他将扛起中国芯片设计大旗

2020-04-14

芯片是一个庞大的朝阳产业,机会无限。 这是君临2020年芯片系列研究的第三篇,前面我们分析了设备和制造,今天我们就来谈谈

芯片是一个庞大的朝阳产业,机会无限。

这是君临2020年芯片系列研究的第三篇,前面我们分析了设备和制造,今天我们就来谈谈芯片产业的上游,设计。

芯片设计专家是这样的,早上来到公司,泡杯茶,打开芯片设计软件,然后开始一天的工作。

芯片设计者使用的软件叫做EDA,设计者可以在EDA上进行芯片设计、布线、验证和仿真。

2018年,EDA市场规模仅为97亿美元,很小,但是没他还真不行。

目前,EDA软件主要由Synopsys、Cadence和西门子旗下的Mentor Graphics三家公司垄断,这三家公司的市场占有率高达70%。

在中国,以上三家公司的市场份额更是高达95%,近乎完全垄断。

其实从1986年开始,我国就开始研发自己的集成电路计算机辅助设计系统——熊猫系统。

1993年,国产首套EDA熊猫系统问世,其中华大九天公司就承载了熊猫系统的技术。

而华大九天是由华大集团的EDA部门在2009年独立而来的。

在2018年,大基金还投资了华大九天。

华大九天的董事长刘伟平表示,公司有一套完整的模拟电路设计平台。

但对于芯片设计软件公司来说,这是一个赢家通吃的行业。

因为芯片设计公司都会选择技术最好的软件,所以你就能理解为什么中国EDA软件市场集中度会这么高了。

不过,对于芯片设计产业来说,关键的不是EDA,而是芯片设计公司,毕竟EDA市场规模很小。

2018年,中国集成电路设计业销售额为2519亿元。

这几年,中国芯片设计产业高速增长。

从2014年到2018年,设计业销售额年均增速高达24%。

目前全球前5大芯片设计公司是博通、高通、英伟达、联发科和海思。

1

博通之所以能成为芯片设计行业的老大,主要是因为不断的并购,不断的上演蛇吞象。

1991年,Henry T. Nicholas III和Henry Samueli博士创立博通公司。

而今天的博通,我们称为新博通,但这个新博通要从1999年说起。

1999年,惠普将医疗和测量仪器部门拆分出来,成立安捷伦公司。

2005年,从安捷伦公司独立出安华高公司,之后安华高不断发起并购。

2008年,安华高并购英飞凌声波元件业务。

2013年,安华高并购CyOptics,这是一家光通讯芯片和相关元件供应商。同年,安华高并购芯片供应商LSI公司,投资电子技术供应商Amantys。

2014年,安华高并购芯片公司PLX。

经过一系列的并购,2014年安华高位列全球第17大半导体公司。

直到2015年5月,安华高以370亿美元加股票收购博通,成为当时芯片行业最大的并购案。

安华高并购博通之后,新博通成了行业中的巨无霸,公司掌握了网络构架前后端芯片解决方案。

博通与安华高合并之后的1年,新博通又以55亿美元收购网络厂商博科。

2017年,新博通在芯片设计领域排第一,芯片设计收入高达43.7亿美元。

这时候博通觉得自身实力够强,时机也成熟了,准备对高通下手。

于是在2017年,博通准备以1300亿美元收购高通,下手够狠。

不过,一方面高通管理层不同意。另外一方面,美国总统以国家安全为由,禁止了博通收购高通的计划。

那高通是何许人也?

竟然惊动总统?

2

高通是欧文.雅各布斯创建的。

1985年,已经退休的欧文.雅各布斯叫上以前的6个同事,创立了QUALity COMMunications公司,意思是高质量通讯,主要做无线通讯业务,这就是后来的高通公司。

高通成立的时候,社会上通讯技术发展的大方向是TDMA技术。

这是什么技术?

TDMA技术允许多个用户在不同的时间片使用相同的频率,根据这种技术发展出了GSM通讯技术。

听没听懂,没关系。

我们只是想告诉你,后来雅各布斯提出了更先进的通讯技术。

雅各布斯认为CDMA在移动通讯技术上具有更大潜力,于是将CDMA作为重点发展方向。

那什么又是CDMA?

