2024年芯海科技研究报告:信号链+MCU双平台驱动,AIPC升级核心受益
- 来源:方正证券
- 发布时间:2024/07/08
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芯海科技研究报告:信号链+MCU双平台驱动,AIPC升级核心受益。信号链+MCU双平台驱动,24Q1业绩拐点已至。芯海科技是一家集感知、计算、控制、连接于一体的全信号链芯片设计企业,专注于高精度ADC、高可靠性MCU、测量算法以及物联网一站式解决方案的研发设计,产品广泛应用于工控、消费、汽车等多个领域,下游客户涵盖荣耀、vivo、OPPO、小米、华米、麦克韦尔、飞科、汇川、汉威、四方光电、南方电网等全球知名企业。公司23年营收呈现逐季度增长的趋势,23H2随着市场需求逐步复苏及客户库存结构逐步优化,下游客户需求有所增加,23Q4公司实现营收1.49亿元,同比+12.9%,环比+18.3%。24...
1 信号链+MCU 双平台,业绩拐点已至
1.1 信号链+MCU 双平台驱动,产品布局全面
芯海科技是一家集感知、计算、控制、连接于一体的全信号链芯片设计企业, 专注于高精度 ADC、高可靠性 MCU、测量算法以及物联网一站式解决方案的研发 设计。采用 Fabless 经营模式,公司产品被广泛应用于多个领域,如工业测量 与控制、通信与计算机、锂电管理、消费电子、汽车电子、智慧家居、智能仪 表以及智慧健康等。 基于对高精度 ADC 技术及高可靠性 MCU 技术的深刻理解,公司掌握了全信号链 芯片设计技术,创新研发出智慧 IC+智能算法、云平台、人工智能、大数据于 一体的 一站式服务方案,并与客户 A、客户 B、荣耀、vivo、OPPO、小米、华 米、麦克韦尔、飞科、汇川、汉威、四方光电、南方电网、南京德朔、美的、 香山衡器、乐心医疗、锂电某龙头公司等知名企业建立了紧密的合作。

芯海科技拥有完整的信号链芯片设计能力,核心平台技术为高精度ADC技术及高 可靠性 MCU 技术。 ADC 是模拟/数字转换器:主要功能是将自然界的模拟信号转换成数字信号,例 如将温度、压力、声音或图像等,转换成更容易储存、处理和传输的数字形式。 公司的 ADC 系列产品特点为:(1)高精度,最小可测量信号达到 42nV,适合不 同信号大小和信号范围的仪器仪表测量使用;(2)线性度高,最大线性误差不 超过 10ppm,可以满足各类高精度测量场景的误差要求;(3)受到温差影响较 小,最大 增益温漂小于 3ppm,能够适合不同温度条件下的工业应用环境,并内 置温度传感 器,精度可以达到正负 2 摄氏度,满足各种电子设备温度变化条件 下的软件补偿要求,适用于高精度天平及其他仪器仪表的测量。 MCU 芯片:是微控制单元芯片,又名单片机,是把中央处理器、内存、计数器、 串口等周边接口都整合在单一芯片上,形成芯片级的计算机,为不同的应用场 合做不同控制功能。
公司于 2008 年便开始开发完全自主知识产权的 MCU 内核并推出包含高精度 ADC 和 MCU 的 SOC 芯片 CSU1200,于 2010 年推出首颗通用 MCU 芯片。
1.2 股权结构稳定,激励计划加强凝聚力
公司股权结构稳定,实控人为公司董事长兼总经理卢国建,直接持有芯海科技 27.98%的股份,并间接通过芯联智合持有公司 4.35%的股份。卢国建于 1997 年 10 月至 2003 年 8 月就职于华为技术有限公司,担任基础研究管理部副总工程师 和 ASIC 数模产品部总监。于 2003 年 9 月创立芯海有限,任执行董事、总经理, 2015 年 11 月至今担任公司董事长、总经理。
股权激励彰显长期发展信心。公司 2023 年发布股权激励公告,根据股权激励内 容,以 2023 年营收为基准,对应 2024/2025/2026/2027 年营收目标值分别为 6.1/7.8/10.0/13.0 亿元,对应营收增速分别为 40.0%/80.0%/130.0%/200.0%。
1.3 业绩拐点已至,看好新品放量带动业绩增长
