(报告出品方/作者:中泰证券,王芳、杨旭、张琼)
一、嵌入式 CPU 起家,并购 ISSI 成就国内车载存储龙头
嵌入式 CPU 起家,并购矽成形成“计算+存储+模拟”的技术和产品 布局。君正成立于 2005 年,基于创始团队创新的 CPU 设计技术, 迅速在消费电子市场实现 SoC 芯片产业化,并于 2020 年完成对全球 车载存储领先企业北京矽成的并购。君正的历史发展大致可分为 4 个阶段:
1)2005-2010 年,广泛拓展业务领域。公司提供的微处理器在教育 电子设备(学习机、点读机、电子书等)、PMP 类消费电子设备(便 携式多媒体播放器,如 MP3、MP4 等)得到广泛认可,市面上大多 数上述产品均采用公司的 Xburst CPU 解决方案。
2)2011-2014 年,消费类电子产品迭代,初步进入可穿戴、物联网 领域。伴随智能手机的出现,公司原有业务受到冲击,并且受限于 MIPS 架构软件的生态问题,公司在平板、智能手机相关的芯片业务 拓展上受阻;2013 年,公司宣布退出平板、智能手机市场,进军可 穿戴、物联网市场。
3)2015-2019 年,物联网、可穿戴设备兴起,助力公司业绩回升。 由于公司的芯片产品功耗小、性价比高,随着物联网、可穿戴设备的 兴起,其应用得到推广,助力公司营收逐渐回升。在智能视频芯片领 域,公司推出了集视频编解码、视频图像信号处理、图像识别等功能 于一体的 SoC 芯片,成功与 360 摄像头、海康萤石、小米、百度等 建立合作。在微处理器领域,公司进军物联网市场,在智能可穿戴设 备、智能家居、智能家电、智能门锁等领域与阿里、腾讯等龙头企业 先后达成合作关系。
4)2020 至今,收购北京矽成,切入存储与模拟芯片赛道。公司于 2020 年完成北京矽成的收购,并于 2020 年 6 月实现并表,拓展存 储芯片、模拟与互联芯片业务,形成“计算+存储+模拟”的技术与产 品布局,推动公司整体规模快速扩大。
历时两年并购北京矽成,成为国内车载存储龙头厂商。ISSI 成立于 1993 年,1995 年在纳斯达克上市,是全球车载存储领先厂商,主要 产品包括各类高性能 DRAM、SRAM、FLASH 等存储芯片,以及 Anolog 模拟芯片,产品广泛应用于汽车、通信、工控等领域。2015 年,ISSI 被北京矽成私有化收购并退市。2019 年,君正发布公告拟 通过发行股份+支付现金的方式以总价72亿元收购北京矽成100%股 权,并于 2020 年完成收购,同年 6 月实现并表。通过收购北京矽成及其下属子品牌 Lumissil,君正一跃成为国内车载存储龙头厂商,并 具备全球竞争力,形成了 Ingenic(微处理器和智能视频芯片)+ISSI (存储芯片)+Lumissil(模拟与互联芯片)三大品牌。公司在原有的 物联网智能硬件、泛智能视频设备基础上拓展了汽车电子、工业、医 疗、通讯、高端消费等市场。
并表 ISSI 后规模快速扩大,存储芯片贡献主要营收。2020 年 6 月北 京矽成开始并表后,公司营收大幅增长,2019-2020 年,营收从 3.4 亿元增长至 21.7 亿元,同比+539.4%;但归母净利润只从 0.6 亿元 增长至 0.7 亿元,同比+24.8%,主因矽成刚被收购时产生了大量的 折旧与摊销费用。2021 年,公司实现营收 52.7 亿元,同比+143.1%; 归母净利润 9.3 亿元,同比大幅增长 1165.3%。2022 年,受消费类 市场终端需求疲软和竞争加剧影响,公司实现营收 54.1 亿元,同比 +2.6%;归母净利润 7.9 亿元,同比-14.8%;扣非归母净利润 7.5 亿 元,同比-16.5%。完成并购后,存储芯片成为公司主要收入来源, 2022 存储芯片/智能视频芯片/模拟及互联芯片/微处理器芯片收入占 比分别为 75%/12%/9%/2% , 毛 利 率 分 别 为 36.9%/26.3%/53.0%/51.8%。且收购矽成为公司带来了大量海外业务, 并表后公司境外收入占比从2019年的14%增长至2020年的82.3%, 2022 年公司境外收入占比达到 88.4%。
