(报告出品方/分析师:西部证券 贺茂飞)
一、射频前端龙头,产品矩阵日益完整
1.1 主营射频前端产品,公司股权结构稳定
江苏卓胜微电子股份有限公司成立于 2012 年,于 2019 年 6 月在深圳创业板上市。
凭借多年在射频前端领域的深耕与积累,公司的技术研发能力、产品覆盖面以及各项业务水 平不断提升,成为国内集成电路产业中射频前端领域业务较为完整、综合能力较强的企业之一。
目前,公司主要向市场提供射频开关、射频低噪声放大器、射频滤波器、射频功率放大器等射频前端分立器件及各类模组产品,同时还对外提供低功耗蓝牙微控制器芯片和 IP 授权服务。
多方共同持股,实施股权激励维护核心技术人员、管理团队稳定。
公司前五大股东分别为汇智联合投资企业(有限合伙)、TANG ZHUANG(唐壮)、FENG CHENHUI(冯晨辉)、许志翰和姚立生,分别持有公司 11.48%、7.67%、7.59%、6.63%和 5.98%的股份,其中,公司实际控制人为冯晨辉、唐壮、许志翰。为吸引和留住优秀人员,公司实施股权激励政策,在 2021 年 2 月 9 日,向符合条件的 44 名激励对象授予了 7.20 万股限制性股票,持股员工为公司中层管理人员及技术(业务)骨干人员。
产品线持续扩容,射频前端芯片和物联网芯片产品增幅较大。
在国产替代和 5G 商业化的大背景下,公司稳扎稳打地推进产品线的完善与升级,加快产品和技术的迭代,经营业绩持续提升,射频前端芯片与物联网芯片合计销量不断提升:由 2018 年的 217324.35万颗增至 2021 年的 824587.21 万颗,增幅达 280%。其中天线开关、低噪声放大器和 LFEM 模组产品性能优异,已能够比肩国际领先技术水平。
随着产品结构不断拓展,在保持原有市场竞争优势地位的同时,公司逐步进入发射端模组市场,目前已初步形成射频前端产品线的完整矩阵,并通过发挥射频前端各类型产品的协同优势,加速公司在射频前端领域赛道的成长。
1.2 营收增势较稳定,盈利能力波浪式发展
公司总营收和归母净利润大体上呈上升趋势。
得益于公司持续拓展产品在品牌客户的深度和广度,公司经营业绩持续提升。公司营业收入从 2018 年的 5.60 亿增至 2021 年的 46. 34 亿,CAGR 为 69.59%;归母净利润从 2018 年的 1.62 亿增至 2021 年的 21.35 亿,CAGR 为 90.43%。
其中,2021 年公司业绩发展迅猛,营业收入达 46.30 亿元,同比增长 65.95%;归母净利润达 21.35 亿元,同比增长 99.00%。2022 年前三季度由于手机行业需求下降,公司业绩短期有所回调,营收达 30.17 亿元,同比下降 13.41%,归母净利润为 9.85 亿元,同比下降 35.50%。
切入射频模组领域,产品线多元化预计带动毛利与净利回温。
2020 年公司成功推出射频模组产品,营收占比达 9.94%,营收结构趋向丰富化。
2021 年射频分立器件营收为 33.52 亿元,占比达 72.34%,射频模组营收为 12.01 亿元,占比达 25.91%;2022 年上半年射频分立器件和模组营收分别为 15.16 亿元和 6.88 亿元,占比达 67.84%和 30.76%。
自 2019 年以来,公司在持续夯实射频分立器件的基础上积极推进射频模组产品的市场化进程。
公司接收端模组产品 LFEM、LNA BANK、DiFEM 等,已逐步被众多知名厂商量产采用,产品结构得到进一步优化调整。
横向对比看,公司在 2017-2022 年前三季度毛利率始终居于行业较高位置;纵向对比看,2017-2021 年,公司毛利率和净利率稳中有升,2022 年前三季度由于新产品发射端模组推广力度较大,毛利率和净利率有所下降,分别达 52.94% 和 32.64%,未来随产品成熟有望回归稳态。
费用控制良好,规模效应带动三项费率降低。
随着公司收入规模扩张和业务布局不断深化,2017-2021 年公司费用率呈逐年下降趋势,2022 年前三季度有所上升。
销售费用率降幅明显,由 2017 年的 6.39%降至 2022 年 Q1-Q3 的 0.68%,2022 年前三季度同比上升了 0.14pct;2022 Q1-Q3 财务费用率为-0.77%,同比下降 0.96pct,主要系汇率变动导致汇兑收益增加,整体看在区间内上下波动;2022 Q1-Q3 管理费用率为 3.05%,较去年同期提高 1.92pct,主要因企业规模扩张导致工资薪酬、办公费用、业务招待费用等管理成本大幅上升所致。
1.3 持续高水平研发投入,筑牢科技竞争力壁垒
公司研发投入长期处于高位,人才团队不断壮大。公司重视研发投入,研发费用从 2017 年的 0.48 亿元增至 2021 年的 3.04 亿元,2022 年前三季度同比增长 43.77%达到 2.80 亿元。
在人才团队建设方面,员工数量增势不改,尤其是研发人员从 2018 年的 70 人提高至 2021 年的 457 人,2022 年上半年达到新高 657 人,占比达员工总数的 63.36%,同比增长 130.53%。
研发人员学历中,博士学历占研发人员数量的 1.52%,硕士占比为 28.16%,本科占比为 49.62%。其中研发人员工作年限 5 年以上的占研发人员比例的 5.94%,3-5 年的占 6.70%。
