国芯科技研究报告深耕嵌入式CPU技术，自主可控迎来新发展

　　（报告出品方/作者：国联证券，熊军）1. 坚持创新与兼容，嵌入式 CPU 积累深厚
　　1.1 深耕嵌入式 CPU，致力实现自主可控
　　国内领先的嵌入式 CPU 厂商。国芯科技（全称苏州国芯科技股份有限公司）成 立于 2001 年， 2022 年在上交所科创板挂牌上市，是一家专注于国产自主可控嵌入 式 CPU 技术研发和产业化应用的芯片设计公司。自成立以来，公司坚持＂国际主流 兼容和自主创新发展＂相结合的原则，以摩托罗拉授权的＂M*Core 指令集＂、IBM 授权的＂PowerPC 指令集＂和开源的＂RISC-V 指令集＂为基础，高起点建立具有 自主知识产权的高性能低功耗 32 位 RISC 嵌入式 CPU 技术。经过二十余年的研发、 创新与沉淀，公司已经实现基于上述三种指令集的 8 大系列 40 余款 CPU 内核，形 成了深厚的嵌入式 CPU IP 储备。
　　嵌入式 CPU 技术主要涉及 CPU 指令集、CPU 内核和 SoC 芯片。指令集架构 （Instruction Set Architecture）是一种类型 CPU 中用来计算和控制系统的一套指令 的集合，根据复杂程度可以分为复杂指令集架构（CISC，Instruction Set Architecture）和精简指令集架构（RISC，Reduced Instruction Set Architecture），嵌入式 CPU 指 令集主要为 ARM、PowerPC、MIPS、RISC-V 等精简指令集架构。实现指令集架构 的物理电路成为处理器的微架构，微架构设计为嵌入式 CPU 最核心的技术之一，决 定了 CPU 内核的性能、功耗等核心指标，嵌入式 CPU 内核通常以知识产权（IP， Intellectual Property）的方式提供给下游芯片设计企业使用。SoC（片上系统，System on Chip）芯片是芯片产品的最终体现，典型的 SoC 芯片除了 CPU 内核外，还集成 了某些专用功能电路、外围设备接口电路、存储器接口电路等。
　　贯彻自主可控，对指令集授权不存在重大依赖。指令集架构是嵌入式 CPU 技术 的基础，公司分别于 2002 年从摩托罗拉获得＂M*Core 指令集＂，于 2010 年从 IBM 获得＂PowerPC 指令集＂授权，于 2017 年开始研究开源的＂RISC-V 指令集＂。伴 随着＂PowerPC 指令集＂和＂RISC-V 指令集＂架构的相继开源，公司基于上述两 种架构开发嵌入式 CPU 不再受限于指令架构的授权。未来，公司将进一步投入 RISC-V 指令集 CPU 技术研发，形成系列化基于＂RISC-V 指令集＂的嵌入式 CPU， 在现有安全产品的基础上支持生物特征识别及人工智能的拓展功能，以实现＂RISC-V 指令集＂CPU 对物联网节点、金融安全及端安全应用芯片产品的全面覆盖。
　　1.2 业务结构清晰，经营规模逐步提升
　　围绕自研 CPU 内核，构建三大业务板块。公司致力于服务安全自主可控的国家 战略，为国家重大需求和市场需求领域客户提供 IP 授权、芯片定制服务和自主芯片 及模组产品： 1）IP 授权：IP 授权业务主要是指将自主可控的嵌入式 CPU 内核及其 SoC 芯 片设计平台授权给客户使用。目前公司已经基于 M*Core、PowerPC 和 RISC-V 三大指令集，设计了具有自主知识产权的 8 大系列 40 余款 CPU 内 核，同时基于自主的嵌入式内核和丰富的外围 IP 建立了面向信息安全、汽 车电子和工业控制、边缘计算和网络通信三大 SoC 芯片设计平台。截至 2021 年 12 月 31 日，公司已累计为超过 98 家客户提供超过 141 次的 CPU IP 授权；
　　2）芯片定制服务：芯片定制服务主要是指公司基于自主可控的 CPU 内核和面 向应用的 SoC 芯片设计平台，为客户提供定制芯片设计服务与定制芯片量 产服务。其中定制芯片设计服务是指根据客户在芯片功能、性能、功耗、成 本等方面的定制化需求，进行芯片定义与芯片设计，形成版图后由公司或者 客户委托晶圆厂、封装测试厂进行晶圆生产与封装测试，并最终向客户交付 通过测试、验证的样片；定制芯片量产服务是指公司根据客户的需求，依据 公司为客户提供的定制芯片设计服务的版图数据或者客户设计提供的版图 或者样片，为其提供量产服务，并向其交付合格的晶圆或芯片产品。截至2021 年 12 月 31 日，公司已累计为超过 74 家客户提供超过 152 次的芯片定制服 务；
　　3）自主芯片及模组产品：自主芯片及模组产品以信息安全类产品为主，聚焦于 ＂云＂到＂端＂的安全应用，覆盖云计算、大数据、物联网、智能存储、工 业控制和金融电子等关键领域，以及服务器、汽车和智能终端等重要产品。（报告来源：未来智库）
　　以 CPU 内核为基础，三大业务协同发展。自主可控的 CPU 内核是保证芯片自 主可控的重要因素，同时也决定了芯片的配套软件开发和应用生态等要求。公司围绕 自主研发的 CPU 内核 IP 建立了 SoC 芯片设计平台，并以此为基础为客户提供芯片 定制服务或进行自主芯片产品的研发，有效缩短了设计周期，提高了芯片的设计成功 率。
