摩根士丹利-中国半导体国产化中国将如何弯道超车；探索FPGA国产化机会.pdf
FoundationMChinas Localization 中国半导体国产化|Asia Pacific中国将如何弯道超车；探索FPGA国产化机会Morgan Stanley Asia Limited+Daisy Dai,CFAEquity AnalystDaisy.D+852 2848-7310Morgan Stanley Taiwan Limited+Charlie ChanEquity AnalystCharlie.C+886 2 2730-1725Morgan Stanley&Co.LLCJoseph MooreEquity AnalystJoseph.M+1 212 761-7516Greater China Technology SemiconductorsAsia PacificIndustry ViewCautious 我们预计到2025，中国的FPGA自给率将升至37%，本土供应商的整体潜在市场将从2021的4.76亿美元增至20亿美元，期间CAGR约为42%?相对于民用市场，我们看好特种市场?首次覆盖紫光国微和安科技，分别给予超配(OW)和低配(UW)评级，上调上海复旦微电子评级至超配?FPGA：小众市场但具有战意义，有望迎来国产化：鉴于美国的主导地位以及这一小众市场对5G基础设施和国防所起到的关键作用，FPGA是中国实现国产化的优先领域?我们针对FPGA业的深入研究是中国半导体国产化的系列报告之一，其他报告可参阅：How China Is Rewiring Global Semis（20206月）和Computing from the ground up（20226月）?2021，中国FPGA市场收入达到27亿美元，预计到2025将增至52亿美元，CAGR为17%?我们预计，业内中国公司的收入到2025将从目前的4.76亿美元增至近20亿美元，2021-25CAGR约为42%；中国FPGA厂商在全球的市场份额将从2021的7%升至2025的15%左右?拥抱长期增长潜，但要有选择性：在5G基础设施?人工智能和数据中心?电动汽车和工业物联网驱动下，FPGA消费正在加速?与民用市场（如通信?工业?消费电子）相比，我们看好特种市场（如太空?航空电子?导航卫星），因为特种市场具有逆周期性，竞争较少，并且对前沿节点没有要求?相比之下，民用领域仍然受到半导体周期性转变的影响?因此，我们预计到2025，中国整体FPGA半导体自给率将从2021的17%增至37%，特种市场自给率上升快，从2021的30%增至2025的75%；民用市场自给率增长相对较慢，从2021的12%升至2025的25%?首次覆盖紫光国微（超配，目标价人民币241元），并将上海复旦微电子评级上调至超配：紫光国微和上海复旦微电子是特种FPGA领域的两大知名本土供应商?我们认为，他们将受益于中国半导体业断提高的自给率?我们预计紫光国微2021-24盈CAGR为44%?公司当前股价对应41倍2022PE，大幅低于其过去5历史均值（48倍）?我们认为其风险回报具有吸引?同样，我们将上海复旦微电子评级上调至超配，因为我们认为“十四五”期间的半导体含增长和国产化趋势将提振上海复旦微电子特种FPGA的市场需求?首次覆盖安科技（低配，目标价人民币46.6元）：安科技是民用市场上领先的本土FPGA供应商?我们预测受益于FPGA国产化趋势，其2021-24收入CAGR可达55%?然而，我们担心其润低，盈能较弱或对支撑大额研发投资造成压?安科技当前股价对应25倍2022PS，高于FPGA同业均值（14倍）及中国半导体国产化公司平均水平（11倍）?我们认为，鉴于民用FPGA市场激烈竞争，安科技估值过高?Morgan Stanley does and seeks to do business with companies covered in Morgan Stanley Research.As a result,investors should be aware that the firm may have a conflict of interest that could affect the objectivity of Morgan Stanley Research.Investors should consider Morgan Stanley Research as only a single factor in making their investment decision.For analyst certification and other important disclosures,refer to the Disclosure Section,located at the end of this report.+=Analysts employed by non-U.S.affiliates are not registered with FINRA,may not be associated persons of the member and may not be subject to FINRA restrictions on communications with a subject company,public appearances and trading securities held by a research analyst account.August 5,2022 02:27 AM GMTFoundationMExhibit 1:股票评级和目标价PriceUpside(loc)NewOldNewOld%002049.SZUnigroup Guoxin206.00O-241.00-17%688107.SSAnlogic68.12U-46.60-32%1385.HKShanghai Fudan27.90OE39.3023.0041%TickerCompanyRatingPrice Target资来源：摩根士研究部预测?