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国内民用FPGA第一梯队,安路科技:工控及通信领域,持续提升业绩

远瞻智库 23412

前言:

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(报告出品方/分析师:山西证券 叶中正 李淑芳)

1. 国内民用 FPGA 第一梯队,软硬件协同平台奠定公司竞争优势

1.1 十余年专注于 FPGA,高中低系列产品布局完整

公司由复旦大学的教授童家榕、章开和于2011年底创办,2012年初创团队加入公司,十余年来一直专注于 FPGA 领域,依靠核心创新能力跃居行业领先地位,是国内民用 FPGA 领域的第一梯队。

目前,公司向客户提供 FPGA 芯片及专用 EDA 软件,形成了 FPGA 产品(ELF、EAGLE、PHOENIX 三大 FPGA 系列)、FPSoC 产品和专用 EDA 软件(Tang Dynasty 软件)的产品矩阵。2021年,ELF、EAGLE、PHOENIX、FPSoC 系列产品收入占比分别为 54.4%、24.7%、15.6%、2.6%。公司产品被广泛应用在工业控制领域、网络通信领域、消费电子领域、数据中心领域,2021H1各领域收入占比为 20.6%、59.5%、11.7%、3.0%。

目前公司产品已经被导入到中兴通讯、汇川技术、利亚德、工业富联等客户中,逐步实现了国产替代。

不断引入投资者,资金实力增强。

公司成立以来获得四轮外部融资,引入华大半导体、国家大基金、上海科创投、士兰微、士兰创投等投资者,2021年底公司实现科创板上市,资金实力大幅增强。

公司高管及核心技术团队均为资深集成电路和软件行业人员,研发经验丰富。

公司管理团队、核心技术团队大多毕业于复旦大学、上海交通大学、清华大学、加州大学等国内外著名高校,具有丰富的半导体行业经验,在 FPGA 领域有较长时间的工作经验,参与开发了多款世界领先的 IC 芯片和 EDA 软件,专业覆盖 FPGA 和 SoC 硬件、软件、测试等各个核心技术领域。

产品布局完善,FPGA 产品覆盖高中低密度领域。

公司 ELF、EAGLE、PHOENIX 三大系列分别定位于低、中、高端市场。

ELF 系列包括 ELF1、ELF2、ELF 系列(ELF1 系列已经停产),分别使用 130nm、55nm、55nm 工艺,于2015年、2018年、2019年实现量产,LUTS 逻辑容量为 1.5K~9K,主要被用于网络通信、工业控制、消费电子、数据中心等领域;

EAGLE 系列包括 AL3、EG4 系列,分别使用 65nm、55nm 工艺,于2014年及2016年实现量产,LUTS 逻辑容量为 10K~20K,被用于网络通信、工业控制、消费电子、数据中心等领域;

PHOENIX 系列包括 PH1 系列,使用 28nm 工艺,于2020年实现量产,LUTS 逻辑容量为 100K~600K,被用于网络通信、工业控制、数据中心等领域;FPSoC 系列包括低功耗 EF2M 系列、高性能 SF1 系列,被用于工业控制、消费电子等领域。

国内从事 FPGA 的厂商主要有复旦微电、成都华微、紫光同创、安路科技、高云半导体、西安智多晶、京微齐力、AGM 上海遨格等公司,其中复旦微电与成都华微专注于特种 FPGA 领域,其余公司专注于民用FPGA 领域。民用领域来看,紫光同创、安路科技产品布局覆盖高中低密度领域,属于国内民用 FPGA 领域第一梯队厂商。

1.2 创新的软硬件协同研发平台,技术及产品奠定公司竞争优势

专用软件是 FPGA 产品开发的关键,其构成公司的核心竞争力。FPGA 是以算法优先的行业,公司成立之初即专注于算法,研制专用 EDA 软件用于对 FPGA 芯片的配置。

专用 EDA 软件质量的参差,不仅会决定最终 FPGA 芯片能否实现工程师期望的功能,还将最终决定芯片运行的速度、功耗,因此其也构成公司的核心竞争力。

创新的软硬件协同研发平台,“四位一体”构筑公司竞争优势。

FPGA 厂商可以通过 FPGA 芯片、FPGA 专用 EDA 软件、FPGA 工程测试、FPGA 应用方案四个方面合力提升用户粘性,增强自身竞争优势。

公司自主创新开发的软硬件协同研发平台,实现了以软件为核心,支持硬件、专用 EDA 软件、测试、应用 IP 和参考方案的协同设计。

硬件设计方面,公司是国内首批具有先进制程 FPGA 芯片设计能力的企业之一;专用 EDA 软件方面,TangDynasty 软件是国内少数全流程自主开发的 FPGA 专用软件,产品达到了较高的技术水平;

