FPGA市场空间广阔，FPGA软硬件生态系统建立极高的行业壁垒。根据Frost&Sullivan的数据，预计全球FPGA市场规模将从2021年的68.6亿美元增长至2025年的125.8亿美元，年均复合增长率约为16.4%；中国FPGA市场2020年的市场规模约150.3亿元，预计2025年中国FPGA市场规模将达到332.2亿元，复合增速为17.2%。FPGA需要由FPGA芯片、EDA软件及IP方案组成的软硬件生态系统共同支撑实现功能，逻辑容量、制程、SerDes速率等关键指标体现FPGA硬件技术水平，FPGAEDA软件工具非常复杂，FPGA软硬件生态系统建立了极高的行业壁垒。
　　安路科技为国内FPGA领导者，先发优势明显。根据Frost&Sullivan的数据，以出货量口径统计，2019年公司FPGA芯片在中国市场排名第四，在国产品牌中排名第一。安路科技中低端FPGA产品已可对标海外龙头厂商，并在高端产品领域不断追赶，公司完善的产品矩阵获得客户认可，且拥有国内少数全流程自主开发的FPGA专用软件。安路科技在国内厂商中先发优势明显，由于FPGA软硬件生态体系建立的极高的行业壁垒和用户粘性，未来有望在国内厂商中继续保持优势，成为中国FPGA领域的Xilinx和Intel。
　　安路科技不断拓展产品品类、规格及下游应用领域，国产替代势如破竹。公司的产品品类从早期的EAGLE、ELF系列拓展PHOENIX、FPSoC系列，目前形成四大产品系列，各产品系列不断研发新规格并持续迭代升级；公司在网络通信、消费电子、工业控制和数据中心等领域均能保持稳健的成长，并不断拓展无人机、自动驾驶、智慧城市等新兴领域，为公司未来的持续高速成长提供重要动力。目前国际贸易冲突加剧，FPGA国产替代需求迫切，安路科技作为国内具有先发优势的FPGA领导企业，国产替代势如破竹。
　　盈利预测与投资建议。我们预计公司2022-2024年营收为10.58/16.00/23.47亿元，同比增长55.89%/51.22%/46.72%；2022-2024年归母净利润为0.60/1.13/2.03亿元，同比增长293.51%/90.06/79.22%。参考可比公司的估值水平，考虑FPGA软硬件生态系统建立极高的行业壁垒，安路科技作为国内FPGA市场领导者，先发优势明显，国产替代空间广阔，未来几年仍处于高速成长期，我们给予公司2023年20倍PS，对应2023年目标价80元，首次覆盖给予“买入”投资评级。
　　风险提示：研发进展不及预期风险，行业竞争加剧风险，客户集中度较高风险，下游需求不及预期风险。
　　

研究报告全文：半导体分析师乔琪登记编码S0730520090001国内FPGA领导者国产替代势如破竹qiaoqiccnewcom021-50586985安路科技688107公司深度分析证券研究报告-公司深度分析买入首次市场数据2023-02-03发布日期2023年02月06日收盘价元6829投资要点一年内最高最低元82493268FPGA市场空间广阔FPGA软硬件生态系统建立极高的行业壁垒沪深300指数414163根据FrostSullivan的数据预计全球FPGA市场规模将从2021市净率倍1713年的686亿美元增长至2025年的1258亿美元年均复合增长率流通市值亿元12976约为164中国FPGA市场2020年的市场规模约1503亿元基础数据2022-09-30预计2025年中国FPGA市场规模将达到3322亿元复合增速为每股净资产元399172FPGA需要由FPGA芯片EDA软件及IP方案组成的软每股经营现金流元000硬件生态系统共同支撑实现功能逻辑容量制程SerDes速率毛利率3888等关键指标体现FPGA硬件技术水平FPGAEDA软件工具非常净资产收益率摊薄150复杂FPGA软硬件生态系统建立了极高的行业壁垒资产负债率1276安路科技为国内领导者先发优势明显根据总股本流通股万股40010001900130FPGAFrostSullivan的数据以出货量口径统计年公司芯片在中国市场B股H股万股0000002019FPGA排名第四在国产品牌中排名第一安路科技中低端FPGA产品已个股相对沪深300指数表现可对标海外龙头厂商并在高端产品领域不断追赶公司完善的产安路科技沪深300品矩阵获得客户认可且拥有国内少数全流程自主开发的FPGA2615专用软件安路科技在国内厂商中先发优势明显由于FPGA软硬4-7件生态体系建立的极高的行业壁垒和用户粘性未来有望在国内厂-17商中继续保持优势成为中国FPGA领域的Xilinx和Intel-28202202202206202210202302-39-50安路科技不断拓展产品品类规格及下游应用领域国产替代势如破竹公司的产品品类从早期的EAGLEELF系列拓展PHOENIX资料来源中原证券FPSoC系列目前形成四大产品系列各产品系列不断研发新