2024年南芯科技研究报告：国内快充芯片龙头-加速布局车规产品

2024年南芯科技研究报告：国内快充芯片龙头_加速布局车规产品1国内快充市场龙头1.1深耕充电管理芯片，产品矩阵快速扩充深耕电源&电池管理芯片。公司成立于2015年，是国内领先的模拟和嵌入式芯片设计企业之一，主营业务为模拟与嵌入式芯片的研发、设计和销售，专注于电源及电池管理领域，为客户提供端到端的解决方案。自成立以来，公司产品矩阵不断扩充，基于公司前瞻性的产品定义能力及服务品牌客户的能力，公司产品的终端应用逐渐从消费配件设备拓展至手机、笔记本/平板电脑及工业、汽车领域，产品的市占率快速提升，带动公司业绩快速成长，当前已经跻身国产模拟芯片设计公司前列，成为国内在电源及电池管理领域少数能与国际大厂直接竞争并实现高端产品的公司之一。围绕锂电池充电管理，产品矩阵迅速扩充。公司以USBPD作为切入点，产品线从初期通用充电管理芯片和DC-DC芯片逐渐拓宽至包括充电协议芯片、无线充电管理芯片、AC-DC芯片、电荷泵充电管理芯片、锂电管理芯片在内的完整产品线，各产品线下的产品系列不断补充完善并更新迭代。公司产品主要应用于手机、笔记本/平板电脑、电源适配器、智能穿戴设备等消费电子领域，储能电源、电动工具等工业领域及车载领域。在智能手机领域，公司产品已进入荣耀、OPPO、小米、vivo、传音等知名手机品牌；在汽车领域，公司产品已进入沃尔沃、现代等品牌；在工业领域，公司产品已进入TTI等品牌；在泛消费领域，公司产品已进入Anker、紫米、贝尔金、哈曼等品牌。1.2核心团队产业背景丰富，股权激励彰显发展信心董事长为实控人，知名产业投资人云集。截止2023年末，公司董事长兼总经理阮晨杰直接持有17.18%的股份，并担任员工持股平台辰木信息、源木信息的执行事务合伙人，有权代表辰木信息、源木信息行使13.58%股份的表决权，以直接和间接的方式合计控制公司30.76%的股份。公司股东中汇集诸多知名产业投资人，包括上海集成电路产业投资基金、红杉资本，以及安克创新、OVM等终端客户，有助于维护产品供应链稳定。核心团队产业背景丰富，带领公司穿越牛熊。董事长兼总经理阮晨杰先生曾于德州仪器任职设计经理、系统经理，首席技术官卞坚坚先生曾任职于德州仪器担任设计经理，副总经理刘敏曾于德州仪器担任过产品测试工程师，均具有丰富的研发和设计经验。股权激励绑定核心员工，彰显业绩发展信心。公司设立辰木信息、源木信息、闰木信息三个员工持股平台，截至2023年2月17日覆盖了4名高级管理人员和106名其他员工。2023年6月公司发布2023年限制性股票激励计划，激励计划首次授予激励对象215人，以17.79元/股的授予价格授予870万股限制性股票。我们认为，公司股权激励能够有效绑定核心人员，激励员工积极性，彰显长期发展信心。1.3增速高位稳定，主营业务版图扩张2021年营收爆发式增长，2023年增速高位稳定。得益于电荷泵快充方案渗透率快速提升及恰逢机遇，公司电荷泵产品于2021年在客户端批量导入，带动营收同比增长452%至9.8亿元，并实现扭亏为盈，此后公司AC-DC、无线充电等电源及电池管理产品亦陆续起量，营收稳定增长。2023年营收17.8亿元，同比增长36.9%，归母净利润2.6亿，同比+6.2%。分区域看，境内营收占比55.3%，境外营收占比44.7%。移动设备电源管理芯片营收占比近80%，充电管理芯片贡献突出。2023年移动设备电源管理芯片营收13.8亿元，同比提升38.5%，毛利率43.3%，是公司最主要产品，占比77.6%；通用电源管理芯片营收2.1亿元，同比增长2.1%；适配器电源管理芯片营收1.6亿元，yoy+88.5%；汽车电子芯片营收0.3亿元，yoy+89%。