芯片测试方面,公司自主开发的测试算法可有效提高测试覆盖率并大幅减少测试时间以节约测试成本,保证了产品具有竞争力的良率和品质;应用方案方面,公司也已经积累了一批成熟的图像处理与人工智能硬件加速技术。

2. 国产化替代提升公司 FPGA 市场空间

FPGA 的高算力、低延时等优点能够完美契合未来5G设备部署、人工智能、自动驾驶、AR/VR、大数据、物联网等新兴市场的需求。

根据 Frost &Sullivan 数据,FPGA 全球市场规模从2016年的约43.4亿美元增长至2020年约 60.8 亿美元,复合增速 8.8%。随着新兴市场需求持续扩大,全球 FPGA 市场规模将从2021 年的 68.6 亿美元增长至 2025 年的 125.8 亿美元,年均复合增速 16.4%。

中国市场来看,2020年中国 FPGA 芯片销售额将达到 150.3 亿元,2016-2020年复合增速 23.1%,Frost &Sullivan 预测 2025 年中国市场 FPGA 芯片销售额将达到332.2 亿元,2021-2025复合增速 17.1%。

FPGA 芯片行业呈现集中度较高的态势。

根据 Frost&Sullivan 统计,中国市场以出货量口径统计,2019年,市场份额排名前三的供应商合计占据了 85.2%的市场份额。其中,Xilinx、Intel(Altera)和 Lattice 分别以 5,200 万颗、3,600 万颗和 3,300 万颗的出货量位列市场前三位,市场占有率达到 36.6%、25.3%和 23.2%。安路科技的出货量排名第四,占据了 6.0%的市场份额。

以销售额口径统计,2019年,市场份额排名前三的供应商合计占据了 96.3%的市场份额。其中,Xilinx、Intel(Altera)和 Lattice 分别以 71.4 亿元、46.7 亿元和 6.7 亿元的销售额位列市场前三位,市场占有率达到 55.1%、36.0%和 5.2%。安路科技的销售额排名第四,占据了 0.9%的市场份额。

国产化替代背景及地域优势提升公司 FPGA 市场空间。

与国际领先的 FPGA 企业相比,公司还有较大差距,但是公司已量产产品已经可以实现对于龙头企业同类产品的替代。在国产化替代背景下,FPGA 行业国产替代进程不断加快,具有核心优势的国内公司有望获得更多市场份额。

另一方面,公司已在上海、深圳、北京、武汉、西安、成都等主要城市建立了具有丰富经验的销售团队,可以及时响应国内客户的需求,协助客户完成项目。未来公司的产品、地域、销售等优势会持续扩大公司市场空间。

3. 提升工控及通信优势,拓展消费电子、数据中心、汽车等领域收入

分下游应用领域来看,FPGA 主要被应用在网络通信、工业控制、消费电子、数据中心、人工智能等领域,工业控制和网络通信合计占比超过 70%。

公司产品目前被应用在工业控制领域、网络通信领域、消费电子领域、数据中心领域,2021H1 各领域收入占比为 20.6%、59.5%、11.7%、3.0%。

3.1 发力工控领域,客户逐步放量导入,公司业绩增长的主要驱动力

工业市场覆盖面广、生命周期厂、实时处理和灵活性要求高。

目前工业市场正在向工业 4.0 时代演进,工业需求也从传统的工业通讯、马达驱动、伺服电机控制等领域演进到新的工业通讯协议、传感器融合、机器视觉、边缘计算等,这些新需求也构成了 FPGA 新的应用方向,FPGA 可以提供更加灵活的解决方案从而加速工业领域的转型。

据公司披露的投资者关系记录表显示,2021年国内 FPGA 市场规模增长到约 200 亿元,按 37%占比来估算,工控市场大约有 70 多亿元的规模。

工业控制领域,安路 FPGA 主要应用于工业自动化、LED 显示等领域。

工业自动化方面,公司 FPGA 被广泛应用到工业伺服领域,实际使用过程中其可以作为协处理器,主要实现电流环算法、电机驱动、编码器、调制器等功能,配合 CPU/DSP 实现对整个伺服系统的精确控制。客户可以根据应用需求选择不同容量的 FPGA 芯片,扩展多轴的应用、支持工业以太网、适应更为复杂的系统。

