【公司研究】芯原股份-全市場科技產業策略報告第七十七期：芯原股份登陸科創板半導體IP產業鏈相關問題深度探討-20200823（40頁）.pdf

1、 1 本報告版權屬于安信證券股份有限公司。本報告版權屬于安信證券股份有限公司。 各項聲明請參見報告尾頁。各項聲明請參見報告尾頁。 全市場科技產業策略報告第七十七期全市場科技產業策略報告第七十七期 思考一：談歷史，半導體思考一：談歷史，半導體 IPIP行業發展情況如何？行業發展情況如何？半導體行業經歷了三次全 球性的轉移，從美國轉移到日本，從日本到韓國和中國臺灣，最后轉移到中 國大陸。三次轉移中，主要產品類型變得愈發復雜精密，產業鏈分工也更加 細化，從原先的 IDM 到設計+代工+封測，而設計行業又進一步分化，上游 產生了 IP 行業，促進了以 ARM、新思科技、鏗騰電子、芯原、創意電子、 智原

2、等為代表的半導體 IP 供應商和芯片設計服務提供商的快速發展。 從技術 上來講，芯片復雜度指數級提升，從 1971 年 Intel 4004 的 2250 個晶體管到如 今 Ice lake 4 核處理器的 46 億晶體管。 思考二：析壁壘， 半導體思考二：析壁壘， 半導體 IPIP 行業的產業鏈壁壘到底在哪？行業的產業鏈壁壘到底在哪？半導體 IP 是芯片 設計中經過驗證可以直接使用的模塊，如同建筑行業的磚瓦，可以大大降低 芯片設計的難度，加快芯片設計的速度，也是降低設計成本的有效手段。IP 行業的壁壘可以分 To B和 To C 行業來看，To C 行業中，由于存在廣大消費 者群體以及大量直

3、接面對消費者的應用軟件，軟硬件兼容問題至關重要，龐 大的軟硬件生態體系構成了難以逾越的競爭壁壘， 如手機處理器領域的 ARM 就依靠著兩大操作系統及龐大的用戶生態形成了壟斷地位； 而 To B行業相對 分散， 不同行業應用區別較大， 軟硬件生態作用不如 To C 行業明顯，因此 IP 本身的性能、可靠性、易用性以及服務質量等就成為了關鍵因素。 思考三：看空間，半導體思考三：看空間，半導體 IPIP 行業的市場空間怎么看？行業的市場空間怎么看？全球 IC 市場規模于 2017 年突破 3000 億美元， 同年芯片設計行業市場規模突破 1000億美元， 2008 年到 2018 年復合增長率10.

4、03%。而 IP 行業作為芯片設計行業的直接上游， 目前行業營收占芯片設計行業的 4%左右， 與之具有強相關性， IBS 數據顯示， 2027 年半導體 IP市場預計將達到 101 億美元。隨著芯片制程縮小，復雜度提 升，設計難度加大，單芯片 IP 使用量也隨之提升，目前 7nm 單芯片 IP 使用 量達到 178 個，預計 5nm 將突破 200個，IP 占設計行業營收比例有望提升。 此外全球半導體行業向中國轉移，中國市場增速遠超國外。2019 年中國半導 體市場規模占全球 52.93%， 近十年復合增長率超 10%，IC 設計行業復合增長 率更是高達 25.5%。近年來，對 IP 行業影響

5、最大的三個技術趨勢分別是新晶 體管結構（FinFET/FD-SOI） 、Chiplet 和開放指令集。FinFET 和 FD-SOI 齊頭 并進，Chiplet 和開放指令集促進革新，其中 Chiplet 技術可使多核處理器成本 降低 50%，開放指令集中的 RISC-V支持者眾多，MIPS/PowerPC 積淀深厚。 思考四： 判格局， 半導體思考四： 判格局， 半導體 IPIP 行業的國內外競爭格局情況如何？行業的國內外競爭格局情況如何？最近十余年， IP 行業格局大體穩定，ARM 占據第一， 擁有超過四成市場份額，在移動設備 處理器領域幾乎壟斷； Synopsys憑借EDA工具以及較全面

6、的產品線占據第二， 在接口芯片領域份額第一。其余前十?？?CEVA、Cadence 等也各有優勢。國 內僅有芯原股份進入全球前十，2019 年，公司營收 13.4 億元，其中半導體 IP 營收 4.38億元， 同比增長 40.49%， 占據全球 1.8%的市場份額。目前出現專用 IP 替代通用 IP 的趨勢，國產化進程加快，或利好國內半導體 IP 公司。 風險提示：風險提示：國產替代不及預期，國際貿易摩擦風險國產替代不及預期，國際貿易摩擦風險等。等。 Tabl e_Ti t l e 2020 年年 08 月月 23 日日 芯原股份登陸科創板，半導體芯原股份登陸科創板，半導體 IP 產業鏈相關問