2023 年业绩短期承压。2023 年公司实现营收 4.33 亿元,同比-29.91%,主要受 22 年全球经济下行以及国内外市场需求不同程度萎缩的长尾影响,23 年下游需 求整体仍呈现较低迷的状态,且近两年产业供应链高库存带来的供需关系错配, 导致库存去化过程中部分产品价格承压,毛利率水平受到较大幅度影响。 24Q1 业绩拐点已至,分季度来看,公司全年营收呈现逐季度增长的趋势,23H2 随着市场需求逐步复苏及客户库存结构逐步优化,下游客户需求有所增加, 23Q4 公司实现营收 1.49 亿元,同比+12.9%,环比+18.3%,已有显著修复。24Q1 公司实现营收 1.51 亿元,同比大幅增长,环比亦实现增长,24Q1 公司收入大幅 增长的原因在于 BMS 和 PC 新品放量,同时消费电子等领域需求亦有显著提升, 共同带动公司收入增长,奠定公司全年增长的良好基础。
从营收结构来看,公司产品主要包括 MCU、健康测量 AIOT 芯片以及模拟信号链 三大系列;MCU 芯片:23 年实现销售 1.95 亿元,同比-32.66%;其中,应用于计算机及其周 边的 EC 和 PD 系列产品营收为 1.06 亿元,同比+52.52%;其中 32bit MCU 销售额 逐季环比增长,但是,由于传统低端消费电子需求下降及价格承压,导致MCU整 体业务营收下降; 模拟信号链芯片:23 年实现销售 0.76 亿元,同比-55.29%,主要系单节 BMS 芯片 在 23H1 受终端客户去库存的影响,出货量较少,整体营收下滑较大,自 23Q3 末 开始恢复出货,23Q4 出货量已超 22 年同期水平; 健康测量 AIOT 芯片:23 年实现销售 1.54 亿元,同比+4.90%;健康测量 AIOT 芯 片销量上涨主要系受大客户需求回暖稳定上升因素影响。

利润率拐点已至。公司利润率水平近几年呈下降趋势,主因下游需求下滑导致 的量价齐跌,公司毛利率从 2022 年的 39.19%下滑至 2023 年的 28.26%。分产品 来看,毛利率下滑主因模拟信号链产品及MCU产品毛利率显著下滑,其中信号链 产品毛利率从 22 年的 49.49%下滑至 23 年的 27.22%,同比下滑约 22.27pcts; MCU产品毛利率从22年的30.9%下滑至23年的17.73%,同比下滑约13.17pcts; 健康 AIOT 产品 23 年毛利率为 40.54%,同比下滑约 1.9pcts。24Q1 公司销售毛 利率为 34.18%,主因公司产品库存结构逐步优化升级,去库存进程加快,推动整 体产品毛利率提升。
24Q1 利润大幅减亏。2023 全年公司营收及产品价格下滑,利润端也随之短期承 压;同时,公司持续加大研发,23 年研发费用达 1.98 亿元。以上因素导致 23 全年归母净利润亏损 1.43 亿元。24Q1 公司归母净利润亏损 0.35 亿元,其中股 份支付费用影响约为 0.18 亿元左右。整体归母净利润较 23 年减少亏损约 0.14 亿元。
公司研发费用持续增长,23 年研发费用为 1.98 亿元,同比增长约 6.6%,占营收 比重由 22 年的 30.1%上升至 23 年的 45.7%。研发费用增长主要系人数增加及结 构优化致职工薪酬费增长,同时新产品开发投入辅助材料试制检验检测费增加 所致。公司费用率整体有所下降,23 年管理费用、销售费用分别为 11.3%/6.7%, 同比分别下降 0.7/0.6 个 pcts,财务费用率较 22 年保持不变。
2 模拟赛道空间广阔,国产替代进入下一阶段
模拟芯片是连接数字世界与现实世界的桥梁,产品具有较长的生命周期。模拟 芯片可以把现实中的信号在通过传感器处理后的输出的电信号转化为模拟信号, 并进一步的进行放大、滤波。与数字芯片相比,模拟芯片有很大的不同: 1)处理的信号不同:数字芯片是用来处理数字信号的,而模拟芯片是用来处理 模拟信号的。数字信号是由 0 和 1 组成的二进制数,它可以在电子系统中进行存 储、传输和运算。模拟信号是由连续变化的物理量表示的,它可以反映真实世 界的信息,如声音、图像等; 2)内部结构和工作原理不同:数字芯片主要由CMOS结构的晶体管组成,它们可 以实现逻辑门、触发器、计数器等数字逻辑功能。模拟芯片主要由 PN 结构或其 他特殊工艺的晶体管组成,它们可以实现放大器、滤波器、反馈电路等模拟电 路功能; 3)设计难度和要求不同:数字芯片的设计主要依赖于数学和逻辑,它可以利用 EDA 工具进行仿真和验证。模拟芯片的设计主要依赖于物理和电路,它需要考虑 元器件的特性、匹配、噪声、失真等因素,因此需要更多的经验和知识,“人” 在模拟芯片设计中扮演了最关键的角色; 4)生命周期不同:数字芯片的生命周期通常比模拟芯片短,数字芯片的生命周 期只有 1-2 年,而 TI 表示模拟芯片的生命周期可长达 10-15 年,另外,从 ADI 收入的产品拆分来看,50%以上的收入由10年以上的产品贡献,因此一旦切入某 个模拟芯片产品,该产品的收入贡献会长期且稳健。