CDMA同样是一种无线通讯技术,这种技术可以使原数据信号的带宽被扩展,具有抗干扰能力强,抗衰落能力强,兼容性好的特点,总之就是优点多。

在雅各布斯的努力下。

到1993年,CDMA被公认为行业标准,因此高通取得了很大成功。

1996年,Bell Atlantic电信推出美国第一个CDMA网络,而高通可谓是最早布局该技术的公司之一。

除了通信技术,高通的芯片更强。

高通主要做芯片设计,而生产主要给到台积电,最近也找中芯国际代工。

高通最关键的芯片产品是骁龙,这是一款家喻户晓的移动处理器芯片,主要用在笔记本电脑、智能手机和平板电脑上,例如我们经常听到的手机CPU。

2007年,高通推出第一款66纳米制程的移动处理器芯片S1,这就是第一款骁龙芯片,之后陆续推出S2、S3和S4系列。

目前的骁龙835已经达到10纳米制程。

高通的芯片是首个能够兼容Android系统的芯片,所以一下占据了Android手机的半壁江山。

除了高通,另外一家适用于Android系统的芯片就是华为的麒麟。

高通的芯片供应给索尼、诺基亚和LG等国际大公司,同时也是国内中兴、联想、小米、海信和海尔等厂商的手机芯片供应商。目前全球高端手机使用的处理器芯片,大多都是高通的芯片。

骁龙芯片被认为是世界上最先进的手机芯片,处理速度快,功耗低。

骁龙在手机CPU中的地位就相当于在电脑CPU芯片中的酷睿。

据说卖出一部4000元带高通芯片的手机,差不多1000元就用在骁龙芯片上,可见高通有多赚。

高通真是名副其实的躺赚,你想使用高通的技术?

行,交钱,交专利费。

高通的成功奠定了他在国际上的垄断地位,所以也是官司缠身,不断的受到反垄断调查。

2007年,韩国对高通进行反垄断调查,2010年对高通罚款2.36亿美元,2016年又处以高通1.03万亿韩元的罚款。

2015年,中国对高通处60.88亿人民币反垄断罚款。

到2019年,在美国通用会计准则下,高通的营收为243亿美元,相比于上一年增加了17亿美元,同比增长7%。

但是如果按照非美国通用会计准则,2019年高通的营收为194亿美元,下降了32亿美元,同比下滑14%。

为什么会有这么大差异?

因为在通用会计准则下,包括了来自苹果47亿美元的专利许可费。

可见,高通靠卖专利,赚了不少。

3

移动手机CPU芯片,被高通占领了。

电脑CPU芯片,英特尔占领了。

那后面的芯片设计公司还有没有空间?

有,答案是显卡。

说到显卡,就不得不提黄仁勋。

1963年,黄仁勋生于台北,现在是美国籍。

1972年,黄仁勋与家人迁往泰国,之后被送往美国。

黄仁勋在1983年进入到AMD公司,从1985年到1993年,他是在LSI Logic公司工作。

LSI公司是一家图形处理芯片公司。黄仁勋在LSI公司后来主动转行去做销售,并且很快做到销售部门经理。

对于科技公司来说,销售人员很难做老板,因为会销售,不懂专业,这是不行的。

但如果技术人员做了销售,就很容易成老板。因为对于技术人员来说,技术有了,销售和运营的经验也有了,那么成立公司重要的条件就都具备了。

于是在1993年,黄仁勋创立了英伟达,主要业务是做显卡。

在电脑里,CPU主要负责逻辑运算,关键企业是Intel。

而显卡主要负责图形运算,关键公司就是英伟达。

英伟达开发的第一款芯片叫做NV1,但其实性能并不好,接着英伟达就遇到经营困难。

好在后面世嘉给了黄仁勋700万的研究经费,挽救了英伟达,并且让英伟达帮世嘉去研究游戏显卡NV2。

但黄仁勋并没有完全跟着世嘉的思想走,两者之间的蜜月期也很快过去,最后NV2胎死腹中,根本就没出来。

与世嘉分道扬镳之后,黄仁勋抓紧研究NV3。

在当时,游戏公司都有自己的显卡,也就是说你玩这个游戏,需要这个显卡,如果你玩那个游戏,那么只能用那个显卡,很烦!

那有没有一个标准?