注：截至20227月20日收盘?以上价格以当地货币计算?Other ContributorsThis translated report is made available for convenience only and is excerpted from the original research report published in English.In the event of any discrepancy between the translation and the original research report,the content in the original research report will prevail.The original research report can be found here:Chinas Localization:How China Will Chip In;Exploring FPGA Localization Opportunities(24 Jul 2022).本翻译报告仅供参考之，摘自以英文发表的原版研究报告?如果翻译与原版研究报告有任何一致之处，以原版研究报告中的内容为准?原版研究报告可在此处查看：Chinas Localization:How China Will Chip In;Exploring FPGA Localization Opportunities(24 Jul 2022)?FoundationMMorgan Stanley Research3主要图表Exhibit 2:中国FPGA市场：预计2021-25收入以17%CAGR增至52亿美元01000200030004000500060002016201720182019202020212022e2023e2024e2025eChina FPGA market size(USD mn)(US$mn)资来源：高德纳?弗斯特沙文?摩根士研究部?E=弗斯特沙文预测?Exhibit 3:预计中国FPGA公司2021-25潜在市场规模CAGR将达到42%0500100015002000250020182019202020212022e2023e2024e2025eChina FPGA companies TAM(US$mn)资来源：高德纳?摩根士研究部预测Exhibit 4:FPGA亦将受到半导体业整体下周期影响，但其周期性或较弱-40%-20%0%20%40%60%80%Mar-08Mar-10Mar-12Mar-14Mar-16Mar-18Mar-20Mar-22Standard Cells and FPLDs(3MMA)Overall Semiconductors(3MMA)Corr=0.84(2008-15)Corr=0.36(2016-22)资来源：世界半导体贸统计协会(WSTS)?美国半导体业协会(SIA)?摩根士研究部预测Exhibit 5:预计中国FPGA自给率到2025将升至37%，特种领域的增速超过民用领域3%5%8%17%23%28%34%37%0%10%20%30%40%50%60%70%80%20182019202020212022e2023e2024e2025eChina FPGA self-sufficiencyCivilianSpecialty资来源：高德纳?摩根士研究部预测Exhibit 6:我们预计紫光国微特种FPGA 2021-25收入CAGR将达到35%-500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,5002016201720182019202020212022e2023e2024e2025eUnigroup Guoxin Specialty FPGA(Rmb mn)(Rmb mn)资来源：公司数据?摩根士研究部预测Exhibit 7:我们担心安科技的低毛率，润较少可能难以支持大的研发投资High gross margin/profitabity More investment in R&DTechnology improvement资来源：摩根士研究部FoundationM4Exhibit 8:领先的中国FPGA公司：经营指标Ticker688107.SSPrivate002049.SZ1385.HKNameAnlogicPango MicroUnigroup GuoxinShanghai FudanAreaCivilianCivilianSpecialtySpecialty 2021 Revenue(Rmb mn)678.57825342.12577.3FPGA Revenue(Rmb mn)6607821009367as%of total Revenue97%100%19%14%2021 Gross margin36%n.a.77%85%Logic Cell 600K100K300-400K700KSerDes(Gbps)16.06.6n.a.13.1资来源：公司数据?摩根士研究部预测 注：紫光国微毛润率是指其特种集成电(IC)市场毛润率，上海复旦微电子毛润率是指其FPGA和其他芯片业务毛润率?FoundationMMorgan Stanley Research5探索FPGA国产化机会我们预计，随着政府大推进5G基础设施?人工智能和数据中心?电动汽车和工业物联网的发展，中国FPGA市场收入在2025之前每将增长17%?我们认为，中国的现场可程式化逻辑闸阵列(FPGA)整体潜在市场(TAM)将从2021的27亿美元增至2025的52亿美元（Exhibit 9）?中国民用FPGA市场增速将超过特种FPGA市场：由于民用FPGA市场的应用领域广泛，包括通信?