规相关报告格并持续迭代升级公司在网络通信消费电子工业控制和数据中心等领域均能保持稳健的成长并不断拓展无人机自动驾驶智慧城市等新兴领域为公司未来的持续高速成长提供重要动力目前国际贸易冲突加剧FPGA国产替代需求迫切安路科技作为国内具有先发优势的FPGA领导企业国产替代势如破竹联系人马嶔琦盈利预测与投资建议我们预计公司2022-2024年营收为电话021-50586973105816002347亿元同比增长558951224672地址上海浦东新区世纪大道1788号16楼2022-2024年归母净利润为060113203亿元同比增长邮编2001222935190067922参考可比公司的估值水平考虑FPGA软硬件生态系统建立极高的行业壁垒安路科技作为国内FPGA市场领导者先发优势明显国产替代空间广阔未来几年仍处于高速成长期我们给予公司2023年20倍PS对应2023年目标价80元首次覆盖给予买入投资评级风险提示研发进展不及预期风险行业竞争加剧风险客户集中度较高风险下游需求不及预期风险本报告版权属于中原证券股份有限公司wwwccnewcom请阅读最后一页各项声明第1页共28页半导体2020A2021A2022E2023E2024E营业收入百万元281679105816002347增长比率1297314144558951224672净利润百万元-6-3160113203增长比率-11724-398602935190067922每股收益元-002-008015028051市盈率倍457692408113436资料来源中原证券本报告版权属于中原证券股份有限公司wwwccnewcom请阅读最后一页各项声明第2页共28页半导体内容目录1专注于FPGA领域十余年成为国内FPGA芯片领导者511专注于FPGA领域十余年产品矩阵丰富并持续迭代升级512国有股东背景突出管理层半导体及FPGA产业经验丰富813公司营收快速增长保持高额研发投入92FPGA市场空间广阔FPGA软硬件生态系统建立极高的行业壁垒1121什么是FPGA1122全球FPGA市场规模达百亿美元应用领域不断拓展驱动未来成长空间广阔1323Xilinx和Intel主导全球FPGA市场国内厂商加速发展1624FPGA软硬件生态系统建立极高的行业壁垒173安路科技先发优势明显国产替代势如破竹2031安路科技先发优势明显有望成为中国FPGA领域的Xilinx和Intel2032安路科技不断拓展产品品类规格及下游应用领域国产替代势如破竹224盈利预测与投资建议2441盈利预测与营收拆分2442估值分析与投资建议255风险提示26图表目录图1安路科技公司发展历程5图2公司整体运营模式7图3公司的股权架构截止2022年三季报8图42018-2022公司营业收入情况9图52018-2022公司归母净利润情况9图62018-2022公司毛利率和净利率情况9图72019-2022公司期间费用率情况9图82019-2022公司研发支出费用情况10图92020-2022年公司研发人员情况10图102018-2021公司产品结构占比情况10图112018-2021公司主要产品系列毛利率情况10图122018-2021年公司下游应用领域占比情况11图13IntelStratix10FPGA的ALM结构11图14IntelFPGA的内部结构11图15FPGA开发流程12图16IntelFPGA通过USB进行编程12图172016-2025年全球FPGA市场规模预测13图182016-2025年中国FPGA市场规模预测13图192020年中国FPGA市场下游应用领域占比情况14图20基于XilinxFPGA的工业机器人解决方案14图21基于安路科技FPGA的LED显示驱动系统14图222016-2025年中国FPGA工业领域市场规模预测15图23基于IntelFPGA的5G基站基带单元解决方案15图24基于XilinxFPGA的聚合接入网络解决方案15图252016-2025年中国FPGA网络通信领域市场规模预测16图262019年全球FPGA市场竞争格局情况销售额16本报告版权属于中原证券股份有限公司wwwccnewcom请阅读最后一页各项声明第3页共28页半导体图272019年中国FPGA市场竞争格局情况销售额16图282018-2021年中国主要FPGA厂商FPGA业务营业收入情况17图292019年中国各逻辑容量FPGA市场份额情况17图302019年中国各工艺制程FPGA市场份额情况17图31FPGA需要由FPGA芯片EDA软件及IP方案组成软硬件生态系统18图32FPGA软件工具设计流程图19图33安路科技FPGA解决方案应用场景广泛23表1公司主要产品介绍6表2公司主要客户情况7表3公司管理层和核心技术人员深耕半导体及FPGA领域多年8表4FPGA设计相比ASIC设计的优势12表5国内外FPGA领先厂商关键硬件指标