直到1995年,微软的Win95发布了一个D3D标准。

黄仁勋看到机会来了,就以D3D标准为目标来研发NV3,后来取得了很大的成功。

在1995年之前,世界主流的显卡是巫毒,而英伟达只是一个追随者,只是行业中的一个小弟。

但是随着windows系统的普及,巫毒显卡在D3D标准上运用很差。

大家都在用D3D标准的时候,巫毒还在坚持自己的标准。

之后,巫毒就渐渐没落了,即使他们做出了很多努力,但只要方向是错的,再怎么努力也没能救下巫毒。

1998年,英伟达发布TNT显卡,俗称:炸药显卡。

虽然这时候的TNT还打不过巫毒2显卡,但黄仁勋做过销售,造势做得好,所以TNT卖得也还不错。

直到1999年,英伟达发布TNT2显卡,成功超越巫毒2,这下真的就是“吊打”了。

1999年8月,英伟达发布GeForce显卡,这是黄仁勋最为骄傲的显卡,因为这是世界上第一款可以支持256核心位宽的显卡。

从此之后,英伟达成了显卡行业的老大,显卡界的时代从此发生改变。

2002年2月,英伟达GPU出货量达到1亿颗,而GPU就是显卡的处理器,它是显卡的“心脏”。

目前英伟达的产品包括:GeForce、Tegra、ION、Quadro、Tesla等。

2016年,英伟达推出新的GPU芯片TeslaP100,这款芯片里面有150亿个晶体管,可用于深度学习。

在2017年,软银还以40亿美元买入英伟达股票,成为英伟达第四大股东。

2019年,英伟达营业收入高达109亿美元,净利润高达28亿美元。

截至2020年4月7日,英伟达公司市值1630亿美元,已经发展成为显卡界的王者。

4

我国的芯片设计企业与国外是有明显差距,但好在其中部分公司已经挤入了世界前五,例如台湾的联发科,还有大陆的海思。

1995年,蔡明介成立了一个多媒体小组,小组有20多个人,后来这个小组演变成了现在的联发科。

1997年,联发科成立,目前公司是全球著名IC设计厂商之一。

在刚成立的时候,联发科主要是做光盘存储技术和DVD芯片。

到2001年,蔡明介将手机芯片作为重点发展方向。

2003年,联发科的首款手机芯片问世,不过由于知名度低,所以销量并不好。

2004年,蔡明介与正崴集团董事长郭台强合作成立手机设计公司达智,设计手机硬件,为手机厂商提供一站式方案,从而吸引了一大批小手机厂。

2007年,中国取消手机牌照核准制度,转而对手机颁发连网许可证,于是手机行业进入门槛大幅降低,各个小作坊都可以光明正大的出来做手机。

而这些小厂商主要就是用联发科的元器件。

于是,人们对联发科的印象就是“山寨”。

但是山寨手机的量很大,所以到2008年,联发科收入当中有一半就是来至于手机芯片,而公司也顺理成章成为全球第三大芯片设计公司。

2010年,联发科加入谷歌的开放手机联盟,打造Android智能手机解决方案,进入智能手机市场。

到2012年,联发科在大陆的手机芯片出货量达到1.1亿。

另外,小米的红米一代采用联发科MT6589T芯片,被小米认可更是让联发科的芯片销量快速增长

联发科的芯片业务越做越大。

到2019年,联发科全年营收已经达到2462亿元新台币。

2019年,联发科还发布了5G芯片,公司的芯片技术也已经走在了国际前沿。

除了联发科,我国另外一家重要芯片设计企业是海思。

海思是华为旗下的芯片设计公司,成立于2004年。

海思现在是中国大陆最大的无晶圆厂芯片设计公司。

1991年,华为ASIC设计中心成立,这就是海思的前身。

1996年,27岁的何庭波加入华为,成为一名芯片工程师。

2004年,海思成立,任正非对何庭波说:每年给你4个亿,2万人,研发芯片。

在当时,华为员工就3万人,研发经费不到10亿,很大一部分都给到了何庭波,可见任正非对芯片的重视。

这样,华为海思就开始干了起来。

任正非给海思定的目标是3年外销40亿,但实际情况是在最初的三年,海思几乎毫无进展。

海思研发出来的第一款芯片K3V1,甚至连自己的手机都不用。

2012年,K3V2推出,虽然有了很大进步,但是相比于国外产品,依然存在很大差距。

直到2013年,麒麟910推出,这才有了质的飞跃,而这一年,海思营收达到了93亿。

2014年,海思发布八核海思麒麟920芯片。

到2018年,海思营收达到503亿元,成为全球前5大芯片设计公司,而华为手机也用上了麒麟芯片。

在2019年贸易摩擦中,海思总裁何庭波发表了一封全员信。

大体内容有:华为被列入美国商务部工业和安全局的实体名单。而在多年前海思做出了极限生存的假设,预计有一天,所有美国的先进芯片和技术将不可获得,而华为仍将持续为客户服务。

