紫光国微深度解析：特种集成电路领军者，高可靠IC高速成长

强驴

2021-11-05 13:11·管是

（报告出品方/作者：中航证券，张超，宋博）

一、中国高端集成电路平台，特种领域需求驱动公司成长

1.1、历史沿革：紫光集团核心资产，内生外延扩充产品谱系

紫光国微成立于 2001 年，前身唐山晶源裕丰电子股份有限公司，2005 年公司在深交所上市，成为同行业第一家登陆 A 股的公司。公司在发展过程中始终坚持“自主研发”的宗旨，公司成立初期专注于石英晶体元器件业务，成长过程中通过内生+外延的模式不断吸并整合优质资产。目前形成①智能安全卡（紫光同芯微电子）、②高可靠 IC（深圳国微电子）、③石英晶体（晶源电子）、④民用 FPGA（参股公司紫光同创）几个板块，其中深圳国微是公司利润主要来源。

1.2、特种领域需求牵引+高可靠 IC 产品谱系快速扩张，公司迎来业绩高速增长

营收净利润双双增长，归母净利润增速远超收入增速。2020 年公司实现了营业收入及净利润的高速增长，营业收入 32.71 亿元（-4.67%），归母净利润 8.06 亿元（+98.74%）。2021Q1-Q3,公司实现营收37.90 亿(+63.33%),净利润 14.84 亿元（+115.97%）。

整体净利率创新高，主要系高可靠领域 IC 高毛利率所致。2020 年公司净利率 24.51%（+12.93pcts），2021Q1-Q3，公司整体毛利率 59.87%（+5.32pcts），净利率 39.17%（+9.55pcts），毛利率、净利率大幅提升，一方面主要是公司子公司深圳国微电子高可靠集成电路业务毛利率较高，下游高可靠装备领域备货积极，需求旺盛，规模较 2019 年大幅增长，规模效应致使营业收入增速远高于营业成本增速；另一方面，高可靠集成电路产品结构不断优化，高价值量产品占比不断提高。

整体净利率创新高，主要系高可靠领域 IC 高毛利率所致。2020 年公司净利率 24.51%（+12.93pcts），2021Q1-Q3，公司整体毛利率 59.87%（+5.32pcts），净利率 39.17%（+9.55pcts），毛利率、净利率大幅提升，一方面主要是公司子公司深圳国微电子高可靠集成电路业务毛利率较高，下游高可靠装备领域备货积极，需求旺盛，规模较 2019 年大幅增长，规模效应致使营业收入增速远高于营业成本增速；另一方面，高可靠集成电路产品结构不断优化，高价值量产品占比不断提高。

分业务来看：

①智能安全卡：智能安全卡将集成电路芯片镶嵌于塑料基片中，封装成卡的形式，能实现数据的存储、传递、处理等功能，被广泛地应用于多元化的应用场景，包括消费电子产品、通信以及安全存储加密等领域。目前紫光同芯安全智能卡已包括 eSIM、SIM、NFC-SIM、金融 IC、金融支付终端 IC、交通卡 IC、指纹处理 IC、车规级安全 IC、智能计量 IC 等，除以上领域外，公司智能安全芯片未来有望向数字货币领域拓展。智能安全芯片业务营收从 2016 年的 5.69 亿元增长至 2020 年的 13.63 亿元，CAGR 为 24.41%。2021H1年智能安全卡营收7.71亿元（+40.12%），占公司整体收入33.64%，毛利率29.69%（+3.38pcts）。

②高可靠 IC 业务：紫光国微高可靠 IC 业务主要包括七大系列 500 多种 IC 产品：FPGA、高可靠存储器、高可靠模拟器件（高速高精度 ADC、高速 ADC、高精度 ADC）、总线、高可靠微处理器、新一代 SOPC 芯片、接口驱动器件、电源管理芯片。复盘美国赛灵思、阿尔特拉（已被英特尔收购），高可靠 IC 主要用于航空高可靠装备、信息安全通信设备和航天高可靠装备，受下游需求牵引，当前高可靠装备面临国产替代及高可靠装备信息化含量提升的环境，成长趋势确定，未来深圳国微电子有望继续保持高速增长。

公司高可靠集成电路新产品的研制与开发工作持续推进，产品谱系扩张，新增 116 个新产品立项，新增 67款可销售产品。高可靠 FPGA 产品已经广泛应用在特定电子系统、信息安全、自动化控制等领域，在国内取得了较高市场占有率。高可靠IC业务收入高速增长，是公司主要利润来源，高可靠IC业务规模从2016年 5.13 亿元增长至 2020 年 16.73 亿元，CAGR 高达 34.38%。2021H1 特种集成电路营收 13.70 亿元（+69.91%），占紫光国微收入 59.77%，毛利率 76.77%（-2.78pcts）。

③民用 FPGA 业务：紫光同创（参股子公司）专业从事可编程逻辑器件（FPGA、CPLD 等）研发与生产销售，致力于为客户提供完善的、具有自主知识产权的可编程逻辑器件平台和系统解决方案。2018 年以来，紫光同创收入巨幅增长，2021H1 年已达到 2.35 亿元，净利润 0.89 亿元，前期因巨大研发投入，过去 5 年处于亏损状态，预计公司研发投入继续加大。

④晶体业务：公司晶体业务受新冠肺炎疫情反复和国际贸易摩擦持续的叠加影响。但与此同时，在国内抗疫医疗器械刚需、5G 商用基站布网、高端频率元器件国产化替代和“新基建”政策驱动等因素的积极推动下，行业景气度提升。公司积极对接国内通讯厂商频率组件的国产化需求，加强集团内部产业合作，大力开拓 5G 网络通讯、车载电子、工业控制、智能仪表、物联网等新市场领域。2021H1 晶体业务营收 1.29 亿元（+49.60%）占紫光国微收入 6.02%，毛利率 19.31%（-3.05pcts）。

