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深度 | 工业软件系列之二 | 概伦电子:三十年征程,再出发挑战EDA行业桂冠——华创计算机王文龙团队

市场资讯 2021.12.21 01:05

本资料来自华创证券研究所已经发布的研究报告,若对报告的摘编产生歧义,应以报告发布当日的完整内容为准。须注意的是,本资料仅代表报告发布当日的判断,相关的分析意见及推测可能会根据华创证券研究所后续发布的研究报告在不发出通知的情形下做出更改。华创证券的其他业务部门或附属机构可能独立做出与本资料的意见或建议不一致的投资决策。本资料所指的证券或金融工具的价格、价值及收入可涨可跌,以往的表现不应作为日后表现的显示及担保。本资料仅供订阅人参考之用,不是或不应被视为出售、购买或认购证券或其它金融工具的要约或要约邀请。订阅人不应单纯依靠本资料的信息而取代自身的独立判断,应自主作出投资决策并自行承担投资风险。华创证券不对使用本资料涉及的信息所产生的任何直接或间接损失或与此有关的其他损失承担任何责任。

核心观点

✔ 公司的技术积淀积累可以追溯到30年前:公司创始人刘志宏从九十年代初开始长期从事芯片模型仿真软件开发工作,并和其导师,FinFET发明人胡正明教授在93年联合创办了EDA公司BTA technology。刘志宏后来作为联合创始人成立的ProPlus Design,在2008年从Cadence接手了拆分出来的半导体模型产品线恰恰是BTA业务部分的传承。概伦电子成立后也与曾经的ProPlus有过人才/技术上的深度交流。因此,概伦电子虽然成立仅十多年,但是是国内少有的历史积累深厚,技术水平国际领先的EDA公司。

在国内主要EDA公司中,概伦电子与其他公司的最主要差异是:1)商业化客户收入占比高;2)来自于海外客户的收入占比高(长期大于60%)。

✔ 公司是国内EDA市场头部玩家:1)公司的制造类EDA主要用于晶圆厂工艺平台的器件模型建模,能够支持7nm/5nm/3nm等先进工艺节点和FinFET、FD-SOI 等各类半导体工艺路线。该等工具长期被台积电、三星电子、联电、格芯、中芯国际等全球领先的晶圆厂在各种工艺平台上采用;2)公司的设计类EDA在存储器芯片领域有着较强竞争优势,三星,美光,SK 海力士等全球领先存储器厂商均为公司客户;3)公司还有半导体器件测试仪业务和半导体工程服务业务,这两项业务也将是公司增长的重要支撑。

✔ 公司EDA业务有较高的长期成长潜力:1)制造类EDA的市场增长大致是和晶圆厂新增生产线数量增长成正相关的,国产化潮流下新增产线数预计将大幅增长,会拉动公司制造类EDA业务;2)公司设计类EDA也将受益于国产存储器厂商的崛起;3)公司产品线GigaSPCIE未来随着设计方法学的演进,能够越来越多应用到诸如AI芯片,矿机芯片,GPU等数字电路关键路径优化的工作中,帮助设计公司榨干芯片性能最后一点提升潜力;4)公司登陆资本市场后有更好的实力做并购重组,复制海外巨头的成长路径。

✔ 公司当前收入体量不高,但整体管理团队值得信赖:公司董事长刘志宏博士是EDA器件建模行业先驱,曾经成功创业并被国际巨头收购。其他核心管理人员在行业内大多拥有20年以上的研发、管理及市场经验,具备独到的市场理解和精准的行业趋势研判。我们判断整个管理团队值得信任,而半导体行业最核心的投资点就是管理团队的价值。优秀的管理团队会引导公司走在正确的发展路径上,走在行业的前沿,最终成为国产EDA行业的中流砥柱。

✔ 盈利预测、估值及投资评级:我们预测公司2021-2023年营收分别为2.00亿元、2.84亿元、3.88亿元,对应增速为45.3%、42.3%、36.4%;归母净利润为0.26亿元、0.42亿元、0.67亿元,对应增速分别为-10.1%、58.1%、62.3%,对应EPS分别0.06元、0.10元、0.15元/股。我们认为公司作为EDA行业第一股可以有一定的溢价,参考寒武纪芯原股份等同行公司给与目标价2021年80倍的PS,目标市值160亿,定价为36.88元/股。

✔ 风险提示:中国半导体产业整体规模增长不及预期;激烈的市场竞争中公司新产品拓展不及预期;人力成本上升过快。

报告正文

1

三十年征程,伴随芯片模型仿真行业成长

概伦电子2010年在中国注册成立,但是公司的技术积淀积累可以追溯到30年前。公司创始人刘志宏从九十年代初长期从事芯片模型仿真软件开发工作,并和导师,FinFET发明人胡正明教授在93年联合创办了EDA公司BTA technology。刘志宏后来作为联合创始人成立的ProPlus Design,在2008年金融危机期间从Cadence接手了拆分出来的芯片模型产品线恰恰是BTA的传承。而概伦电子成立后也与曾经的ProPlus有过人才/技术上的深度交流。因此,概伦电子虽然成立仅十多年,但其真正的技术底蕴完全可以追溯到30年前,是国内少有的历史积累深厚,国际技术水平领先的EDA公司。

(一) SPICE仿真器和BSIM模型简史

SPICE仿真器:Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis,是一种用于电路描述与仿真的语言与仿真器软件,用于检测电路的连接和功能的完整性,以及用于预测电路的行为。当前芯片生产出来之前已经没有可靠手段物理实验设计是否有效,而试生产成本过高,因此用SPICE软件仿真的方法验证迭代已经是必要工序。