公司拥有一支由许志翰、Zhuang Tang(唐壮)、Chenhui Feng(冯晨辉)三人组成的创新 能力强、专业背景丰富的技术和管理团队。
公司自成立以来,其核心技术人员从未发生变动,团队稳定。持续稳定的高水平研发投入和人才团队的建设为公司奠定了产品创新奠定了技术基础:截至 2022 年上半年,公司累计取得 87 项专利,其中国内专利 86 项(包含发明专利 53 项)、国际专利 1 项(该项为发明专利);21 项集成电路布图设计,进一步增强了公司的技术壁垒。
二、受益于5G发展浪潮,射频前端有望量价齐升
2.1 射频前端:细分领域众多,公司产品矩阵不断深化
射频前端是将数字信号向无线射频信号转化的基础部件,也是无线通信系统的核心组件。
公司产品所覆盖的射频前端分立器件主要包括射频开关、射频低噪声放大器、射频功率放大器、双工器、射频滤波器等。射频开关用于实现射频信号接收与发射的切换、不同频段间的切换;射频低噪声放大器用于实现接收通道的射频信号放大;射频功率放大器用于实现发射通道的射频信号放大;射频滤波器用于保留特定频段内的信号,而将特定频段外的信号滤除;双工器用于将发射和接收信号的隔离,保证接收和发射在共用同一天线的情况下能正常工作。
分立器件外,公司还具有多样射频模组产品,销量亮眼。
公司主要模组产品包括 DiFEM(接收模组,集成射频开关和滤波器)、LDiFEM(接收模组,集成射频低噪声放大器、射频开关和滤波器)、LFEM(接收模组,集成射频开关、低噪声放大器和滤波器)、LNA BANK(接收模组,集成多个射频低噪声放大器和射频开关)、L-PAMiF(主集收发模组,集成射频功率放大器、射频开关、滤波器、低噪声放大器)等,其中 DiFEM 和 L-DiFEM 适用于 sub-3GHz 频段,LFEM 和 L-PAMiF 适用于 sub-6GHz 频段,LNA BANK 用于 sub3GHz 与 sub-6GHz 频段,上述射频模组产品主要应用于移动智能终端。
得益于 5G 通信技术商用、国产替代热潮及产品性能突出、稳定的供应链交付等,公司接收端模组产品出货量大幅增长,截至 2021 年年末,射频端芯片及模组产品累计销售数量接近 260 亿颗,为本土领先的接收端模组产品供应商。未来随着前期布局的射频滤波器建设项目推进,在接收端模组领域或将实现进一步突破。
公司射频前端产品还包括可用于无线连接的 WiFi 前端模组和蓝牙前端模组。
1) WiFi 前端模组(WiFi FEM):将 WiFi 射频功率放大器、射频开关、低噪声放大器等 以多种组合方式集成为一个模组,用于无线信号发射和接收,实现 WiFi 数据传输。
公司的 WiFi 前端模组产品主要应用于移动智能终端及网通组网设备。其中,WiFi6 连接标准的连接模组产品已在客户端量产出货,符合 WiFi 6E 连接标准的新产品在研,WiFi7 技术也在进行储备。
2)蓝牙前端模组(BT FEM)主要用于蓝牙无线系统前端,位于蓝牙 SoC 芯片和天线之间,根据系统需求架构形式集成射频功率放大器、射频低噪声放大器、射频开关,用于提 高蓝牙的发射功率或者提升接收灵敏度。
公司的蓝牙前端模组产品主要应于物联网及其他通讯系统,如蓝牙耳机、VR/AR 等中高端设备。新推出的蓝牙前端模组 BT FEM 产品已处于客户端量产导入阶段。
2.2 5G新时代,射频前端迎来新挑战与新机遇
通信行业向 5G 升级,五大趋势突出。大数据时代下,海量数据传输需求使主要覆盖室外的蜂窝网络从 4G 迈向 5G,产业代际升级中体现出以下几大趋势:
1)频段拓展:由于低频段资源(600MHz-3GHz)大部分被 1G-4G 占用,3GPP 协议规定 5G 主要使用 FR1 段/sub 6GHz 频段(450MHz-6GHz)和 FR2 段/毫米波段(24.25GHz-52. 60GHz),新频谱的拓展大大提升了传输速度,也使带宽从 4G 时代的 20MHz 升至 100M Hz。其中 FR1 为主流频段,优点为传输距离远、覆盖面积大,但传输速度稍逊,FR2 频段传输速度快,带宽更高,但覆盖面积不如 FR1,主要应用于人流量大、对传输速度有极高要求的公共场所。
2)技术变革:主要体现在载波聚合(CA)和多输入多输出技术(MIMO)的运用。与 SIM O(单输入多输出)、MISO(多输入单输出)和 SISO(单输入单输出)技术相比,n*m MIMO 技术在基地侧和手机侧分别使用 n 和 m 条天线,主流形式为 2*2/4*4 MIMO,更多的天线数可实现相同无线电发射功率下更高的吞吐量和传输距离。
载波聚合术通过将不多于 5 个且不相邻的载波(CC)频段聚合,利用每个频段分别承载一部分带宽,来提升传输带宽,最高可将 5 个成员载波聚合在一起,实现最大 100MHz 的传输带宽,有效高了上下行传输速率。
3)工艺创新:随第三代半导体兴起和高功率应用场景增多,射频芯片工艺材料也不断升 级。第一代射频工艺材料最成熟的当属 RF CMOS,其工艺分为体硅(Bulk-Si)CMOS 和(绝缘衬底硅)SOI 两大类;第二代射频材料以砷化镓(GaAs)和锗硅(SiGe)为代表,主要适用于在高频应用领域;第三代射频材料以氮化镓(GaN)为代表,有更高的漏极效率、更大的带宽、更高的击穿电压和更高的结温操作,在高频、高功率、高问条件下表现更佳。