7、題深度探討產業鏈相關問題深度探討 Tabl e_BaseI nf o 新三板新三板策略報告策略報告 證券研究報告 諸海濱諸海濱 分析師 SAC 執業證書編號：S1450511020005 021-35082086 趙昊趙昊 分析師 SAC 執業證書編號：S1450519060001 相關報告相關報告 康泰醫學：原三板公司創業 板過會，上半年防疫相關產 品大幅增長 2020-08-22 未來已來- -深度分析創業板 注冊制啟動及多層次市場 2020-08-22 吉林碳谷：國內領先的碳纖 維制造商，上半年實現盈利 2020-08-20 快達農化：擬申報精選層， 國內光氣定點綜合性農藥生 產企業 2

8、020-08-20 2020 暑期在線教育營銷加 大，獲客成本開始下降，素 質教育成熱門 2020-08-19 2 策略報告 本報告版權屬于安信證券股份有限公司。本報告版權屬于安信證券股份有限公司。 各項聲明請參見報告尾頁。各項聲明請參見報告尾頁。 內容目錄內容目錄 1. 寫在前面：芯原股份科創板上市，半導體寫在前面：芯原股份科創板上市，半導體 IP行業發展如何？行業發展如何？ . 5 2. 思考一：談歷史，半導體思考一：談歷史，半導體 IP行業發展情況如何？行業發展情況如何？. 6 2.1. 市場視角：半導體行業分工精細化，IP 降低設計成本. 6 2.2. 技術視角：EDA 軟件與硬件相互

9、促進，電子化使 IP 復用成為可能 . 8 2.3. 行業知名公司：IP 行業 ARM、Synopsys 領頭，其他設計公司也提供 IP.11 3. 思考二：析壁壘，半導體思考二：析壁壘，半導體 IP行業的產業鏈壁壘到底在哪？行業的產業鏈壁壘到底在哪？. 13 3.1. IP 的必要性：構建芯片大廈的磚瓦，加速芯片設計的合作方式 . 13 3.2. IP 行業壁壘：深度嵌入軟硬件生態，產品體系構建護城河 . 15 4. 思考三：看空間，半導體思考三：看空間，半導體 IP行業的市場空間怎么看？行業的市場空間怎么看？. 17 4.1. 全球 IP 市場：IC 設計市場十年復合增長率 10.03%，

10、處理器 IP 占比過半 . 17 4.1.1. IC 及其設計行業：IC 市場規模超過 3000 億美元，IC 設計市場突破千億美元 . 17 4.1.2. IP 市場：單芯片 IP 數量超過 200 個，預期十年復合增長率 9.13% . 17 4.2. 中國 IP 市場：中國在全球半導體市場規模中占比超過 50%，自給率穩步提升 . 19 4.3. 行業新技術：FinFET 和 FD-SOI 齊頭并進，Chiplet 和開放指令集促進革新 . 22 4.3.1. 新晶體管結構：FinFET 小巧快速，FD-SOI 穩定節能. 22 4.3.2. Chiplet 技術：預期 2024 年市場

11、規模 58 億美元，多核處理器成本可降低 50% 22 4.3.3. 開放指令集：RISC-V 支持者眾多，MIPS/PowerPC 積淀深厚 . 24 5. 思考四：判格局，半導體思考四：判格局，半導體 IP行業的國內外競爭格局情況如何？行業的國內外競爭格局情況如何？. 26 5.1. 全球前十 IP 供應商：總體格局穩定，市場由通用 IP 向專用 IP 轉型 . 26 5.2. 國內 IP 供應商：EDA 公司兼營 IP，芯動科技、銳成芯微等穩步發展 . 29 5.3. 芯原股份：國內 IP 市場龍頭，中國大陸唯一進入全球前十的 IP 廠商 . 31 6. 二級市場：全市場行情回顧及行業估

12、值分析二級市場：全市場行情回顧及行業估值分析 . 33 7. 一級市場：國內外科技產業投融資回顧一級市場：國內外科技產業投融資回顧 . 36 8. 重點公告：全市場科重點公告：全市場科技產業上市公司重要公告技產業上市公司重要公告. 38 圖表目錄圖表目錄 圖 1：半導體 IP 行業發展與 IC 行業重要技術節點 . 5 圖 2：半導體產業的三次轉移與產業鏈的變遷 . 7 圖 3：半導體產業鏈. 7 圖 4：IDM 到 Fabless 再到輕設計模式的轉變. 8 圖 5：Jack Kilby 發明的世界上第一個集成電路 . 8 圖 6：第一個集成電路-移相振蕩器專利圖 . 8 圖 7：Intel

