兆易创新研究报告:存储&MCU双龙头,DRAM打开长期成长空间
作者 | 未来智库2023-06-02

1、兆易创新:存储设计龙头,多业务布局前景广阔

1.1、国内存储器领军者切入 MCU 和 DRAM领域,多轮驱动助成长

兆易创新成立于 2005 年,于 2016 年上市,经过多年内生外延发展,目前主要业务为存储器、微控制器和传感器的研发、技术支持和销售,产品广泛应用于手机、平板电脑等手持移动终端、消费类电子产品、物联网终端、个人电脑及周边,以及通信设备、医疗设备、办公设备、汽车电子及工业控制设备等领域。

公司 2005 年成立之初首先推出了第一颗国产 SRAM IC,随后于2008 年成功发布第一颗国产 SPI NOR Flash,此后不断拓展 NOR Flash 产品线,凭借产品的高性价比以及对大厂重心转移、新兴应用(TWS、AMOLED 等)带动市场成长这些机遇的把握,市占率逐步提升至全球第三。此后公司继续耕耘存储器市场,于2013年推出 SPI NAND Flash 产品;于 2017 年与合肥产投合作布局DRAM,于2020年和长鑫存储签署协议进行代销、采购、联合开发等合作,并于2021 上半年顺利推出自研 19nm DRAM 产品,打开百亿美金广阔市场空间。在存储器业务逐步站稳脚跟的同时,公司前瞻布局MCU 市场,于2013 年成功推出了第一颗国产 Cortex-M3 32 位 MCU,拓展 32 位MCU 业务。随后公司于2019年收购思立微,拓展了指纹识别芯片、触控芯片等传感器业务,持续拓展业务布局,打造存储、控制、传感、互连、边缘计算的一体化解决方案。2020 年公司开始销售长鑫存储 DRAM 产品并于 2021 年发布自有DRAM产品。2022 年公司发布车规级 MCU 产品,且 2022 年公司 Serial NOR Flash 市占率增长至20%,市场排名全球第三,2023 年公司车规级存储产品出货量达1 亿颗。目前国内MCU市场主要由海外龙头大厂主导,本土厂商市占率较低,随着终端需求智能化与新能源汽车放量,MCU 国产替代有进一步提升空间,此外,公司进军车规领域,有望打开成长天花板,国产替代空间巨大。

公司目前业务主要包括存储器、MCU、传感器三大部分:1) 存储器是公司目前营收贡献最大的业务,2022年占比59.36%,其中NORFlash产品占绝大比例,公司作为全球市占率前三的NOR Flash 企业,2022年车规产品出货量达 1 亿颗;其余存储器收入则来自SLC NANDFlash 以及DRAM产品,同时公司自有品牌的 19nm DRAM 产品已于2021 年上半年推出,目前处于持续放量当中。 2) MCU 业务 2020 年以来营收占比不断增长,2022 年占比已达34.80%。公司是国内规模最大的 MCU 企业之一,其产品是国内32 位通用MCU领域的主流产品,主要是 ARM Cortex-M 系列 32 位通用MCU 产品,公司已成功量产 38 大产品系列、超过 450 款 MCU。公司产品结构持续优化,工业收入占比第一,在部分消费市场(家用电器等)、汽车前装应用领域快速成长;同时海外业务拓展顺利,海外市场营收占比大幅提升。3) 并购思立微后拓展的传感器业务 2022 年占比 5.35%。公司传感器业务广泛应用于 LCD 触控、电容指纹、光学指纹市场,触控芯片年出货近亿颗。公司指纹产品多年来已在多款旗舰、高、中阶智能手机商用前置/后置/侧边电容和光学方案,成为市场主流方案商。同时,公司针对手机、可穿戴、移动医疗、IoT 等多领域需求进行布局,推进与公司各产品线业务的协同。

1.2、建立优秀人才团队,股权激励增强员工凝聚力

公司实际控制人为朱一明先生,个人持有股份 6.86%;同时持股3.74%的香港赢富得以及持股 2.22%的联意(香港)有限公司均与朱一明先生保持一致行动,因此朱一明先生直接持有和实际控制及影响的股份表决权为13.66%,为公司的控股股东和实际控制人。此外,香港中央结算公司为公司第二大股东,持股比例4.61%。公司其他股东持股比例都相对较低,股权结构较为分散,多为财务投资人,不干涉公司经营管理。

朱一明是兆易创新控股股东及实际控股人,是公司创始人及现任董事长,亦为长鑫存储的现任董事长、首席执行官。朱一明为清华大学本硕、美国纽约州立大学石溪分校硕士,曾任iPolicy Networks资深工程师和Monolithic SystemTechnologies项目主管,入选国家“千人计划”,副总经理胡洪先生、李宝魁先生分别是清华大学和天津大学的硕士研究生,在研发部积累了十多年的工作经验进入公司管理层。公司注重培养技术研发,持续引入核心研发技术人员,搭建人才梯队。公司研发人员数量从 2016 年的 177 人上升至 2022 年的1125 人,研发人员数量快速增长,同时公司研发人员占比较高,2022 年研发人员占比70.6%。