4)架构演进:5G 组网方式由 NSA(非独立组网)逐渐转向 SA(独立组网)。SA 要新建 5 G 网络,包括基站、回程链路和核心网等;NSA 则是使用现有 4G 基础设施部署 5G 网 络,5G 载波仅承载用户数据,语音通信层面等控制信令仍通过 4G 网络传输。
SA 架构模式被共识为 5G 未来发展的方向和最终形态,但由于建设成本高、建设时间长,NSA 又可大规模快速实现 5G 信号覆盖,因此 NSA 将作为共存时期的过渡方案。
NSA 以 LTE作为核心网,需 4G LTE 和 5G 双连接,主结构为 4G 节点,从结构为 5G 接入节点,射频前端既要有支持 LTE 的通道,每个频段又必须有 5G 的通道,大大增加了射频前端的设计的复杂性。
5)万物互联:5G 高速的数据连接可以支持海量的 IoT 应用和低时延高可靠性的场景,随商业化逐步临近,移动通信和物联网的统一结合成为未来 5G 的主要应用趋势,物联网将逐步接入大量的终端设备以实现海量连接。除 2019 年迅速增长外,2016-2021 年中国物联网投融资金额大体处于稳定攀升的状态,发展模式较为理性、稳健。
根据 IDC 预测,2020-2025 年,中国物联网 IP 连接量年复合增速 17.8%,到 2025 年总连 接量将达到 102.7 亿,并将占到亚太(除日本)总连接量的 84%。物联网的高速发展将为蓝牙前端模组产品及物联网芯片带来巨大的增量空间。
上述五大趋势下,5G 手机渗透率应运提升,单机射频价值量也同步增加。
产业升级驱动厂商大力推出 5G 新机型,此举或将赋能手机行业新的增长点,并有利于市场复苏。根据 Yole Development 预测,2021-2026 年 5G 智能手机市场规模 CAGR 将达 14%,2023 年市场份额有望突破 50%,2026 年占比或达 64%。
Skyworks 和中国产业信息网数据显示,2G 时代单部智能手机平均支持频段数小于 5 个,需要 1-2 个开关,2-4 个滤波器和 1-2 个放大器;而 5G 时代手机支持频段数量大幅增长至 40 个以上,单部智能手机平均需要 15-30 个开关,7-12 个放大器,40-80 个滤波器和 5-9 个模组,单机射频前端价值量从 2G 时代的 0.8 美元增长至 5G 时代的 30 美元以上。
从射频前端整体市场看:量价齐升预计带动市场规模高速增长。
根据产业信息网,2011-2018 年全球射频前端市场规模 CAGR 为 13.10%,2018 年市场规模达 149.10 亿美元。中商情报网和恒州博智数据显示,受 5G 网络商业化建设的影响,2020 年和 2021 年全球射频前端市场规模升至 202.16 亿美元和 204.6 亿美元,预测 2022 年达 272.21 亿美元,2028 年有望达 412 美元,2021-2028 年间 CAGR 达 10.52%。
中国作为 5G 应用全球领跑者,4G 使用率自 2020 年达到巅峰后开始下降,越来越多的消费者转向 5G 套餐。
根据《2022 中 国移动经济》报告,预计到 2025 年,中国 5G 连接总数将从 2021 年的 4.88 亿增至 8.92 亿。到了 2025 年,中国超过半数的移动连接将使用 5G。由此,中国射频前端市场规模将 从 2020 年的 1171.21 亿元增长至 2026 年的 2032.62 亿元,CAGR 为 8.19%。
从射频前端市场构成看:分立器件中滤波器占比最大,AiP(毫米波)模组增速最快。
根据 Yole Development 统计与预测数据,2019 年移动终端射频前端市场为 124 亿美元,到 2026 年有望达到 217 亿美元,2019-2026 年 CAGR 将达到 8.3%,其中发射端模组市场规模预计将达 94.82 亿美元,接收端模组预计 33.39 亿美元,AiP(毫米波)模组由于基数小 增速最快,2019-2026 年 CAGR 预计为 75.5%;分立器件中滤波器占比最大,预计至 2026年达 30.03 亿美元,传导开关预计达 9.06 亿美元,天线开关预计为 10.59 亿美元,低噪声放大器预计占 4.99 亿美元。
从射频前端竞争格局看:射频前端市场长期被海外厂商占领,头部集中效应明显。
我国集成电路行业处于发展快车道,行业技术水平和产业规模均稳步提升,但与发达国家市 场相比,基础还较为薄弱,近年来本土厂商开始逐渐进入中高端射频前端市场。现阶段全球射频前端芯片市场仍主要被村田、Skyworks、Qorvo、Qualcomm 等国外领先企业长期占据。
根据 Yole Development 数据,2020 年全球前五大射频器件提供商占据了射频前端市场份额的 85%,其中 21%的市场份额归属于 Skyworks,Murata(村田)占比为 17%,Qualcomm 占据了 16%,Qorvo 占比为 15%,Broadcom 则占比 15%。各细分市场中上述五大厂商也居于领先地位,卓胜微在开关中市占率稍高。
从射频前端发展趋势看:射频组件密度不断增加,模组化发展为大势所趋。
随 5G 网络部署频段数增加,单部手机需接收更多频段的射频信号,要求数百个射频组件予以配合。
此外,5G 高频段信号处理难度大,发射和接收通道数量增加,对射频前端器件的复杂度和性能要求更高。有限的手机 PCB 板面积和日益复杂的功能性之间的矛盾也促使射频前端向高集成度高和模组化发展。