2021年充电管理芯片营收爆发式增长，开始成为营收增速的主要贡献，其中电荷泵产品收入增速尤为突出，收入占比快速提高。在以充电管理芯片为代表的产品中，公司部分型号的关键技术指标已具备了与国际大厂相竞争的性能或超越国外竞品的性能。毛利率波动，期间费用率持续优化。2023年公司主营业务毛利率为42.30%，同比减少0.74个百分点，存在毛利波动的情况。按产品分类，移动设备电源管理芯片毛利率43.33%，同比增加0.60个百分点；通用电源管理芯片、适配器电源管理芯片、汽车电子芯片毛利率分别为43.95%、30.90%、45.74%,同比下降4.92、0.62、6.55个百分点。2023年半导体行业整体面临压力，对毛利率产生负面影响；但下半年以手机为主的消费电子复苏明显，推动了移动设备电源管理芯片及公司整体业绩的提升。2023年公司销售人员薪酬总额增加，新增股权激励股份支用增加，导致期间费用率有所增加。高研发投入助力迭代产品。公司采用Fabless的经营模式，产品设计及研发是公司业务的核心。南芯科技高度重视研发，2019-2021年核心技术产品收入占营业收入的比例为93.60%、94.52%和99.34%。2023年，公司研发投入29251.71万元，同比增长57.02%；截至年末，公司研发人员数量增至378人，同比增长32.17%，研发人员数量占比为65.40%。公司获得新增授权发明专利29项，累计获取专利89项，均为发明专利。公司新增7项核心技术，均为自主研发，分别是锂电池监测技术、零电压开关的电荷泵控制技术、低电压自启动技术、次级控制全集成软开关Flyback技术、SmartHighSideDriver技术、汽车级智能保险丝技术和汽车天线LDO技术，且上述技术均在公司产品上实现应用。下游应用以消费电子为主，2022H1手机市场占比超70%。我们看到，公司近年按下游应用分类中，消费类营收占比均超80%。公司电荷泵充电管理芯片于2021年导入多家手机品牌厂商，带动公司手机市场收入快速提升。2020年工业领域收入增幅较大，主要原因为公司在储能电源市场实现大量出货。车载领域营收占比相对较小，随着公司通过车规认证的产品逐渐增加，后续营业收入有望继续增长。1.4募资投入延伸充电管理芯片能力，重点投入汽车电子方向募资增强充电管理和电池管理芯片研发能力，重点投入汽车电子方向。基于公司主营的充电和电池管理芯片业务，公司拟募资继续探索下一代技术，并丰富产品类型和拓展应用领域。AC-DC芯片方面，公司进一步开发支持第三代功率半导体器件的大功率充电芯片和迭代现有PD和DPDM控制器系列产品，并推出PFC系列、软开关系列等产品。此外，基于现有消费类BMS产品和车载充电IC的技术积累，公司将募资投入开发车规级BMS芯片和DC-DC芯片，完善车规级产品布局。2模拟赛道长坡厚雪，快充终端迅速放量2.1模拟芯片市场稳定扩容，电荷泵为快充核心模拟芯片长坡厚雪，市场规模稳健增长。模拟芯片主要包括电源管理芯片和信号链芯片两大类。模拟IC产品的生命周期较长，下游应用领域广泛，是整个市场发展的晴雨表，尤其在实时连接设备和应用中具备明显优势，IoT等新兴技术的应用预计进一步推动市场增长。根据Statista数据，2022年全球模拟芯片市场规模达946亿美元，同比提升20%，预计2027年规模攀升至1211亿美元，CAGR为5%。分应用来看，消费电子、通信市场份额领衔，共占63%，汽车电子、工业和医疗健康紧随其后。中国模拟芯片市场占全球比重约四成，强劲复苏在即。根据Frost&Sullivan数据，我国2022年模拟芯片市场规模约为2956.1亿元，2017-2022年CAGR约为6.7%，高于全球同期增长水平，预计2023年将达3026.7亿元，同比增速有所下滑，降至2.4%。