对比18表6国内外FPGA领先厂商EDA软件工具情况19表7安路科技EAGLE系列产品关键硬件指标可对标海外龙头厂商同规格产品20表8安路科技ELF产品关键硬件指标可对标海外龙头厂商同规格产品21表9安路科技PHOENIX产品关键硬件指标可对标海外龙头厂商同规格产品21表10安路科技EDA软件核心技术22表11安路科技在主要下游应用领域提供产品竞争力情况23表12安路科技营收拆分及预测营收单位为百万元25表13安路科技可比公司估值表截止2023年2月3日26本报告版权属于中原证券股份有限公司wwwccnewcom请阅读最后一页各项声明第4页共28页半导体1专注于FPGA领域十余年成为国内FPGA芯片领导者11专注于FPGA领域十余年产品矩阵丰富并持续迭代升级专注于FPGA领域十余年成为国内FPGA芯片领导者安路科技于2011年11月在上海成立公司主营业务为FPGA芯片和专用EDA软件的研发设计和销售是国内领先的FPGA芯片供应商公司在2014年推出EAGLEAL3系列产品和TangDynasty软件2015年ELF1系列产品量产2020年高端PHOENIX1系列产品量产2021年公司在科创板上市并发布FPSoC系列产品SWIFT12022年用于FPSoC系列产品的软件工具FutureDynasty发布经过了10余年的发展公司形成了高中低端产品矩阵并持续迭代升级且建立了FPGA软硬件生态系统图1安路科技公司发展历程资料来源安路科技官网安路科技招股说明书中原证券FPGA芯片产品覆盖四大系列拥有国内少数全流程自主开发的FPGA专用EDA软件公司产品主要包括高中低端多种规格的FPGA芯片及配套的开发软件公司的FPGA芯片主要包括ELFEAGLEPHOENIXFPSoC四大产品系列ELF系列产品定位于低功耗市场EAGLE系列产品定位在高性价比逻辑控制市场PHOENIX系列产品定位在高性能可编程逻辑市场FPSoC系列产品嵌入ARM或RISC-V处理器可实现灵活的系统控制功能也可以应用于高带宽的视频数据处理和桥接可编程系统芯片市场公司FPGA产品主要应用于工业控制网络通信数据中心消费电子等领域在开发软件方面TangDynasty软件是国内少数全流程自主开发的FPGA专用EDA软件可支持ELF系列EAGLE系列PHOENIX系列FPGA芯片产品FutureDynasty软件是公司自主开发的FPSoC集成开发环境本报告版权属于中原证券股份有限公司wwwccnewcom请阅读最后一页各项声明第5页共28页半导体表1公司主要产品介绍产品系列细分系列量产时间制程逻辑容量产品介绍应用领域ELF1系列定位低成本低功耗市场消费电子工业ELF12015年130nm336-688ELF1器件非常适用于功能扩展电源管控制理等应用场景ELF2系列定位低功耗市场ELF2器件消费电子网络ELF22018年55nm15K-45K非常适用于高速接口扩展与转换高速总ELF通信线扩展高速存储器控制等应用场景ELF3系列定位工业控制网络通信数据中心等功能扩展应用市场ELF3在降工业控制网络ELF32019年55nm15K-92K低成本和功耗的同时又可满足不断增长通信数据中心的带宽要求AL3系列定位高性价比的逻辑控制市场AL3系列建立在一个优化的工艺基础之AL32014年65nm58K-111K上并通过较低的成本实现较高的功能工业控制性具有合适的逻辑规模丰富的存储资EAGLE源EAGLE4系列AL3的升级产品定位在高性价比逻辑控制和图像处理市场工业控制网络EAGLE42016年55nm20KEAGLE4器件非常适合于图像预处理伺通信数据中心服控制和高速图像接口转换等领域PHOENIX1系列定位高性能可编程逻辑市场针对高带宽应用场景PHOENIX1工业控制网络PHOENIXPHOENIX12020年28nm127K能够提供良好的信号处理和数据传输功通信数据中心能EF2M45是嵌入ARM处理器核的工业控制消费EF2M452020年--FPSoC芯片单颗芯片实现灵活的硬件电子可编程系统控制功能SWIFT1系列是全新低功耗FPSoC产FPSoC品芯片集成了逻辑单元存储单元视消费电子工业SWIFT12021年--频处理单元RISC-V处理器核等资源控制定位高带宽的视频数据处理和桥接可编程系统芯片市场TangDynastyTD软件支持windowslinux操作系统创新的软件算法有效支持TangDynasty2014年--ELFEAGLESF1等系列各个规模的器专用EDA软件件可扩充的软件架构快速支持包括单芯开发软件片SIPSOC在内的多品种产品类型FutureDynastyFD软件是安路科技自主FutureDynasty2022年--开发的FPSoC集成开发环境目前已支专用EDA软件持SoftcoreSF1两种平台的项目创建资料来源公司公告中原证券采用Fabless经营模式提供不同行业模块化应用IP及