强驴

1.3、高强度研发投入是紫光国微核心竞争力保证，谱系扩张造就高可靠领域竞争优势

高强度研发投入造就公司核心竞争力。2016-2020H1 年，紫光国微研发支出分别为 4.44 亿元，5.03亿元，4.92 亿元，5.75 亿元，6.04 亿元和 3.38 亿元，2017-2020 年研发支出增速分别为 13.29%，-2.19%，16.87%，5.04%和 62.65%，整体保持较高增速，从研发支出占比来看，公司 2016-2020 年研发支出占比31.29%，27.49%，20.01%，16.78%和 18.46%，与可比公司景嘉微、振芯科技、睿创微纳研发支出占比对比来看，紫光国微研发支出占比位于前列。

高研发支出致使高可靠集成电路产品谱系快速扩张，紫光国微核心子公司深圳国微产品涵盖微处理器、可编程器件、存储器、总线器件、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产品，近 500 个品种，同时可以为用户提供 ASIC/SOC 设计开发服务及国产化、系统芯片级解决方案，多款高可靠微处理器产品进入了重要的嵌入式高可靠应用领域，在特种集成电路技术领域处于国内领先地位，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，并以现场可编程技术与系统集成芯片相结合，成功推出具备现场可编程功能的高性能系统集成产品（SoPC），获得市场的广泛认可。

强驴

二、高可靠 IC 处于景气周期，智能安全芯片边际改善

2.1、深圳国微：高可靠 IC 国产化空间广阔，国微电子“软硬一体”受益高可靠 IC 谱系扩张，竞争优势明显

紫光国微全资子公司深圳国微电子高可靠 IC 业务主要包括七大系列 500 多种 IC 产品：FPGA、高可靠存储器、高可靠模拟器件（高速高精度 ADC、高速 ADC、高精度 ADC）、总线、高可靠微处理器、新一代SOPC 芯片、接口驱动器件、电源管理芯片。复盘美国赛灵思、阿尔特拉（已被英特尔收购），高可靠 IC主要用于航空高可靠装备、信息安全通信设备和航天高可靠装备，受下游需求牵引，当前高可靠装备面临国产替代及高可靠装备信息化含量提升的环境，成长趋势确定，未来深圳国微电子有望继续保持高速增长。2020 年，公司高可靠集成电路新产品的研制与开发工作持续推进，产品谱系扩张，新增 116 个新产品立项，新增 67 款可销售产品。高可靠 FPGA 产品已经广泛应用在特定电子系统、信息安全、自动化控制等领域，在国内取得了较高市场占有率。

①高可靠 FPGA 产品已经广泛应用在航空电子系统、安全通信、航天电子系统等领域，在国内取得了较高的市场占有率，最新开发的基于 2x 纳米的新一代大容量高性能 FPGA 系列产品也开始批量应用；

②SoPC 平台产品继续获得市场的广泛认可和批量应用，已经成为公司增长的一个重要方向，同时，新一代的 SoPC 芯片的研制进展顺利，已完成样品测试；

③高可靠存储器产品已经具有国内高可靠应用领域最广泛的产品系列；

④网络、总线及驱动产品技术先进、品种齐全、可靠性高、应用广泛；

⑤模拟器件领域：高可靠开关电源、高可靠线性电源、高可靠电源监控等产品市场份额持续扩大；

⑥高可靠数模转换、高可靠隔离类器件等新品种快速推向市场。

强驴

2.1.1“十四五”武器装备大列装，高可靠 IC 受益装备更新换代及信息化含量提升

①机载领域：军机需求明确，高可靠 IC 是机载计算机核心组成

我国空军正在按照“空天一体、攻防兼备”的战略要求，加快实现国土防空型向攻防兼备型转变，提高战略预警、空中打击、防空反导、信息对抗、空降作战、战略投送和综合保障能力，旨在建设一支强大的现代化空军。

航空装备增速＞装备费增速＞军费支出增速＞GDP增速。2013-2017年，现价GDP年均复合增速7.01%，低于军费支出复合增速（7.08%）；期间，装备费用占军费比例提高了4.56个百分点，年均复合增速9.62%，高于现价 GDP 以及军费的复合增速。在装备类别中，航空装备 2013-2017 年均复合增速 10.56%，高于装备费用复合增速，表明期间军费支出的重点倾斜是装备费用，特别是航空装备。根据公开数据，2017 年全军装备费用投入 4288.35 亿元，占军费比例 41.11%。当年，航空工业集团的军用航空防务产品收入 972.27 亿元，占全军装备费用比例 22.67%。

空军战略转型期间军机有更新换代需求。在空军战略转型期间，先进战斗机、大型运输机、新型直升机等装备建设持续获重视，四代以上战斗机和大型运输机需求旺盛，而海军也对军用飞机有一定的需求。当前我国军用飞机正处于更新换代的关键时期，未来 20 年现有绝大部分老旧机型将退役，也将有一定规模列装，运输机、轰炸机、预警机及无人机等军机有较大幅度的数量增长及更新换代需要。航电系统全称“综合航空电子系统”，是现代化战斗机的一个重要组成部分，被称为战斗机的“大脑”，战斗机的作战性能与航空电子系统密切相关。随着现代化作战系统的不断发展，对飞机性能要求的不断提高，尤其是作为“大脑”的航电系统，价值量在整机中的占比不断攀升。根据中国航空报披露，航电系统在飞机出厂成本中的比例直线上升，航电系统研发成本已占先进作战飞机研制总成本的 30-40％，并且保持着持续扩大的趋势。（报告来源：未来智库）

