瑞芯微深度解析突破AIoT现有格局,成为

(报告出品方/作者:东北证券,吴若飞)

1.国内芯片设计优胜者,重视研发步步高升

1.1.经营稳健,未来可期

1.1.1.颇具历史,屡创辉煌

颇具历史,布局全球。瑞芯微电子(英文名Rockchip,业内简称RK)成立于年,是国内颇具历史的芯片设计公司,在经历行业的几轮洗牌之后,逐渐脱颖而出,年2月在A股主板成功上市。公司总部位于福建省福州市,在深圳、北京、上海、杭州高端IC与软件人才聚集区有研发分/子公司,在香港设有子公司,中国台湾设置有分支机构。

步步登高出爆品,大展宏图落地多。公司成立之初,主要从事复读机变速芯片的研发;在年时,公司抓住潮流电子消费需求,主要供应MP3/MP4SoC;而后随着平板电脑的爆发,公司的产品也在不断丰富提升,进入音视频的发展主航道。年公司联合国际芯片巨头Intel,推出Sofia3GR主控芯片,助力Intel打入平板电脑市场。年,经过多年的积累与探索,公司推出了代表性杰作RK处理器,该款处理器4核28nm先进制程,具备国际领先水平,并以此芯片积极布局商业显示、收银机、智能家电、机器人、会议系统、考勤机等物联网市场,进入单芯片多元化应用的阶段。年,公司联合谷歌发布的RK新一代6核旗舰芯片,应用在三星和宏碁国际一流品牌的笔记本电脑和平板电脑上。

紧抓市场新机遇,厚积薄发再扬帆。公司经历20年的发展壮大,初期紧抓市场爆品的需求,从功能单一低性能的处理器芯片,逐渐驶入多功能高性能的智能处理器的发展新航道。在年,平板电脑大爆发,各品牌平板电脑争相抢占市场,对处理器芯片需求旺盛,公司创造了接近14.5亿元的营收高位。而后的-年,由于各家巨头大力进入平板电脑领域,竞争激烈,市场逐渐被大品牌厂商寡头垄断,瑞芯微的营收未能再突破年的高位。在此增长动能体质换挡的时期,公司坚持研发苦练内功,推出多款极具竞争力的代表性芯片,同时不断开拓下游应用领域,为现在AIoT芯片需求的爆发做好了储备布局。

1.1.2.历经发展换挡,提质增效再起航

换挡提质练内功,盈利能力稳提升。瑞芯微在经历换挡提质后,随着和年的高端高性能处理器RK和RK的推出,公司的毛利率稳步提升,并且伴随着更多高端芯片的推出,以及更多的出货量。作为拥有高边际效益的芯片设计公司,瑞芯微年来ROE和净利率持续提升。公司扣非摊薄ROE由年的1.57%提升至Q1的13.52%(年化),净利率由2.49%提升至Q1的19.76%。

设计公司受益于增长,利润增速高于营收。瑞芯微在经历年的利润低谷之后,通过高强度投入研发高端芯片,在营收规模没有显著增长的情况下,得益于毛利率的改善,经营质量的提高,净利润逐年大幅提高。公司在-年间,净利润CAGR高达52.95%,营收CAGR仅为10.63%;今年第一季度归母净利润为1.12亿元,同比增长%,高于营收同比%的增速。瑞芯微近年来利润增速高于营收,既体现出公司较强的盈利能力,又体现出轻资产芯片设计公司高边际收益的特点。

1.1.3.重视研发重视员工,着眼长远未来可期

高强度研发,未来大有可期。瑞芯微坚持高强度研发投入,常年保持20%的研发费用率,近5年管理、销售与财务费用稳中有降,合计占比仅约7%,体现出公司对研发投入的高度重视,以及较高的运营效率。高比例的研发投入,与公司定位高端先进芯片的战略相吻合,支撑大音频、大视频、大感知、大软件的发展布局,抓住未来的发展机遇。公司在年已推出14nm智慧视觉处理器芯片,目前正在研发8nm新一代旗舰芯片,推出后将在业内形成一定技术领先优势,未来大有可期。