应用设计参考方案与全球主要FPGA芯片厂商的经营模式相同公司目前也采用Fabless经营模式在FPGA芯片研发完本报告版权属于中原证券股份有限公司wwwccnewcom请阅读最后一页各项声明第6页共28页半导体成后将研发的集成电路产品设计版图提供给专业的晶圆代工厂进行晶圆制造然后由封测厂进行封装测试最终将FPGA芯片直接或通过经销商销售给下游终端厂商由于FPGA芯片需先进行编程后才能使用公司还针对不同行业研发模块化应用IP或应用设计参考方案以便终端客户直接调用IP模块或者基于参考方案开发自己的设计从而加快客户产品开发速度并充分发挥公司软硬件产品的性能图2公司整体运营模式资料来源安路科技招股说明书中原证券以经销商销售为主客户集中度较高公司的销售模式采用直销和经销两种模式2021年公司前四大客户均为经销商收入占比达929目前公司以经销商销售为主公司2018-2021年前五大客户销售收入占比分别为8315989096859537其中2021年第一大客户收入占比为7718客户集中度较高公司拥有网络通信工业控制等领域龙头客户经过多年持续不断的自主研发公司以优异的产品设计和可靠的量产品质赢得了客户的高度信任公司产品主要应用在工业控制网络通信数据中心和消费电子等领域在工业控制领域公司已成功进入了汇川技术利亚德灵星雨等知名企业的供应链在网络通信领域公司产品于2019年开始导入中兴通讯是第一批进入中兴通讯供应链的国产FPGA企业之一是国内极少数通过多家国际领先通信设备商认证的合格供应商之一表2公司主要客户情况所处行业客户名称认证时间客户简介全球领先的综合通信信息解决方案提供商为全球电信运营中兴通讯2019年8月商政企客户和消费者提供创新的技术与产品解决方案网络通信全球领先的智能制造及工业互联网整体解决方案服务商在工业富联2020年10月全球产业链中构建起国内与国外的桥梁I客户2020年11月-国内工业控制领域龙头企业专注于电机驱动与控制电力汇川技术2020年4月电子工业网络通信等核心技术工业控制全球视效科技领创者连续6年蝉联全球LED显示产品市利亚德-占率第一小间距产品市占率第一资料来源安路科技招股说明书中原证券本报告版权属于中原证券股份有限公司wwwccnewcom请阅读最后一页各项声明第7页共28页半导体12国有股东背景突出管理层半导体及FPGA产业经验丰富股权结构相对分散国有股东背景突出公司第一大股东为华大半导体持股比例2917第二大股东上海安芯为公司员工持股平台持股比例为2081公司无控股股东无实际控制人公司前十大股东中国有股东共有4位分别为华大半导体国家集成电路产业投资基金上海科创投深创投集团持股比例分别为2917978543和206图3公司的股权架构截止2022年三季报资料来源公司公告中原证券公司管理层具有丰富的半导体及FPGA产业经验公司管理层和核心技术人员在半导体及FPGA领域深耕多年陈利光黄志军赵永胜徐春华袁智皓等具有丰富的FPGA软件硬件测试相关技术经验梁成志则在半导体及FPGA行业具有多年的市场销售经验整个管理层背景优秀产业经验丰富表3公司管理层和核心技术人员深耕半导体及FPGA领域多年姓名职位学习和工作经历复旦大学微电子学与固体电子学专业博士曾就职于浙江朗威微系统有限陈利光总经理公司和北京港湾网络有限公司加州大学洛杉矶分校计算机科学博士曾就职于AtoptechMagmaDesign黄志军副总经理AutomationSynopsys公司复旦大学微电子专业硕士曾就职于韩国光电子有限公司上海莱迪思半赵永胜副总经理导体有限公司复旦微电子中国科学院上海技术物理研究所半导体物理与半导体器件物理专业硕士徐春华副总经理曾就职于安徽芜湖电子管厂上海莱迪思半导体有限公司上海超微半导体有限公司监事产品上海交通大学电磁场与微波技术专业硕士曾就职于上海莱迪思半导体有袁智皓测试总监限公司东亚大学今澳门大学市场营销专业硕士曾就职于東芝香港有限梁成志副总经理公司德州仪器香港有限公司AMDAsiaLtdLatticeAsiaLtd资料来源公司公告中原证券本报告版权属于中原证券股份有限公司wwwccnewcom请阅读最后一页各项声明第8页共28页半导体13公司营收快速增长保持高额研发投入公司营收快速增长归母净利润实现扭亏为盈近年来随着公司产品持续迭代升级及产品品类的不断扩张公司营收实现快速的增长2018年公司实现营业收入为029亿元2021年增长到679亿元近三年营收复合增速为1862022年前三季度公司实现营业收入797亿元同比增长60952022年前三季度公司归母净利润为062亿元已实现扭亏为盈图42018-2022公司营业收入情况图52018-2022公司归母净利润情况资料来源公司公告中原证券资料来源公司公告中原证券公司毛利率稳步提升期间费用率持续下降近年来随着公司产品持续迭代升级及产品结构的变化公司毛利率稳步提升2018-2022Q1-Q3公司毛利率分别为30093