　　在自主研发芯片或为客户提供芯片定制服务的过程中，又帮助公司及时了解行业 应用需求，持续对 CPU 内核进行升级，并为新型号 CPU 的设计研发提供方向，进 而进一步丰富公司的嵌入式 CPU IP 储备，进一步优化 SoC 芯片设计平台。自主芯 片产品主要依据公司对市场的理解及下游客户的需求进行设计与量产，芯片定制服务 主要依据客户的定制化需求进行设计与量产，两者之间在工程经验、质量管理和产品 成熟度等方面可以相互借鉴和印证，从而保证了芯片设计的成功率、技术稳定性和可 靠性。
　　拥有高质量客户群体，收入确认有保障。公司的主要客户涵盖大型央企、上市公 司、高校、科研院所和大型金融单位等，产品与服务已经受到了客户的广泛认可。其中 IP 授权、芯片定制服务的应用客户包括国家电网、南方电网和中国电子等大型央 企的下属单位，中国科学院、公安部、国家核心密码研究单位和清华大学等机构的下 属研究院所；自主芯片及模组产品的用户包括中云信安、大华股份、苏州科达、南瑞 集团、深信服、新大陆、中孚信息和天喻信息等知名的信息安全系统与设备厂商。
　　国产替代背景下经营规模稳步提升。华为、中兴事件后，集成电路产业＂造不如 买＂的产业逻辑已经被打破，国内集成电路供应链安全受到严重威胁，我国越来越意 识到集成电路产业自主可控的重要性。尤其是对于信息安全、汽车电子与工业控制、 边缘计算和网络通信、金融、能源交通和电子政务等关键领域，自主可控的需求尤为 强烈，这为有能力实现自主可控的本土集成电路企业带来历史性的发展机遇。依托在 嵌入式 CPU 领域深耕多年积累的核心技术与丰富的产业化经验，公司持续开拓关键 领域客户并加深合作，将技术成果转化为营收与利润的稳步增长。2018-2021 年公司 营业收入从 1.95 亿元增长至 4.07 亿元，4 年 CAGR 为 27.8%；归母净利润从 0.03 亿元增长至 0.7 亿元，4 年 CAGR 为 185.8%。
　　1.3 自主产品助营收增长，授权定制业务高毛利
　　自主芯片产品营收占比大，助力经营规模增长。2017-2021 年自主芯片及模组 业务营业收入分别为 0.61亿元、0.6 亿元、0.94 亿元、0.85 亿元和2.2 亿元，2017-2021 年 CAGR 为 37.81%，2021 年自主芯片产品营收同比增长 158.75%。自主芯片产品 实现大幅增长主要原因是公司在前期面向三大关键领域布局研发的多款芯片产品完 成量产导入，同时积极把握市场机遇，加大市场开拓力度，新签订单较上年同期大幅 增长。
　　按照下游应用领域划分，2021 年公司在信息安全领域实现营收 2.47 亿元，占 主营业务的 61.65%，较上年同期增长 66.79%；在汽车电子和工业控制领域收入 0.83 亿元，占主营业务收入的 20.70%，较上年同期增长 11.79%；在边缘计算和网络通 信领域收入 0.71 亿元，占主营业务收入的 17.65%，较上年同期增长 97.67%，可以 看到，公司继续发挥在信息安全领域优势的同时，积极在汽车电子和工业控制、边缘 计算和网络通信领域发力，在两大领域的营收均实现了大幅增长。未来几年，我们认 为自主芯片及模组业务将保持快速增长，从而带动公司经营规模稳步提升，充分实现 技术优势的兑现。
　　IP 授权和定制服务毛利率高，盈利能力有保障。IP 授权业务是将已经研发成功 并经过验证的 CPU IP 授权给客户，研发过程中所发生的投入已计入当期成本，因此 2017-2021 年 IP 授权业务毛利率一直保持在 100%；芯片定制服务业务的定制化程 度高，项目属性强，因此毛利率也常年保持在 50%以上，我们认为这两项业务有效 的保证了公司的基本盈利能力。
　　1.4 国家大基金入股，实控人产业背景深厚
　　国家大基金入股，看好公司远期发展。截至 2022 年 3 月 1 日，第一大股东宁波 麒越股权投资基金合伙企业（有限合伙）持有公司 10.03%的股份，第二大股东西藏 津盛泰达创业投资有限公司持有公司 8.09%的股份，持股比例均未超过 30%，公司 任何单一股东均无法控制股东大会或对股东大会决议产生决定性影响，因此公司没有 控股股东。公司第三大股东为国家集成电路产业投资基金股份有限公司，共持有公司 6.47%的股份，国家大基金入股表明公司发展潜力和成长空间较大，有利于公司享受 国家和地方集成电路产业相关政策支持，助力长期发展。
　　实控人产业背景深厚，利益一致引领公司发展。公司实际控制人为董事长郑茳 先生、总经理肖佐楠先生和副总经理匡启和先生，截至 2021 年年度报告披露日，三 人通过直接持有公司 10.94%的股权，并通过联创投资、矽晟投资、矽丰投资、矽芯 投资、旭盛科创间接控制公司 10.34%的股权，合计控制公司 21.28%的股权。以公 司郑茳先生、总经理肖佐楠先生为代表的管理层核心成员在半导体行业从业经验丰富， 二人曾就职于摩托罗拉（中国）电子有限公司苏州设计中心，且均为国家特殊津贴专 家，个人利益与公司利益高度一致，保障了公司相应战略决策的专业性与前瞻性。