公司重视员工,员工回馈公司。公司追逐人才而择地,除福州总部外,在北京、上海、深圳、杭州高端芯片人才聚集区建立研发中心,研发人员近人,占公司总人数的约76%。公司总人数约人,年人均薪酬37.77万元,年福州市平均工资为8.90万元,具备较强吸引力。近五年,随着公司员工薪酬的提高,人均创利也在同步提高,体现出公司有效的员工激励政策,以及较强的人力资源转化为利润的能力。

1.1.4.多家供应有保障,产品销售稳提升

出货量稳步提升,均价平稳年降。近五年,公司芯片总出货量持续增长,成规模的批量销售,有利于降低生产时的开模流片费用,也有利于摊薄研发费用。同期,随着产品结构的变化,电源管理及小型物联网芯片的成功推出,大量出货,公司芯片销售均价逐年下降。预计今年以来,芯片供不应求导致的产业链普遍涨价,会再度抬升芯片销售均价。

长期合作,多家供应。瑞芯微作为Fabless芯片设计公司,晶圆制造与格罗方德、中芯国际和台积电有着长期稳定的合作,封装测试工作主要在矽品、长电、华天、京隆进行。公司作为老牌芯片设计公司,在各大晶圆厂有着长期大量的流片合作关系,在新型中小企业难以获得晶圆产能之时,仍有较为坚实的产能保障。公司的芯片销售以经销形式为主,在与下游大客户确定产品与需求量后,再由经销商进行货款的交付服务。由于Fabless芯片设计公司的独特经营模式,公司前五大供应商与客户占比较为集中,均在75%左右。

1.2.芯片产品竞争力强,功能全面应用广泛

1.2.1.现有芯片各具特点,终端设备用途繁多

多功能核心处理器,适用智能终端。公司的主要产品是用于核心运算的智能应用处理器芯片,用于供电管理的电源管理等芯片,同时还提供相关的开发支持技术服务及与自研芯片相关的结构光模组等。智能应用处理器,简称AP(applicationprocessor),是在中央处理器的基础上集成了音视频功能和接口功能的面向智能设备的运算处理芯片,多采用系统级SoC封装的形式,将CPU+GPU+NPU+ISP+I/O等多种功能模块,集成在一款芯片上。

例如,公司年发布的使用22nm工艺的人工智能通用处理器RK,拥有4核A55CPU+Mali-G52GPU+0.8TOPSNPU+8MISP的高度集成化设计,可在满足高性能运算的同时,提高片间通讯速度,降低功耗,缩小芯片物理面积。相较单独的CPU,智能应用处理器增加了多媒体处理能力,增加了各类交互设备输入输出的支持,可以支持各类智能终端的应用需求。

智能应用处理器迎来爆发,营收毛利率同步提升。智能应用处理器贡献公司绝大多数营收,-年,智能应用处理器营收稳定,且随着公司产品竞争力的提升,毛利率持续提升。年,受益于疫情的推动以及AIoT生态的发展,公司芯片销售收入增长超30%,芯片产品毛利率也达到40.41%的高位。我们通过测算,年智能应用处理器芯片营收增速有望超30%,毛利率也可能达到40%以上的高位。

消费与物联应用广泛,新兴市场持续成长。智能应用处理器按照应用领域,可以划分为消费电话和智能物联两大领域,消费电子市场以个人消费者为主,主要应用于平板电脑、智能盒子、智能手机以及智能家居等消费电子产品。随着人们的消费升级,以及智能化产品的不断深入,近年来营收占比不断提高。智能物联市场以商业应用为主,广泛应用于智慧商显、智能零售、汽车电子、智能安防等智能物联硬件。随着芯片算力的提升,AI算法的不断完善,物联网、新零售等新的经济形态和智能应用不断涌现,推动公司智能应用处理器销售的持续增长。

电源管理性能优,配套出货成优势。电源管理芯片负责电能变换、分配、检测及其他电能管理控制,可与公司的智能应用处理器结合,形成内部配套竞争优势。年,公司为OPPO定制开发的快速充电管理芯片RK,在体积、能量转换效率等方面均有较大程度的优化。使用公司芯片的SuperVOOC(超级闪充)和VOOC(闪充)手机的充电性能,较普通5V/2A手机大幅提升。另外,公司研发的适配器协议芯片也将推向公开市场。