刘强先生和李杰先生为公司实控人,韦尔公告不超过 40 亿增持君正, 中长期看好君正发展。刘强先生和李杰先生分别直接持有公司 8.4%和 4.6%的股权,两者互为一致行动人,共同为公司的实控人。韦尔 股份于 2022 年 5 月公告计划增持北京君正,总投资金额不超过 40 亿元,增持后累计持有君正股份不超过其总股本的 10.38%,目前韦 尔通过绍兴韦豪持有君正约 2407.9 万股股份,持股比例 5%。韦尔 指出此次交易基于两点考虑:一是进一步加强业务合作;二是看好北 京君正发展,为公司贡献投资收益,反映韦尔中长期看好君正发展。 韦尔产品覆盖 CIS、TDDI 以及模拟芯片,君正在存储器芯片、模拟 和互联芯片、嵌入式 CPU 芯片等方面具有良好的技术优势,且两者 的下游客户均面向汽车、工业、医疗、高端消费电子等领域。韦尔增 持君正后,两者有望在业务、客户、技术等各方面实现有效资源互补。
研发投入长期处于较高水平,吸纳人才增强团队实力。公司研发支出 增长迅速,2017-2021 年公司研发投入从 0.6 亿元增长至 5.2 亿元, CAGR 高达 71.6%;2022 年,公司研发投入 6.4 亿元,同比+23.2%。 同时,公司研发人员数量不断增加,2022 年研发人员达 659 人,占 员工总人数的 63.6 %,比 2021 年增加了 86 人。公司通过多年的沉 淀和研发投入,已掌握七大核心技术:嵌入式 CPU 技术、视频编解 码技术、影像信号处理技术、神经网络处理器技术、AI 算法技术、存 储器技术、模拟和互联技术。截止 2022 年末,公司及全资子公司拥 有专利证书 640 件,软件著作权登记证书 145 件,集成电路布图 91 件,商标 88 件,体现了公司强大的研发能力与持续的高研发投入水 平。
管理层团队具备深厚行业背景,带领公司稳步发展。公司创始人刘强 先生为国内嵌入式 CPU 行业的开拓者,拥有清华大学学士学位和中 国科学院计算技术研究所工学博士学位,领导团队成功研发嵌入式 XBurst CPU,曾于 2009 年获得“中关村高端领军人才”称号,2010 年被新华社等媒体评为“中关村创新创业人才”,具有较高的业内声誉。 此外,其余核心高管也都具有较强技术和管理背景,有望带领公司稳 步发展。
二、汽车智能化推升车载存储需求,国产替代趋势下竞争力凸显
汽车新四化升级驱动汽车半导体市场规模增长,车载存储是增长的重 要部分。汽车新四化,即电动化、网联化、智能化、共享化带来的最 直接影响是车内电子设备增多,如摄像头数目、激光雷达等处理器, 更大的屏幕,人工智能等,而这些电子设备必然离不开存储的使用。 2021 年全球汽车半导体市场规模达 467 亿美元,同比+33%。据 Omdia 预测,2025 年全球汽车半导体市场规模将突破 800 亿美元, 2021-25 年 CAGR 达 15%,其中必将少不了存储领域的增长。
汽车智能化包括智能驾驶、智能座舱和智能服务三大部分。智能驾驶 的实现需要对汽车的周围环境进行感知、分析、判断并进行有效的处 理和执行,以实现拟人化的动作执行,是汽车智能化的基石。智能座 舱通过图像、语音、触控、手势等交互方式提高驾驶操控体验和乘车 娱乐性,是人车交互的入口。智能服务将汽车与人及其社会生活相连 接,是汽车智能化的延伸和扩大,包括后市场服务、出行服务、社交 及生活服务等。
ADAS 作为智能驾驶核心载体,未来十年将进入加速渗透阶段。 ADAS(advanced driver assistance system,高级驾驶辅助系统) 是智能驾驶的核心载体,包含感知、决策和执行三大层次。1)感知 层:依靠多传感器对环境信息和车内信息进行采集和处理,摄像头、 毫米波雷达、激光雷达等是重要传感器;2)决策层:通过融合多传 感器的数据进行决策判断,制定控制策略;3)执行层:将系统决策 反馈到底层模块执行,实现车辆纵向横向的自动控制,相当于汽车的 “四肢”。我们认为未来十年 ADAS 将进入加速渗透阶段,预计 L2 及 以上车型渗透率将从 2021 年的 18%提升至 2030 年的 86%,同时, 2022 年是 L2 往 L3+跨越的窗口,L3+级智能车渗透率将由 2022 年 的 1%上升至 2030 年的 56%。
