半导体行业澜起科技:国际领先的数据处理及互联芯片设计公司

  澜起科技成立于2004年,在2006年获得包括英特尔与永威投资公司共同领导的1000万美元以上投资,并于2006年和2012年陆续与英特尔、三星建立稳定的业务合作关系,在2016年得到英特尔旗下的 Intel Capital 和三星电子间接控制的 SVIC NO.28 Investment 的投资。

  公司致力于为云计算和人工智能领域提供高性能、低功耗的芯片解决方案,目前主营业务包括互连类芯片(内存接口芯片、内存模组配套芯片、PCIe retimer 芯片)和津逮服务器平台两大产品线.2 管理层专业背景扎实,股权激励覆盖面广

  公司核心团队毕业于国内外著名高校,在技术研发、市场销售和工程管理等领域具有丰富的阅历和实战经验。

  截止 2021 年半年报,公司拥有硕士学历员工数 217 人,占员工总人数的 43.23%。

  董事长杨崇和博士曾任职于上海贝岭、美国国家半导体和 IDT 等,具有丰富的设计、研发与管理经验,其余高级管理人员和核心技术人员均具备丰富的半导体从业经验,近年来公司核心技术人员保持稳定。

  公司上市后即积极实施对公司员工的激励机制,且针对公司所属行业知识密集型和专业员工占比高的特点,其股权激励计划首次授予范围涉及激励对象共计 304 人,覆盖所处时期员工总人数的 96.82%。

  公司股权激励覆盖面广,能够保持员工队伍的稳定性,避免在公司发展的关键时期由于员工流失造成企业的不稳定性。

  在费用摊销上,公司激励计划产生的激励成本在经常性损益中列支,公告日预计摊销总费用约为 5.92 亿元,其中 2021 年股份支付费用为 1.77 亿元,对归属于母公司所有者的净利润影响为 1.32 亿元,2022 年激励费用将进一步降低约 0.6 亿元。

  公司 2016-2020 年营业收入与归母净利润的复合增速分别为 21.21%和 85.62%,净利润增速显著高于营收增速。

  由于公司核心业务下游内存行业在经历 2017-2018 年扩产后,供需关系翻转导致内存价格下跌,同时 DDR4 内存接口芯片最后一个子代渗透率超过 70%,2019-2021年内存接口芯片营收基本保持在 17-18 亿元左右。

  2021 年公司实现营收 25.62 亿元,同比增长 40.49%,主要系津逮服务器平台产品线%,公司互联类芯片产品线%。

  从营收结构上来看,内存接口芯片始终为公司最主要的营收来源,2021 年占营收比重的 67.02%,津逮服务器产品线经过前期的市场推广和客户培育,2021 年占收入比重快速上升至 32.98%。

  由于上市公司决定聚焦于服务器芯片领域,消费电子芯片业务相关资产被转移给成都澜至及其关联方,2017 年后上市公司不再从事相关业务。

  主要原因是毛利率较低(2021 年仅为 10.22%)的津逮服务器放量导致营收结构发生变化,公司内存接口芯片尽管受上游原材料涨价以及产品进入生命周期末期影响,其毛利率水平由2020年的73.22%下降至66.72%,但整体依然维持在高水位。

  截止 2021 年半年报,澜起科技拥有 354 名技术研发人员,占总人数比重的 70.52%。

  2021H1 公司累计申请专利 125 项,发明专利 71 件,累计获得专利 178 项,发明专利 119 件。

  近三年公司研发投入均超过 2.5 亿 元,历年研发费用占营收比重超过 15%。

  内存接口芯片是内存模组的核心逻辑器件,包括寄存时钟驱动器 (RCD) 和数据缓冲 器 (DB),其中 RCD 用来缓冲来自内存控制器的地址、命令和控制信号,DB 用来缓冲来自内存控制器或内存颗粒 (DRAM) 的数据信号。

  仅采用 RCD 芯片的内存模组通常称为寄存式双列直插内存模组(RDIMM),而采用了 RCD 和 DB 套片的内存模组称为减载双列直插内存模组(LRDIMM),在 DDR4 世代中,澜起科技发明的 DDR4 全缓冲“1+9”(1RCD+9DB)架构被采纳为国际标准。