显示器驱动控制方面,当前主流的 LED 显示屏控制系统大多以 FPGA 芯片或 FPGA 芯片结合其他芯片做为主控芯片。

实际使用中将视频信号、控制信号等数据通过千兆网传输到接收卡,每张接收卡控制一定数量的屏,并将数据级联到下一张接收卡。

基于安路科技 FPGA 的 LED 显示屏驱动系统,通过千兆以太网进行视频数据的传输,极大的提高了系统的带宽,支持更高帧率、分辨率的应用场景。

目前公司提供的使用于 LED 显示屏领域的 FPGA 芯片与 SDRAM、DDR-RAM 合封而成,具有更大的内嵌存储容量,特别适用于大容量、高速数据的采集和传输等应用,可以很好地适配大尺寸、高清 LED 显示屏应用。

工控领域是公司主要发力的领域,也是目前客户数量最多的领域。

相比通信客户的集中,工控市场客户较为分散,起量相对比较慢,但是对产品的可靠性和质量要求同样非常严格。

公司 FPGA 在工业控制领域经历了从细分应用与边缘应用切入到主力核心应用的摸索前进过程,迅速迭代具有集成 SDRAM 存储器、PCIE 控制器等不同功能的多品类产品,充分满足了工业控制中的实时控制、外设扩展和控制、高速数据传输等多种不同应用种类。

2020年开始,公司陆续在工控的一些龙头客户处占据了一定市场份额,目前已成功进入了汇川技术等知名企业的供应链。凭借良好的产品性能和稳定的产品质量,公司产品市场竞争力快速提升,工业控制领域迅速增长。

根据测算,2020年公司在国内工控领域市占率不足 1%,随着客户的逐步导入,预计2022年公司工控市占率会实现较大提升,会成为公司业绩的主要驱动力。

3.2 通信已经导入头部厂商客户,高端产品导入提升公司业绩

5G 通信基础设施提升 FPGA 市场空间。5G 通信基础设施建设是物联网、人工智能、大数据等的前提条件。

通信基础设施可以分为接入网、传输网、核心网,这些环节都需要用到大量的 FPGA,未来通信领域会从两方面提升 FPGA 市场规模:一是通信基础设施数量提高从而带动 FPGA 用量的提升,相比于 4G 基站,5G 基站的覆盖范围较小,所以 5G 基站的需求量会显著增加,尤其是微基站。

工信部数据显示截至2021年底,我国累计建成并开通 5G 基站 142.5 万个,每万人拥有 5G 基站数达到 10.1 个,2021年全年新建 5G 基 站超过 65 万个。《5G 应用“杨帆”行动计划(2021-2023年)》指出,到2023年每万人拥有 5G 基站数超过 18 个,以 14 亿人口计算,届时 5G 基站将超过 252 万个。

2022-2023年,国内至少会新建 5G 基站 110 万个。基站的大规模铺设会带来对 FPGA 需求量的显著提升;二是,单基站 FPGA 用量提高带动 FPGA 通信市场用量整体提高,尤其是天线方面,5G 基站采用 Massive MIMO 天线,单个基站使用的 FPGA 用量会提升较多,从而带动 FPGA 整体用量。据 Frost&Sullivan 统计,2020年通信领域 FPGA 市场规模 62.1 亿元,预计到2025年将会达到 140.4 亿元,复合增速 17.7%。

目前国内网络通信受国际贸易格局及供应链安全等因素的影响,通信设备厂商在积极地推动国产替代进程,公司凭借在该领域强大的技术实力、优质的服务水平和较高的性价比水平已成功获得部分电子制造业公司的订单。PHOENIX 高端系列主要被应用于网络通信及工业控制领域,目前也正在升级迭代新规格产品,随着导入的逐步完成,公司预计在网络通信领域的销售增长将会实现快速增长。

3.3 积极拓展消费电子、数据中心、汽车电子领域收入

消费电子、数据中心、人工智能、汽车领域占 FPGA 下游领域不到 30%,作为 FPGA 的新兴应用领域,预计将迎来快速增长。

据 Frost&Sullivan,统计,2020 年合计市场规模 40.8 亿元,预计 2025 年将达到 91 亿元,复合增速 17.4%。在巩固工业控制、网络通信等领域优势基础上,公司也在进一步拓展消费电子、数据中心、汽车电子等领域的收入。

消费电子领域,公司已经导入部分客户,实现了国产替代。公司通过集成更多功能、提高数据速率实现对原有技术方案的升级,例如以单颗 FPGA 芯片替代了原本需 3 颗芯片构成的视频桥接技术方案,从而在短时间内占据了一定市场份额。目前公司提供产品为 MIPI、TCON 等领域提供高效解决方案,而且公司产品也逐步导入了一些客户供应链。

数据中心领域,公司产品逐步进入部分企业供应链。FPGA 芯片可以应用在数据中心领域,主要用于逻辑控制、数据转换等功能实现。受益于国内信息技术应用创新产业的快速发展和对自主可控的高度重视,公司产品逐步进入部分知名企业的供应链。但由于该领域客户对产品稳定性等方面的要求较高,验证、量产时间较长,公司目前在该领域的销售规模仍相对较小。