工业?汽车?消费?数据中心和人工智能等，我们预计中国民用FPGA市场2021-25CAGR将达到18%?我们预计，2021-25特种FPGA消费的CAGR将达到15%，低于民用市场，但仍然保持强劲，终端应用领域主要是军事和航空航天?（Exhibit 10）?Exhibit 9:中国FPGA的整体潜在市场将从2021的27亿美元扩大到2025的52亿美元01000200030004000500060002016201720182019202020212022e2023e2024e2025eChina FPGA market size(USD mn)(US$mn)资来源：高德纳?弗斯特沙文?摩根士研究部预测Exhibit 10:2021至2025，中国民用和特种FPGA市场的CAGR分别为18%和15%01000200030004000500060002016201720182019202020212022e2023e2024e2025eCivilianSpecialty(US$mn)Civilian FPGA at 18%CAGR(2021-25)Specialty FPGA at 15%CAGR(2021-25)资来源：高德纳?弗斯特沙文?摩根士研究部预测由5G基础设施?人工智能和数据中心?电动汽车和工业物联网驱动我们认为5G基础设施?人工智能和数据中心?电动汽车和工业物联网是未来五中国FPGA半导体消费的关键驱动因素：1.5G基础设施投资：5G基站是5G生态系统整体基础设施的关键部分，5G基站无线单元的数字前端基于FPGA，因为它们可用于在现场快速实施和新新的网络由架构和算法?2.人工智能和数据中心：对于超大规模云计算，与CPU+GPU（中央处+图形处单元）模式相比，CPU+FPGA异构计算效率高?应用广；因此，大数据中心供应商（如阿巴巴?腾讯?百度）使用FPGA技术提供云计算服务?3.电动汽车：我们预测中国电动汽车普及率将从2021的15%升至2025（预测）的38%（Exhibit 11）?FPGA集成电仅用作先进驾驶辅助系统(ADAS)的主处，还应用于传感（如激光达），以处ADAS系统中摄像头捕获的图像?4.工业物联网：FPGA广泛应用于机视觉?驱动和电机控制?工业物联网网关和应用?智能电网应用等领域?FPGA可用于实时处，并促进与工业物联网系统所需安全和安保功能的任意连接?此外，FPGA的可编程特性使FoundationM6客户能够快速开发智能化?连接性和差异化高的应用程序，以适应其需求?Exhibit 11:中国的终端应用：2022-305G资本支出将维持在每约人民币1500亿元439 356 308 287 300 333 339 351 356 369 386 397 408 420 432 444 -100 200 300 400 500 60020152016201720182019202020212022E2023E2024E2025E2026E2027E2028E2029E2030ERmb bnOthersTransmission networks(ex.Broadband)Broadband capex5G4G2/3G资来源：公司数据?摩根士研究部预测Exhibit 12:中国的终端应用：云市场2021-25CAGR 预计将达到25%02040608010012014016018020202021e2022e2023e2024e2025eCloud as a serviceCloud-related IT servicesCloud Infrastructure Construction(US$bn)资来源：IDC?摩根士研究部预测，E=IDC预测Exhibit 13:中国的终端应用：我们预计中国电动汽车普及率将从2021的15%升至2025的38%1%1%2%4%5%7%15%21%24%31%38%0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%0.05.010.015.020.025.030.020152016201720182019202020212022E 2023E 2024E 2025EBEVPHEVICEChina EV penetration(RHS)(mn unit)资来源：公司数据?摩根士研究部预测Exhibit 14:中国的终端应用：我们预计中国的工业物联网在2020至2025将进入快速采用阶段资来源：摩根士研究部；指三一重工中国FPGA供应商的增速超过中国FPGA市场增速2021，本土FPGA自给率为17%：我们估计2021中国FPGA的需求为27亿美元?但是，与许多其他半导体件市场类似，本土设计的FPGA半导体占全球市场总收入的7%，本土自给率为17%?中国FPGA供应仍然严重依赖海外供应商，这表明在实现本土自给自足方面仍存在较大差距?2021，中国市场占全球FPGA需求的40%：因此，中国在提高自给率方面还有很大的增长空间?中国的FPGA市场仍然由全球知名企业主导：全球FPGA市场由赛灵思(Xilinx)和英特尔(Intel)两家供应商主导?尽管近来国产化取得了进展，但这两家公司在中国的市场份额仍超过70%（按2021的收入计算），而本土供应商的市场份额相当小，2021在中国的总份额足20%?领先的中国FPGA供应商包括：FoundationMMorgan Stanley Research7 紫光国微是中国最大的FPGA供应商（收入口径），占中国FPGA市场总额的6%?该公司的FPGA主要用于特种市场?其附属公司紫光同创是民用FPGA市场中的知名本土FPGA供应商之一?紫光同创是一家私营公司，占中国FPGA市场总额的4%?上海复旦微电子是中国本土FPGA龙头供应商之一，占全国FPGA市场总额的2%?该公司的FPGA主要用于特种市场，毛率高达90%以上?安科技占中国FPGA市场总额的4%?其FPGA产品主要用于民用领域，应用范围广，包括工业控制?