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芯原股份2022年年度董事会经营评述

来源:撲克王二维码下载    发布时间:2023-11-26 09:23:39

  公司是一家依托自主半导体IP,为客户提供平台化、全方位、一站式芯片定制服务与半导体IP授权服务的企业。公司主要经营模式为芯片设计平台即服务(Silicon Platform as a Service,SiPaaS?)模式(以下简称“SiPaaS模式”)。

  2022年度,在半导体产业周期的景气度转换、下行压力增大的产业背景下,得益于公司独特商业模式,即原则上无产品库存的风险,无应用领域的边界,以及逆产业周期的属性等,公司业务加快速度进行发展,行业地位和市场竞争力不断的提高,保持营业收入同比快速增长趋势,2022年度归属于母企业所有者的净利润及归属于母企业所有者扣除非经常性损益后净利润均实现盈利。

  2022年度,公司实现营业收入26.79亿元,同比增长25.23%,其中半导体IP授权业务(包括知识产权授权使用费收入、特许权使用费收入)同比增长26.57%,一站式芯片定制业务(包括芯片设计业务收入、量产业务收入)同比增长24.19%。公司2022年第四季度单季度实现营业收入7.95亿元,同比增长28.56%。

  报告期内,公司知识产权授权使用费收入7.85亿元,同比增长28.79%,半导体IP授权次数190次,较2021年下降38次,平均单次知识产权授权收入达到413.37万元,同比增长54.55%。

  在芯原的核心处理器IP相关营业收入中,图形处理器IP、神经网络处理器IP和视频处理器IP收入占比较高,这三类IP在2022年度半导体IP授权业务收入(包括知识产权授权使用费收入、特许权使用费收入)中占比合计约65%,上述IP已获得国内外众多有名的公司的广泛采用,在各应用领域发挥了重要作用。

  报告期内,公司实现芯片设计业务收入5.73亿元,同比增长4.46%,其中14nm及以下工艺节点收入占比64.23%,7nm及以下工艺节点收入占比55.43%。截至报告期末,公司在执行芯片设计项目82个,其中28nm及以下工艺节点的项目数量占比为47.56%,14nm及以下工艺节点的项目数量占比为24.39%,7nm及以下工艺节点的项目数量占比为8.54%。

  报告期内,公司实现量产业务收入12.07亿元,同比增长36.41%。报告期内,为公司贡献营业收入的量产出货芯片数量118款,均来自公司自身设计服务项目,另有39个现有芯片设计项目待量产。公司报告期内量产业务订单出货比约1.15倍。

  报告期内,公司物联网领域实现营业收入9.06亿元,占据营业收入比重为33.82%,占比较2021年度增加8.38个百分点;消费电子领域实现营业收入5.77亿元,占据营业收入比重为21.52%,占比较2021年度下降9.37个百分点。2022年度,来自汽车电子领域的收入保持比较高增速,同比提升172.57%,工业、物联网等下业的收入分别增加103.16%、66.50%。

  ①半导体IP授权业务(包括知识产权授权使用费、特许权使用费收入)下游应用领域情况

  报告期内,公司半导体IP授权业务应用于消费电子领域的收入达到2.80亿元,占半导体IP授权业务收入的31.32%,应用于汽车电子领域的收入为1.89亿元,占半导体IP授权业务收入的21.10%。

  报告期内,公司一站式芯片定制服务业务应用于物联网、消费电子、工业三类应用领域的收入分别是8.24亿元、2.97亿元、2.53亿元,上述三类下业贡献的收入占一站式芯片定制业务收入比重合计为77.16%。

  报告期内,公司实现境内出售的收益17.40亿元,同比增加66.95%,占据营业收入比重为64.94%,较去年同期的48.71%大幅度的提高;公司实现境外出售的收益9.39亿元,占据营业收入比重为35.06%。

  随着企业来提供硬件和软件完整系统解决方案的能力不断的提高,迎合了系统厂商、大型网络公司和云服务提供商等客户群体的需求,报告期内来自上述客户群体的收入达到12.27亿元,同比上涨58.43%,占总收入比重提升至45.81%,较2021年的36.21%提升9.60个百分点。

  报告期内,公司半导体IP授权服务新增客户数量37家,截至报告期末累计半导体IP授权服务客户总数量近380家;一站式芯片定制服务新增客户数量10家,截至报告期末累计一站式芯片定制服务客户总数量超300家。

  芯原商业模式具有较强的协同效应,共同促进公司研发成果的价值最大化,报告期内协同收入(包含超过两类业务收入)占比67.43%,较去年同期的66.82%基本持平。

  截至报告期末,公司在手订单金额21.50亿元,其中一年内(2023年)转化的在手订单金额16.95亿元,占比78.82%。

  报告期内,公司实现毛利11.14亿元,同比增长29.99%,主要由于公司量产业务的规模化效应进一步显现,量产业务毛利贡献率由2021年度的15.89%增长至26.20%,并且随公司芯片量产业务能力的提升为用户带来更高价值,也为公司带来更高的议价能力,公司芯片量产业务毛利率由2021年的15.40%提升至24.18%,同比上涨8.78个百分点。公司2022年度综合毛利率41.59%,较2021年度提升1.53个百分点,主要由收入结构的变化以及量产业务规模效应的进一步显现带来的量产业务毛利率提升所致。

  报告期内,公司期间费用合计10.08亿元,同比增长18.98%。公司从始至终坚持研发创新,格外的重视研发投入,报告期内整体研发投入8.37亿元,其中研发费用7.93亿元,资本化研发投入0.44亿元。公司报告期内研发投入占据营业收入比重31.24%,较去年同期合理下降1.02个百分点。

  公司报告期内收入的迅速增加带动公司纯收入能力持续提升,全年归属于母企业所有者的净利润及归属于母企业所有者扣除非经常性损益后净利润均实现盈利。2022年公司实现归属于母企业所有者的净利润7,381.43万元,盈利同比增长455.31%;实现归属于母企业所有者扣除非经常性损益后纯利润是1,329.06万元,同比扭亏为盈。

  1、持续推进Chiplet技术产业化,加入UCIe产业联盟,强化公司在无人驾驶、数据中心和平板电脑领域的布局

  2022年4月,公司正式加入UCIe(Universal Chiplet Interconnect Express)产业联盟。UCIe产业联盟由日月光、AMD、Arm、Google Cloud、英特尔、Meta、微软、高通、三星和台积电十家企业于2022年3月共同成立。UCIe是一种开放的Chiplet互连规范,它定义了封装内Chiplet之间的互连,以实现Chiplet在封装级别的普遍互连和开放的ChipletECO。作为中国大陆首批加入该组织的企业,芯原将与UCIe产业联盟其他成员共同致力于新一代UCIe技术标准的研究与应用,为芯原Chiplet技术的发展进一步夯实基础。

  Chiplet一般适用于大规模计算和异构计算。公司认为,无人驾驶域处理器,数据中心应用处理器和平板电脑应用处理器将是Chiplet率先落地的三个领域,这三个领域也是公司多年来积极布局的领域。上述三个应用领域对图形处理器GPU IP、神经网络处理器NPU IP、视频处理器VPU IP等均有很大的需求,而且对半导体工艺的要求也较高,尤为符合芯原的业务属性,因此公司在发展Chiplet业务方面,有很大的先发优势。