  自 1995 年三星发布了第一个商用 DDR SDRAM 芯片后,DDR 成为当前主流的内存规范,各大芯片组厂商的主流产品均支持 DDR 标准规范。

  当前 DDR 技术的发展情况来看,DDR4 正处于成熟期,而 DDR5 即将步入市场。

  一方面 DDR 的快速发展,使市场对内存接口芯片的技术水平要求更高;另一方面随着云计算、大数据等新兴技术的快速普及,服务器的需求增多,进而不断催动市场对于内存的需求。

  目前内存接口由 DDR 到 DDR4 经历了 4 代更新,我们设定市场份额超过 50%为主要世代,则从历史数据上来看,DDR 内存的技术迭代速度放缓,单个世代的生命周期拉长。DDR2 市场份额超过 50%的年份约为 4 年(2006-2009 年),而到 DDR4 世代预计将维持近 7 年 (2016-2022E)。

  通过提高时钟频率和预取大小,每一代内存均以成倍的速率升级,到 DDR5 时期其基础频率上升至 4800MT/s,带宽 38.4GB/s,而付出的代价为更高的延迟,由于内存延迟不取决于I/O 缓冲区的频率或内存单元的数据总线宽度,影响延迟的主要因素是存储单元本身,性能上提升幅度也在缩窄,因此 DDR 各世代的主导时间被延长。

  对于初期新产品往往与前一代成熟产品相比不占优势(如 DDR4-1600 对比 DDR3-1600,DDR3-800 对比 DDR2-800),但 DDR5 由于基础速率为 4800MT/s,相较于前代 DDR4-3200 有 50%的提升,其初代产品在带宽上就优于 DDR4,同时在 CAS 延迟上仅高出约 3%,因此在部分领域初期即具备一定性价比。

  内存接口芯片属于产业链芯片层环节,主要通过直销的方式销售给下游 DRAM 存储器厂商,再经 OEM 厂商代工生产服务器产品最终供应给以云计算客户为主的服务器需求方。

  因此,公司与远程服务器控制芯片公司信骅科技居于同一产业链上,因此澜起科技营收/信骅科技营收/英特尔数据中心收入/云计算资本开支构成一定相关性。

  以季度营收环比变化作为对比指标,信骅科技与英特尔数据中心业务营收变动方向与时间几乎保持一致,这表明信骅服务器管理芯片与英特尔服务器收入确认节奏几乎保持一致。

  澜起科技与信骅科技方向上基本保持一致,但上下游关系的不同(澜起主要下游为内存厂商)导致两者收入确认时间和波动幅度存在一定差异性。

  长期来看,高流量应用场景的逐步落地带动服务器需求增长,算力缺口促进服务器以量的增加来弥补需求。

  无线G 网络在全球范围内的部署和千兆网络在未来的普及将完善通信用基础设施,支撑 VR/AR、车联网和物联网等应用场景逐步落地,“大应用+新基建”在未来有望构成良性循环。

  2020 年全球流量总量为 64ZB,并预计 2015-2021 年将以超过 25%的复合增速增长,但对应在计算能力上,摩尔定律接近物理极限,逻辑芯片的晶体管密度仅以 16%的速度增加,约 9%的算力缺口有望由服务器优化以及量的增加来弥补需求。

  在经历 2020 年下半年的去库存后,主要云计算厂商资本开支改善明显,海外三大云计算厂商(Alphabet、Microsoft 和 Meta)资本开支连续 7 个季度环比正增长,展望 2022 年,海外云厂商对资本投入展望积极,Facebook(META)预期 2022 年达到 290-340 亿美元,Amazon 与 Google 预期将保持稳定增长,AI、无人应用以及部分新技术的前置性投入将驱动底层硬件设备增长。从短期信骅科技的月度营收变化来看,验证行业景气度依旧。

  根据 Omdia 数据,目前数据中心服务器市场主要参与方包括英特尔/AMD/Arm,英特尔 2021Q4 市场份额约为 76%,AMD 增长迅速,目前市场份额来到 18.3%,而 Arm 市场份额约为 5.4%。

  考虑英特尔和 AMD 针对服务器的技术升级路线,其中英特尔披露的至强产品路线nm 工艺制造的 Sapphire Rapids 是挽回数据中心市占率的重要产品,也是迄今为止英特尔功能最丰富的至强处理器,支持 DDR5、CXL 协议和 PCIe 5.0 总线。