高级别自动驾驶催化算力、存储新需求。决策规划分为路径规划、行 为决策和运动规划三个层次,每个环节功能的实现都建立在相应的算 法上。随着自动驾驶级别的提高,芯片需要处理的环境复杂度和操作 多样性抬高算力需求,L2 级别的算力需求在 10TOPS 以下,L3/L4/L5 级别则提升至 30-60/100/1000TOPS,因此算力更高的自动驾驶 SoC 芯片需求广阔。同时,高级别自动驾驶的传感器、操作系统、离线地 图等都将产生大量数据,根据Counterpoint数据,2025年L4级ADAS 系统每小时至少产生 1TB 数据量,对车规存储芯片数量和性能提出 更高要求。
车载存储芯片分布广泛,DRAM 和 NAND 为主流产品。车载存储芯 片分布在汽车车身域、底盘域、座舱域、动力域、自动驾驶域五大域 中,支持 ADAS、IVI、仪表盘、互联、黑匣子等应用的存储功能。从 应用形态来看,存储芯片除单独搭载系统之外,还被封装在各类主控 芯片(MCU、SoC)内部,用于缓存、读取和处理信息,以提高数 据处理的效率。汽车存储芯片分为易失型和非易失型,易失型包含 DRAM、SRAM 两大类,非易失型为 NAND、NOR、EEPROM 等。 2021 年全球车载存储芯片市场规模约 31 亿美元,其中 DRAM 和 NAND 合计占比超 70%。
智能化网联化趋势下,海量数据对车载存储提出更高需求。在汽车智 能化、网联化趋势下,ADAS 系统、智能座舱、车联网技术的应用都 将产生大量数据,对车载存储提出更高需求。以 ADAS 系统为例, ADAS 平台研发需要在车辆行驶时收集大量路测数据,包括摄像头、 雷达、激光雷达、GPS 等数据,将这些数据上传到研发平台后对其 进行 AI 训练,并在 ADAS 平台上验证和仿真,整个过程会产生大量 过程数据。L2 级车路测一小时大概产生 2TB 数据,L4-L5 级每小时 路测数据量则达到 16-20TB,单次路测将产生 8-60TB 的数据,整个 研发周期产生的数据将达到 EB 级别。海量数据的缓存、读取和处理 将对存储系统的读写性能、容量、可靠性等提出更高要求。汽车智能网联化的加速发展将会驱动汽车存储的强劲需求,未来汽车存储需求 有望从 GB 级迈向 TB 级。
2.1 DRAM:ADAS 和 IVI 系统带来显著增量
智能化提升车规 DRAM 容量、带宽要求。车规 DRAM 主要用于存放 运行中的程序和数据,核心应用领域包括 IVI 车载信息娱乐系统、 ADAS 系统、信息和仪表盘,这三大系统的升级都对 DRAM 的容量 和带宽有更高的要求。容量方面,根据美光的数据,L1/2 级汽车单车 DRAM 容量需求约 8GB,L3 级和 L5 级则分别提升至 16GB 和 74GB。 ADAS 和 IVI 是车规 DRAM 主要增量来源,2020 年 DRAM 容量需求 占比由高到低分别是 IVI(52%)、ADAS(34%)和信息数字仪表盘 (14%),ADAS 对 DRAM 的增量需求最为明显,2023 年容量需求 占比预计提升至 45%。带宽方面,L2 级DRAM 带宽一般为 25-50GB/s, L3 级时带宽可达 200GB/s,L4 级之后带宽将提升至 1TB/s。产品方 面,L2 级主要采用基础的 DDR2/DDR3,现阶段 L2 开始往 L3 升级, DRAM 也将逐步往 DDR4 / LPDDR4/LPDDR5/GDDR5 切换。
DRAM 空间测算:2022 年 14 亿美元规模,预计 2025 年突破 20 亿 美元。根据美光数据,我们假设 L0、L1、L2、L3、L4/5 单车 DRAM 基础容量为 2、8、8、16、32GB,考虑到 L2 级以上车型智能座舱、 车联网仍有升级空间,因此假设单车 DRAM 容量将继续提升。根据 阿里交易网中美光和 ISSI 部分车规 DRAM 产品报价,我们假设 2021 年车规 DRAM 单价为 2.5 美元/GB,假设 2023 年开始单价存在 3% 年降。结合各等级汽车销量预测,我们测算出 2022 年车规 DRAM 市 场规模为 14 亿美元,预计 2025/2030 年将分别达到 22/51 亿美元, 2022-2030 年 CAGR 达 17.5%。
