2024年成都华微研究报告：国内特种芯片头部企业，创新驱动核心技术国产化进程

1. 能够同时承接数字和模拟集成电路国家重大专项的领军企业

1.1. 集研发、设计、测试与销售为一体的特种集成电路企业

公司作为国家“909”工程集成电路设计公司和国家首批认证的集成电路设计企业， 是少数能够同时承接数字和模拟集成电路国家重大专项的企业。公司采用 Fabless 模式， 专注于芯片的设计、研发、测试与销售，而晶圆加工与封装则主要由外协厂商完成，主 要产品覆盖数字集成电路和模拟集成电路，其中 CPLD/FPGA，ADC/DAC 等主要产品 处于国内领先水平。

1.2. 专注集成电路研发设计，承接多项重大科研任务

历经多次股权转让重组，华微有限整体变更设立股份公司。2000 年 3 月华微有限 设立，2001 年 8 月成都国腾将股权转让给国投电子，2002 年 1 月国投电子及电科大将 股权转让给成都风投和上海华微，2017 年 12 月股东增资，2019 年 12 月自然人股东将 股权转让给持股平台，2012 年，电科大公司和中国电子先后进行股权划转，2021 年 9 月 华微有限通过整体变更方式设立股份公司，于 2024 年 2 月登陆科创板。

公司专注于集成电路的研发和设计。成立三年内通过国家高新技术企业认证、国家 首批集成电路企业认定。2012年推出国内领先的600万门级FPGA和24位高精度ADC， 2015 年推出国内最高精度 31 位 ADC，2016 年推出 2000 万门级 FPGA 产品，处于国内 领先水平。2018 年以来多次承接“十三五”国家科技重大专项，在高性能 FPGA，高精 度 ADC，智能 SoC 等领域持续发力。

1.3. 产品种类齐全，覆盖数字和模拟集成电路两大领域

公司产品分为数字集成电路和模拟集成电路两大类。其中数字集成电路包括以可编 程逻辑器件（CPLD/FPGA）为代表的逻辑芯片,存储芯片及微控制器等；模拟集成电路 包括数据转换（ADC/DAC），总线接口，电源管理及放大器等，芯片产品在电子通信， 仪器仪表，信号处理，数据的分析和存储等方面具有诸多应用。

1.4. 国资背景雄厚，为公司发展提供坚强保障

公司的控股股东为中国振华，其由中国电子持股 54.19%，是首批国家试点大型企 业集团之一 。中国振华直接持有成都华微 52.76%的股份。中国电子是公司的实际控制 人，其通过中国振华持股 52.76%，通过华大半导体持股 21.38%，通过中电金投持股 2.55%， 合计持股 76.69%。

1.5. 保持高水平研发投入，公司营收持续增长

公司营业收入逐年增长且呈现快速上升趋势。数字和模拟集成电路是主营业务收入 的主要来源，2023 年，公司模拟集成电路占主营业务收入比例为 48.38%，数字集成电 路占比为 45.92%，这得益于公司在高端 CPLD/FPGA 和高精度 ADC 等领域的技术积累 和领先的市场地位。

公司高度重视产品研发工作，自筹与国拨研发项目支出相对均衡。公司自筹研发项 目以及国拨研发项目支出总体金额较高，近 5 年来研发费用不断创造新高，于 2023 年达到 1.98 亿元，同比增长 16.75%，且近 5 年内研发费用率始终保持在 20%以上。

1.6. 专注研发二十余年，核心技术持续突破

公司自 2000 年成立以来，专注于特种集成电路的研发、设计、销售与测试，而晶 圆代工与封装等由外协专业厂完成，产品主要运用于电子、通信、控制、测量等特种行 业领域。为保证特种芯片高可靠性，公司具备自主检测线，保证产品高质量输出。

经过多年发展，公司已形成一系列具有自主知识产权的核心技术，包括自主创新 FPGA 架构设计技术、工艺适配设计和高速低能耗设计技术等。通过自主布局布线算法 可提升产品的逻辑单元规模和路由速度，自研统一化验证平台 Uniform Testbench 可高效 支撑 30 亿集成度的超大规模 FPGA 验证。目前，FPGA 产品工艺覆盖 0.22 微米至 28 纳 米，产品规模覆盖百万门级至千万门级，其中奇衍系列产品最高达 7000 万门级，处于 国内领先水平。