美军换装任务处理计算机，提升作战自动化水平。任务处理计算机是现代战机航电系统的核心，一般承担着系统飞控、火控、任务规划、系统监控管理、信息处理融合、作战应用程序运行等多种任务，堪称现代战机的大脑。随着嵌入式计算机的进步，现代战机升级一般都会换装功能更加强大的任务处理计算机，以胜任由于传感器升级和武器复杂化所带来的更大的信息处理和作战需要。如洛马公司研制的MMC7000AH 型模块化任务计算机（MMC），相比于上一代计算机，能够兼容全新的数据总线网络，处理能力较以前提高了一倍，主存储器增加了 10 倍，而且更加便于升级和维护。

未来综合航空电子系统必将更加向综合化、模块化、通用化和智能化的方向发展。我国新一代综合航电系统的性能指标、技术水平应在我国目前先进战斗机的水平上全面、大幅提高，达到或部分超过目前国外第四代战斗机航电系统的水平，同时还应该具有多种作战能力、综合管理和控制功能。

机载计算机是军用嵌入式计算机的一类，广泛应用在军机的航电系统，包括雷达、通信、导航、识别、电子对抗、光电探测、飞行控制、干扰投放、供电管理、外挂管理等设备中，需要完成数据采集、信号处理、数据处理、通信交换、接口控制、高可靠性电源、大容量存储与图形图像处理等工作。21 世纪以来，机载计算机在硬件和软件得到高速提升，机载计算机的数据处理能力、任务调度能力、可靠性、安全性、测试性、维修性都得到迅速提升。

当前航空业对机载计算机的主要需求包括①高效的处理能力，具备高速的计算处理能力、及较低功耗；②强实时性和好的安全性；③通用的总线接口能力；④较强的环境适应能力。机载计算机主要由计算机板（印刷版组件、电子盘、散热片）、电源板、母线版等构成，主要包括：CPU、内存、GPU、FPGA、总线、接口电路、音/视频电路等组成。深圳国微七大系列 500 多种IC 产品（FPGA、高可靠存储器、高可靠模拟器件、总线、高可靠微处理器、新一代 SOPC 芯片、接口驱动器件、电源管理芯片）谱系全面，可形成组合配套，有望充分受益军机明确需求，以及信息化含量提升趋势。

②弹载领域：实弹化训练弹药消耗加大，导弹产业链高景气拉动弹载计算机

强国必先强军，军强方能国安，面对安全形势的不确定性和不稳定性增大，练兵备战的必要性和紧迫性也在增大。11 月初，中央军委发布《中国人民解放军联合作战纲要(试行)》，提出和界定了解放军联合作战的基本概念、制度和权责，使得指挥体制向联合作战方向迈出关键性一步，强化备战打仗的鲜明导向。

实战化训练导致耗损增加：

耗：消耗量增加，消耗速度增加，如：导弹、火炮弹药、靶机等；

损：维修保障和更换的频率提高，维修保障的要求提高，如航空发动机、刹车系统等。

备战需求带来武器装备快速提质补量：

换：老旧型号装备退役，武器装备更新；

储：增加消耗性弹药及配件储备。

强驴

① 练兵：以训代练，增加耗和损

实战化训练是一项强度很高的军事活动，目的是使受训对象熟练掌握军事知识和相关技能，全面提高综合素质和整体作战能力，以保证能够随时执行作战任务或实施军事威慑。实战化训练会加大消耗性武器装备的需求量，例如弹药、靶机等。

②备战：立足真打实备，提质和补量

“十三五”期间是我国重点型号装备研制、定型或者小批量试生产的过渡阶段，例如歼-20、运-20、直-20、055D 型驱逐舰等复杂装备逐渐列装。“十四五”期间，将以备战为重要目标，军工行业有望以形成有效的作战能力体系为目标，进入新型装备量产交付和武器弹药战储提升的发展阶段。预计各战区新型装备比例将不断提高，现役装备构成将由以老为主向以新为主转变，由机械化向信息化转变，同时武器弹药库存也将进行补充，旨在做到“确保军队召之即来、来之能战、战之必胜”。

此外，备战状态也会要求提高武器装备完好率，老旧装备将加速退役或者升级。导弹主要由战斗部、动力系统、制导系统以及弹体结构四部分构成。在实战中导弹需面对各种恶劣的气候环境、复杂的战场电磁环境及敌方的电磁干扰等复杂环境带来的巨大挑战，因此，在全天候条件下精确制导与打击能力是衡量导弹的重要技战术指标。弹载飞行控制系统和导引头中需采用实时操作系统，具备大量复杂图像采集、处理、识别算法，以实现精确制导与打击。

以上四个分系统在导弹整体的成本占比可以看出，弹道导弹制导系统、动力系统、战斗部及其他（包括弹体结构）比例较为接近；而有翼导弹中，特别是对空目标导弹，制导控制系统成本占比较其他分系统明显更加突出，表明了伴随当前战斗机、无人机等军用航空器性能（特别是机动性）的不断提高，带动了决定导弹精确打击能力的制导系统性能要求指标的提高，也就直接带动了制导控制分系统的成本占比提高，我们预计，在我国导弹武器装备市场需求与规模持续提升的情况下，未来制导控制分系统市场规模或将持续保持在高位。

弹载计算机是制导系统的神经中枢，不仅需要对弹体的位置和姿态进行控制，还需要和各个分系统进行实时通讯，保证控制系统的控制精度和实时性，多以 DSP+FPGA、存储器、总线、I/O 接口和电源为核心组成。目前由于数字信号处理器(DSP)和可编程逻辑门阵列(FPGA)芯片的快速发展，以这两个芯片为核心的弹载计算机是现在计算机研究的主流方向和发展趋势，深圳国微 FPGA 芯片有望充分受益导弹产业链高景气度。