  Chiplet可以大幅简化汽车芯片迭代时的设计工作和车规流程,同时增加汽车芯片的可靠性。芯原已积极布局汽车电子领域十余年:公司的图形处理器GPU IP已被大范围的应用于汽车仪表盘、车载信息娱乐系统中,被众多主流和高端的汽车品牌所采用;公司的神经网络处理器NPU IP则被应用于许多汽车辅助驾驶系统中;公司的图像信号处理器ISP IP已获得ISO 26262汽车功能安全标准认证和IEC 61508工业功能安全标准认证,芯片设计流程则于2022年5月获得ISO 26262汽车功能安全管理体系认证。此外,公司的其他处理器IP也正在陆续通过汽车功能安全标准认证的过程中。

  在数据中心应用领域,公司的数据中心视频转码平台目前进展顺利,第一代平台已于2021年完成研发工作,并以IP授权、一站式芯片定制服等方式获得了多家客户的采用;基于芯原IP的第二代视频转码平台一站式芯片定制项目(包括软硬件协同验证)已基本完成。目前,公司的视频处理器VPU IP和视频转码加速技术已取得了领先的市场地位——已被全球前20大云平台解决方案提供商中的12个采用,以及中国前5大互联网提供商中的3个采用,并在众多国际领先的云服务提供商的产品中发挥了重要作用。

  在平板电脑应用领域,公司已推出了基于Chiplet架构所设计的12nm SoC版本的高端应用处理器平台,并已完成流片和验证。该平台集成了很多芯原自主研发的IP,包括神经网络处理器NPU IP、图像信号处理器ISP IP、视频处理器VPU IP、音频数字信号处理器IP和显示处理器Display Processor IP等,主要面向手机、平板电脑、笔记本电脑等应用,同时还适用于无人驾驶,并已在无人驾驶域控制器上开展验证工作。目前该平台正在进行Chiplet版本的迭代。

  随着公司加入UCIe产业联盟,依托于公司丰富的处理器IP,领先的芯片设计能力,和公司与全球主流的封装测试厂商、芯片制造厂商的长久合作伙伴关系,公司有可能成为全世界第一批面向客户推出Chiplet商用产品的企业。未来公司将进一步加快Chiplet技术和产业化的推进,将公司半导体IP授权业务和一站式芯片定制服务业务推上新的高度。

  公司不断坚持高研发投入以保持技术先进性,在先进半导体工艺节点方面已拥有14nm/10nm/7nm/5nm FinFET和28nm/22nm FD-SOI工艺节点芯片的成功流片经验。公司不间断地积累先进制程芯片设计经验,目前已实现5nm系统级芯片(SoC)一次流片成功,多个5nm一站式服务项目正在执行。

  公司拥有丰富的28nm/22nm FD-SOI设计项目实现经验,为国内外知名客户提供基于FDSOI工艺的芯片设计服务,目前已经为国内外知名客户提供了20多个FD-SOI项目的一站式设计服务,其中12个项目已确定进入量产。此外,公司持续针对FD-SOI工艺技术进行有关研发投入,在FD-SOI工艺上拥有了较为丰富的IP积累。截至目前,公司在22nm FD-SOI工艺上开发了超过40个模拟及数模混合IP,种类涵盖基础IP、数模转换IP、接口协议IP等,并已累计向国内外30多家客户授权了近200多个/次FD-SOI IP核。面向物联网多样化场景应用,芯原在22nm FD-SOI工艺上还布局了较为完整的射频类IP产品及平台方案,支持双模蓝牙、低能耗蓝牙BLE、NB-IoT、多通道GNSS、802.11ah及802.15.4g等物联网连接技术。所有射频IP已完成IP测试芯片的流片验证,大部分已在客户芯片中与基带IP集成,形成完整的连接技术方案,应用于智能家居、智能穿戴、高精度定位等领域。目前NB-IoT、低能耗蓝牙BLE、GNSS、802.11ah和802.15.4g射频IP都已有客户授权,且采用芯原802.11ah和802.15.4g射频IP的客户芯片已量产。在此基础上,芯原将继续拓展IP种类,正在开发包括LTE-Cat1和Wi-Fi 6在内的更多高性能射频IP产品及方案,支持更多物联网连接应用场景。

  2022年5月,芯原芯片设计流程已获得ISO 26262汽车功能安全管理体系认证,以支持公司依照国际标准为客户提供满足各类汽车安全完整性等级的芯片设计服务。通过审查公司的整体芯片设计流程及质量管理体系(QMS),国际独立的第三方检测、检验和认证机构认定芯原的芯片设计及管理流程,包括功能安全性管理过程、软硬件开发流程、面向ASIL的功能安全分析等,均满足ISO 26262:2018汽车功能安全标准的各项要求。

  公司获得该认证,表明其可遵循车载芯片的功能安全性设计流程,从芯片和IP的设计实现、软件开发等方面,为全球客户满足功能安全要求的车载芯片提供一站式定制服务。汽车电子作为公司成长较快的应用领域之一,随公司芯片设计流程获得ISO 26262汽车功能安全管理体系认证这一重要里程碑,未来将逐步扩大公司在该应用领域的竞争优势。2021年,公司的ISP8000L-FS V5.0.0 IP已通过ISO 26262 ASIL B认证,且公司其他大量的处理器IP也将在近期陆续通过该认证。

  ISP8000L-FS V5.0.0 IP专为先进且高性能的摄像头应用而设计,支持两个摄像头,可实现单路或者双路的视频拍摄。该IP集成了高动态范围(HDR)处理和2D/3D降噪技术,并内置功能安全机制。

  ISP8000L-FS V5.0.0 IP通过ISO 26262和IEC 61508功能安全标准双认证,是芯原扩展其功能安全IP产品组合的重要里程碑。采用获得双认证的ISP IP将帮助客户加快其产品的开发流程,降低对功能安全要求严苛的汽车及工业应用中系统故障和随机硬件故障的风险。

  2022年9月,公司宣布推出可定制的一站式VeriHealth大健康芯片设计平台。该平台基于芯原自有的低功耗IP系列和先进的SoC定制技术,提供从芯片设计到参考应用的一体化可穿戴式健康监测平台解决方案,并支持含软件SDK、算法、智能硬件和应用程序等不同层级的授权和定制设计服务,为客户提供丰富的选择和灵活的配置。

  VeriHealth平台提供的芯片设计的具体方案基于芯原高性能、低功耗的ZSP数字信号处理器IP和超低功耗蓝牙(BLE)IP以及数模混合芯片设计平台,在降低芯片功耗的同时,明显提升算法运行效率。该平台还提供包含终端设备固件SDK、移动端应用软件SDK和移动端参考应用的可扩展软件平台,实现了驱动层、硬件抽象层、中间层和应用层的多层级软件框架设计。VeriHealth平台构建了机器学习和深度学习的部署框架,配备10余种自主研发的健康和运动生理算法模块,为客户提供可快速集成以及进行便捷二次方案开发的算法平台,以满足智慧养老、儿童看护、运动监测等多种应用场景。此外,VeriHealth还可提供多种参考应用,目前已完成手环和健康胸贴仪两种形态的智能终端设备方案,以及iPhone、Android手机端和iPad端的App开发。

