杰华特:稀缺虚拟IDM玩家,率先布局服务器DCDC,开启新的替代空间

发表时间: 2022-12-21 12:56

(报告出品方/分析师:中泰证券 王芳 张琼)

01 多产业伙伴入股虚拟IDM工艺支撑大电流DCDC布局

1.1 ACDC芯片起家,后重点布局DCDC、线性电源

杰华特微电子成立于2013年。在2013-2017年起步发展阶段,产品开发以ACDC芯片为主,同时在DCDC芯片、线性电源芯片和电池管理芯片上进行持续投入和布局。

2018-2019年为按需开发阶段,以电源管理芯片为主,应用领域从消费电子拓展到通讯电子、计算机及存储、工业应用。

2020年以来,公司进入引领发展阶段,电源管理芯片和信号链芯片全面发展。

公司目前已基本构建起较完整的全品类模拟芯片产品线,包括电源芯片和信号链芯片两大品类:

1)电源芯片:可细分为AC-DC芯片、DC-DC芯片、线性电源产品和电池管理芯片等;

2) 信号链芯片:可细分为检测芯片、接口芯片以及转换器芯片等。

目前产品广泛覆盖汽车电子、通讯电子、计算和存储、工业应用、消费电子等各应用领域。

1.2 股权结构:两位创始人合计持股47.05%,多产业合作伙伴入股

两位创始人合计持股47.05%,多产业伙伴入股。公司控股股东设置境外架构,其两位创始人ZHOU XUN WEI和黄必亮为公司的实际控制人,通过英属维尔京群岛公司BVI杰华特(ZHOU XUN WEI持股51%,黄必亮持股49%)及香港公司香港杰华特(BVI杰华特100%持股公司)合计直接持有发行人的股份34.69%。

同时,ZHOU XUN WEI及黄必亮共同投资的安吉杰创为公司员工持股平台(杰沃合伙、杰特合伙、杰微合伙、杰瓦合伙、杰程合伙、杰湾合伙、安吉杰驰、安吉杰鹏、安吉杰盛、安吉杰智、安吉杰芯)的执行事务合伙人,间接控制公司12.37%的股权。股权实际控制人ZHOU XUN WEI(董事长)与黄必亮(总经理,董事)合计控制公司47.05%,为一致行动人。

此外,公司获得多家产业内公司投资:2019年哈勃投资首次战略投资杰华特,该笔投资是哈勃较早期的对外投资;2020年杰华特拿到了英特尔的战略融资;2021年哈勃投资二次出手再度加持,同年,杰华特拿到了比亚迪的战略融资。招股说明书显示,哈勃投资占股3.48%,深圳哈勃占股0.93%,哈勃系合计占股4.41%,英特尔占股3.40%,海康智慧+海康基金合计持股3.22%,比亚迪占股0.69%。

公司设有11家控股子公司和3家参股公司。11家控股子公司分布于杭州、厦门、珠海、深圳、张家港、南京、成都、上海、香港;3家参股公司为重庆云铭(持股1.98%)、高易投资(持7.97%份额)、宜欣科技(持股33.33%)。在控股子公司中,杰瓦特暂未开展经营活动,杰华特张家港负责开展半导体分立器件的研发工作,其他子公司均从事模拟集成电路的研发及销售业务。在参股公司中,重庆云铭从事电子爆破雷管的研发及销售,高易投资负责芯片上下游的产业投资,宜欣科技开展集成电路研发制造。

本次发行5808万股,占发行后总股本比例为13%。发行前总股本为38880万股,本次公开发行5808万股,发行后总股本为44688万股。本次发行完成后ZHOU XUN WEI和黄必亮合计控制公司40.94%股权,哈勃系合计持股3.84%,英特尔占股2.96%,海康智慧+海康基金合计持股2.8%,比亚迪占股0.6%。

1.3 研发实力:师兄弟联手创业,高度重视研发

师兄弟联合创业,具备海外博士+超20年从业经历。公司董事长与总经理均曾读于美国弗吉尼亚理工大学,师从美国工程院院士Dr. Fred C. Lee教授,为师兄弟关系。博士毕业后都曾在美国半导体公司工作,包括模拟大厂凌特公司(Linear Technology)。2013年,ZHOU XUN WEI先生与黄必亮先生一起创办了杰华特,目前分别担任董事长和总经理。

高度重视研发投入和研发人员培养。2021年,公司研发人员达281人,占员工的58.66%,研究生及以上学历人数共201人,占员工的41.96%。公司高度重视研发投入,研发费用从2019年的0.61亿元上升至2021年的1.99亿元,2021年研发费用率为19.07%,高于同行业可比公司平均水平。