2.1 模拟芯片近 900 亿美元市场规模,广泛下游带来抗周期性
22 年全球市场规模近 900 亿美元,抗周期能力强。根据 WSTS 数据,2021 年全球 模拟芯片市场规模达 741 亿美元,同比增长 33.14%。2016-2021 年全球模拟芯片 市场的年复合增速达 9.14%,波动性较低,主要系模拟芯片应用领域广泛而分散, 受单一细分市场影响小。据 WSTS,2022 年全球模拟芯片市场规模增长 20.1%, 达 890 亿美元,彰显其在周期下行中的抗风险能力。 通讯和汽车电子是模拟芯片最大的应用领域。根据华经产业研究院,2020 年模 拟芯片在消费电子、通讯、计算机、汽车电子、工业、政府/军用占比分别为 11.0%、37.0%、7.3%、22.5%、20.9%、1.3%。
前十大模拟厂商均为海外大厂,CR10 为 70%。根据 IC insights,TI、ADI、 Skyworks、Infineon、ST、Qorvo、NXP、ONSemi、Microchip、Renesas 为 2021 年全球前十大模拟厂商,合计占据 70%的市场份额,按照 CR7 来计算,合计份额 为 62%。但从市占率第一的 TI 来看,其份额约为 19%,而 CPU 等数字芯片第一的 英伟达占据 60%左右份额,这体现了模拟芯片的竞争格局较为分散,主要系模拟 芯片料号众多,各厂家错位竞争。 中国模拟芯片市场占比 57%,是全球最大的市场。根据杰华特招股书援引赛迪顾 问、中商产业研究院数据,中国 2021 年模拟芯片市场规模为 2731 亿元,占全球 模拟芯片市场的 57%(汇率按照人民币兑美元汇率 6.45 计算),是分地区最大 的模拟芯片市场。中国模拟市场容量大,市场本身的先天禀赋更优,中国模拟 厂商可充分享受单一市场高收入上限优势。
2.2 ADC 芯片:产品难度大,国产替代空间广阔
信号链是连接真实世界与数字世界的核心纽带,它通过传感器将自然信号转化 为模拟电信号,经放大器放大后,由 ADC 转为数字信号。这些数字信号再由 MCU、 CPU 或 DSP 处理,一部分经 DAC 还原为模拟信号,另一部分则通过连接芯片实现 设备间的互联互通。信号链的完整工作确保了电子设备的感知与控制功能得以 实现,是电子产品智能化、智慧化的基石。模拟信号链产品主要应用于包含工 业测量、汽车电子、消费电子在内的诸多物联网感知领域,包括人体参数测量、 人机 交互、设备参数测量及环境参数测量等。
ADC/DAC 为信号链芯片中的“掌上明珠”。在模拟与数字信号的交互中,ADC 负 责将自然界中的模拟信号,如温度、压力、声音或图像等,转换为易于计算机 处理的数字形式,而DAC则执行相反的功能,即将数字信号转换为模拟信号。这 一转换过程不仅为信号的存储、处理和传输提供了便利,还是连接真实世界与 数字世界的重要桥梁。中商产业研究院数据显示,全球信号链模拟芯片市场规 模由 2017 年的 92.3 亿美元增至 2022 年的 110.33 亿美元,复合年均增长率达 3.6%,预计 2023 年将增至 118.17 亿美元。ADC 和 DAC 因其技术含量高、应用广 泛而占据了 15%的信号链芯片市场份额,因此可以推算 2023 年的 ADC/DAC 市场 规模约为 17.72 亿美元。