2019 年底运营商 5G 陆续商用,2020 年 5G 元年正式开启,两年迭代后,5G 方案已基本收敛为 Phase7 系列和 Phase5N 两种,两种方案在 sub-6GHz/ UHB 新频段部分方案相同,均为 L-PAMiF 集成模组方案;在 sub-3GHz 频段分别为 PAMiD 模组方案和 Phase5N 分立方案。
2.3 射频市场中分立器件与模组并存,呈细分化发展
2.3.1 射频开关:需求高升,国产替代率相对较高
射频开关包含传导开关(Switch)和天线调谐开关(Tuner)等。
传导开关通过将多路射频信号中的一路或几路控制逻辑连通来实现电路切换,包含接收、发射电路的切换、不同频段间的切换等,通过共用天线、通道以节省终端产品的成本。
天线调谐开关主要由开关和被动元件等组成,是连接发射系统与天线的一种阻抗匹配网络,主要用于信号的接收、滤波、放大、增益控制等,可将天线调谐到谐振频率,使天线在所有应用频率上实现最大辐射功率并提高效率。
天线调谐开关比传导开关技术难度更高,对耐压、导通电阻和关断电容要求更严格,品设计和工艺难度也更大。
由于天线调谐开关位于天线附近,它以分立器件的形式存在,无法集成于射频模组。
射频开关市场规模的提升受益于频段增多,SOI 工艺加速渗透。
Yole Development 认为,5G 时代智能手机支持的频段数不断提高,且多采用金属外壳,一定程度上会降低对射频信号的接收能力,亟需增加天线调谐开关保证其性能。4G 手机天线数一般需要 4-6 个,而 5G 手机普遍需要 6-10 个。
Yole Development 预测,全球传导开关(Switch)的市场规模将从 2020 年的 14.3 亿美元上升到 2025 年的 23.1 亿美元,CAGR 达 10.1%;全球天线调谐开关(Tuner)的市场规模将从 2020 年的 6.2 亿美元升至 2025 年的 10.1 亿美元,CAGR 达 10.3%。
根据 Yole Development 数据,传导开关和天线调谐开关都以 SOI (在顶层硅和背衬底之间引入一层埋氧化层)为主流工艺,市占率超 92%,CMOS 市占率较低,GaAs-PHEMT工艺面临淘汰。
SOI 工艺比普通硅基半导体耗电低、工作温度高,比化合物半导体工艺易于集成,可以最优的性价比实现更高的线性度和更低的插入损耗,从而带来更快的数据速度、更长的电池寿命,和频率更稳定、流畅的通信质量。
射频开关技术壁垒较低,主要采用 Fabless 模式,国内企业已有一席之地。
射频开关产业链中,Fabless 为主流模式。产业链看,上游为 SOI 衬底,Soitec 为最大供应商,市占率超 70%;中游代工已趋于成熟,包括 GF、三星、STM、中芯国际、TowerJazz 等,GF 为全球最大的 SOI 代工厂,卓胜微为 TowerJazz 的第一大客户;下游设计公司中除 Skyworks、Qorvo、高通、村田等海外巨头外,也已出现包括卓胜微在内的境内公司。 根据半导体行联盟数据,2019 年射频开关市场 CR5 为 82%,卓胜微市占率为 5%。
2.3.2 射频低噪声放大器(LNA):主流工艺多样,增势平稳
低噪声放大器主流工艺包括 SOI、SiGe、GaAs 和 CMOS 等。随移动通讯技术更迭,移动智能终端对信号接收质量提出更高要求,天线接收的信号需要被放大以进行后续处理。
一般放大器在放大信号时会引入噪声,而射频低噪声放大器(LNA)能最大限度抑制噪声,主流工艺有 SOI、SiGe、GaAs、CMOS 等。
射频集成化趋势及 SOI 工艺优异的集成能将使其实现最快的增速;SiGe 工艺能在实现较小尺寸的同时保持较低的功耗;CMOS 优点在于生产成本较低,但性能优势不明显。据公司 2021 年年报,2021-2026 年,SOI、CMOS 工艺的 CAGR 将分别达到 9%、5%。
SOI 和 SiGe 工艺的市占率最高,两者总市场占有率可达 86%以上。根据 Yole 数据,PHEMT 工艺市占率将逐渐降为 0;CMOS 工艺则有望从 2015 年不足 2%的市占率增至 2026 年的将近 13%;SOI 工艺占比最大,有望在 2026 年占比突破 60%;SiGe 工艺目前市占率第二,未来预计占比逐渐下降,但规模仍将进一步提升。
预计射频低噪声放大器规模持续慢速上升,国内厂商市场份额仍有较大开拓空间。
5G 商业化持续推进将使智能手机中天线和射频通路的数量增多,射频低噪声放大器(LNA)的需求受益增加,单机的 LNA 数量将比 4G 手机翻倍达到 10 个左右。据 Global Radio 预计,2023 年 LNA 市场规模将达 17.94 亿美元,2018-2023 年间 CAGR 约为 4.77%。
Yole Development 预测,2025 年全球 LNA 市场规模将达 23.20 亿美元。射频低噪声放大器市场集中度较低,半导体行业联盟数据显示,2019 年 LNA 市场 CR5 为 52%,均为外商。内资 LNA 厂商以卓胜微为代表,2017 年市占率为 1.3%,提升空间较大。
2.3.3 滤波器:发展潜力巨大,高频段趋势促进SAW向BAW发展
滤波器是保留特定频段信号的无源器件,可分为 SAW 滤波器和 BAW 滤波器。
滤波器是一种无源器件,由电阻、电感和电容组成,作用是保留特定频段内的信号,滤除其他频率,从而提高信号的抗干扰性及信噪比。