13、 4004 微處理器 . 9 圖 8：Intel 4004 Die Shot . 9 圖 9：Intel 4004 掩模板圖 . 9 圖 10：Intel 4004 電路原理圖 . 9 圖 11：手工刻畫掩模 . 10 圖 12：Intel Pentium P5 Die Shot.11 圖 13：Intel Pentium 4 Willamette Die Shot.11 圖 14：Intel Core Ice lake Die shot.11 圖 15：Intel Core Ice lake 功能分區 .11 圖 16：與芯原股份業務相近的知名公司. 12 圖 17：單顆芯片（80mm2）容

14、納晶體管數量（百萬個）. 13 qRtQtOnQnPoPqMtOzRyRmPaQdN6MnPoOoMmMjMmMwOfQsQsOaQoPyQxNtQyQuOoNqM 3 策略報告 本報告版權屬于安信證券股份有限公司。本報告版權屬于安信證券股份有限公司。 各項聲明請參見報告尾頁。各項聲明請參見報告尾頁。 圖 18：不同工藝節點各時期芯片設計成本（百萬美元） . 13 圖 19：2018 年全球領先芯片設計公司研發費用占收入比例 . 14 圖 20：游戲中的“IP”-游戲場景素材樣例-山澗. 14 圖 21：游戲中的“IP”-游戲物體素材樣例-飛龍. 14 圖 22：麒麟 980 SoC Die

15、Shot 及功能分區 . 15 圖 23：Cortex-A76 IP 核架構圖. 15 圖 24：半導體 IP 行業競爭壁壘 . 16 圖 25：全球集成電路市場規模（億美元） . 17 圖 26：全球集成電路設計產業市場規模（億美元） . 17 圖 27：全球半導體產業價值鏈. 18 圖 28：不同工藝節點下芯片所集成的 IP 數量 . 18 圖 29：全球半導體 IP 細分市場（十億美元） . 18 圖 30：全球半導體市場按應用細分規模（十億美元）. 19 圖 31：基于技術節點的規劃中設計項目數量. 19 圖 32：中國 IC 市場規模及國產情況（億美元） . 19 圖 33：全球 I

16、C 市場分地區規模（十億美元） . 19 圖 34：中國大陸集成電路設計產業銷售收入（億元）. 20 圖 35：中國集成電路產業中游各環節占比 . 20 圖 36：中國芯片設計公司數量. 21 圖 37：分地區規劃中的設計項目數量 . 21 圖 38：三類不同結構的晶體管. 22 圖 39：Chiplet 示意圖以及市場規模 . 23 圖 40：Intel Nervana Spring Crest 神經網絡處理器 . 23 圖 41：AMD Zen 2 全系列產品均采用 Chiplet 技術 . 23 圖 42：Chiplet 可使多核處理器成本降低一半以上 . 23 圖 43：RISC-V

17、International Members - Premier Members . 24 圖 44：芯原股份主營業務. 31 圖 45：芯原股份兩大業務營收（萬元）. 31 圖 46：芯原股份分行業營收（萬元） . 31 圖 47：芯原股份發展歷程. 32 圖 48：芯原股份產品歷程. 32 圖 49：芯原股份五大處理器 IP . 32 圖 50：芯原股份數?；旌?IP . 32 圖 51：芯原股份主要 IP 分類營收（萬元）. 32 圖 52：芯原股份分地區營收占比 . 32 圖圖 53：主要指數周漲跌幅：主要指數周漲跌幅. 33 圖圖 54：周漲跌幅與成交額環比情況：周漲跌幅與成交額環比情

18、況. 33 圖圖 55：安信新三板科技產業本周個股漲跌幅前十名（：安信新三板科技產業本周個股漲跌幅前十名（%） . 34 圖圖 56：安信：安信 A股科技產業本周個股漲跌幅前十名（股科技產業本周個股漲跌幅前十名（%）. 34 圖圖 57：安信：安信 H 股科技產業本周個股漲跌幅前十名（股科技產業本周個股漲跌幅前十名（%）. 34 圖圖 58：安信美股科技產業本周個股漲跌幅前十名（：安信美股科技產業本周個股漲跌幅前十名（%） . 34 圖 59：大盤指數歷史市盈率情況（動態市盈率，整體法）. 35 表 1：EDA 工具的發展 . 10 表 2：2007/2013 年全球前十 IP 供應商 . 2