　　2. 嵌入式 CPU 自主程度低，国产替代刻不容缓
　　随着集成电路行业的不断发展，行业内分工不断细化。芯片设计产业的参与者 可以分为 EDA 工具供应商、芯片 IP 供应商、芯片设计服务及芯片设计。
　　2.1 嵌入式 CPU：技术难，外企掌握主流架构
　　嵌入式 CPU 是嵌入式系统的核心。嵌入式系统是一种专用的计算机系统，一般 会作为装置或设备的一部分，主要由嵌入式 CPU、外围硬件设备、嵌入式操作系统 及用户应用程序等组成。嵌入式系统承担着控制系统或设备的重要任务，使宿主设备 功能智能化、灵活设计和操作简便。嵌入式 CPU 主要分为面向成本和功耗敏感应用 的 CPU、面向实时性嵌入式领域的 CPU 和面向具有高计算要求、运行丰富操作系统 及提供交互媒体和图形体验的应用领域的 CPU 等。嵌入式 CPU 与台式计算机 CPU 设计在基本原理上相似，但要求功耗低、性能高、面积小、应用适应性强，需综合兼 顾功耗、性能和成本等指标要求。
　　SoC 芯片应用广泛，市场空间巨大。通过在嵌入式 CPU 内核的基础上集成了片 上 Flash、RAM 以及各种功能电路模块等外围器件所形成的 SoC 芯片具有广泛的应 用，几乎涉及国民经济各大领域，包括智能手机、平板电脑、智能家电、智能家居等 消费领域，网络通信、信息安全、汽车电子、工业自动化、智能电网、高铁、电力等 工业领域，以及物联网、车联网、人工智能等新兴应用领域。未来，随着消费电子产 品的技术迭代优化、工业自动化与智能化程度的提升、5G 商用化进程的推进将带动 物联网等新兴领域的快速发展，SoC 芯片应用前景可期。作为 SoC 芯片的核心，嵌 入式 CPU 具有广阔的市场空间与长期向好的市场前景。
　　主流的指令集架构均为国外企业研发。目前主流的 CPU 指令集架构包括英特尔 的 X86、ARM、PowerPC、MIPS 和 RISC-V，其中 X86 为复杂指令集架构，主要用 在 PC、服务器市场，但授权费一般较高。ARM、PowerPC、MIPS 和 RISC-V 为精简指令集架构，其中 ARM 应用最为广泛。在消费市场如智能手机领域，CPU 主要以 性能和体验为追求，以 1GHz 以上频率的高性能、高频率和先进制程工艺的处理器为 主，ARM 占据了市场垄断地位。
　　在工业控制和实时嵌入式领域，如汽车电子，以实 时性、稳定性和安全性为主，CPU 追求高可靠性、高实时性，PowerPC 架构占有部 分的份额。目前国内绝大部分芯片企业通过购买成熟的嵌入式 CPU 内核授权的方式 进行芯片设计，少数国际顶级芯片企业如高通、苹果等通过获得指令集授权，自行设 计取得嵌入式 CPU 内核，公司为国内少有的基于已获得授权架构开发嵌入式 CPU 内核的企业。
　　嵌入式 CPU：ARM 架构占据绝对领先地位。根据 ARM 官网，2018 年全球基 于 ARM 授权的芯片出货量约为 229 亿颗，2018 年中国基于 ARM 授权的芯片出货量 约为 100 亿颗，中国设计的 95%的 SoC 芯片都是基于 ARM 的 CPU 技术。根据 ARM 官网，ARM 架构处理器在智能手机应用处理器和物联网微控制器等领域占全球 90% 的市场份额。经过数十年的发展，基于 ARM 指令集架构已经形成了完善的产业和生 态环境，ARM 指令架构在移动终端、可穿戴设备、物联网微控制器等部分嵌入式 CPU 市场地位形成了较强的竞争壁垒。在信息安全领域，下游客户对自主可控有需求，国 产嵌入式 CPU IP 技术占据了一部分市场份额；
　　在汽车电子领域，ARM 架构处理器 在车载娱乐和 ADAS 领域占据了全球 75%的市场份额，但在车身和发动机控制领域 中占比较小，市场主要被 PowerPC 架构和 Tricore 架构占据；在以物联网为代表的 新兴应用领域，由于具备长尾化和碎片化的特点，各应用场景存在大量的个性化、差 异化需求，同时，物联网更加注重芯片的低功耗，RISC-V 架构的极致精简和灵活的 架构以及模块化的特性，能够让用户自由修改、扩展以满足其不同应用需求和低功耗 需求，因此逐步对 ARM 的市场竞争地位产生挑战。
　　RISC-V 架构大道至简，为国内厂商带来巨大操作空间。RISC-V 指令集架构起源于 2010 年，在设计之初就被定位为完全开源，后发优势规避了计算机体系几十年 发展的弯路。RISC-V 架构文档和基本指令数目的精简化和模块化使得用户可根据需 求自由定制，配置不同指令子集。精简、灵活、自主可控的特点使开源的 RISC-V 架 构在信息安全、工业控制、边缘计算等领域有机会实现突破 ARM 的市场地位。以物 联网为代表的部分新兴应用领域具有长尾化的特征，拥有众多细分的碎片化市场，各 应用场景存在大量的个性化、差异化需求，开源的 RISC-V 架构给予芯片设计厂商充 足的空间，灵活的进行设计、修改、修订，以满足碎片化的应用场景。（报告来源：未来智库）