随着新技术和产业政策的双轮驱动，未来中国模拟芯片市场将迎来发展机遇，预计市场规模将不断扩大。电池管理芯片是指电池充电全链路及电池状态管理涉及的芯片集合，覆盖了充电过程中的电芯检测、电流电压转换和调整、充电过程控制及电池保护、监测、计量等功能。其中，以充电功能为主的电池管理芯片属于电源管理芯片的细分领域，保护、监测、计量功能相关的芯片则包含了信号链类模拟芯片和搭载了嵌入式固件的数字类芯片。近年来，随着下游通讯、消费电子、工业、储能、新能源汽车等领域技术快速发展，下游应用对电池管理芯片产品的性能要求不断提升，推动电池管理芯片向高精度、低功耗、微型化、智能化方向演变，同时促进了全球电池管理芯片市场的持续增长。根据Frost&Sullivan统计，2021年全球电池管理芯片出货量为319.3亿颗，预计未来仍将保持快速增长。全球电源管理芯片市场空间广阔。电源管理芯片主要管理电子设备系统中电能的转换、配电、检测等，根据其功能不同，可以划分为低压差线性稳压器LDO、电池管理芯片、DC-DC、AC-DC和各种驱动芯片。2021年全球电源管理芯片市场规模约378.7亿美元，2017-2021年CAGR为14.2%。随着5G通信、新能源汽车、物联网等下游市场发展，电子设备数量及种类持续增长，对设备电能应用效能的管理将愈加重要，有望刺激电源管理芯片需求释放。另外，随着增效节能的需求更加突出，电源管理芯片的应用范围将更加广泛，功能更加精细复杂，全球电源管理芯片市场将持续受益。但受制于消费电子需求不振和宏观经济下行，后续增速或有所放缓。电荷泵充电管理芯片是大功率快充的关键。当前市场上快充方案主要为3种：1）高压低电流：在手机端进行变压，使电压下降到适合手机的范围，这个过程中的能量损耗会以热能形式散发，效率低下的同时出现较大的发热问题，亦可能影响电池寿命；2）低压高电流：通过提高电流实现快速充电，但主要缺点为高昂的定制成本，从手机内部的相关元件、充电线再到充电器，全都需要根据实际情况进行定制和调校。以线材为例，常见的通用充电线材只能承载3A的电流，要实现5A大电流快充，就必须对充电线进行改造，比如USB-CtoUSB-C的线材想要承载超过3A电流必须得加装e-Mark芯片；3）高压高电流（动态控制）：主流方案采用电荷泵技术，电荷泵稳压器是一种DCDC转换器，利用开关电容技术来增加或降低输入电压电平，可以将输入电压转换为稳定的输出电压，且无需电感，具备更高效率、更高功率密度、更低功耗等优势，是22.5W以上手机大功率充电主流充电方案。根据赛微微电招股书，一台手机/PC至少需要1颗充电管理芯片，我们认为尽管快充技术并未提高单机搭载芯片个数，但在技术迭代和市场规模扩大的作用下，电荷泵充电管理芯片价值量和需求量将不断提升。2.2竞争格局：海外厂商占据主导，国内厂商加速替代欧美厂商领衔发展，国产自给率成长空间大。纵观全球模拟厂商，欧美企业占据主要地位，根据ICInsights数据，2021年全球模拟芯片行业呈现国外企业主导的竞争格局，TI以19%的市场份额稳居模拟芯片市场第一，ADI紧随其后，市场份额为12.7%，整体行业CR10为68%，国产厂商具备较大替代空间。国内方面，中国模拟芯片自给率2020年达12%，相比2017年的6%有翻倍走势，但整体自给率仍偏低，具备较大成长空间。其中作为模拟芯片主要的细分行业，电源管理芯片竞争集中度同样较高，TI和ADI分别占据17%和12%的市场份额，CR5为54%。国内厂商高端芯片布局较少。