從「做生意」的角度看半導體行業,晶片設計的投資邏輯是什麼?

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從「做生意」的角度看半導體行業，晶片設計的投資邏輯是什麼?

2019年10月30日 19:06:52

國信證券

本文來自 微信公眾號「學恆的海外觀察」，作者：何立中。

報告摘要

美國壟斷晶片供應，亞太是最大需求市場

本篇報告不同於一般的行業專題，我們從「做生意」的角度，分析半導體產業現階段的生態建設、業績增長、以及估值邏輯。2018年美國晶片公司全球市場份額佔比超過50%。2018全球fabless晶片設計公司前十名公司中，美國佔據6家，中國大陸只有海思，中國臺灣有3家。亞太是晶片需求大戶佔60%，一是因為擁有眾多晶片下遊產業，是全球工廠;二是亞太地區人口眾多，電子設備市場需求大。

生態：合作夥伴、底層架構、高級人才、EDA軟體

技術的發展是從點到面，逐漸複雜。產業的發展也是從單一點突破，最後形成上下遊產業鏈。伴隨著技術變複雜和產業鏈延伸，市場形成穩定的生態結構，外來者想進入就變得更加困難。對於晶片設計來說，EDA軟體、底層架構、合作夥伴與客戶、高端技術人才是晶片設計的四大生態壁壘。

業績角度：倒金字塔結構對後來者不利

晶片市場是倒金字塔結構、巨頭壟斷市場，後來者很難從低端產品積累利潤再向高端產品發展。一般的行業是金字塔結構，低端產品佔據大部分市場份額，高端產品雖然利潤率高，但是市場份額低。而晶片市場銷量最高的，是技術最先進的高端產品。隨著晶片性能快速提升，行業格局變成：技術最先進的產品，單價高、利潤率高、出貨量大，是性價比最高的產品。

估值：行業估值整體上升，不能套用網際網路邏輯

過去十年全球晶片設計龍頭估值有提升，選對科技發展賽道的公司、競爭壁壘大的公司、營業利潤率提升的公司估值有明顯提升。

高端人才稀缺，但人才供應充足

首先，2017年晶片專業領域的畢業生中，僅有12%左右的畢業生進入本行業就業。其次，行業平均薪酬較低。BOSS直聘統計的2019年晶片人才平均招聘月薪10420元，十年工作經驗人才平均招聘月薪19550元，僅為同等軟體人才薪資的一半。真正稀缺的是高級人才，要從海外巨頭公司引進。

通過併購可以做大，但要聚焦細分領域

通過收購和剝離，聚焦細分領域，實現業務專業化的公司，營業利潤率會提升。例如德州儀器、恩智浦。追求多樣化的併購，利潤率並未提升。例如英特爾收購安全業務的McAfee，嵌入式軟體的Wind River，FPGA的Altera，收購增加了收入佔比達到14%，但是營業利潤率未提升，估值也未提高。

投資建議

從應用領域優先順序：消費、工業、汽車;從產品看優先電晶體個數少的、功能單一的、工藝簡單的、新的晶片產品;從公司角度看優先選擇合作夥伴多的公司，有利於搭建自己的生態。從併購看，聚焦主業做併購的公司。

行業投資風險

第一，高估值被證偽，「估值破產」。第二，資金無法支撐前期長時間的研發、流片，導致「流片破產」。第三，低端晶片積累的利潤無法支撐研發高端晶片，導致「發展破產」。第四，行業龍頭向下拓展低端晶片，導致「競爭破產」。

報告正文

投資摘要

本篇報告不同於一般的行業專題，我們從「做生意」的角度，分析半導體產業現階段的生態建設、業績增長、以及估值邏輯。

關鍵結論

一、技術的發展是從點到面，逐漸複雜。產業的發展也是從單一點突破，最後形成上下遊產業鏈。伴隨著技術變複雜和產業鏈延伸，市場形成穩定的生態結構，外來者想進入就變得更加困難。對於晶片設計來說，EDA軟體、底層架構、合作夥伴與客戶、技術人才是晶片設計的四大生態壁壘。

二、半導體行業整體增速慢，發展趨於成熟，個體公司的高增長難以為繼，新產品的銷量增長無法長期對衝銷售單價的下降。晶片市場是倒金字塔結構、巨頭壟斷市場，後來者很難從低端產品積累利潤再向高端產品發展。

三、過去十年全球晶片設計龍頭估值有提升，選對科技發展賽道的公司、競爭壁壘大的公司、利潤率高的公司估值較高。與市場認知不同之處

第一，市場認為晶片設計的難點在於技術;我們認為技術不再是核心壁壘，晶片設計出來沒有客戶使用的生態壁壘才是國內晶片設計公司最需突破的邊界。

第二，市場認為國內缺少晶片設計人才;我們認為國內晶片設計人才過剩，一是因為晶片設計相關專業畢業生從事晶片設計的比例很低只有12%，二是國內晶片設計工程師的待遇遠低於網際網路從業人員。

第三，市場認為國內晶片設計公司先從低端晶片做起，積累經驗和利潤之後再做高端;我們認為晶片是倒金字塔結構，越低端的晶片利潤規模越小，無法積累足夠利潤來支撐高端產品的開發。

第四，市場認為國內晶片設計要直接和英特爾、德州儀器等巨頭競爭實現國產化替代，我們認為要避開現有巨頭的產品，從市場的新需求新產品做起，例如國內的生物識別類的晶片已經獲得成功。