汽车领域,公司在研车规级 FPGA 产品。电动车对 FPGA 的需要更加多样化,未来 FPGA 会大量应用在 ADAS 系统、驾驶员信息系统等领域,未来市场空间增长可观,公司也在积极按照车规设计标准和流程研发 FPGA 车规级芯片。

4. 盈利预测及估值

4.1 盈利预测

作为国内民用 FPGA 的领先企业,公司产品体系覆盖高中低密度领域,打造软硬件协同研发平台,“四位一体”奠定公司的竞争优势。

同时持续在已有产品系列基础上优化升级和迭代创新,推出高端产品满足工业控制及通信领域的高端应用;不断丰富公司产品线,加强高性能 FPGA 产品及 FPSoC 产品研发,努力扩大公司在国内 FPGA 市场的领先优势。

国产化替代背景下,公司的市场空间将迎来较大提升。我们按照产品 ELF 系列、EAGLE 系列、PHOENIX 系列、FPSoC 系列对公司未来业绩进行预测。

营业收入方面,(1)ELF 系列主要应用在网络通信、工业控制、消费电子领域,作为 ELF 系列的高端产品 ELF3 系列自 2019 年量产以来被广泛应用在工业控制及网络通信方面,随着 5G 通信设施的大规模铺设以及公司在工业控制领域的放量导入,预计 ELF 系列(尤其是 ELF3 系列)产品收入将持续增长。

2019-2021年 ELF 系列销量分别为 626.7 万颗、1667 万颗、2610 万颗,预计2022-2024年销量分别增长 50%、40%、30%达到 3909 万颗、5472 万颗、7114 万颗,2022-2024年 ELF 系列将实现收入 5.7 亿元、8.2 亿元、11.0 亿元;

(2)EAGLE 系列主要被应用在工业控制、网络通信领域,更加侧重于工业控制领域,下游工业控制的客户多但散,随着工业控制领域公司客户的放量导入,公司工业领域的收入有望实现快速增长,2019-2021年销量分别为 248 万颗、477 万颗、1011 万颗,预计2022-2024 年销量分别增长 100%、50%、40%达到 2022 万颗、3033 万颗、4246 万颗,2022-2024 年 EAGLE 系列将实现收入 3.5 亿元、5.3 亿元、7.7 亿元;

(3)PHOENIX 系列是公司近两年推出的高端系列芯片,主要被应用在工业控制、网络通信、数据中心等领域,2020 年开始量产出货,2020 年-2021 年销量分别为 0.98 万颗、62.2 万颗,预计 2022-2024 年销量分别增长 150%、60%、50%,达到 155.5 万颗、248.7 万颗、373.1 万颗,2022-2024 年 PHOENIX 系列将实现收入 2.8 亿元、4.7 亿元、7.3 亿元;

(4)FPSoC 系列是公司推出的集成系列产品,2021年开始批量出货,销量 132,2 万颗,预计2022-2024年增速分别为 50%、45%、40%,2022-2024年营业收入分别为 0.28 亿元、0.41 亿元、0.59 亿元。

毛利率方面,随着公司产品的逐步放量导入,规模效应带来的营业成本逐步下降,预计 2022-2024 年公司综合毛利率分别为 37.16%、38.42%、39.76%。

费用率方面,随着公司营业收入快速增长,公司各项费用率回归至行业平均水平,我们假设公司销售费用率、管理费用率、财务费用率将维持低位,研发费用率将保持高位且稳定。

根据上述假设,我们预计公司2022-2024年分别实现营业收入 12.3 亿元、18.7 亿元、26.7 亿元,同比增长80.7%、52.4%、42.8%;分别实现净利润 0.1 亿元、0.45 亿元、2.01 亿元,对应 EPS 分别为 0.03 元、0.11 元、0.50 元。

4.2 可比上市公司估值分析

选取复旦微电、紫光国微作为国内可比上市公司,考虑到公司刚开始盈利,使用 PS 作为估值标准。以公司2022年 8 月 26 日收盘价 62.95 元计算,2022-2024年 PS 分别为20.5X、13.5X、9.4X。

考虑到国产化替代背景下公司市场空间有效提升,而且 1)公司在工控领域客户逐步放量导入;2)5G 通信设施的快速铺设提升公司需求;3)公司在积极提升消费电子、数据中心、汽车电子等领域收入,未来公司业绩有望持续提升。

5. 风险提示

产品研发或产业化不及预期风险;工控领域客户导入不及预期风险;高端产品出货不及预期风险;新兴市场拓展不及预期风险。

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