　　2.2 发展趋势：基于 IP 开发为主流，工艺持续演进
　　基于 IP 的平台化设计已成为 SoC 芯片的主流发展趋势。SoC 设计技术始于 20 世纪 90 年代中期，随着半导体工艺技术的发展，IC 设计者能够将愈来愈复杂的功能 集成到单硅片上，SoC 正是在集成电路（IC）向集成系统（IS）转变的大方向下产 生的。在 SoC 设计中，IP 是构成 SoC 的基本单元，公司将预先设计可重复利用、具 有特定功能的 CPU IP 提供给 SoC 芯片设计公司作为核心技术支撑，通过 IP 复用缩 短 SoC 设计所需时间。嵌入式 CPU 的 IP 具备高性能、功耗优、成本适中、技术密 集度高、知识产权集中、商业价值昂贵等特点，是芯片设计公司的核心竞争力之一。
　　随着半导体行业进入超深亚微米乃至纳米加工时代、以及市场竞争加剧、芯片复杂度 大幅度提高、上市时间和开发成本压力增大，行业对于 CPU IP 的应用模式也在发生 着变化。在现代 SoC 设计技术理念中，基于平台的 SoC 设计方法变得越来越重要， 基于平台的研发，SoC 芯片设计师只要增加或更换一些 IP 组件，就能迅速开发出派 生产品。此外，预先集成的架构有利于减少开发难度和项目失败风险，有利于设计团 队将自己的资源集中于其核心竞争力的 IP 上，进而增加与竞争者产品的差异化。
　　FinFET 技术推动集成电路工艺制程精进。自集成电路的制程进入 14nm 后，传 统 MOSFET 工艺的＂短沟道效应＂出现，为了满足性能、成本和功耗要求并且加强 对于沟道的控制，基于 MOSFET 的 FinFET（鳍式场效应晶体管）工艺诞生，FinFET 在 MOSFET 的基础上将平面的晶体管竖起来变为三维结构，使得沟道从原本的只有 一面受到栅极控制变为三面同时受到栅极控制，栅极的控制能力增强。FinFET 的鳍状结构还将原本的沟道横向宽度变成了高度，使得晶体管排列更加紧密，单一芯片上 使用的晶体管数量也大幅增加。FinFET 工艺使得集成电路具有更高的集成度和较快 的运算速度，适合高性能以及大规模计算的产品。
　　指令集开源进一步推动生态系统成熟。RISC-V 架构于 2015 年开源后，国内政 府和社会各界基于开源的优势、国家重大需求和市场需求领域客户的自主可控需求在 在该领域持续发力，进一步推动了中国 RISC-V 产业的生态建设，为国产嵌入式 CPU 的发展奠定了基础。2018 年 9 月，由我国集成电路领域共 65 家重点企业、研究机 构、行业协会共同成立了中国 RISC-V 产业联盟，致力于推动国内 RISC-V 产业的发 展；2019 年 10 月，阿里平头哥正式开源 RISC-V 架构的 MCU 芯片平台，进一步促 进 RISC-V 的生态建设。
　　除了 RISC-V 外，以 Power 代表的产业生态更为成熟的指 令集也于 2019 年宣布开源。Power 指令集在通信设备、航天航空、信息安全、工业 控制和汽车电子等工业级领域内已有广泛的应用，生态环境成熟，其开源将进一步推 动基于该类指令集的应用，同时会诞生更多的基于该指令集的嵌入式 CPU 及 SoC 芯 片供应商，推动指令集生态环境的进一步完善，本土厂商的竞争力和产业生态将进一 步提升。
　　2.3 自主芯片及模组：聚焦＂云-管-端＂信息安全
　　信息技术领域可信安全关键技术的自主可控需求日益提升。目前信息安全行业 主要基于传统的安全技术，侧重于上层的应用开发安全，对于底层的密码技术的发展 较为有限。随着信息化技术的不断提升和发展，终端产品对各种功能和安全的要求越 来越高。安全存储，云端数据加密，企业级数据安全以及服务器密码机、安全密码板 卡等相关领域对安全算法的性能要求逐渐提高。
　　随着商用密码技术在云计算、大数据、 物联网等新兴应用中的不断突破，碎片化应用面临着海量终端设备、通信带宽与计算 资源受限等约束，传统的网路安全协议无法直接应用在新兴的信息环境内，其中物联 网领域中的智能家居、安防、通信射频、智能终端等细分领域对安全芯片的低功耗、 低成本等特性提出了更高的要求；伴随着 5G 技术的推广与普及，通信以及工业控制等领域对软硬件实现的安全要求也越发突出，这为公司聚焦于信息安全领域的自主芯 片及模组业务带来广阔的发展空间。
　　＂云＂安全市场：数字化转型推动云计算市场规模持续扩张。随着全社会的数 字化转型，云计算的渗透率大幅提升，我国云计算产业呈现稳定发展的良好态势。根 据中国信通院发布的《云计算发展白皮书（2020 年）》，2019 年我国云计算整体市场 规模达 1334 亿元，同比增长 38.6%。其中，公有云市场规模达到 689 亿元，相比 2018 年增长 57.6%；私有云市场规模达 645 亿元，较 2018 年增长 22.8%；预计 2020 年至 2023 年我国云计算市场仍将保持快速增长，到 2023 年市场规模将接近 3800 亿元。