第五，市場認為晶片設計公司要通過併購擴大規模實現多樣化;我們認為聚焦細分領域的併購有利於提升營業利潤率，才能提升公司價值。

第六，市場認為國內的晶片公司要給高估值;我們認為晶片不同於網際網路，過去的網際網路初創公司是新產品新商業模式面向新市場，而國內大部分晶片公司是用同樣的產品同樣的商業模式，與行業巨頭競爭。投資建議從應用領域優先選擇消費、工業、汽車;從產品分類優先選擇電晶體個數少的、功能單一的、工藝簡單的、新的晶片產品;從公司角度看優先選擇合作夥伴多的公司，有利於搭建自己的生態。

行業投資風險

第一，高估值被證偽，導致「估值破產」。

第二，晶片設計周期長，資金無法支撐長時間的前期研發和流片投入，導致「流片破產」。

第三，低端的晶片利潤積累，無法支撐研發高端晶片，導致「發展破產」。第四，全球的行業龍頭向下拓展低端晶片，導致「競爭破產」。

美國壟斷供應亞太壟斷需求

集成電路是半導體最大組成部分

中長期看，作為科技制高點的半導體將成為國內和全球貿易、科技的焦點，在實業和資本市場都將不會平靜。理解了半導體產業，才能把握科技發展趨勢。在深入研究半導體行業之前，我們首先明確行業基本概念。半導體包括光電子、傳感器、微電子;其中的微電子是重中之重。集成電路(Integrated Circuit，簡稱IC)是微電子中的核心，CPU、GPU、FPGA、NPU等都屬於此類，一塊晶片上包含很多電晶體。廣義晶片指光電子、傳感器、微電子產品，狹義晶片單指集成電路。

2018年集成電路佔半導體84%份額，在集成電路中，存儲器、邏輯電路、微處理器、模擬電路分別佔40%、28%、17%、15%。

亞太是集成電路需求大戶

從晶片需求看，亞太地區佔60%的市場需求，一是因為日本、韓國、中國大陸、中國臺灣地區擁有眾多IC下遊產業，是全球工廠;二是亞太地區人口眾多，電子設備市場需求大。

美國主導晶片供應2018年美國晶片公司依然主導了整個晶片市場，全球市場份額佔比超過50%。IC設計公司按照是否擁有工廠，分為無晶圓工廠的fabless模式，有晶圓工廠的IDM模式。

美國無晶圓廠晶片公司佔據全球68%分市場份額，而美國有晶圓廠晶片公司佔據全球46%分市場份額，兩者合計市場份額為52%。排名第二的是韓國，無晶圓廠、有晶圓廠全球市場份額分別為不到1%、35%，合計市場份額27%。第三名的日本，無晶圓廠、有晶圓廠全球市場份額分別為不到1%、9%，合計市場份額7%。歐盟的無晶圓廠、有晶圓廠全球市場份額分別為2%、7%，合計市場份額6%。

中國大陸，無晶圓廠、有晶圓廠全球市場份額分別為13%、不到1%，合計市場份額3%，中國大陸IC公司主要為無晶圓廠公司。

行業前十主要在美國2018全球fabless晶片設計公司前十名公司中，美國佔據6家，中國大陸只有海思，中國臺灣有3家。

細分領域龍頭市值都超過百億美元，CPU龍頭英特爾、GPU龍頭英偉達、模擬晶片龍頭德州儀器等。

生態的邊界

晶片設計的四大生態邊界技術的發展是從點到面，逐漸複雜。產業的發展也是從單一點突破，最後形成上下遊產業鏈。伴隨著技術變複雜和產業鏈延伸，市場形成穩定的生態結構，外來者想進入就變得更加困難。對於晶片設計來說，EDA軟體、底層架構、合作夥伴與客戶、技術人才是晶片設計的四大生態壁壘。

EDA軟體與設計製造綁定EDA(電子設計自動化Electronics Design Automation)是設計電子晶片必需的軟體，包括IC 電路設計、設計布線、驗證和仿真，測試等所有方面。EDA軟體是 IC設計最上遊、最高端的產業。行業存在高度壟斷，前3家EDA公司(Synopsys、Cadence、Mentor)客戶提供完整的前後端技術方案，壟斷了晶片設計95%以上的市場。把EDA放在最前面是因為國內無法替代，EDA軟體被禁後，設計寸步難行。

EDA軟體是工業化軟體，壁壘不在於軟體算法、模型，而是需要與國際上的主流foundry廠合作，讓foundry提供各種支持。這種合作的壁壘很高，對於foundry廠來說，需要投入相當大的資源和成本，沒有動力去培養新的EDA合作夥伴。因為對foundry來說，培養新的EDA合作夥伴，需要投入更多的資源，但是更多和EDA合作方並不能帶來增量收入。另外，國內的EDA軟體研發人才少，軟體開發人才大多數被網際網路和金融行業吸引，導致EDA軟體研發人才嚴重不足。

其實，從EDA行業龍頭發展歷程看，EDA行業是厚積薄發的生意，需要很長的前期積累。Synopsys和cadence兩大巨頭為了維持行業地位和緊跟技術發展，他們的研發費用分別高達35%、40%+。Synopsys在1986年成立，至今33年的歷史，才取得31億美元的收入(2018年)。Cadence在1988年成立，至今有31年的歷史才取得21億美元的收入(2018年)。如果有新進入者首先需要經歷無收入的巨額投入和有收入的虧損階段，從企業經營的角度看，沒有動力新進EDA行業，除非不能使用現有EDA廠商的產品。