布局多种组件产品,奠定未来增长基础。组件产品是公司基于自有芯片设计的相关硬件,如结构光模组和开发板。年,公司在自有芯片的基础上,自研的结构光模组及算法产品进入商用阶段,并已通过选型认证,成为银联、腾讯、阿里的合作伙伴,成为金融安全级的人脸支付方案商。公司的开源平台硬件开发板,主要面对生态客户及初学者,带有丰富的硬件接口,可用于项目评估、功能验证、应用开发等,是公司培育生态客户,引入新用户的重要渠道。

1.2.2.投入研发新产品,未来发展有看点

布局智慧视觉处理器,14nm芯片成功量产。公司上市后,继续高强度投入研发,不断收获新成果。年,搭载公司第二代图像处理器(ISP)和第二代视频编码器的前端视觉处理器RV1/RV面世。该款芯片采用中芯国际14nm制程,可以实现4KHDR及黑光夜视功能,可以满足大安防和AIoT应用对音视频的采集需求,广泛应用于智能门锁、智能门铃、网络摄像头、行车记录仪、游戏互动、网络直播等产品应用。RV内置独立NPU,更快更准确识别人脸,AI识别耗时仅约毫秒,速度较使用其他芯片提升50%。

重点研发拳头芯片,8nm有望实现突破。年,公司在完成新一代22nm工艺制程的智能通用处理器RKX研发与量产的同时,积极投入大量资源,进行新一代8nm制程旗舰产品RK的研发工作。RK除内置ARM高端CPU和GPU外,还配备高算力NPU,支持8K超高清视频编解码以及5G、WiFi6射频模块,预计将于今年推向市场。具备较强产品竞争力的RK的成功研发,有望成为公司未来新的增长点。

科技研发,以人为本。公司始终高度重视人才,为招揽优秀人才,先后在北京、上海、深圳、杭州设立研发中心。年上市后,公司利用股权激励,向名骨干员工授予相应权益,充分激发了各层级员工的积极性,增强了公司凝聚力,助推公司持续快速发展。

2.需求侧:AIoT生态蓄势已久,各类终端逐渐兴起

2.1.芯片设计行业迎来辉煌发展期

需求持续高涨,芯片需求旺盛。消费电子、网络通信、智慧办公、线上购物等需求涌现,升级换代持续演进,对集成电路的需求不断上升。我国集成电路产业呈逐年上升趋势,但仍然呈现供不应求的局面。芯片设计行业在市场中发展速度最快,-年CAGR达到21.27%,规模超过晶圆制造与封测,达到亿元。

AIoT生态蓄势已久,携手芯片共创新时代。年,以iPhone4为代表的智能手机的逐渐普及,带领人们进入智能人机交互新时代。近年来,随着智能设备的长期深入渗透,消费者对于智能产品的接受度逐渐提高,加之芯片算力提升,AI算法的优化,智能产品更加智能易用,逐渐走入千家万户,渗透到工作生活的方方面面。智能物联网生态快速成长壮大,我国作为全球电子产业重镇,拥有众多下游制造与终端品牌企业,有望成为全球重要的AIoT供应力量。瑞芯微作为颇具实力的AIoT芯片供应商,与下游客户密切协作,望与AIoT共成长。

2.2.智能应用终端百花齐放

多媒体广告牌市场巨大,持续增长。多媒体交互技术成熟可靠,成本不断下降,纸质广告逐渐替换为多媒体广告牌,我国数字标牌出货量不断提高。据IDC统计,年我国数字标牌市场规模达到亿元,预测未来将实现18%的年平均增长率。

疫情助推交互升级,商用交互需求大增。在疫情的助推下,线上办公、远程教育、智慧购物快速发展,推动交互平板的普及与应用。年,我国交互平板市场规模达到万台,增长12.7%,其中商用交互平板大幅增长了56.5%,达到43.2万台的销售规模。在疫情助推的契机之下,消费人群逐渐接受智能交互设备的使用,形成用户粘性,为后续的更新换代铺就了市场基础。

