存储器起家,现形成“存储器+MCU+PMU+传感器”四大产品线,产品 阵列不断丰富。2004 年成立,存储产品起家,后发展 MCU、传感器、 PMU,目前已是大陆存储+MCU 双龙头。 1)存储器:Nor+NAND+DRAM 全覆盖,大陆存储龙头,Nor 全球第三、 大陆第一。 2006-2013 年间,公司先后实现了第一代 SRAM、Nor Flash、 SLC Nand Flash 量产,在存储领域站稳脚跟。2021 年推出首款自研 DDR4,2022 年推出自研 DDR3,存储器实现 Nor+NAND+DRAM 全线 年推出大陆首款自研 32 位 ARM-Cortex-M3 内核产品,后续陆续推出大陆首款 M4、M23、M33 内 核产品,推出全球首颗 RISC-V 内核 32 位通用 MCU,引领大陆 MCU 浪潮。
3)PMU:2021 年新的模拟产品线。为逐渐完备 MCU 生态协同,2021 年推出 GD30 系列 PMU 系列。 4)传感器:触控芯片全球第四,指纹芯片全球第三。2019 年正式并购 思立微,产品有触控芯片(手机、平板)、指纹传感器,指纹芯片全存储贡献半壁江山,MCU 占比提升。公司主要营业业务是存储器、MCU 和传感器,其中存储器是公司基本盘,2016 年营收占比 87%,2021 年 仍贡献 64%营收,MCU 营收占比不断的提高,2021 年提升至 29%,2019 年开展传感器业务,2021 年占比 6%。
“存储+MCU+PMU+传感器”业务布局,层层递进。 1)Nor Flash → MCU 、MCU→PMU:MCU 的基本结构可以分成 CPU 处理器内核、存储器(Nor Flash、SRAM)、总线和外设(模拟电路) 四部分,涉及数字电路技术(即CPU、存储),还涉及外设的模拟电路,其对芯片公司的综合能力有一定的要求较高。相比于绝大多数 MCU公司通过第 三方厂商购买存储单元,公司是行业内少数能在MCU采用自主生产 Flash 的企业;2021 年公司开始尝试 PMU,MCU 是控制单元,PMU是电源管理单元,可以协同工作,是对 MCU 生态的有效补充。
2)Nor Flash→ NAND Flash、Flash→ DRAM:NOR 和 NAND 都是使 用浮栅场效应管作为基本存储单元来存储数据的,从 Nor 延伸到 NAND 有一定协同性;闪存存储单元中只有一个晶体管,DRAM 的存 储单元由一个晶体管、一个电容组成,DRAM 难度比闪存高,公司存 储向难度更高产品做延伸。 3)MCU→传感器:在 IoT 领域,传感器与 MCU 常配套使用,以指纹 芯片产品为例,目前智能指纹锁产品不仅要配备指纹识别技术,同时还 需搭载 MCU、远程控制功能和相关连接等功能,MCU 与传感器配套 能够在一定程度上帮助客户加快产品研制周期,增加便利性与选择性的同时,极大地 降低成本。
存储器:Flash 商工车规全覆盖,自研 DRAM 打开新成长空间。 1)Flash:2019 年 Nor 通过车规认证,覆盖 512Kb-2Gb 全系列,中大容量的客 户群和覆盖面逐步扩大,汽车和工业成为增长最快的领域,在汽车应用中,公 司产品应用于 ADAS、通讯系统、车载信息及娱乐系统、电池管理系统等领域。 SLC NAND 覆盖 1Gb-8Gb 主流容量,22 年 38nm GD5F SLC NAND 通过车规认 证,应用于车载网关、DVR、智能驾舱、Tbox 等应用,成为车规 Nor 的有效补充,自此 NAND 完成商规、工规和车规全方位覆盖。 2)DRAM:定位利基,2021 年推出 DDR4,2022 年推出 DDR3,适用于机顶 盒、电视、监控、网络通信、智慧家庭等应用,同时公司也将针对电力、工业、 汽车等客户推出工业级颗粒。