③C4ISR：以 FPGA 为典型代表的高可靠芯片在 C4ISR 领域应用广泛

雷达与传感器：FPGA 具备的高性能数据处理及灵活性，使得其在现代雷达系统得到重要应用。根据Inter 官方披露，雷达是半导体产业在过去二十年中发挥巨大作用的基础技术领域。在当今的现代雷达系统中，主动电子扫描阵列（AESA）是最受欢迎的架构。在下一代雷达架构中，如数字相位阵列和带有地面移动目标指示器（GMTI）的合成孔径雷达（SAR）将成为新兴技术。雷达的高性能数据处理、超宽带宽、高动态范围和适应性系统等参数是系统设计人员要面临的挑战。FPGA 是应对这些挑战的理想解决方案。

电子战：在电子战系统中，关键驱动因素是电子对抗措施（ECCM）、隐身技术、紧密相连的智能传感器网络和智能制导武器。这些系统必须能够在很短的时间内快速分析和响应多个威胁。在试图在宽带噪声中查找目标特征时，工程师们寻求执行复杂的处理，如快速傅立叶变换（FFTs）、乔莱斯基分解和矩阵乘法。然后传输多个软件生成的波形以提供虚假目标。这些不断变化的战术反应需要敏捷、高性能的处理。整个系统通常位于机载平台中，必须满足对散热以及尺寸、重量、功率和成本（SWaP-C）限制的严格要求。FPGA 为电子战中需求的这些性能要求提供了理想的解决方案。

安全通信：FPGA 上实施的强加密算法为可信的信息保证系统奠定了基础。当今的安全通信设备面临着许多设计挑战。有线产品必须满足对数据带宽的积极需求，以实现 40Gbps 和 100Gbps 的吞吐量，同时通常为 JIE 等应用程序提供防篡改平台，用于加密服务。无线产品是在尺寸、重量和功率（SWaP）的严格要求下开发的，用于支持多个波形（如 SRW、WNW 和 MUOS）的军用无线电的下一代移动性。无线安全通信中，增强型无线无线电需要使用商业、AES、套件 A 和套件 B 加密算法实现互操作和安全性。这些增强型收音机将消防员、紧急救援、医疗和执法系统连接在一起，同时优化尺寸、重量、功率和成本（SWaP-C）。下一代军用级可信通信必须生成兼容的波形，确保操作兼容性，同时支持具有现场更新能力的多个平台和任务。FPGA 无线通信系统能够应对这些挑战。

④装备从机械化走向信息化、智能化趋势不可逆

政策驱动公司军工电子业务优先受益。“十四五”国防信息化提速驱动军工电子高景气度。《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》中指出“加快武器装备现代化，聚力国防科技自主创新、原始创新，加速战略性前沿性颠覆性技术发展，加速武器装备升级换代和智能化武器装备发展。”我们认为未来的信息化战争对武器装备提出极高要求，要求使用以信息技术为主导的武器装备系统、以信息为主要资源、以信息化军队为主体、以信息中心战为主要作战方式，以争夺信息资源为直接目标。军队信息化仍是我国国防建设的重点，由于国防信息化涉及领域较广，包括雷达、卫星导航、军工通信与军工电子等多方面领域，其中军用电子基础元器件是国防信息化的重要支撑。

信息化、现代化、智能化循序渐进，引发全球升级国防建设需求。在国防军工领域，信息化是指将现代信息技术运用到军事领域，并以此引导军事理论和军事行动；现代化将信息技术拓宽，囊括到可以应用到军事领域的所有先进科学技术，让国防建设与科技发展水平同步；智能化是信息化的延伸和升级,在信息互通互融的基础上赋予系统对客观事物进行合理分析，判断及有效地处理、行动的综合能力。“三化”逐次升级对国防建设的需求，正引发世界范围内全面而深刻的军事转型和改革。

强驴

2.1.2 受益特种领域自主可控确定性趋势，国产替代空间广阔，高可靠 IC 国内领先

我国武器装备中存在替代空间，在各式装备多功能综合战术电子系统广泛应用。根据《元器件原位替代验证方法探讨》（许少尉，李夏，航空工业西安航空计算技术研究所），目前我国在研及量产中的装备上均大量使用了进口元器件，其中有相当比例产品，面临元器件制造商合并重组、产品升级、更新换代、无铅化等导致产品停产断档，更有一些高可靠、高密度集成的新型、关键元器件被国外禁运。为减少武器装备对进口电子元器件的依赖，提升装备自主保障能力，军委装备发展部(原总装)先后发布了“两法一则”等武器装备使用国产和进口电子元器件管理法规文件，明确提出了进口电子元器件选用控制以及国产化要求，同时对武器装备使用进口元器件提出了明确的量化指标要求，对应这种需求，可原位替代的国产化器件成为设计师替代用的首选。原位替代元器件多用于描述管脚与管脚兼容，外形尺寸接近，功能性能参数相同或类似，不用更改原印制板上焊盘的设计就可替代原器件焊接或安装的元器件。

高可靠 IC 国产替代空间广阔。根据 MarketResearchFuture 数据显示，2019 年全球 FPGA 市场规模约69 亿美元，中国 FPGA 市场约 120 亿人民币，其中民用市场约 100 亿元，国产渗透率仅约 4%。当前我国高可靠 IC 领域国产化率仍低，国产替代空间广阔。