海思打造了“备胎”芯片,但一直压在保密柜里。华为被列入实体清单,备胎一夜之间全部转“正”!

方舟子说:既然备胎这么好,为什么不早点拿出来用?

业界质疑的声音不少,但我们想说的是,华为海思是全球第五大芯片设计公司,年营收超过500亿,这样的规模,我们相信研发出来的芯片绝对不是纸糊的。

另外,连华为手机都用上了麒麟芯片,根据2019年第三季度数据,华为手机75%用上了麒麟芯片。

因此,即使麒麟芯片与高通的骁龙有差距,我们认为也大不到哪里去。

5

在大陆,除了海思,紫光集团在芯片设计领域也是一家很强的公司。

紫光集团是清华大学旗下的一家公司。

1988年,清华大学成立科技开发总公司,这家公司在1993年改组为清华紫光集团。

截止目前,紫光集团旗下的芯片业务包括以长江存储为主的存储芯片,以紫光展锐为主的手机芯片,第三个是安全芯片。

紫光集团旗下的上市公司主要包括紫光股份和紫光国微。

其中紫光国微就是一家做芯片设计的公司。

紫光国微的前身是晶源电子,成立于2001年。

2012年,同方股份收购晶源电子。

在2016年,紫光集团旗下的紫光春华又收购同方国芯36.39%的股份,从而成为晶源电子实际控制人,晶源电子更名为紫光国芯,2017年紫光国芯进一步更名为紫光国微。

