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澜起科技研究报告:由点及面,大展宏图

(报告出品方/作者:长江证券,杨洋)

专注打造专业,成长空间持续打开

内存接口芯片龙头,致力于为云计算和人工智能领域提供以芯片为基础的解决方案。澜 起科技于 2004 年成立,并于 2019 年在科创板上市;作为内存接口芯片的龙头厂商, 公司以内存接口芯片为基本盘,持续进行产品的升级和业务线的延申;业已形成互连类 芯片和数据处理芯片双主营,公司核心产品包括内存接口及配套芯片、PCIe Retimer 芯 片、MXC 芯片、津逮 CPU 以及混合安全内存模组。

股权结构分散,无控股股东及实际控制人。截至 2022 年 11 月 9 日,公司第一大股东 为中国电子投资控股有限公司、持有公司股份 11.10%;第二股东为 Intel,持有公司股 份 8.97%;公司创始人、高管&技术团队通过珠海融英和 WLT 合计持有公司股份 11.39%。 公司无实际控制人,股权结构整体较为分散。

研发为基,前瞻性布局产品构筑核心竞争力

研发为基,打造公司长期核心竞争优势。澜起科技作为全球领先的内存接口龙头公司, 公司长期坚持研发创新,不断扩充研发人员队伍,以巩固其长期竞争优势。2022 年前 三季度公司研发费用为 3.24 亿元、同比增长 33.43%;公司研发人员占比常年维持在 70%上下,并持续进行研发人员的招聘。

股权激励正向激发研究创新,多产品线布局打造核心竞争优势。自上市以来,澜起科技 面向公司核心技术人员分别于 2019、2022 年公告两期股权激励计划,公司股权激励计 划同时设置了业绩和产品布局的考核目标。其中,2022 年股权激励计划对新品研发的 考核目标为 2023 年实现 MXC 芯片、MCR 内存接口芯片、CKD 芯片量产版的研发出 货。系列股权激励计划正向激发公司的研发创新,构筑公司长期发展动能。

产品进阶助力业绩稳步增长

DDR5 内存接口芯片及配套芯片助力公司业绩持续增长。2021 年公司实现营收 25.62 亿元、主要系津逮服务器于该年正式放量、带来营收同比增长 40.49%,实现归母净利 润 8.29 亿元、同比下滑 24.88%、主要系 2021 年 DDR4 内存接口芯片处于生命周期尾 期、产品价格下降,而 DDR5 产品于 2021 年四季度才正式起量。受益于 DDR5 内存接 口及配套芯片的持续出货,2022Q1-3,公司实现营收 28.81 亿元、同比+80.88%,实现 归母净利润 9.99 亿元、同比+94.94%。高毛利率的互连类芯片(主要为内存接口及配套 芯片)贡献公司主要业绩。

规模效应逐渐彰显。利润率方面,2021 年公司毛利率和净利率均有显著的下滑,主要 系毛利率水平较低的津逮服务器营收快速增长+DDR4 内存接口芯片降价所致;费用率 方面,随着公司营收的持续增长,规模效应逐渐得以凸显,公司期间费用率有所下降。

互连类芯片:由点及面,引领成长

内存接口及配套芯片:DDR5更迭,量价齐升迎增长

内存接口及配套芯片:内存模组的核心器件。内存模组是计算机架构的重要组成部分,作为 CPU 与硬盘的数据中转站,起到临时存 储数据的作用。按应用领域不同,内存模组可分为:1、服务器内存模组,其主要类型为 RDIMM、LRDIMM,由于服务器数据存储和处理的负载能力不断提升,服务器内存模组 有着更高的稳定性、纠错能力以及低功耗要求;2、普通台式机、笔记本内存模组,其主 要类型为 UDIMM、SODIMM。