无纸化电子化普及,智能商用终端持续渗透。随着线上数据信息的丰富便捷,无纸化交易的逐渐普及,各类智能商用终端设备需求大增。我国政务与电子商务的快速信息化推进,加之手机支付的普及,有更多的场合需要运用智能终端实现交易与信息确认。加之人脸识别等安全认证功能愈发完善可靠,安全便捷的特性推动了商用终端接受度与渗透率的提高。年来,我国智能商用终端设备市场规模快速增长,从年的18亿增长至年的89亿元,预计未来仍将有16%的平均增速。

人脸识别认证普及,无接触通过新方式。电子身份认证系统普及,无接触无纸化认证,促使人脸识别闸机需求大增。人脸识别闸机已广泛应用于楼宇、园区、交通、公园等场所,年受到疫情无接触的通过验证需求,我国人脸识别闸机市场达到41万台,同比大增50%。

扫地机器人爆发增长,市场仍有大空间。智能扫地机器人拥有环境感知能力,可通过智能芯片自主规划清扫路径,利用工作时间的不同,将噪声和脏污与用户隔离,得到良好的清洁体验。年,全球扫地机器人行业市场规模达到33亿美元,其中48%来自亚太地区。我国有着较为完善的扫地机器人产业生态,消费者对扫地机器人的接受度较高,传统吸尘器的保有量不高,在年,扫地机器人在吸尘产品中的渗透率达到30%,而世界主要发达经济体的渗透率却不足10%,远低于我国的水平,未来市场空间巨大。

智能音箱市场广阔,带屏音箱持续升级。具备人工智能交互功能的智能音箱,作为重要的人机交互接口,是各大厂商发力的重点。年,我国智能音箱销量达到万台,数量虽然庞大,但普及率仍不高。年,全球主要发达国家的AI音箱普及率约为20%,我国仅为10%,未来成长空间巨大。随着互联网公司后台AI算力算法的不断成熟完善,AI音箱可以不断为用户带来升级体验,带屏AI音箱可以提供更加丰富的升级体验。

打破移动终端续航困扰,快充满足便捷实用。各类移动终端,受限于产品体积、成本以及电池能量密度等因素,电池的续航能力成为实用时的一大困扰。快速充电功能技术的发展,为续航困扰提供了解决之道,各类终端相继应用。在手机、电脑、IoT乃至新能源车上,快速充电的需求量大增,带动了电源管理芯片与充电协议芯片的发展。

3.供给侧:巨头把控高端通用计算领域,国产AIoT芯片突围机会大

3.1.处理器芯片各有千秋,架构授权助力智能处理器突围

处理器芯片特点不同,智能应用处理器最适合AIoT场景。CPU是最为成熟的处理芯片,擅长指令控制,通用性最强,GPU拥有较强的算力,生态也较为成熟,但是二者均不能独立满足AIoT多种功能的要求。可编程门阵列FPGA芯片可灵活编辑,多用于芯片设计开发过程的小批量验证。ASIC芯片多针对专门类应用而设计,通用性较差。ISP芯片主要用于视频前端的图形模拟信号处理,I/O接口芯片主要用于数据通信。目前先进的智能应用处理器是集成CPU+GPU+NPU+ISP+I/O通信等多种芯片功能于一体的,面向多类智能设备的通用型芯片SoC,可以用一颗芯片满足下游设备多方面的运算处理需求。

架构授权新模式,智能处理器迎突破。我国芯片设计企业相对起步较晚,在核心的应用处理器芯片,尤其是性能追求极致、专业化程度高的X86架构CPU和CUDA架构GPU领域存在一定劣势。但是随着新架构的涌现,IP授权模式的兴起,凭借着不断提升的技术研发水平,我国企业在新一代智能应用处理器领域,展现了可与国际巨头相抗衡的竞争力。如在互联网机顶盒领域,我国大陆的企业晶晨、瑞芯微、全志、华为海思的市场份额处于世界前列。在智慧商业显示、AI音箱、扫地机器人等AIoT领域,我国的瑞芯微、全志、华为海思、北京君正也均是重要的市场参与者。

3.2.芯片设计巨头林立,定位差异化竞争

巨头垄断手机平板,智能物联需求各异。高通、联发科、华为海思之类的世界巨头企业,在手机和平板SoC芯片领域已形成垄断优势,手机与平板品牌厂商寡头垄断,巨头直接互相合作,竞争格局较为稳定。在智能物联网领域,各企业通过重新定义设计、丰富功能、管控成本,推出了定位明确,在细分市场颇具实力的智能应用处理器。