公司上市以来分别于 2016 年、2018 年、2020 年、2021 年实行了限制性股权激励计划,深度绑定员工与公司利益,并相应设置了阶梯解锁考核模式。2021年公司向 407 名激励对象授予 540.74 万股,考核分为2021-2024 四个会计年度,2021-2024 营业收入考核目标值分别为 59.7 亿元、66.3 亿元、69.6 亿元、72.9亿元;对应同比增速分别为 32.7%,11.1%,5.0%,4.8%;实现业绩增长水平与权益归属比例的动态调整,在体现一定成长性、盈利能力要求的同时保障预期激励效果。公司多次的激励计划提高员工积极性,有效增强了管理团队和核心技术团队的凝聚力,为公司的长远发展提供了人才保障。

专注技术创新,多样专利组合修筑护城河。公司研发费用稳步提升,2022年公司研发投入达到 10.29 亿元,约占营业收入 13%,同比增长9.49%。公司在建立技术优势并取得良好业绩回报的同时,高度关注知识产权保护,截止2022年底,公司已获得 929 项授权专利,公司通过专利布局,为技术创新构筑知识产权护城河。

1.3、存储与 MCU 多产品线布局效果显著,公司业绩快速增长

受益于国产替代浪潮,业绩持续高速增长。2016—2022 年间,营业收入从14.89亿元增长至 81.30 亿元,CAGR 为 32.70%,同期间归母净利润从1.76 亿元增长至20.53 亿元,CAGR 为 50.60%。2022 年以来,2022 年以来,受全球经济环境、地缘政治冲突等外部因素影响,下游消费电子需求低迷,汽车、工业领域亦逐渐呈现供需平衡甚至供大于需,行业市场竞争不断加剧,公司产品价格下行压力增大。2022 年营业收入为 81.30 亿元,同比下降 4.47%,归母净利润为20.53亿元,同比下降 12.16%。

行业缺货叠加国产替代,盈利能力稳步提升。2016-2020 年公司毛利率较为稳定,2021 年受益于 MCU、NOR Flash 等产品缺芯涨价,公司毛利率快速提升,2022年公司毛利率达 47.66%,创历史新高,净利率达 25.25%。

受下游需求低迷影响,公司短期业绩承压,但长期受益于国产化替代加速,仍具备较大的成长空间:1)公司已成功量产 38 大产品系列、超过450 款MCU;产品结构持续优化,工业收入占比第一,在部分消费市场(家用电器等)、汽车前装应用领域快速成长;海外业务拓展顺利,海外市场营收占比大幅提升;2)NOR Flash 方面,2022 年公司 Serial NOR Flash 市占率增长至20%,市场排名全球第三;消费类市场,公司积极调整客户结构,目前以中高端客户为主;车规市场,收入同比增长约 80%,车规产品累计出货量已达1 亿颗;3)DRAM方面,在自有品牌 DRAM 产品上,工业类应用取得较好成长;消费类市场方面,已在主流消费类平台获得认证,并在 TV 等诸多客户端量产使用。2021 年全球利基型 DRAM 市场(消费、工控等)规模约 90 亿美元,公司目前收入体量较小,长期成长空间广阔。

2、存储器:NORFlash 稳步增长,DRAM打开成长新天地

存储芯片作为半导体中比重最大的产品之一,2022 年全球市场规模约1344亿美元。根据断电后存储信息是否丢失,可分为易失性存储芯片和非易失性存储芯片。

1) 易失性存储芯片分为 DRAM 和 SRAM:DRAM 具有读写速度慢、成本低的特点,常用于容量大的主存,如 PC、手机、服务器内存等,也是整个存储芯片市场占比最大的产品,2022 年全球规模在 804 亿美元左右;SRAM则具有制造成本高、读写速度快的特点,常用作高速缓冲存储器,如CPU的一、二级缓存等,全球市场规模相对较小,仅约数亿美元。2) 非易失性存储芯片中 Flash(闪存)芯片占比最大,主要包括NORFlash和NAND Flash:NOR Flash 即代码型闪存芯片,特点在于读取速度快、可靠性强、寿命长,以及地址线和数据线分开因而应用程序可以直接在NORFlash运行,主要用来存储代码及少量数据,2022 全球市场规模约35 亿美元;NANDFlash 即数据型闪存芯片,2022 全球市场规模约606 亿美元,其中主要为大容量 NAND Flash,包含 MLC/TLC2D NAND 或3D NAND,擦写次数从几百次至数千次,多应用于大容量数据存储(如固态硬盘SSD),而占比较小的小容量 NAND Flash 主要是 SLC2D NAND,可靠性更高,擦写次数达到数万次以上。