  对比 AMD 与 Intel 主要服务器产品,2020 年各厂商推出的服务器内存通道数以 8 通道为主,包括英特尔的 Ice Lake 至强处理器系列和 AMD 的第二代 EYPC 7002 系列和第三代 EYPC 7300 系列等皆配备 8 通道 DDR4,而 AMD 下一代 ZEN 4 热那亚服务器则进一步支持 12 通道内存,从而使每个 CPU 配备 12 个内存控制器,以服务于 96 核 CPU 的升级。

  同时为了更好的监测和管理内存功耗问题,电源管理芯片(PMIC)将由主板移动到 DDR5 DIMM 上,I3C 总线变化也使得内存条 SPD 变成 SPD Hub,同时温度传感器(TS)也移到了 DIMM 上,对于 RDIMM 形成“1 RCD+1 SPD+1 PMIC+2 TS(数据中心)”的解决方案。

  内存接口芯片单一代特定产品的销售单价随着产品的成熟逐渐下降,但子代之间的迭代有助于提振产品单价,如澜起科技完整参与的 DDR4 世代,包好 Gen1.0 到 Gen2.0plus 等四个子代,其产品平均单价也由 2016 年的 15.39 元增加至 2020 年的 20.67 元。

  由于每一轮 DDR 升级都无法向下兼容主板,并且在 DDR 升级的早期阶段,新产品性能上未必比老产品要更出色,如早期的 DDR2-400/533 对比 DDR-400、DDR3-800 对比 DDR2-800,其具有相同的带宽但延迟明显更长,从而在实际的系统应用中弱于上一代产品。

  而随着 DDR4 后性能提升幅度边际放缓,对于消费端而言,DDR5 渗透率晚于云计算领域 12-18 个月左右,取决于 Intel/AMD 新平台推出时间、DRAM 厂商产能分配和 DRAM 价格变化。

  Intel和 AMD新一代桌面级处理器在下半年陆续推出,同时要求桌面端主板向DDR5 过渡,这将有利于行业渗透率的提升。

  对于 DRAM 制造商,对于 DDR4/DDR5 产能分配部分取决于当前盈利状况,2020 年-2021 年中期 DRAM 价格经历一轮快速上涨后,DDR4 8G 最低价格由超过 4 美金下降 10%至当前约 3.6 美金,而随着 DDR5 投片量的爬坡,在未有新产能扩出的情况下,将占用 DDR4 的产能,有利于 DDR4 价格止跌,从而形成 DDR4/DDR5 价格双升的良好局面,促进 DRAM 企业加大 DDR5 产能投放。

  2)处理器厂商将在 2022 年下半年陆续推 出支持 DDR5-5600 的新平台;

  3)DDR4 价格走低将促进 DRAM 厂商加大在 DDR5 上的投入和转产力度。

  服务器作为DDR5最快应用的领域,预计DDR5 RCD Asp较DDR4时期上升约80%,而 TS/PMIC/SPD 等相关配套芯片的增加拓展行业天花板。

  我们预计 2023 年 DDR5 渗透率在服务器市场有望达到 65%,在消费端市场达到 25%,整体内存接口及配套芯片市场规模将达到 87 亿元人民币,是 2021 年的约 1.8 倍,其中 DDR5 RCD/DDR5 配套/DDR4 市场空间分别为 43/20/24 亿元。

  随着内存接口技术的升级,DDR4 后仅剩 IDT/Rambus/澜起科技。

  由于内存接口芯片市场规模较小,但迭代速度快,其需要通过服务器 CPU、内存和 OEM 厂商严格认证后才能进行大规模商用,每一个大的代际升级均出清部分参与厂商。

  从 DDR2 到 DDR4 的过程中,海外传统芯片大厂 TI、Intel 和 Inphi 等陆续退出内存接口芯片业务,仅留下澜起科技、IDT 与 Rambus 三家企业竞争。

  由于 IDT 被瑞萨电子收购不再披露具体内存接口部门数据,参考 2019 年前三季度财务数据,IDT/澜起科技/Rambus 的市场份额分别为 46%/44%/10%。

  IDT 被瑞萨电子收购,近年收入规模大致持平。IDT 市场份额受 rambus 和澜起科技侵蚀,近年来内存接口芯片业务收入增长缓慢,2015-2018 年营收复合增速为 18.17%,后瑞萨电子以约67亿美元将IDT 纳为旗下全资子公司,提升其在汽车领域的技术竞争力。

