国产FPGA领先厂商，软硬件构建强大护城河

国产FPGA芯片行业领先厂商，技术实力出众。公司是国产FPGA行业领先厂商，也是目前A股FPGA行业稀缺性标的。公司成功构建了ELF系列、EAGLE系列、PHOENIX系列以及FPSOC系列FPGA芯片和TangDynasty系列FPGA专用EDA软件的产品生态，产品覆盖从几十、几百K的CPLD到400K的中高端FPGA芯片，最高已经开发了支持高达600K逻辑阵列容量的PHOENIX FPGA架构，正在开发支持1KK以上级别逻辑容量。公司是国内极少数通过多家国际领先通信设备商认证的合格供应商之一，公司的TangDy nasty软件是应用于多个行业的全流程自主开发FPGA专用EDA软件。根据Frost&Sull ivan数据，以出货量口径统计，2019年公司FPGA芯片在中国市场排名第四，在国产品牌中排名第一。2020年公司产品出货量突破两千万颗、2021年出货量超过3800万颗，保持快速增长。 FPGA市场快速增长，国产替代空间广阔。FPGA芯片凭借其现场可编程的灵活性和不断提升的电路性能，下游细分市场非常丰富，主要应用于工业控制、网络通信、消费电子、数据中心、汽车电子、人工智能等领域。伴随下游应用市场对于低功耗、可编程、低成本以及开发周期短等要求愈发重视，FPGA市场增长明确，发展空间广阔。2021年全球FPGA市场规模超80亿美金，中国大陆FPGA芯片市场规模达到170亿元，预计到2025年我国FPGA芯片市场规模将达到330亿元以上。全球FPGA芯片市场由Xilinx、Altera、Lattice占据主要份额，而我国FPGA芯片市场也主要由国际领先厂商占据领先地位，根据Frost&Sullivan统计，以出货量口径统计，2019年中国市场份额排名前三的供应商占据85.2%的市场份额，安路科技排名第四，国产第一。在国产替代背景下，国产FPGA芯片厂商技术实力不断追赶，以安路科技、同创、复旦微电为代表的国产F PGA厂商替代空间广阔。 布局卡位打造软硬件生态体系行业壁垒较高，公司未来成长逻辑清晰。公司立足于中低端CPLD产品起步，产品从几十、几百K的高性价比产品到目前400K的中高端产品全覆盖，客户积累深厚。公司采用软硬件协同模式，软件配套构建良好生态，其自主开发的FPGA专用EDA软件拥有较高技术水平，是国内目前拥有最多客户的国产EDA厂商，可以立足于广大的客户群体，不断反馈完善自身软件和配套的生态体系，打造自身软硬件护城河。正是因为FPGA芯片行业需要厂商同时具备较高的硬件芯片设计能力以及软件开发能力，行业进入壁垒较高。公司作为目前国产FPGA芯片行业的领先厂商，立足FPGA行业快速增长，拥有广阔国产替代空间，提前布局卡位未来竞争优势明显，稀缺性成长性兼备，伴随中高端产品放量，未来成长逻辑清晰。 投资建议：预计公司2022/2023/2024年营业收入分别为12.08、18.76、27.93亿元，对应PS为20、13、9倍，公司主打民用FPGA市场，在FPGA领域拥有较高技术及客户积累，在下游需求爆发下，有望发挥自身技术优势加速推进国产FPGA替代，行业成长性、稀缺性兼备，首次覆盖给予“买入”评级。 风险提示事件：1）FPGA市场需求及景气度可能不及预期；2）上游原材料涨价风险；3）研报使用信息更新不及时；4）新品研发不及预期；5）行业竞争风险。 1.安路科技：国产FPGA领先厂商 1.1公司介绍：国内领先的FPGA芯片设计企业 安路科技是国内领先的FPGA芯片设计企业。安路科技成立于2011年，自成立至今，公司一直专注于FPGA芯片设计领域，通过多年的技术累积，公司在FPGA芯片设计技术、SoC系统集成技术、FPGA专用EDA软件技术、FPGA芯片测试技术和FPGA应用解决方案等领域均有技术突破。公司主要专注于FPGA芯片和专用EDA软件的研发、设计和销售。产品的主要下游应用领域主要包括工业控制、网络通信、消费电子和数据中心等。 