2.1、NORFlash:下游需求有望回暖,业务有望持续增长

2.1.1、需求端:TWS、汽车智能化等带动市场持续增长

NORFlash 全球市场规模经历萎缩后持续增长。在功能机时代,由于其功能简单、对存储容量要求不高、擦写需求相对较少,因此使用NORFlash 来存储代码和数据,而随着智能手机持续取代功能机,其更多使用容量更大、成本更具优势的NANDFlash,因此 NORFlash 市场规模持续萎缩,直至2017 年左右TWS耳机、AMOLED、物联网等新型应用逐渐拉动 NORFlash 需求,市场呈现稳中有升态势,市场规模由 2017 年的 23 亿美元增长至 2022 年的35 亿美元。

从下游来看,我们以龙头厂商旺宏和华邦的收入拆分为例,NORFlash 下游应用主要为通信、电脑、车用电子、消费电子、工控医疗等,如旺宏2020 年通信相关(含手机)收入占比 36%,电脑相关收入占比 22%,消费电子、车用电子分别占比 15%、14%,工控/医疗/航天则占比 13%。

TWS 耳机市场持续拉动 NOR Flash 需求。和传统耳机相比,TWS 耳机性能强劲、功能丰富,因此无法像传统耳机一样仅主控芯片内存便可满足需求,而需要外挂存 储芯 片 来 存储 固 件和 代 码 程序 。 以 Airpods 为例,单只耳机搭载一颗128MNORFlash 芯片。2017-2020 年,TWS 耳机的爆发成为拉动NORFlash需求增长的重要因素。

2023 年随着海外中低端 5G 手机普及率的提高、通胀改善以及中国疫情管控的放松等因素,全球及国内智能手机出货量有望逐步提升,TWS 耳机销量仍有提升空间;据我爱音频网,按 2024 年安卓 TWS 耳机能达到手机出货量的30%测算,其出货量将达到 3.9 亿副,2020-2024 年复合增速达 27%。此外,随着TWS耳机功能的持续丰富,安卓系 TWS 耳机的 NOR Flash 芯片容量也有望提高,带动单机价值量提升。

AMOLED 手机持续渗透,增添 NORFlash 需求增量。智能手机AMOLED面板渗透率提升趋势明显,而和 LCD 相比,AMOLED 的特性决定了其蓝色光会随着时间使用增加而逐步消退,因此需要通过补偿进行解决,目前通常采用外挂NORFlash 芯片来存储补偿代码。 据中商情报局预计, 2022 年全球 AMOLED 手机面板出货量为7.47亿片。TrendForce 称,随着 OLED 面板在手机应用上逐渐增加,预计2022年采用OLED 面板的手机渗透率约 47.7%,至 2023 年将达50.8%,叠加5G换机带动手机销量增长, NORFlash 需求有望持续提升。

汽车智能化电动化加速,有望成为 NORFlash 市场成长的持久动力。汽车对于存储的要求更为严苛,如需要存储芯片能在极端温度的环境中仍持续长时使用,且对于即时响应速度要求较高,而同时多数模块对于存储容量并没有高要求,因此可靠性高、可直接执行程序代码的 NORFlash 在汽车中仍有较多应用,如车载信息娱乐系统、汽车仪表盘以及 ADAS。预计全球汽车NOR Flash 市场规模将从2020年的 8.2 亿美元,增长至 2024 年的 12.1 亿美元。

5G 基站建设推进,通信基站要求高可靠性、即时响应、使用寿命长,因此对NORFlash 需求量较大,单个基站约需 4-6 颗 512M 的 NOR Flash 芯片。随着5G基站建设逐渐恢复,并在未来两三年逐步推进,将带动NORFlash 市场继续增长。

2.1.2、各大存储厂缩减资本开支,NOR Flash 供需有望改善

NOR Flash 竞争格局相对集中,2021 年华邦、旺宏、兆易创新、英飞凌和美光五家便占据近 91%市场份额。从格局演进来看,由于NOR Flash 市场规模持续萎缩,且盈利能力不如NAND Flash和DRAM,因此美光和Cypress 逐渐淡出中低端NORFlash 市场,仅聚焦于汽车、工控等高端领域,而旺宏、华邦和兆易创新受益于此份额逐渐提升,其中兆易创新在 2019 年得益于 A 客户TWS 耳机的切入实现份额跨越式提升,在 2020 年市占率达到全球第三,并在2021 达到23%。