MCU:工业成为第一大营收来源,进军车规。工规和商规已发展多年,目前拓 料号、补应用,如 2021 年推出低功耗 MCU,2021 年推出首款 WiFi MCU。 2022 年工业占比持续提升、已接近一半。车规方面,2022 年 9 月首款车规 MCU 已发布,可应用于车窗、智能车锁、电动座椅、电动后备箱等车身控制系 统、车用照明系统和电机电源系统和仪表盘等智能座舱系统,也适用于部分 ADAS 辅助驾驶系统,如环视摄像头、AVAS 声学警报系统等。 PMU:进军模拟,瞄定电源链。GD30 PMU 系列专注电源链,有四大系列,产 品包括充电管理芯片、充电保护芯片、DC/DC、LDO、电机驱动、PMIC。 传感器:主要覆盖手机、平板等商规领域,开拓 AI 和超声领域。传感器产品 应用于 LCD 触控、电容指纹、光学指纹,深耕移动端侧边指纹产品,布局 AI 和超声领域,如 ToF、3D 图像和血压检查。
根据兆易创新的产品手册,在后续章节中,我们统计了 2021、2022、 2023 年 MCU、NOR、NAND、DRAM、PMU 等产品的料号数量,将 结合市场情况,以揭示兆易创新产品丰富度的提升、产品高端化趋势, 公司依靠产品的逐渐完备持续打开新成长空间。
Nor 发力点:制程优化、大容量占比提升、发展车规。 Nor 行业:竞争格局稳定, AMOLED、IoT、汽车等是行业驱动力, 大容量趋势明确。 1)竞争格局稳定,兆易全球第三,份额稳定提升。 2014 年兆易创新进入全球第六,市占率 6%,根据 CINNO Research , 兆易创新从 2019 年第三季度在 NOR Flash 全球市场占有率排名跃升到第 三位,2019 年全球市占率 12.1%,2020 年提升至 15.6%,2021 年提升 至 17.7%。2)新兴应用成为主要下游驱动力。Nor Flash 应用领域广泛, 主用于消费电子、通讯、汽车电子等领域。近年来,物联网、TWS 耳 机、AMOLED、TDDI、车载电子等新兴应用领域为 Nor Flash 市场规 模的扩大提供了重要驱动力。3)256M 及以上的大容量 Nor Flash 逐渐 成为主流。根据 Omdia 数据,受益于大容量需求的车用及工控领域需 求增长,256Mb 及以上大容量 Nor Flash 占比将从 2020 年的 25%提升至 41%。
制程:从 65nm 到 55nm 升级,占比不断提升。目前 NOR Flash 主流制程仍然停留在 55nm,全球能量产 45nm 产品的制造商屈指可数,国外 有美光、赛普拉斯,大陆有武汉新芯。旺宏已于 2019 年实现 48nm 量 产,产品正从 75/55nm 向 48nm 切换;华邦电已于 2015 年实现 46nm 量 产,产品正从 58nm 向 46nm 切换。而兆易创新目前也正从 65nm 往 55nm 切换,成功进入主流制程市场。考虑到 NOR Flash 制程微缩受限 局面将持续,兆易切入先进制程的潜力显著,市场竞争力有望进一步增 强。截止 21 年底,兆易 55nm 出货量占比超 40%,截止 6 月底占比接 近 70%。
Nor 可分为串行(SPI)和并行(Parallel)两种结构,串行结构相对简 单、成本更低,随着工艺的进步,串行已能满足一般系统对速度及数据 读写的要求,逐步成为主要系统方案商的首选,兆易产品是 SPI Nor Flash,2021/2022/2023 年总料号数量为 153/151/140 颗,其中非车规产 品 105/111/111 颗,车规产品 48/40/29 颗。
大容量占比明显提升,新推出超低功耗产品。 1)非车规产品:①容量覆盖:大容量应用于汽车、工业等领域,兆易 Nor 容量覆盖 512Kb-2Gb,=16Mb 为小容量,32M-64M 为中容 量,=128M 为大容量,2021/2022/2023 年小容量占比 37%/42%/34%, 中容量占比 17%/17/16%,大容量占比 46%/41%/50%,大容量占比明显 提升。②电压覆盖:Nor 和主控芯片配套使用,一般情况下,对功耗要 求不高的通用产品,选择高压存储芯片,比如 WIFI 设备,低功耗应用 的产品,较多采用低压存储芯片,比如低功耗可穿戴设备,其主控芯片 一般在低电压条件下运行。