　　目前云计算的主要应用行业覆盖政务、金融、交通、电信等关键领域，其行业 数据具有私密性和广泛性的特点，一旦泄露，将会对国家经济金融安全和民生安全造 成巨大的影响。因此安全自主可控成为关键领域用户上云的重要考量之一，＂云＂安 全具有庞大的市场需求。根据中商产业研究院数据，2019 年中国云安全市场规模达 到 55 亿元，同比增长 44.73％。随着云计算市场规模的提升以及信息安全自主可控 的日益重视，云安全市场将进一步扩大，预计 2021 年中国云安全市场规模将达到 115 亿元，2016-2021 年 CAGR 为 44.91%。
　　＂端＂安全市场：安全芯片可有效解决物联网终端的安全威胁。伴随着 5G 商业化 进程加快和终端产品技术发展，全球物联网产业规模迅速扩大。根据 GSMA 预测， 2025 年全球物联网终端连接数量将达到 250 亿台，未来年均复合增长率将达到 15.66%。物联网的快速普及和渗透，带来了海量的终端设备接入网络，随之产生了 设备暴露带来的安全隐患。根据中国信通院《物联网安全白皮书 2018》，我国的物联 网设备中暴露于互联网的设备占全球 12.42%，位居全球前列；路由器、视频监控设 备等各类设备中暴露于互联网的设备占全球的比例基本超过 10%以上。
　　相比传统通 信终端，物联网终端安全能力普遍较弱，已成为物联网整体安全的薄弱环节，物联网 ＂云-端＂的架构弱化了可信边界，设备暴露比例高将导致少量终端被攻击后就可能 产生巨大的破坏力，导致整个体系面临严重的安全威胁。因此安全需求已成为物联网 发展过程中最基础的需求，随着万物互联程度和智能程度的不断提高，市场对各类终 端设备的安全可信要求也随之提升。物联网安全芯片可以有效地解决物联网终端的安 全威胁，实现物联网产业的安全。物联网终端的应用十分广泛，包括智能手机、平板 设备、可穿戴设备、公共视频监控、家庭监控、智能电表、配电终端和智能门锁等各 类终端市场，市场规模较大。未来随着物联网产业的快速发展，＂端＂安全芯片市场 将迎来重要发展契机，有望实现跨越式增长。
　　3. 巩固信息安全领域优势，把握汽车电子机遇
　　3.1 持续创新与研发，先进工艺经验丰富
　　高度重视研发，具备可持续的研发与创新优势。嵌入式 CPU 属于计算芯片，是 集成电路各细分门类中研发难度最高的产品之一，公司高度重视技术研发， 2018-2021 年研发费用分别为 0.64 亿元、0.66 亿元、0.84 亿元和 0.89 亿元，对应 的研发费用率分别为 33.09%、28.68%、32.34%和 21.96%，研发费用率长期保持在 20%以上。经过近二十年的积累与沉淀，公司已成功研发 8 大系列 40 余款嵌入式 CPU 内核，具备深厚的嵌入式 CPU IP 储备，并在多个关键领域实现产业化应用突 破，实现累计亿颗的规模化应用，成为国产嵌入式 CPU 技术研发与产业化应用的龙 头企业之一。后续公司将继续保持高投入水平，持续优化升级嵌入式 CPU 技术，并 积极研发具有更高性能、更低功耗、更高集成度和复杂度的芯片设计技术，进一步增 强公司的技术能力和市场竞争力。
　　具备先进工艺节点。目前芯片先进制程工艺主要包括 40nm 的 eFlash/RRAM 工 艺、22nm 的 RRAM/MRAM 工艺、28nm 及以下的工艺。不同芯片对应的不同应用 领域、产品的功能和结构对制程工艺的需求也不同。公司已经拥有 14nm FinFET 和 40nm eFlash/RRAM 等工艺节点的规模量产经验，并已开展新一代工艺节点芯片的 设计预研，具体各应用领域的制程工艺包括： 1） 端安全：已量产的产品主要是基于 40nm 的 eFlash/RRAM 工艺，目前已启 动基于 22nm 的 MRAM 工艺的芯片研发； 2） 云安全：已量产的产品主要是 65nm、28nm、14nm 工艺，目前已启动基于 7nm 工艺的芯片研发，预计 2022 年投片。国内同行业可比公司大部分是基 于 65nm、28nm 工艺研发和量产；
　　3） 汽车电子和工业控制：已量产的产品主要是 40nm eFlash 汽车电子工艺的车 规级芯片，目前已启动基于 28nm eFlash 汽车电子工艺的发动机控制和域控 制芯片研发和基于 22nm RRAM 工艺的工业控制芯片研发，预计 2022 年投 片。发动机控制等汽车电子芯片只有国外同行业可比公司恩智浦和英飞凌， 目前主要基于 40nm eFlash 汽车电子工艺研发和量产； 4） 边缘计算和网络通信：已量产的产品主要是 28nm 工艺和 14nm 工艺，目前 已启动基于 7nm 工艺的芯片研发，预计 2022 年投片。
　　3.2 立足重大需求领域，坚持走开源架构路线
　　具备面向国家重大需求和关键领域的产业化应用优势。公司在成立之初，以国 家重大需求和关键应用领域的自主可控需求为切入点，将自研嵌入式 CPU 内核及芯 片产品推向市场。公司先后与国家电网、南方电网的下属单位合作，成功研制应用于 智能电表、采集终端、配电终端和移动设备上的信息安全芯片，客户的芯片年出货量 达到 3000 万颗以上，并呈逐年递增的趋势；公司与潍柴动力合作，成功研制柴油重 型发动机控制芯片，可广泛应用于直喷发动机、柴油发动机、变速器、汽油发动机和 混合动力汽车等发动机控制领域；公司与中科院下属单位合作，将自主可控嵌入式 CPU 成功应用于新型基站通信与控制芯片中。公司的核心技术在自主可控方面及国 家重大需求和关键领域的产业化应用方面具有突出优势。