442341836243888随着公司营收规模的快速增长规模效应逐步显现公司期间费用率逐年下降2022年前三季度公司净利率已转正图62018-2022公司毛利率和净利率情况图72019-2022公司期间费用率情况资料来源公司公告中原证券资料来源公司公告中原证券公司保持高额研发投入研发人员数量持续增长近年来公司研发支出一直保持增长2019-2022Q1-Q3公司研发支出费用分别为079126244236研发支出费用率分别为6475448435942961研发费用率始终保持在高位公司研发人员数量也在持续的增长公司保持大规模研发投入推动公司产品快速迭代升级产品线的拓展本报告版权属于中原证券股份有限公司wwwccnewcom请阅读最后一页各项声明第9页共28页半导体图82019-2022公司研发支出费用情况图92020-2022年公司研发人员情况资料来源公司公告中原证券资料来源公司公告中原证券公司产品结构持续优化高毛利率产品占比不断提升从公司产品系列收入占比来看2018-2020年EAGLE系列和ELF系列是主要的产品系列低毛利率的EAGLE系列产品收入占比在不断下降ELF系列收入占比持续提升2021年高毛利率的PHOENIX系列和FPSoC系列收入占比提升EAGLE系列和ELF系列收入占比有所下降公司的产品结构在持续优化高毛利率产品收入占比在不断提升推动了公司综合毛利率稳步提升图102018-2021公司产品结构占比情况图112018-2021公司主要产品系列毛利率情况资料来源公司公告中原证券资料来源公司公告中原证券下游应用领域不断拓展网络通信和工控领域收入占比较高从下游应用领域占比来看2018年以工控领域为主2019-2021年网络通信领域收入占比在60以上工业控制领域收入占比其次消费电子和数据中心领域收入占比逐步提升本报告版权属于中原证券股份有限公司wwwccnewcom请阅读最后一页各项声明第10页共28页半导体图122018-2021年公司下游应用领域占比情况资料来源公司公告中原证券2FPGA市场空间广阔FPGA软硬件生态系统建立极高的行业壁垒21什么是FPGAFPGA的主要特点是门阵列可编程和现场FPGAFieldProgrammableGateArray是现场可编程门阵列FPGA是逻辑芯片的一种它的主要特点是门阵列可编程和现场FPGA最主要的组成部分是大量的逻辑门阵列FPGA的逻辑门是通过查找表Lookup-TableLUT的方式实现的FPGA的最小逻辑单元包括查找表寄存器选择器算数运算单元等英特尔将最小逻辑单元称为ALM自适应逻辑单元Xilinx称之为CLB可配置逻辑模块通过对逻辑门阵列的排列组合可以得到基于逻辑门的运算单元进一步可以设计更复杂的功能模块最终实现特定功能的IP大部分数字芯片都是通过使用不同功能的IP实现特定的逻辑功能图13IntelStratix10FPGA的ALM结构图14IntelFPGA的内部结构资料来源Intel官网中原证券资料来源Intel官网中原证券现场可编程能力使得FPGA具有极高的灵活性FPGA的可编程性是指可以对逻辑阵列进本报告版权属于中原证券股份有限公司wwwccnewcom请阅读最后一页各项声明第11页共28页半导体行编程从而改变FPGA实现的逻辑功能用户对专用芯片的编程主要是通过改变芯片上的寄存器配置实现的这并不会改变芯片的主要功能而FPGA可以对逻辑门阵列进行重复编程使得FPGA可以在逻辑层面改变自身的硬件结构灵活性极高最后FPGA的现场编程能力是指FPGA可以在使用时进行编程无须将芯片拆下返回生产厂家进行编程FPGA是一种包含大量逻辑门阵列的芯片可以现场通过编程改变自身的硬件逻辑理论上可以实现任何数字电路的功能图15FPGA开发流程图16IntelFPGA通过USB进行编程资料来源电子发烧友中原证券资料来源Intel官网中原证券FPGA和ASIC各有优势FPGA在现场可重复编程能力更短的产品上市时间项目周期可预测性更强在小批量上成本低等方面具有优势专用集成电路ASIC是一种为专门目的而设计的集成电路ASIC的特点是面向特定用户的需求ASIC在批量生产时与通用集成电路相比具有体积更小功耗更低可靠性高性能高保密性强成本低等优点FPGA是作为ASIC领域中的一种半定制电路而出现的解决了ASIC的不足和原有可编程器件门电路数量有限的缺点相比于ASICFPGA最大的优势是通过现场可编程来实现任意我们需要的数字功能组合FPGA设计在更短的产品上市时间项目周期可预测性更强在小批量上成本低可并行工作提高效率等方面具有优势FPGA和ASIC的使用要根据产品的定位和设计需求来进行选择ASIC产品适用于设计规模特别大或技术非常成熟的芯片如CPUDSP存储器等而FPGA产品适用于设计规模适中产品要求快速占领市场或产品需要灵活变动的特性设计等方面的产品如无线通信设备和部分的接口转换芯片等表4FPGA设计相比ASIC设计的优势优势具体描述除了在处理器内核执行的算法ASIC包含的任何算法都是固化的FPGA现场可重复编程能力最大的优势是通过现场可编程来实现任意我们需要的数字功能组合相比于ASICFPGA设计不需要晶圆制造的相关过程可以加速产品上更短的产品上市时间市时间在小批量上有成本优势从设计成本来考虑FPGA设计不需要提前支付一次性开支在小批量上本报告版权属于中原证券股份有限公司wwwccnewcom请阅读最后一页各项声明第12页共28页半导体FPGA设计成本具有优势在大批量时ASIC成本占优FPGA设计不需要考虑ASIC潜在的重新设计及晶圆制造过程的带来的项项目周期可预测性更强目周期上的不确定性FPGA是典型的硬件逻辑各硬件逻辑可以同时并行工作大幅提升了数可并行工作提高效率据处理效率资料来源电子发烧友中原证券22全球FPGA市场规模达百亿美元应用领域不断拓展驱动未来成长空间广阔应用领域不断拓展驱动FPGA市场未来成长空间广阔由于FPGA芯片的现场可编程能力带来的灵活性和以及不断提升的芯片性能下游应用领域不断拓展主要包括工业控制网络通信消费电子数据中心汽车电子人工智能等领域这些领域均具有一定的成长性驱动FPGA市场未来成长空间广阔全球FPGA市场规模达百亿美元中国FPGA市场加速增长根据FrostSullivan的数据2020年全球FPGA市场规模约608亿美元预计全球FPGA市场规模将从2021年的686亿美元增长至2025年的1258亿美元年均复合增长率约为164近几年中国FPGA市场持续加速增长根据FrostSullivan数据中国FPGA市场2020年的市场规模约1503亿元预计2025年中国FPGA市场规模将达到3322亿元复合增速为172图172016-2025年全球FPGA市场规模预测图182016-2025年中国FPGA市场规模预测资料来源FrostSullivan中原证券资料来源FrostSullivan中原证券中国FPGA市场下游以通信和工业领域为主人工智能汽车电子数据中心等新兴领域引领行业增长根据FrostSullivan数据中国FPGA市场2020年的市场规模约1503亿元其中通信行业市场规模为621亿元占比4132是国内最大的下游市场工业行业市场规模为474亿元占比3154中国FPGA市场通信和工业领域占比超过70是国内FPGA厂商进行国产替代最主要的领域其他市场规模相对较小数据中心占比1071汽车电子占比632消费电子占比625人工智能占比386近几年新兴市场加速发展下游应用场景对数据处理能力有更高需求FPGA在人工智能汽车电子和数据中心等新兴市场的拓展进一步引领行业增长本报告版权属于中原证券股份有限公司wwwccnewcom请阅读最后一页各项声明第13页共28页半导体图192020年中国FPGA市场下游应用领域占比情况资料来源FrostSullivan中原证券工业智能化无人化趋势推动FPGA在工业领域广泛应用受益于工业智能化无人化的发展趋势FPGA芯片高效能实时性高灵活性的特点使其在工业领域得到了广泛应用FPGA大量应用在伺服控制机器视觉工业机器人智能电网轨道交通等领域实现信号控制和运算加速功能图20基于XilinxFPGA的工业机器人解决方案图21基于安路科技FPGA的LED显示驱动系统资料来源Xilinx官网中原证券资料来源安路科技官网中原证券中国FPGA工业市场规模达百亿元工业是FPGA的主要下游应用领域之一工业是FPGA的主要下游应用领域之一根据FrostSullivan的数据2020年中国工业FPGA市场销售额为474亿元占中国FPGA芯片市场份额的315预计2021-2025年年复合增速将达到161到2025年工业领域市场规模将达到100亿元本报告版权属于中原证券股份有限公司wwwccnewcom请阅读最后一页各项声明第14页共28页半导体图222016-2025年中国FPGA工业领域市场规模预测资料来源FrostSullivan中原证券高灵活性和数据处理能力驱动FPGA在无线通信和有线通信领域大量应用由于FPGA芯片具有高度的灵活性极强的实时处理和并行处理能力可以大大加强通信设备的处理能力FPGA芯片大量的应用于无线通信和有线通信设备中在无线通信领域全球向5G领先地位的冲刺正在加速最大限度缩短上市时间是一个关键目标FPGA解决方案可以实现产品快速设计迭代广泛应用在室内外基站等无线通信设备中在有线通信领域FPGA芯片被应用于接入网传输网路由器交换机等以实现信号控制传输加速等各种功能图23基于IntelFPGA的5G基站基带单元解决方案图24基于XilinxFPGA的聚合接入网络解决方案资料来源Intel官网中原证券资料来源Xilinx官网中原证券网络通信是FPGA最大的下游市场未来仍有望持续增长网络通信领域是FPGA芯片的最大的应用市场根据FrostSullivan的数据2020年中国FPGA网络通信领域市