其中电感滤去高频信号,只允许低频信号通过,电容则相反。移动终端所用的声学滤波器按工艺可分为声表面波滤波器(SAW)和体声波滤波器(BAW)。
其中 SAW 滤波器优点为成本低,但高频性能不佳、对温度变化敏感,最高仅能支持 2.5GHzBAW;BAW 滤波器成本高,但尺寸较小且对温度变化不敏感,同时较高的声能密度和更强的声波补货能力带来更低的插入损耗,高频段表现优异,最高可适用于 6GHz 频段。
滤波器价值量在射频器件市场中占比过半,市场规模预计延续增长态势。
前瞻产业研究院数据显示,滤波器在整个射频器件市场中价值量占 53%。根据 Yole Development 预测,全球滤波器市场预计将从 2015 年的 39.26 亿美元增至 2026 年的 82.23 亿美元,CAGR 为 6.35%,其中高性能滤波器 TC-SAW、TF-SAW、BAW SMR 和 IPD 工艺年复合增长率都达到两位数,声表面波滤波器(SAW)因为基数大、成本低,仍占比最大, 预计 BAW SMR 和 IPD 滤波器在高频下会凭借小尺寸、易集成、结构简单、加工成本低等优点有显著增长。
量价双轮驱动,滤波器市场规模的增长具备想象空间。
1)需求量方面:从 2G 发展至 5G,手机通信频段数目从 2G 的 4 个上升到 5G 的 50 余个,每个新增的频段都需要增加相应频段的滤波器。对当前处于发展早期的 5G 手机而言,单机射频滤波器用量需求约 40-80 个,相比 4G 手机单机射频滤波器用量而言大幅提升。
在支持更多 5G 新增频段以及应用大规模 MIMO 和 CA 的背景下,单机射频滤波器用量将进一步提升,带动滤波器行业市场空间持续扩大;
2)价值量方面:在射频滤波器用量增长与手机内部空间有限的矛盾下,5G 时代的射频滤波器将趋向小型化、集成化、轻量化和高频化。射频滤波器的升级将对其在设计、制造、封装等方面提出更高要求,推动产品单价提升,据头豹研究院,单机射频滤波器价值量从 2G 的 0.5 美元提升至 5G 的 12.0 美元以上。
滤波器壁垒较高,国际厂商掌握较大主动权。
滤波器技术壁垒较高,高端滤波器主要采 用 SAW、BAW 特殊工艺。村田、TDK 等传统 SAW 滤波器龙头厂商多采取 IDM 生产模式,掌握产品设计和核心技术参数,使用自有产线进行生产,构建了专利壁垒,并形成一定程度上的垄断。
因此代工厂通常缺乏经验,难以成长,国内上市公司倾向和科研院所合作,如中国电子科技集团公司第二十六研究所、中国电子科技集团第五十五研究所、中电科技集团重庆声光电限公司等,可以预见,未来 IDM 模式将是当前高端滤波器竞争中的殊途同归之策。
2.3.4 射频功率放大器(PA):由Si基逐步转向GaAs基和GaN基
通信技术的升级对功率放大器(PA)的输出功率和效率提出更高要求。
射频功率放大器把发射通道的射频信号放大,使信号馈送到天线并发射出去,是实现无线通信功能的重要器件之一,性能核心指标包括输出功率、效率、线性度等。
随通信技术的发展,智能终端设备对射频功率放大器的设计要求落脚于输出功率和效率的提高。同时,随着对频谱的不断利用开发,频谱资源稀缺。
为在有限频段内容纳更大可用信道,5G 通信技术采用毫米波段等高频段解决频谱拥挤问题,对功率放大器的最高工作频率和带宽提出更高要求。
高频率的工作环境推动功率放大器工艺材料不断革新。
在 5G 时代更高的工作频段下,保持功率放大器高性能(主要是效率、输出功率和线性度等指标)的需求推动 GaAs、GaN 登上舞台。与目前主流的 Si 材料相比,GaAs 和 GaN 饱和电子迁移速度或击穿电压较高,更适用于高频率工作环境。
其中,GaAs 工艺由于能为射频功率放大器提供最佳的应用性能,且具备高性价比优势,是目前射频功率放大器的主流工艺。
移动智能终端设备中射频功率放大器的需求量和单机价值量不断提升。
根据 Yole 预测,射频功率放大器市场将从 2015 年的 10.99 亿美元增长至 2026 年的 16.59 亿美元,CAGR 为 3.50%。单部手机中射频功率放大器的需求量从 4G 手机的 7 个增长至 5G 手机的 16 个,增幅超一倍,同时,单部手机中的射频功率放大器价值量也翻倍增长,从 4G 手机的 3.25 美元增长至 5G 手机的 7.5 美元。
射频功率放大器市场主要由美国、日本主导。
根据智研咨询数据,2020 年全球射频功率放大器市场 CR4 为 83%,其中 Skyworks 位居第一,市占率为 35%,Broadcom 以 22%的市占率位居第二,排名第三、第四的 Qorvo 和村田分别占 17%和 9%。
2.3.5 射频模组:射频高集成度发展,模组市场规模乘势上扬
射频模组的核心是多种类元器件的小型化及模组集成。射频前端模组将射频开关、低噪声放大器、滤波器、双工器、功率放大器等两种或两种以上的分立器件集成为一个模组,从而提高集成度和性能,并使体积小型化。
射频模组可分为主集天线射频链路、分集天线射频链路和 WiFi 端等。根据集成方式的不同,主集天线射频链路又可分为 FEMiD(集成射频开关、滤波器和双工器)、PAMiD(集成多模式多频带 PA 和 FEMiD)、LPAMiD(LNA、集成多模式多频带 PA 和 FEMiD)等;分集天线射频链路可分为 DiFEM(集成射频开关和滤波器)、LFEM(集成射频开关、低噪声放大器和滤波器)等。