内存接口芯片是服务器内存模组的核心逻辑器件,作为 CPU 存取内存数据的必由之路, 其主要用于提升内存数据访问的速度及稳定性,满足服务器 CPU 对内存模组日益增长 的高性能及大容量需求。内存接口芯片主要分为 RCD(寄存缓冲器,用来缓冲来自内存 控制器的地址、命令、控制信号)和 DB(数据缓冲器,用来缓冲来自内存控制器或内 存颗粒的数据信号)。 内存模组配套芯片:根据 JEDEC 标准,DDR5 内存模组上除了内存颗粒及内存接口芯 片外,还需要三种配套芯片,分别是串行检测集线器(SPD,芯片内部集成了 8Kbit EEPROM、I2C/I3C 总线集线器(Hub)和温度传感器)、温度传感器(TS,CPU 经由 SPD 与之进行通讯,从而实现对内存模组的温度管理)以及电源管理芯片(PMIC,为 内存模组上的其他芯片提供电源支持)。

技术壁垒+认证壁垒双加持。内存接口及配套芯片需与内存厂商生产的各种内存颗粒和 内存模组进行配套,并要通过服务器 CPU、内存和 OEM 厂商针对其功能和性能(如稳定性、运行速度和功耗等)的全方位严格认证,才能进入大规模商用阶段。内存接口及 配套芯片不仅要攻克内存接口的核心技术难关,还要跨越高准入门槛。

DDR5 放量在即。DDR5 更高的性能指标满足服务器、数据中心日益增长的数据传输速度需求。JEDEC 协 会于 2020 年正式发布 DDR5 最终规范。与 DDR4 相比,DDR5 再次优化相关的性能指 标;DDR5 在峰值内存速度提高一倍、工作电压下降至 1.1V 的同时,颗粒容量也有大 幅的增长。DDR5 容量与速度的双提升更能满足大数据时代日益增长的数据存储、传输 速度需求。

多重因素叠加,DDR5 放量在即。行业层面:当前,内存原厂及接口芯片厂商均已具备 产品规模化量产的能力;CPU 方面,Intel、AMD 均已推出桌面级支持 DDR5 的 CPU; 服务器端,AMD 已于 2022 年 11 月成功发布支持 DDR5 的 CPU,Intel 支持 DDR5 的 CPU 业已官宣于 2023 年 1 月份发布。参考过往渗透率曲线,我们认为,DDR5 在经历 了为期一年之久以备货为主的发展阶段,有望随着 Intel Server 端 CPU 的发布迎来快 速放量阶段。

量价齐升,内存接口芯片及配套芯片市场规模快速增长。量的维度之服务器:1)内存模组所需接口及配套芯片的增长:DDR5 内存条需配置内 存模组配套芯片(1 颗 SPD+2 颗 TS+1 颗 PMIC),LRDIMM 从 DDR4 的“1+9”向 DDR5 的“1+10”的 RCD+DB 升级;2)服务器 CPU 通道数的增长:CPU 从 DDR4 的 8 通道升级至 DDR5 的 12 通道;3)服务器出货量的增长:大数据时代,全球数据 呈指数级增长,服务器市场将持续发展;

量的维度之 PC:1)DDR5 世代,PC 内存条需要搭载 SPD+PMIC 配套芯片;2)当 DDR5 速度达到 6400MT/s 及以上时,PC 端内存条需配置 CKD(RCD 简版); 价的维度:相较于 DDR4,由于 DDR5 的传输速度更快,因此 DDR5 内存接口芯片有 着更高的设计壁垒和制造成本,价格显著高于 DDR4 世代内存接口芯片的价格。

DDR4 向 DDR5 升级,量价齐升助力内存接口及配套芯片市场规模快速增长。测算得 出,2025 年全球内存接口及配套芯片市场规模将达 27.41 亿美元、较 2021 年实现超 4 倍增长。澜起科技作为全球内存接口的龙头公司,有望深度受益本轮 DDR5 升级所带来 的内存接口及配套芯片市场空间的增长,从而实现业绩的快速增长。