ADC/DAC 竞争格局高度集中,市场空间广阔。全球 ADC/DAC 市场主要由若干国际 大型企业所主导。ADI 以其先进的技术和显著的品牌影响力,稳居市场领先地位。 随着 ADI 对 Maxim 的收购完成,其市场份进一步扩大。同时,TI、CIRRUS 和 QUALCOMM 等其他企业亦在市场中占据了不可忽视的地位。尽管当前市场由上述 行业巨头所主导,但 ADC/DAC 领域仍展现出强劲的增长潜力。根据 MordorIntelligence 的预测,该市场规模在 2024 年预计将达到 56 亿美元,并有望于 2029 年增长至 75.3 亿美元,为国内厂商提供了广阔的发展空间。
ADC 芯片的关键性能指标主要包括采样速率和转换精度。1)采样速率:即每秒采 样次数(Sample Per Second),决定了 ADC 可以处理的模拟信号的最大频率带 宽。2)转换精度:以位数(Bits)表示,衡量了数字信号与原始模拟信号的接 近程度,分辨率越高,量化误差越小。 采样速率与转换精度之间的技术平衡限制 ADC 性能极限。某些 ADC 设计需要过 采样技术,而开关电容积分器的建立误差与运放的增益带宽积及采样频率之比 存在负相关关系。在追求高带宽的应用中,若该比值降低,则积分器的建立误 差会迅速增加,从而影响精度。因此,高速率与高精度的同时实现仍是ADC芯片 领域的技术挑战,目前主流类型为高速低精度和低速高精度。 根据行业通用标准,10 位及以下的 ADC/DAC 通常为高速产品,主要满足快速处 理的需求;12 位至 14 位的设备则既保证了较高的速度也兼顾了精度,适合对速 度和精度都有要求的应用;而 16 位及以上的产品则专注于高精度,适用于对采 样精度有严格要求的场合。
目前常见 ADC 类型包括逐次逼近型(SAR)、闪存型(Flash)、流水线型 (Pipelined)、∑-Δ型等。每种类型具有其独特的应用场景和技术优势。逐 次逼近型 ADC 和∑-Δ型 ADC 为目前市场主流的 ADC 型号。
逐次逼近型 ADC 拥有低速度、较高精度、低功耗和低成本的特性。SAR ADC 支持 多种模拟输入范围,包括单极性、双极性和差分输入,因其能够保证零数据延 迟,特别适用于那些对芯片面积、能耗和成本有严格要求的应用,如传感器网 络,其中成千上万的节点可能仅依靠小型电池或太阳能电池供电。在工业自动 化中,这种 ADC 通过在单芯片上集成多个采样/保持电路,极大地方便了如电机 控制等应用中多路模拟输入的同步捕获。
∑-Δ型 ADC 相比于逐次逼近型 ADC 更适用于高精度目标。目前市场上常见的 SAR ADC 分辨率在 16 位以下,为实现更高采集精度,许多设计已经采用∑-Δ型 ADC,其分辨率一般达到 20 位。在高分辨率和低带宽的应用场景下,SigmaDelta ADC 显示出了其不可替代的优势,例如数字音频处理、传感器技术、精密 仪器测量以及低功耗生物医学系统等领域。根据 Future Market Insights 预测, ∑-Δ型 ADC 直到 2033 年仍然是业界首选的 ADC 型号。
公司深耕低速高精度逐次逼近型 ADC 和∑-Δ型 ADC,技术达到国际先进水平。 自 2007 年起,公司便开始推出基于 Sigma-Delta 架构的高精度 ADC 芯片,积累 了丰富的研发经验。相较于国内其他厂商,芯海科技提供了更为丰富的 24 位高 精度 ADC 产品线。公司自主研发的 24 位高精度 ADC 芯片 CS1232,经过不断的技 术迭代,已处于国内领先地位,并达到国际先进水平。该芯片在人体成分分析、 温湿度测量、电能表计量、医疗检测、压力感应及地质勘探等多个领域得到广 泛应用。此外,芯海科技的新一代车规级高精度 Sigma-Delta ADC 及高速高精度 SAR ADC 产品已进入头部客户的验证阶段。
ADC 芯片国产替代为大趋势,芯海科技为自主可控急先锋。中美贸易摩擦和华为 事件的影响和军事、医疗、精密测量等领域对高精度ADC的依赖,推动了国内企 业在此领域的深耕细作。芯海科技凭借其自主研发的 CS1242 芯片,已于 2007 年 打破了国内中高端衡器市场对进口产品的依赖,在性能上已与国际同类产品相 媲美。鉴于高精度 ADC 芯片在电子设备中扮演着核心组件的角色,一旦厂商采 用,通常不会轻易更换,芯海科技有望持续推动其产品在国内市场的广泛应用, 增强客户粘性,巩固市场地位。
2.3 MCU:汽车和边缘侧 AI 是两大重点方向