1.7. 募集资金主要用于高端芯片研发及产业基地建设

本次 IPO 募集资金共计 150000 万元，其中 75000 万元开展高性能 FPGA、高速高 精度 ADC 和自适应智能 SoC 等芯片的研发及产业化项目，项目实施周期为 3 年，预期 产品将成为特种领域关键核心器件。另有 55000 万元拟用于高端集成电路研发及产业基 地建设，新建研发和检测中心以满足公司的高速增长和未来发展，项目整体建设周期为 3 年，投资内部收益率为 18.92%，静态投资回收期为 6 年。

2. 核心技术独立自主推动 FPGA 国产替代进程

2.1. 可编程特性赋予逻辑芯片广阔市场空间

公司逻辑芯片主要包括 FPGA（现场可编程门阵列）和 CPLD（复杂可编程逻辑器 件），具备用户可编程特性，在航空航天，通信，测绘等领域有广泛应用。FPGA 和 CPLD 具备静态可重复编程或在线动态重构特性，使硬件如同软件一样可以通过程序反复修改， 提高了系统的灵活性与通用性，同时降低了开发时间和设计成本。

现场可编程性是 FPGA 最大的特征，电子工程师可以在 FPGA 平台上编写代码并 反复修改，最终固化形成 ASIC 应用到各种场景，有效地解决了定制电路的不足和传统 逻辑器件门电路数较少的问题。FPGA 通过可编程的开关控制电路结构，这种可编程开 关可以通过多种半导体技术实现，反熔丝、闪存和静态储存器（SRAM）是现代 FPGA 实现可编程性的三种方式，而 SRAM 技术是目前国内公司的主要选择。

SRAM 可编程开关能够运用当前最先进的 CMOS 工艺使其具备更高的集成度和性 能水平，成为其最大的优势。针对其易失性特点，公司采用“Flash IP+配置 Sram”架 构，使器件上电后无需片外加载便可自动加载内部配置数据，有效降低了数据读取能耗， 同时避免了极板数据夺取过程中的窃取风险，保障了数据的安全性与可靠性。

2.2. 可重构编程灵活高效，具备超大规模并行计算能力

FPGA 基本结构包括可配置逻辑模块（CLB），输入输出模块（IOB），内部连线等， 内部连线将大量的最小逻辑单元 CLB 连接起来，形成更大的逻辑功能单元，并最终与 IOB 连接完成信号的输入输出。

作为 FPGA 的最小逻辑单元，CLB 由多个相同的 slice 和附加逻辑构成，每个 slice 内部都包含有查找表（LUT）和寄存器（REG），查找表本质是一个真值表（sram），将 真值表的输出连接到寄存器或者作为输入连接到其他的 slice 中，形成更大的逻辑。下图 以二输入查找表为例完成 D=(A 与 B)或 C 的逻辑功能。

与 CPU 和 GPU 每个时钟周期执行单个指令不同，FPGA 的每个逻辑门在每个时钟 周期都同时进行着某种逻辑运算，对不同数据执行指令流，因此 FPGA 本质上是一个超 大规模的并行计算设备，FPGA 体系也被称为空间体系架构。在实际开发中，流水线计 算与交替计算混合使用的“混合型并行计算”是最常用的并行计算方式。

2.3. 应用领域广泛，市场空间广阔

FPGA 应用广泛，涉猎范围遍及人工智能、5G、数据中心、消费电子、通信、汽车、 军工航天、高端医疗设备、工业制造等多种领域，通讯领域占比 41.3%，这得益于我国 近年来 5G 基站的大规模建设，而控制、测量等行业的芯片需求使得工业领域的市场份 额也超过 30%。根据 Frost&Sullivan 预测的 FPGA 下游市场份额，预计未来 5 年全球通 信、数据中心、人工智能领域的市场份额将保持两位数高速增长。

近年来 FPGA 市场需求持续扩大，预计 2023 年全球有近百亿美元的广阔市场，国 内市场也接近两百五十亿人民币。据 Frost&Sullivan 预测，预计 2025 年全球 FPGA 市 场规模将超过 125 亿美元，国内市场规模将从 2022 年的 208.8 亿人民币提升至 2025 年 的 332.2 亿人民币，三年 CAGR 约 17%。

2.4. 行业垄断现象明显，国产芯片差距逐步缩小

目前，国内 FPGA 主要供应商仍集中在欧美地区，赛灵思 Xilinx（2022 年被 AMD 收购）和 Altera（2015 年被 Intel 收购）2021 年中国 FPGA 市场占有率分别高达 45%和 26%，另有 11%被 Lattice 和 MicroChip 占据，前四家美国公司占据中国 82%的 FPGA 市 场，具有绝对寡头地位。国内同行竞争企业主要包括紫光同创、安路科技、复旦微电等 公司。