　　基于多指令集架构开发，坚持开源路线实现高度自主可控。公司的嵌入式 CPU 内核开发基于三种指令集架，在 PowerPC 和 RISC-V 架构相继开源后，公司将研发 重心转向基于这两种指令集架构的嵌入式 CPU 内核的开发。2021 年公司基于 RISC-V 指令架构研发了 32 位 CPU 核 CRV4E，该内核支持 RV32IMAC 指令集，具 有四级流水线，可以满足实时控制领域应用的市场，实现了对于 ARM M4CPU 核的 替代；基于 PowerPC 指令架构研发了高性能 64 位多核 CPU C10000，该内核具有 多级流水线，可以满足边缘计算和网络通信领域大数据处理应用的市场，实现了对于 ARM A55 CPU 核的替代。CRV4E 和 C10000 两款 CPU 内核已经通过完整验证，可 以对客户进行授权。（报告来源：未来智库）
　　3.3 安全芯片技术含量高，布局汽车打开远期空间
　　信息安全芯片及模组产品具备市场领先优势。公司的信息安全芯片及模组具有较 高的技术含量。如针对高安全等级应用场景，公司通过国密算法模块设计，实现在物联网等极低 成本、极低功耗的场景下，芯片仍然具有同等强度的抗攻击能力；针对云端服务器等 高性能应用场景，通过高性能安全加密引擎技术，实现芯片中的密码运算加速以及 IPSec 等网络协议应用加速，支撑了万兆网等高速接口的数据加解密应用；针对客 户自定义加解密算法的应用场景，公司研制了哈佛体系结构可重构对称密码算法处理器，实现较高处理性能下的分组密码算法、流密码算法以及杂凑密码算法。 此外，公司信息安全芯片产品工艺涵盖 14nm/40nm/65nm/90nm/130nm/180nm 等 不同规格的产线，且经过成功验证，能满足客户不同应用场景的差异化需求。
　　不断推出安全芯片新产品，巩固并提升市场地位。2021 年，在金融电子安全市 场领域，公司用新产品和老产品组合成系列化产品牢牢锁定已有头部客户，拓展市占 率，继续保持头部领先地位。在智能门锁主控领域，通过头部客户成功突破，一跃进 入市占率前列。在车联网安全芯片领域，公司的产品已进入大型汽车模组厂商的前装 OBD、T-BOX和ETC等领域的产品序列，在国内车规安全芯片市场影响力逐步扩大； 在视频安防领域，公司安全芯片维持在主要头部客户主要供应商地位，应用量随着国 标落地逐步增加。
　　在计算机及终端可信计算（TCM）市场领域，公司与国内自主可 信计算协议栈龙头厂商合作开发芯片及模组，已成功进入可信计算安全市场，市场反 响良好，未来市场增长空间明显。在云安全产品市场方面，公司利用云安全市场公司产品的先发技术优势，紧扣自主可控国产化主题，发挥产品性价比和系列化优势，重 点突破行业标杆客户，继续多方面覆盖云安全相关市场需求，成为云安全市场的领先 供应商。
　　此外，公司在国家重大需求领域的安全产品具有长期稳定的合作优势，产品 销售增长明显。在端安全领域，应用于指纹设别和金融安全的芯片 CCM4201S 工程 批取得成功并获得超过 500 万颗订单，新一代指纹设别和金融安全芯片、新一代移 动存储及读卡器芯片已完成设计并计划投片。在云安全领域，公司的高性能 CCP907T、 CCP908T 芯片及密码卡已完成研发并进入市场推广阶段，产品满足国密算法需求、 分组算法加解密速度达到 30Gbps，产品性能达到国际先进水平，适用于安全网关、 VPN 设备、密码服务器、可信服务器和云存储服务器等应用。
　　RAID 芯片有望实现国产替代。在边缘计算和网络通信领域，公司正在研发的 S1020 芯片具备多核计算、网络路径和协议加速引擎、路由转发以及多种高速通信 接口，适用于边缘计算与网络通信的计算、安全及通信需求。在云存储领域，公司成 功完成 RAID 芯片的研发，该芯片支持 Raid0、Raid1、Raid5、Raid6、Raid10，具 有高性能、大缓存、低功耗等特点，可广泛应用于图形工作站、服务器数据库存储、 金融数据库存储等领域。
　　车载 MCU 为通用 SoC 芯片，市场空间广阔。随着汽车＂四化＂程度提升，汽车所 需 MCU 的用量激增。以汽车 ECU（电子控制单元）系统需求为例，ECU 中均需要 MCU 芯片，根据中国市场学会汽车营销专家委员会研究部的数据，普通传统燃油汽 车的ECU数量平均为70个左右，豪华传统燃油汽车的ECU数量平均为150个左右， 而以智能为主打的汽车 ECU 数量平均为 300 个左右。由此可知，智能汽车 MCU 用 量较燃油车有 2-4 倍的增长。根据 IC Insights 数据，2021 年汽车 MCU 市场的需求 旺盛，全年全球汽车 MCU 销售额增长 23%至 196 亿美元，2022 年将增长 10%至 215 亿美元，预计 2026 年将达到 272 亿美元，2021-2026 年 CAGR 为 6.77%。