19、6 4 策略報告 本報告版權屬于安信證券股份有限公司。本報告版權屬于安信證券股份有限公司。 各項聲明請參見報告尾頁。各項聲明請參見報告尾頁。 表 3：2017-2019 年全球前十 IP 供應商 . 27 表 4：芯原股份及主要競爭對手優劣勢對比. 28 表 5：中國大陸地區主要半導體 IP 供應商 . 29 表表 6：全市場主要指數情況：全市場主要指數情況 . 33 表 7：上周科技產業一級市場投融資追蹤 . 36 表表 8：新三板科技公司公告：新三板科技公司公告 . 38 5 策略報告 本報告版權屬于安信證券股份有限公司。本報告版權屬于安信證券股份有限公司。 各項聲明請參見報告尾頁。各項聲

20、明請參見報告尾頁。 1. 寫在前面：寫在前面：芯原股份芯原股份科創板科創板上市，上市，半導體半導體 IP 行業發展如何？行業發展如何？ 2020 年 8 月 18 日，芯原股份在科創板上市，首日漲幅達到 284%，市值超過 700 億元。芯 原股份作為國內半導體 IP 行業龍頭，也是中國大陸唯一進入全球前十的半導體 IP 供應商， 將在我國半導體 IP 與芯片設計行業發揮舉足輕重的作用。目前全球前十 IP 供應商主要來自 美國和英國，還有少量來自以色列和中國臺灣，為了更好地認知半導體 IP 行業未來發展空 間和行業壁壘，我們有必要對全球業內公司和行業整體情況進行研究。 圖圖 1：半導體半導體

21、IP 行業發展與行業發展與 IC 行業重要技術節點行業重要技術節點 資料來源：各家公司官網，安信證券研究中心制圖 芯原股份 2001 年成立以來，先后并購 LSI 公司 ZSP 部門、眾華電子、Arcsoft 軟件部門以 及曾排名全球前十的 Vivante（圖芯科技）公司，如今形成了五大處理器 IP+數?；旌?IP+射 頻 IP 的產品線，并且市場份額上升至全球第七名。2019 年，芯原股份總營收 13.4 億元，比 2018 年增加 26.71%，其中半導體 IP 營收 4.38 億人民幣，比 2018 年增長 40.49%，占據全 球 1.8%的市場份額。在各類 IP 中，芯原的 GPU、

22、VPU、NPU、數?；旌项?IP 占比較高。 未來隨著芯片復雜度以及芯片設計成本的提高，IP 采用量進一步增大，單個芯片采用的 IP 數量將超過 200 個，全球 IP 行業具備一定的市場空間。同時隨著全球集成電路產業鏈向中 國大陸轉移，中國大陸地區新設立的芯片設計公司五年復合增長率達到 24.7%，規劃中的芯 片設計項目大幅增加，綜合增速遠超全球，給中國半導體 IP 行業帶來了增長空間，芯原作 為行業龍頭，發展空間良好。經過三十余年發展，半導體 IP 行業市場份額相對集中，行業 前兩大企業 ARM 和 Synopsys 占據了接近六成市場份額，該格局已經保持多年。行業前十 中還有 caden

23、ce、CEVA、Rambus 等公司位臵相對穩定，各自占據一部分市場，芯原和 Achronix 是為數不多新進入前十的公司。 本文將從半導體本文將從半導體 IP 行業發展歷史、行業的重要性與競爭壁壘、未來發展空間、全球競爭格行業發展歷史、行業的重要性與競爭壁壘、未來發展空間、全球競爭格 局四個角度進行局四個角度進行展開，深入分析半導體展開，深入分析半導體 IP 行業。行業。 6 策略報告 本報告版權屬于安信證券股份有限公司。本報告版權屬于安信證券股份有限公司。 各項聲明請參見報告尾頁。各項聲明請參見報告尾頁。 2. 思考一：談歷史，半導體思考一：談歷史，半導體 IP 行業發展情況如何？行業發展

24、情況如何？ 半導體半導體 IP通常也稱作通常也稱作 IP核 （核 （IP core） ， 此處） ， 此處 IP也就是指知識產權 （也就是指知識產權 （Intellectual Property） 。） 。 IP 核就是一些可重復利用的、具有特定功能的集成電路模塊。IP 由于性能高、功耗優、成本 適中、技術密集度高、知識產權集中、商業價值昂貴，已經逐漸成為集成電路設計產業的核 心產業要素和競爭力體現。當今時代，芯片設計公司如果沒有 IP，將難以完成芯片設計，可 以說半導體 IP 的誕生是半導體行業發展的必然。從市場的角度來理解，IP 行業是半導體行 業分工精細化的結果，降低了芯片設計的難度與成