  目前,芯原基于大健康芯片设计平台,已经帮助客户设计了业内领先的健康监测、基因测序、胶囊内窥镜控制芯片。此外,公司还与高校合作成立了智慧医养创新实验室、医疗电子创新实验室,以及产教融合实训基地,开展产学研合作,并成功举办了基于芯原VeriHealth可穿戴式健康监测平台的“芯原杯”全国大学生嵌入式软件开发大赛,促进高校学子对芯片行业的认知,推动大健康产业的人才培养。

  芯原拥有面向AR/VR领域的极低功耗高性能芯片设计平台,可以打造适应不一样功率模式的产品,满足始终在线、低功耗以及全性能的全场景应用。目前,基于公司低功耗技术优势,已为多个知名国际互联网公司提供AR/VR眼镜的芯片一站式定制服务与半导体IP授权服务,为满足日渐增长的相关市场需求积累了项目经验。

  4、基于公司自有半导体IP推出一系列IP子系统,对传统处理器技术进行创新升级

  (1)公司推出创新的人工智能图像增强AI-ISP技术,可为智能手机、汽车电子、工业物联网等应用提供超越传统计算机视觉技术的先进的图像增强效果

  芯原的AI-ISP技术创新地将公司业已获得市场大范围的应用的可扩展、可编程的神经网络处理(NPU)技术,以及已通过ISO 26262和IEC 61508功能安全标准双认证的图像信号处理(ISP)技术进行深层次地融合。其中,高效的NPU技术以极低的功耗为4K视频提供像素级处理,支持自适应精度计算以及多帧融合功能,在低光照下也具备优秀的降噪性能,实现了超越计算机视觉的人工智能图像增强技术;芯原独有的创新FLEXA?低功耗低延迟同步接口通信技术,可允许ISP直接从NPU读写和访问数据,二者的内部通信无需CPU的干预;AI-ISP还采用了智能工作负载平衡架构,可基于工作负载动态优化功耗,以及内存的访问率和利用率,真正的完成了低功耗、低延迟和低DDR带宽的图像质量升级。

  芯原的NPU技术可针对不一样芯片尺寸和功耗预算进行定制化设计,是具成本效益的优质神经网络加速引擎,其完整的软件栈和SDK,支持主流的深度学习框架,包含Tensorflow、PyTorch、ONNX、TVM、IREE等。目前芯原已建立生态合作伙伴社区,开发覆盖多个细分市场的AI算法,为客户提供完整的解决方案。芯原的ISP则具有高代码效率,可完成高性能实时图像处理,具有小面积、低功耗以及高吞吐量特点,同时对内存占用很低。

  芯原神经网络处理器NPU IP在过去几年已被60家客户用于其110余款人工智能芯片中。

  这些内置芯原NPU的芯片主要使用在于物联网、可穿戴设备、智慧电视、智慧家居、安防监控、服务器、汽车电子、智能手机、平板电脑、智慧医疗等10余个市场领域。现在,芯原再次率先将人工智能技术深度集成到特定领域的处理器中,突破传统技术的极限。AI-ISP旨在推动图像质量超越计算机视觉技术的极限,非常适合于需要极低功耗的4K视频处理,以及接近零照度的极低光照的应用场景,比如手机和汽车。凭借芯原的从摄像头输入到显示输出(Glass to Glass)的智能像素处理IP产品组合,以及芯原创新的FLEXA IP互联技术,公司可为客户提供高效、低功耗和无缝的人工智能集成解决方案,以打破传统技术设定的限制。

  芯原的神经网络处理器(NPU)IP已被60家客户用于其110余款人工智能芯片中。这些内置芯原NPU的芯片主要使用在于物联网、可穿戴设备、智慧电视、智慧家居、安防监控、服务器、汽车电子、智能手机、平板电脑、智慧医疗等10余个市场领域,奠定了芯原在AI领域全球领先的根基。通过将NPU与芯原其他自有的处理器IP进行原生耦合,公司还推出了一系列创新的AI-ISP、AI-GPU,以及正在开发中的AI-Display、AI-Video等IP子系统,这类基于AI技术的IP子系统,可以给传统的处理器技术带来颠覆性的性能提升。

  5、深化海南自贸岛研发布局,专注于智慧医疗、康养领域系统平台及可穿戴式智能设备的一站式芯片平台研发

  公司全资子公司芯原海南于2020年成立,芯原海南作为率先进入海南自贸岛的芯片设计企业,于2021年与海南大学计算机科学与技术学院宣布合作共建海南大学-芯原智慧医养创新实验室,双方一同开展科研与技术合作,加强人才教育培训,促进科技成果产业化。

  随着公司继续扩大在海南自贸岛的研发布局,芯原海南进一步与海南大学生物医学工程学院共同建立了海南大学-芯原医疗电子创新实验室,并设立了海南大学-芯原产教融合实训基地,开展人才联合培养,通过实践教学,以培育学生实战与创造新兴事物的能力,并将积极依靠海南自贸港优惠政策和生态环境优势,充分的发挥芯原股份深厚的半导体IP储备、成熟的行业应用解决方案、优秀的芯片架构设计能力和丰富的芯片设计经验,专注于智慧医疗、康养领域,重点推进该领域系统平台及可穿戴式智能设备的芯片设计平台的研发、IP研发及客户项目前端研发。同时,将通过公司在行业内的影响力,吸引更加多的集成电路设计企业在海南自贸岛聚集,助推海南国际设计岛建设。

  公司始终积极地推进集成电路产业生态的建设工作,促进产业上下游企业的交流与合作。报告期内,公司组织并承办了多个行业论坛,具体包括:

  2022年8月5日,第十二届松山湖中国IC创新高峰论坛(松山湖论坛)在东莞市松山湖凯悦酒店召开。会议由中国半导体行业协会集成电路设计分会、芯原股份、东莞松山湖集成电路服务中心、东莞市生技置业有限公司联合举办,面向“智慧出行”领域推介了十款创新国产IC新品,并在圆桌论坛上围绕“中国无人驾驶汽车的机遇和产业化之路”探讨了无人驾驶汽车未来发展的核心问题。会议邀请了100位产业内重要参与者和媒体出席了线人观看了线上直播。论坛受到媒体的高度关注,会议当天媒体共发布了50多篇现场原创报告,会后媒体原创报道总数超过了100篇。

  12年来,松山湖论坛推荐的所有新产品中94%实现量产;累计推荐了71家公司,16家在亮相松山湖论坛之后已上市,上市率达22.5%。

  2022年10月28日,首届南渡江智慧医疗与康复产业高峰论坛(南渡江论坛)在海口星海湾铂尔曼酒店顺利召开。此次论坛由海口国家高新技术产业开发区管委会、芯原股份共同主办,聚焦脑机接口和医疗机器人、AI辅助影像、健康监测三个议题。近200位来自智慧医疗与康复,以及大健康产业链的重要参与者受邀出席了线万人次观看了线上直播。会议当天媒体的现场原创报道达43篇,会后原创文章总数达68篇。

  2022年11月30日,第二届滴水湖中国RISC-V产业论坛(滴水湖论坛)在上海博雅酒店顺利举办。本届论坛由中国RISC-V产业联盟(CRVIC)和芯原股份共同主办,共推介了11款创新国产RISC-V芯片产品,面向边缘计算、PC、汽车、无线通信、能源管理、安全等广泛应用。在圆桌论坛上,嘉宾们围绕“RISC-V产业的进阶之路”,一同探讨了RISC-V产业向前发展的一些核心问题。