从产能情况来看,华邦电子 Flash 和 DRAM 合计 12 英寸产能在2022 年为5.9万片/月,相比 2021 年的 5.65 万片/月同比增长 4.4%,预计2023 年12 英寸晶圆的产能会提升至 6.0 万片/月。华邦在 18 年展开高雄新厂投资建设计划,21年建设完成,22 年机台装机并投片,产能正在逐步释放。

旺宏 NOR Flash 产能增加同样有限,2022Q4 产能利用率下降20-25%,且其重心主要放在 3DNAND 和高阶 NORFlash 产品,96 层3D NAND Flash 于2022Q4量产,2023 年底完成 192 层 3D NAND Flash 产品开发。

此外,如前所述,美光业务重心不在 NOR Flash,目前主要走中高端小规模路线,产能少有扩充;而 Cypress 被英飞凌收购后,NOR Flash 业务的重要程度进一步趋弱,产能增加可能性不大。 综上, 2021-2022 年由于疫情与全球经济下行的影响,消费持续低迷,NORFlash行业景气下行,各大厂商相继减产,华邦月度营收自2021M7 高点迅速下滑,2022M7 营收下降幅度达到 17%,此后呈现大幅度下降的趋势。23 年以来,随着各大原厂相继减产,预计 NOR Flash 供需关系有望持续改善。

由于无线耳机需求疲弱,2022 年 NOR Flash 价格持续下跌,2023 年随着海外中低端 5G 手机普及率的提高、通胀的改善全球及国内智能手机出货量有望实现反弹,同时手机容量增长推动存储需求提高。根据富昌电子数据,23Q2NORFlash价格趋向稳定,Microchip、Renesas 等厂商价格已有向上趋势,23Q2 货期趋势除Renesas、cypress 向下外,大部分厂商已经持平,Microchip23Q2 货期趋势向上。

基于目前供需关系,我们判断 NOR Flash 行业位于底部区间,随着库存持续去化,23H2 下游需求有望回暖。长期来看,TWS、AMOLED、5G 和汽车电子等将持续拉动 NOR Flash 需求。

2.1.3、公司 Nor Flash 品类齐全,市场份额仍有提升空间

公司是全球市占率仅次于华邦和旺宏的 NOR Flash 大厂,提供从512Kb至2Gb全部容量范围产品,电压涵盖 1.8V、2.5V、3.3V 以及宽电压产品,针对不同应用提供多产品系列,性能、功耗、可靠性等在各应用领域都具有显著优势,产品广泛应用于 PC 及其周边产品、TWS 及手表/手环等 IoT 设备、OLED面板等领域,主要面向中端市场并逐渐向有线通信、汽车等高端市场进发。

公司 NOR Flash 继续保持技术和市场的领先,针对不同应用市场需求分别提供大容量、高性能、高可靠性、高安全性、低功耗、小封装等多个系列产品。在汽车应用上,公司 GD25 产品全面满足车规级 AEC-Q100 认证,GD55 的2Gb大容量产品也通过了该认证。公司 SPI NOR Flash 车规级产品2Mb~2Gb 容量已全线铺齐,55nm 工艺节点全系列产品均已量产,并持续开展工艺制程迭代。总体来说,公司逐渐从中低端产品向高端延伸,有望进一步增强产品竞争力、实现份额提升。

2.2、DRAM:自研利基型 DRAM 推出,填补国内空白有望快速放量

2.2.1、DRAM 千亿美金大市场,海外巨头垄断下替代空间广阔

2010 年以来,受下游智能手机和服务器等消费电子不断扩容、IoT 为代表的消费升级以及大数据云计算技术不断突破的背景下,存储器市场快速发展,同时存储芯片作为半导体产业的风向标,呈现出较强的周期性,2021 年全球DRAM市场规模达 949 亿美元,同比增长 41.6%。2022 年全球 DRAM市场规模同比下降13.5%达 817 亿美元,未来随着需求逐步改善,DRAM 市场规模仍有望呈现向上趋势。

DRAM 市场壁垒极高,除需要实现技术突破以及高额资金投入外,厂商还要面临DRAM 行业周期底部持续巨额亏损的风险,因此市场格局非常集中,主要是三星、SK 海力士、美光三家垄断,2021 年占据约 97%市场份额,而国产厂商仅有寥寥数家涉足,实现技术突破、成功量产的更是屈指可数。

目前市场仍处于消费需求疲弱的局面,存储器厂商库存压力持续。由于海外多家供应商已开始积极减产,预计价格跌幅有望收敛。TrendForce 预计2023Q2DRAM价格跌幅有望收敛至 10~15%。

2.2.2、长鑫存储实现 DRAM 关键突破,深度合作下兆易创新多方位受益

长鑫存储作为目前大陆近乎仅有的实现规模量产的DRAM制造厂,已成功量产DDR4 相关产品,面向服务器、PC 等主流应用,制程包括17nm及19nm,同时长鑫存储更先进节点的产品也在有序研发中,持续缩小与全球最领先水平的差距。

