AIoT信号处理芯片行业投资潜力及发展前景

AIoT信号处理芯片行业投资潜力及发展前景

中国集成电路行业发展情况根据Frost&Sullivan统计，2020年中国集成电路产业销售额为8，928亿元，2016年至2020年年均复合增速达19．8%。中国集成电路产业虽起步较晚，但凭借巨大的市场需求、经济的稳定发展和有利的政策环境等众多优势条件，已成为全球集成电路行业增长的主要驱动力。尽管近年来全球集成电路市场有所波动，但随着国内消费电子、网络通信、移动互联网、汽车电子、工业控制、医疗电子等市场需求的持续提升，以及国家支持政策的不断提出，近年来中国集成电路产业销售额始终保持高速稳定增长。根据Frost&Sullivan数据，预计2025年中国集成电路产业销售额将达到18，932亿元，2020年至2025年年均复合增速达16．2%。目前，我国集成电路产业存在巨大的贸易缺口。根据海关总署数据，2021年中国集成电路进口额同比增加23．6%，达4，326亿美元，创历史新高，集成电路进口额已占全国总进口额的16%，是中国进口金额最高的商品，远超原油、农产品和铁矿石等商品的进口额；同时2021年中国集成电路出口额为1，538亿美元，贸易逆差达2，788亿美元。预计未来几年，中国集成电路进口额仍将维持高位。与此同时，近年来随着中国集成电路产品的品质和市场认可度日渐提升，集成电路国产产品对进口产品的替代效应明显。2016年至2020年，中国集成电路产业销售额年均复合增长率为19．8%，显著超过同期中国集成电路进口额年均复合增长率11．4%，体现出国内集成电路行业进口替代趋势。集成电路测试行业现状分析随着下游消费电子和汽车电子等行业需求持续增长，加之在我国相关政策推动下，我国集成电路销售额自2012年起逐年增长。据统计，2021年中国国集成电路销售额达10458．3亿元，同比2020年增长18．2%。产业结构方面，我国集成电路发展重心逐步由封装测试转向芯片设计，设计占比从2011年占比30．1%到2021年占比43．21%，制造占比小幅度回升，封装测试占比从2011年的38．9%下降至2021年的26．42%。具体从市场规模来看，据统计，2021年中国集成电路封装测试行业市场规模达到2763亿元，同比增长10．08%。就集成电路测试市场而言，根据中国台湾工研院的统计，集成电路测试成本约占设计营收的6%-8%（取中值7%计算），2021年中国集成电路设计行业销售额为4518．9亿元，对应集成电路测试行业市场规模约为316．3亿元，同比增长19．81%。集成电路测试行业竞争格局集成电路测试行业最早由封测一体厂商的测试部门对外提供，随着整个产业规模的迅速扩大与精细化分工程度的加深，独立第三方测试的模式最先出现在中国台湾地区。凭借在技术专业性、服务品质、服务效率等方面的优势，独立第三方测试企业的增速高于整体测试行业平均增速，其规模有望持续扩大。封测一体厂商和独立第三方测试企业保持着竞合关系：随着先进制程投入增加以及技术难度的提升，封测一体厂商将重心放在封装环节，因此封装前的晶圆测试往往交给独立第三方测试企业；为了提升封装的良率，封测厂在发展自身芯片成品测试业务的同时，也会将额外的业务外包给独立第三方测试企业。中国台湾地区作为独立第三方测试模式的发源地，已经拥有许多大型第三方测试企业。京元电子、欣铨、矽格是中国台湾地区规模最大的三家独立第三方测试企业，同时也是全球最大的三家独立第三方测试企业。2021年三家公司合计收入约为137亿元人民币，约占中国台湾地区测试市场份额的30%。而在中国大陆地区，主要的独立第三方测试企业包括京隆科技、利扬芯片、伟测科技、华岭股份等，整体集中度较低，各家规模较小。