  论坛邀请了来自政府、RISC-V产业链相关企业和机构的决策者,以及行业媒体记者等近200位嘉宾线下出席,并吸引了一万多名观众线上观看直播。会议当天媒体共发布了52篇现场原创报告,会后媒体原创报道总数达到了81篇。

  截至报告期末,公司员工总数1,362人,其中研发人员1,168人,占比85.76%。得益于公司“公正、关爱、分享与快乐(Fair、Care、Share、Cheer)”的企业文化、完善有效的培养方案,公开透明的晋升机制和多渠道的员工沟通平台和以人为本的员工福利,公司人才稳定性保持于较高水准,中国大陆地区员工主动离职率为7.2%,远低于半导体行业2022年19.7%的主动离职率(2022年怡安高科技行业人力资本调研数据)。公司高度注重人才体系建设,在各经营地吸纳当地人才,鼓励本地化就业,壮大公司人才团队,并建立了长效的员工股权激励机制,以将公司利益与员工个人利益结合绑定,充分调度员工积极性,实现公司长足发展。报告期内,公司制定了2022年限制性股票激励计划,并完成343.00万股限制性股票首次授予及58.25万股预留部分的授予工作。此外,公司完成了2019年期权激励计划两次行权及登记工作,合计行权258.19万股,截至2022年8月,公司2019年期权激励计划行权期已结束,该计划已实施完毕。

  芯原是一家依托自主半导体IP,为客户提供平台化、全方位、一站式芯片定制服务与半导体IP授权服务的企业。公司至今已拥有高清视频、高清音频及语音、车载娱乐系统处理器、视频监控、物联网连接、智慧可穿戴、高端应用处理器、视频转码加速、智能像素处理等多种一站式芯片定制解决方案,以及自主可控的图形处理器IP、神经网络处理器IP、视频处理器IP、数字信号处理器IP、图像信号处理器IP和显示处理器IP六类处理器IP、1,500多个数模混合IP和射频IP。主营业务的应用领域广泛包括消费电子、汽车电子、计算机及周边、工业、数据处理、物联网等,主要客户包括芯片设计企业、IDM、系统厂商、大型网络公司、云服务提供商等。

  芯原在传统CMOS、先进FinFET和FD-SOI等全球主流半导体工艺节点上都具有优秀的设计能力。在先进半导体工艺节点方面,公司已拥有14nm/10nm/7nm/5nm FinFET和28nm/22nm FD-SOI工艺节点芯片的成功流片经验。此外,根据IPnest在2022年的统计,从半导体IP出售的收益角度,芯原是2021年中国大陆排名第一、全球排名第七的半导体IP授权服务提供商,在全球排名前七的企业中,芯原的IP种类排名前二。2020年和2021年,芯原的知识产权授权使用费收入均排名全球第四。

  公司主要服务为面向消费电子、汽车电子、计算机及周边、工业、数据处理、物联网等广泛应用市场所提供的一站式芯片定制服务与半导体IP授权服务,详细情况如下:

  一站式芯片定制服务是指向客户提供平台化的芯片定制方案,并可接受委托完成从芯片设计到晶圆制造、封装和测试的全部或部分服务环节,充分的利用半导体IP资源和研发能力,满足多种客户的芯片定制需求,帮助客户降低设计风险,缩短设计周期。其中,半导体IP除在一站式芯片定制服务中使用外,也可以单独对外授权。

  一站式芯片定制服务具体可分为两个主要环节,分别为芯片设计业务和芯片量产业务。

  ①芯片设计业务:主要指为客户提供以下过程中的部分或全部服务,即按照每个客户对芯片在功能、性能、功耗、尺寸及成本等方面的要求做芯片规格定义和IP选型,通过设计、实现及验证,逐步转化为能用于芯片制造的版图,并委托晶圆厂根据版图生产工程晶圆,封装厂及测试厂进行工程样片封装测试,从而完成芯片样片生产,最终将经过公司技术人员验证过的样片交付给客户的全部过程。

  ②芯片量产业务:主要指为客户提供以下过程中的部分或全部服务,即按照每个客户需求委托晶圆厂进行晶圆制造、委托封装厂及测试厂进行封装和测试,并提供以上过程中的生产管理服务,最终交付给客户晶圆片或者芯片的全部过程。

  按照客户特征类型区分,芯原主要为芯片设计公司、IDM、系统厂商、大型互联网公司、云服务提供商等客户提供一站式芯片定制业务。

  信息化时代,“软件定义一切”已经成为科技发展的重要趋势之一。软件在集成电路领域的重要性也日渐突出,研发资源占比日益增加。在芯片及系统设计过程中,硬件和软件研发同步进行、全面协同设计可以极大地优化资源调度,提升开发效率,缩短产品上市周期,节省项目成本。基于此,芯原于2020年成立了系统平台解决方案事业部。该部门作为一站式芯片定制业务的延伸,将公司服务范围从硬件拓展至软件,进一步提升公司芯片定制设计服务的核心竞争力。

  通过为客户提供软件开发平台、面向应用的软件解决方案、软件开发包、定制软件、软件维护与升级等服务,可大幅降低客户的研发周期和风险,帮助客户快速响应市场。软件支持服务可增强公司的议价能力,增加客户的合作粘性,扩大公司服务内容的范围,从而进一步扩大公司的业务发展空间。

  公司系统平台解决方案事业部以公司的业务特点、技术发展方向和市场需求为导向,针对具体的应用市场,将公司的半导体IP、芯片定制服务和软件支持服务等全面有机结合,为客户提供系统平台解决方案,如高端应用处理器系统平台解决方案、TWS真无线立体声蓝牙耳机系统平台解决方案、视频转码加速系统平台解决方案、智慧可穿戴设备/健康监测系统平台解决方案、AR/VR系统平台解决方案等。在与大型互联网企业、云服务提供商等客户的合作中,公司的系统平台解决方案与客户所提供的服务可形成较为完整的按应用领域划分的系统生态,有助于为相关市场高效率地打造应用产品,帮助客户快速扩大生态范围,同时也将公司的各个业务价值扩大,将业务范围推向一个新的高度。

  除在一站式芯片定制业务中使用自主半导体IP之外,公司也向客户单独提供处理器IP、数模混合IP、射频IP、IP子系统、IP平台和IP定制等半导体IP授权业务。

  半导体IP授权业务主要是将集成电路设计时所需用到的经过验证、可重复使用且具备特定功能的模块(即半导体IP)授权给客户使用,并提供相应的配套软件。

  公司还拥有数模混合IP和物联网连接IP(含射频)共计1500多个。芯原针对物联网应用领域开发了多款低功耗高性能的射频IP和基带IP,支持包括蓝牙、Wi-Fi、蜂窝物联网、多模卫星导航定位等在内多种技术标准及应用,采用22nm FD-SOI等多种工艺,部分射频IP已在多款客户SoC芯片中集成并大规模量产。

  为降低客户开发成本、风险和缩短产品上市周期,芯原根据客户和市场需求,基于公司业经市场验证的平台化解决方案,推出了基于半导体IP的平台授权业务模式。该授权平台通常含有公司的多个IP产品,IP之间有机结合形成了子系统解决方案和平台解决方案,优化了IP之间协处理的效率、降低了系统功耗,简化了系统设计。