　　积极布局车规 MCU 产品，客户群初步形成。在汽车电子领域，公司瞄准汽车电 子 MCU 芯片领域国产化替代机会，重点加强汽车电子 MCU 的新产品开发的人力及 资源投入，已研发完成多款高性能、高性价比的车身/网关控制、动力总成控制 MCU 芯片产品，其中发动机控制芯片已在柴油重型发动机中获得实际应用，在关键领域打 破国际垄断，实现了自主可控和国产化替代。同时，公司的新一代的动力总成控制芯 片、车身/网关控制芯片处于流片阶段，更高性价比和更高性能的域控制器和 BMS（电 池管理系统）控制器芯片研发进展顺利。
　　2021 年公司在汽车领域的客户开拓取得较 大进展，构建了以潍柴动力集团、科世达（上海）管理有限公司、埃泰克汽车电子（芜 湖）有限公司等一批汽车电子领域头部客户为主的战略合作关系格局，汽车电子车身 控制芯片和发动机控制芯片采用和国内头部车身控制模组厂商、发动机厂商协同创新 的合作方式，在产品开发阶段就受到国内汽车整机厂商和 Tier1 汽车电子模组厂商的 关注和订单支持，形成公司汽车电子芯片产品的先发优势，并获得了市场的认可和良 好的业界口碑。我们看好公司布局汽车电子领域将会为公司带来长期收益。
　　3.4 竞争优势：掌握 CPU 核心 IP，自主产品性能领先
　　IP 丰富且自主程度高，逐步缩小与国际龙头差距。与国内 CPU IP 厂商相比， 公司的 IP 具有产品品种丰富和适应性强的特点，具有 PowerPC、M*Core 和 RISC-V 三种指令集架构，有利于满足不同应用领域产品对指令系统的不同需求。公司基于 PowerPC 指令架构的 CPU 已率先在汽车电子芯片中实现实际应用，基于 PowerPC 指令架构的 CPU 已在国家重大需求相关的网络通信芯片和云安全芯片中实现多次应 用，基于 M*Core 指令架构的 CPU 已在端安全芯片中实现多次应用。
　　由于嵌入式领 域注重低功耗、低成本以及高能效比，且无需加载大型应用操作系统，软件大多采用 定制裸机程序或者简单嵌入式系统，在移动终端之外的领域对软件的依赖性较低，因 此处理器架构很难形成绝对垄断。目前我国绝大部分的芯片都建立在国外公司的 IP 授权基础上，核心技术和知识产权受制于人，只有实现嵌入式 CPU 等芯片 IP 底层技 术和底层架构的完全＂自主、安全、可控＂才能保证国家信息系统的安全独立。在 ARM架构较高的授权壁垒以及中美摩擦的背景下,国家重大需求和市场需求领域的自主可 控需求日益增长，基于开源的优势，公司将进一步加快嵌入式 CPU 自主化进程和生 态建设步伐，逐步实现嵌入式 CPU 的国产替代。（报告来源：未来智库）
　　基于自研 IP 完成定制服务，开发高效产品可靠。与一般的基于第三方 IP 集成的 SoC 芯片设计公司相比，公司具备嵌入式 CPU IP 核微架构按需定制化设计的能力， 可以在满足 SoC 芯片的性能、效率、成本和功耗等资源状况下，根据应用系统的特 点和需求，基于软硬件协同设计技术，进行更加合理的 SoC 芯片软硬件架构优化设 计，公司具有较强的优势公司将体系架构设计、自主可控的嵌入式 CPU 内核、关键 外围 IP、SoC 软件系统验证环境、面向应用的基础软硬件与中间件等进行集成，有 效的提高了芯片设计效率和设计灵活程度，缩短了设计周期，并大幅提高了芯片设计 的一次成功率。公司 SoC 芯片设计平台已承担了多个领域的重大产品项目，每年可 基于平台完成数十款芯片的设计和数千万颗芯片的量产，平台技术成熟、稳定并且可 靠，目前基于 C*Core CPU 的 SoC 芯片量产数量已经达到亿颗以上。
　　国内少数可提供＂云＂到＂端＂系列化安全芯片及模组产品的厂商。公司基于自主 可控的嵌入式 CPU，成功研发了系列自主芯片及模组产品，在三大关键应用领域处 于优势地位： 1）云端信息安全产品：在＂云＂安全芯片领域，公司技术可支持多种国密算法和 国际通用密码算法，具有 PCIe/USB/SPI 等多种外设接口。CCP903T 系列 云安全芯片对称算法的加解密性能达到 7Gbps，哈希算法性能达到 8Gbps， 非对称算法 SM2 的签名速度达到 2 万次/秒、验签速度达到 1 万次/秒，并已 通过国密二级安全认证，具备较强的市场竞争力，可广泛应用于密码设备、 服务器与桌面 PC、VPN 网关、路由器、智能交通路侧设备和智能电网控制 设备等领域。新一代 CCP908T 系列云安全芯片对称算法的加解密性能达到 30Gbps，哈希算法性能达到 30Gbps，非对称算法 SM2 的签名速度达到 15 万次/秒、验签速度达到 8 万次/秒，综合性能达到国际龙头企业同类产品的 技术指标，具有国际先进水平；在＂端＂安全芯片领域，公司是国内首家通过 银行卡检测中心国际 PCI 5.1 标准测评的金融终端安全主控芯片的企业，实现了支持国密算法的国产金融安全芯片产业化，产业化应用位居国内前列； 公司研制的车规级安全芯片，通过 AEC-Q100 标准认证，内置高等级安全特 性的硬件算法协处理器，支持国家商用密码算法及国际密码算法，并已获得 国密二级证书和国测 EAL4+安全证书，为国内少数可为汽车及车联网通信安 全提供安全芯片的厂商；