场销售额为621亿元占中国FPGA芯片市场份额的413预计2021-2025年复合增速将达到175预计2025年网络通信市场规模将达140亿元本报告版权属于中原证券股份有限公司wwwccnewcom请阅读最后一页各项声明第15页共28页半导体图252016-2025年中国FPGA网络通信领域市场规模预测资料来源FrostSullivan中原证券23Xilinx和Intel主导全球FPGA市场国内厂商加速发展Xilinx和Intel主导全球FPGA市场安路科技崭露头角根据FrostSullivan的数据以销售额口径统计2019年Xilinx和Intel占据全球FPGA市场份额分别为52和34合计占比86Lattice和Microsemi占比分别为5和4中国FPGA市场竞争格局情况与全球类似XilinxIntel和Lattice分别以714亿元467亿元和67亿元的销售额位列市场前三位市场占有率分别为551360和52安路科技在中国市场销售额排名第四占据了09的市场份额在国产FPGA芯片厂商中排名第一图262019年全球FPGA市场竞争格局情况销售额图272019年中国FPGA市场竞争格局情况销售额资料来源FrostSullivan中原证券资料来源FrostSullivan中原证券国内FPGA厂商加速发展国产替代空间广阔目前国内有安路科技紫光同创复旦微电高云半导体京微齐力等厂商进入FPGA行业近年来由于美国对中国半导体的限制日益趋严FPGA国产替代迫切需求叠加国产FPGA厂商产品快速迭代和品类扩张国内FPGA厂商高速成长2018-2021年安路科技和紫光国微的复合增速均超过1002021年安路科技和紫光同创的营业收入分别为679亿元和782亿元根据FrostSullivan的数据国内FPGA厂商国产化率不到5未来国产替代空间广阔本报告版权属于中原证券股份有限公司wwwccnewcom请阅读最后一页各项声明第16页共28页半导体图282018-2021年中国主要FPGA厂商FPGA业务营业收入情况资料来源各公司年报中原证券100K以下和100K-500K逻辑容量的FPGA需求量大是国内FPGA龙头厂商国产替代的主要市场根据FrostSullivan的数据2019年100K以下逻辑容量的FPGA芯片中国市场份额为382100K-500K逻辑容量的FPGA芯片市场份额为317500K-1KK和1KK分别占比244和57从逻辑容量来看100K以下和100K-500K逻辑容量的FPGA芯片是中国市场需求量最大的部分国内厂商安路科技和紫光同创目前均已覆盖是FPGA国产替代的主要市场28nm以上制程占大部分市场份额是FPGA国产替代的重要方向从工艺制程来看由于28nm-90nm制程FPGA在性价比和良品率方面具有优势占据了主要的市场地位根据FrostSullivan的数据2019年28nm-90nm制程的FPGA占中国市场份额为63328nm以下制程的FPGA芯片占据209的市场份额90nm制程的FPGA占比158由于中国在先进制程制造方面受到限制28nm以上制程也是FPGA国产替代的重要方向图292019年中国各逻辑容量FPGA市场份额情况图302019年中国各工艺制程FPGA市场份额情况资料来源FrostSullivan中原证券资料来源FrostSullivan中原证券24FPGA软硬件生态系统建立极高的行业壁垒FPGA需要由FPGA芯片EDA软件及IP方案组成的软硬件生态系统共同支撑实现功能FPGA是需要通过FPGA芯片EDAIP来实现功能的产品如果把FPGA系统比作PC系本报告版权属于中原证券股份有限公司wwwccnewcom请阅读最后一页各项声明第17页共28页半导体统那么FPGA芯片相当于Intel处理器EDA软件相当于微软操作系统IP方案则相当于应用软件PC正常工作需要由Intel处理器微软操作系统及应用软件的共同配合完成FPGA则需要由FPGA芯片EDA软件及IP方案组成的软硬件生态系统共同支撑实现功能FPGA软硬件生态系统建立极高的行业壁垒从产业链角度来看FPGA涉及到硬件架构EDA软件IP制程工艺封装技术专业人才等多方面并且发展FPGA必须在硬件和软件两方面共同发展FPGA软硬件生态系统也建立了极高的行业壁垒图31FPGA需要由FPGA芯片EDA软件及IP方案组成软硬件生态系统资料来源紫光同创官网中原证券FPGA芯片容量和性能方面的技术指标体现硬件的技术水平FPGA芯片的技术水平主要体现在容量和性能两个方面在容量方面LUT数量DSP数量RAM数量和UserIO数量是重要的技术指标其中LUT数量是FPGA芯片容量的基础性指标在性能方面制造工艺DSP工作频率动态功耗SerDes速率和DDR3DDR4速率是FPGA芯片重要的技术指标其中制造工艺是FPGA芯片性能的基础性指标逻辑容量制程SerDes速率等关键指标形成FPGA硬件极高的行业壁垒在