梳理国内外企业PMIC布局可以看到，国内模拟芯片厂商集中布局于简单的LDO、DC-DC、AC-DC等分立方案上，而在充放电管理、快充及无线充电芯片布局较少，如图所示的24家中仅5家有无线充电芯片产品布局（矽力杰、南芯科技、英集芯、芯朋微和富满微）。电子发烧友预计，2021年至2025年无线充电设备出货量CAGR将在24%以上，接收端设备增长可能更高。2.3下游驱动力：消费电子快速扩容，工控汽车打开第二成长曲线2.3.1消费电子：快充市场迅速扩容，电荷泵及氮化镓技术需求提升智能手机出货量环比回暖，5G时代电源管理IC价值量与需求同增长。我们看到，全球智能手机出货量从2020年末开始进入下行周期，已于2023年Q2起连续2个季度出货环比提升，全年出货量达11.63亿台；国内市场连续3个季度环比回暖，23Q4出货量达0.74亿台，环比提升10.2%。此外，从销量结构来看，5G手机占比逐年提升，已接近80%，手机算力进一步提升，应用处理器、基带芯片及射频前端将带来更大功耗，5G所需要的更高能耗也对手机电源及电池管理芯片提出了更高要求，带动手机电源及电池管理芯片价值量及使用量均上升。快充市场规模渗透双提升，电荷泵技术迎广阔增量。5G的发展赋予智能终端日趋多元的功能和应用场景，但也使其耗电量攀升。大功率、小体积、高性能已经成为消费类电源产品的主要发展趋势，快充技术逐步覆盖手机、平板电脑、笔记本电脑、IoT设备等领域。需求增长促进市场规模增长，2020年全球快充市场规模为500亿元，同比增长15.2%，预计2019-2022年快充市场规模从434亿元将增长至986亿元，复合增长率达31.5%。渗透率方面，预计2022年有线充电器市场总出货量约为26.1亿件，快充市场渗透率达95%。我们认为，电荷泵技术无需搭配电感，以更高效率、更高充电密度和更低发热的优点成为快充市场主流方案，将跟随快充市场需求增长快速放量。手机充电技术方案主要有开关充电、电荷泵及直充三种。开关充电受限于充电效率，作为手机内部器件用于手机充电管理，一般只能用于18W功率以下的充电（用于笔记本电脑、储能电源、移动电源、消费类配件等领域，由于其更易散热，或整体功耗更低，则可以达到更大的充电功率），对应的充电管理芯片为通用充电管理芯片。手机大功率充电的技术方案主要包括电荷泵及直充两类，电荷泵是目前22.5W以上手机大功率充电的主流方案。电荷泵优势凸显，渗透提升趋势成型。电荷泵充电管理芯片主要优势为：1）和带电感的开关电源不同，电荷泵是利用开关电容来实现，因为不需要外接电感，导通损耗可以大幅降低，电荷泵的能量效率非常高，通常能达到97%甚至更高，因此用于大功率充电优势较为明显；2）与直充方案相比，量产中电荷泵方案能达到更高的充电功率，不需要对充电接口和充电线缆等进行专门定制，系统成本较低，且兼容性强，得益于充电效率、线材和接口成本等方面优势突出，其渗透率提升的趋势已经成型。根据Frost&Sullivan数据，2021年全球配备电荷泵充电管理芯片的手机为4.7亿部，渗透率达35%，华经产业研究院预计2025年全球配备电荷泵充电管理芯片的智能手机渗透率将提升至90%左右。标配充电器减少催生适配器需求，氮化镓技术渗透提升。随着苹果、小米、三星等手机厂商陆续取消标配充电器，适配器市场愈加活跃，根据公司招股书披露，仅苹果取消标配充电器，2020年苹果充电器零售市场规模就达200亿元。此外，第三代半导体GaN基于开关频率高、禁带宽度大、更低的导通电阻等特点，推动适配器实现小型化，带动了AC-DC、快充协议和GaN功率器件等需求提升。2020年中国氮化镓充电器市场规模为1亿元，2021年中国氮化镓市场规模上涨至6亿元，预计2026年中国氮化镓充电器市场规规模将上升到50亿元,2020-2026年CAGR达92%。