 年全球云安全市场规模约为 216.9 亿美元，预计到 2029 年将有望增长 到 878.2 亿美元，未来 6 年 CAGR 达 22.1%。根据头豹研究院的数据，2019 年我国云安全 市场规模约为 62.8 亿元，预计到 2024 年将有望达到 364.3 亿元，CAGR 达 42.1%，远高 于全球增速。

国家重大需求领域用户驱动自主云安全产业蓬勃发展。根据国家计算机网络应急技术 处理协调中心发布的《2018 年中国互联网网络安全报告》，云平台已成为网络攻击的重灾 区，在各类型的网络安全事件中，云平台上 DDoS 攻击次数、被植入后门的网络数量、被 篡改的网站数量占比均超过 50%。与此同时，政府机关、金融机构、电力通讯等国家关键 领域沉淀了海量用户隐私和国家机密等敏感数据，因此对云安全的重视程度极高，对云主 机安全及数据安全类产品需求巨大。尤其在中美贸易摩擦加剧和芯片制裁的大背景下，唯 有实现底层安全芯片到终端系统和软件完全“自主、安全、可控”才能确保政府机关、金 融机构等国家关键需求领域的信息系统安全、稳固。

4.3.公司云安全芯片国内领先，量子密码卡实现重大突破

公司云安全芯片产品主要面向服务器、VPN 网关、防火墙、路由器、密码机、智能驾 驶路侧设备、视频监控、电力隔离设备、可信计算和 5G 基站等领域，主要客户有深信服、 信安世纪、格尔软件和国家电网等，已成为国内云安全芯片市场的领先供应商。公司的云 安全芯片不局限于某一类 CPU 芯片，芯片具有标准的高速接口，与鲲鹏、龙芯、兆芯和飞 腾等各类国产 CPU 主板都完成过适配。

公司云安全芯片国内处于领先地位，部分产品比肩国际一线水平。国芯科技云计算安 全系列高速密码芯片可支持多种国密算法和国际通用密码算法，具有 PCI-E/USB/SPI 等多 种外设接口，其中： CCP907T 系列高速密码芯片处于国内领先地位。公司 CCP907T 产品集成了公司自主 研发的高性能安全计算处理单元 SPU，其对称密码算法的加解密性能达到 20Gbps，哈希 算法性能达到 20Gbps，非对称密码算法 SM2 的签名速度达到 6 万次/秒、验签速度达到 4 万次/秒；在 PCIE 控制器升级、安全算法性能的提升、总线频率的提升、包括增加流密码 算法的 SEC 安全引擎增强、IPSEC 特定应用场景下的硬件加速、支持不同应用场景下的功 耗控制优化等方面进行改进，满足新一代安全网关/VPN、服务器、密码机等云端设备的安 全应用，使 CCP907T 处于国内领先地位。 新一代 CCP908T 系列云安全芯片具备国际先进水平。公司 CCP908T 对称算法的加解 密性能达到 30Gbps，哈希算法性能达到 30Gbps，非对称算法 SM2 的签名速度达到 15 万 次/秒、验签速度达到 8 万次/秒，综合性能达到国际龙头企业同类产品的技术指标，具有国 际先进水平。

量子密码卡领域实现重要突破。根据公司公告，国芯科技与合肥硅臻合作成功研发了 一款基于公司 CCP903T 高性能密码芯片和合肥硅臻 QRNG25SPI 量子随机数发生器模组 的高速量子密码卡产品。CCP903T 由公司自主研发，采用 C*CORE C9000 CPU 作为核心， 内部集成多种高速密码算法引擎、安全防护机制和高速通信接口，已通过国家密码管理局 二级密码安全芯片认证。合肥硅臻 QRNG25SPI 量子随机数发生器模组基于量子集成光芯 片研制，已通过国家密码管理局商用密码检测中心测试。该高速量子密码卡遵循国家密码 管理局有关 PCI 密码卡技术规范，支持 PCIE X4、USB OTG 和 UART 等外部硬件接口， 同时支持多种国密算法（如 SM1、SM2、SM3、SM4和SM6）、AES、DES、RSA和 SHA 等密码算法。其功能包括数字签名/验证、非对称/对称加解密、数据完整性校验、量子随机 数生成、密钥生成和安全管理等。产品能够支持高达 7Gbps 的数据加密性能，确保敏感数 据的机密性、真实性、完整性和抗抵赖性，可在 Windows、Linux 以及多种国产主流操作 系统上运行，能够为不同的 CPU 平台提供多线程、多进程和多卡并行处理的高速密码运算 服务。该款量子密码卡可应用于密码机、签名/验证服务器、安全网关/防火墙等安全设备以 及金融、物联网、工业控制、可信计算和国家重大需求等领域。产品的成功研发填补了公 司在量子密码领域的空白，巩固了公司在信息安全芯片领域的领先地位。

