文章首發-公眾號：鑽石研報。來源：方正證券
【概述】：
SoC（System on Chip）即片上系統，是智慧裝置的大腦，是將系統關鍵部件整合在一塊晶片上，可以實現完整系統功能的晶片電路。可具有MPU、數字訊號處理器(DSP)和/或圖形處理單元(GPU)的組合，用於執行快速演算法計算，以及用於驅動顯示器和HDMI或其他音訊/影片輸入/輸出技術。
隨著大資料AI處理和智慧互動需求的提升，部分裝置智慧化升級過程中，原MCU方案將被SoC代替，或者SoC與MCU配合使用，其中SoC運算處理資料，MCU負責收集資料與簡單控制。
市場規模和結構：2017年全球SoC市場規模為1318.3億美元，預計2023年增長到2072.1億美元，複合年增長率為8.3%。
增長驅動力：1）智慧手機迎來5G手機換機潮；2）後疫情時代線上教育、線上辦公加速滲透，拉動平板電腦的需求；3）掃地機器人、智慧音箱等全新市場不斷被教育，智慧空調、冰箱、洗衣機持續推陳出新，智慧互動需求推動原MCU方案升級為SoC方案；4）智慧手錶、TWS耳機等智慧穿戴產品出貨量猛增；5）智慧安防方興未艾；6）智慧座艙與自動駕駛推動SoC在汽車中的應用。
相關標的：瑞芯微、全志科技、北京君正、晶晨股份、富瀚微、恆玄科技等。
一、四大核芯之SoC：模組單元。
SoC晶片作為系統級晶片，整合有CPU、GPU、NPU、儲存器、基帶、ISP、DSP、WIFI、藍芽等模組。
1、SoC的優缺點。
2、SoC發展歷程及未來趨勢。
SoC技術始於20世紀90年代中期，遵循摩爾定律，現已進入奈米階段。相較於獨立器件，SoC在效能、成本、功耗、可靠性以及生命週期與適用範圍各方面都有明顯的優勢。
SoC是在積體電路(IC)向整合系統(IS)轉變大方向下產生的。1994年Motorola釋出的FlexCore系統和1995年LSILogic公司為Sony公司設計的SoC，是SoC設計最早報導。
SoC的技術發展趨勢將是SoC、MEMS和SiP這三者技術融合。
二、SoC產業鏈
1、上游晶圓代工廠：寡頭局面。
晶圓代工廠市場呈現寡頭局面，以中國臺灣企業臺積電和韓國企業三星為巨頭，2020年合計佔比達71%。
2、SoC製程與封裝。
衡量SoC的效能，除了核心、內部儲存及外設等因素，還會智慧手機SoC製程情況對比晶片的製程、封裝情況。
一般來說，一塊晶片會隨著製程越小，其功耗表現就越低。智慧手機SoC晶片大多在12nm以下，高階旗艦機以7nm為主流，其中蘋果A14晶片採用臺積電5nm製程；物聯網等其他應用領域SoC製程也在30nm以下。目前12nm以下先進製程主要由臺積電和三星代工，下游客戶主要有蘋果、高通、聯發科、三星等，其中臺積電5nm製程主要由蘋果搶佔，三星5nm製程主要由三星和高通消化。
先進封裝(FC、FIWLP、FOWLP、TSV、SIP等)因具有同時提高產品功能和降低成本的優點，逐步代替傳統封裝(SOT、QFN、BGA等)。目前倒裝晶片(Flip-Chip)占主導地位，但3D IC堆疊和扇出型封裝是增長最快的先進封裝技術。
3、SoC全球市場規模及應用領域。
據Market Research Future預計，全球SoC市場規模將從2017年的1318.3億美元增長到2023年的2072.1億美元，複合年增長率為8.3%。SoC下游應用廣泛，智慧手機為最大應用。SoC主要應用於消費電子、IT、通訊及汽車。在過去幾年，消費電子佔最大市場份額，對智慧手機、4K電視等電子裝置及TWS耳機、手錶等智慧可穿戴裝置的需求不斷增長，推動消費電子市場的增長。