目前,紫光国微业务包括智能安全芯片、特种集成电路和存储器芯片。

2018年,紫光国微智能卡芯片营收为10.4亿,这是公司收入占比最大的业务。另外,公司特种集成电路收入6.2亿元,存储器芯片收入6.5亿。

由于公司最大业务是安全芯片,所以公司将主要做存储芯片的西安紫光国芯76%的股权转让给北京紫光存储,从而专注智能安全芯片设计。

2019年,紫光国微推出5G超级SIM卡,因此紫光国微也算是一只5G概念股。

近期,紫光国微计划以180亿收购紫光联盛。

紫光联盛旗下有一家公司叫做Linxens,这是一家做安全芯片微连接器的公司,收购完成之后,紫光国微的实力将更强大。

Linxens成立于1979年,目前是全球智能安全芯片组件销售规模最大的公司之一。

2018年,Linxens营收接近5亿欧元,差不多40亿人民币。如果收购完成,紫光国微业绩将发生质的改变。

另外,紫光集团旗下的紫光展锐主要做手机芯片。

紫光展锐主要是由展锐通信和锐迪科两家公司合并而来的。

2013年,紫光集团收购展锐通信,接着在2014年收购锐迪科。

2018年,展锐通信和锐迪科两家公司合并,这就成了现在的紫光展锐。

2018年,紫光展锐营收73亿,净利润2.55亿,已经具有相当强的规模优势。

2019年,紫光展锐发布5G基带芯片—春藤510,将在2020年底正式投入商用。

目前,紫光展锐已宣布启动科创板上市。

如果成功上市,A股又将多一只优秀的芯片股。

除了紫光展锐,紫光集团旗下还有长江存储,长江存储是做存储芯片的公司,不仅仅有设计,同时也有芯片制造,所以在此我们就不多说了。

6

相比于芯片制造来说,设计的进入门槛要低得多,既不用买光刻机,也不用买刻蚀设备,主要成本就是员工成本。

公司实力强就多招点人,实力弱,就少招点人。

做不起电脑CPU,也做不起手机芯片,没关系。

在一些细分领域,技术含量相对较低的芯片也是可以考虑的。

中芯国际是一家做晶圆代工的企业,2019年公司固定资产为541亿元,占总资产的47%。

兆易创新是做芯片设计的,2019年公司的总资产为62亿元,其中固定资产仅为5.6亿元。

晶圆制造是重资本运作,例如光刻机,一台就高达上亿美元。

而固定资产多,那么折旧就会多,所以相比于晶圆代工企业来说,芯片设计公司毛利率更高,进入门槛更低。

截至2017年,我国集成电路设计企业总量高达1380家,而2015年仅为736家,短短两年上升了近一倍。

当然,数量虽多,但是有实力的却不多,很多都是做某个细分领域的芯片设计。

专门做芯片设计的公司又被称为采用Fabless模式的公司,这些公司的特点就是设计芯片,而生产和封装测试则外包出去。

这其中,纳思达的芯片设计国内领先,公司具有CPU独立设计能力和复杂SoC芯片设计能力。

2015年,大基金第一个投资的芯片设计A股上市公司就是纳思达。

纳思达芯片业务目前以耗材芯片为主,主要做打印芯片。

2018年,纳思达的营业收入高达219亿元,规模很大。

不过根据我们对纳思达公司的访问,其中来至于芯片部分的收入大概为14亿左右,所以芯片设计只是公司其中的一部分业务。

纳思达旗下子公司杭州朔天专业设计CPU芯片,这要从严晓浪说起。

严晓浪是一名浙江大学教授,曾任北京集成电路设计中心常务副主任兼总工程师,他创办了杭州朔天与中天微两家公司。

后来纳思达收购杭州朔天,阿里巴巴收购中天微。

其中,中天微成立于2001年,总部在杭州,业务是做CPU芯片设计。

2018年,中天微与阿里系的达摩院芯片研发团队合作,成立“平头哥”芯片子公司。

大名鼎鼎的平头哥就是这么来的。

除了纳思达,兆易创新也是芯片设计里的一只龙头股,公司主要做存储芯片。

兆易创新是国际排名第三的Nor Flash厂商,全球市占率为18.3%。

什么是NOR Flash?

NOR Flash是一种非易失闪存技术。

另外,在2017年,兆易创新联合合肥长鑫,开展DRAM项目,这也是一种存储芯片。

从此之后,兆易创新业务全面覆盖三大类存储器(DRAM、Nand、Nor)。

而合肥长鑫成为了全球第四家具备20 nm以下制程的DRAM公司。

2019年,兆易创新收购思立微,而思立微是全球第五大指纹芯片厂商,市场份额11%。

2019年,兆易创新收入为32亿元,其中存储芯片收入25.6亿元,公司80%的收入都是来至于存储芯片。

从长期来看,兆易创新利润呈现高速增长的态势,非常漂亮。

另外,除了纳思达和兆易创新,在芯片细分领域,韦尔股份是摄像头芯片设计龙头。

2016年,韦尔股份收购豪威。

豪威成立于1995年,拥有超过二十年的IC设计经验,目前是全球CIS第三大龙头。

那什么是CIS?

CIS是摄像头模组的核心器件,光通过摄像头之后就是在CIS上成像的,CIS将光信号转换成电信号。

韦尔股份收购豪威后,也就成了CIS芯片龙头公司。

2018年,韦尔股份收入高达39.6亿元,也算是规模相当大的一家芯片设计公司。

另外,在指纹芯片设计上,汇顶科技是龙头,2018年公司收入高达37.2亿,颇具规模。

汇顶公司的触控和指纹芯片广泛用于亚马逊、LG、戴尔、惠普、诺基亚、华硕等全球知名品牌的终端机型中。

华为、OPPO、小米、ViVO和中兴等手机都有用汇顶科技的指纹芯片产品。

还有,澜起科技是一家主要做内存接口芯片的公司。

2016年以来,澜起科技与英特尔及清华大学合作研发出津逮 ® 系列服务器CPU。

全志科技是一家主要从事系统级超大规模数模混合SoC及智能电源管理芯片设计的公司,而且公司是A股唯一一家独立自主IP核芯片设计商。

芯片设计公司实在太多,我们无法一一列举。

虽然说很多芯片设计公司做不了电脑CPU,也做不了手机芯片,但是在细分领域中还是有很多机会可以挖掘的。

多翻石头,总能发现金子。

在上面的几家公司中,我们相信总会孕育一些能乘风破浪,撑起中国芯片设计大旗的龙头股。

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