产能方面,根据 Trendforce 数据,长鑫在 2020 年、2021 年分别实现了4.5万片晶圆/月、6 万片晶圆/月的目标,2022 年的产能目标是12 万片晶圆/月,未来的产能目标是 30 万片晶圆/月。 兆易创新从 2020 年开始销售合肥长鑫 DRAM 产品,实际上公司与长鑫存储合作由来已久、关系极为密切: 2017 年 10 月与合肥产投签署合作协议,合作开展19nm 的12 英寸存储器(含DRAM)研发,约定研发生产 DRAM 产品优先供兆易创新销售,优先承接公司DRAM 代工需求; 2019 年 4 月与合肥产投、长鑫集成(前述项目实施主体)签署协议,约定以可转债方式对项目投资 3 亿元; 2020 年 3 月与长鑫存储签署框架协议,进行采购 DRAM产品、接受代工服务、产品联合开发平台合作三项关联交易; 2021 年 2 月继续签署框架协议,进行采购 DRAM 产品、产品联合开发平台合作;2022 年,与长鑫存储关联交易 8.9 亿元,其中代销6.1 亿元,自研2.8 亿元;预计 2023 年与长鑫存储关联交易 13.2 亿元,其中代销6.9 亿元,自研6.2亿元另外兆易创新创始人及董事长朱一明先生在 2018 年7 月辞去CEO一职,保留担任董事长职位,同时去往睿力集成和长鑫存储担任CEO,也体现了兆易创新和长鑫存储在股权和管理团队方面的密切联系。

2.2.3、自研利基型 DRAM 推出,填补国内空白有望快速放量

公司自有品牌 DRAM 产品于 2021 上半年推出,主要面向消费类、工业控制类及车规等利基市场。公司 DRAM 产品以 DDR4、LPDDR4,制程在1Xnm级(19nm、17nm),第一颗则为 19nm 制程的 4Gb DDR4 DRAM 产品。

按应用领域划分,DRAM 下游主要分为智能手机、服务器、PC、其他消费电子类等,2021 年 DRAM 下游应用中智能手机和服务器占比最高,分别为39.6%和33.9%,其次是 pc 与其他消费电子;若按收入划分,DRAM下游主要分为数据处理、有线通信、无线通信、消费类、电子电工、工业等,2020 年数据处理(服务器、PC 等)和无线通信(手机、平板等)分别占比52.4%和34%,而消费类(TV、机顶盒、可穿戴、游戏机等)占比 7%,汽车、工控、有线通信等则占比仅约2%~3%左右。

按容量大小划分,2020 年 8GbDRAM 出货量占比较大,位元出货量占比高达75%,而 12Gb、16Gb 等高容量 DRAM 位元出货量占比呈现上升趋势。同时,由于机顶盒等应用并不要求高容量,因此 4Gb 及以下中低容量DRAM仍有较多应用,且Omdia 预计该部分需求未来也不会消散,未来五年有望维持在15%~20%的占比。

而利基型 DRAM 多指应用于机顶盒/液晶电视等消费类领域、ADAS/车载娱乐等车用领域、以及安防等领域的 DRAM,以中小容量居多。利基型DRAM许多都是客制化芯片,不属于大众规格产品,三星、美光等龙头对其重视程度有限,进入壁垒相对更低。据 Trend force 统计,2021 年全球利基型DRAM市场规模约为90 亿美元,接近 DRAM 总体市场容量的 10%。利基型DRAM行业主要参与者有南亚科、华邦、晶豪科等厂商,大陆则有矽成、东芯股份等厂商。兆易创新随着第一颗自有品牌 DRAM 产品的推出,也将切入利基型DRAM市场,打开存储业务成长天花板。兆易创新 DRAM 产品采用1Xnm级(19nm、17nm)制程,公司后续将继续在 17nm 工艺制程投入其他产品研发,不断丰富完善产品线,而相比之下南亚科已量产最先进制程节点为 20nm,华邦、晶豪科、矽成、东芯股份等均为 25nm,虽然 DRAM 制程节点跨入 2Xnm 后各家厂商的节点数字并不完全可比,但整体上长鑫存储的 19nm 制程已持平或领先同行。制程节点的领先将使兆易创新的 DRAM 产品更具竞争力和性价比,同时利基型DRAM在应用领域和客户资源上与 NORFlash 相通,公司有望复制NORFlash 成功路径,快速地在利基型 DRAM 市场占据份额。