竞争格局:公司位居世界第二,持续升级。全球 DRAM 市场高度集 中,2021年三星、海力士、美光市占率分别为43.6%、27.7%和22.8%, CR3 超过 95%。车规 DRAM 领域美光优势显著,2021 年市占率高 达 45%,公司收购北京矽成(ISSI)后切入车载存储芯片赛道,2021 年市占率为 15%,位居第二。公司目前车规 DRAM 产品中 DDR3 收 入占比最大,DDR4 和 LPDDR4 也是公司重点布局的市场,目前 8GB 和 16GB DDR4 已量产出货,8GB LPDDR4 也已开始向客户送样, 产品持续升级,同时与博世汽车、大陆集团等知名客户均有密切合作。
2.2 SRAM:车载 SRAM 市场稳定,公司车规领域全球第一
SRAM 性能高,适用于小容量、高速传输应用。SRAM 同 DRAM 一 样是易失性存储,连接使用方便,不需要刷新电路,存储速度快(约 为 DRAM 的 3-5 倍)。由于每一位的存储都要用到好几个晶体管, SRAM 单片容量不容易做得很高,集成度较低且价格相对昂贵。因此 SRAM 通常被用作 Cache(高速缓存)存储器,在车载市场主要用 于传动系统、安全系统等对实时性要求高的领域。
市场规模:车载应用场景相对有限,市场稳定。2021 年,全球 SRAM 市场规模约为 4 亿美元。SRAM 在车载市场应用比较稳定,应用于传 动系统、安全系统等领域。在燃油车向新能源汽车更新过程中,传动 系统、安全系统升级较小,因此 SRAM 增量较小,市场稳定。
竞争格局:SRAM 行业进入门槛高,全球 SRAM 市场主要被美国赛 普拉斯(Cypress)、日本瑞萨电子 Renesas、ISSI 三家厂商占据, CR3 达 82%。根据 IHS 统计,1H19 矽成的 SRAM 市场份额为 21.8%, 位列全球第二,仅次于龙头赛普拉斯,其中车载市场位列全球第一。 公司在车规 SRAM 市场产品种类丰富,涵盖异步 SRAM (64Kb-32Mb)、同步 SRAM(2Mb-72Mb)及 PSRAM(8Mb-256Mb), 全系提供车规级产品,充分满足客户需求。
2.3 NAND FLASH:海外 NAND 龙头引领,公司参与差异化车规市场竞争
ADAS 和智能座舱升级带来 NAND 显著增量需求。NAND 主要用于 ADAS 系统、IVI 系统、汽车中控等,主要作用在于存储连续数据。 ADAS 系统中 NAND 容量需求增长最为显著,根据海力士数据,L2 级ADAS一般只需主流的8GB e-MMC,L3级则提升至128/256GB, L5 级最高可能超过 2TB。IVI 系统方面,传统汽车娱乐系统一般只需 32GB 以下的 NAND,而升级智能座舱后,64GB 成为了最低配臵, 并随着 IVI 系统功能不断升级,NAND 容量需求不断攀升,预计 2030 年 IVI 系统 NAND 需求最高将提升至 1TB。此外,随着自动驾驶技术 发展,未来将会形成“端-边-云”数据架构以确保行车安全性,为减小 云端和汽车间数据的传输延时,车载 NAND 需求将进一步提升。
高性能 UFS 替代 e-MMC 为确定性趋势。车规 NAND 产品主要包括 e-MMC(嵌入式多媒体控制器)、UFS(通用闪存存储)和 SSD(固 态硬盘),现阶段应用的产品主要是 e-MMC 和 UFS。e-MMC 是中低 端车载娱乐系统的标配产品,在 TBOX、网关和 ADAS 中亦有应用, 此前是车规 NAND 主流产品。相比于 e-MMC,UFS 在读写效率、延 时、功耗、容量等方面优势显著,近年渗透率不断提升。三星新推出的 UFS4.0 写入速度高达 2800MB/s,是 UFS3.1 和 e-MMC5.1 的 2.3 倍和 15.6 倍,最大容量达 1TB,e-MMC 5.1 最大容量仅 256GB, UFS 综合性能更优且仍在继续升级,未来高性能 UFS 替代 e-MMC 是确定性趋势。SSD 产品目前在乘用车领域基本还没应用,主因产 品技术不够成熟且成本较高;在商用车方面,自动驾驶卡车主要采用 1TB 或 2TB 以下 SSD,自动驾驶出租车则主要配臵 4TB SSD,长期 来看,若产品技术和成本问题解决后,SSD 有望逐步渗透。