25、本；從技術的角度來理解，IP 是 EDA 發 展和芯片復雜化的結果，沒有電子化的芯片設計就沒有可以復用的芯片 IP。 2.1. 市場視角：半導體行業分工精細化，市場視角：半導體行業分工精細化，IP 降低設計成本降低設計成本 在如今這個時代，各個產業的發展都伴隨著全球產業鏈的分工合作，以降低綜合成本，半導 體產業也是如此。半導體行業的發展伴隨著不斷的產業轉移、技術升級與分工精細化。這三 個過程是同步進行且高度相關的，技術的升級使得芯片產品和半導體產業不斷復雜化，因而 分工也不斷細化，分工的細化使得半導體產業鏈環節更多，這也為不同環節的全球轉移和降 低成本提供了條件。從歷史發展進程來看，自從歷史發

26、展進程來看，自 20 世紀世紀 60 年代半導體產業在美國發源以來，年代半導體產業在美國發源以來， 全球半導體產業因產業鏈進一步細化和應用市場需求變化，經歷了兩次產業轉移，并正在進全球半導體產業因產業鏈進一步細化和應用市場需求變化，經歷了兩次產業轉移，并正在進 行第三次產業轉移。行第三次產業轉移。 20 世紀 70 年代起，美國將半導體系統裝配、封裝測試等利潤含量較低的環節轉移到日本等 地區。日本半導體產業由此開始積累，并借助家用電子市場對半導體技術及產量的需求不斷 完善產業鏈，最終在家電領域實現突破，由此產生了半導體產業的第一次產業轉移。該次轉 移成就了索尼、 東芝、 日立等知名企業。 這期

27、間， 擁有芯片設計和生產能力的 IDM （Integrated Device Manufacturer，設計、制造、封測一體化垂直整合型公司）得到快速發展。 20 世紀 80 年代至 90 年代，因日本經濟泡沫破滅、投資乏力等原因，日本的半導體產業開 始沒落。中國臺灣的臺積電和聯電兩家晶圓廠的誕生，推動美國、日本半導體產業由 IDM 模 式逐漸轉變為 Fabless 模式（Fabless 是 Fabrication（制造）和 less（無）的組合，指沒有 制造業務，只專注于設計的模式） 。在半導體應用從家電到個人計算機的轉型過程中，中國 臺灣著重發展半導體制造技術，在半導體產業鏈中占據了關鍵地

28、位，韓國則聚焦存儲技術， 由此產生了半導體產業的第二次轉移。該次轉移成就了中國臺灣的臺積電和聯電，韓國的三 星、海力士等企業。與此同時，芯片設計公司和晶圓廠之間的技術銜接與匹配的需求，首次 催生了芯片設計服務行業的誕生。 21 世紀起，隨著個人計算機產業向手機產業邁進，終端產品更加復雜多樣，芯片設計難度快 速提升，研發資源和成本持續增加，促使全球半導體產業分工繼續細化，芯片設計產業進一 步拆分出半導體 IP 產業，而芯片設計服務產業的服務范圍也進一步擴大。同時，中國大陸 的半導體產業經歷了低端組裝和制造承接、長期的技術引進和消化吸收、高端人才培育等較 長的時間周期，逐步完成了原始積累，并以國家

29、戰略及政策為驅動力，推動了全產業鏈的高 速發展。隨著智慧物聯網時代的到來，以及產業發展環境完善、人才回流、政策支持、資本 青睞等眾多因素，中國大陸的半導體產業得以在眾多領域實現快速與全面布局，正逐步驅使 全球半導體產業從韓國、 中國臺灣向中國大陸轉移， 即第三次轉移。 該次轉移促進了以 ARM、 新思科技、鏗騰電子、芯原、創意電子、智原等為代表的半導體 IP 供應商和芯片設計服務 提供商的快速發展，也推動了中國大陸集成電路產業相關企業的成長，包括以中芯國際、長 電科技等為代表的晶圓廠和封測廠，以及以華為海思、紫光展銳等為代表的芯片設計公司。 7 策略報告 本報告版權屬于安信證券股份有限公司。本報告版權屬于安信證券股份有限公司。 各項聲明請參見報告尾頁。各項聲明請參見報告尾頁。 圖圖 2：半導體產業的三次轉移半導體產業的三次轉移與產業鏈的變遷與產業鏈的變遷