共实行三次员工股权激励计划,员工合计持股12.37%。2018-2021年,公司共开展三次员工股权激励计划,2019年员工持股平台股权激励产生的股份支付费用为175.36万元,2020年对 273 位员工进行股权激励,产生股份支付费用为18738万元,2021年员工持股平台股权激励产生的股份支付费用为1368.97万元。公司设立多个员工持股平台,招股说明书签署日,合计持有公司4807.66万股股份,占公司12.37%股份。

1.4 大陆虚拟IDM先行者,轻资产模式并重研发与工艺

数字芯片采用CMOS工艺,通过微缩制程追求高运算速度与低成本;模拟芯片采用BCD工艺,注重多向指标的平衡。数字芯片设计的目标是在尽量低的成本下达到目标运算速度,包括采用更高效率的算法来处理数字信号以及微缩制程来提高集成度降低成本。

而模拟芯片很难通过晶体管体积的缩小来提高性能,其强调的是高信噪比、低失真、低耗电、高可靠性和稳定性。

从工艺角度来说,数字芯片通常采用CMOS工艺,但模拟芯片需要输出高电压或者大电流来驱动其他元件,而CMOS工艺的驱动能力很差,同时模拟芯片最关键指标低失真和高信噪比都是在高电压下比较容易做到的,而CMOS工艺主要用在5V以下的低电压环境,并且持续朝低电压方向发展。

目前模拟芯片最常用的工艺为BCD(Bipolar-CMOS-DMOS)技术,其由ST最早开发出。BCD技术是一种单片集成工艺技术,能够在同一芯片上制作Bipolar、CMOS和DMOS器件,BCD工艺综合了Bipolar器件高驱动、高频、高精度以及CMOS器件数字化、高集成度、低功耗的特性,同时还有DMOS器件抗高压、大电流、强驱动的能力。

虚拟IDM模式专注设计,同时深入工艺的开发和优化,但不拥有生产产线。

虚拟IDM模式是指IC设计厂商在专注设计环节的同时也拥有专有工艺技术,借助代工厂的产线进行晶圆制造工艺的开发和优化,同时要求代工厂按照自己开发的专有工艺进行晶圆制造。在该模式下,虚拟IDM厂商获取代工厂产线可用设备的相关信息,基于自身掌握的工艺技术进行制造工艺的开发和优化。

虚拟IDM厂商核心成果包括工艺流程文档、工艺应用文档、工艺设计工具包(PDK)。工艺流程文档规定特定工艺技术下基于晶圆厂产线资源的晶圆具体生产流程和制造参数,合作代工厂按照文档要求进行晶圆制造,但相关设备均为通用设备,产线既可以按照虚拟IDM公司要求生产产品,也可以给其他设计公司生产产品。

工艺应用文档和工艺设计工具用于研发和设计环节,其中工艺应用文档包含了特定工艺技术下所产出晶圆的器件电性参数、版图设计规则及可靠性报告等,工艺设计工具包是将特定技术编译成工具包,供公司芯片设计人员在EDA工具中调用来完成芯片的设计和验证,不提供给第三方公司。

对工艺技术的掌握程度是虚拟IDM模式和fabless模式的实质差异。

虚拟IDM厂商掌握完整晶圆制造工艺,能够将工艺技术运用到任何具有晶圆加工能力的代工厂中,无需依赖代工厂的工艺开放能力。

Fabless厂商不掌握晶圆制造工艺,直接采用合作代工厂的公共工艺进行晶圆制造。还有一类公司对工艺的掌握程度介于虚拟IDM和fabless模式之间,该类厂商尚未掌握完整的晶圆制造工艺,但具备在晶圆制造工艺和器件的理解认知技术上,对晶圆代工厂的公共工艺进行二次开发,针对其中的某些器件进行性能优化,并给予二次开发后的工艺进行生产。

从全球维度看,老牌模拟厂商大多采用IDM模式,这是由于模拟芯片设计环节需要根据流片结果不断调整,要求设计与制造紧耦,同时基础器件非标准化,制造环节需要大量独家know-how。而成立时间相对较晚的MPS(1997年成立)、矽力杰(2008年成立)则采用虚拟IDM模式。大陆模拟厂商由于起步较晚,普遍采用Fabless模式,而杰华特则是大陆模拟公司中先行采用虚拟IDM模式的公司。

虚拟IDM厂商与代工厂的合作可工艺开发阶段和晶圆采购阶段,其中工艺开发阶段包括三个环节:

1)立项研发阶段。

在该阶段,公司先获得代工厂与对应电压相关的产线参数信息,基于自身芯片设计开发需求及晶圆厂的产线资源实际情况,确定具体的工艺流程及所需实现的器件结构并进行仿真。在仿真设计完成后,代工厂按照公司设计的工艺流程进行测试/定型芯片的流片。流片完成后,公司对样品进行测试与分析,评估工艺流程及产出的器件性能是否满足要求,评估是否需要进一步优化。重复该过程直到满足要求,此环节一般历时1-2年。

2)定型阶段。

该阶段,公司根据立项研发阶段获得的相关数据和资料,进行全面总结和分析,并编制工艺流程文档,包括代工厂产线资源制造最终定型器件所需要的制造流程、各工艺环节的条件和参数设定等全部信息。在该环节,公司还会完成工艺流程所产出的定型器件的电学特性测试,并由代工厂协助完成定型器件的可靠性测试及提供测试数据,公司随后完成定型器件的数据整理,开发专有的工艺设计工具包及工艺应用文档。该阶段一般历时6个月。

3)量产阶段。

公司将确定的工艺流程导入合作代工厂的产线中,生产基于工艺技术要求的芯片。公司的工艺研发人员跟进解决量产中与期间、工艺相关的问题包括质量和良率等,并进行适当的微调,并持续进行优化和迭代。

在晶圆采购阶段,公司与晶圆厂签署采购框架协议,约定投片、付款、运输、退换货等情况,公司剔除晶圆制造需求,代工厂按照公司开发的专有工艺进行晶圆生产制造。

大陆虚拟IDM先行者,已掌握多产品线高中低压完整制造工艺。公司已掌握了DC/DC、AC/DC、线性电源芯片、电池管理芯片及信号链芯片等多产品线高中低压完整制造工艺,且能将工艺技术运用到任何具备加工能力的晶圆代工厂中。

目前,公司已构建了0.18um的7-55V中低压BCD工艺、0.18um的10-200V高压BCD工艺,以及0.35um的10-700V超高压BCD工艺等三大类工艺平台。

1)0.18um的7-55V中低压BCD工艺,已处国际先进水平。

该工艺平台已经过三期迭代,主要用于中低压全集成电源管理芯片的研发,已量产大陆首款60A单芯片全基层芯片、大电流POL等多个产品品类,终端如服务器、人工智能、通讯等低压大电流CPU供电场景。

2)0.18um的10-200V高压BCD工艺。

公司该工艺击穿电压BV能力较强,尤其是200V高耐压应用中优势显著,主要用于高压、高可靠性芯片的研发。基于该平台量产的产品如热插拔保护芯片,以太网供电芯片、桥式驱动芯片等,终端用于通讯、工业应用等。

3)0.35um的10-700V超高压BCD工艺。

该工艺平台达到国际先进水平,适用于AC-DC系列产品的研发,量产产品如应用于高频GaN的ACF控制器等。

02 约500亿美元黄金赛道,广阔国产替代空间

2.1 约500亿美元黄金赛道,海外龙头垄断

模拟芯片主要由信号链和电源链两部分构成。

1)信号链-连接真实世界与数字世界的桥梁。

现实世界的信号链续的线性信号方式出现,比如辐射(光和颜色)、运动(位置、速度和加速度)、声音、压力等,而在数字世界中信号是瞬时变化的,比如数字芯片仅能识别0伏状态或五伏状态,而不识别介于两者之间的信号,因此需要由传感器收集信号,然后模拟芯片将这类可量化的信号转换为数字信号(0和1),再交由数字芯片处理。主要包括三大类,即线性产品(放大器等)、转换器(ADC等)、接口。

2)电源链-管理和分配电源。

电源链产品可以提供电路保护,并为内部的各种组件提供稳定、适当的电压和电流,其包括四大类,一是以市电AC为电源的AC/DC芯片、二是以电池DC为电源的电池管理芯片、三是通用负载解决方案(DC/DC转换)、四是特殊负载解决方案(LED驱动为代表)。

模拟约500亿美元大市场,中国市场占36%。根据IC Insight数据,2021年全球广义模拟芯片市场规模达741亿美元(含信号链、电源链、射频),16-21年CAGR为9%,是增长较为稳定的半导体大赛道,占到半导体行业的13%。其中200多亿为射频前端(属于广义的模拟芯片,不在本报告讨论范围),剩余约500亿美元为电源链+信号链。IDC的数据显示,2020中国大陆占到全球模拟芯片市场的36%。

市场集中度相对较低,由海外大厂主导。由于模拟芯片下游应用领域分散导致细分市场极多,因此模拟行业市场集中度相对较低。但是市场占有率前十均为海外厂商,其中TI(强于电源链)和ADI(强于信号链)为模拟市场双龙头,2020年TI和ADI分别占模拟市场的29%、19%。