  与传统的芯片设计服务公司经营模式不同,芯原自主拥有的各类处理器IP、数模混合IP和射频IP是SiPaaS模式的核心。通过对各类IP进行工艺节点、面积、带宽、性能和软件等系统级优化,芯原打造出了灵活可复用的芯片设计平台,从而降低客户的设计时间、成本和风险,提高芯原的服务质量和效率。

  此外,公司与芯片设计公司经营模式亦有一定差异,通常行业内芯片设计公司主要以设计并销售自有品牌芯片产品而开展业务运营。SiPaaS模式并无自有品牌的芯片产品,而是通过积累的芯片定制技术和半导体IP技术为客户提供一站式芯片定制服务和半导体IP授权服务,而产品的终端销售则由客户自身负责。该种经营模式使得公司集中力量于自身最为擅长的技术授权和研发平台输出,市场风险和库存风险压力较小。

  SiPaaS模式具有平台化、全方位、一站式三个主要特点,这三个特点分别带来了可复用性、应用领域扩展性、可规模化的独特优势,这些优势共同形成了芯原较高的竞争壁垒。

  公司主要通过向客户提供一站式芯片定制服务(含软件支持)、半导体IP授权服务(含平台授权)取得业务收入。

  一站式芯片定制服务收入主要系公司根据客户芯片和软件定制需求,完成客户芯片设计和制造中的全部或部分业务流程环节,以及相关软件设计所获取的收入。在芯片设计阶段,公司主要负责芯片和软件设计工作,并获取芯片和软件设计业务收入,该阶段通常以里程碑的方式进行结算。当芯片设计和软件完成并通过验证后,客户将根据终端市场情况向公司下达量产芯片的订单,订单通常包含量产芯片的名称、规格、数量、单价等要素,公司将依据客户订单为其提供芯片的委外生产管理服务,交付符合规格要求的芯片产品并获取芯片量产业务收入,该阶段通常在客户下达生产订单时预收一部分款项,待芯片完工发货后收取剩余款项。

  半导体IP授权服务收入主要系公司将其研发的半导体IP以单个IP或IP平台及系统平台的方式授权给客户使用所获取的收入。在客户芯片设计阶段,公司直接向客户交付半导体IP或IP平台及系统平台,并获取知识产权授权使用费收入。该阶段通常在签署合同时收取一部分款项,待IP或IP平台及系统平台交付完成后收取剩余款项。待客户利用该IP或IP平台及系统平成芯片或系统设计并量产后,公司依照合同约定,根据客户芯片及系统的销售情况,按照量产芯片及系统销售的单位数量获取特许权使用费收入,该阶段客户通常按季度向公司提交芯片及系统销售情况作为结算依据。

  公司建立了完整稳定的采购管理流程,并使用企业级资源管理系统SAP作为基本工具来执行公司采购业务。公司的采购模式主要包括一般采购模式和客户订单需求采购模式。

  一般采购模式主要适用于公司研发所需的通用软硬件采购,主要采购内容包含EDA/设计工具、验证工具、仪器设备、服务器、存储以及网络设备等。客户订单需求采购模式主要适用于一站式芯片定制服务,公司将根据客户的量产芯片订单需求,以委外的形式向晶圆厂采购晶圆,并向封装及测试厂采购封装及测试服务,以完成芯片制造。

  供应商选择方面,公司实施严格的供应商准入制度,设有合格供应商名单,并对该名单中的合格供应商服务进行定期考核和评定。在具体项目执行时,通常会综合考虑供应商生产工艺节点的稳定性、成本结构以及交货周期等因素,以保证产品的质量,协助客户做出最佳的选择。

  公司采用以市场和客户的真实需求为导向的研发模式,结合未来技术及相关行业发展方向,开展关键性、先进性的芯片定制技术、半导体IP技术和软件技术的研发,并建立了中国上海、成都、北京、南京和海口,美国硅谷和达拉斯七个研发中心。

  公司一站式芯片定制服务研发方向包括应用于设计平台的设计方法论,以IP为核心的功能子系统等。公司结合自有或第三方IP,针对不同应用场景,开发了相应的设计平台并应用于实际客户的项目实现中。设计平台包括功能子系统、相应的设计及验证方法论和工艺节点实现流程。设计平台的研发流程主要包含需求收集、项目立项、项目研发、项目验收及成果推广,研发成果主要应用于设计平台的预研及改进。

  公司半导体IP研发流程主要包括产品市场调研、技术可行性分析、产品规格制定、研发计划制定、IP架构设计、IP设计实现、IP设计验证、IP性能测试以及设计验收。

  公司软件开发流程主要包括需求分析、软件规格制定、软件开发计划制定、软件架构设计、软件开发、代码审核与测试、软件质量评审以及软件发布。

  公司已经建立了完善的自动化测试和严格的质量管控流程,实现软件快速持续迭代与发布,确保按照客户要求交付高质量的软件。

  根据客户提交的产品规格要求书,细化芯片的设计规格,包括IP选型、功能及性能指标、芯片架构方案等,并制定芯片设计规格书。芯片设计规格书通常由双方经过反复讨论及修订,形成书面文件,并由双方审核确认。

  根据芯片设计规格书进行设计实现,包括但不局限于IP的采购、逻辑设计、设计整合、设计验证、原型验证、物理实现及封测设计。在设计过程中,根据芯片设计规格书,并按照与客户约定的设计审核里程碑,定期或在关键节点对项目进展及阶段性设计成果进行讨论及审核。依据审核结果决定是否进入下一阶段。如果芯片设计规格需要更改,在双方同意下,更新相应的芯片设计规格书,并对设计计划做相应调整。

  设计完成并通过流片审核后,芯片进入样片试生产阶段,设计数据交付相应晶圆厂、封装测试厂进行样片流片。

  样片流片完成后,进入样片验证阶段。公司与客户的设计及系统团队,根据设计规格,完成样片的测试验证,并在双方审核后签署样片确认书。

  完成样片验证后,项目进入量产阶段。按照与客户约定的下单流程,接受客户订单,制定生产计划,将相应订单分解为各委外供应商(晶圆厂、封测厂、物流及其他供应商)的订单,安排产品生产。同时监控各阶段生产状况(生产进程及相关数据),并定期将生产状况向客户汇报。

  当生产需求或状况发生变动时,协调客户及委外供应商,调整生产计划、调查变动原因,保证生产的正常进行。

  根据客户的需求,在芯片设计的同时,开展相应的软件设计服务。按照与客户的约定,为客户设计应用软件、软件开发平台、软件开发包等,亦可根据客户需求提供定制软件、软件维护与升级等服务。在软件设计过程中,按照与客户约定的设计审核里程碑,定期或在关键节点对项目进展及阶段性设计成果进行讨论及审核。依据审核结果决定是否进入下一阶段。如果设计需求发生更改,在双方同意下,对设计计划做相应调整,然后进行下一步的开发。

  设计完成后,将所有设计数据交由客户进行验收测试,并根据客户的反馈进行相应的调试工作。设计通过客户审核后,双方签署软件确认书。

  在根据协议向客户交付授权的半导体IP及平台时,主要交付该IP及平台的数据文件,并附以全套功能说明文档和用户IP及平台的集成和实现使用手册。

  一般情况下,根据协议,IP及平台交付后客户享有一年的技术支持期,芯原为客户提供IP及平台集成和使用过程中所需的技术支持。技术支持期结束后,客户可根据实际需要延长技术支持期或采购其他后续服务。