图1：公司发展历程 公司股权结构较为分散，无控股股东和实际控股人。截至2022年5月10日，持有公司5%以上股份的股东华大半导体、上海安芯、国家集成电路产业投资基金、深圳思齐、上海科技创投的持股比例分别为29.17%、20.81%、9.78%、8.46%、5.43%。公司股权结构较为分散，不存在控股股东和实际控制人。公司的高管团队主要由总经理陈利光，副总经理黄志军、徐春华、赵永胜、梁成志，财务总监兼董事会秘书郑成等人构成，其中陈利光、赵永胜为公司核心技术人员。 图2：公司股权结构（截至2022年5月10日） 1.2公司产品：FPGA产品矩阵丰富 公司主要向客户提供FPGA产品，包括FPGA芯片和专用EDA软件两部分。基于目前的核心技术体系，公司成功构建了由ELF系列、EAGLE系列和PHOENIX系列FPGA芯片和TangDynasty系列专用EDA软件组成的产品矩阵，2021年，公司FPSoC产品新增了面向工业和视频接口的低功耗SWIFT系列。公司产品覆盖 28nm - 55nm 的工艺制程，形成了多种逻辑规模FPGA芯片和软件的全产品线覆盖，并持续致力于高容量、高性能的FPGA和FPSoC芯片的研发与拓展。公司目前已成为国内领先的FPGA芯片供应商，产品已广泛应用于工业控制、网络通信、数据中心、消费电子等产业中。 图3：公司FPGA芯片产品线 1.3公司财务：营收高速增长，产品结构优化 公司主营业务突出，营业收入保持高速增长。2018-2021年，公司分别实现营业收入0.29亿元/1.22亿元/2.81亿元/6.79亿元，年均复合增长率为186%；2018年度至2021年，ELF芯片为公司主要收入来源，后续伴随中高端产品放量占比有所下滑。2022年一季度公司实现营业收入2.58亿元，同比大幅增长72.15%。 图4：近年来公司营收及同比增速（百万元） FPGA芯片为公司产品的主要收入来源，营收占比9成以上。公司主要从事FPGA芯片及专用EDA软件的研发、设计和销售，FPGA芯片为公司销售的主要产品，营收占比超90%。此前ELF和EAGLE系列作为公司主要产品系列，2018-2020占据公司98%以上营收，PHOENIX起量后有所下滑。 2021年ELF、EAGLE、PHOENIX系列分别占营收54%、25%、16%，预计随中高端400K产品放量，PHOENIX系列营收占比将逐步提高。 此外，公司主营业务毛利率整体较为稳健，2021年公司ELF系列、EAGLE系列、PHOENIX系列、FPSoC系列毛利率分别为33.76%、30.24%、41.91%、54.38%，伴随高毛利的PHOENIX高性能产品系列营收快速增长，预计将推动公司整体毛利率有所增长。 图5：近年来公司营收按产品划分（百万元） 图6：近年来公司产品毛利率走势 规模效应日趋显著，期间费用率下降。截至2022年Q1，公司销售毛利率和销售净利率分别为36.05%、6.85%。2020-2021年，公司销售净利率为负，主要系公司FPGA芯片和专用EDA软件等业务较为复杂且研发难度较大，公司持续保持较高的研发投入以保持技术创新和芯片产品的更新迭代。此外，2018-2022年Q1，公司期间费用率（不含研发费用）分别为58.03%、21.84%、14.56%、8.71%、2.76%，随着公司经营规模的不断扩大，公司规模效应日趋显著，公司期间费用金额增加，期间费用率降低。 图7：近年来公司毛利率及净利率情况 图8：期间费用情况 1.4公司研发：重视研发投入，实现技术自强 公司始终视人才为立身之本。截至2021年12月31日，公司共有员工328人，研发人员266人，占员工总数的81.1%，其中硕博员工153人，占公司研发人员人数的57.52%，公司通过多种途径引进高水平人才，增强公司竞争力。同时公司高度重视内部人员培养，完善人才梯队建设。 