国内高可靠 IC 主要公司比较来看，国微电子谱系最全，下游扩张能力最强。深圳国微电子 2020 年营收 13.70 亿元，国内可比企业中比较而言规模大、谱系覆盖面广，相比国内高可靠 IC 企业以深圳国微电子、772 所、复旦微电子、成都华微电子、轩宇空间、电科 24 所、58 所来看，国微电子优势显著：优势①：高可靠 IC 谱系、门类最全，成本控制能力强。国微电子在研+批产型号覆盖七大系列 500 多种 IC 产品（FPGA、高可靠存储器、高可靠模拟器件、总线、高可靠微处理器、新一代 SOPC 芯片、接口驱动器件、电源管理芯片），紫光国微 2012-2020 年年报，公司历年新增的可销售产品数量（款）逐步增加，2014年增加可销售产品为14款，而2018/2019/2020年分别增加的可销售产品为43/40/67款。门类齐全，覆盖面更广，同时七大门类组合销售有利于公司成本控制。

优势②：软件+硬件一体化，IP核资源丰富。FPGA的使用需要配套软件，有了软件环境后才能使用，且软件环境难度极大，FPGA 每增加一个数量级的规模（例如从 100K 到 400K），软件难度呈指数增加。国微电子开发出完整的基础单元库，积累了丰富的 IP 核，如 32 位嵌入式微控制器核、嵌入式 FPGA、高速SERDES 等。公司目前硬件设计平台包括 SUN 公司的服务器及 HP 服务器工作站群，同时并配备有先进的EDA 软件、测试系统。掌握了数字逻辑（Digital）、模拟混合（Mixed-Signal）芯片的设计方法和设计流程。在高性能微处理器、高性能可编程器件、存储类器件、总线器件、接口驱动器件、电源芯片和其它专用芯片等领域具有芯片设计能力以及相应整机产品的应用方案开发能力。

优势③：体制机制更加灵活。相比于科研院所，国微电子体制机制（母公司充分授权子公司+股权激励）更加灵活，未来下游高可靠领域新型号产品拓展方面具备显著优势。

2.1.3 竞争格局：海外垄断明显，国内特种领域深圳国微占优

竞争格局方面,海外垄断明显。全球 FPGA 市场呈现寡头垄断格局，87%市场份额被赛灵思与英特尔（2015年收购Altera）占据，分别以56%和31%的占有率居于第一和第二；而Lattice与MicroChip（2018年收购Microsemi）分别位列第三和第四，共占有5.6%的市场份额。上述四家美国企业合计占有全球FPGA市场份额达 92%以上。

国外方面，根据世界第一大 FPGA 厂商赛灵思的财务报告，赛灵思将 28nm、20nm、16nm 及 7nm 制程产品均定义为先进产品，目前，28nm 工艺制程 FPGA 主流应用集中在通信设备（如 5G 通信设施）、工业控制、汽车电子、人工智能、消费电子、高可靠应用等领域；截止 2021 年 4 月 30 日，先进产品收入占其总收入的 70.94%，其中赛灵思 AIT（宇航与防务、工业与检测、测试与测量）是其最大的业务板块，2021 财年AIT 业务收入约 14 亿美元（全球最大），占其营业收入的 44%。

国内方面，紫光国微国内特种领域取得较高市占率。目前国内布局 FPGA 企业主要包括紫光国微，复旦微、安路科技、高云半导体、智多晶、771/772 所、航锦科技、华微电子等。根据安路科技招股书披露，紫光国微 FPGA 芯片业务所属的特种集成电路业务板块毛利率分别为 66.47%、74.35%、79.64%和 76.77%，毛利率较高主要系其特种 FPGA 产品产业化成效显著，在国内取得了较高的市场占有率，2020 年，特种集成电路收入 13.70 亿元，显著高于公开披露的复旦微 FPGA 收入 2.04 亿元、轩宇空间 5.51 亿元（包括智能测试仿真系统和微系统与控制部组件）和长沙韶光 3.68 亿元。

技术实力上国内厂商普遍落后国外。根据复旦微招股书披露，2011 年两大国际 FPGA 巨头赛灵思和Altera（已于 2015 年被英特尔收购）率先发布了 28nm 工艺制程 FPGA，并逐步开始销售，另外两家美国FPGA 公司 Lattice 和 Actel 也于 2019 年推出 28nm 工艺制程 PGA，目前 28nm 工艺制程 FPGA 的主要市场份额由上述 4 家美国公司占据。国内企业中，复旦微的 28nm 大规模亿门级 FPGA 产品于 2019 年初开始量产，2019 年和 2020 年公司 28nm 工艺制程 FPGA 实现的收入分别为 1511.03 万元和 10002.79 万元，国内紫光同创于 2020 年初发布了 28nm 工艺制程的千万门级 FPGA 产品，SerDes 传输速率 6.6Gbps；安路科技于2020 年推出了 PHOENIX 系列产品，SerDes 传输速率 16Gbps。

强驴

2.2、同芯微：发力超级 SIM 卡及车载控制芯片，打开公司新增长点

紫光同芯掌握智能安全芯片相关的近场通信、安全算法、安全攻防、嵌入式存储、嵌入式方案、高可靠等六大核心技术，拥有多项核心专利，搭建了设计、测试、质量保障和工艺外协等四大技术平台，可保障多种工艺节点的研发、制造、测试及应用开发。公司智能安全芯片采用领先的工艺技术节点和高效设计，性能、成本、可靠性等具有显著优势，拥有银联芯片安全认证、国密二级认证、国际SOGISCCEAL、ISCCCEAL4+等国内外权威认证资质，以及 AEC-Q100 车规认证，广泛应用于金融支付、身份识别、物联网、移动通信、智能终端、车联网等多个领域。