下游应用分散但市场占比基本稳定。模拟产品的下游应用十分广泛,几乎涵盖了所有的电子产品。下游应用市场占比基本稳定,其中通信领域占比最高,2020年通信占比为36%;汽车近年略有提升,从2014年的20%提升到2020年的24%;消费略有下滑,从2014年的23%下降至18%;工业在20%附近波动。

2.2 公司聚焦电源管理,替代空间广阔

海外大厂料号上万种,全品类覆盖。由于模拟行业下游应用分散,所以需要大量通用料号来覆盖各类场景,一颗通用料号甚至可能被应用于几十个场景,但场景用量都不大,因此呈现出型号多、单型号出货量少的特点。国际行业龙头TI、ADI能够做到几乎全品类覆盖,并且每种品类提供大量料号可供选择,其中TI、ADI料号数量分别达80000多种、75000种。

目前公司总产品1000余款,重点布局buck转换器、负载开关和USB开关、LED驱动、ACDC几大品类。根据招股说明书显示,公司现已拥有1000款以上可供销售、600款以上在研的芯片产品型号。

此外我们对公司官网200多种产品进行了统计:

1)从产品分布看,buck转换器、负载开关和USB开关、LED驱动、ACDC几大品类产品较多;

2)从下游应用看,公司在消费电子(特别是电脑)、各类工业领域、通信都有较多布局。

聚焦电源管理,2021年营收10亿元,全球模拟市场市占率不到1%。

2021年实现营业收入10.41亿元,同比增长156.08%,2019-2021年CAGR为101.38%。其中电源管理产品2021年营收为10.19亿元,占98%,信号链产品2021年营收为0.22亿元,仅占2%。

营收分布以电源管理为主,信号链目前收入较少,占公司主营业务收入的比例较低。公司电源管理产品中,ACDC发展较早,为公司其他产品的研发提供支撑,此后重点转型DCDC和线性电源两大业务,在22H1该两类产品的占比分别为48%、29%。

从下游分布看:

2021年消费电子占比下降至40%,通讯上升至30%,剩余工业占17%、计算与存储约占12%,汽车电子约占1%。

1)公司消费电子领域包括机顶盒、电视机、户内照明等, 产品以ACDC、DCDC为主,占比逐渐下降,从2019年的65%下降到2021年的41%。

2)工业应用主要为安防、智能电表、商业照明等,产品以ACDC、DCDC为主,占比略有下降。

3)计算和存储主要为笔记本电脑、台式机等个人计算设备等,产品以DCDC和线性电源为主,占比略有上升。

4)通讯电子主要应用为电源机柜的驱动单元、二次电源板的功率单元,路由器、交换机、光纤通信终端等设备的主板 CPU、外设、存储等,以及对无线基础设施等设备进行主板保护产品,产品主要为DCDC芯片和线性电源,其占比由12%提升到29%。其中通信类客户主要是2021年公司在A客户端多类产品放量。

已布局至少10余种车规产品。

根据官网数据,目前公司车规产品已有十几种,其中buck转换器13种(即集成控制部分与MOS管),buck控制芯片1种(即需要外置MOS管),负载开关和USB开关1种,LDO 1种,栅驱动芯片一种。

从具体应用看,智能座舱、电机控制器、车载充电器、自动驾驶算力平台、电池管理系统、车身域控制器、尾灯和氛围灯、大灯控制器都有可能成为公司发力的方向。本次IPO募资同样对汽车电子应用领域展开布局,重点研究车规级 DC-DC 转换芯片、带功能安全的车规级电池管理芯片、车规级线性电源芯片、车规级照明和显示芯片、车规级H桥和电机控制芯片等多领域。

从客户分布看:

21年A客户占比30%以上,其他客户为电脑、安防客户。公司2021年起在A客户端销售额大幅提升,品类包括DCDC芯片、线性电源,合计营收为3.4亿元,占比达到30%以上。其他销售额占比1%以上的客户包括仁宝电脑、欧普照明、纬创股份、小米通信。

DCDC:通信近一半,其他客户包括电脑、安防等。公司在DC-DC的典型应用包括通讯和服务器、笔记本电脑、安防、电视机、STB/OTT 盒子、光调制解调器、路由器等,客户主要包括几类:

1)在笔记本领域,经多年发展,公司能够提供完整的 PC 电源方案,是仁宝电脑、纬创股份、英业达等全球头部笔记本代工厂的合格供应商,多个DC-DC 产 品系列已进入戴尔、惠普、小米等知名终端客户的供应链体系。其中2021年DCDC前五大客户中仁宝+小米贡献营收1249万,占营收的7%。