3、MCU:国产 32 位 MCU 龙头,国产替代空间广阔

3.1、电子系统中的基础型控制芯片,32 位、ARM内核占比大

MCU 即 MicroControlUnit(微控制器)的简称,又称单片机,是把CPU、RAM、ROM、计数器、串口等周边接口都集成在一片芯片上,形成芯片级的计算机,为不同应用场合做不同控制功能,是各类电子设备的控制核心。

据 IC Insights,全球 MCU 市场规模在 2021 年约为196 亿美元,预计2022年可增长至 215 亿美元左右。MCU 作为各类电子设备的控制核心,其下游应用广泛,根据 Omida 数据,汽车电子市场占比最高,2022 年占比34%,工业和计算与存储市场占比分别为 27%、19%,消费电子占比约 13%,这几大领域占据了90%以上的市场,是 MCU 主要下游。

按照总线或暂存器宽度,MCU 可以分为 4 位/8 位/16 位/32 位/64 位,处理器位数越高,其运算速度越快,支持的存储空间越大,越能适应更为复杂的应用场景。目前全球市场来看,32 位 MCU 由于其更高的规格和性能以及不断降低的成本已经成为市场主流,广泛应用于汽车电子、工控/医疗等领域;同时由于仍有大量的应用场景只需简单控制,而低位MCU 具备成本优势,仍占据一定市场。

目前市场上常见的 MCU 内核类型主要有 MCS-51、ARM、RISC-V、MIPS、AVR等,其中又以 ARM 内核占据主流,合计达到 52%,此外8051 内核占比22%,RISC-V 作为极具潜力的新兴内核,占比 1%。 历史上较早推出的、得到广泛使用的内核为 Intel 于20 世纪80 年代推出的MCS-51系列,其代表 8051 单片机至今仍在 8 位 MCU 中占据较大比重;其后以Atmel 的AVR 内核为典型,各家厂商也都纷纷推出使用自研架构MCU,如Microchip的PIC 内核、TI 的 MSP430 内核等;而步入 21 世纪后,随着更多应用要求MCU能够具备更强处理能力、具备音视频能力、带有 USB 等多样化通信接口,发展32位 MCU 成为迫切需求,而 ARM 适时推出的 ARMCortex-M内核,凭借强大的产品品质,兼顾高性能和低功耗,成为 32 位 MCU 的主流内核;近年,开源免费、精简、扩展性强的 RISC-V 内核逐渐得到应用,在物联网等新兴领域具有较大发展潜力。整体上来说 ARM 生态更为成熟,其主导地位中短期内很难撼动。

2022 年中国 MCU 市场规模约 390 亿元,同时国内 MCU 类别以32 位和8位为主,分别占比 45%和 40%,这和全球市场有一定差异,相对低规格的8 位MCU在国内得到了广泛应用,主要是家电等中低端市场仍有较多应用;而从下游市场来看,消费电子占据了最大市场,占比约 26%,智能卡也有15%的较大份额,整体上来说国内市场中低端应用占比较大。

3.2、汽车电子、物联网等需求旺盛,带动MCU 市场继续成长

汽车电动化、智能化趋势明显,拉动汽车 MCU 需求增长。除传统燃油车也有使用的车窗控制、照明控制、空调控制、制动系统控制MCU 等之外,新能源汽车将新增对整车控制器、电池充电控制等所用 MCU 的需求,智能驾驶会带动对ADAS、语音识别等所用 MCU 的需求,且原有模块如车载信息娱乐系统的升级也将导致 MCU 的需求增加或规格提升。

新能源汽车销量自 2020 年下半年开始迎来迅猛增长,随着各国政策纷纷制定新能源汽车占比相关指标政策、各大造车新势力及传统车厂继续大力投入,新能源汽车有望加速渗透.国内新能源汽车销量从 2015 年的33.1 万辆增长至2022年的688.7 万辆,CAGR 达 54.3%。而智能化、自动化趋势同样呈现出加速趋势,将大幅拉动 MCU 需求。据中商情报网数据,2017 年汽车MCU 市场规模为173亿美元,2023 年有望提升至 226 亿美元。

工控 MCU 市场有望稳步增长。工业 MCU 产品主要用于电机控制,仪器仪表,低压配电,电动工具,工业机器人等应用场景,主要用于电机控制运算,数据采集控制等功能。随着工业设备复杂度的提升,工业MCU 单机使用数量持续增长,以工业机器人为例,单机至少使用十余颗 MCU 产品。

可穿戴设备、智能家居物联网应用拉动 MCU 市场成长。以TWS 耳机为代表的智能可穿戴设备出货量持续攀升,呈现出持续高速增长态势,带动MCU需求。如 TWS 耳机充电仓基本均需要一颗主控 MCU,用来实现管理电池信息、保证充电仓与耳机的通信、耳机配对等功能,监控锂电池的工作状态和霍尔开关的闭合状态;智能手环/手表中 MCU 主要使用在传感器数据收集(与控制)以及Wifi/ 蓝牙连接控制,单机基本需要 1-2 颗。