安全智能卡业务逐年稳步增长，毛利率有望触底反弹。紫光同芯营业收入自 2012 年的 3.32 亿元增长至 2020 年的 12.19 亿元，营业收入持续稳定增长。但公司盈利能力从 2015 年之后开始下滑明显，贡献净利润由 2015 年高点的 1.65 亿元降低至 2019 年低点的 3300 万元。毛利率方面自 2012 年 37.56%下滑至2020 年 24.82%。利润及毛利率大幅下滑一方面是国内智能卡市场增速放缓，中低端卡竞争加剧；二是公司加快技术迭代，保持较高研发投入，布局超级 SIM 领域。2021H1 紫光同芯毛利率回升至 29.69%，我们认为一方面是公司积极布局海外安全智能卡市场，产品价值量提升带动毛利率企稳回升；二是国内市场集中度提升。

全球范围看智能卡的应用范围已不再局限于早期的通信领域，尤其随着近年来智能卡的拓展性、便捷性及安全性的不断提升，智能卡被广泛应用于金融财务、社会保险、交通旅游、医疗卫生、政府行政、商品零售、休闲娱乐、学校管理及其它领域。近年来，智能卡由于拓展性、便捷性及安全性较高，被广泛应用于各领域，随着通讯网络升级及 EMV 迁移，智能卡行业将迎来爆发式增长。根据沙利文统计，从2014 年到2018年，全球智能卡芯片出货量从 90.19亿颗增长到 155.89亿颗，年均复合增长率为 14.66%，市场规模从 28.14 亿美元增长到 32.70 亿美元，年均复合增长率为 3.83%。亚太地区的收入比重最大，其中中国、印度、日本、韩国是主要市场。随着智能卡芯片技术的进步和应用领域的扩展，预计未来智能卡芯片出货量和市场规模将持续增长，到 2023 年将分别达到 279.83 亿颗及 38.60 亿美元，2018 年-2023年的 5 年复合增长率分别为 12.41%及 3.37%。（报告来源：未来智库）

我国智能卡产业取得了显著的成绩，现在已经成为世界上最大的智能卡市场之一，金融、交通、通信、电力、社保和身份识别等成为智能卡的主要应用领域。据沙利文统计，从 2014 年到 2018 年，中国智能卡芯片出货量从 36.71 亿颗增长到 67.66 亿颗，复合年均增长率为 16.52%，市场规模从 76.91 亿元增长到 95.91 亿元；年均复合增长率为 5.67%。近年来，中国在政策支持力度加强、资金投入增多，以及工程师红利等因素的带动下，不断积累技术经验和人才储备，智能卡芯片产能逐步增加，智能卡芯片国产化趋势明显。预计到2023年，中国智能卡芯片出货量将达到139.36亿颗，市场规模将达到129.82亿元，2018 年-2023 年的 5 年复合增长率分别为 15.55%及 6.24%。

紫光同芯占据国内安全智能卡市场 13.11%份额。相较于全球主要的智能卡芯片厂商，国内智能卡芯片厂商规模较小，主要集中在紫光国微、复旦微电子、聚辰股份及国民技术等厂商。2019 年紫光国微智能卡芯片市场份额占比为 13.11%，复旦微智能卡芯片市场份额占比为 6.96%，国民技术和聚辰股份智能卡芯片市场份额占比分别为 1.74%和 0.47%。

可转债发行落地，推动公司可持续发展。公司可转债于 2021 年 7 月 14 日上市，本次可转债募集资金15 亿元，投向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和补充流动资金：

①保持技术领先型。随着数字化和科技的迅猛发展，物联网、5G、云计算、大数据、工业互联网等新兴市场安全芯片的市场进一步扩大，为满足日益增长的市场需求，公司开展新型高端安全系列芯片研发和产业化项目，项目建设完成后，可以大幅度提高芯片的算法性能，提供高性能运算能力，提升产品的性能以及安全性，在进一步提升公司在高端安全芯片的市场占有率以及竞争力，保证技术领先优势。

②占领高端安全智能卡市场。公司为国内智能安全芯片头部企业，主要产品为智能卡安全芯片，主要应用领域包括政务、电信、银行、能源等领域，市场相对成熟。随着数字化和科技的迅猛发展，在物联网、5G、云计算、大数据、工业互联网等新兴市场安全芯片覆盖率有待于进一步提高。智能安全芯片的应用场景以及需求更加多元化。公司在现有安全芯片的基础上，积极研发新型高端安全芯片产品，如面向 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、面向 5G 多应用的大容量安全芯片、自主知识产权内核的安全芯片。本项目建设完成后，不仅对现有业务产品带来良好的协同作用，而且产品的持续升级迭代可以使公司占领更为高端的安全芯片市场，为公司可持续发展奠定良好的基础。

公司专业从事可编程逻辑器件（FPGA、CPLD 等）研发与生产销售，致力于为客户提供完善的、具有自主知识产权的可编程逻辑器件平台和系统解决方案。紫光同创注册资本 4 亿元，总投资超过 40 亿元，是国家高新技术企业，拥有高中低端全系列产品，产品覆盖通信、工业控制、视频监控、消费电子、数据中心等应用领域。紫光同创立足中国大陆，总部设立在深圳，拥有北京、上海、成都等研发中心；员工总人数超过 500 人，其中 85%为研发人员，团队规模大、技术实力雄厚；拥有专利超过 300 项、核心专利占比超过 80%。

随着汽车智能化、网联化、电动化程度越来越高，“缺芯”将成为常态，国内 MCU 芯片厂商迎来了发展的窗口期。紫光国微此次布局车载控制器芯片，主要用于汽车整车控制领域，正是针对产品日益旺盛的市场需求设计研发，形成工艺技术能力和量产能力，在一定程度上推动车载芯片关键技术和产业落地进程，同时加速芯片国产化替代进程。根据ICInsights 数据显示，中国车载控制器市场容量预计到 2023 年将达到近 20 亿美元，车载芯片的产业化将形成公司新的利润增长点。