美国高通:公司是全球领先的无线通信技术研发企业和芯片设计公司,产品从智能手机、平板电脑拓展至物联网、大数据、汽车等众多行业。高通最新款IoT芯片APQ使用14nm低功耗FinFET工艺,内置8个ARMA53小核,主频1.8GHz,拥有2个ISP单元,支持万像素摄像以及4K

30fps视频输出,可应用于智能显示、摄像、智能家居等众多领域。

中国台湾联发科技(MediaTek):公司是全球著名芯片设计厂商,专注于无线通讯及数字多媒体等技术领域。公司年正式发布的旗舰多媒体芯片S采用台积电12nm工艺,内置4个ARMA73大核,主频1.8GHz,还内置有Mali-G52GPU、APU、LPDDR4和Wi-Fi6模块,视频输出最高支持8K

60fps,可应用于高性能智慧显示设备。

华为海思:是华为的芯片设计公司,产品覆盖无线网络、固定网络、数字媒体等领域的芯片,在数字媒体领域,已推出网络监控芯片、可视电话芯片、DVB芯片和IPTV芯片及解决方案。最新推出的智能显示处理器HIV内置ARMA73+A53,使用大小核架构平衡性能和功耗,视频输出最高支持8K

30fps,可应用于高清智慧显示设备。

3.3.瑞芯微实力不凡,拳头产品接连问世

瑞芯微实力不凡。公司在年CompassIntelligence的全球AI芯片设计公司的排名中,位列第20名,在大陆仅次于华为海思。公司拥有RK、RK等代表性芯片产品,年底推出的RKX系列芯片采用22nm制程,内置4颗ARM新一代A55大核,优化ISP等模块,可用于智能硬件、智能安防、工业控制等领域,满足AIoT设备的各类需求。

瑞芯微多品类芯片,广泛应用于各类终端。瑞芯微拥有从高性能到低成本,从视频到音频的各品类芯片,可广泛应用于ARM/电脑(平板、笔记本/二合一平板、ChromeBook/Tablet、瘦客户机/云终端、电子阅读器、手写大屏电子书),流媒体应用(OTT机顶盒、电视棒),商业及工业应用(商业显示、收银机、会议/通讯设备、工业控制、卡拉OK点唱机),家居应用(智能音箱、扫地机器人、家电显示控制、家电语音控制、家居智能中控、楼宇安防、音频播放器),智联网应用(边缘计算、AI加速卡/加速棒、人脸闸机/门禁),视觉应用(ToF/结构光、虚拟现实、IPCamera、运动相机、视觉门锁/猫眼),车载应用(智能中控、智能后视镜、DMS/ADAS),开源平台(RK开源平台、第三方开源平台)等各类应用领域,满足多元化需求。

芯片应用领域广泛,研发业内最强8nm芯片。瑞芯微产品门类齐全,可应用于平板电脑、机顶盒、物联网、汽车、商显、视觉、语音众多主流应用处理器领域,一站式满足客户多样需求。公司去年成功量产14nm智慧视觉处理器芯片,今年8nm旗舰芯片RK即将面世,制程工艺领先行业竞争对手,脱颖而出,位于行业领先地位。

芯片模块差异化配置,精准满足各类需求。瑞芯微通过为各款芯片设计不同CPU、GPU、Memory、Decoder、Encoder、ISP以及I/O接口模块,精准满足各领域应用对芯片的多元化需求。通过高性能旗舰芯片满足客户高端性能,再通过各款芯片拓展客户选择空间,可大大增强用户粘性。

新一代旗舰芯片即将问世。瑞芯微的开发者大会上,公司介绍了新款旗舰产品RK,该芯片使用8nm制程,采用ARMA76+A55大小核架构,内置GPU和高算力NPU,支持8K视频编解码器及4万像素图像信号处理器等高规格处理核心,扩展5G、WiFi6接口,可适用于PC、边缘计算、云服务、大屏设备、视觉处理、8K视频处理等领域,有望大幅扩宽公司业务领域,成为新一代拳头产品。