移动终端模组化趋势加深,射频模组市场景气度较高。
射频模组化具备诸多优势,如更适用于多频段,能缩小元件体积等。
5G 时代下,手机射频前端设计逐渐呈现模组化趋势,包括苹果在内的主流品牌旗舰机型(如 iPhone13 pro max)已经使用大量模组化射频组件。
根据 Yole 的统计与预测,射频模组市场规模将从 2021 年的 116.28 亿美元增长至 20 26 年的 156.30 亿美元,年复合增长率达 6.09%。
射频接收端和发射端模组化进程中仍存在诸多困难,未来滤波器或成竞争核心。
发射端的模组化可分为五个进程:
1)PA 和 IPD/LTCC 滤波器集成,主要应用于 5G 新增的 3-6GHz 频段,对 5G PA 的设计要求高,新频段的频谱需滤去的杂波少,对滤波器要求不高,选用 LC 型滤波器(IPD、LTCC)即可。PA 的技术和成本较为重要,单颗价值大于 0.4 美元。
2)PA 和 BAW/IHP SAW 滤波器集成,主要应用于 n41 频段的 PAMiF 和 WIFI FEM,频段在 2.4GHz 附近。由于工作频率 2.4GHz 和 4G 频段接近,需要集成 BAW 滤波器来应对拥 挤的频段。滤波器功能尚不复杂,PA 技术仍是关键,单颗价值大于 0.6 美元。
3)高性能 PA 和低频的双工器(采用 TC-SAW 技术)集成,有时候还可能集成 GSM850/900、DCS/PCS 的 2G PA 组成 LowBand 发射模组/LB PAMiD,主要用于 1GHz 以下的 4G/5G 频段(如 B5、B8、B26、B20、B28 等),LB PAMiD 再集成 LNA 就成了 LB LPAMiD。产 品更复杂,对 PA 和滤波器技术要求均较高,成本看(假设需集成 2G PA),PA/LNA 和滤波器占比几乎相等,单颗价值大于 1.5 美元。
4)集成低频到高频的各类滤波器(如 LTCC、SAW、TC-SAW、BAW 或性能相当的 I.H.PSAW)/双工器/多工器和 SOI 天线开关,不集成 PA(某些出货量大的机型可能会在 FEMiD 架构基础上集成 MMMB PA),由村田定义并掌握主动权,单颗价值大于 2.5 美元。
5)M/H(L)PAMiD,通常集成 10 个以上的 BAW 滤波器、2-3个 GaAs HBT 和 3-5 个 SOI 和 1 个 CMOS 控制器,技术最为复杂度,主要覆盖 1.5-3GHz 的黄金频段,是诸多蜂窝网 通信和蓝牙、WiFi 2.4G、GPS 等非蜂窝网通信的工作范围,频段拥挤且干扰多,亟需高能 BAW 滤波器/多工器。PA 技术已经成熟,核心在于滤波器,单颗价格超 4 美元。
接收端的模组化也可分为五个进程:
1)用 RF-SOI 工艺在单颗 DIE(裸片)上集成射频开关和 LNA,功能较为复合,应用于 4 G/5G,单颗价值为 0.15-0.3 美元。
2)用 RF-SOI 工艺集成 LNA、射频开关和单颗 LC 型(IPD/LTCC 工艺)滤波器芯片组成 LFE M,适用于 5G NR 的 n77/n79 频段,SOI 工艺起主导作用,单颗价值大于 0.3 美元。
3)集成单刀多掷(SPnT)或双刀多掷(DPnT)的 SOI 开关和一些 SAW 滤波器组成 DiFEM。路径较多,国际厂商以晶圆级封装技术为主,单颗价值为 0.3-0.7 美金。
4)以 RF-SOI 工艺实现的射频开关、LNA 为基础集成 4-6 个通路的中高频高性能的 SAW 滤波器(常用 TC-SAW 技术)组成 MIMO M/H LFEM,主要应用于 M/H Band 频段(如 B1 /3/39/40/41/7 等),在某些中高端手机中属于入网强制要求,单颗价值为 0.8-2 美元。
5)集成 10-15 路以上频段的 SAW/BAW 滤波器、射频开关和 LNA 组成 H/M/L LFEM,占用的 PCB 面积很小,需使用晶圆级封装形式的先进封装,单颗价值为 1.3-1.8 美元。
射频前端模组化国产率低,市场较为集中。
国际龙头在提高射频前端集成度方面已经有一定积累,如村田将滤波器、射频开关和匹配电路集成;高通的 RF360 方案;Qorvo 的 RF Fusion 方案等。
2019 年,Skyworks 和村田在射频模组市场居于龙头位置,市占率分 别为 27%和 25%,Broadcom 市占率为 22%,整体市场 CR3 高达 74%,国产替代仍路漫漫。
2.3.6 无线连接领域:WiFi 6为WiFi前端模组发展注入新动力
WiFi 新技术支持多设备连接,利好模组发展。前端模组蜂窝网络主要覆盖室外,WiFi 则主要覆盖室内空间。随 WiFi6 技术的推出,路由器与手机等终端设备的连接得到极大改善,连接更快,延迟也更低。
WiFi6 采用的 MU-MIMO 技术允许多终端同时共享信道,也允许多设备同时响应无线接入点。多设备连接时,为保证网络速度不会下降,要求功耗更低、线性度高、集成度高和抗噪高的射频器件来支持更高效率、更高传输速率的网络连接。
根据 Yole Development 的统计与预测,2021 年无线连接射频前端市场为 27 亿美元,到 2026 年有望达到 44 亿美元,2021-2026 年的 CAGR 将达到 10%。
三、技术与客户优势突出,芯卓打造第二成长曲线
3.1 持续引入新工艺、新技术,传统产品与高端市场齐发力