类似地,扫地机器人等其他 IoT 设备也将持续贡献MCU 市场增量。IoT场景中MCU 主要用于功能控制以及部分 Wifi 和蓝牙连接功能。因IoT 场景中对体积,成本等要求较高,因此未来集成 MCU+传感器+无线模块将成为IoT领域核心MCU 产品解决方案。短期来看,因万物互联需求,WifiMCU等连接型MCU将成为 IoT 爆发时优先获益者。

随着蓝牙/WiFi 技术及底层硬件升级、以鸿蒙系统为代表的跨设备系统的融合和应用场景的不断丰富,万物互联时代正渐行渐近,2020 年全球物联网连接数首度超过非物联网,且未来仍将持续增长,将带动 MCU 市场规模持续增长。

3.3、海外龙头主导,国产替代空间巨大

MCU 作为各类电子系统的基础性控制芯片,通常在系统中起着极为关键的控制作用,本身具有一定技术难度。尤其是在中高端的车规、工控领域,更是对于MCU提出了能承受各种极端复杂环境的高可靠性、高稳定性以及长使用寿命的要求,且涉及到安全性问题,而 MCU 在汽车、工控设备中成本占比又相对有限,因此下游客户更换意愿极低。 因此,全球 MCU 市场格局较为集中,主要由起步较早的欧美日厂商主导,瑞萨、NXP(2015 年收购飞思卡尔)、英飞凌(2020 年收购Cypress)、意法半导体、微芯、TI 等厂商占据 82%以上市场份额,国内厂商占有率还相对较小。即使聚焦到国内,市场也同样是海外龙头主导,整体上国产替代空间巨大。

尤其是在高端 MCU 领域国产厂商更是少有突破,以车规级MCU为例,由于对产品可靠性、稳定性等要求严苛,认证壁垒极高,后来者很难进入供应链,其市场格局更为集中,瑞萨、NXP、英飞凌、TI 和微芯五家龙头便占据了约90%的市场份额。

部分优质国产 MCU 厂商崭露头角,有望受益国产替代。兆易创新、中颖电子、乐鑫科技等国产厂商在中低端细分领域占有一定市场,如中颖电子在家电MCU领域份额领先、持续替代海外龙头,而兆易创新则是国内32 位通用MCU领域的代表厂商,兆易创新是中国品牌排名第一的 ARMCortex-MCU厂商。

3.4、产能稼动率大幅回落,库存去化效果显现

MCU 制造主要以 40nm 及以上的成熟制程为主,而近年来由于8 英寸新增设备较少,8 英寸成熟制程晶圆代工厂和 IDM 厂新增产能释放相对有限。站在当前时点,全球主要晶圆代工厂将在 2023 年缩减资本开支,产能利用率普遍下滑,我们预计MCU 代工厂整体产能扩张有限。

综上,从需求端来看,23 年下游需求有望复苏,其中消费MCU需求已经触底,工业、汽车 MCU 需求仍旧稳定,而供给端来看,全球晶圆厂资本开支下降扩产进程放缓,总体 MCU 新增产能有限,MCU 厂商库存将得到有效去化。基于目前供需关系,我们认为行业景气度接近底部区域,我们判断23Q3MCU景气度有望触底回升。 兆易创新为国内 32 位 MCU 龙头,主要产品为基于ARMCortex-M系列32位通用MCU 产品,以及于 2019 年 8 月推出的全球首颗基于RISC-V内核的32位通用MCU 产品。公司已成功量产 38 大产品系列、超过450 款MCU,产品结构持续优化,工业收入占比第一,在部分消费市场(家用电器等)、汽车前装应用领域快速成长。

我们认为此轮国产替代机遇中,兆易创新将会是最为受益的国产MCU厂商之一,主要在于公司在定位、技术、市场等方面的综合优势较为突出:1) 兆易创新定位于 32 位通用型 ARMMCU,是 MCU 中规模最大、增长趋势较明确的市场,在产品定位上和其他以 8 位为主或专注于特定细分领域的厂商相比有所差别; 2) 兆易创新技术积累更为深厚,软硬件优势突出。公司作为国内最早涉足32位ARM 核 MCU 的厂商,技术积累深厚,产品在性能、功耗等方面均处于国内领先水平,且在对 MCU 起到较关键作用的软件方面,公司建立了数百人的团队,建立起了较强的竞争优势; 3) NORFlash 业务建立起的强大的市场网络。通用MCU 下游广泛,单个大客户占比相对有限,因此需要强大的销售渠道和市场网络,而公司NORFlash业务与 MCU 在下游和客户有较多重合,前期已建立了强大的销售团队和代理商网络,因此可以较快开拓市场; 4) 兆易创新 SiP 封装更具灵活性。MCU 一般采用内嵌Flash 方式,兆易创新除内嵌 Flash 外,也有采用 SiP 封装方式做的 MCU,将逻辑单元单独做出后外挂 Flash,因此可根据客户需求灵活调整,可以提供更大容量的产品;5) 兆易创新的产品已经广受市场认可。通用 MCU 下游广泛、客户分散,因此产品品类和客户数量是衡量 MCU 公司的重要标准之一,作为国内32bit MCU产品领导厂商,公司已成功量产 38 大产品系列、超过450 款MCU,实现对通用型、低成本、高性能、低功耗、无线连接等主流应用市场的全覆盖,在国产厂商中处于领先地位,经受了市场的充分认可。公司产品结构持续优化,工业收入占比第一,在部分消费市场(家用电器等)、汽车前装应用领域快速成长。