三、國產替代
1、瑞芯微：多維佈局前景廣闊。
瑞芯微是國內音影片主控SoC先鋒，領先的AIOT晶片提供商，產品以系統級智慧應用SoC為主，還包括電源管理晶片、無線連線晶片等。經過20年的發展，公司在大規模SoC晶片設計、影象訊號處理、高畫質影片編解碼、人工智慧系統、系統軟體開發上積累了豐富的技術和經驗。產品品類和應用場景佈局齊全，在智慧物聯領域持續釋出新品，持續拓展應用領域，產品廣泛應用於商用辦公裝置、安防、教育、汽車電子、工業智慧裝置以及消費電子等產業，長期受益於AIoT市場的高速發展。
公司持續向單晶片多元化應用發展，從消費電子領域向智慧物聯領域延伸，產品向中高階升級，晶片獲得索尼、華為、OPPO、VIVO、華碩、海爾、騰訊等品牌商的採用，積累了優質的客戶資源。同時下游智慧商顯、智慧金融零售、掃地機器人、智慧可穿戴裝置等未來幾年的複合增速均高於20%，為公司帶來持續成長的動能，智慧安防和光電等帶來新增量。不斷增加研發投入，持續加碼智慧視覺和人工智慧領域，行業競爭力有望加強，平臺化設計和生態能力沉澱，業務結構最佳化，後續盈利能力有望繼續提升。
瑞芯微SoC產品及應用領域：
2、全志科技：國內SoC領導者。
全志科技為國內領先的智慧應用處理器SoC、高效能模擬器件和無線互聯晶片設計廠商。公司從平板電腦SoC起家，全面推進多元化發展，在智慧終端、智慧車載、OTT、無線通訊等領域均有所佈局，實現了從單市場、單產品、單客戶向多市場、多產品、多客戶的平臺化轉型。公司在多個應用市場以“智慧大影片+AI賦能”的模式進行業務拓展，與多家行業標杆客戶建立戰略合作關係，成功卡位AIoT入口端晶片賽道。
公司的主要產品為智慧應用SoC、高效能模擬器件和無線互聯晶片，適用於智慧硬體、智慧家電、車聯網、機器人、虛擬現實、網路機頂盒以及電源模擬器件、無線通訊模組、智慧物聯網等領域。公司產品佈局全面，市佔率高，未來有望受益於下游應用市場高速擴張。
3、晶晨股份：多媒體終端SoC龍頭
晶晨股份是國內智慧機頂盒和智慧電視SoC晶片龍頭，致力於多媒體智慧終端處理器晶片的研發，包括智慧機頂盒SoC，智慧電視SoC，AI音影片系統終端SoC，WiFi和藍芽晶片，汽車電子晶片等。經過多年的技術積累，公司自主研發全格式影片解碼處理、全格式音訊解碼處理、全球數字電視解調、超高畫質電檢視像處理模組、高速外圍介面模組等核心技術，公司晶片產品及應用解決方案在效能、面積、功耗、相容性等方面均位於行業先進水平。
公司藉助全球性佈局的區位優勢和市場資源，積累了穩定的客戶群體，包括小米、阿里巴巴、百度、移動、聯通、電信等。公司機頂盒在國內市佔率較高，具備很強的本土競爭力。同時與谷歌、亞馬遜等深度合作，在晶片製程、效能、散熱、穩定性和整合度不斷增強競爭力，有望大幅開啟海外業務空間。作為國內極少數電視晶片供應商，在國產化背景下擴大在TCL、小米、創維等客戶的份額，增加出貨量，智慧電視機晶片發展潛力大，逐漸提升市佔率水平。公司進軍音箱、智慧家居，並佈局車載娛樂、MCU、ADAS領域。受益於賽道景氣、份額提升，業績有望快速增長。
4、北京君正：領軍汽車儲存IC，MPU領先。
北京君正是國內IC設計領軍企業，多年來依託自主創新技術實現國產處理器產業化，核心SoC產品以其價效比優勢在消費電子領域廣泛應用。2020年完成對矽成（ISSI）其下屬子品牌Lumissil的併購，新晉成為半導體儲存器領軍企業，形成Ingenic、ISSI和Lumissil三大業務體系，搭建“計算+儲存+模擬”三大平臺，順利切入汽車電子和工業電子市場，有望邁入快速發展新階段。