3. DRAM:DDR3 容量覆盖 1Gb-4Gb,料号数量增加。DDR3 容量覆盖 1Gb-4Gb,料号数量增加。瞄定利基,2021 年推出 DDR4,2022 年推出 DDR3。根据产品手册,2022/2023 年 DDR4 料号 数量 18/12 颗,DDR3 料号数量 24/26 颗,DDR4 料号数量降低,DDR3 数量提升。从容量覆盖看,2022 年 DDR3 有 2Gb、4Gb 两种容量, 2023 年新增 1Gb,DDR4 目前仅覆盖 4Gb。从下游应用看,DDR3、 DDR4 均可用于商规、工规,另外 2023 年新增 KGD/KTD 料号。 KGD:Known Good Die,确认好裸芯片,合格芯片。其表示裸片 或未封装 IC 具有与同等封装器件相同的质量和可靠性,并且可以 直接运送给客户进行组装。 KTD:Known Tested Die,全测试芯片。KTD 指与已封装产品一样 做全功能测试,但最终封装的质量和可靠性仍无法完全保障,成品 率受到一定影响。
公司围绕通用 32 位 ARM 核 MCU,广铺产品料号,升级 MCU 内核、 应用。1)料号数量增加,增强覆盖性。2)研发新内核。3)工规已成 为 MCU 第一大营收来源,车规有序布局。 2013 年至今,兆易创新用 10 年的时间不断扩产 GD32 MCU 家族规模。 根据 2023 年产品系列手册,GD32 MCU 家族有 38 个系列,446 款料号, 覆盖中高低端,产品线布局完善,正积极拓展工控和车规产品。GD32 系列为 32 位 MCU,按内核分为 Arm 内核和 RISC-V 内核,ARM 核包 括 M3、M4、M23、M33,高性能 M7 产品在研。按照性能类型分为: 入门型、主流型、高性能、专用型四类。MCU 制程也已推进至 22nm。
32 位是市场主流,公司基石。从全球范围内看 32 位 MCU 已慢慢的变成为 主流,16 位由于其不上不下的定位逐渐被挤出市场。2020 年,8/16/32 分别占比为 23%/17%/59%。我们认为(1)32 位市场规模不断的提高的原 因在于:①MCU 成本快速下降,32 位已于 8/16 位差别不大,且 MCU 本身占总生产成本比例较低,因此下游客户对价格的敏感性一般;②产 品对 MCU 的计算存储性能要求越来越高,需要 32 位 MCU 才能满足。 (2)8 位在性能不及 32 位情况下,仍具有一定市场的主要原因系:① 虽然 32 位比 8 位价格稍高,但是开发过程中难度更大且耗时,反而最 终导致成本更高;②8 位也具备某些硬件优势,比如静态电流更低导致 功耗更低,某些简单计算操作下速度更快。
ARM 内核包括中高低端不同产品,使用 M7/33/35P/55 高端内核是厂 商能力的直观体现之一。目前 ARM 共推出 11 款 Cortex M 系列处理器, 其在尺寸、功耗、性能、安全性、是否适用于 AI 应用等指标上有着差 异化定位,全面满足低、中、高端需求。其中,M0/0+/1/23 四颗为低端 内核,M3/M4 为中端产品,M7/33/35P/55/85 为中高端产品。
汽车是 MCU 第一大市场、占比近 40%,单颗价值量也最高。 1)市场规模占比:汽车是 MCU 第一大市场,2020 年汽车/工业/消费/ 通讯/电脑在 MCU 市场的占比为 38%/30%/18%/9%/4%,2010-2019 年 汽车在 MCU 占比稳定在 38%-40%,持续保持第一大应用的地位。 2)ASP:汽车 MCU 的 ASP 显著高于其他应用,2021 年达 3.1 美元; 自 2020 年以来,因供应链不稳定,不同应用的 MCU 价格都有不同程 度地上升,同时叠加智能化推动高价值 MCU 是使用,2020 年汽车 MCU 价格上涨 16%。2021 年上涨 22%,在 MCU 中价格变化幅度最大, Yole 预计汽车 MCU 的价格未来仍将处于高位。
汽车 MCU 市场超 70 亿美金,2022-2025 年 CAGR 为 8%,高于 MCU 行业平均水平,其中 32 位是主流,占比近 80%。 1)市场规模:随着汽车电动化、智能化发展,智能座舱、高精度导航、 车身电子等应用对 MCU 需求量大增,汽车 MCU 在 2021 年经济复苏期 间大幅度增加 23%,达历史新高 76 亿美元,根据 IC Insights,2022- 2025 年汽车 MCU 市场规模的 CAGR 为 8%,高于行业整体水平。根据 IC Insights,2021 年汽车信息娱乐应用预计占汽车 MCU 市场的 10%, 较 2020 年增长 59%,其他领域占汽车 MCU 市场的 90%,较 2020 年增 长约 20%。