底層架構和作業系統綁定處理器架構是CPU廠商給屬於同一系列的CPU產品定的一個規範，用硬體電路實現指令集所規定的操作運算，處理器架構設計是目前晶片產業的最高層級和最重要的層級。處理器底層架構的生態邊界體現在兩方面，一是技術難度高，新進入者很難做出來;二是做出來之後，沒有匹配的作業系統和應用軟體。

因為不同的作業系統、應用軟體都是建立在對應的底層處理器架構之上，現有的作業系統和應用都是建立在現有的底層架構之上。例如英特爾的CPU和微軟的windows，ARM系列晶片和安卓系統及應用，蘋果處理器與IOS系統及應用。CPU分類主要分有兩大陣營，一是 以intel和AMD的複雜指令集(CRIC)，二是ARM、MIPS、POWERPC、RISC-V精簡指令集(RISC)。

現在主流處理器架構是PC處理器x86和手機處理器ARM，x86架構被Intel（INTC.US）和AMD（AMD.US）壟斷，ARM架構被ARM公司壟斷。其他處理器設計公司想自主設計就要有授權，ARM的授權分為3種：一是指令集架構級別的授權，蘋果和華為就是指令集架構授權(華為ARMV8);二是IP核(軟核)授權，無法對指令集架構修改，只能修改IP核;三是IP核(硬核)授權，一切不能改動，包括工藝參數選擇，直接調用。

以ARM給高通（QCOM.US）、華為授權為例:高通的驍龍855獲得的是ARM的IP核的授權， 855晶片介紹中有「Build on Arm Cortex Technology」字樣，高通在購買的ARM的IP核的基礎上進行了修改，ARM按照高通要求進行深度定製，高通將這個IP核重新命名為Kryo。華為海思麒麟980購買的是ARM IP核的授權，麒麟980採用了Cortex-A76 Based CPU，並基於Cortex-A76的IP核進行了改動，但修改和定製幅度比高通少。

假如ARM以後不給中國廠商授權IP核：一是當ARM發布下一代IP核(例如Cortex-A77、78、79)後，華為只能使用ARM V8架構自主設計IP核跟進，研發速度和資金投入是關鍵。而高通可以直接通過這個新IP核定製高通855之後的下一代晶片。二是當ARM發布下一代指令集架構(例如ARMV9、V10)時，華為需要在ARMV8的基礎上自主開放出ARMV9指令集架構，技術難度比IP核大很多，同時華為自創的「ARMV9」生態系統需要和ARM系統兼容。需要合作夥伴生態的「陪練」

什麼是生態?

在二級市場行業研究範疇內，就是有人願意合作、共贏。在晶片設計領域，體現在晶片正式量產之前，有合作夥伴提供支持、試用，有客戶願意當晶片設計公司的「小白鼠」。一般硬體在使用前就能確定參數是否合格，而晶片不同，穩定性等參數需要在實際使用中檢驗，這一點類似動力電池，但是又比動力電池複雜，動力電池更換容易，晶片是系統的基礎，更換晶片就要更換系統，推倒重來。

所以，國產晶片之難，不僅是技術本身，更在於做出來之後，沒有生態支持。首先，設計出的晶片沒人敢用，這是現階段國產晶片設計公司面臨的最大問題，擁有「陪練」的生態是晶片設計公司的壁壘。因為很多問題是在應用過程中發現的，通過多次迭代才能「通暢」應用。最重要的是，現在的新進入者的第一代晶片就要與高級應用匹配、出現的問題多、難度大。例如，有些國產的晶片在性能參數上已經可以與國外晶片相當，但是運行過程中就會出現卡頓。

其次，複雜的高等級晶片，除了終端應用客戶當「小白鼠」之外，還需要中間方案解決商的支持。國產晶片缺乏工程板卡級的支持，而英特爾、高通等國外晶片企業對下遊廠商板卡級有很多支持，把硬體設備驅動、緩存、系統總線、中斷控制器和系統引導模塊等打包支持。

如果晶片設計廠商自己做晶片的板卡級服務，一是能力有限，每家晶片設計公司要服務眾多客戶，每家客戶的晶片應用環境不同，無法全部覆蓋;二是成本高、不划算。如果有團隊為硬體製造商、系統集成商和應用軟體開發商提供基於國產晶片的自主可控硬體的增強板卡級支持包和相關技術支持，配合國產晶片廠商提供的國產晶片開發板，就可以讓企業方便快捷的生產研發出各種自主可控電子信息產品和信息系統解決方案。

能夠填補中間的板卡級服務環節的廠商，需要很強的技術能力，一是需要熟悉晶片，在晶片性能、功耗、成本之間尋求平衡，二是要對具體應用場景有深刻的理解、熟悉各種軟體作業系統和應用程式，要完成這樣的技術重構有很大技術挑戰。高端人才稀缺，但人才供應充足與市場觀點不同，市場認為集成電路人才極度稀缺。

我們認為，國內集成電路行業人才需求是偽需求。國產化率低、進口額超過石油等事實，不能說明行業人才需求旺盛，只能說明市場規模大、國產產品落後。首先，集成電路專業畢業生進入本行業比例較低。根據《中國集成電路產業人才白皮書(2017-2018)》調查，2017年集成電路專業領域的所有畢業生中，僅有12%左右的畢業生進入本行業就業，而與集成電路強相關的四個專業畢業生進入本行業的比例約為36%左右。