强驴

2.3、紫光同创：FPGA 通信领域空间广阔，参股企业紫光同创位列国内民用FPGA 第一梯队

深圳国微电子“核高基”项目产业延伸。紫光同创曾是国微电子全资子公司，是国微电子“核高基”专项高可靠 FPGA 的产业延伸。成立后分别于 2015、2018、2020 年引入新股东深圳岭南聚仁投资、西藏紫光新才信息技术和天津芯翔志坚科技。2015 年，紫光国微通过子公司以 4050 万元第一次转让 27%股权给深圳岭南聚仁，转让后持股由 100%降为 73%。2018 年，紫光同创注册资金从 1.5 亿元增至 3 亿元，引入了同为“紫光系”的紫光新才，上市公司持股比例从 73%被稀释为 36.5%。2019 年紫光同创注册资金增加至 4 亿元，各股东同比例出资。2020 年 3 月 20 日，紫光新才出让了 24%的股权给天津芯翔志坚。目前紫

光国微通过全资子公司茂业创芯持有紫光同创 36.5%股权，为紫光同创第一大股东，同为紫光集团旗下的紫光新才持股 12.5%。

公司专业从事可编程逻辑器件（FPGA、CPLD 等）研发与生产销售，致力于为客户提供完善的、具有自主知识产权的可编程逻辑器件平台和系统解决方案。紫光同创注册资本 4 亿元，总投资超过 40 亿元，是国家高新技术企业，拥有高中低端全系列产品，产品覆盖通信、工业控制、视频监控、消费电子、数据中心等应用领域。紫光同创立足中国大陆，总部设立在深圳，拥有北京、上海、成都等研发中心；员工总人数超过 500 人，其中 85%为研发人员，团队规模大、技术实力雄厚；拥有专利超过 300 项、核心专利占比超过 80%。

5G 传输速度优于 4G，应用场景广泛。对于数消费者而言，5G 的价值在于它拥有比 4gLTE 更快的速度(峰值速率可达几十 Gbps)，因为这一得天独厚的优势，业界普遍认为 5G 将在无人驾驶汽车、VR 以及物联网等领域发挥重要作用。

5G 建设刺激中国运营商总资本支出激增。三大电信运营商作为通信设备商的需求方，从三大运营商资本开支预算看通信设备采购需求，2020 年，中国移动、中国电信、中国联通三大运营商维持较高的资本开支，中国移动 2020 年资本开支 1798 亿元，较 2019 年增长 8.3%;2021 年，中国电信仍将保持 5G 资本支出稳定，资本开支计划为 870 亿元，同比增长 2.6%;中国联通预计 2021 年资本开支为 700 亿元。可知三大运营商资本开支率创新高，通信设备市场值得期待。

2019－2025 年，我国 5G 基站建设数量将不断增长。2019 年，我国 5G 基站总数达到 13 万个，建设进度实现 1．6％；预计到 2025 年，我国 5G 基站将全部建设完成，实现累计成功建设 816 万个 5G 基站的壮举。

FPGA 需求端来看，中国 FPGA 市场需求巨大，根据 Gartner 预计，2019 年全球 FPGA 规模 69 亿美元，中国 FPGA 市场约 120 亿人民币，其中民用市场约 100 亿元，国产渗透率仅约 4%，我们预计中国 FPGA 市场增速高于全球市场，未来 3 年增速均在 20%以上。从供应厂商角度看，全球主要被美国 Xilinx、Altera两家企业垄断，市占率分别为 56%和 31%，其在中国市场占比也高达 52%和 28%。

FPGA 通讯类市场规模占整体市场超 40%，增长具有确定性。FPGA 是 5G 基础设施和终端设备的零部件，5G 全球部署持续推进，基站、IoT、终端设备、边缘计算的 FPGA 用量将显著提升。通信是 FPGA 下游应用场景中规模最大的分支，根据 MRFR 的数据，2018 年通信领域收入占比占整体 FPGA 应用市场比例超40%，2018-2025 年 CAGR 有望达到 8%。全球 5G 基础设施建设进程下，FPGA 作为核心零部件，用量也会随之提升，5G 应用中，IoT、终端设备及边缘计算领域的 FPGA 需求也将增长。未来在通信市场的增长具有确定性。我们认为，伴随紫光同创高强度研发投入，未来高端 FPGA 产品通过验证、小批量供货，存在逐步替代国外巨头产品的机会。

FPGA 供给端来看，紫光同创、安路科技位凭借股东实力、资金实力、强研发投入位列国内 FPGA 第一梯队。我国企业目前已完成中低端 FPGA 全部研制工作，相比于国外赛灵思、英特尔、莱迪斯、阿尔特莱具备从 IP 到 FPGAEDA 再到高端 FPGA 的设计能力，我国企业目前仍有不小差距，在 28nm 工艺制程 FPGA 市场中，2011 年两大国际 FPGA 巨头赛灵思和 Altera（已于 2015 年被英特尔收购）率先发布了 28nm 工艺制程 FPGA，并逐步开始销售，另外两家美国 FPGA 公司 Lattice 和 Actel 也于 2019 年推出 28nm 工艺制程FPGA，目前 28nm 工艺制程 FPGA 的主要市场份额由上述 4 家美国公司占据。我们认为未来在高强度的研发投入下，我国 FPGA 公司有望向高端 FPGA 突破。

2020 年紫光同创暂时亏损主要系高端产品研发投入。紫光同创主要产品系列分为 Titan 系列、Logos系列和 Compact 系列，布局不同产业，满足通信、消费电子、无人机、工业控制客户多样化需求。2020年紫光同创收入 3.16 亿元，净利润-2.61 亿元，我们认为主要是大规模通信 FPGA 研发项目高额研发支出所致，未来随着新项目研发进展顺利，公司有望迈入全球高端 FPGA 供应商之行列，毛利率有望得到大幅改善，研发投入与营业收入将形成良性循环。