4.4.RAID 高可靠存储控制芯片实现国产从 0 到 1 突破

AI+大数据时代，RAID 市场潜力广阔。RAID 指 Redundant Array of Independent Disks，即独立冗余磁盘阵列，是一种把多块独立物理硬盘按不同方式组合起来成一个硬盘 组（逻辑硬盘），从而提供比单个硬盘更高读取性能且安全可靠的存储控制技术，阵列中的 存储控制芯片即为 RAID 芯片，主要用于定位服务器存储器阵列应用，具有大容量、高性 能、可靠性及可管理性四大特点。RAID 技术可通过对磁盘上的数据进行条带化，实现对数 据成块存取，从而提高数据存取速度，其次，此技术通过镜像或者存储奇偶校验信息的方 式，实现了对数据的冗余保护。当前 RAID 技术主要用于服务器领域，具体包括电信服务 器、AI 服务器等的磁盘阵列管理场景。随着以 ChatGPT 为代表的生成式 AI 大模型、机器 学习、云计算等新兴技术的高速发展，每日所产生的数据体量正在指数级扩张，其所带来 的存储安全和高效读取等需求也与日俱增，因此硬件级的 RAID 芯片已成为云服务器领域 不可或缺的重要元器件，市场空间广阔。根据 imarc 的预测，2022 年全球 RAID 控制卡市 场规模为 12.3 亿美元，预计 2028 年将达 14.9 亿美元，未来 6 年 CAGR 为 3.2%。

打破国外垄断，成功实现 RAID 芯片国产化替代。RAID 存储控制芯片长期以来一直由 美国的博通、Adapetec 和 Marvell 等公司垄断，经过多年的研发，国芯已成功开发基于公 司 C*Core CPU 内核 C8000 的第一代 Raid 芯片产品 CCRD3316，该产品具备多个独立的 接口通道、支持连接最多 40 个机械硬盘或 SSD 固态存储盘，兼容 PCIE 标准开发，提供 RAID0/1/5/6/10/50/60/JBOD模式，支持掉电保护和恢复功能且适配国产阵列管理软件，具 有高性能、大缓存、低功耗等特点，可广泛应用于图形工作站、服务器数据库存储、金融 数据库存储等领域。CCRD3316 的性能与博通的 LSI 9361 系列相当，可实现同类产品的国 产化替代，打破了长期以来 RAID 控制芯片被国外公司垄断的局面。

此外，公司还在 CCRD3316 基础上进行了改进， RAID 引擎增加至 4 组（原来 1 组）、 增加 SRAM 至 2MB（原来 128KB）、增加 SATA 数量至 16 个（原来 8 个），支持掉电保护 和 PCIE3.0 标准，以更多地覆盖诸如 AI 服务器等场景对存储容量的要求，截至 2023H1 已 完成晶圆流片。同时，公司正在基于自主高性能 RISC-V CPU （规划加入 AI 引擎）研制开 发第二代更高性能的 RAID 控制芯片 CCRD4516 以用于 AI 服务器等高算力场景，目前各项 工作进展顺利，未来有望实现博通 LSI 96 系列高端 RAID 产品的国产化替代，解决国家在 该领域的无“芯”之痛，打造公司未来重要增长极。

（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。）