大部分都流向了網際網路、計算機軟體、IT服務、通信和房地產行業。其次，行業平均薪酬較低。BOSS直聘統計的2019年晶片人才平均招聘月薪為10420元，十年工作經驗人才平均招聘月薪為19550元，僅為同等工作年限的軟體人才薪資的一半。

本專業畢業生從事比例低、行業平均薪酬低。這是偽市場、偽需求的結果，原因有兩種可能性：一是是集成電路行業人才需求不旺盛，供大於求，薪酬低;二是因為國內晶片設計行業的低端技術和產品無法與國外的先進技術和產品競爭，導致企業不賺錢，也就無法支付與軟體行業媲美的薪酬。沒有有效市場、無法支付具有吸引力的薪酬，就無法聚集高端人才。而集成電路設計是技術密集型、人才密集型行業，沒有人，就無法做出有競爭力的產品。

業績的邊界

行業增速慢，與GDP相當

根據全球半導體貿易統計協會(WSTS)預計2019年全球半導體銷售額預計4120億美元，同比下降12.1%。從1999年至2019年20年間，全球半導體複合增速只有5.2%。如果僅從增長速度看，半導體行業並不是一個高增長的市場。另外，從每年的增速看，半導體行業增速不穩定。從規模的增速和穩定性看，半導體行業並不具有投資吸引力。\

美國、日本韓國、歐洲的半導體產業發展遠早於國內，整體已經進入成熟穩定階段。另外，半導體是信息技術的基礎，終端用戶是計算機汽車通信，與宏觀經濟相關性較高，所以，從全球範圍看，半導體行業的增速和GDP相關性高是合理的。從半導體產業內部看，由於併購增多，晶片製造商數量越來越少，資本支出佔營收比穩定，全球GDP與半導體市場增速相關性越來越高。

收入高增長難以為繼上文已經論述，半導體行業整體增速慢，所以行業內的個體的增速也較低。以美股大於10億美元的34家晶片設計公司為例，英特爾、AMD電腦CPU兩大巨頭5年複合增長率只有6.1%、4.1%。模擬晶片龍頭TI德州儀器、過去5年複合增長率只有4.9%。CPU和模擬晶片是技術壁壘最高的兩大領域，龍頭增速和行業增速基本一致。截至2018年連續兩年增速超過10%的有9家公司，佔比26%;連續三年增速超過10%只有4家，佔比12%。

增長驅動有三種：

一是併購，例如博通、微芯科技、賽普拉斯;。1)5年複合增長率最高的博通主要是靠收購帶來增長，例如在2014~2018期間它收購了PLX、Emulex、原博通、BrocadeCommunications Systems、CA Technologies。2)5年複合增長28%的賽普拉斯，主要靠2014年收購spansion拉動，到2018年收入增長率只有6.7%。5年複合增速22.6%的微芯科技，2016年收購Atmel當年收入增長56.8%，2018年收購Microsemi當年收入增長34.4%。3)5年複合增速18.7%的ADI(亞德諾)主要靠2017年收購的Linear、2018年收購的Symeo，而其在2012~2016年的收入增速很不穩定，有2年還是下降的。

二是需求短期爆發，2016~2018年挖礦晶片帶動英偉達收入增長，2016~2017手機存儲拉動增長的美光科技。

三是推出新品，受到市場認可。例如AMD在2017年推出了Radeo顯卡和銳龍處理器，到2018年AMD繼續依靠升級的銳龍、霄龍、Radeon顯卡產品帶動收入增長23.3%。

銷量增長無法長期對衝單價下降晶片雖然是硬體裡面技術含量最高的產品，但是技術壁壘不高的晶片，也不一定是很賺錢的生意。大部分晶片企業的出貨量小，晶片產品單價低，想要做大收入規模很難。與消費產品不同，除了特殊時期的存儲器和處理器晶片，一般的晶片價格是逐漸走低的。晶片設計公司想要提升業績的規模，只能靠提升銷量，用銷量的增幅對衝單價的下滑。但是晶片銷量不可能無限增長，各種智能終端是由很多晶片組成的，不可能出現某一款晶片銷量單獨增長，畢竟長期看，過去20年半導體行業複合增速只有5.2%。

案例一：樂鑫科技，主要做wifi和藍牙晶片，wifi 和藍牙技術解決方案。產品用於行動裝置、家用電器、工業設備和對安全性能要求高的應用場景中。2018樂鑫的晶片收入3.2億元，晶片銷量7597萬顆，晶片單價呈現下降趨勢。要擴大規模，只能靠提升銷量。但是，由於藍牙晶片技術壁壘不高，競爭激烈，從事TWS藍牙晶片的廠商不但有高通和Cypress等外商，還有來自中國臺灣的原相、絡達和瑞昱，中國大陸的恆玄、華為、鉅芯、紫光展銳、傑理和中科藍訊等廠商。

想要提升銷量就得降價，中長期看，銷量增長無法對衝單價的下降。據半導體行業觀察獲悉，2019年10月，珠海傑理和中科藍訊的TWS藍牙耳機晶片的售價已經殺到了1.6元人民幣，而其他廠商的晶片還處於1.6美元的階段，這兩家廠商的藍牙晶片月出貨量高達50KK、70KK。

從宏觀的行業角度看，預計到2023年藍牙設備出貨量54億部，假設每部設備使用1片藍牙晶片，一共出貨54億顆藍牙晶片，假設未來藍牙晶片價格到3元，市場規模只有162億元。