MCU(Micro controller Unit),即微控制单元,又称单片微型计算机或者单片 机,是把中央处理器(CPU)的频率与规格做适当缩减,并将内存、计数器、 USB 等周边接口都集成在单一芯片上,形成的芯片级计算机。MCU 处理功能类似 于小型 CPU,能够用软件控制来取代复杂的电子线路控制系统,实现智能化以及 轻量化。
MCU 市场规模高速增长。根据 yole,2023 年 MCU 市场规模将达 234.33 亿美元, 预计至 2026 年市场规模将达 264.12 亿美元,2020-2026 年 CAGR 达 8.4%。市场格局来看,MCU 主要仍以海外厂商主导,根据 yole,2022 年全球 MCU 市场份额 前三名为 Infineon、NXP 和 Renesas,份额均在 18%左右。根据 Omdia, 2022 年 兆易创新全球排名第 7。公司是中国品牌排名第一的 32 位 Arm®通用型 MCU 供应 商,也是中国排名第一的 MCU 供应商。
下游汽车、工控、计算机占比较高,国内消费电子领域占比较高,汽车 MCU 份 额占比有望持续提升。根据 HIS Markit,汽车是 MCU 下游第一大应用领域,占 比达 33%,其次是工控和计算机,占比分别为 25%和 23%。国内 MCU 下游结构有 所不同,消费电子占比达 26%,其次为计算机网络和汽车电子,占比分别为 19% 和 16%。随着国内新能源汽车的快速崛起,预计未来汽车 MCU 份额占比将持续提 高。
汽车 MCU 量价齐升。传统汽车 MCU 多以 8 位和 16 位为主,应用于风扇控制、动 力系统控制等中低端场景。在智能座舱、车身控制、辅助驾驶,行车安全系统等领域,MCU需要具备更强大的运算能力,并满足高速处理需求,32位及更高位 数的 MCU 是理想选择,带动整车 MCU 价值量大幅提升。通常车用低端产品如传统 8 位 MCU 单价小于 1 美元,高端产品如 32 位 MCU 单价可超 10 美元。
车用 MCU 壁垒高筑。汽车架构的集成对 MCU 运算能力提出了更高计算要求,32 位车用 MCU 得到了更广泛的应用,成为市场最大的 MCU 类型,2020 年占比超 62%。 与消费级和工业级 MCU 相比,车规级 MCU 壁垒较高,主要体现在工作的环境温 度、良品率要求和工作寿命等方面。 汽车 MCU 在功能安全、数据安全、可靠性等方面要求远超工业类和消费类 MCU。 在设计层面,汽车MCU需要耐低温、耐高温,适应恶劣工作环境,需要增加车规 专用模块的电路设计,此外在制造层面,汽车MCU晶圆和封装需要专用的生产线 和符合汽车电子要求的工艺;同时,量产阶段市销率也必须满足 0ppm 要求。因 此汽车 MCU 在设计和工艺实现上均存在较高壁垒。

车用 MCU 市场规模高速增长。新能源汽车产业爆发,汽车电子应用大幅提升带 动车用 MCU 市场规模持续增长。根据中商产业研究院,2022 年全球车用 MCU 市 场规模为 79 亿美元,预计 2023 年全球车用 MCU 市场规模将继续成长到 84 亿美 元,同比增长 6.3%。
边缘侧 AI 设备出货快速增长,MCU 是承载边缘算力的重要载体。随着边缘计算 和 AIoT 的发展,AI 芯片的市场争夺逐渐走向边缘。在更低成本的终端设备上, 计算处理能力要求较低,但功耗要求更为苛刻。依赖公共以太网或低功耗广域 网连接的终端设备迎来快速增长,ABI Research 预测,2021 年至 2026 年,具有 边缘机器学习功能的设备出货量 CAGR 将达 24.5%,具备边缘计算能力的 MCU 凭 借低功耗和高效性能、即时响应等特性,将成为边缘算力的重要载体。同时, MCU 的灵活性、定制化以及降低系统复杂性等特性也能更好助力边缘算力落地。
3 PC 产品多元布局,AIPC 升级核心受益
3.1 AI PC 浪潮已至,芯海科技产品布局全面
AI PC 时代已至,预计 2025 年 AI PC 出货量超过 1 亿台。Intel CEO 帕特·基辛 格表示 AI 行业目前已经从训练阶段过渡到部署阶段,AI 将成为 PC 行业的关键 转折点,并给出 2025 年 AI PC 出货量超过 1 亿台的目标。联想集团董事长兼 CEO 杨元庆近日在公开演讲中定义了未来 AI PC 所具备的五大特质:1)专属的个人 大模型;2)更强的算力;3)更大的存储;4)更顺畅的自然语言交互,甚至语 音、手势互动;5)更可靠的安全和隐私保护。