集成电路封测市场竞争格局近年来，中国封测企业通过海外并购快速积累先进封装技术，先进封装技术已与海外厂商同步，但先进封装产品的营收在总营收的占比与中国台湾及美国封测巨头企业存在一定差距。国内封测龙头企业江苏长电进入全球前三，市占率达14．0%。集成电路行业下游分析从产品领域销售占比来看，2021年消费类销售额占比最大，达32．2%，其次通信类销售额占比20．9%，模拟电路的销售额达541．4亿元，同比增长230．5%，占全行业销售额的14．7%。由于我国居民消费水平不断提升，消费电子产品市场需求持续增长，促进了我国消费电子行业健康快速发展。数据显示，我国消费电子市场规模由2017年的16120亿元增至2021年的18113亿元，年均复合增长率3．0%。预计2022年我国消费电子市场规模将达18649亿元。近年来，中国汽车电子市场规模一直保持稳定增长，主要得益于汽车的智能化、电动化发展。数据显示，2020年其市场规模达1029亿美元，同比增长7．3%；2021年中国汽车电子市场规模达1104亿美元。预计2022年中国汽车电子市场规模将进一步增长至1181亿美元。集成电路产业链的核心环节主要为集成电路设计、制造与封装测试三大环节。其中，集成电路设计处于产业链上游，集成电路制造为中游环节，集成电路封装测试为下游环节。集成电路测试是对集成电路或模块进行检测，通过测量对于集成电路的输出回应和预期输出比较，以确定或评估集成电路元器件功能和性能的过程。集成电路测试包括晶圆测试（CP）和芯片成品测试（FT）。晶圆测试位于晶圆制造和芯片封装之间，通过硅片级的电性测试对晶圆的良率进行检测，将不达标准的芯片挑选出来，既能减少封装和后续测试的成本，又能对晶圆制造的工艺改进起到指导作用。而芯片成品测试作为芯片出货前的最后一道工序，对芯片整体的运行功能和封装环节工艺的提升至关重要。从测试内容上看，集成电路测试主要是参数测试和功能测试两大类，前者包括直流、交流、混合信号以及射频参数测试，后者主要包括数字电路模块功能和存储器读写功能测试。集成电路行业产品主要应用市场概况及发展趋势（一）集成电路数据存储主控芯片市场受益于PC，服务器，手机等下游需求驱动，数据存储芯片市场规模快速扩张，未来存储器需求将在5G、AI以及汽车智能化的驱动下步入下一轮成长周期。根据世界半导体贸易统计协会统计数据显示，2021年全球存储芯片市场规模为1，538．38亿美元，同比增长30．95%，预计2022年全球存储芯片市场规模将达到1，716．82亿美元。根据头豹研究院统计，2021年中国存储芯片市场规模达到248．00亿美元，预计2022年中国存储芯片市场规模将达到317．20亿美元。存储芯片的市场规模增长带动了对数据存储主控芯片的市场需求。数据存储主控芯片是存储器的大脑，负责调配存储芯片的存储空间与速率，在存储器中与存储芯片搭配使用。根据搭载的存储器载体不同，数据存储主控芯片一般可以分为固态硬盘主控芯片、嵌入式存储主控芯片、固态存储卡主控芯片以及U盘主控芯片等四大类。目前数据存储主控芯片主营业务集中在固态硬盘主控芯片领域，并向嵌入式存储主控芯片延伸，在数据存储主控芯片领域，属于技术门槛高、市场空间大的领域。1、集成电路SSD主控芯片产业链情况在传统固态存储行业中，固态存储产业链上游主要是存储主控芯片厂商和闪存制造商，中游主要是固态存储品牌和模组厂商，下游主要是移动设备、计算机系统设备厂商。DFlash芯片与SSD主控芯片先交付中游模组与品牌厂商加工成SSD后再交付下游电子设备应用商。此外，上游芯片原厂也可直接向终端移动设备、计算机系统厂商供货。2、集成电路SSD主控芯片市场规模存储芯片市场规模的持续增长推动了对SSD主控芯片的需求，根据中国闪存市场发布的《2021年全球SSD市场分析报告》，2021年全球SSD主控芯片出货量为4．08亿颗，较2020年增长16．57%。