案例二：聖邦股份，主要做模擬晶片，有16大類1200餘款產品，平均每顆晶片銷售單價只有0.3元左右，且呈現下降趨勢。2018年銷量20.2億顆晶片，平均每款晶片銷售量169萬顆。

案例三：匯頂科技，主要做指紋識別晶片和電容觸控晶片。2018年電容觸控晶片銷售量10.7億顆，指紋識別晶片銷售量12億顆，其中83%來自手機。手機的銷量決定了指紋識別晶片的市場規模，2018年全球智慧型手機銷量14億部，從此角度看2018年指紋識別晶片市場飽和度達到86%。指紋識別晶片的市場規模的天花板就是手機銷量的天花板。

從單價看，匯頂科技整體晶片單價下降到2018年的6.33元。公司近3年未公布指紋識別晶片的價格，從招股說明書發現，公司指紋識別晶片的價格從2014年的61.1元下降到2015年的22.8元，下降幅度達到63%。

利潤率很難提升產品決定利潤率，只要產品的種類不變，晶片設計公司的利潤率很難提升，能夠維持在一定的水平已經很不錯了。雖然英特爾是PC處理器的龍頭、高通是手機處理器的龍頭，二者的毛利率也是從2010年至2018年呈下降趨勢(高通去掉專利費，毛利率也是下降的)。

過去的9年間，大部分晶片設計公司的毛利率只能維持或者下降，原因有：l 一是競爭激烈，最頂端的處理器晶片，聯發科、展訊等和高通競爭，AMD和英特爾競爭，其他技術壁壘較低的晶片競爭更加激烈。l 二是英特爾、高通的處理器是數字晶片，對工藝要求高，先進工藝帶來高製造成本。l 三是單一晶片產品出貨量小，市場分散，單一設計企業無法形成對下遊代工廠的議價能力，不能從成本端提升毛利率。例如樂鑫科技wifi與藍牙晶片的毛利率從2018上半年的52.5%下降到2019年上半年的47.6%。

只有個別公司的毛利率穩定向上突破，例如德州儀器、英偉達、恩智浦、2015年之後的美光科技、美信、意法半導體、思佳訊。毛利率上升的公司有以下特徵： 一是短期舊需求激增，例如美光科技，因為手機存儲需求激增導致存儲晶片價格上漲。二是短期新應用需求出現，例如英偉達的GPU用於比特幣挖礦和人工智慧計算。三是德州儀器、恩智浦等模擬晶片設計公司，雖然營業收入微增，但是毛利率卻在提升。

原因有：1)電源管理、信號轉換、汽車電子三大需求推動，ICinsights預測模擬晶片增速6.9%超過晶片市場整體增速;2)處理器、存儲器等數字晶片需要經常提升工藝，例如10nm到7nm，導致製造成本高。而模擬晶片使用的工藝更新速度慢，成本隨著產線折舊完成，利潤率會逐漸提升。

在此我們可以得出另一個結論：有自己的晶圓廠是模擬晶片設計廠商成長壯大的必要條件。從商業模式來看，高品質的模擬產品需要設計和工藝緊密結合，晶圓廠和設計商雙方充分的交流才能開發出有特色、有競爭力的產品。

一是因為模擬晶片工藝更新慢，晶圓廠的使用時間超過折舊時間，這種自建晶圓廠的IDM模式有利於未來降低成本提升毛利率。二是模擬晶片廠在設計和生產製造環節，都有多樣性需求、定製化程度高，如果沒有自身的晶圓廠，就無法在產品的質量、性能，甚至產能上得到保證。

國外廠商一般會根據應用需求定義開發新的產品——設計、工藝、應用構成了一個產品定義的穩定三角，國內缺少代工廠的支持，很難形成設計和工藝結合的機會。市場倒金字塔結構對龍頭有利一般的行業是金字塔結構，低端產品佔據大部分市場份額，高端產品雖然利潤率高，但是市場份額低。而晶片市場銷量最高的，是技術最先進的高端產品。例如每部手機都要用到處理器和存儲器，而不一定每部手機都用到指紋識別晶片、藍牙晶片、NFC晶片等技術壁壘較低的晶片。

以汽車為例，每年豪華乘用車銷量佔比都在10%以下，呈現金字塔結構。而集成電路行業中，技術難度最高的處理器和存儲器市場佔比達到52%。

金字塔結構的行業中，新進入者可以利用低成本優勢，搶佔低端市場。原行業壟斷經營者無法對抗這樣的價格戰，就只得放棄低端市場，退守高端市場。此時，高端市場的利潤率比原來高，但總的利潤卻下降。中國企業在低端市場就積累利潤、人才和技術，然後再向上爬升，最終攻佔高端市場。例如手機鏡頭、攝像模組、顯示屏幕等行業，都是這種升級路徑。

但是，晶片行業不同，隨著晶片性能快速提升，行業格局變成：技術最先進的產品，單價高、利潤率高、出貨量大，是性價比最高的產品。例如高端處理器(CPU)超4000元，而低端處理器(MCU)價格只有個位數。這種格局不利於新進入者，因為新進入者無法從晶片的低端市場獲得利潤，也就難以積累人才和技術，所以，目前電腦CPU、手機處理器都是寡頭壟斷。例如，隨著製造工藝提升，上遊晶片設計費用越來越高。根據IBS的測算，10nm晶片的開發成本已經超過了1.7億美元，7nm接近3億美元，5nm超過5億美元。