公司基於MIPS架構開發“高效能+低功耗”處理器晶片，精準定位AIOT硬體市場，智慧影片、物聯和穿戴三大系列，形成梯隊化佈局，整體出貨量保持快速增長態勢。作為國內自主創新CPU技術的領先廠商，積極佈局RISC-V相關技術研發及晶片產品，未來有望受益於國產替代浪潮，保障國內晶片供應鏈自主可控。公司自主開發的XBurst CPU技術，在生物識別、教育電子等領域得到大量應用。車規級儲存相比消費級技術壁壘更高，矽成(ISSI)是國內稀缺的車規級儲存晶片fabless廠商，SRAM和DRAM市佔率居世界前列，與君正市場、產品、供應鏈等多方位的協同整合，形成規模效應和互補效應，矽成儲存業務將成為公司業績快速增長的重要動力。
5、紫光展銳：中國IC設計龍頭企業。
紫光展銳是紫光集團旗下核心企業，全球第三大手機晶片設計企業，僅次於高通和聯發科。公司是全球少數全面掌握2G/3G/4G/5G、Wi-Fi、藍芽、電視調頻、衛星通訊等全場景通訊技術的企業之一，並具備稀缺的大型晶片整合及套片能力。產品包括行動通訊中央處理器，基帶晶片，AI晶片，射頻前端晶片，射頻晶片等各類通訊、計算及控制晶片。公司通過了全球上百家運營商的出貨認證，擁有包括海信、諾基亞、傳音、聯想、中興、TCL、魅族在內的500多家客戶。
紫光展銳於2019年推出了第一代5G基帶晶片-春藤510(V510)；後續推出兩款5G智慧手機晶片T7510和T7520。搭載T7510的5G智慧手機已規模量產，採用全球首款6nmEUV工藝的5G晶片T7520已在今年初成功回片。展銳於2021年4月正式釋出5G產品全新品牌“唐古拉”。5月，紫光展銳首次進入中國手機處理器晶片市場前五，同比增長6346.2%。
6、海思半導體：產品佈局5G+AIoT各領域。
海思半導體成立於2004年，前身是華為積體電路設計中心，是全球領先的Fabless半導體與器件設計公司，華為給予其充足的訂單支援。公司擁有200+自主智慧財產權晶片及8000+專利，技術背景雄厚，產品覆蓋智慧視覺、智慧IoT、智慧媒體、智慧出行、顯示互動、手機終端、資料中心及光收發器等多個領域。公司的晶片共有五大系列，分別是用於智慧裝置終端的麒麟系列；用於資料中心、雲計算處理器的鯤鵬系列CPU；用於人工智慧的場景AI晶片組昇騰系列SoC；連線晶片（基站晶片天罡、通訊晶片巴龍）；以及其他專用晶片（影片監控、機頂盒晶片、智慧電視、運動相機、物聯網等晶片）。
7、地平線：邊緣人工智慧晶片全球領導者。
地平線成立於2015年，是全球首家基於深度學習的汽車智慧晶片公司，致力於邊緣人工智慧晶片及解決方案的研發，是中國唯一實現車規級智慧晶片前裝量產的企業，目前合作伙伴包括上汽、長安、長城、紅旗、奧迪、廣汽、比亞迪、大陸集團、佛吉亞、博世等知名廠商。2017年，地平線推出中國首款邊緣人工智慧晶片；2019年，地平線先後推出中國首款車規級AI晶片征程2、AIoT應用加速引擎旭日2；2020年推出新一代AIoT邊緣AI晶片旭日3和高效能車規級AI晶片征程3。征程2在長安UNI-T和奇瑞螞蟻車型上實現了智慧座艙域和高階輔助駕駛域（ADAS）國產AI晶片量產上車零突破，11月出貨量突破10萬片。2021年，地平線宣佈征程3正式實現量產，2021款理想ONE將是首款搭載車型，面向L4的征程5已一次流片成功，將於2021年內正式釋出。
8、平頭哥：阿里旗下晶片主體。
平頭哥是阿里巴巴全資的半導體晶片業務主體，主要針對下一代雲端一體晶片新型架構開發資料中心和嵌入式IoT晶片產品。產品包括針對loT的玄鐵系列、無劍SoC平臺，針對資料中心、邊緣伺服器和大型端上的含光NPU人工智慧晶片，覆蓋無線接入、語音識別、智慧視覺、智慧家電、工業控制、loT安全等領域。