2)服务器及通信客户:包括A公司、新华三等,其中A客户从2021年开始放量,贡献营收为1.6亿元,占DCDC收入的42%。新华三2021年贡献营收891万,占营收的2%。

线性电源:通信客户占比一半以上,其他包括电脑、安防等。公司在线性电源的主要应用包括:

1)PC类客户如仁宝电脑、广达电脑(QUANTA)、纬创等,其中仁宝+伟创2021年合计贡献2622万元,占营收的10%;

2)2021年以后,通信大客户A公司开始放量,贡献营收1.6亿元,占比达61%;

AC-DC:包括照明和家电两类客户。公司在起步发展阶段先行聚焦AC-DC芯片市场,目前主要包括两类客户:

1)照明类客户(LED驱动芯片),终端客户涵盖雷士照明、欧普照明、海宁明帅照明等国内外主流厂商。

2)家电类客户(AC-DC芯片),终端客户如厦门星际电器、广东信华电器等。

通信大客户放量+工艺改善+缺货潮,毛利率提升22pct达到42%。

2019-2021年公司的毛利率分别为13.72%、19.97%和42.18%。其中2019-2021年电源管理毛利率分别为13.31%、19.49%、41.88%,信号链分别为45.34%、41.79%、55.37%。公司毛利率2021年提升22.19pct,主要因为1)线性电源芯2021年在通讯领域的新产品实现量产,该类产品毛利率大幅增长;2)公司DC-DC芯片2021年在通讯领域大客户逐步放量+2021年缺货潮,使得 DC-DC芯片毛利率提高;3)AC-DC等芯片主要受缺货潮影响,毛利率整体有所提高。

2021年实现净利润1.41亿元,同比增长152.2%,净利率为13.58%。

未来重点布局高性能电源管理、汽车电子等。公司本次IPO募资金额为15.71亿元,其中高性能电源管理芯片投资3.1亿、汽车电子芯片投资3.1亿。

03 大电流DCDC、AFE等亮点大单品持续推出

3.1 通用DCDC:与大客户共同成长,产品布局行业领先

由于各类芯片所需的电压电流不同,通常需要用DCDC、LDO组合进行降压,以提供多样化电源,其中DCDC用于初级调节(动脉)及电流较大的末级调节(1A以上),LDO用于电流较小的末级调节(类似毛细血管,1A以下)。

2021年公司DCDC业务实现营收3.75亿元,目前主要应用于笔电(ODM客户仁宝电脑、纬创股份、英业达等,品牌客户戴尔、惠普、小米等)和通讯和服务器客户(A公司、新华三等)。

1)DCDC buck芯片:中高低压全线铺开

DCDC的输入电压由上一级电源决定(电池、AC-DC输出电压),不同场景如输入电压不同。通常Buck可按照输入电压标准节点分为5V、12V、24V、48V。

公司在低中高压段全线铺开,布局国内领先。

从TI官网看,产品型号较多的产品集中在5V~48V标准电压节点和0.1~10A输出电流,其中电压最高为100V。而从杰华特官网看,公司目前在在5V(4.5-9V)、12V(9-18V)、24V(18-36V)、48V(36-75V)几个标准电压段均推出了大量产品。其中,2019 年,公司在国内率先量产了应用于通讯和工业市场的 65V 大电流 MOSFET 集成降压芯片。目前产品布局在国内厂商中处于领先地位。

2)DCDC boost芯片:目前布局相对较少

在一些应用中由于供电电源电压低,而负载又需要得到比输入电压更高的电压,该场景就需要用到Boost。这在便携式类电池供电产品,如蓝牙音响、智能音响、平板、笔记本电脑、遥控器、鼠标等最为常见,用于USB 端口(5V)、模拟芯片(部分需要10V+)、音频喇叭( 10V+ )。

由于该类芯片的主要应用为消费电子产品,因此公司目前boost芯片相对布局较少,官网显示的芯片数量为3颗。

3.2 服务器、通信等大电流DCDC,大陆领先

大电流场景,需要“多相控制器和DrMOS”搭配完成。在普通的DC转DC场景,我们通常使用DCDC转换器/稳压器,即将控制器和MOS管集成于一个芯片里。而对于大电流场景,则是选择将控制器和MOS分别做成两颗芯片,具体来看:

1)如果输出电流<1A,一般我们选择LDO芯片,或者选择轻载效率比较高的DCDC buck电源。

2)如果电流在1A~10A之间,一般选择集成MOSFET的DCDC buck芯片。

3)如果电流在10A~20A范围的使用场景,一般选择外置MOSFET+单项控制器。

4)如果电流大于20A,则需要选择多相控制器+DrMOS(Driver+MOS)。最典型的场景即是给服务器的CPU及DDR供电。

对于大电流场景,一般将MOS管外置,主要因为:1)内置MOS下很难将导通电阻做小(电阻大、则电流小),而如果要将导通电阻做小则需要做大面积,则将带来良率下降等问题。2)MOS的大电流引发的各种效应容易干扰控制芯片的正常工作。3)对于服务器CPU等复杂场景,控制器需要处理复杂的协议,将MOS管外置能够降低难度。

而对于20A以上的场景,使用多相控制器+多颗MOS并联,主要因为:1)单个MOS管能够承受的电流有上限,长时间工作时大电流容易温度较高,导致参数漂移、寿命缩短等问题;2)大电流需要做大面积,将带来良率下降等问题。

服务器、基站等场景,通常需要二次降压。48V电压轨是大数据中心、通信基站中最为常用电压轨,其前一级是交流转直流电路电源或者备用电池。后面通常通过两次降压以给末端的处理器、存储芯片等供电。一般来说,第一次降压通常是48V降至12V或者5V,第二次降压再由5V/12V降至负载所需电压,比如CPU通常在1V左右。

第二次降压的过程,电流为10A到数百安培的大电流,需要用到“多相控制器+DrMOS” 。一般来说,个人电脑的功耗在10W以上,商务本通常在15-45W,游戏本在45-65W,台式机在35-100W不等,而服务器则通常在数百瓦,通信、交换机则与服务器类似。

由于CPU、DDR的制程不断演进,目前大部分电压已在1V以下,对应的电流则在10A到数百安培之间,因此在第二次降压的过程需要用“多相控制器+DrMOS”的电源架构。

多相控制器本质在于并联分流,其设计难点在于交错式电源架构与负载瞬态响应能力。与单通道降压转换器相比,多相控制器其后续电路由多路DrMOS并联,因此可提供的输出电流更高。其设计难点主要来自于:

1)交错式电源架构:由于多相控制器使用场景通常为高大电流场景,开关损耗容易较大。因此为了减小开关损耗,多相电源通常通过相位交错的方法,以实现在使用较低的脉宽调制开关频率时就可输出给定的纹波,由此降低开关损耗提高了效率。具体来说,该方法通过以统一的时间间隔进行相位交错(例如:在一款三相交错转换器中以120° 的时间间隔进行交错),其本身单个相位固有的输出纹波被其他相位降至平均水平,从而总体输出纹波就被降低了。

2)负载瞬态响应能力:电子电路一般都需要一个即使在负载电流发生瞬变时,输出电压也能维持在特定容差范围内的电压源,以确保电路的正常工作。而CPU和DDR则是该要求更高,典型CPU芯片的电源规范要求,即使负载电流在几百纳秒内发生20或30A的变化,供电电压仍然要保持稳定。下图显示了一个3.3V / 3A转换器负载阶跃响应较差和良好的例子,左边的例子显示调节器输出电压在负载暂态后出现严重的振铃现象。

DrMOS本质是MOSFET 驱动器与功率 FET的集成。

根据英飞凌技术,Drmos本质上是一个电压调节模块(VRM),使用buck配置的外部脉宽调制 (PWM)控制器。DrMOS将高边MOSFET、低边MOSFET、以及一组对应的驱动一起集成到芯片上,集成的方式减小了芯片面积,功率密度得以改善,且诱导寄生感应(parasitic inductances)明显减小,从而使优化多相拓扑的效率达到95%以上。

DrMOS自从诞生以来,朝着两个方向演进,1)持续供电的电流已从最初的仅要求25 A转变为要求大于 50A甚至100A以上;2)封装后面积不断缩小,从最初的8×8mm2 转变为目前仅5×5mm2。

服务器和电脑场景下,芯片厂商需要与intel、AMD协同开发。

与普通的DCDC不同,服务器与电脑中使用的多相控制器需要还需受CPU控制,目的是调控电压,即闲置时降压(减少功耗)、忙碌时升压。因此整套解决方案的开发通常要基于特定的芯片平台,并使用特定的通信协议完成主控芯片与多相控制器之间的通信。

相较而言,通信和交换机场景则无特定的通信协议,而是使用更为通用的PMBus(电源管理总线,Power Management Bus),其是系统管理总线(SMBus)的一种变体,旨在对电源进行管理。