公司不断夯实射频开关和 LNA 等传统产品优势。卓胜微在射频开关和 LNA 掌握多项核心 技术,颗精准把握客户定制化需求,提供高性价比射频方案。
2013 年公司先后开发出用标准 CMOS 工艺实现射频接收开关和射频低噪声放大器的单芯片集成方案和用 CMOS 工艺实现高性能射频低噪声放大器的方案,极大限度发掘了标准 CMOS 器件的性能极限,接近使用特殊材料如 GaAs 和 SiGe 达到的性能,降本的同时维护了客户资源。
此外,GaAs-PH EMT 低噪声放大器的设计满足了 WISOL 等客户的定制化需求,助其推出了相应的定制化产品,增强了公司产品竞争优势。
在保持原有产品市场优势地位的同时,公司顺应 5G 通信技术潮流,发力新兴市场。公司重视射频前端模块化趋势,持续完善产品矩阵,积极拓宽产品应用领域。
现有产品已覆盖分立射频低噪声放大器、分立传导开关、天线开关、FEM 模组及 WiFi 连接模组等,其中天线开关、低噪声放大器和 LFEM 模组产品性能优异,已能比肩国际领先技术水平。
1)滤波器:
未来射频模组竞争中,滤波器(尤其是高端滤波器)有望成为构筑技术壁垒的核心。截至 2022 年三季度末,公司自建产线的滤波器产品已包括 SAW 滤波器、高性能滤波器、双工器和四工器等。SAW 滤波器和高性能滤波器已具备规模量产能力,SAW 滤波器产品的工艺研发平台建设已全部完成,后续将持续优化演进;双工器和四工器已通过产品级验证,并开始向客户送样推广。
同时,DiFEM、L-DiFEM 及 GPS 模组(集成射频滤波器和 LNA)等产品会逐步采用自产的滤波器,已积极向市场推广分立滤波器产品,部分产品在品牌客户端验证通过,即将实现量产出货。通过自建滤波器资源平台,有助于提升产品整体性能水平,扩大成本优势。还将与其他产品形成高度协同,促进公司产品线的拓展。
2)功率放大器(PA):公司通过募投项目将完成支持 2G/3G/4G/5G 通信制式的射频功率 放大器及射频功率放大器模组的研发。凭借研发优势和产品质量优势,公司已积累了丰富优质的客户资源,成为国内外多家手机厂商的射频前端器件供应商,与三星、小米等知名厂商建立了良好的合作关系。募投项目开发的射频功率放大器可充分利用现有的客户资源,可以有效缩短本项目的市场开拓周期。
3)低功耗蓝牙:低功耗蓝牙微控制器芯片是将 BLE 射频收发器、存储器、CPU 和相关外 设集成为一颗芯片,形成具有蓝牙收发射频信号功能的微控制器。产品具有传输距离远、功耗低、连接速度快等特点,主要应用于智能家居、可穿戴设备、无线充电等领 域。
智能物联网市场各类智能硬件需求蓬勃,中高端产品需求增长。据蓝牙技术联盟预测,2025 年蓝牙设备总出货量将达 64 亿台,蓝牙数据传输设备出货量将达 14.6 亿台,2021-2025年 CAGR 约为 11%。公司从 2016 年开始向 Holtek 等客户销售低功耗蓝牙产品,2018年营收同比增长 340.93%至 839.18 元。公司将在现有产品的基础上,展开产品性能升级及新产品研发新项目以应对下游需求的繁荣。
3.2 积累丰富客户资源,渠道建设持续推进
公司依靠研发和质量优势,积累起良好的品牌认知,客户资源不断扩大。2012 年公司成为三星合格供应商,还应用于小米、华为、联想、魅族、TCL 等智能终端厂商,伴随着国产品牌对手机零部件供应链安全意识以及国产替代意识的加深,公司在华为等国产品牌手机中的市场份额占比有望持续提升。
此外,公司设立卓胜美国作为开拓北美市场的主要基础,客户群体进一步拓展。北美智能终端品牌未来仍有大量持续性的需求(如应用于智能手机、智能音箱等),是公司发展的重要机遇。卓胜美国将在美国进行尖端芯片的研发和设计,以实现核心技术和人才队伍的积累,同时实现北美市场的销售拓展。
3.3 加码芯卓半导体项目,从Fabless向Fab-lite模式演进
Fab-Lite 模式由 IDM(设计与制造一体)模式演变而来,将标准化程度较高的生产环节通过委外方式进行,而对于部分关键产品的特殊工艺则由企业自主完成。
公司通过芯卓半导体项目积极布局 Fab-Lite 模式, 建设滤波器晶圆生产和射频模组封装测试生产线,用于开展关键技术的研发创新及产品的迭代和产业化生产,以期实现从研发设计、晶圆制造、封装测试到最终销售全产业链的协同升级。
芯卓半导体产业化建设项目已处于工艺设备调试阶段,预计将逐步实现射频滤波器产品线工艺通线并运行达产。
2020 年 11 月,公司与江苏省无锡蠡园经济开发区管理委员会签署《战略合作协议书》,拟投资 8 亿元用于芯卓半导体产业化建设项目,用于建设 SAW 滤波器生产和射频模组封装测试生产线、厂房的配套设施建设及软硬件设备购置,开展关键技术和工艺的研发及产品的产业化生产。
2021 年 3 月公告显示,公司将追加投资 27 亿元用以扩充 SAW 滤波器晶圆制造和射频模组封装测试产能及厂房、配套设施建设。
项目有助于实现对关键制造环节的国产替代,减少研发环节对供应商的依赖程度,产能的 增长也将成未来业绩增长的核心驱动力之一。
公司射频滤波器生产线处于在建状态,尚未正式启动 Fab-Lite 模式运营,预计 2022 年实现射频滤波器产品的垂直一体化经营,最终推动公司向 Fab-Lite 经营模式过渡。