2.3.2工业市场：便携式储能带动电源及电池管理IC快速放量便携式储能包含多种电源及电池管理IC。便携式储能电源是指内置锂离子电池的小型储能设备，具备大容量、大功率和便于携带等特点，其核心模块包含多个AC-DC、升降压充电、降压变换器、充电协议、锂电池保护、对外无线充电等部分。根据头豹研究院数据，便携式储能成本拆分中，电芯、电子元器件以及逆变器为主要构成，分别占34.8%/19.5%/18.5%。便携式储能出货量及规模快速上涨，具备较大的发展潜力。从全球便携式储能出货量来看，据中国化学与物理电源行业协会数据，2021年全球便携式储能出货量达到483.8万台，预计2026年达到3110万台。供给端方面，我国已是世界便携储能产品的制造大国和外贸出口大国，2021年出货量约为438.8万台，占比90.7%。销售端方面，美日为全球最大的便携储能市场，2020年合计占比达76.9%。从市场规模来看，全球便携式储能市场规模已由2016年的0.6亿元提升至2021年的111.3亿元，预计2026年全球便携式储能市场规模达到882.3亿元，平均单价约为2837元。我们认为，随着未来户外露营等活动渗透率的持续提升，便携式储能继续放量将带动其核心模块需求释放。2.3.3汽车电子：市场空间广阔，车规BMS芯片需求释放电动汽车销量一路攀升，新能源汽车渗透率上行空间仍较大。我们看到，随着汽车“新四化”趋势快速发展，全球电动汽车销量已经从2018年的407万辆快速增长至2023年的2148万辆，CAGR达39.5%；我国电动汽车销量更是以51.6%的CAGR由2018年的123万辆攀升至2023年的984万辆。此外，截止23年末，中国新能源车渗透率为37.7%，相比21年初的17.5%提升20.2pcts，同时销量也逐年放大，23年全年已销945万辆，同比提升37%。亿欧智库预测，2025年中国新能源汽车销售市场规模将达到1524万辆，渗透率超50%，新能源汽车保有量将突破5000万辆大关。我们认为，在庞大的汽车销量基数下，人机接口、车载显示屏等智能座舱交互设备有较大存量市场，对电源及电池管理芯片有稳定需求增长。新四化推动汽车电子单车价值量提升。在电源及电池管理芯片领域，得益于自动驾驶和智能座舱等智能化功能在汽车上的广泛应用，与数字化显示、人车交互及ADAS相关的芯片，如显示屏电源、背光驱动、USB车载充电等需求大幅增加。电动化变革下，传统燃油动力总成系统被淘汰，电动动力总成系统采用了BMS、DCDC转换器等新型部件，电源及电池管理芯片需求大增。各类模拟和嵌入式芯片、传感器、计算芯片在电动智能车各功能模块广泛使用，驱动汽车电子快速发展，汽车电子供应链价值快速提升。罗兰贝格预测，2019-2025年汽车电子相关的BOM价值量将从3130美元/车提升到7030美元/车，其中智能化BOM价值量提升1665美元/车，电动化BOM价值量提升2235美元/车。车载无线充电模块渗透提升，国产品牌搭载率高于合资品牌。高工智能汽车数据显示，2021年中国市场（不含进出口）乘用车新车前装标配搭载手机无线充电模块功能上险量为358.4万辆，同比增长120.4%，前装搭载率为17.6%；2022年国内上市新车标配车载手机无线充电功能车型占比达26.3%，23Q1进一步提升至32.9%。根据高工智能汽车研究院预测，2023年中国市场乘用车车载手机无线充电功能搭载率有望提升至35%左右，到2025年将超过60%，年度交付规模预计将超1200万辆。BMS市场规模快速增长，车规BMS芯片需求放量。根据华经产业研究院数据，2019年，受补贴大幅下滑致新能源汽车市场整体增速下降影响，BMS装机量首次出现下滑，由于BMS产品价格的下降，市场规模也降至13.8亿美元。