  公司建立了全球化的市场销售体系,在中国大陆、中国台湾、美国硅谷、欧洲、日本等目标客户集中区域设置了销售和技术支持中心,能及时了解市场动向和客户需求,便于推广和销售公司各项服务。同时,根据芯原分区域销售原则,芯原通常以境外主体与境外客户签署协议、境内主体与境内客户签署协议。在销售过程中,各区域的销售团队和技术支持中心保持紧密沟通和协作,就近为客户提供相关销售及技术支持,以提高客户服务的响应速度和满意度。

  公司采用一站式全流程管理模式,为客户提供从芯片和软件定义、IP选型及工艺评估,到芯片和软件设计、验证、实现、样片流片、小生产测试,直至大规模量产的全流程服务。一站式全流程管理模式主要包括芯片设计(含软件设计)、流片/小批量生产测试及量产三个阶段。

  根据中国证监会《上市公司行业分类指引》(2012年修订),公司属于“信息传输、软件和信息技术服务业”中的“软件和信息技术服务业”,行业代码“I65”。根据《国民经济行业分类》(GB/T 4754-2017),公司隶属于“软件和信息技术服务业”下的“集成电路设计”(行业代码:I6520)。公司所处行业情况具体如下:

  集成电路产业发展的大环境为半导体产业,二者的发展景气度高度一致。受全球经济、国际形势起伏的影响,近期半导体行业周期波动明显,但长期的增长趋势始终未发生变化,其最重要的原因是以技术进步为基石而带来的新兴应用的推陈出新。

  从个人电脑及周边产品和宽带互联网,到智能手机和移动互联网的技术更替,使得半导体产业的市场前景和发展机遇越来越广阔。目前,半导体产业已进入继个人电脑和智能手机后的下一个发展周期,其最主要的变革力量源自于物联网、云计算、人工智能、大数据、5G通信、智慧汽车和新能源等新应用的兴起。根据IBS报告,全球半导体市场在2022年市场规模为6,169亿美元,而上述应用将驱动着该市场在2030年达到13,510亿美元,呈稳定快速增长态势。

  就具体终端应用而言,无线通信为最大市场,其中智能手机是关键产品,5G技术在未来几年对半导体市场起到了很大的促进作用;计算机市场类别中,近几年主要的半导体消费增长驱动力为含服务器和HPC系统在内的数据中心;包括电视、视听设备和虚拟家庭助理在内的消费类应用,为智能家居物联网提供了主要发展机会;由于电动汽车市场的快速增长和汽车的数字化与智慧化演进,汽车应用中的半导体消费出现了高速增长;此外,在“元宇宙”的浪潮下,AR/VR设备正在不断向一体化、低功耗、轻量化演进,其市场也逐步从游戏、教育、电商、工业类应用市场,向更加广阔的以社交为中心的消费类市场拓展。

  根据IBS报告,中国在全球半导体市场规模中占比超过50%。2022年中国半导体市场规模约为3,361亿美元,占全球市场的54.49%;预计到2030年,中国半导体市场规模将达到7,389亿美元,占全球市场的54.69%,2020年至2030年间中国半导体市场的年均复合增长率达11.93%。该增长主要得益于中国的5G基础设施和智能手机、数据中心、个人电脑、电视、汽车、物联网和工业等应用对半导体需求的强劲增长。2022年中国半导体市场自给率为25.6%,预计2030年有望达到52.5%,中国半导体产业具有较大发展空间。

  中国大陆已是全球最大的电子设备生产基地,因此也成为了集成电路器件最大的消费市场,而且其需求增速持续保持较高水平。强劲的市场需求促使中国大陆不断扩大集成电路产能,进而扩大了大陆集成电路整体产业规模。根据SEMI的数据,2015年至2020年这5年期间,中国大陆晶圆产能翻了一倍,占全球总量的22.8%。而这期间,除中国大陆以外的所有半导体产区的份额均出现下降。SEMI指出,全球半导体制造商在2021年开始建设19座新的高产能晶圆厂,并在2022年再开工建设10座。其中,中国大陆和台湾地区将在新晶圆厂建设方面处于领先地位,各有8个,其次是美洲有6个,欧洲/中东有3个,日本和韩国各有2个。

  中国大陆晶圆厂建厂潮,为国内集成电路设计行业在降低成本、扩大产能、地域便利性等方面提供了新的支持,对于整个集成电路产业的发展起到了拉动作用。同时,大陆市场的旺盛需求和投资热潮也促进了我国集成电路设计行业专业人才的培养及配套产业的发展。集成电路产业环境的良性发展为我国集成电路设计产业的扩张和升级提供了机遇。

  随着中国芯片制造及相关产业的快速发展,本土产业链逐步完善,为中国的初创芯片设计企业提供了国内晶圆制造支持,加上产业资金和政策的支持,以及人才的回流,中国的芯片设计公司数量快速增加。中国半导体行业协会集成电路设计分会公布的数据显示,自2016年以来,我国芯片设计公司数量大幅提升,2015年仅为736家,2022年快速增长到了3,243家。

  根据IBS统计,全球规划中的芯片设计项目涵盖有从250nm及以上到5nm及以下的各个工艺节点,因此晶圆厂的各产线都仍存在一定的市场需求,使得相关设计资源如半导体IP可复用性持续存在。28nm以上的成熟工艺占据设计项目的主要份额,含28nm在内的更先进工艺节点占比虽小但呈现出了稳步增长的态势。

  由于中国大陆芯片设计公司的不断崛起,本土设计项目在上述全球设计项目中的占比不断增加。根据IBS报告,2022年中国芯片设计公司规划中的设计项目数为2,411项,该数据预计将于2030年达到3,596项,2021年至2030年间年均复合增长率约为5.41%。2030年,中国芯片设计公司规划中的设计项目数居全球各国之首。

  近年来,系统厂商、网络公司、云服务提供商因成本、差异化竞争、创新性、掌握核心技术、供应链可控等原因,越来越多地开始设计自有品牌的芯片。这类企业因为芯片设计能力、资源和经验相对欠缺的原因多寻求与芯片设计服务公司进行合作。例如小米、苹果、浪潮等系统厂商都拥有了自己的芯片设计团队或者希望依托集成电路设计服务企业帮助自己开发专用芯片;谷歌、亚马逊、阿里巴巴、腾讯、百度、字节跳动、快手等互联网公司,纷纷着手开发与其业务相关的自有芯片;在汽车“缺芯”潮的背景下,大众、福特、通用、北汽、比亚迪(002594)等传统汽车制造企业和特斯拉、小鹏、蔚来、理想、零跑等新能源汽车厂商纷纷表示将要自主设计汽车芯片,这种趋势为集成电路设计产业中半导体IP和芯片设计服务的发展扩展了市场空间。

  此外,该类企业因其核心业务为应用端的产品或是服务,因此在寻求芯片设计服务时,多倾向于采用含硬件和软件的完整的系统解决方案,以缩短开发周期和降低风险。

  集成电路产业是国家战略性产业,集成电路芯片被运用在社会的各个角落,只有做到芯片底层技术和底层架构的完全“自主、安全、可控”才能保证国家信息系统的安全独立。目前我国绝大部分的芯片都建立在国外公司的IP授权或架构授权基础上。核心技术和知识产权的受制于人具有着较大的技术风险。由于这些芯片底层技术不被国内企业掌握,因此在安全问题上得不到根本保障。IP和芯片底层架构国产化是解决上述困境的有效途径,市场对国产芯片的“自主、安全、可控”的迫切需求为本土半导体IP供应商提供了发展空间。