2) 从 产 品 定 位 看 ,2023 年 高 端/主 流/入 门/特 定 的 料 号 数 量 为 148/204/92/2,高端产品料号较 21 年增加 45 款,主流产品增加 29 款, 入门减少 8 款,特定产品无变化;从分布看,2021 年高端/主流/入门/特 定占比 27%/46%/26%/1%,2023 年占比 33%/46%/21%/0%,2023 年高 端+主流占比 79%,2021 年为 73%,高端化趋势明确。MCU 丰富下游应用,车规是未来重点。2021 年推出低功耗 MCU,应 用在电池供电系统,如工业表计、测试类仪器等领域;2021 年推出无 线 MCU,应用于 IoT 智能终端。在车规市场,前装/后装领域同步扩展, 后装则包括已有的车载影音、导航、OBD、EDR、新能源车身及周边 应用场景,2022 年 9 月正式推出首颗前装 40nm 车规 MCU GD32A503 系列,使用 M33 内核,2023 年产品手册中有 10 款 GD32A503 系列产 品。
车规有序布局。根据公司 Roadmap,第二款车规 MCU 计划使用 M7 内 核,功能安全等级 ASIL-D,定位安全等级更高的安全气囊、刹车等领 域,预计 2023 年推出;第三款车规 MCU 计划使用 M7 内核,功能安全 等级 ASIL-D,定位双离合器自动变速器等更高级领域,计划 2025 年推出。
超 400 亿大市场,玩家众多,TI 实力超群。根据 Frost&Sullivan 数据, 电源链 2020 年市场规模为 329 亿美元。电源链相对信号链来说,玩家 众多、市场竞争更为激烈,其中 TI 上升势头强劲,2015 年即已占据 25%的市场份额,CR5 2015 年为 47%,低于信号链的 70%-80%的集中 度水平。
电源链用于在负载间分配电力并提供合适的电压电流。电源链产品按 照功能包含四类产品: 1)AC/DC:位于电源侧,将市电 AC 转换为直流电; 2)电池管理 IC(BMIC):位于电池测,对电池进行电量的计量、充 电保护等, 主要包括以下五类: ①电池计量 IC(Gauge):可以测量电池生命周期内各种化合 物(如锂离子、磷酸铁锂和镍氢)的荷电状态和健康状态。②电池充电管理 IC(Charger):可以将外部电源转换为适合电 池充电的电压,起到充放电管理的功能。
③电池检测和平衡 IC(AFE/Monitor、Balancer):可以监测电 池电压、温度和电流数值。 ④电池输入保护 IC:分为电池超压保护(BOVP)和输入超压 保护(OVP),可以对检测单节和多节电池是否出现过压、欠压、 放电过流和短路状况,保护输入端口及电池终端不受电压浪涌 冲击,延长电池的使用寿命。 ⑤协议芯片:手机系统和充电头要实时进行通信,使用协议芯 片可以进行电压/电流的精准调整和实时监控,帮助实现电荷 泵的快充过程。
3)DC/DC、LDO:位于负载测,由于一个设备内部的不同子系统所需 的工作电压可能不同,因此需要 DC/DC 转换器对直流电电压进行升压、 降压;分为隔离式和非隔离式,非隔离式 DC/DC 转换器包括线性稳压 器(LDO 等)和开关稳压器两种(即狭义的 DC/DC): 4)LED 驱动器等:位于负载侧,为特殊负载提供合适的电源,包括 LED 驱动、删驱动(即电机驱动)、以太网电源管理、射频电源等。
PMIC 集成电源链四大类芯片中的数种,常用于小型设备。电源管理 IC (Power management multi-channel IC,PMIC),其集成以上四大类芯 片中的数种,此外还可能集成监控功能器件(UVLO 低电压故障预防、 WDT 看门狗定时器等)、保护功能器件(TSD 热关断等)、控制电路器 件(I2C 串行 I/F、INTC 中断控制、GPIO 通用 I/O 等)、RTC 实时时钟 等。高集成有利于减小面积,因此经常用于为小型供电设备供电。