未来随着公司 Fab-Lite 经营模式的逐步稳定,公司全生产链自主能力以及协同能力将大幅提升,从新技术和新工艺研发、新产品测试以及订单交付等多维度提升公司市场竞争力,预计拉动公司营收规模持续增长。
四、盈利预测与估值
4.1 关键假设
公司在射频前端行业居于龙头地位,随芯卓半导体项目布局持续推进,产业链优势有望进一步扩大。
未来,依托于拳头产品射频开关和 LNA 提供的稳定现金流,受益于高端射频模组产品和滤波器市场的拓展,公司业绩预计修复并持续向好。
对公司主营业务给出关键假设:射频分立器件:射频开关和 LNA 为公司王牌产品,已有一定规模,2019 年卓胜微在射频开关市占率达 5%,2017 年 LNA 市占率为 1.3%。
5G 时代下手机外壳多用金属材质,为提高信号质量及适应 5G 多频段趋势,单机射频开关量增至 6-10 个,同时射频开关工艺向 SOI 发展,带动单机价值量提升;射频 LNA(低噪声放大器)单机数预计比 4G 手机翻倍达到 10 个左右。
2022 年由于行业景气度下行,竞争激烈,增速有所放缓,预计后续修复。假设分立器件产品 22-24 年收入增速分别为-26.24%/3.72%/12.31%,毛利率分别为 55.04%/55.22%/54.86%。
射频模组:射频模组化具备诸多优势,如更适用于多频段,能缩小元件体积等。5G 时代 下,包括苹果在内的主流品牌旗舰机型(如 iPhone13 pro max)已经使用大量模组化射频组件。
公司通过芯卓半导体产业项目建设射频模组封装测试生产线与配套设施,LFEM、(L)DiFEM、LNA BANK、LPAMiF、LPAMiD 和 WiFi FEM 等产品均有一定成长空间,预计 22-24 年收入增速为 20.06%/47.11%/40.46%,毛利率分别为 42.51%/43.86%/46.18%。
低功耗蓝牙、IP 授权及其他:低功耗蓝牙主要应用于智能家居、可穿戴设备、无线充电等领域。智能物联网市场蓬勃带动蓝牙数据传输设备需求增长。
公司从 2016 年开始向 Holtek 等客户销售低功耗蓝牙产品,将在现有产品的基础上,展开产品性能升级及新产品研发新项目以应对下游需求的繁荣。
此外,公司还向客户提供 IP 授权及服务并收取权利金。预计该部分 22-24 年收入增速分别为-26.12%/8.12%/5.18%,毛利率分别为 48.81%/47.85%/47.76%。预计公司 22-24 年归母净利润为 12.04/15.57/19.96 亿元,同比-43.59%/29.30%/28.17%,对应 EPS 为 2.26/2.92/3.74 元。
4.2 相对估值
我们选取二级市场上与公司业务相似的公司作为估值比较的基础。
考虑到:(1)射频开关和 LNA 市场规模不断上行,公司身为龙头有望受益;(2)滤波器市场空间巨大,公司通过自建晶圆产线有望抓住行业红利期;(3)射频模组封装测试产线推进顺利,模组化趋势下发展机会较大;(4)蓝牙传输设备数量需求良好,公司前瞻布局优势突出。
参考可比公司 2022 年平均 53.68 倍 PE 的估值水平,给予公司 22 年 54 倍 PE 的目标估 值,对应目标价为 121.83 元。
4.3 绝对估值
绝对估值:我们采用 FCFF 估值法,假设 WACC=7.56%,永续增长率为 3.00%,十年过渡期增速为 20.00%,得出 2022 年公司股权价值为 642 亿元,每股股价为 120.34 元。
五、风险提示
1. 行业发展波动风险
公司主营的射频前端芯片主要应用于智能手机等移动智能终端,因此不可避免地受到宏观经济波动的影响。
如果未来宏观经济形势发生剧烈波动,下游消费类电子产品,尤其是移动智能终端的需求量减少,将导致对芯片需求减少;或者国家针对集成电路设计行业的产业政策发生重大变化,导致集成电路设计行业增长势头逐渐放缓,使包括本公司在内的集成电路设计企业面临一定的行业波动风险。
此外,由于晶圆制造商、芯片封测厂商前期投入金额大、产能建设周期长,因此在行业内部也会形成一定的周期性。
伴随全球集成电路产业从产能不足、产能扩充到产能过剩的发展循环,集成电路设计行业也 会相应受到影响。
2. 5G 国产替代不及预期风险
5G 商用已开始在全球范围逐步落地,5G 是移动通信技术的重大变革,对射频前端行业带来新的增长机遇,公司已研发并推出一系列适用于 5G 通信模式 sub-6GHz 频段的产品。若由于 5G 商用渗透及国产替代情况不及预期等原因将会对公司的产品出货、业绩增长等造成影响。
3. 供应链交付风险
公司作为集成电路企业,目前经营模式仍主要为 Fabless,并开始逐步转向 Fab-Lite,采用垂直一体化经营和 Fabless 并行的方式。
目前公司采购的主要原材料仍为晶圆,而芯片的封测等生产环节仍主要通过外协厂商完成。
公司产业链上游环节呈现相对集中的态势,向主要供应商的采购集中度较高,虽然公司的晶圆供应商、封测供应商具有一定可替代性,且对于单一供应商不存在重大依赖,但若主要采购地区集成电路领域的贸易政策发生不利变化,或其主要原材料供应商或封测供应商的供货因各种原因出现中断或减少,或上述供应商大幅提高供货价格,或生产管理水平欠佳等原因影响公司的产品生产,将会对公司的产品出货、盈利能力造成不利影响。因此,公司面临一定程度的原材料供应及外协加工的风险。
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