AIPC 智能、高效、便捷,28 年渗透率有望达到 80%。加持 AI 功能的电脑有望显 著提振消费者需求,根据 Canalys 预测,AIPC 将从 2025 年开始快速普及,预计 至 2028 年约占所有个人电脑出货量的 70%。AMD 在 2023 年推出了锐龙 7040 系列 移动处理器,这是 X86 处理器领域首款搭载 AI 引擎的产品,实现了 CPU+GPU+AI 引擎的创新三合一设计。利用 AMD Ryzen AI,笔记本电脑能够更加智能、高效、 便捷,让在线会议协作增强、AI 助理解放双手、守护电脑数据安全、智能优化 画面色彩和流畅度。
联想、华硕等 AI PC 规模化落地。1)联想:两款旗舰产品 Yoga Pro 9i 和 Yoga 9i,配备 Yoga Creator Zone 生成式 AI 软件,可将基于文本的描述或草图转换 为图像;ThinkPad X1 Carbon AI、ThinkPad X1 二合一以及 IdeaPad Pro 5i 三 款 AI PC 均搭载最新的英特尔酷睿 Ultra 处理器和 Windows 11 系统,作为英特 尔 Evo 笔记本系列,兼具高效的电源管理、强大的性能以及深度沉浸的使用体 验。2)华硕:“灵耀 14 双屏”于 2024 年 2 月开售,配备主副两块 2.8K 分辨率 可触控的 OLED 屏。内置英特尔酷睿 Ultra9 处理器,借助其三大 AI 引擎,能够 本地运行 AI 工具应用,通过内置的上百亿参数大语言模型,高效地完成文章总 结、故事创作、文案翻译等繁琐任务。在视频编辑上,NPU 的强大性能让剪映智 能抠像处理的速度提升了 2.6 倍。
自 2019 年进军 PC 领域以来,芯海科技始终致力于构建国际领先,以 EC 为核心 横向拓展到 PD、HUB、BMS、HapticPad 等的多元化计算外围系列产品的 PC 生态。 已有产品进展迅速且在持续迭代升级,我们看好公司 PC 产品实现持续的国产替 代,并且围绕高精度 ADC+高性能 MCU 持续丰富产品料号,单机价值量有望持续 提升。此外,AIPC 产业大势来临,PC 及周边芯片有望迎来升级,芯海将凭借丰 富的产品布局深度受益 AIPC 的产业浪潮。
3.2 EC 芯片:PC 管家,AIPC 升级功能复杂度提升
EC 全称 Embedded Controller,是 x86 架构笔记本的专用 MCU,主要任务有 CPU 时序管理、电池管理、热管理、键盘管理、ACPI 管理。简单来说,在我们日常 使用笔电时,电池充放电、键盘扫描、开合盖检测、风扇控制、指示灯控制及 核心数据汇报操作系统等工作,均为 EC 芯片处理。在笔电的主板线路设计中, EC 和 PCH 是通过 LPC/eSPI 相连。相对而言,EC 需要处理的都是一些逻辑简单, 计算量小,但稳定性要求极高的工作任务。

笔电集成化趋势衍生 EC 芯片。最初的笔电主板并没有 EC 芯片,电池管理、热管 理、键盘管理等任务分别由各自对应的芯片管控。如早期笔电通过 KBC (Keyboard Controller),即键盘管理芯片负责 PS/2 接口的键盘和鼠标控制和 数据转发。而伴随集成电路产业的发展,芯片设计可以做到体积更小、功能更 多、集成度更高,KBC 逐渐集成更多功能,最终发展成为现在的 EC。 而伴随 PC 的持续升级,EC 集成的功能也越来越多。如笔电产品为了兼顾高速通 讯和轻薄美观的极致设计,采用 USB Type-C 接口统一电源、音频、视频接口, EC 又肩负起 PD 芯片数据采集的任务。而现代社会数据安全的重要性越来越高, 笔电产品的固件启动安全也对 EC 芯片提出更高要求。总而言之,EC 芯片将跟随 笔电产品功能的日趋复杂而持续升级。
EC芯片市场长期以来一直由美国和台湾地区的企业主导,根据eefocus,新唐、 联阳(ITE)、microchip、ENE 四家公司,凭借着先进的技术和市场占有率,成 为了这一领域的领头羊,其中 ITE、新唐和 microchip 三家占据了 90%以上的市 场份额。