2020年起新能源汽车重返增长，BMS市场规模随之提升。2021年全球汽车电池管理系统市场规模达33.4亿美元，同比增长94.4%。国内方面，受新能源汽车快速发展带动，BMS市场规模迅速增长。2021年我国汽车电池管理系统（BMS）规模达到103.1亿元，同比上升138.78%。BMS架构复杂度提升带动ASP增长。BMS芯片能够检测收集电池实时状态参数，起到控制和监控电池包电压、温度和充放电状态，从而确保电动汽车的性能和安全性，是电动汽车电池系统的核心，主要由AFE、MCU和隔离构成。AFE负责高精度电池电压等信息采集，而后将信息传输至MCU进行计算和控制，隔离芯片则实现高低压模块间的电气隔离功能。我们看到，较12V铅酸电池和14V/48V锂电池而言，汽车的高压电池BMS系统的架构复杂度明显提高，预计价值量也相应提升。800V高压平台解决“补能等候焦虑”，带动电源管理系统技术提升。800V平台能够输出更高的电压，可满足电压需求更高的部件，例如电机、电池充放电等，以此得到更快的充电功率，缩短用户补能时间。根据亿欧智库定义，超级快充最高充电功率需要大于等于300kW，与此同时整车关键的零部件都需要在400V平台的基础上进行更换，换成耐高压的零部件，除了主要的三电系统，诸如热管理系统、PTC包括OBC（整车车载充电器）等都要进行重新设计，预计单车所包含的价值量也将随技术升级而提升。3立足手机快充，多领域拓展布局3.1电源&电池管理IC全布局，实现电荷泵国产技术突破产品布局完善，提供端到端完整解决方案。公司产品大致可分为充电管理IC（包括电荷泵充电管理、无线充电管理和升降压充电管理IC等）、BMS、DC-DC、ACDC、充电协议芯片以及其他PMIC六大类，实现了从供电端到设备端的产品覆盖，为客户提供端到端的完整解决方案，产品覆盖10W到300W功率等级范围。我们认为，电源及电池管理行业的厂商为实现成本优化、缩短品类迭代周期等将优先选择具备平台化端到端服务的供应商，基于此，公司能够在单一产品通过客户验证并量产出货后快速横向拓展其余品类，同时抢占市场份额支持业绩稳定增长。根据Frost&Sullivan研究数据，以2021年出货量口径计算，公司电荷泵充电管理芯片位列全球第一（占比24%），升降压充电管理芯片位列全球第二、国内第一。具体来看公司端到端的完整解决方案：供电端需用到公司的AC-DC芯片进行交直流转换，DC-DC芯片进行电压转换，无线充电发射端、以及充电协议芯片与设备端进行通讯；设备端需用到公司的充电管理芯片（电荷泵充电管理芯片、通用充电管理芯片、无线充电管理芯片）进行充电管理，充电协议芯片与供电端进行通讯，DC-DC芯片进行设备内部电压转换及锂电管理芯片进行电池管理。公司电荷泵充电管理IC架构丰富，竞争优势明显。公司电荷泵充电管理芯片覆盖2:1、4:1、4:2、6:2等多种架构，能够满足终端设备22.5W-300W功率的充电需求，充电效率高，温升小，无需电感，外围元器件简单，可根据客户需要集成USBPD协议及私有协议。截至2022年9月30日，已量产出货产品型号达到14款，能够满足终端设备22.5W-200W功率的充电需求。选取营收占比较高的2:1和4:2架构（合计占比超66%）的电荷泵芯片产品与国际和国内知名厂商进行对比，在部分技术指标上南芯科技已赶超国际大厂。3.2紧握汽车电子发展机遇，拓展车规产品布局从车载充电切入，不断拓展布局。公司从车载无线有线充切入汽车头部厂商，凭借快速迭代和持续创新能力，不断拓展新品类布局，在汽车仪表、智能座舱、ADAS和BMS等领域开展产品布局规划。2023年，公司USB及无线充电方