　　2）汽车电子和工业控制领域：公司成功研发的 CCFC2012BC 芯片产品是基于 国产 PowerPC 架构C*Core CPU 内核C2002 研发的一款通用汽车电子车身 及网关控制芯片，对标 NXP（恩智浦）的 MPC5604BC、MPC5607B 系列 以及 ST（意法半导体）的 SPC560B50、SPC560B64 系列，封装形式包括 LQFP176/144/100/64 等。芯片工作主频最高可达 120MHz，具备多种独立 的汽车标准通讯接口 FlexCAN（8 路）、LINFlex（10 路）以及对外控制接口 eMIOS（64 个）和串行通讯接口 DSPI（6 路），芯片还配置了较大容量的存储空间，其中程序存储 Flash 最高配置可达 1.5M 字节，数据存储最高配置 Flash 最高可达 128K 字节，内存空间最高配置可达 128K 字节，另外芯片具 有两个多通道 ADC（数模转换）控制电路；另外一款新的发动机控制芯片 CCFC2007PT 基于国产 PowerPC 架构 C*Core CPU 内核 C2007，芯片工 作主频最高可达 264MHz，具备 2 个 DMA 控制器，分别支持 64 通道和 32 通道 DMA，集成 SRAM 控制器，独立的代码闪存和数据闪存，4 路 FlexCAN 总线控制器，双通道 FlexRay 控制器，32 通道 eMIOS，4 个 ADC 和其他外 围模块。该芯片对标恩智浦 MPC5674F，满足发动机高效控制的设计，适合 汽车动力总成等汽车电子和其他的需要复杂和实时控制的应用领域；
　　3）边缘计算和网络通信领域：公司已成功研制了 RAID 控制芯片，为我国存储 服务器关键芯片的国产化提供支撑，同时还成功研制了具备高性能运算、网 络加速及网络交换的高性能 SoC 芯片 H2048、H2068 和 S1020。RAID 控 制芯片采用公司 32 位 PowerPC 架构 CPU 核 C8000 和 32 位 M*Core 指令 架构 CPU 核 C0 组成的异构多核处理器，集成高性能 RAID 算法引擎，具有 DDR3、PCIe2.0、SATA2.0 等接口,对标 LSI 的 SAS2208。H2048、H2068 是公司 H20x8 系列高性能网络通信处理控制器，均采用 32 位 PowerPC 架 构 CPU 核 C9500，H2048 控制器集成高性能密码算法引擎，具有千兆网、 PCIe3.0、USB3.0、RapidIO2.0 等高速接口，对标恩智浦的 MPC8548；H2068 在 H2048 基础上增加了高级数据链路控制协议引擎，硬件上支持通信协议 处理，对标恩智浦的 MPC8568。S1020 是公司研制的 64 位多核架构的高 性能网络通信处理控制器，采用 64 位多核 PowerPC 架构 CPU 核 C10000， 集成高性能密码算法引擎、网络数据加速引擎、高性能 RAID 算法引擎、高 级数据链路控制协议引擎等，具有万兆网、千兆网、PCIe3.0、USB3.0 等高 速接口，对标恩智浦的 T2040。基于上述高性能网络通信处理控制器，公司建立适用于边缘计算与网络通信的高性能异构多核 SoC 芯片平台设计技术， 该平台采用了 32 位多核 CPU 和 64 位多核 CPU 组成的异构大小核处理器， 集成了公司自研的解决网络、通信、存储、安全等多方面应用加速的 IP 技 术，支持各类解决芯片间高速互联和设备间互联应用的高速接口 IP，可以满 足各种网络交换和处理需求，以及对应的安全方面的需求。
　　4. 盈利预测
　　综合公司整体业务布局以及行业发展情况，基于以下假设预测公司各业务板块营 业收入： 1）自主芯片及模组产品：2019-2021 营业收入分别为 0.94 亿元、0.85 亿元和 2.21 亿元，考虑到公司持续推出新产品，积极导入市场客户，预计 2022-2024 年该 业务营业收入增速分别为 210%、90%和 65%，毛利率分别为 38%、37%和 35%； 2）芯片定制服务：2019-2021 年营业收入分别为 0.84 亿元、1.06 亿元和 0.93 亿元，考虑到公司的定制服务业务向市场领域客户推广增强营收韧性，预计 2022-2024 年该业务增速分别为 50%、40%和 35%，毛利率分别为 50%、48%和 47%； 3）IP 授权：2019-2021 年营业收入分别为 0.52 亿元、0.67 亿元和 0.88 亿元， 考虑到 IP 授权属于高毛利核心业务，营收主要取决于新客户的开拓速度，收入增长 比较稳定，预计 2022-2024 年营业收入增速分别为 40%、30%和 30%。
　　（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
　　精选报告来源：【未来智库】未来智库 - 官方网站