2022 年 5 月,芯海科技在台北 COMPUTEX 电脑展上发布其 CSC2E101 芯片,并在 同年 9 月通过 Intel PCL 认证,成为首个达到国际行业标准且获国际认可的大陆 EC 产品,当前该产品已在客户端大批量出货。 2023 年 10 月,芯海科技再次推出了第二代 EC 芯片 CSCE2010。该产品主要针对 主流消费级笔记本市场研发打造的 32 位高性能 EC 芯片,具有高扩展性、低功耗 和开发便捷性的产品特点,成为了全球率先满足 Intel MTL 先进工艺需求的 EC 产品,这也是继公司首款 EC 芯片 CSC2E101(E2101)成为中国大陆首颗通过 Intel PCL 认证产品之后,再次获得认证的中国大陆 EC 产品。当前该产品已导入国内 龙头企业进行验证。 此外,面向商用 PC 市场,在首款 EC 产品 CSC2E101 基础上,芯海已有支持 Intel 新平台需求的 EC 新品 CSCE2012、以及更加灵活适配国产平台的 CSCE2016 等系 列化 EC 产品,料号丰富度持续提升。
3.3 PD 芯片:芯海品类布局全面,延伸至车载等领域
PD 芯片,即 Power Delivery 芯片,能够通过控制电流和电压的大小和方向,实 现对电池的快速充电,通常被集成在充电器或移动设备中,通过与供电端(如 PD 充电器)的 PD 协议芯片握手通信,可以申请出需要的电压给产品供电。PD 芯 片的主要功能是协商电压和电流,以确保安全、快速和高效的充电。 2010 年,USB-IF 协会下属的 BC(Battery Charging)小组制定 BC1.2(Battery Charging V1.2)协议,主要用于规范电池充电的需求,并在此后持续升级更新 至 USB PD3.0 标准。2021 年 5 月,USB-IF 协会发布了最新的 USB PD3.1 快充标 准,将 PD 的应用由传统的手机和笔记本电脑供电,扩充到便携式设备、物联网 设备、智能家居、通信和安防设备、汽车和医疗等领域,实现了供电标准的大 一统。根据中商情报网,2022 年全球 USB 快充市场规模达 986 亿人民币,且未 来市场规模仍将持续增长。
对于芯海而言,公司布局 PD 芯片的历史,也基本贯穿了整个 PD 协议的发展历 程。智能手机发展初期续航是一大痛点,便携式移动电源开始走热,2011 年芯 海科技就开始研发软件三合一充电宝里的主控芯片,CSU8RP3119B 料号市占率曾 一度高达 50%。此后公司持续推出 PD 产品,当前产品已广泛应用于 USB 线缆、Host(NB、PC、SmartPhone、TV、STB)、显示、配件、音频、快充等众多领域, 基本实现所有领域的全覆盖。同时公司还布局UFCS协议,CS32G051、CPW3301、 CSU3AF10、CPW3101 四个系列均有 UFSC 产品料号布局,其中 CPW3301 产品已过 认证。
3.4 压力触控大势所趋,芯海 Hapticpad 方案竞争力凸显
笔电的触控板设计历经三代技术变革。第一代产品采用独立机械按键、单点触 控。第二代产品实现模块一体化、多点触控。第三代产品进一步升级模块一体 化和多点触控,同时实现压力感应和触控反馈,能够通过精准感应按压力实现 三维压感交互,并被苹果的 MacBook 系列从 2015 年一直沿用至今。但时至今日 拥有压感触觉反馈的笔电也仅是 MacBook 和少数的 Windows 笔电。如何打造一款 在精准力感、功能丰富和触控反馈等方面媲美 MacBook,同时具有高性价比的笔 记本电脑,是笔电品牌厂商的产品规划重要方向。针对上述市场需求,芯海科 技率先推出国产笔电压力触控板 HapticPad 解决方案。
HapticPad 基于芯海科技近 20 年高精度 ADC 及高可靠性 MCU 技术沉淀,集电容 触摸、压力感应、触控反馈等组件于一身,通过 16Bit 高精度 ADC,压力检测分 辨率达到 0.1g 的高灵敏度。同时 HapticPad 具备成熟的算法解决方案,能够轻 松实现精准力感、全域触摸、顺滑操控及触控反馈,能够从硬件层面深度满足 品牌厂商的笔电产品开发,可替代鼠标操作场景,带给终端用户更加智能和舒 适的触控体验。