主流玩家包括英飞凌、MPS等。

由于多相控制器对电流、交错式电源架构、负载瞬态响应能力等要求较高,其是DCDC市场技术难度最大的。目前全球市场由英飞凌和MPS主导,此外其他厂商则包括TI、ST、瑞萨、Richtek等。我们这里分别统计了服务器和个人电脑的解决方案,具体来看:

服务器:CPU通常需要2-4颗多相控制器合计提供10相以上电路,2组DDR分别需要1颗5~6相项控制器。我们这里统计了多家芯片厂商提供给不同平台的解决方案,其分为两大部分:

1)CPU供电:该部分通常由多颗多相控制器搭配完成,我们仅在ST的解决方案中看到了使用1颗7ph+1ph多相控制器来完成8路输出,而其他厂商提供的方案中,均采用2-4颗多相控制器搭配完成,单颗控制器相数在2-12相不等,合计相数在10相以上,因此需要10颗以上DrMOS搭配使用,单颗DrMOS的持续电流在20A到目前市场最高130A不等。

2)DDR供电:通常服务器中一颗CPU搭配2颗相同的DDR,该DDR通常需要一颗5~6相的多相控制器+5~6颗DrMOS。

3)通常而言,平台厂商倾向于向同一家芯片厂商同时采购以上两部分。

个人电脑:CPU通常需要1颗5相左右的多相控制器,DDR部分可不使用“多相控制器+DrMOS”。与服务器方案相比,电脑功耗较低、因此用量较少:

1)CPU供电:从MPS的解决方看,其大部分由1颗5相的多相控制器+5颗DrMOS完成,DrMOS的持续电流也明显低于服务器,25A即可。

2)DDR供电:从我们收集到的资料看,个人电脑的DDR供电部分不一定要用多相控制器+DrMOS方式,比如MPS为intel的PC平台Comet Lake提供的解决方案中,即使用了普通的DCDC/LDO;而在Richtek的方案中,则是使用一颗单项控制器+一颗DrMOS+一颗普通的单项转换器。

多相控制器:行业层面最高16相,单相数价格4-8元。我们这里统计了MPS、TI、英飞凌三家的多相控制器产品,其中公开产品数量上英飞凌>MPS>TI,其中MPS的相数在2~16相,TI的在8~12相,英飞凌的相数在2~16相。

价格上,我们采用贸泽电子3000以上订购量的单价,TI和英飞凌的产品单相数价格主要集中在4.5-8.0元人民币。

DrMOS:行业层面持续电流在20~90A,最高130A,每10A价格3-6元。我们这里统计了MPS、TI、英飞凌三家的DrMOS产品,其中公开产品数量上TI>MPS>英飞凌,其均可提供持续电流在20~90A的产品,而MPS则最高可做到130A。

价格上,我们采用贸泽电子的单价(选取其最大订购量价格),三家公司的多数产品每10A价格集中在3-6元人民币区间。

根据我们测算,2021年DRMOS和多相控制器市场空间分别为34亿美金和15亿元美金。我们对服务器市场和个人电脑市场在DRMOS和控制器得规模分别做了如下测算,其中

1)DRMOS安培数:22H1总安培数我们参考了英飞凌和瑞萨给intel提供的解决方案,其仅给CPU供电的DRMOS总安培数在970-1110A,考虑两组DDR合计电流比CPU稍低,我们假设CPU和DDR合计电流为1500A。考虑近年服务器功率不断增加,我们假设每年电流增加200A。

2)DRMOS单价:根据我们统计,英飞凌、TI、MPS的DRMOS 每10A单价在3-6元,考虑到大批量购买价格比经商零售价更低,我们以3元人民币计算。

3)多相控制器相数:22H1总安培数我们参考了英飞凌和瑞萨给intel提供的解决方案,相数在13-16相不等,我们以中值14相计算;2组DDR分别需要5相;因此合计相数在24相。同样,考虑近年服务器功率不断增加,我们假设每年相数增加1相。

4)多相控制器单价:根据我们统计,英飞凌、TI、MPS的DRMOS 每10A单价在4-8元,考虑到大批量购买价格比经商零售价更低,我们以4元人民币计算。

通过以上假设计算,我们得到2021年DRMOS在服务器和电脑的市场规模分别为15亿美元、19亿美元;多相控制器在服务器和电脑的市场规模分别11亿美元、4亿美元。

3.3 AFE:大陆厂商主要在低串数竞争,目前公司已有高串数产品(16串)

BMS电池系统一般称作电池管家,主要作用为管理及维护各个电池单元,防止电池出现过充电和过放电,延长电池的使用寿命,监控电池的状态。一般而言,BMS中包含AFE芯片和MCU,目前公司的BMS芯片均为AFE芯片。