基於3nm開發NVIDIA GPU，設計成本將高達15億美元。前期的巨額投入可以通過出貨量分攤，以目前最主流華為麒麟980的7nm手機晶片為例，假設出貨量1億顆，每顆晶片分攤研發成本3美元，假設全球年銷售14億部手機都使用該晶片，那麼每顆晶片的分攤研發成本0.21美元。

估值的邊界

估值有明顯提升首先，從市盈率角度看估值變化，由於晶片設計公司盈利波動大，甚至個別年份出現虧損，所以我們選擇業績相對穩定的公司。Intel錯失移動網際網路主賽道估值未提升。淨利潤從2009年的43.7億美元增長380%到2018年的210.5億美元，但是2010年以來Intel的PETTM波動較小，10年均值20.1倍，中位數20.6倍。Intel市值是業績驅動的，雖然Intel寡頭壟斷電腦CPU，但錯失移動網際網路，市場給予其的估值不高。英偉達人工智慧主賽道和事件驅動(挖礦)提升估值。2010至2019年10月23日英偉達的PETTM均值28.5倍，中位數24.4倍。市盈率從2011年的13倍提升到2019年10月的39倍。受到比特幣挖礦帶來的過渡繁榮，英偉達2016、2017淨利潤增速達171%、83%，帶動英偉達在此期間市盈率處於上升期。2018至今GPU用於人工智慧計算的預期使得市盈率估值保持在35倍左右。

模擬晶片壁壘高，龍頭TI和ADI的估值有提升。2011至2019年TI的PETTM市盈率從10倍上升至23倍，大部分時間裡保持在21倍左右，期間的均值20.1倍，中位數20.6倍，較ADI的估值更加穩定。TI的淨利潤從2010年的32.3億美元增長72%至2018年的55.8億美元.2011至2019年ADI的PETTM市盈率從10倍上升至28倍，大部分時間裡保持在24倍左右，期間的均值24.3倍，中位數23.9倍。ADI的淨利潤從2010年的7.5億美元增長111%至2018年的15億美元。

模擬晶片的壁壘很高，設計數字晶片只需要懂電路、會寫軟體，而模擬晶片設計需要懂器件、熟悉工藝、懂得半導體物理，需要靈感，是一門藝術活。剛畢業的學生也可以從事數字晶片設計，而模擬晶片設計需要很多年的經驗。從全球前10模擬晶片廠商排名變遷也可以看出，德州儀器、ADI、意法半導體、美信、恩智浦、英飛凌、瑞薩等長期排名前十。所以，隨著時間的推移，模擬晶片廠商積累的經驗越多，壁壘越高，有理由提升估值。

高通估值提升。高通在2010~2017年PETTM保持在18.5倍左右，進入2019年保持在31.6倍左右。一是高通手機處理器趕上了移動網際網路浪潮，二是佔比25%的專利收入是「坐地收費」的穩定商業模式，因此還被各地區反壟斷。博通估值提升。博通競購較多，且自身盈利不穩定，市盈率波動較大，2009~2018年博通的淨利潤分別為-0.4/4.2/5.5/5.6/5.5/2.6/13.6/-17.4/16.9/122.6億美元。2011市盈率15倍，到2019年上升至33倍左右。博通的產品豐富，都可以應用於移動網際網路，估值有提升。

其次，我們從營業收入的角度，用PS看估值變化，營業收入波動較淨利潤小很多，我們認為PS的估值更能體現晶片設計公司估值的變化。我們以美股主流晶片設計公司為組合(德州儀器、亞德諾、博通 、英特爾、英偉達、高通、超威、賽普拉斯 、萊迪思、微芯科技、邁威爾 、美光、美信、 恩智浦 、安森美、QORVO 、意法半導體、思佳訊、賽靈思)看整體PS變化。從下圖明顯看出，上述19家公司的歷史PS均值和中位數，從2012年的2倍左右上升到2019年10月份的5倍左右，PS提升2.5倍，估值有明顯的提升。我們再將19家公司歷史估值的均值(19家公司在同一時間的估值平均，橫向均值)再求均值(縱向均值)得到3.5倍，歷史均值的中位數為3.4倍。

我們再從收入、淨利潤、股價漲幅的直觀角度看估值的變化。假設每年的12月31日股價已經體現當年的業績表現，取2008~2018年的營業收入、淨利潤、股價比較。過去10年AMD的市值全部靠估值提升。AMD在2008年PS平均在0.5倍，而2019年的PS維持在5倍左右，估值提升10倍。英偉達2008~2018營收增3.4倍，股價增17倍， PS從2009年的倍增加到2018年的10倍，估值提升5倍。德州儀器2008~2018營收增1.3倍，股價增6.8倍， PS從2008年的2倍增加到2018年的6倍，估值提升3倍。英特爾2008~2018營收增1.3倍，股價增6.8倍， PS保持3倍左右，PE維持在14倍左右，英特爾的市值是全部由業績驅動。

近三年計算和感知類的公司漲幅較好我們按照截至2019年10月21日10億美元以上的美股晶片設計公司31家，10年漲幅超過納斯達克指數的有14家。晶片設計的熱門股英特爾、高通的10年複合增長率只有14%、10%，而同期納斯達克指數10年複合漲幅14%。我們以3年複合漲幅為序，3年CAGR超過納斯達克指數的有19家，佔比61%。