随着第三代压力触觉触控板的技术逐渐成熟及整体成本优化,销量占比约 90%的 Windows 笔电产品正迎来关键组件升级迭代的市场机遇。芯海科技作为国内领先 的压力触控解决方案提供商,针对笔电市场推出的HapticPad解决方案,采用的 “压阻薄膜+线性马达”技术方案,相较苹果采用“应变片+线性马达”的技术方案,在确保压力检测精度、多级压力支持、高灵敏触控反馈及超薄结构设计 的性能基础上,实现生产、安装更加简单。 目前公司 Hapticpad 整体解决方案已通过了头部客户的测试。2023 年 11 月芯海 科技再次推出第二代轻薄HapticPad解决方案,采用压阻式测量,并将单个传感 器标准化,使得模组更加灵活,并实现整体成本下降 40%,厚度下降 1mm,更好 地满足终端产品极致轻薄的开发需求。

3.5 BMS 芯片:芯海 2-4 节产品已大批量出货,产品矩阵持续完善
笔记本电脑作为最重要的生产力工具,始终竭力寻求在体积更小、质量更轻的 产品形态下,满足人们超强性能作业、高频网络传输、便携移动办公等功能需 求。因而,对笔电电池的安全快速充放电和持久续航的综合性能,提出了持续 性的技术创新挑战。
芯海科技凭借自身在“模拟信号链+MCU”领域近 20 年技术积累切入 BMS 赛道, 快速实现单节向多节产品的技术突破,重磅推出 BMS 新品 CBM8580。针对笔电应 用场景,CBM8580 拥有更加强劲的产品性能,具备高精度、高安全、高集成、易 开发等诸多产品优势,无需改变电路设计及连线方式,即可实现海外龙头厂商 同类主流产品的完美兼容性替代,帮助笔电 PACK 厂商、整机厂商在替换或升级 电池管理系统(BMS)的过程中简化流程,提升效率。
BMS 产品矩阵持续完善。公司 BMS 产品研发及放量进展迅速,单节产品 2021 年 末出货,至当前已实现千万级别出货;23 年推出针对 PC 等领域的多节产品,当 前已实现大批量出货。同时,在汽车电子及商业储能领域的12-18节产品也正常 推进研发。
AIPC 升级核心受益。除了以上产品,公司的 PC 及周边芯片还包括 USB Hub、codec 以及其他在研芯片等。2024 年 AIPC 产业趋势加速推进,AIPC 整机存感算硬件性能 全面升级,由此带动了 MCU、模拟芯片、BMS、测量感知及高性能计算等方面的全面 升级。一方面整机集成度、智能化和感知水平提升,数据采样处理的精度要求更高。 同时,AIPC 算力性能显著增长,能耗问题日益凸显,BMS 需精确监控电池状态,保 障电池安全、延长使用寿命。AIPC 将显著带动芯片升级。 梳理近几年产品的研发脉络可以清楚看到公司业务转型的趋势:基于高精度 ADC+高性能 MCU 的核心能力,产品重心从消费电子向 PC 产品迁移。PC 产品是公 司当前营收的重要来源,同时梳理在研项目可以发现公司车规产品的投入力度 明显加大,车规级产品将是公司下一阶段成长和发展的重要动力。
持续加大汽车电子投入,产品矩阵渐丰。公司持续在汽车电子领域保持高强度 投入,构建未来可持续竞争与发展的战略布局: 1)模拟信号链领域:公司推出了针对汽车应用的系列压力触控方案,应用场景 包括座舱按键、后尾箱开关控制、方向盘按键控制等,并开始在头部客户导入; 应用于新能源汽车及储能市场,符合 ASIL-D 功能安全等级的 12-18 节 BMS AFE 芯片进展正常;应用于汽车场景里的电池检测、压力测量等高可靠性传感器调 理芯片实现批量出货,同时,新一代车规级的高精度 Sigma-Delta ADC 和高速 高精度 SAR ADC 已经导入头部客户进行产品验证。 2)MCU 领域:公司多款通过了 AEC-Q100 测试认证的车规级 MCU 芯片取得阶段性 成果,在多家汽车客户获得认可,并开始量产。此外,公司通过了 ISO 26262 功 能安全管理体系认证,同时满足 ISO 26262 ASIL-D 功能安全等级的车规 MCU 产 品的设计开发工作进展顺利。
(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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