澜起科技:内存接口龙头公司引领行业发展。内存接口芯片——三足鼎立的竞争格局。随着 DDR 的持续迭代升级,对内存接口芯片 的要求也持续加强,技术壁垒+认证壁垒,内存接口芯片参与者逐渐出清;至 DDR4, 内存接口芯片行业已形成澜起科技、IDT(被瑞萨收购)和 Rambus 三足鼎立的竞争格 局。配套芯片方面,SPD 和 TS 目前主要的玩家为澜起科技和 IDT,PMIC 初期参与者 更多、竞争相对复杂。

从后发者到领军者,澜起科技引领行业发展。作为全球内存接口芯片及配套芯片的龙头 公司,公司是 JEDEC 董事会成员之一,并在 JEDEC 三个下属委员会及分会担任主席职位,深度参与 JEDEC 相关标准的制定。DDR4 时代,公司发明的“1+9”分布式缓冲 内存子系统架构被 JEDEC 国际标准采纳;DDR5 的“1+10”架构继续为 JEDEC 采纳; 公司牵头制定 DDR5 第一子代、第二子代内存接口芯片(RCD/DB)的标准,并积极参 与 DDR5 内存模组配套芯片标准制定。

DDR2-DDR5 全产品矩阵的内存接口及配套芯片提供商。在产品布局方面,凭借具有自 主知识产权的高速、低功耗技术,澜起科技可提供从 DDR2 到 DDR5 符合 JEDEC 标准 的内存全缓冲/半缓冲完整解决方案。在 DDR5 内存接口及配套芯片方面,公司现已率 先试产 DDR5 RCD 第二子代,并推出 DDR5 RCD 第三子代工程样片。依托于其在行 业内的领先地位,公司内存接口及配套芯片有望在本轮 DDR5 升级周期中迎来业绩快 速增长。

布局 MCR RCD/DB、CKD,打造长期竞争优势:服务器领域:JEDEC 正在制定服务器 MCR 内存模组相关技术标准,以满足不断 增长的 AI 处理对更高带宽、更高容量内存模组需求。MCR 内存模组采用了 LRDIMM“1+10”的基础架构,可以同时访问内存模组上的两个阵列,提供双倍带 宽,第一代产品最高支持 8800MT/s 速率,预计在 DDR5世代还会有两至三代更 高速率的产品。公司根据客户要求和 JEDEC 相关标准的制定进度,有序进行相关 产品的研发工作,公司已基本完成DDR5第一子代MCR RCD/DB芯片工程样片的设计工作。

PC 领域:随着 DDR5 传输速率持续提升,DDR5 中期,原本不需要信号缓冲的 UDIMM、SODIMM 将需要一颗时钟驱动器(Clock Driver)对内存模组的时钟信 号进行缓冲再驱动,从而提高时钟信号的信号完整性和可靠性。2022 年上半年, 公司已完成 DDR5 第一子代 CKD 芯片工程样片的设计工作,计划在 2022 年下半 年完成工程样片的流片。

拓展PCIe Retimer和MXC芯片,全面布局互连类芯片

PCIe Retimer 芯片:解决 PCIe 插损的主流方案,产品研发持续。PCIe 总线——高速串行计算机拓展总线标准,可实现高速串行点对点双通道高带宽传 输。PCIe 由 Intel 于 2001 年提出,从 PCIe1.0 到 5.0、6.0、7.0,传输速率的快速提 升,叠加平台厂商、芯片厂商、终端设备厂商、测试产商的深入合作及强大的生态系统, 使得 PCIe 现已发展成为主流的互连接口;PCIe 全面覆盖了包括 PC 机、服务器、存 储系统、手持计算等各种计算平台,有效服务云计算、企业级计算、高性能计算、人工 智能和物联网等应用场景。