  国家高度重视和大力支持集成电路行业的发展,相继出台了多项政策,如国务院于2020年8月发布的《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》等,推动中国集成电路产业的发展和加速国产化进程,将集成电路产业发展提升到国家战略的高度,充分显示出国家发展集成电路产业的决心。在良好的政策环境下,国家产业投资基金及民间资本以市场化的投资方式进入集成电路产业。我国集成电路行业迎来了前所未有的发展契机,有助于我国集成电路设计产业技术水平的提高和行业的快速发展。

  近两年全球半导体产业面临产能短缺,地方保护政策抬头,以及2022年市场增速开始放缓等发展困境,但中国半导体产业仍将逆势成长。首先,中国芯片内需和自给率持续提升。研究机构IBS的数据显示,预计到2030年,中国半导体公司的供应量占中国半导体市场的52.5%,而2022年和2010年分别为25.6%和4.42%;此外,持续的产业投资和产业发展政策给与了半导体企业有力的发展支持;最后,随着本土芯片研发设计能力加强、技术密集程度加强,中国已经从工人红利走向了工程师红利,并正在向科学家红利过渡。这些因素,都将为行业发展带来新的机遇。

  从市场应用角度来看,智慧汽车和新能源汽车、数据中心/服务器、智能可穿戴设备和工业物联网会对中国半导体产生更多的需求。中国拥有很大的市场空间,同时因为安全可控、供应链管理等原因,很多本土企业的产品近两年都有机会进入到大厂的供应体系,加上政策、资本的大力支持,非常利好本土半导体公司的快速发展。

  从产业链格局来看,随着系统厂商、互联网企业、云服务提供商、车企开始产生了大量自主造芯的需求,这将在一定程度上打破原有的通用芯片供应格局,曾经的芯片巨头将被迫调整芯片发展策略,释放出一些市场空间。这给部分本土半导体供应商,以及芯片上游的供应商带来更多发展机会。

  芯原的主要业务为一站式芯片定制和半导体IP授权两类业务,且占比均较为重要,两者具有较强的协同效应,共同促进公司研发成果价值最大化,加之行业内类似供应商的市场策略及目标客户群体有所不同,因此芯原不存在完全可比公司。规模化运营的芯片设计服务提供商或是半导体IP提供商基本都集中在海外,芯原是我国企业中极少数能与同行业全球知名公司直接竞争并不断扩大市场占有率的公司。

  (1)公司的客户群体逐步转变,系统厂商、互联网企业及云服务提供商占比增加

  近年来,系统厂商、互联网公司和云服务提供商因成本、差异化竞争、创新性、掌握核心技术、供应链可控等原因,越来越多地开始设计自有品牌的芯片。这类企业因为芯片设计能力、资源和经验相对欠缺的原因,多寻求与芯片设计服务公司进行合作。

  芯原拥有先进的芯片定制技术、丰富的IP储备,延伸至软件和系统平台的设计能力,以及长期服务各类客户的经验积累,成为了系统厂商、互联网公司和云服务提供商首选的芯片设计服务合作伙伴之一,服务的公司包括三星、谷歌、亚马逊、百度、腾讯、阿里巴巴等国际领先企业。2022年,公司来自系统厂商、互联网企业和云服务提供商客户的收入占总收入比重提升至45.81%,上述客户群体贡献的收入同比增幅为58.43%。

  (2)公司是中国大陆排名第一的半导体IP供应商,知识产权授权使用费收入排名全球第四

  根据IPnest在2022年的统计,从半导体IP销售收入角度,芯原是2021年中国大陆排名第

  一、全球排名第七的半导体IP授权服务提供商;在全球排名前七的企业中,IP种类排名前二。

  2020年和2021年,芯原的知识产权授权使用费收入均排名全球第四。知识产权授权使用费收入的全球排名高于IP整体收入的全球排名,反应了公司的IP整体业务具有很好的成长性——随着后续客户产品的逐步量产,公司将进一步收取特许权使用费收入,公司IP授权业务的规模效应将进一步扩大。

  目前,芯原的神经网络处理器(NPU)IP已被60家客户用于其110余款人工智能芯片中。

  这些内置芯原NPU的芯片主要应用于物联网、可穿戴设备、智慧电视、智慧家居、安防监控、服务器、汽车电子、智能手机、平板电脑、智慧医疗等10余个市场领域,奠定了芯原在人工智能领域全球领先的根基。通过将NPU与芯原其他自有的处理器IP进行原生耦合,基于芯原创新的FLEXA低功耗低延迟同步接口通信技术,公司还推出了一系列创新的AI-ISP、AI-GPU,以及正在开发中的AI-Display、AI-Video等IP子系统,这类基于AI技术的IP子系统,可以给传统的处理器技术带来颠覆性的性能提升。

  芯原的视频处理器IP已被全球前20大云平台解决方案提供商中的12个采用,并被中国前5大互联网提供商中的3个采用,这反应了公司在服务器、数据中心市场占据了有利地位,未来这一市场也将成为芯原的主力市场之一。

  芯原的图像信号处理器IP已获得ISO 26262汽车功能安全标准认证和IEC 61508工业功能安全标准认证,将加速公司在汽车和工业领域的布局。芯原其他的各类处理器IP也正在通过汽车功能安全标准认证的过程中。

  基于芯原丰富的处理器IP资源,芯原还推出了从摄像头输入到显示输出的智能像素处理平台,该平台由芯原6大处理器IP有机组成,具有高度可扩展性,可满足从低功耗(可穿戴设备)到高图像质量(服务器/数据中心)HPC的不同细分市场需求。

  公司在FD-SOI工艺上拥有较为丰富的IP积累。截至目前,公司在22nm FD-SOI工艺上开发了超过40个模拟及数模混合IP,种类涵盖基础IP、数模转换IP、接口协议IP等,已累计向30多个客户授权了近200多个/次FD-SOI IP核;并已经为国内外知名客户提供了20多个FDSOI项目的一站式设计服务,其中12个项目已经进入量产。

  面向物联网多样化场景应用,芯原在22nm FD-SOI工艺上还布局了较为完整的射频类IP产品及平台方案,支持双模蓝牙、低能耗蓝牙BLE、NB-IoT、多通道GNSS及802.11ah等物联网连接技术。所有射频IP已经完成IP测试芯片的流片验证,大部分已在客户芯片中与基带IP集成,形成完整的连接技术方案,应用于智能家居、智能穿戴、高精度定位等领域。目前NBIoT、低能耗蓝牙BLE、GNSS、802.11ah和802.15.4g射频IP都已有客户授权,且采用芯原802.11ah和802.15.4g射频IP的客户芯片已量产。在此基础上,芯原将继续拓展IP种类,正在开发包括LTE-Cat1和Wi-Fi 6在内的更多高性能射频IP产品及方案,支持更多物联网连接应用场景。

  在一站式芯片定制服务方面,芯原拥有从先进5nm FinFET、22nm FD-SOI到传统250nm CMOS制程的设计能力,所掌握的工艺可涵盖全球主要晶圆厂的主流工艺、特殊工艺等,已拥有14nm/10nm/7nm/5nm FinFET和28nm/22nm FD-SOI工艺节点芯片的成功流片经验。芯原的芯片设计流程已获得ISO 26262汽车功能安全管理体系认证。