规模逐年扩大,盈利质量稳步提升。数字芯片设计公司以规模彰显实力,大规模出货既体现客户的认可,又可通过规模化生产降低边际成本,提升盈利能力。瑞芯微营收持续增长,盈利质量稳定提升。年,瑞芯微毛利率高于平均水平3.08pct,达到40.78%;净利率高于平均水平4.74pct,达到17.17%;ROE高于平均水平7.57pct,达到16.09%;均处于行业较高水平。

4.突破AIoT格局,新旗舰芯片性能强劲,有望打入通用计算市场

4.1.新款8nm芯片冲击高级赛道,突破现有竞争格局

新款8核8nm芯片性能强劲,有望冲击更高算力赛道,突破现有竞争格局。瑞芯微坚持研发创新,坚定投入研发高端芯片,RK作为国内少有的使用8nm先进制程的应用处理器,具备极强的产品竞争力。综合来看,瑞芯微RK采用8核结构,即4个A76大核心与4个A55小核心组合,而目前采用A76核心的8核ARM结构的芯片有:高通骁龙()、海思麒麟A()、三星ExynosAutoV9、紫光展锐T、MTKDimensity系列,均系高端旗舰手机处理器芯片,可以见得瑞芯微RK其性能与之同处相当水准;

从NPUAI算力来看,瑞芯微RK具有6TOPS算力,在可比芯片中具有明显优势,甚至高于海思麒麟;在多媒体与显示性能上,RK具备8K

60FPS的解码能力、8K

30FPS的编码能力,支持8K以及最多4屏幕显示,具备业界领先的编解码能力和高分辨率。我们认为该芯片可作为车载中控芯片,以支持车载多屏、辅助自动驾驶等复杂任务。

值得注意的是,RK芯片与三星ExynosAutoV9芯片同属8nm制程,我们认为能够表明RK在高算力和车载应用方面的潜力。公司曾通过RK和RK两款旗舰芯片赢得了大量市场收益,奠定了公司的行业地位,如今再通过RK新一代器件芯片,有望在原有的多媒体处理芯片的基础上,打开在通用计算乃至边缘服务器计算芯片的市场,成为未来成长的新起点。

出身于小AIoT,迈入大AIoT赛道。从公开资料获得的瑞芯微产品布局来看,年以前产品应用以平板、物联网、音频、机顶盒等小AIoT领域为主。自以后,公司产品开始转向视觉和AI应用为主,多款芯片带有都带有AINPU算力,如14nmFinFET的RV1和8nm的RK。可以认为,随着公司的发展,公司具备有完整SoC中所有模块设计能力:CPU/GPU、I/O、Wi-Fi/BT、Audio/Video编解码、NPU等(除了基带),有了充足的积累而往更高的技术方向发展,即高算力、AI等方向(通用计算、边缘计算等)。同时,随着公司芯片设计能力进一步提升,公司有了使用更先进制程的机会,可以不断与顶尖的、具备先进制程的晶圆厂合作,获得使用先进工艺设计芯片的宝贵经验,拉开与传统AIoT芯片设计公司的差距。

4.2.鸿蒙推动生态蓬勃发展,AIoT芯片需求高涨

华为发布鸿蒙系统,推动物联网生态发展。华为发布的鸿蒙系统,通过新一代底层系统的设计优化,便捷开发者应用部署,为消费者带来友好的用户体验,有望打通物联网生态壁垒,推动物联网生态大发展。随着AIoT产品使用体验的改善,消费者接受度的提高,行业巨头的大力推动,物联网终端将不断向多样化发展,物联网产品的渗透率将持续提高,将带动各类智能应用处理芯片以及电源管理芯片的发展。

4.3.精诚合作,保障产能资源

全球晶圆供应紧张,精诚合作保障产能。瑞芯微拥有近20年芯片设计与流片经验,与主流晶圆厂格罗方德、中芯国际和台积电有着长期稳定的合作关系,在晶圆产能不足之时,公司的供应有望获得保障。新型中小型芯片设计企业,如难以获得稳定产能保障,将难以保障出货供应,我们看好瑞芯微在晶圆供给紧张时能够稳定保障产能,而实现更高速的增长。

(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。)

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