其中消费类SSD主控芯片出货量占比为83．86%，企业级SSD主控芯片出货量占比为12．41%，工业级SSD主控芯片出货量占比为3．73%。随着国内SSD市场规模的扩张，国内SSD主控芯片市场将维持持续增长态势。3、集成电路消费级/企业级SSD市场规模SSD广泛应用于笔记本电脑，台式机以及服务器市场中，其中占比最高的消费级SSD主要应用在移动电子设备如笔记本电脑、台式机、超极本等PCOEM前装市场和零售渠道市场。在笔记本电脑销量强劲增长的带动下，2020和2021两年PC市场出货量连续以10%以上速度增长。在2022年消费电子需求疲软的趋势下，预计全球PC出货量在未来5年复合增长率为2．19%。此外，随着对大容量存储和高性能存储需求的增长，SSD在笔记本电脑和台式机上的搭载率进一步提升。2021年，受全球供应链紧张及PC整机出货量拉伸，全球消费级SSD市场出现较大幅度增长，接近3．5亿块，预计2025年全球消费级SSD出货量约3．8亿块。与消费类SSD相比，企业级SSD需要具备更高的性能、更好的可靠性、更大的单盘容量以及更高的使用寿命。2021年，全球企业级SSD出货量首次突破0．5亿块，总体使用容量大幅度增长。总体来看，企业级SSD可满足当下数据高速传输、快速响应、高效分析等需求的快速增加，在未来仍有非常大的发展潜力。（二）AIoT信号处理和传输芯片应用市场得益于AI与IoT深度结合，AIoT行业市场规模迅速扩大，创造了更加庞大的数据计算、处理、传输和存储的需求，也为AIoT芯片带来了发展机遇。AIoT产业链架构可分为端、边、管、云、用五大板块。其中终端智能物联设备承担信号感知、处理和信息传输职能；边缘智能软硬件载体将信息下沉至网络边缘侧就近提供低时延的智能化服务；通信网络则将终端设备、边缘智能软硬件以及云端连接成为整体；云端平台是连接设备和支持场景应用的媒介，聚合了行业应用所需的开发工具、算法等能力；AIoT的应用端则是面向各个领域与行业的整体解决方案。随着5G技术的逐渐成熟，可实现的应用场景更加丰富和完善，各行各业万物互联的深度广度已经得到进一步拓展。根据GSMA数据，2021年全球物联网终端设备连接数量接近150亿个，预计2025年全球物联网终端设备连接数量将达到250亿个，其中工业物联网终端设备连接数量占比超过50%。全球物联网终端设备连接数量的持续增长推动了对AIoT芯片的需求，AIoT芯片相较传统通用芯片在性能及功耗上更具优势，是物联网智能设备的大脑中枢，按照核心功能主要可划分为感知类AIoT芯片、处理类AIoT芯片以及传输类AIoT芯片三大类。其中感知类AIoT芯片主要负责信号的感知接收，处理类AIoT芯片主要负责对感知的信号进行处理，传输类AIoT芯片则是物联网数据传输与远程交互的基础。公用级物联网主要的使用者是政府和企事业单位，是AIoT产业链中视觉图像领域应用最广、市场规模最大的领域之一。公用级物联网主要侧重于端设备的大规模连接以及连接的可靠性，在政策的驱动下放量较快。交通出行和公共管理领域是目前视觉图像领域应用最成熟的细分行业之一，其主要的载体为网络摄像机。根据《中国物联网摄像机行业发展现状研究与投资趋势预测报告（2022-2029年）》，2020年全球网络摄像机（不包含车载和家用）出货量为1．17亿台，预计2025年全球网络摄像机出货量将达到1．87亿台。入口感知端设备的出货量增长将持续拉动AIoT信号处理及传输芯片的需求。工业级物联网应用涵盖工业物联网以及汽车电子等，是传统工业与物联网技术全方位深度融合形成的工业生态系统，需要通过大数据分析、云计算等技术实现信息数据的全面深度感知，实现设备、系统、平台等数据的实时采集、传输和交换，实现智能感知、风险预测、运营优化，实现人、设备、技术的互联互通。