  2019 财年前三季度 IDT 实现内存接口芯片收入 2.07 亿美元,约占总收入比重的 30%。

  在早期 DDR2 与 DDR3 世代,公司内存接口芯片认证时间落后于内存面世时间,而到 DDR4 世代公司产品与内存技术的迭代把持同步。

  在 DDR4 世代中,澜起科技发明的“1+9”分布式缓冲内存子系统框架作为 DDR4 LRDIMM 的标准,凸显公司在 DDR4 世代中的竞争实力。

  公司针对 DDR5 新增加的配套芯片要求,与聚辰股份合作开发 DDR5 SPD 产品,与 GMT 合作开发电源管理芯片(PMIC)和温度传感器(TS),并在 2021 年 10 月宣布 DDR5 第一子代内存接口及模组配套芯片实现量产。

  公司于 2016 年开始与英特尔及清华大学合作研发津逮系列服务器 CPU,并在 2019 年中具备批量供货能力,目前国内数家服务器厂商已推出多款基于津逮 CPU 的服务器产品。

  澜起混合安全内存模组(HSDIMM)可对来自内存控制器的命令/地址信号以及交互数据进行实时监控,保障内存数据安全。津逮服务器平台具有四大安全特性,分别是可信安全启动、实时监控、应用分载和数据安全。其中前三项是通过 DSC 技术来实现的,后一项是通过澜起的HSDIMM 技术来实现的。

  IDC 数据显示,2021H1 我国服务器出货量约为 170.6 万台,同比增长 8.9%;市场规模约为 108.1 亿美元,同比增长 12.10%。

  按照增长来源划分,金融/制造/服务/医疗/能源均呈现 20%以上的同比增长。

  公司目前已发布第三代津逮 CPU,其与第三代英特尔至强可扩展处理器 Ice Lake 性能、功能与可靠性保持一致。适用于包括金融、交通、政务、能源等对硬件安全要求较高的行业与领域。

  经过前期的市场推广和客户培育,公司津逮 CPU 业务取得突破进展。公司 2021 年 12 月公告 2022 年度日常关联交易额度情况,预估与 Intel 发生交易金额约为 25 亿元,由于日常关联交易额度是根据津逮 CPU 业务目前在手订单、客户销售预测等因素综合考量进行估算,后续存在调整可能。

  对比 2021 年,公司日常关联交易金额由最初的 1 亿元调整至 5 亿元再增加至 15 亿元,最终 2021 年津逮产品线 亿元,较上年同比增长 2750.92%。

  PCI Express 作为数据互联的高速计算机扩展总线标准,将 CPU、存储、IO 和 GPU 等紧密结合在一起,是 x86 硬件体系下的重要组成部分。

  PCIe 4.0 作为新一代上市的 PCI 世代,较上一代(PCIe 3.0)在数据传输速率与带宽指标上翻倍,提供 16GT/s 的单通道数据传输速率和 2GB/s 的单通道带宽。

  以 Intel 2020 年前推出的产品为例,其包含的 PCIe 接口中通过 PCIe x16 连接 GPU,4 条用于 DMI 总线(相当于 PCIe x4),所有其余设备均通过南桥芯片连接至 DMI 总线上。

  以 PCIe 总线的典型应用场景 NVMe SSD 为例,多数 M.2 NVMe SSD 使用 x4 连接,其带宽为 4GB/s,采用 SATA(600MB/s)通道则 SSD 性能明显受限,采用 PCIe 3.0 x4 连接虽基本满足 NVMe 性能要求,但意味着剩余设备(转接卡、声卡、WiFi 等)如走 PCIe 通道则势必分流传输速率,而采用 PCIe 4.0 x4 能够将带宽提高至 8GB/s,则能够在充分利用 M.2 NVMe 驱动器潜力的同时预留部分设备冗余。因此随着计算能力的提升,PCIe 3.0 对部分设备性能的桎梏开始显现。