此外，公司累计获得知识产权授权156项，其中发明专利52项，软件著作权25项；累计申请知识产权225项，其中发明专利110项。已授权和申请中的两百余项知识产权为公司FPGA产品提供了强有力的技术保障。 图9：公司员工结构 图10：研发人员结构 公司高度重视芯片产品的研发创新，研发费用持续增加。公司研发费用从2018年的0.34亿元增长至2021年的2.44亿元，年均复合增长率92.24%，截至2022年Q1，公司研发费用支出为0.71亿元，研发费用率为27.55%。 图11：公司研发费用（百万元） 依靠持续不断的研发投入和精益求精的技术创新，公司在众多技术领域取得了突破。在硬件设计方面，公司的 28nm 工艺产品已正式量产，是国内首批具有28nm FPGA芯片设计能力和量产能力的企业之一，FinFET工艺产品已开展预研，是国内最早成功实现FinFET工艺关键技术验证的FPGA企业之一；在FPGA专用EDA软件方面，公司的TangDynasty软件是国内少数全流程自主开发的FPGA专用软件；在FPGA芯片测试方面，公司自主开发的测试算法可有效提高测试覆盖率并大幅减少测试时间以节约测试成本；在FPGA芯片应用方案方面，公司也已经积累了一批成熟的图像处理和逻辑接口IP，大幅提升了用户的应用开发效率。 图12：公司核心技术情况 图13：在研项目情况 2.行业概览：国产替代空间广阔，下游应用带动高速增长 2.1FPGA：“现场可编程”的万能芯片 FPGA/CPLD是基于PLD技术按内部结构不同延伸出的两个分支。可编程逻辑器件（Progra mmable Logic Device ,PLD）是70年代后发展起来的一种新型逻辑器件，其主要结构原理是在任何组合逻辑函数都可以化为“与或”表达式，用“与门-或门”二级电路实现的基础上，采用“与或阵列+寄存器+可灵活配置的互连线的结构”实现任意的逻辑功能，主要可分为低密度PLD与高密度PLD两类。 图14：PLD分类 出，乘积项的数量标志了CPLD的容量。一般来说，CPLD每块芯片只分成几块内部逻辑块，包含数十个输入端和输出端。通过乘积项特点，CPLD在分解组合逻辑方面具有优势，一个宏单元可以分解数十个组合逻辑输入，但逻辑单元数量同FPGA相比较少，因此适合用于设计复杂组合逻辑。 图15：基于乘积项的CPLD内部结构 FPGA又称现场可编程门阵列，是基于通用逻辑电路阵列的集成电路芯片。FPGA芯片由可编程的逻辑单元（Logic Cell，LC）、输入输出单元（Input Output Block，IO）和开关连线阵列（Switch Box，SB）三个部分构成，最大的特点是其具体功能在制造完成后由用户配置决定，因此得名“现场可编程”。用户可通过配套的FPGA专用EDA软件实现具体功能，首先由专用EDA软件接受用硬件语言描述的用户电路，其次编译生成二进制位流数据，最后将位流下载到芯片中实现用户所需的功能。 图16：FPGA芯片结构示意图 图17：FPGA芯片逻辑功能实现 FPGA根据设计工艺主要分为基于查找表（LUT）技术以及基于反熔丝技术两类，其中查找表技术应用最为广泛。LUT的本质是一种静态随机存取存储器（SRAM），其大小是由输入端的信号数量决定的，常用的查找表电路是四输入查找表（4-input LUT，LUT4）、五输入查找表（5-inputLUT，LUT5）和六输入查找表（6-input LUT，LUT6）。CLB是FPGA的主要逻辑单元 ， 以Xinlinx 7 Series为列 ， 一个CLB中包含两个Slice（Slice_L/Slice_M），而一个Slice中包含四个6-InputLUT。FPGA的逻辑容量通常由等效LUT4的逻辑单元统计，通常我们将FPGA的基本单元和实现相同功能的标准门阵列比较从而得出对应门数，例如以Xill XC5000系列为例，一个4输入LUT可以等效成1-9个门电路，一个寄存器可以等效成7-12个门电路，一个LC整体可以等效成8-21