工业物联网是工业互联网的核心，涵盖了云计算、网络、边缘计算和终端，自下而上打通工业互联网中的关键数据流。工业物联网的应用主要分为数据采集与展示、基础数据分析与管理、深度数据分析与应用以及工业控制四个层次，其中数据采集与展示指工业设备传感器采集的数据信息传输到云平台，并用可视化方式呈现数据的过程。如通过工控机远程操作工业机械臂，需要工业摄像机将物体图像信号采集后通过感知信号处理芯片解码为数字信号，然后再通过有线通信芯片传输至工控机端操作。工业物联网连接的终端主要为工业设备，包括工控机、工业摄像机、射频识别、激光扫描器等，根据全球移动通信系统协会数据，2018-2022年全球工业物联网终端连接数量由40亿个增长至70亿个，预计2025年终端连接数量将达到140亿个。近年来，以ADAS技术为基础的智能汽车领域发展迅速，带动了汽车电子的市场需求。其中，车载传感器是智能汽车的核心设备，是自动驾驶重要的信号入口。未来随着自动驾驶技术逐渐升级以及在汽车应用的进一步渗透，车载传感器的需求量将进一步增长，根据IHSMarkit数据，2020年平均单车传感器数量仅3．3个，预计2030年将增长至11．3个。以车载传感器中的车载摄像头为例，预计2030年平均单车搭载量有望达到8．9颗。智能汽车的另一关键基础设施是车载以太网，车载以太网构建更高带宽和更低时延的内部确定性网络，将车载的感知系统、诊断工具、通信系统和人工智能连接起来，是新一代汽车网络架构的演进方向。目前车载以太网的应用场景主要在智能座舱域、ADAS域和主干网，随着车载以太网向车内其他领域持续渗透，预计PHY芯片市场空间将进一步增加。根据中国汽车技术研究中心的预测数据，2025年全球以太网物理层芯片市场规模预计突破300亿元，2022年-2025年，全球以太网物理层芯片市场规模年复合增长率预计在25%以上。智能家居融合了机器视觉，无线物联网，大数据等技术，将家中的各种电器通过无线方式非常方便地有机组织起来，形成一个完整的系统，从而实现无缝感知并完整管理，提供舒适、安全、高品位且宜人的家庭生活空间。智能家居覆盖感知、处理、传输以及计算应用环节，对AIoT芯片产品性能和数量需求较高，既需要感知信号处理芯片进行数据处理功能（如智能网关），也需要有线通信芯片进行数据收发（如显示屏）。根据IDC《中国智能家居设备市场季度跟踪报告》，2021年中国智能家居设备市场出货量超过2．2亿台，较2020年同比增长9．2%，预计2022年出货量将突破2．6亿台。智能家居设备的持续增长将带动AIoT芯片持续放量。智慧办公是消费级物联网中另一重要应用领域，随着企业办公的数字化、智能化转型进程加快，智慧办公市场增长迅速。根据智研咨询数据，中国智慧办公行业市场规模由2015年的292．3亿元增长至2020年的792．4亿元。智慧会议是智慧办公中的重要细分应用场景，主要以视频会议的方式呈现，包括了视频会议系统以及终端设备（如会议相机、会议显示屏等），2020年中国智慧会议行业市场规模为252．8亿元，市场空间广阔。全球集成电路行业发展情况根据Frost&Sullivan数据，2020年全球集成电路市场规模达到3，546亿美元，2016年至2020年年均复合增速达6．4%。受终端应用需求影响，近几年全球集成电路市场规模有所波动，其中2018年全球集成电路市场规模高达3，933亿美元，主要原因系智能手机等电子产品出货量快速上升，对集成电路产品需求快速增加；而2019年，受全球5G产业布局速度较慢及存储器价格下跌影响，全球集成电路产业规模出现较大幅度波动。预计未来几年，随着以5G、车联网和云计算为代表的新技术的推广，终端产品对芯片、存储器等集成电路元件需求将明显增长，推动全球集成电路产业进一步发展。根据Frost&Sullivan数据，预计2025年全球集成电路市场规模将达到4，750亿美元，2