国产以太网物理层芯片龙头:裕太微,万物互联勾勒成长新曲线
(报告出品方/分析师:德邦证券 陈海进)
1. 裕太微:国产以太网物理层芯片领军者
1.1. 公司发展历程:五年打磨成就行业领先
裕太微电子是中国大陆极少数拥有自主知识产权并实现多速率、多端口以太 网物理层芯片大规模销售的供应商。公司成立于 2017 年,成立以来专注于高速 有线通信芯片的研发、设计和销售,以实现通信芯片产品的高可靠性、高稳定性 和国产化为目标。在经过 17、18 两年的蛰伏后,公司于 2019 年率先推出应用于 汽车内通信的以太网物理层芯片产品“车载百兆以太网物理层芯片”,此外还包 括应用于消费及工业领域通信的“百兆低功耗以太网物理层芯片等产品。公司将 继续以太网物理层芯片作为市场切入点,坚持芯片产品不断迭代创新。
公司专注于高速有线通信芯片的研发,主营产品为以太网物理层芯片,是中 国大陆极少数拥有自主知识产权并实现大规模销售的以太网物理层芯片供应商。 公司以太网物理层芯片按照下游应用可分为工规级、商规级与车规级,按照类别 可分为百兆芯片与千兆芯片,从营收占比上看,公司工规级与商规级千兆芯片 2022 年 H1 营收占比分别为 58.46%与 23.49%,占据主要地位。 销售模式方面,公司主要采用“经销模式为主,直销为辅”模式。2019-2021 公司经销占比分别为 22.69%、51.18%与 76.95%,2022 年 H1 经销占比为 78.63%, 总体呈上升态势。通过采取经销模式,公司一方面能够通过经销商渠道开发新客 户,降低风险,另一方面通过经销商的技术资源及时为客户提供服务,了解应用 状况。
1.2. 实控人具有高通背景,核心技术人员经验丰富
公司无控股股东,创始人具有高通背景,已获华为投资。公司实际控制人为 欧阳宇飞与史清,前者曾于 2011-2013 年担任高通以太网事业部高级经理,后者 曾于 2007-2017 年担任高通研发总监。股权方面,公司第一大股东为史清,持股 比例 12.41%,其余股东为苏州瑞启通、欧阳宇飞、哈勃科技、李海华与唐晓峰, 分别持有公司 10.14%、9.18%、6.97%、6.21%与 5.28%,其中欧阳宇飞与史清 各持有苏州瑞启通 12.05%与 11.39%的股份。
整体而言,公司实控人欧阳宇飞、 史清及其一致行动人瑞启通、唐晓峰合计控制公司 37.01%的股份。 公司核心技术人员具有多年研发经验。公司核心技术人员分别为史清、张棪 棪、刘亚欢与车文毅。史清为公司创始人之一,目前担任公司首席技术官,主要 负责公司产品战略规划和研发管理工作。张棪棪、刘亚欢与车文毅三人分别担任 公司数字设计总监、算法设计总监与模拟电路设计总监,从业时间均超过 15 年以 上,具有丰富的行业经验。
1.3. 公司业绩持续增长,费率趋于稳定
从 0 到 1,公司业绩稳步向上。营业收入方面,2019 年公司产品处于研发和 工程样品测试阶段,尚未大规模生产,故该年营业收入不高。自 2020 年下半年 开始,公司逐步与行业领先客户达成合作关系,产品也随之放量。根据公司 2022 年业绩快报中的披露,2022 年公司实现营业收入 4.03 亿元,同比增长 58.61%。 归母净利润方面,由于公司成立时间短,前期需要大额的研发投入以保证技术积 累与产品开发,故公司 2019-2022 年归母净利润为负,但整体而言归母净利润自 2021 年以来亏损在逐年减少。
毛利率稳步增长中。公司主营业务毛利率逐年上升,2019-2021 年毛利率分 别为 22.3%、25.4%与 34.1%,2022 年上半年公司毛利率实现进一步增长,达到 47.0%。与国际上具有行业主导优势的龙头企业相比,公司毛利利率虽然偏低, 但差距正逐步缩小。展望未来,随着公司产品线的丰富,2.5G PHY 产品、车载 千兆产品、车载交换产品、新一代千兆产品等多类产品的持续推出及迭代,公司 毛利率将进一步提升。
工规级芯片方面,2019 年由于公司工规级只有百兆产品实现小规模销售,当 期毛利率较高,随后趋于稳定,千兆产品由于公司 2021 年拓展市场的需要,毛 利率有所波动。整体而言,随着千兆产品在公司工规级芯片中出货比例的提升以 及市场供需关系变动下公司降本措施的完善,公司工规级芯片毛利率将趋于稳定。