从产能方面看,公司 SiP 封装方式的采用在争取产能方面较为有利,公司已从华虹取得较多新增产能,且当前公司战略对 MCU 业务相对更为倾斜,因此有充分的产能保障。 长期来看,兆易创新有望对标意法半导体(ST)。意法半导体在2007 年推出全球第一颗 Cortex-MMCU,其后不断壮大其 ARMCortex 产品系列,其崛起之路一定程度上也是 MCU 行业发展的缩影,见证了 32 位产品凭借性能优势逐渐得到更多应用的趋势,也见证了 ARMCortex 内核壮大的历程。同时,ST 的成功还得益于其强大的市场能力,ST 本身具有丰富的产品线和完善的开发工具、软件固件,并开展了丰富的市场活动,让工程师及在校学生能第一时间接触掌握 STM32 产品,而且 ST 对中小客户非常关注,将更多的精力专注在投资中小客户和中小工程师培养,最终成就了其在国内市场的知名度和影响力。

STM32 是国内使用最为广泛的 MCU 产品系列之一,已形成了极为成熟的生态。目前 STM32 已有 18 大产品线(含 1 个 MPU 产品线)、超过1000 个型号,产品广泛应用于工业控制、消费电子、物联网、通讯设备、医疗服务、安防监控等应用领域。

兆易创新作为国内 ARMCortex-MMCU 领导厂商,已发布及在研MCU产品内核覆盖 ARM®Cortex®-M3、M4、M23、M33、高算力M7,在市场同类产品具有竞争优势。在市场定位、下游应用及客户等多方面都对标意法半导体,并努力在产品品类和性能指标等方面持续追赶,长期来看有望成为“国产ST”。在当前半导体行业景气低迷并且市场需求萎缩的情况下,公司作为国内32位通用MCU 龙头,公司积极布局车规级 MCU 产品高端市场,预计未来汽车MCU有望成为公司重要增长极。而中长期来看,公司在主要产品、目标市场和客户等方面和意法半导体有相似之处,未来有望对其持续追赶、成长空间巨大。

4、盈利预测

核心假设

NOR Flash 业务:随着 NOR Flash 库存见底、需求有望持续复苏,公司作为全球NOR Flash 市占率第三厂商,未来或将受益于存储周期上行。此外,公司巩固消费电子战略大客户份额;协同多产品线,向汽车、工业市场转型升级;业务有望快速增长,预计 2023-2025 年收入分别为 30.53 亿、33.58 亿、40.30 亿元;DRAM 业务:存储行业在经历了 2022 年的需求疲软,库存去化之后,当前正处于景气筑底阶段,未来有望实现景气修复,公司 DRAM代销金额预计持续下降,自研 DRAM 预计将快速增长。预计 2023-2025 年自研DRAM和代销DRAM收入总和分别为 10.00 亿、10.80 亿、12.84 亿元;

NAND Flash 业务:公司通过差异化产品需求切入该细分领域市场,如小容量SPINAND Flash 产品,可广泛应用于手机、机顶盒、数据卡、网通产品、通讯设备等消费类产品,且随着公司车规级 SLC NAND Flash 的量产,将更一步拓展应用领域至汽车市场。预计 2023-2025 年收入分别为 1.21 亿、1.33 亿、1.46 亿元。MCU 业务:公司已成功量产 38 大产品系列、超过450 款MCU,产品种类丰富。此外,MCU 产品结构持续优化,工业收入占比第一,在部分消费市场(家用电器等)、汽车前装应用领域快速成长。预计公司该业务2023-2025 年收入分别为 25.46 亿、34.76 亿、47.44 亿元。 传感器业务:公司在指纹识别领域有较高市场份额,未来将持续升级指纹产品,持续探索物联网、工业等非手机领域触控和指纹的应用机会,未来业务有望稳健增长。预计公司该业务 2023-2025 年收入分别为 3.92 亿、4.12 亿、4.53 亿元。

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