我們分析這19家公司有以下特徵：一是產品構成是「計算」類的，例如英偉達、賽靈思、AMD等;二是產品構成是「感知」類的，例如模擬晶片為主的德州儀器、ADI。上述兩類公司的技術壁壘和生態壁壘高，需要長時間的沉澱積累，例如德州儀器1930年成立、ADI 1965年成立、賽靈思1984年成立、英偉達1993年成立。另外，這兩類公司也是未來人工智慧的主流。假設第三次科技浪潮(第一次PC網際網路、第二次移動網際網路)是人工智慧的話，就需要更多的設備實現物物、人物相連，需要處理感知自然界的模擬信號的模擬晶片，以及計算大數據的數字晶片。

利潤率越高估值越高繼續以19家美股主流晶片設計公司為樣本，估值用PS(晶片設計公司盈利波動太大，用市盈率研究沒意義)，我們發現，毛利潤率、營業利潤率越高的公司估值也越高。

例如2018年德州儀器營業利潤率達到44.6%、ADI的為31.3%、英偉達為32.5%、美信為34.2%、Skywork為34.1%、賽靈思為31.3%。過幾年以上這些公司的營業利潤率是逐漸提升或者保持在30%以上。2016~2018平均毛利率賽靈思69.6%、ADI為64.4%、德州儀器為63.7%、美信為61.8%、英偉達為61.6%。

初創公司估值不能套用網際網路估值邏輯市場習慣了網際網路和移動網際網路時代的不盈利的初創公司的高估值，總以為只要是科技公司，前期是否盈利無所謂，按照PS等給予高估值。如今，這種估值方法被套用在晶片設計公司上。

我們認為，環境不同、發展階段不同，晶片設計初創公司不應該給予高估值。亞馬遜、京東、美團點評等網際網路公司可以在初創期給高估值的原因是：l 一是這些公司的產品和商業模式對於現有市場，都是新事物。二是網際網路公司面向的是空白市場，要麼沒有競爭對手，要麼不會與競爭對手直接競爭，是高速增長的市場。三是具有區域性，例如京東、美團主要業務在國內，不會有亞馬遜等國際巨頭競爭。

而新的晶片設計公司不能給高估值的原因有：一是大部分晶片設計初創新公司做的產品與現有產品基本一致，且很難有商業模式創新。l 二是半導體市場整體增速只有5%左右，大部分晶片設計公司面向的是存量市場。l 三是晶片面向的全球市場，沒有區域性的差異，每家晶片初創公司都能在全球找到對應的強大對手。

投資機會

從應用領域看：消費、工業、車載難度提升

按照產品的應用領域看：1. 消費類、通訊類晶片難度低，國產化容易。2. 工業類的監控、圖像處理國內設計公司有機會。3. 車載類的因為認證要求和時間長，難度大。例如MCU在消費、物聯網領域有替代，替代辦法是將MCU裡面集成wifi、藍牙功能，但用於車載很難。從產品分類看：電晶體越多功能越多難度越大從產品分類看，分為數字、模擬與數模混合、射頻、功率器件、光電器件、傳感器與微機電系統集成電路。我們以四個角度看國內的投資機會：1. 電晶體個數越少的晶片。2. 功能單一化的晶片。3. 工藝簡單的晶片。4. 單價低的晶片。下圖中的分類，從上到下晶片含的電晶體個數越少、功能趨於單一化、工藝越簡單、單價相對降低，國內的設計企業的難度越小。例如國內指紋識別晶片、只有一個器電晶體的二極體、三極體等。

從公司角度看：合作夥伴越多越好我們以最典型、通用的應用在汽車、家電、工業設備等領域的MCU為例，國內MCU主要在中低端領域，高端領域很少。因為，MCU的價格佔整機成本的比例非常小，MCU價格低(最低1元左右)，國產MCU與進口MCU的價格差距已經不足以驅動高端用戶選擇新公司的、不成熟的國產MCU，出現「越不用越不成熟，越不成熟越不用」的惡性循環。

國內投資機會在於具有優質合作夥伴的公司，因為國內有MCU應用大市場。消費電子、工業控制、汽車電子、物聯網、人工智慧等，在中國都有大量的開發團隊和配套的支持體系，以及廣泛的消費群體和應用場景。我們在生態的邊界中論述過，晶片不同於其他硬體產品可以直接賣給客戶，大部分需要經銷商、方案商來銷售，需要很多的合作夥伴。其邏輯是：應用需求越多、解決方案提供商越多、晶片設計公司的產品推廣力度就越大。

從規模角度看：聚焦細分領域不做產品多樣化的公司隨著半導體行逐漸成熟，格局趨於穩定，通過併購增加擴大規模成為主要手段。因為，理論上半導體具有規模效應，規模越大，邊際成本降低。但是，這要分情況，規模是單領域的規模擴大，還是多領域的擴大。根據IC Insights的統計，大部分公司營業利潤和收入之間沒有相關性。下圖說明通過擴大規模來提升利潤率的措施並不有效。

聚焦細分領域的併購，營業利潤率提升。那些通過收購和剝離，聚焦細分領域，實現業務專業化的公司，利潤率會提升。最典型的是模擬晶片的龍頭德州儀器，40多年前的德州儀器能夠供應所有的半導體產品，而從2000年以來，德州儀器通過併購重組，重心聚焦模擬和電源產品，營業利潤率從2005年10%提升到2018年的45%。

2018年NXP的高性能混合信號佔比超達到96%，這項收入主要來自汽車和安全這兩個主要領域，該收入佔比從2009年的52%提升到2018年的96%，相應地，恩智浦的營業利潤率(調整商譽攤銷後)從2011年的6.2%逐漸上升到2018年的44.2%。