  预计 Retimer 后续市场规模有望达到 7 亿美元,短期参与玩家较集中。

  由于 PCIe 传输速率后信号衰减问题日益严重,因此采用时序调整芯片(Retimer)解决服务器在数据高速远距离传输时,信号时序不齐、损耗大、完整性差等问题。

  按照一个完整的 PCIe x16 retimer 芯片价格 15-25 美金计算,单链路芯片平均价格约为 1.25 美元,则依据英特尔 1Q21 发售数据中心服务器产品,其服务器需要2颗x16用于I/O接口和1颗x8(2块NVMe SSD,每块需要 x4),则仅数据中心完全更换需求带来的市场规模有望达到 7 亿美金。

  随着 DDR5 渗透率的提升,自身加上配套芯片升级驱动 ASP 增长,频繁的子代切换保证技术与验证壁垒,参与方将坐享技术升级下的业绩提升。

  澜起科技作为行业少数参与方,市场份额超过 40%,并拥有行业完整的 DDR5 解决方案,预计在 2022-2023 年期间将维持约 40%左右的复合增速。

  2. 津逮服务器:由英特尔津逮系列 CPU 和混合安全内存模组组成的津逮解决方案得能够取得在性能与安全性的优势,满足部分行业与客户的需求。

  公司目前已发布第三代津逮 CPU,其与第三代英特尔至强可扩展处理器 Ice Lake 性能、功能与可靠性保持一致,前期客户与销售层面的积累将陆续转化为订单,收入规模将迎来快速增长。

  3. Retimer 芯片:与传输速率与贷款密切关联的 PCIe 技术演进进入快车道,带动 Retimer 芯片逐步起量,预计 Retimer 后续市场规模有望达到 7 亿美元。目前市场参与玩家较少,公司的 PCIe 4.0 Retimer 芯片产品于 2020 年 9 月成功量产,也成为该细分领域量产该款产品的三家公司之一,当前公司出货量有限,后续市场份额有望借助英特尔提升。

  4. AI 芯片与其他产品:公司逐步开拓产品种类,2020 年进一步开始进行人工智能芯片的研发设计工作,并与产业合作伙伴进行了原型适配,有望成为新的盈利增长点。

  毛利率方面,内存接口芯片具有壁垒高和占终端产品价值量低的特点,本身属于产业上游,同时行业内玩家较少,DDR4 时代后缩减至 3 家,本身与下游客户的长期磨合也建立了高替代成本,无论是从公司与竞争对手的比较还是历史年份的回溯都表明后续有望维持高毛利率。今年主要受上游代工成本大幅上升以及 DDR4 末期的影响,公司毛利率下降至 66.72%,我们预计随着供需关系在 2022 年迎来改善,叠加自身产品技术迭代,毛利率将逐步恢复至历史 72%的正常水平。

  估值方面,公司内存接口及配套芯片属于数模混合芯片,目前半导体(申万)指数 PE TTM 约为 53 倍,参考头部可比芯片设计公司卓胜微、圣邦股份、紫光国微和韦尔股份等公司,给予该部分业务 2022 年 65-70 倍 PE;津逮服务器业务参考其毛利率水平以及服务器制造商拓维信息、浪潮信息等,给予该部分业务 2022 年 1.5 倍 PS。

  我们预计公司将充分受益于 DDR5 渗透率提升带来的长期机遇,Retimer 等新业务也有望在此轮 PC/服务器硬件升级中获得快速增长。

  基于分部估值法,预计公司芯片业务(包含内存接口及配套芯片及 Retimer 芯片)2022 年实现归母净利润 14.5 亿元,参考可比上市公司和半导体行业整体估值水平,给予该部分业务 2022 年 65-70 倍 PE,对应市值区间为 943-1015 亿元;

  津逮服务器业务参考其毛利率水平以及服务器制造商拓维信息、浪潮信息等,给予该部分业务 2022 年 1.5 倍 PS,对应市值约为 23 亿元。公司合计目标市值 966-1038 亿元,对应 2022 年底合理价 格区间为 85.26-91.62 元。

  市场拓展不及预期。公司从内存接口芯片进一步拓展至 Retimer 芯片和 AI 芯片等领域,如果公司是产品研发不及预期或难以通过相关认证,则在市场难以形成竞争力,前期投入存转化失败风险。

  市场需求不及预期。目前公司主要利润来源为内存接口芯片,下游领域集中服务器领域,如果包括产业缺芯或客户策略发生改变,将影响 DDR5 内存渗透率提升过程,从 而影响到公司销量与 Asp 的提升。

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