模拟前端(AFE-Analog Front End Front End)是包含采集模块、均衡开关、通信模快。1)采集模块一般有包含模数转换器(ADC)、参考源(REFRENCE)和模拟开关(MUX)。2)通信模块是AFE和MCU之间的数据交互接口(Data I/O),一般是SPI,I2C或是UART。

AFE通过内置传感器感知电池组的电压、温度、电流等数据,并通过ADC将模拟信号转换为数字信号供后端MCU使用,MCU负责接收AFE传递而来的信息,并通过算法计算电池的SOC、SOH等数值从而管理电池系统,还可以与其他控制单元进行信息交互。

BMS主要应用场景包括:

1)中低端类:手机、电脑、电动工具、扫地机、无人机等低串数场景,其中手机以单串为主,其他3-10为主;

2)中高端场景:户外储能电池、光伏储能、基站储能等储能应用,汽车BMS系统,该类场景通常需要支持十几串电池串联,目前海外大厂的主流方案为16串。

国内厂商仍主要在低串数场景竞争,目前公司最高已做到16串。

首先在低串数产品的形态上,有AFE既可选择与MCU集成,也可分立使用。国内厂商如中颖电子、芯海科技这类拥有MCU技术的公司通常选择将AFE和MCU集成。其次在应用上,目前国内厂商主要集中在低串数场景的竞争,并往高串数场景发力。目前杰华特能提供4-16串产品,广泛运用于电动工具、电动自行车、储能等应用场景。

04 盈利预测与估值

我们基于以下逻辑对杰华特做如下假设:

DCDC业务:

1)营收:DCDC业务为公司重点业务,分为通用DCDC和大电流DCDC,其中通用DCDC增速慢于大电流DCDC增速。综合看我们预计2022-2024年营收为7.37/12.41/18.93亿元,同比增速为97%/68%/53%。

2)毛利率:毛利率主要变动是由于产品结构调整,即大电流DCDC产品毛利率较高,带动毛利率上升。

ACDC业务:

1)营收:公司ACDC业务包括LED照明驱动和普通ACDC两部分,目前公司以LED驱动业务为主,未来将重点发展普通ACDC业务,其增长驱动力包括快充充电器,机顶盒、电视机等适配器。综合看我们预计2022-2024年营收为2.49/3.89/5.76亿元,同比增速为-32%/56%/48%。其中2022年同比下滑主要是LED驱动市场价格、需求下降较多。

2)毛利率:其中LED驱动参考晶丰明源毛利率,普通ACDC参考芯朋微毛利率,综合毛利率变动主要原因是产品结构变动。

线性电源业务:

1)营收:公司线性电源业务包括LDO、USB开关和负载开关等,其2021年增长较快主要是进入A客户。此后预计其进入平稳增长期,我们假设2022-2024年营收为4.05/5.27/6.85亿元,同比增速为52%/30%/30%。

2)毛利率:2022、2023年毛利率下降主要因行业景气度下降,价格回到正常水平,此后由于公司工艺改善毛利率会有小幅回升。

Charger业务:

1)营收:公司目前Charger业务主要应用场景为移动电源等场景,而手机等场景仍有较大空间空间可拓展,因此我们假设公司未来营收增速较高,2022-2024年营收为0.10/0.50/1.25亿元,同比增速为-5%/400%/150%。

2)毛利率:参考大陆charger龙头厂商南芯科技的毛利率(2019-2020年为38%-39%,2021年为特殊年份),考虑公司起步较晚,因此毛利率低于龙头公司。

信号链业务:

1)营收:公司目前信号链产品较少,但考虑但信号链与电源管理同为模拟芯片市场两大并列门类,公司未来在该产品上也将持续发力,因此我们假设公司未来营收增速较高,2022-2024年营收为0.24/0.71/1.42亿元,同比增速为7%/200%/100%。

2)毛利率:参考大陆模拟芯片龙头厂商圣邦股份的信号链毛利率(2019-2020年为57%-59%,2021年为特殊年份),考虑公司起步较晚,因此毛利率低于龙头公司。

我们预计杰华特2022-2024年净利润分别为1.6/2.8/5.08亿元,上市发行市值为171亿元,对应估值为107/61/34倍。

我们选取了技术水平、产品类型与公司相当的几家模拟公司,其2022/2023年平均估值水平分别为125x/65x,高于公司上市发行价对应的估值。

05 风险提示

1)新品研发进度不及预期:公司仍处于产品开拓期,公司需要通过新品去进一步挖掘客户需求。

2)竞争格局恶化风险:除杰华特之外,国内上市的模拟公司较多。

3)数据信息滞后风险:本文数据主要为2019-2022年间数据,存在数据信息滞后风险。

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