PCIe Retimer 芯片有望成为解决 PCIe 插损的主流方案。在物理尺寸没有很大的变化, 随着 PCIe 传输速度的不断翻倍,链路插损预算也呈现出了显著的增加(PCIe3.0 时代 的 22dB 到 PCIe5.0 的 36dB)。降低 PCIe 信号链路的插损是 PCIe 发展过程中所需要 解决的核心重要问题。有别于选择价格高昂、且不能有效覆盖多连接器应用场景的低损 PCB 降低插损,PCIe Retimer 芯片通过模拟信号和数字信号的调理、重定时技术,对 信道损耗进行补偿并消除各种抖动的影响,从而提高了 PCIe 信号的完整性,增加高速 信号的有效传输距离。PCIe Retimer 芯片将在 PCIe5.0 时代成为行业主流解决插损的 方案。

澜起科技于 2020 年量产符合 PCIe 4.0 基本规范、功耗和传输延时等关键性能指标达到 国际水平的 Retimer 芯片,公司通过提供基于 PCIe 4.0 Retimer 芯片的参考设计方案、 评估板及配套软件技术支持服务,快速导入客户,实现在 NVMe SSD、AI 服务器、Riser卡等典型应用场景的推广应用;公司 PCIe 4.0 Retimer 芯片于 2021 年实现营收 1220 万。随着 PCIe 更高世代的逐渐到来,公司正积极部署 PCIe 5.0 Retimer 芯片,从而逐 渐完善其在互连类芯片的产品线布局。

MXC 芯片:CXL 内存核心器件,静待花开。CXL(Compute Express Link)是 2019 年由 Intel 牵头、多家国际公司共同推出的开放 性互联协议标准,用于提供 CPU 和专用加速器、高性能存储系统之间的高效、高速、 低延时接口,用以满足资源共享、内存池化和高效运算调度的需求。从 CXL1.0 到 CXL3.0, CXL 内存拓展和内存池化持续加强。基于 CXL 标准的内存市场有望迎来快速发展。CXL 有效解决服务器内存插槽的物理数 量限制,通过内存扩展和内存池化满足了服务器日益增长的内存需求。美光预计 2030 年全球 CXL 内存市场规模将超 200 亿美元。

发布 MXC 芯片,助力内存扩展和内存池化。CXL 内存扩展控制器 (MXC) 芯片支持 JEDEC DDR4 和 DDR5 标准、支持 PCIe 5.0 速率、同时也符合 CXL 标准规范,MXC 为 CPU 及基于 CXL 协议的设备提供高带宽、低延迟的高速互连解决方案,从而实现 CPU 与各 CXL 设备之间的内存共享;在大幅提升系统性能的同时,显著降低软件堆栈 复杂性和数据中心总体拥有成本。澜起科技于 2022 年 5 月发布 MXC 芯片,该芯片专 为内存 AIC 扩展卡、背板及 EDSFF 内存模组而设计,可大幅扩展内存容量和带宽,满 足高性能计算、人工智能等数据密集型应用日益增长的需求。公司 MXC 芯片已为三星、 海力士的 DDR5 DRAM CXL 存储器采纳。

数据处理芯片:打造综合解决方案平台

津逮服务器:高性能安全平台起量

我国服务器市场保持高速增长。5G、物联网、人工智能/机器学习等共振,中国数据量 持续爆发式增长;据 IDC 预测,2025 年我国数据量将达 48.6ZB,占全球 1/3。服务量 的爆发式增长,带动服务器市场持续高增;预计 2025 年我国服务器市场规模将达 424.7 亿美元、2021-2025 年复合增长率为 14.06%;我国 x86 服务器出货量也将于 2025 年 达 525.2 万台。布局津逮服务器平台,顺应安全可靠要求。津逮 CPU+混合安全内存模组共同构成津逮 服务器平台,澜起科技津逮服务器通过芯片级实时安全监控功能,为云计算数据中心提 供安全、可靠的运算平台。此外,津逮服务器还融合了先进的异构计算与互联技术,为 大数据及人工智能时代的各种应用提供强大的综合数据处理及计算力支撑。