商规级芯片方面,受各年产品结构影响,毛利率波动较为剧烈。百兆产品方 面,2019 年与 2020 年由于产品出货结构以及公司市场策略的原因,毛利率波动 剧烈。2021 年后随着产品成功导入以及高毛利产品销售份额的提升,百兆产品毛 利率稳步提升。千兆产品方面,2019 年属于量产初期,成本高,故毛利率为负。 之后随着产品量产以及新一代千兆产品的推广,带动毛利率大幅提升。
车规级芯片方面,公司车规级芯片产品性能优越且目前尚处于推广早期,故 产品毛利率较高,2020 年-2022 年 H1 公司车规级芯片毛利率分别为 39.72%、 45.48%与 45.98%。 晶圆方面,公司 2019-2021 晶圆的毛利率分别为 11.24%、20.48%与 35.08%, 2022 年上半年毛利率为 64.63%。公司晶圆产品毛利率呈上升趋势主要系毛利率 相对较高的千兆晶圆产品销售占比逐年上升所致。
公司费用率逐步下行,研发费用逐年上升。公司 2019-2021 年整体费用率为 2304.5%、362.8%与 37.6%,2022 年前三季度整体费用率为 44.0%。2019 年至 2020 年,公司期间费用率较高,主要系公司处于产品研发和市场开拓阶段,收 入规模较小。2021 年后随着公司产品逐步放量,营业收入规模快速增长,期间费 用率相应下降并趋于合理。研发费用方面,公司研发费用呈逐年上升态势,随着 公司研发成果实现产业化,公司未来有望保持研发费用绝对值增长的情况下,研 发费用率逐步回落。
1.4. 募投项目脉络清晰,公司综合实力有望提升
公司募投项目主要涉及更高速率以太网芯片的开发以及相关技术的研发储备。 以太网作为应用最广泛的局域网传输技术,在传输可靠性、稳定性等方面具有明 显优势,随着国内下游人工智能、5G、物联网等新兴技术的发展,以太网芯片需 求不断提升。公司通过募投项目一方面推出性能更佳、质量更高的产品以满足市 场需要,提升公司综合竞争能力,另一方面通过对行业前沿技术进行深入研究持 续提升公司整体的研发能力,不断增强技术储备并提升技术实力,为公司长远发 展奠定坚实的基础。
2. 以太网物理层芯片:万物互联勾勒成长新曲线
以太网是指符合 IEEE 802.3 标准的局域网(LAN)产品组。IEEE 802.3 是 一组电气与电子工程师协会 (IEEE) 标准,用于定义有线以太网媒体访问控制的 物理层和数据链路层,同时说明子配置以太网网络的规则以及各种网络元件如何 彼此协作。以太网支持多台计算机通过一个网络连接,也可根据需要扩展和覆盖 新设备。目前,以太网是全球最受欢迎,使用范围最广泛的网络技术。
以太网传输速率要求不断提升。根据以太网联盟 2022 年发布的 RoadMap, 以太网各个应用场景对于传输速率提出了新的要求,例如移动通信基站、云计算 领域的数据中心对数字通信电缆传输速率要求已达到 400Gbps ,并向 800Gbps-1.6Tbps 发展。以太网自诞生后接连发展出了 10M、100M、1000M、 10GE、40GE、100GE 6 种以太网速度标准,近几年为了适应应用的多样化需求, 以太网速率打破了以 10 倍为来提升的惯例,开始出现 2.5GE、5GE、25GE、50GE、 200GE、400GE 等 6 种新的以太网速率标准。
以太网传输介质以光纤和铜双绞线为主。光缆在长距离数据传输上具有传导 损耗低、传输距离远、传输速率高等性能优势,对铜双绞线形成了一定的替代效 应。而在万物互连等短距离应用上,铜双绞线拥有较强的竞争优势:
1)光纤质地 较脆,机械强度低,弯折能力差,铜双绞线在此方面具有较强优势;
2)光缆传输 需要大量光电转换器,成本高于铜双绞线,同时冷却需求也高于铜双绞双绞线;
3) 铜双绞线没有时延问题,可靠性强于光纤;
4)铜双绞线相比光纤具有 PoE 供电 优势。
以太网物理层芯片(PHY)是数据通讯中有线传输的重要基础芯片之一。通 信芯片分有线与无线通信两类,其中有线通信以以太网为主流技术。以太网物理 层芯片位于 OSI 网络模型的最底层,能够实现模拟信号与数字信号的转换,并通 过 MII/RGMII/SGMII 接口设备与 FPGA、MCU、CPU 等设备的媒体访问控制器 (MAC)进行数据交互。 以太网物理层芯片具有复杂的数模混合特性,包含模拟电路与数字电路,其 中模拟电路主要负责模拟信号与数字信号之间的转换,数字电路负责数字信号的 处理,实现降噪、干扰抵消、均衡、时钟恢复等功能。