国内 FPGA 产业发展较晚，2000 年以后才正式起步，迟于国外十几年，因而工艺水 准、核心技术等方面与国际先进水平还有较大差距。2011 年，Xilinx 和 Altera 先后发布 28nm 工艺制程 FPGA，Lattice 和 Actel 也于 2019 年推出 28nmFPGA 产品，7 年后复旦 微电于国内率先推出 28nm 亿门级 FPGA 产品。目前全球 28nm 工艺制成 FPGA 市场份 额仍主要由四家美国公司占据。但是，随着中国科技必须崛起和核心技术必须自主的战 略需求，国产 FPGA 必将在未来若干年迎来黄金发展时期。

嵌入式框架成为主流，国产芯片差距逐步缩小。当前，FPGA 正从传统架构逐步过 渡到嵌入式可编程系统架构。成都华微瞄准智能异构可编程芯片系统，投资 2200 万元 开展智能 SoC 研发设计，将多个 FPGA 以 IP 形式嵌入 SoC 中，突破嵌入式现场可编程 门阵列（eFPGA）物理实现、自适应深度学习加速器（NPU）架构设计等核心技术，为 用户提供智能计算平台，实现算法、算力、功能、功耗的弹性调整。

公司还瞄准应用处理，研究 32 位高性能 MCU 实现架构，研制高能效嵌入式片上 系统设计，为用户提供最优物联网终端应用处理方案，基于 HWD32 MCU 的微型嵌入 式实时操作系统 V1.0 已取得软件著作权。

2.5. 弯道超车道阻且长，国产替代前景乐观

2021 年 FPGA 市场国产率约为 17%。国内 FPGA 市场中赛灵思和英特尔分别占据 45%和 26%的市场份额。国外主要厂商在发展时间、核心专利、市场份额、人才技术等 方面均处于领先地位。 但是国内 FPGA 市场规模大，产业政策好。“十三五”期间，我国集成电路年均增 速接近 20%，为全球同期增速的 4 倍，国家政策也在财政税收、资金支持、配套建设等 诸多方面给予支持。因此，国内厂商可以从应用端需求出发，开发差异化产品，加大创 新架构和细分市场投入，逐步打破国外同行核心技术垄断地位，提升竞争力。

2.6. 国防建设持续加强，保障特种 FPGA 稳健发展

基于数字信号处理器（DSP）和可编程数字芯片 FPGA 的弹载计算机是当前主流研 究方向和发展趋势。精度高、体积小的精确制导武器是当今世界战争中夺取主动权的重 要装备，作为其核心部件之一的弹载计算机直接决定着武器的精确度和稳定性。基于 DSP 和 FPGA 的弹载计算机有效解决了不同设备之间的复杂并行处理和多种控制算法 实时解算的问题，多次导弹闭环飞行试验结果表明，此类型弹载计算机具有控制精度高、 可靠性高、实时性好等优点。

十年间，精确制导武器使用比例从 8%提升至 70%。精确制导武器成本为普通炸弹 的 10 倍，但误差半径为 1/100，近年来发展迅速。1991 年海湾战争，制导炸弹仅占总投 弹量 8%，到 2003 年的伊拉克战争，美英联军共投下了约 2.73 万枚炸弹，其中 70%是 精确制导炸弹，制导武器使用量大幅提高。俄乌战争中，北约提供的精确制导炮弹基本 上可以做到一枚炮弹灭掉一个俄军目标，给俄军造成大量伤亡。

根据美国国防部发布的《关于涉及中华人民共和国军事和安全发展报告（2022）》， 2021 年中国人民解放军火箭军发射了大约 135 枚弹道导弹用于测试和训练，高于世界 其他国家总和（不包括冲突地区导弹使用）。2021 年，中国继续建造三个固体燃料洲际 导弹发射井场，累计包含至少 300 个新洲际弹道导弹发射井。以导弹为代表的精确制导 武器日益旺盛的需求与快速的发展为特种芯片带来广阔的市场前景。

3. 大力发展数据转换芯片，高精度 ADC 具备较强技术优势

ADC 和 DAC 是真实世界与电子世界之间的桥梁，属于模拟芯片中难度最高的一部 分，被称为模拟行业皇冠上的明珠。ADC/DAC 技术壁垒极高、毛利率极高、下游应用 无数，国内的以 ADC/DAC 为代表的数据转换芯片正成为难得的黄金赛道。