网络通信?消费电子和数据中心等?然而，由于受到大研发投资的限制，其毛率相对较低，2021为36%?Exhibit 15:2021全球FPGA市场竞争格局Xilinx51%Intel29%Lattice7%Microchip6%Others7%资来源：高德纳?摩根士研究部?Exhibit 16:2021中国FPGA市场竞争格局Xilinx45%Intel26%Lattice6%Microchip5%Anlogic4%PangoMicro4%Unigroup Guoxin6%Shanghai Fudan2%资来源：高德纳?摩根士研究部预测?海外供应商在中高端市场占据主导地位?中国市场，尤其是500K逻辑单元及以上的中高端市场，仍由海外供应商主导?主要瓶颈包括：1.技术?FPGA硬件结构复杂?查找表(LUT)和序列化与反序列化(SerDes)速度是FPGA最重要的性能指标?总体而言，与全球同相比，中国供应商的FPGA往往达到这些标准?提高逻辑单元密度则需要前沿节点；例如，赛灵思的高端Versal产品使用台积电的7纳米芯片，但中国本土晶圆代工合作伙伴（例如中芯国际）只能提供14纳米芯片作为其最先进的制造节点?2.硅智财(IP)和电子设计自动化(EDA)?电子设计自动化工具和硅智财就如同电脑操作系统和应用软件?EDA市场由外国公司主导（例如新思科技(Synopsys)?益华(Cadence)和西门子EDA前身为明导国际(Mentor Graphics)）?然而，硅智财资源包括外部授权和内部开发等，像赛灵思这样的美国供应商在过去40中积累了数千项硅智财，使中国供应商难以望其项背?3.硬件和软件设计人才?据紫光同创估计，中国的FPGA专业人员（包括企业和研究机构的专业人员）到1000人，仅相当于美国的十分之一?为了提高自给率，中国仅需要为业企业提供多资源，还需要将多的资源用于大学的基础研究，以培养多人才?FoundationM8但是，我们认为本土FPGA厂商将继续提高中国的自给程度，因为：1.对于特种领域而言，国家安全是压倒其他考的优先因素：成本是民用领域的客户选择FPGA供应商的重要考因素，而在特种领域却并非如此?特种FPGA客户对成本敏感，在选择供应商时，满足政府提出的自给率指导标准是其优先考因素?此外，本土供应商已经能够提供合格的28纳米FPGA，可以满足当前的大多数要求?因此，我们预计特种市场的自给率提高速度会快?2.供应链逐渐加强：本土EDA供应商（例如华大九天?概伦电子）在上游市场供应链中日益崛起?下游市场方面，终端客户在2021经历的芯片短缺，为其转向本土供应商提供了重要契机?因此，工业和消费市场的自给率一直稳步提高，而通信市场方面，中兴通讯在2018经历的挑战和华为在2019收到的禁令已经激了该领域的半导体国产化发展?3.良好的融资环境?FPGA业需要大研发投资，为了支持国产化发展，中国为FPGA公司创造了非常有的融资环境?2021，安科技和上海复旦微电子（A股）两家FPGA公司在科创板上市?即使是私营公司也能享受有的融资环境；例如，西安智多晶微电子已完成C轮融资（20219月），广东高云半导体科技股份有限公司已完成B+轮融资（20225月）?中国本土FPGA需求的自给率到2025将达37%根据我们的自有框架，我们估计中国FPGA半导体自给率将在未来五稳步提高?我们预计，本土设计FPGA的自给率将从2021的17%升至2025的37%（Exhibit 17），特种市场自给率增速快，从2021的30%升至2025的75%；民用市场自给率增速相对较慢，从2021的12%升至2025的25%?考虑到低成本敏感性和出于国家安全考的高优先程度，我们预计特种市场自给率增速将进一步加快?Exhibit 17:预计2025中国FPGA整体自给率将升至37%3%5%8%17%23%28%34%37%0%10%20%30%40%50%60%70%80%20182019202020212022e2023e2024e2025eChina FPGA self-sufficiencyCivilianSpecialty资来源：世界半导体贸统计协会(WSTS)?摩根士研究部预测FoundationMMorgan Stanley Research9中国半导体国产化：未来5-10的趋势自2019以来，我们发表了多篇关于中国半导体国产化的研究报告，涉及CPU?存储芯片?射频半导体?微控制单元(MCU)和功率半导体等?在How China Is Rewiring Global Semis（20206月16日）一文中，我们讨论了对于中国半导体国产化进入新阶段（从数转向质）的期望?最近，我们讨论了中国的CPU国产化（Computing from the ground up，20226月28日），我们预计国产CPU在中国个人电脑/服务市场的份额将从2021的1%升至2027的30%?FPGA是重要的人工智能相关芯片，我们认为FPGA国产化是中国半导体国产化的关键部分，预计在中国供应商技术改进的推动下，与全球厂商的差距将进一步缩小?我们预测，中国设计FPGA的全球市场份额在2025将达到15%，而2020为3%（Exhibit 19）?总的来说，主要因为中美贸关系紧张，企业寻找国产半导体替代品的动越来越强，根据我们的评估，成长动能最大的可能是NAND闪存和DRAM领域?在FPGA领域，我们预测2020-25中国供应商的市场份额增长将转化为平均每3亿美元的价值转移，我们认为这为中国FPGA公司未来几的增长提供了充足的空间（Exhibit 18）?Exhibit 18:按设备划分的中国设计半导体的平均收益（单位：百万美元）3053384164735236357478111275222405001,0001,5002,0002,500MCUFPGARF SemisPC/Server CPUImage sensorsSemi EquipmentAnalog ICPower DiscreteDRAMNANDAverage annual incremental value,2020-2025e资来源：高德纳?