  芯原一站式芯片定制服务的整体市场认可度不断提高,已开始占据有利地位,经营成果不断优化,特别是当英特尔、博世、恩智浦、亚马逊等众多在其各自领域具有较强的代表性和先进性的国内外知名企业成为芯原客户并且形成具有较强示范效应的服务成果后,公司在品牌方面的竞争能力进一步增强。

  基于公司先进的芯片设计能力,芯原开始推出一系列面向快速发展市场的平台化解决方案。

  以芯原新推出的高端应用处理器平台为例,该平台基于高性能总线架构和全新的先进内存方案(终极内存/缓存技术),为高性能计算、笔记本电脑、平板电脑、移动计算、自动驾驶等提供一个全新的实现高性能、高效率和低功耗的计算平台,并可显著地降低系统总体成本。公司设计的该处理器的样片,从定义到流片只用了约12个月的时间,回片的当天就顺利点亮,相关的操作系统、应用软件都在这个平台上得到了顺利的运行。这个项目不仅对先进内存方案(终极内存/缓存技术)成功进行了首次验证,还充分证明了公司拥有设计国际领先的高端应用处理器芯片的能力,这将有助于公司拓展平板电脑、笔记本电脑、服务器等业务市场。此外,该高端应用处理器平台是基于Chiplet的架构而设计,这为公司后续进行Chiplet相关技术的产业化奠定了基础。

  3.报告期内新技术、新产业(300832)、新业态、新模式的发展情况和未来发展趋势

  近年来,为继续延续摩尔定律的演进,两种集成电路新工艺节点技术的诞生打破了技术瓶颈,分别是FinFET和FD-SOI。FinFET和FD-SOI两种技术都是晶体管进一步缩小所需要发展的核心手段。

  2001年,加州大学伯克利分校的Chenming Hu教授,Ts-Jae King-Liu和Jeffrey Brokor提出了FinFET和FD-SOI两种解决方案,以将CMOS工艺技术扩展到20nm以下。其中FinFET采用3D架构,可大幅改善电路控制并减少漏电流,以及大幅缩短晶体管的栅长。FD-SOI具有超薄的全耗尽通道,以实现更好的栅极控制,但其顶层硅厚度均匀性必须保证在几个原子层内。

  FinFET和FD-SOI都是关键的先进工艺技术。FinFET具有高计算性能的特点,适用于云服务、高性能计算、人工智能等需要长时间保持高计算性能的应用;FD-SOI具有低功耗、低成本和可集成射频和存储的优势,适用于物联网、通讯、传感器、自动驾驶等待机时间较长,偶尔需要高性能,但更多地强调低功耗和高集成的应用。目前FinFET技术在智能手机、平板电脑、高性能计算等领域已经获得了广泛的采用;而FD-SOI技术则在图像传感器、ISP和物联网领域拓开了市场空间。博世的汽车毫米波雷达,亚马逊的家用监控摄像头、索尼的相机摄像头、瑞萨的MCU等均已采用了FD-SOI技术。FD-SOI的技术特点和优势已经获得了市场的广泛关注与重视。2022年7月,法国总统马克龙、欧盟专员、格芯CEO Thomas Caulfield及意法半导体总裁兼CEO Jean-Marc Chery共同宣布意法半导体和格芯将在法国新建12英寸晶圆厂,推进FD-SOI生态系统建设。

  Chiplet(芯粒)是一种可平衡计算性能与成本,提高设计灵活度,且提升IP模块经济性和复用性的新技术之一。Chiplet实现原理如同搭积木一样,把一些预先在工艺线上生产好的实现特定功能的芯片裸片,通过先进的集成技术(如3D集成等)集成封装在一起,从而形成一个系统芯片。

  Chiplet在继承了SoC的IP可复用特点的基础上,更进一步开启了IP的新型复用模式,即硅片级别的IP复用。不同功能的IP,如CPU、存储器、模拟接口等,可灵活选择不同的工艺分别进行生产,从而可以灵活平衡计算性能与成本,实现功能模块的最优配置而不必受限于晶圆厂工艺。Chiplet模式具备开发周期短、设计灵活性强、设计成本低等特点;可将不同工艺节点、材质、功能、供应商的具有特定功能的商业化裸片集中封装,以解决7nm、5nm及以下工艺节点中性能与成本的平衡,并有效缩短芯片的设计时间并降低风险。Chiplet的发展演进为IP供应商,尤其是具有芯片设计能力的IP供应商,拓展了商业灵活性和发展空间。

  根据研究机构Omdia(原IHS)报告,2024年,采用Chiplet的处理器芯片的全球市场规模将达58亿美元,到2035年将达到570亿美元。Chiplet主要适用于大规模计算和异构计算。平板电脑应用处理器,自动驾驶域处理器,数据中心应用处理器有望成为Chiplet率先落地的三个领域。

  目前,已有AMD、英特尔、台积电为代表的多家集成电路产业链领导厂商先后发布了量产可行的Chiplet解决方案、接口协议或封装技术。其中,AMD已经率先实现Chiplet量产。此外,行业内以ODSA、DARPA的CHIPS项目等为代表的相关组织或战略合作项目也开始着手制定Chiplet行业标准,促进Chiplet生态系统的形成。2022年3月2日,英特尔、AMD、ARM、高通、台积电、三星、日月光、Google云、Meta(Facebook)、微软这十家行业领导企业共同成立了Chiplet标准联盟,正式推出了通用Chiplet的高速互联标准“Universal Chiplet Interconnect Express”,简称“UCIe”,旨在定义一个开放的、可互操作的标准,用于将多个Chiplet通过先进封装的形式组合到一个封装中。芯原慢慢的变成了大陆首批加入UCIe联盟的企业之一。

  Chiplet给中国带来了新的产业机会,符合中国国情。首先,芯片设计环节能够降低大规模芯片设计的门槛;其次,芯原这类IP供应商可以更大地发挥自身的价值,从半导体IP授权商升级为Chiplet供应商,在将IP价值扩大的同时,还有效降低了芯片客户的设计成本,尤其可以帮助系统厂商、互联网厂商这类缺乏芯片设计经验和资源的企业,发展自己的芯片产品;最后,国内的芯片制造与封装厂可以扩大自己的业务范围,提升产线的利用率。尤其是在发展先进工艺技术受阻时,还可通过Chiplet的方式来继续参与先进和前沿芯片技术的发展。

  RISC-V是一个免费、开放的指令集架构,是加州大学伯克利分校图灵奖得主David Patterson教授及其课题组,历经三十多年研发的第五代基于RISC的CPU指令集架构。2015年,加州伯克利大学将RISC-V指令集架构开源,并成立由工业界和学术界成员组成的非营利组织RISC-V基金会,来指导RISC-V的发展方向并促进其在不同行业的应用。目前,RISC-V基金会已经有超过3,100家会员,这些会员包括谷歌、英特尔、西部数据、IBM、英伟达、华为、高通、三星、腾讯等国际领军企业,以及加州大学伯克利分校、麻省理工学院、中科院计算所等顶尖学术机构。2018年9月,由上海集成电路行业协会推荐芯原股份作为首任理事长单位牵头建立的中国RISC-V产业联盟(CRVIC),截至2022年12月底,会员单位已达到155家。

  RISC-V旨在通过