津逮 CPU:产品持续迭代。2016 年,澜起科技与 Intel、清华大学开始携手合作开发津 逮 CPU,产品所有权及品牌归属于澜起科技;在津逮 CPU 上,通用 CPU 内核芯片由 Intel 提供,可重构计算处理器(RCP)的算法由清华大学提供,公司完成整体模块及其他部分芯片设计,并委托第三方进行芯片制造、封装和测试;其中 Intel 通用 CPU 占津 逮服务器 CPU 总成本的 90%左右。 公司分别于 2018、2020、2021 年推出第一代、第二代、第三代津逮 CPU,通过对内 核、线程、基频、缓存、内存通道搭载量的持续升级实现产品性能的不断提升,从而实 现下游市场的持续开拓;公司津逮 CPU 现已广泛合作服务器厂商,并成功实现在政务、 金融、交通、能源等领域的推广。

混合安全内存模组:采用澜起科技具有自主知识产权的 Mont-ICMT 内存监控技术,为 高端服务器平台提供更为安全、可靠的内存解决方案。公司推出两大系列混合安全内存 模组:标准版混合安全内存模组(HSDIMM®)和精简版混合安全内存模组(HSDIMM®- Lite),可为不同应用场景提供不同级别的数据安全解决方案。收入起量,成长可期。作为公司战略性部署的重要产品线之一,经过两年多持续的市场 推广和客户培育,津逮服务器平台于 2021 年实现了突破性进展,开始正式起量;2021 年公司津逮服务器平台实现营收 8.45 亿元、较上年度增长 27.5 倍;2022 年前三季度 实现营收 9.28 亿元、同比增长 94.65%。

基于“近内存架构”部署AI芯片市场

芯片+模型算法,AI 市场快速发展。数字化、智能化浪潮下,自动驾驶、影像辨识、语 音语义辨识、运算等技术在各领域的深化应用催化 AI 芯片与技术市场迅速成长;据 Statista 预测,2026 年全球 AI 芯片市场规模将达 709 亿美元、2020-2026 年复合增速 为 45%。就中国市场而言,随着大算力中心的增加叠加终端应用的持续落地,中国 AI 芯片市场规模也持续增长,预计 2025 年将达 1780 亿元。

从基本功能划分,可以将 AI 芯片分为训练芯片和推理芯片;从技术路径划分,AI 芯片 可分为 GPU、FPGA、ASIC、类脑芯片。目前 AI 应用仍然处于算法快速迭代、对算力 要求不断提高的阶段,包括 GPU、AI 加速卡、CPU、FPGA 在内的各类 AI 硬件也在迭 代发展。AI 芯片发展的核心关注点在于单位价格所带来的 AI 算力规模和功耗成本。当 前,数据中心的 AI 硬件部署仍以 GPU 为主,但近两年来各类 AI 专用的训练、推理硬 件已经开始规模部署,并在相应场景下展现出功耗、性能、成本等方面的优势。

澜起在研的 AI 芯片解决方案由 AI 芯片(基于 FPGA 原型平台研发)及相应的适配软件 构成,采用近内存计算架构,用于解决 AI 计算在大数据吞吐下推理应用场景中存在的 CPU 带宽、性能瓶颈及 GPU 内存容量瓶颈问题,为客户提供低延时、高效率的 AI 计 算解决方案。公司在研 AI 芯片的典型应用场景包括互联网领域大数据吞吐下的推荐系 统、医疗领域生物医学/医疗大图片流处理及人工智能物联网领域的大数据应用场景。AI 芯片稳步推进。截至 2021 年年报,公司在 AI 芯片方面已累计申请发明专利 28 项、 其中 3 项已获授权,单 2021 年度,公司申请 AI 芯片相关专利 14 项。2022 年上半年, 公司持续推进 AI 芯片的软硬件协同及性能优化,同时积极推进第一代 AI 芯片工程样片 流片前的准备工作。

(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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