世界半导体贸统计协会(WSTS)?公司数据?摩根士研究部预测Exhibit 19:中国设计半导体的市场份额，2020对比20253%0%3%6%2%1%10%8%12%2%16%15%3%5%10%9%6%13%17%5%16%23%0%5%10%15%20%25%FPGAPC/Server CPUSemi EquipmentAnalog ICMCUDRAMRF SemisPower DiscreteSmartphone ChipsetsNANDImage sensors2025E China designed market share2020 China designed market share资来源：高德纳?世界半导体贸统计协会(WSTS)?摩根士研究部预测美国半导体的影响(Joseph Moore)撇开周期谈，我们倾向于认为未来五全球FPGA的五收入CAGR将高于过去五?在我们看来，FPGA的增长率由两个主要因素驱动：1）应用市场的增长，以及2）这些市场中的技术驱动因素：是否有新的应用领域将使用FPGA，以加速其上市时间，或是旧应用领域转向使用专用集成电(ASIC)，导致其蚕食FPGA的收入?随着图像和音频边缘处的大幅增长，在汽车?工业自动化和智能网络接口卡(NIC)和智能存储等云领域提供新的功能，我们看到FPGA的采用率逐步提高，尽管过去两三在云计算市场缺乏吸引?此外，我们看到，赛灵思等公司在集成其他关键构建块（最出名的是Zynq系列中的ARM处）方面进了大投资，大大扩展了整体市场规模，将FPGA的角色从传统的“粘合”逻辑转移到多的客户设计系统中心?FoundationM10就公司而言：我们对赛灵思（今早些时候被AMD收购）的长期增长仍持乐观态度，尽管其中国客户可能被蚕食?我们认为，赛灵思在中国面临的最大阻，在于几前华为因受限于实体清单所造成的业务损失；其组合中的高密度件可能会保持相当高的进入壁垒，需要大的软件专业知识，为其业务增长保驾护航?虽然AMD收购赛灵思最初似乎是为了推动数据中心的发展，但它已经强接受了数据中心云计算能相对较小的事实?但是，重新定位FPGA，以对边缘端的AI应用进实质性的图像识别似乎符合当前的能，并且实际有可能将传统的AMD芯片引入边缘端应用?虽然被中国竞争对手抢夺市场份额可能是一个因素，但我们注意到，在与Altera竞争中，赛灵思仍有赢取可观份额的潜?就Altera（现在是英特尔的一部分）而言，我们看到其收入继续收缩，因为Altera的发展线图因英特尔内部的工艺技术问题而受阻?据相关报道，Altera的设计软件大幅后于计划，而自编程解决方案事业部(PSG)负责人Dan McNamara几前离职后，部门内部首要目标清晰?据我们所知，该事业部大部分销售人员已经与物联网事业部合并，部门财务报告先移入后又移出数据中心部分?英特尔再单独列出可编程解决方案事业部(PSG)的业绩，因此难以跟踪其目前的情况?尽管存在以上担忧，但如果该公司能够重新调整重心，则该业务分部仍可能带来重要收入和长期增长潜?莱迪思半导体（未覆盖）是最后一家专注于可编程逻辑的大型美国公司?FoundationMMorgan Stanley Research11Important note regarding economic sanctions.This research note references Executive Order 14032 issued on June 3 2021,amending Executive Order 13959,which may prohibit U.S.persons from buying certain securities of entities named in this note.The data set forth in this report is for informational purposes and does not represent Morgan Stanleys view as to whether or not any of the instruments discussed in this note are subject to sanctions.Users of this report are solely responsible for ensuring that their investment activities in relation to any sanctioned entities and/or securities are carried out in compliance with applicable sanctions.Important note regarding export controls.This note references entities named on the Entity List maintained by the U.S.Department of Commerce Bureau of Industry and Security(BIS).The Entity List may prohibit export,re-export or transfer(in-country)of certain items covered by the Export Administration Regulations(EAR).This disclaimer does not represent Morgan Stanleys view as to whether or not the export,re-export or transfer(in-country)of any