2019年，平頭哥釋出阿里第一顆高效能AI推理晶片“含光800”，覆蓋阿里巴巴豐富的應用場景，將部署於城市大腦、拍立淘、智慧服裝設計、搜尋和廣告推薦等多個業務。在業界標準的ResNet-50測試中，含光800推理效能達到78563IPS，比目前業界最好的AI晶片效能高4倍；能效比500IPS/W，是第二名的3.3倍。2021年平頭哥釋出玄鐵907處理器，玄鐵系列處理器出貨量超20億。
9、黑芝麻：專注視覺感知技術和智慧駕駛晶片。
黑芝麻智慧科技成立於2016年，專注於視覺感知技術與自主IP晶片開發，致力於成為全球嵌入式人工智慧平臺領跑者。黑芝麻於2019年釋出並量產了“華山一號”自動駕駛晶片A500，支援L2級別自動駕駛；2020年，用於L3及以上級別的智慧駕駛感知晶片“華山二號”A1000正式釋出，採用16nm工藝製程，具備40-70TOPS的強大算力，小於8W的典型功耗及優越的算力利用率。
2021年1月，亞太股份與黑芝麻簽署戰略合作協議，雙方將圍繞自動駕駛、ADAS、汽車感知等領域展開合作。2021年4月，保隆科技與黑芝麻簽署戰略合作協議，提升域控制器、感測器、輔助駕駛系統等創新能力；此外，黑芝麻同比亞迪、上汽、東風、一汽、蔚來等汽車廠商開展業務合作。
10、恆玄科技：業內領先的音訊SoC廠商。
恆玄科技成立於2015年，主要從事智慧音訊SoC的研發、設計與銷售，產品廣泛應用於智慧藍芽耳機、Tpye-C耳機、智慧音箱等智慧終端。產品方面目前恆玄科技的主要產品為BES系列音訊晶片，產品集成了PWU、PR、高效能CPU等元件，覆蓋普通藍芽音訊晶片、智慧藍芽音訊晶片、Tpye-C音訊晶片，終端應用產品包括TWS耳機、Tpye-C有線耳機、智慧音箱等，下游客戶覆蓋華為、小米、三星、OV以及漫步者等多個TWS耳機廠商，目前恆玄科技為音訊SoC龍頭企業。
營收方面，受益於TWS耳機出貨量的增加以及AIoT的快速發展，2020年恆玄科技營收為10.61億元，同比增長63.55%；毛利率約為40.05%，其中普通藍芽音訊晶片營收佔比約為31.52%，智慧藍芽音訊晶片營收佔比約為51.47%。
11、富瀚微：AI賦能，開啟安防成長空間。
富瀚微從模擬攝像機晶片起家，秉承傑出技術及優質客戶資源，產品競爭力出色，擁有包括影片編解碼在內的多項核心技術，研發實力位居業內前列。整合AI功能的IPC SoC晶片已實現量產出貨，未來有望憑藉研發、市場等優勢實現份額提升。目前海思存在無法繼續供貨風險，下游安防客戶逐步匯入替代方案，富瀚微憑藉其技術優勢，有望躍居成為重要供應商。此外，公司積極佈局汽車電子、智慧硬體等新興應用開啟未來成長空間，實現經營業績持續增長。
收購眸芯科技，補齊後端晶片能力。眸芯科技產品為智慧影片監控系統後端裝置(DVR、NVR)主處理器SoC及帶屏顯的智慧家居類電子裝置主處理器SoC，該領域發展前景廣闊，競爭對手少。富瀚微是國內ISP晶片龍頭，在IPC晶片領域深入佈局，這次收購將進一步強化公司影片處理前端、後端的晶片供應能力，至此公司擁有完整的IPC、DVR/NVR產品組合，形成一體化整體解決方案，顯著增加公司競爭實力，開啟未來成長空間。在人工智慧時代，前端晶片、後端晶片均配置AI算力，產品線齊全有助於下游人工智慧方案的前後端協同最佳化。公司的IPC產品線低端、中高階全產品線組合，全面覆蓋市場。同時，積極佈局汽車RX晶片，產品線得到進一步拓寬。