追求多樣化的併購，利潤率並未提升。為了增長和多樣化產品組合而進行收購的公司營業利潤率並未改善。英特爾在主營業務PC和伺服器的微處理器基礎上，在新領域中展開收購，例如收購安全性業務的McAfee，嵌入式軟體的Wind River，FPGA的Altera，這些收購增加的收入佔比達到14%，但是，並沒有帶來營業利潤率的增加，這也能解釋，為什麼過去十年裡，英特爾的估值並未獲得提升。

綜上，那些能夠聚焦主業進行規模擴張的公司，可以通過擴大規模來降低成本，提升營業利潤率，公司的價值能夠提升，是值得投資的標的。而那些通過併購，來追求業務多樣化的公司，並沒有能帶來利潤率的提升，也就沒有價值的提升，不是較好的投資標的。

投資建議

本報告論述的是半導體產業鏈上遊的晶片設計，我們看好國內的半導體上遊的晶片設計產業，上遊晶片設計公司越多，對下遊的代工需求越旺盛，有利於國內的半導體代工廠，國內兩大代工巨頭都在港股，我們在港股範圍內推薦華虹半導體和中芯國際。

1. 華虹半導體（01347）：公司專注特色工藝，收入增速強於全球市場

公司是全球領先的純晶圓代工企業，特別專注於嵌入式非易失性存儲器、功率器件、模擬與電源管理和邏輯及射頻等差異化特色工藝平臺，質量管理體系滿足汽車電子晶片生產的嚴苛要求。公司分立器件平臺繼續顯示出巨大的優勢，尤其是超級結、IGBT 和通用 MOSFET。預計分立器件在未來的需求仍將持續增長。2019年第二季度，全球半導體銷售額為982億美元，較去年同期減少16.8％

2019年上半年，全球銷售額同比下滑14.5％。全球半導體市場仍處於下滑期。全球主要地區和半導體產品類別銷售額均下降。正因為公司專注於嵌入式非易失性存儲器、功率器件、模擬與電源管理和邏輯及射頻等差異化特色工藝平臺，質量管理體系滿足汽車電子晶片生產的嚴苛要求。公司分立器件平臺繼續顯示出巨大的優勢，尤其是超級結、IGBT 和通用 MOSFET。分立器件在未來的需求仍將持續增長，從而帶動公司收入增長。

聚焦中小客戶分散風險

公司為了穩定增長，從一開始選擇的就是中小客戶戰略，從目標客戶角度選擇差異化競爭。因為小客戶的出貨量小，無法通過加大出貨量來分攤流片成本，公司服務的客戶的議價能力相對弱。大客戶的議價能力強，利潤率低，風險大，大客戶的訂單調整影響公司業績穩定性。

維持「買入」評級

預測2019~2021年收入分別為10.09億美元/16.69億美元/13.32億美元，增速分別為8.5%/15.8%/14%，2019~2021淨利潤分別為2.12億美元/2.36億美元/2.55億美元，增速分別為16.3%/11.2%/8.1，2019年10月27日股價對應2019 ~2021市盈率分別12.1倍/10.9倍/10.1倍。維持「買入」評級。

風險提示

新半導體器件工藝替代，下遊功率器件需求放緩，無錫廠不能按期量產。

2. 中芯國際（00981）：半導體代工龍頭，看好先進位程

大陸半導體製造龍頭：國資背景+技術型CEO

公司是我國大陸最大半導體代工廠，全球第五；最先進14nm工藝距離全球最先進的7nm只落後2代。前兩大股東為大唐電信和國家集成電路基金。

梁孟松、楊光磊加盟，有望複製英特爾2013~2018年的輝煌

2017年技術型CEO梁孟松加盟，2019年8月原臺積電研發處處長楊光磊加盟，有望帶領公司複製2013~2018年英特爾的輝煌。2013年~2018年技術型CEO科再奇任英特爾CEO，期間英特爾淨利潤下降9%，股價上漲157%。科再奇推動英特爾向物聯網及AI轉型，在IDM模式基礎上，引入代工服務。

貿易因素加速中芯國際成長

一是國內半導體需求增速超過GDP增速；二是國產晶片自給率很低，貿易因素加速國產替換；三是貿易問題導致上遊設計企業為了分散風險，將訂單從競爭對手轉移至中芯國際。

追趕者在成熟製程還有機會

除了7nm工藝的logic、RF晶片之外，公司的14nm（今年下半年貢獻收入）以上的技術都可以實現。例如，電源管理和指紋識別應用需求確保8寸廠滿產，物聯網、CMOS圖像傳感器、WiFi晶片需求拉動12寸業務增長。

維持「增持」評級

預計2019~2021年收入分別為32.93億美元/36.29億美元/40.64億美元，增速分別為-2%/10.2%/12%；淨利潤分別為0.81億美元/0.98億美元/1.17億美元，增速分別為-38.9%/20%/19.2%；對應2019~2021年市盈率分別48.5倍/38.6倍/30.2倍（2019年10月27日）。維持「增持」評級。

14nm工藝進展不及預期，全球產能鬆動，影響公司毛利率。

行業投資風險

第一，高估值被證偽，導致「估值破產」。

第二，晶片設計周期長，資金無法支撐長時間的前期研發和流片投入，導致「流片破產」。第三，低端的晶片利潤積累，無法支撐研發高端晶片，導致「發展破產」。第四，全球的行業龍頭向下拓展低端晶片，導致「競爭破產」。

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