items is subject to export controls laws.Investors are solely responsible for ensuring that their investment activities in relation to any entities are carried out in compliance with applicable export controls laws.FoundationM12Valuation Methodology and RisksUnigroup Guoxin Microelectronics Co Ltd(002049.SZ)We assume an 8.6%cost of equity(beta 1.2,risk-free rate 2.0%,and risk premium 5.5%),a payout ratio of 10%,a medium-term growth rate of 20.0%,and a terminal growth rate of 5.0%,all of which are in line with other Chinese IC design companies.Risks to UpsidenTechnology breakthrough in specialty FPGA,leading to faster improvement in self-suf-ficiency ratenAuto MCU development faster than expectednPango Micros profitability improves,which leads to higher investment incomeRisks to DownsidenEDA tool restriction from the USnNo technology improvement in specialty FPGA with no meaningful improvement in self-sufficiency ratenSlower-than-expected development of auto MCUShanghai Fudan Microelectronics(1385.HK)We derive our price target from a residual income model.We assume an 8.6%cost of equity(beta 1.2,risk-free rate 2.0%,and risk premium 5.5%),a payout ratio of 10%,a medium-term growth rate of 15.0%,and a terminal growth rate of 5.0%.Risks to UpsidenMCU upcycle persists longer than expectednChina MCU localization pace faster than expectednFPGA development faster than expected nMore significant margin improvementRisks to DownsidenMCU upcycle ends earlier,with severe pricing erosionnChina MCU localization pace slower than expectednFPGA development slower than expected nMargin contraction due to more intense competitionShanghai Anlogic Infotech Co Ltd(688107.SS)We derive our price target from a P/S valuation model,because Anlogic recorded losses in the past three years,and the company still needs to invest heavily in R&D.We use the average 2022 P/S multiple of Shanghai Fudan,Unigroup Guoxin,Jingjia Micro and Cambricon to derive our target 16.9x P/S multiple for Anlogic,because these four companies are high-growth stocks in FPGA,GPU and AI chip domains.Risks to UpsideFoundationMMorgan Stanley Research13nTechnology breakthrough in 1KK FPGA faster than schedulednLess competition in civilian FPGA marketnRecruits more talent in both software and hardware designRisks to DownsidenTechnology breakthrough in 1KK FPGA slower than schedulednMore competition in civilian FPGA marketnCore technicians leave the companyFoundationM14Disclosure SectionThe information and opinions in Morgan Stanley R