3.1. 高端 ADC/DAC 有着较高的设计壁垒

3.1.1. ADC/DAC 下游应用广泛

ADC(Analog to digital converter)为模数转换芯片，能够将真实世界中的连续的模拟 信号（如温度、压力、声音、指纹图像等）转换成便于处理的、离散的数字信号；DAC(Digital to analog converter)为数模转换芯片，用于将数字信号转换成模拟信号。ADC/DAC 是连 接虚拟世界与现实世界的纽带，广泛应用于通信、汽车、工业控制、消费电子、计算机、 国防军工等领域，根据 IC Insight 数据，2019 年各下游占比分别为 39%、24%、19%、 10%、7%和 1%。

3.1.2. 军品 ADC/DAC 国产替代需求大

国防军工领域对 ADC/DAC 的性能要求更高。雷达、软件无线电、电子对抗、测控、 高性能控制器等军工应用场景中，ADC/DAC 的性能对军品的精度能够产生直接影响。 除采样速率、转换精度外，ADC 芯片的性能指标还有功耗、噪声、温漂、信噪比等。与 其他领域相比，军品 ADC/DAC 往往需要达到高采样率、高精度、低功耗等综合性能更 优的水平。目前我国军用 ADC 国产化率不足 10%，存在国产替代缺口。

3.1.3. ADC 技术壁垒高，是玩家稀少的细分赛道

主要包括采样和量化两个过程。采样过程能够将随时间连续变化的模拟量转换为时 间离散的模拟量，采样速率(sps)为每秒采样的次数。量化过程则将采样环节采集的模拟 信号转变为对应的数字信号，以便后续的系统处理。对于量化环节而言，转换精度越高， 模拟信号被划分的区间数就越多，用来表达模拟信号的数字语言就更加精确。

高端 ADC/DAC 产品存在着极高的设计难度、制造壁垒。在现有的技术条件下， ADC 采样速率和转换精度相互制衡，存在此消彼长的关系。当转换精度越高，需要采 集、比较的数越多，相应的 ADC 芯片的架构也就越复杂，电路规模呈几何级增长，导 致运行时间更长，采样的速率便会越慢。

随着转换精度的提高，ADC 系统对噪声也会更加敏感,设计人员就需要用极其复杂 的数学工具反复进行模拟仿真，并通过各种方法提前对噪声进行排除，设计难度较大。 在设计过程中，设计人员需要从全局出发、综合考虑以求设计的产品达到理想的稳定状 态，高端 ADC/DAC 产品对于设计人员的经验、水平提出了较高要求。

3.2. 承接重大科技专项，高精度 ADC 国内领先

在数据转换领域，公司连续承担高速高精度 ADC 国家科技重大专项和国家重点研 发计划，已掌握高精度 ADC 转换器设计技术，拥有领先的专利算法和架构，在 16 位以 上高精度 ADC 领域处于国内领先地位。

3.3. ADC/DAC 需求旺盛，市场潜力较大

世界半导体贸易统计组织统计，2013-2022 年，全球模拟芯片市场规模年均复合增 长率达 4.45%，并在 2020 年达到了 556.58 亿美元。我国是全球模拟芯片需求最大的市 场。根据赛迪顾问数据统计，2020 年我国对模拟芯片的需求占比达到 69.51%，远超美 国、欧洲以及日本。2020 年信号链芯片全球市场规模约为 223.20 亿美元，其中数据转 换类芯片市场规模约为 84.00 亿美元，整体市场规模广阔。

伴随有源相控阵雷达逐步取代机扫阵列雷达，ADC/DAC 的需求将持续放量。相控 阵雷达是 ADC/DAC 芯片重要的被集成对象。有源相控阵雷达凭借天线技术变革而具备 的扫描速度快、多功能、多目标跟踪、可靠性高、抗干扰能力强等优势，在军用、民用 领域均保持快速渗透，已经成为目前雷达技术发展的主流趋势。据 Forecast International 数据分析，2010 年至 2019 年全球有源相控阵雷达总销售额占比 25.68%。

随着数字相控阵雷达应用逐渐增多，也将为 ADC/DAC 市场带来增量。在有源相控 阵雷达当中，多个收发通道配备一个 ADC/DAC 芯片，而在数字相控阵雷达中，为实现 海量多波束空间合成，为每个收发通道配备等量的射频直采 ADC/DAC，这就使得数字 相控雷达阵中 ADC/DAC 的使用量为模拟相控雷达的多倍，数字相控阵雷达 ADC/DAC 的使用量为模拟相控雷达的多倍。

编辑：火腿肠