NAND 空间测算:2022 年规模为 13 亿美元,预计 2022-30 年 CAGR 达 33%。我们假设 2021 年 L0、L1、L2、L3、L4/5 单车 NAND 容量 为 4、8、18、64、128GB,L2 级以上车型 NAND 容量存在提升空 间。根据阿里交易网中美光和 ISSI 部分车规 NAND Flash 产品报价, 我们假设 2021 年车规 NAND 单价为 1.5 美元/GB,2023 年开始单价 存在 3%年降。结合各 ADAS 等级汽车销量预测,我们测算出 2022 年车规 NAND 市场规模为 13 亿美元,预计 2025/2030 年将分别达到 29/124 亿美元,2022-2030 年 CAGR 达 33%。
竞争格局:车规市场主要由海外 NAND 龙头主导。21Q4 全球 NAND 市场中,三星、铠侠、海力士、西部数据、美光市占率分别为 33.5%、 19.8%、14.7%、12.4%、10.5%,CR5 高达 91%,车规 NAND 市场 也主要由这几大龙头厂商主导。三星产品进度明显领先于其他厂商, 目前 UFS3.1 已量产出货,2022 年 5 月新推出的 UFS4.0 也将应用 于车载领域,铠侠、海力士、美光也已推出 UFS3.1 产品,但美光和 铠侠仍处于送样检测阶段。北京矽成 NAND FLASH 主要应用于汽车、 通讯、工业等行业类市场,容量要求低、更新迭代速度慢、稳定性要 求高,实现差异化竞争,目前公司产品已覆盖 SLC/MLC、1/2/4Gb 等规格,车规类产品目前只支持 eMMC 型产品,市场有限,未来有 望逐步迭代升级。
2.4 NOR FLASH:智能化驱动发展,公司位列全球第六
汽车智能化驱动 NOR Flash 用量提升,预计 2025 年全球规模达 9 亿美元。NOR Flash 主要作用为系统启动代码和特定只读信息系的存 储。车载应用方面,汽车仪表盘、车载摄像头等需要在汽车发动时快 速启动,对代码读取存在高要求。NOR Flash 在读取速度方面优势显 著,且可避免车辆突然掉电数据丢失。在 ADAS 系统中,1 个摄像头 需要 1 颗 NOR Flash,平均容量为 4/8MB,未来有向 16/32MB 增加 的趋势。一个仪表盘需要 1 颗 NOR Flash,容量一般在 128/256MB, 少量 512MB。2022 年车规 NOR Flash 市场为 6.74 亿美元,其中在 摄像头和仪表盘市场分别为 0.71 亿美元和 3.94 亿美元,在汽车智能 化的趋势下,我们预计 2025 年 NOR Flash 在车载摄像头、仪表盘市 场分别增长至 0.96 亿美元、5.26 亿美元。此外,汽车的中控屏、雷 达、传感器、安全气囊等也需要用到 NOR Flash,2022 年市场约为 2.08 亿美金,我们假设其增长驱动来自汽车电动化、智能化,每年增 速为 10%。综上,2025 年全球车规 NOR 市场预计将达 9 亿美元, 2022-25 年 CAGR 为 10%。
竞争格局:市场高度集中,市场竞争激烈,公司位列全球第六。2017 年美光、英飞凌(赛普拉斯)逐步退出中低端 NOR Flash 市场,2019、 2020 年兆易创新市占率先后反超美光和赛普拉斯,根据 IC Insights 数据,2021 年三大厂商华邦电子、旺宏、兆易创新 NOR Flash 市占 率分别为 25.8%、25.5%和 17.7%,CR3 约 62.5%。根据 Omidia 统 计,2020、2021 年公司 NOR Flash 产品收入位列全球第六,目前最 新制程为 50nm,能够覆盖 256KB-1GB 规格,主要用于汽车电子、 工业、高端消费等领域,并且 NOR FLASH 是公司主要的 FLASH 产 品。
2.5 公司前瞻性布局车载存储,具备领先国产替代优势
汽车智能化推动车载存储芯片市场快速增长。随着汽车智能化的持续 推进,单车存储容量需求快速提升,根据我们前文的测算,2021 年 全球车载 DRAM/NAND/NOR/的市场规模分别为 12/10/5.5 亿美元, 对 应 2025 年 分 别 达 到 22/29/9 亿 美 元 , CAGR 分 别 为 16.4%/30.5%/13.3%;2025 年合计市场规模为 60 亿美金,2021-25 年的 CAGR 为 21.6%。此外,SRAM 市场规模约为 4 亿美金,规模 相对稳定,因此 2025 年全球车载存储市场规模将超过 60 亿美金。 君正车载 DRAM 全球第二,车载 SRAM 全球第一,技术积累深、产 品布局全、客