数据爆发式增长带动万物互联需求。在第四次工业革命的背景下,以互联网、 云计算、大数据为代表的数字技术高速发展,互联网、传感器、各种数字化终端 设备大规模普及,通信、计算、应用、存储、监控等各类信息技术应用和网络逐 渐融合,数据已成为全社会重要的生产要素之一。根据 IDC 的统计,全球每年产 生的数据将从 2018 年的 33ZB 增长到 2025 年的 175ZB。以太网物理层芯片作为 以太网传输的基础芯片之一,能够广泛应用于信息通讯、汽车电子、消费电子、工业控制等众多市场领域,随着数据量的爆发式增长,市场规模拥有持续上涨的 动能。根据中国汽车技术研究中心有限公司的预测数据,2022-2025 年,全球以 太网物理层芯片市场规模预计保持 25%以上的年复合增长率,2025 年全球以太 网物理层芯片市场规模有望突破 300 亿元。
信息通讯领域,广泛应用于家庭、园区、企业及小型数据中心网络连接中的 路由器、交换机等网络设备均需使用以太网物理层芯片。 路由器方面,作为网络互联的主要结点设备,受益于 WiFi6 和 5G 等新一代 网络传输技术快速普及、十四五规划政策助力、各行业推动数字化建设等原因, 预计路由器市场未来一段时间将保持稳定增长。
根据 IDC 的数据,2026 年中国路 由器市场规模有望达到 49.5 亿美元,对以太网物理层芯片市场需求形成支撑。 企业级交换机方面,作为搭建网络的核心设备之一,随着企业信息化的不断 深入以及智慧办公、智慧校园等智慧生活的推广,企业网用以太网交换芯片和设 备需求不断增加。根据 IDC 的预测,2026 年中国交换机市场规模有望达到 97.4 亿美元,同时根据中国汽车技术研究中心有限公司的预测,2025 年中国大陆商用 企业网用以太网交换芯片市场规模将达到 35.5 亿元。
消费电子领域,以太网物理层芯片广泛应用于机顶盒、监控设备、智能电视 等一系列可提供以太网连接的商业产品。 机顶盒方面,互联网的高速发展和智能化进程的持续助力机顶盒快速普及。 根据 Global Info Research 的预测,2021-2028 全球机顶盒市场规模将从约 140.2 亿美元增至 162.3 亿美元。监控设备方面,经历了模拟监控、数字监控、网络高清监控和智能监控四个 发展阶段,监控设备对海量图像、视频等数据信息进行实时传输不断提出更高的 需求。根据前瞻产业研究院的预测,2026 年我国视频监控设备行业市场规模有望 达到 163 亿美元。
工业控制领域,以太网能为各类工业设备提供丰富、实时、可靠的通信连接。 以太网芯片可广泛应用于可编程控制器、运动控制系统、仪器仪表、人机交互设 备、各类传感器、伺服系统等设备,用以实现管理层、控制层和现场设备层之间 各种信息和指令的传输。根据工控网《2021 中国工业自动化市场白皮书》数据 显示,2020 年我国工业自动化市场规模达 2057 亿元,同比增长 9.9%。未来随 着工业设备连接数增加,通信带宽、实时性及可靠性方面的要求提升,工业以太 网芯片的市场需求将不断扩大。
3. 车载以太网蓬勃兴起,ADAS 驱动未来成长空间
3.1. 车载以太网成为下一代汽车网络的关键技术
为加快车载数据传输速率,车载以太网应运而生。车载以太网的诞生可追溯 于 2004 年,宝马(BMW)为降低多媒体设备软件、地图以及底盘域相关软件的 刷写时间,而考虑采用以太网接口替换掉物理极限速率为 500Kbps 的高速 CAN 接口。2013 年,采用博通 BroadR-Reach 技术的宝马 X5 量产,标志着汽车以太 网技术的正式应用。BroadR-Reach 通过使用一对非屏蔽双绞线,可以进行 100Mkbps 的速率传输,在众多接口技术中显现出性能与成本的双重优势。
车载以太网 OSI 模型架构:AVNU,IEEE,AUTOSAR 以及 OPEN Aliance SIG 组织共同定义。从图示架构来看,除了物理层、UDP-NM、DOIP、SOME/IP、 SD 这五个模块为车载以太网技术协议规范之外,其余均为传统以太网技术。其中, 车载以太网的物理层基于博通的 BroadR-Reach 技术并由 OPEN 联盟(2011 年 由 NXP、博通、宝马共同成立)进行标准化。
汽车智能化和电动化浪潮兴起,车载以太网有望成为下一代汽车网络的关键 技术。车载网络多年发展至今已形成以 CAN 总线为主流,多种总线技术并存的解 决方案。但近年来,车内通信架构逐渐向以太网升级,其主要驱动力在于:
1)随 着近年来汽车电子化浪潮的快速发展,汽车内部电子电气元器件的数量和复杂度 大幅提升,单辆车 ECU 数量已逐渐从 20-30 个发展到 100 多个,部分车辆线束 长度已高达 2.5 英里,E/E 架构已经不能满足汽车智能化时代的发展需求。
2)随 着 ADAS 和车联网的发展,汽车中摄像头、激光雷达等传感器数量不断增加,车 载数据量激增,传统网络已难以满足汽车数据的传输需求。故而车载网络转向域 控制和集中控制的趋势越来越明显,总线也需要往高带宽方向发展。 相较于传统的车载网络而言,车载以太网优势显著。车载以太网可以提供带 宽密集型应用所需的更高数据传输能力,同时其技术优势可以很好地满足汽车高可靠性、低电磁辐射、低功耗、带宽分配、低延迟、轻量化等方面的要求。此外, 线束轻量化是以太网相较于其他总线的另一大亮点。车载以太网通过使用单根非 屏蔽双绞线以及更小型紧凑的连接器,与 LVDS 等传统总线相比可减少高达 80% 线束成本和 30%的布线重量,通过线束轻量化实现汽车轻量化,为汽车制造、运 转和维修节省大量成本。
在家用以太网物理层芯片的基础上,车载以太网物理层芯片兼顾性能与成本 优化。
1)传统以太网需要 2-4 对线缆,车载以太网只需要一对,且是非屏蔽的。 仅此一项,就可减少 70%-80%的连接器成本,并可减少 30%的重量,同时也能 够满足车内的 EMI 电磁干扰。
2)车载以太网需要适应更复杂的外部环境,温度、 震动、极端天气等都会对通信质量造成一定影响,因此,常常选择抗干扰更强的 UTP 连接,且 UTP 的成本也相对较低。
车载以太网有望成为主流趋势,物理层芯片亟待发展。全面使用域控制器、 服务导向架构、分布式计算或软件定义汽车的构想都需要以太网做骨干网,汽车 “四化”趋势为车载以太网技术的发展增加确定性。而车载百兆以太网物理层芯 片于 2017 年量产,车载千兆以太网物理层芯片于 2019 年才实现量产, 2.5G/5G/10G 带宽的车载以太网物理层标准于 2020 年才完成。目前,随着车载 以太网领域里最为重要的 OPEN 联盟成员数逐步扩张,全世界采用车载以太网主 流 BroadR-Reach 技术的汽车制造商的数量正在增长,截止到 2021 年底,诸多 新能源车以及宝马、捷豹以及大众等诸多知名汽车厂商的多个车型均在部分系统 上采用了车载以太网,可以预见未来车载以太网有望成为汽车的主流趋势,具有 广泛的应用前景。
图 28:IEEE 协会在 BroadR-Reach 技术基础上发布了车载以太网标准
3.2. 高成长性赛道,国产车载 PHY 芯片
自给率低 #驱动力:智能汽车单车以太网端口数快速增长,成为车载 PHY 芯片出货量 增长的核心驱动力。以 Aquantia 的汽车 ADAS 以太网架构为例,每一个传感器(包 括摄像头、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达等)侧都需要部署一个 PHY 芯片 以连接到 ADAS 域的交换机上,每个交换机节点也需要配置若干个 PHY 芯片, 以输入从传感器端传输过来的数据。根据以太网联盟的预测,随着汽车智能化应 用需求推动的车联网技术不断发展,未来智能汽车单车以太网端口将超过 100 个, 为车载以太网芯片带来巨大的市场空间。
#量:车载 PHY 芯片加速渗透,预计 2025 年国内车载 PHY 出货量将超 2.9 亿片。根据 Ethernet Alliance 在 2020 年的预测,2021 年全球将有超过 1 亿辆汽车搭载以太网端口,部署的全部车载以太网端口将多达 5 亿个。中国的汽车年产 销量均在 2,500 万辆以上,车载娱乐系统、导航系统等已逐步成为汽车的标配。 根据中国汽车技术研究中心有限公司的预测,2021 年-2025 年车载以太网 PHY 芯片出货量将呈 10 倍数量级的增长,2025 年中国车载以太网物理层芯片搭载量 将超过 2.9 亿片。 #价:车载 PHY 芯片价值量高,占据车载半导体 BOM 成本中的较大份额。 以 Drive AGX Pegasus 为例,单车使用了 18 个 PHY 和 4 个以太网交换机芯片, 其中以太网交换机芯片内部也均有 PHY,且所占的成本比例(即晶圆面积)也最 高。车载 PHY 芯片价值甚至远在主运算单元之上。
#市场规模:根据Mouser数据,基于当前市场车载以太网交换芯片市场情况, 假设车载交换芯片均采用 4 口(即单车需求量为 PHY 芯片的 1/4),预计国内车 载以太网交换芯片市场