逻辑容量制程SerDes速率等FPGA硬件关键指标上国内FPGA龙头厂商安路科技和紫光同创与全球领导者Xilinx和Intel还有较大的差距在FPGA芯片架构上Xilinx的Versal系列产品已实现包含CPUFPGAAI引擎高速接口的复杂异构SoC架构国内的FPSoC产品采用传统阵列结构集成CPU核在硬件架构上也存在较大差距综上所述FPGA硬件存在极高的行业壁垒表5国内外FPGA领先厂商关键硬件指标对比XilinxIntel安路科技紫光同创制程7nm10nm28nm28nm逻辑容量9KK3KK400K400KSerDes速率58Gbps116Gbps125Gbps13125GbpsACAP异构计算架构异构SoC集成传统FPGA阵列传统FPGA阵列硬件架构集成AI引擎和NoCCPU结构集成CPU结构资料来源各公司官网安路科技招股说明书中原证券本报告版权属于中原证券股份有限公司wwwccnewcom请阅读最后一页各项声明第18页共28页半导体FPGA的EDA软件是各FPGA厂商自主研发的专用软件开发工具FPGA的EDA软件并不是通用EDA软件通用的EDA软件是芯片设计中必需的的集成电路软件设计工具通用EDA软件市场份额占据前三的公司分别为SynopsysCadence和Mentor为了在应用端最大限度地发挥硬件性能FPGA厂商必须为用户提供自主开发的软件工具FPGA的EDA软件是专用的软件开发工具用户选择使用不同厂商的FPGA需要通过该厂家的FPGAEDA软件工具完成一系列流程来操作以实现用户需要的功能表6国内外FPGA领先厂商EDA软件工具情况EDA软件工具XilinxVivadoIntelQuartusIITangDynasty安路科技FutureDynastyPangoDesign紫光同创Suite资料来源各公司官网安路科技招股说明书中原证券FPGA软件设计流程包含多个环节用户在使用FPGA时需将RTL代码通过逻辑综合工具映射工具布局布线工具配置数据流生成工具编程下载工具等生成下载到芯片里结合时序分析功耗分析及在线调试工具完成用户应用在FPGA中的实现的整个过程图32FPGA软件工具设计流程图资料来源紫光同创官网中原证券FPGAEDA软件工具非常复杂布局布线等核心技术难点形成EDA软件工具极高的行业壁垒在FPGA软件工具设计流程中仿真工具可以使用第三方工具实现其他环节基本都需要FPGA厂商自己研发软件工具其中逻辑综合工具和设计实现部分具有较大的研发难度本报告版权属于中原证券股份有限公司wwwccnewcom请阅读最后一页各项声明第19页共28页半导体布局和布线两个环节是难度较大的核心技术难点布局是将逻辑映射到目标器件结构资源中布局要减少布线资源的线长控制均匀分布的密度控制总延时尽可能小关键在于短时间内得到全局最优解布线是完成布局后按照连接关系通过布线通道连接起来布线主要考虑拥塞和时序两方面的因素这两个因素对于布线器是矛盾的FPGAEDA软件涉及多个环节软件工具非常复杂布局布线等核心技术难点形成了FPGAEDA软件工具极高的行业壁垒EDA软件工具决定了FPGA发展水平FPGA需要软硬件协同发展EDA软件工具的水平基本与硬件的水平是相对应的在某种程度上EDA软件工具处于决定性地位因为EDA软件工具研发水平决定了硬件规模和性能所能达到的高度由于EDA软件需要考虑与芯片硬件架构的匹配和一致性应用场景多样性时序模型的复杂性和用户使用体验及效率等方面FPGA厂商在EDA软件工具上需要大量的研发投入3安路科技先发优势明显国产替代势如破竹31安路科技先发优势明显有望成为中国FPGA领域的Xilinx和Intel安路科技中低端FPGA产品已可对标海外龙头厂商安路科技的EAGLE系列主要产品在等效LUT数量ERAM容量等方面优于Intel和Xilinx的同类产品在DSP数量UserIO数量制造工艺等方面与Intel和Xilinx的同类产品基本相当安路科技的ELF系列主要产品在等效LUT数量DSP数量ERAM容量和DSP工作频率等方面优于Lattice的同类产品在UserIO数量制造工艺方面与Lattice的同类产品基本持平中国100K以下逻辑容量的FPGA市场规模占整个FPGA市场近40安路科技在这个市场的产品已可对标海外龙头厂商未来国产替代空间广阔表7安路科技EAGLE系列产品关键硬件指标可对标海外龙头厂商同规格产品安路科技IntelCyclone4XilinxSpartan6EG4S20EP4CE15XC6SLX16制程55nm60nm45nm等效LUT数量196001540814579DSP数量295632DSP工作频率350135287213390ERAM容量1088504576UserIO数量215343232资料来源各公司官网安路科技招股说明书中原证券本报告版权属于中原证券股份有限公司wwwccnewcom请阅读最后一页各项声明第20页共28页