PMU 高度集成,针对便携式应用的电源管理方案,大部分情况下等同 于 PMIC。PMU 全称 Power Management Unit,中文为电源管理单元, 其集成以上四大类芯片中的数种,如 LDO、DC/DC 等,整合在单个封 装内,以实现更高的电源转换效率和更低功耗,及更少的组件数以适应 缩小的板级空间,PMU 更多与消费电子(手机、MP4、GPS、PDA 等) 的特定主芯片配套使用。 根据 Yole Development 数据,电源链芯片中,PMIC 和 DC/DC 需求最 大,另外随着便携式产品和新能源汽车的快速发展,BMIC 需求也在迅 速增长,预计五年内将接近 DC/DC 产品市场规模。
兆易布局电源链产品,目前产品有充电管理 IC、电池保护 IC、LDO、 DC/DC、电机驱动和 PMIC。兆易自 2019 年开始投入研发、启动电源 链产品布局。2021 年 4 月第一颗电源管理芯片 GD30WS8805 正式量产, 6 月推出首颗马达驱动产品 GD30DR8306,11 月首款超低噪声 LDO GD30LD330x 上市。2022 年 5 月,兆易创新已经有多款充电管理 IC 产 品陆续量产上市。
目前初步形成四大类电源链产品。1)高性能电源:主要以通用 DCDC 和 LDO 为主,应用通信/网卡、工业、安防等领域。2)电机驱动: 覆盖从家电、电动工具到智能机器人、工业自动化等丰富应用,可搭配 GD32 MCU,形成灵活、完整的系统解决方案提供给客户。3)专用电 源管理芯片:PMIC,主要应用于 TWS 耳机充电盒、助听器、便携式医 疗设备等。4)锂电池管理芯片(BMIC):目前以通用型电池充电芯片 (Charger)为主,在公开资料中还有电池保护芯片(Protector) GD30SP 系列。 拓展品类、增加料号数量。2022 年产品手册首次出现 GD30 PMU 系列, 对比 2023 年产品手册,2023 年四大系列产品料号均明显增加,其中 DC/DC 系列 GD30DC 在 2023 年产品手册中首次出现。
2019 年收购上海思立微布局传感器业务。思立微是全球排名前三的指 纹芯片供应商,2019 年兆易收购,目前兆易传感器产品主要是电容触 控芯片和指纹芯片。 1)触控芯片:包含自容和互容两大品类,下游是手机和平板,公司 LCD 触控产品在行业应用广泛,顺应行业趋势,即将推出 OLED 触控 产品。 2)指纹传感器:方案分为电容指纹和光学指纹,2014 年推出第一款电 容指纹,2018 年推出第一款 OLED 屏下指纹,为多款旗舰到中阶智能 手机提供指纹识别方案。除此之外,指纹传感器也可应用在智能门锁、 笔记本等产品,未来也会提供更多服务于物联网、工业、车载等场景的 精准、安全、可靠的指纹软硬方案。
2023 新增电容式指纹传感器料号。2023 年,手机触控芯片 4 款,平板 触控芯片 8 款,电容指纹识别传感器 11 款,光学指纹传感器 3 款。相 比 2022 年,电容指纹识别传感器新增 4 款,包括 3 款侧边指纹芯片和 1 款用于 PC 的指纹芯片。其余类型芯片无变化。
公司在产品布局上采用层层递进策略,从 Nor 顺利发展至 NAND、DRAM, MCU 内有存储和模拟,公司从 Nor 延伸至 MCU,目前又从 MCU 拓展至模拟电 源链产品,同时在应用上从商规工规拓展至车规,产品矩阵持续丰富,高 端化趋势明确。我们大家都认为公司目前已出色完成第一块拼图(Nor Flash,全 球第三),第二块拼图(MCU)即将完成,凭借强管理能力、强执行力,未 来将循序完成利基 DRAM、模拟、车规等拼图。纵观全球,国际 MCU 厂商和 模拟厂商高度重合,“国际大厂”的冰山一角已揭开,站在当下时点,短期 公司将受益 23 年下游需求复苏带来的业绩恢复,长期期待公司成为提供 “存储+MCU+传感器+模拟”一体化解决方案的国际大厂。21 年底半导体开 始进入下行周期,消费电子需求疲软,下游进入去库存状态,调整 2022/2023/2024 年纯利润是 21.3/17.6/23.7 亿元,对应 PE 估值为 33/41/30 倍。
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