三、重点公司分析

（1）国微电子：高可靠 IC 国产化空间广阔，国微电子“软硬一体”受益高可靠 IC 谱系扩张+下游领域拓展

根据 Gartner 预计，2019 年全球 FPGA 规模 69 亿美元，中国 FPGA 市场约 120 亿人民币，其中民用市场约 100 亿元，国产渗透率仅约 4%，高可靠 IC（FPGA、高可靠存储器、高可靠模拟器件、总线、高可靠微处理器、新一代 SOPC 芯片、接口驱动器件、电源管理芯片）广泛应用于指挥控制信息处理设备、软件雷达信息处理设备、便携式无线指挥终端、其他信息处理终端及专用模块等一系列信息化装备。科思科技参与了指挥控制信息处理系统、军用雷达信息处理系统、军用模拟训练系统、火力控制系统、反坦克导弹武器系统、侦察系统等军用装备系统的研制，根据科思科技招股书披露，公司芯片境外采购比例2017-2019 年为 73.94%，82.72%和 75.86%，或反映我国高可靠芯片国产化率不高，存在较大空间。

特种领域需求来看：十四五期间，①机载领域：机载计算机核心，高可靠 IC 受益军机更新换代及信息化含量提升；②弹载领域：弹载计算机核心，高可靠IC受益导弹产业链步入高景气；③C4ISR：以FPGA为典型代表的高可靠 IC 在 C4ISR 领域应用广泛；④装备从机械化走向信息化、智能化趋势不可逆。我们认为高可靠 IC（FPGA、高可靠存储器、高可靠模拟器件、总线、高可靠微处理器、新一代 SOPC 芯片、接口驱动器件、电源管理芯片）受益武器列装、装备信息化、国产化趋势三大趋势。

国微电子三大优势明显：

高可靠 IC 谱系、门类国内最全，成本控制能力强。国微电子在研+批产型号覆盖七大系列 500 多种IC 产品（FPGA、高可靠存储器、高可靠模拟器件、总线、高可靠微处理器、新一代 SOPC 芯片、接口驱动器件、电源管理芯片），紫光国微 2012-2020 年年报，公司历年新增的可销售产品数量（款）逐步增加，2014年增加可销售产品为14款，而2018/2019/2020年分别增加的可销售产品为43/40/67款。门类齐全，覆盖面更广，同时七大门类组合销售有利于公司成本控制。

软件+硬件一体化，IP核资源丰富。FPGA的使用需要配套软件，有了软件环境后才能用，软件环境是难度极大，FPGA 每增加一个数量级的规模（例如从 100K 到 400K），软件难度是成指数加的。国微电子开发出完整的基础单元库，积累了丰富的 IP 核，如 32 位嵌入式微控制器核、嵌入式 FPGA、高速 SERDES等。公司目前硬件设计平台包括SUN公司的服务器及HP服务器工作站群，同时并配备有先进的EDA软件、测试系统。掌握了数字逻辑（Digital）、模拟混合（Mixed-Signal）芯片的设计方法和设计流程。在高性能微处理器、高性能可编程器件、存储类器件、总线器件、接口驱动器件、电源芯片和其它专用芯片等领域具有芯片设计能力以及相应整机产品的应用方案开发能力。

体制机制更加灵活。相比于科研院所，国微电子体制机制（母公司充分授权子公司+股权激励）更加灵活，未来下游高可靠领域新型号产品拓展方面具备显著优势。

（2）可转债发行落地，紫光同芯发力超级 SIM 卡及车载控制芯片

我国智能卡产业取得了显著的成绩，现在已经成为世界上最大的智能卡市场之一，金融、交通、通信、电力、社保和身份识别等成为智能卡的主要应用领域。公司是智能安全芯片龙头厂商，公司智能安全芯片采用领先的工艺技术节点和高效设计，性能、成本、可靠性等具有显著优势，拥有银联芯片安全认证、国密二级认证、国际 SOGISCCEAL、ISCCCEAL4+等国内外权威认证资质，以及 AEC-Q100 车规认证，广泛应用于金融支付、身份识别、物联网、移动通信、智能终端、车联网等多个领域。公司可转债于2021 年 7 月 14 日上市，本次可转债募集资金 15 亿元，投向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和补充流动资金，根据 IHS 的预测，到 2025 年，中国汽车半导体市场将达到 1200 亿元，如果加上自动驾驶相关的需求，市场空间将达到 1700 亿元。

（3）FPGA 通信领域空间广阔，参股企业紫光同创位列国内民用 FPGA 第一梯队

紫光同创曾是国微电子全资子公司，是国微电子“核高基”专项高可靠 FPGA 的产业延伸。我国企业目前已完成中低端 FPGA 全部研制工作，但相比于国外赛灵思、英特尔、莱迪斯、阿尔特莱具备从 IP 到FPGAEDA 再到高端 FPGA 的设计能力，我国企业目前仍有不小差距，FPGA 需求端来看，中国 FPGA 市场需求巨大，根据 Gartner 预计，2019 年全球 FPGA 规模 69 亿美元，中国 FPGA 市场约 120 亿人民币，其中民用市场约 100 亿元，国产渗透率仅约 4%，2018 年 FPGA 下游领域中通信领域占比超 40%。FPGA 供给端来看，紫光同创凭借股东实力、资金实力、强研发投入位列国内民用 FPGA 第一梯队。未来在高强度的研发投入下，公司 FPGA 有望向高端 FPGA 突破。