BSIM模型:电子元器件模型是用数学和参数的手段描述真实物理世界电子器件在不同电流-电压下相应的一种数据库。仿真器的仿真是建立在模型库提供的数据参数基础之上,BSIM (Berkeley Short-channel IGFET Model)模型是UC Berkeley大学发表的一套模型,已经成为半导体工业界通用的标准。

SPICE仿真器和BSIM模型的发展简史见下图:

1970年,UC Berkeley大学的课堂上诞生了最初的SPICE仿真器;

 80年代中期,SPICE的基本框架已经建立完整;

90年代中后期以及新千年,SPICE针对不同应用场景优化的商业化发行版本开始如雨后春笋般出现,并占据了各个特定需求的生态位;

1975年,完整的MOSFET level1模型配合SPICE2正式发布;

1987年,胡正明(公司创始人导师)教授领导的BSIM模型正式发布;

1993年,刘志宏(公司创始人)正式发布BSIM3;

1999年,胡正明发明了FinFET晶体管(当今20nm以下工艺的根基)结构,并随后领导发布了针对FinFET结构的BSIM-CMG模型。

从以上的历史脉络回顾中可以看出,概伦电子的创始人董事长刘志宏早年奋战在科研的最前沿领域,其主导原创的BSIM3模型后来也成为了重要的业界标准。公司创始团队是中国少有的,在半导体行业前沿做出过创新性工作的行业先锋。

(二) 概伦电子渊源和传承

虽然概伦电子成立于2010年,但是在成立之处就和创始人的关联公司ProPlus有过深度的技术/人才合作,而ProPlus正和刘志宏和胡正明教授在1993年创立的BTA有传承关系。概伦电子在2020年并购的博达微科技也可以追溯至胡正明教授:

1993年,刘志宏和其导师胡正明联合创立BTA Technology;

✔ 2001年,BTA和戴伟民(芯原微现董事长)成立的Ultima合并为Celestry;

✔ 2003年,全球EDA行业龙头Cadence以1.25亿美元收购Celestry;

✔ 2006年12月,刘志宏作为联合创始人成立ProPlus Design,并在2008年金融危机期间以较低的价格接手了Cadence公司中spin-off的器件模型产品线,而这条产品的技术,知识产权和传统,完全可以追溯至1993年成立的BTA公司;

✔ 胡正明的另一位学生,刘志宏的同门师弟张锡盛在2002年创办了EDA公司Accelicon,并在2010年被安捷伦收购;

✔ Accelicon的一位高管李严峰,在2012年创立的博达微,并在2019年被概伦微电子收购,体现了另一种传承;

从以上的历史回顾,我们可以确认:

✔ 概伦电子通过和关联方ProPlus的深度技术/人才合作,部分继承了自1993年成立的BTA公司的积累,并非从零开始;

✔ 在Cadence2008年的Spin-off中,相关知识产权已经和ProPlus完成交割,概伦的技术渊源没有任何瑕疵和争议空间,其国际化之路相比其他公司更加平坦。

(三) 概伦电子-中国真正主要依赖国际商业化收入的EDA公司

在国内主要EDA公司中,概伦电子与其他公司的最主要差异是:

1)商业化收入占比高;

2)来自于海外客户的收入占比高;

这意味这家公司从创立伊始就不是温室中的花朵,而是在残酷的国际EDA市场竞争中不畏垄断巨头的挤压,成功撑起了属于自己的一片天。我们可以将其和另一国内EDA龙头华大九天招股说明书进行一定的对比:

3是概伦电子前五大客户地域分布,我们可以看出海外占比始终很高,大概在70%水平,而华大九天所有前五大客户均为国内客户,因此从收入质量来看,概伦是能在激烈竞争的国际EDA市场中立足的。另一方面,随着国内半导体产业整体的快速发展,概伦电子未来也有更大机会在国内市场高速发展。

需要注意的是概伦电子虽然有很大一部分销售给关联方Proplus,但穿透客户最终是三星,镁光,台积电,Lattice等海外商业客户,这样的销售结构安排有更多的历史,税务,法律等方面因素。我们看到概伦在改变结构后客户维持不变,收入继续增长,表明这样的关联交易并没有太多非商业因素考虑,是纯商业性的。

✔ 图4是华大九天的前五大客户占比变化,我们可以看出K1客户始终占有较高的比例,考虑到K1可能是保密类客户,我们认为较大比例的收入商业化属性不强,更可能是供应链限制等原因造成的收入,公司产品的商业化扩张能力有待检验。

2

公司基本情况介绍

(一) 概伦电子成立后简史

概伦电子于2010年3月在上海创立,坚持以市场竞争力为导向,围绕集成电路行业工艺与设计协同优化进行的“技术+产品”的战略布局,目前已成长为全球EDA行业的后起之秀,客户包括台积电、三星电子、SK海力士、美光科技、联电、中芯国际等全球领先的集成电路企业。

潜心磨砺数十年,公司在产品和市场上奠定扎实基础。产品方面,公司研发承自实控人刘志宏博士于2006年创立的ProPlus,基于自创“设计-工艺-协同优化“方法学(DTCO),自主研发EDA核心技术,十年期间陆续在建模、仿真、测试仪器等细分领域实现技术突破,并分别于2011、2012、2016年发布旗下核心产品,技术底蕴深厚。市场方面,公司深受全球领先半导体厂商的认可和使用,在器件建模和验证EDA工具等细分领域,公司已凭借高性能产品和高质量服务实现较稳固的市场地位,在存储器芯片领域业已实现对全球领先企业的部分替代。整体来看,概伦电子是国内二级市场少有的EDA优质标的。

(二) 股权架构稳定,管理层经验丰富

公司股权架构稳定,股东以持股平台为主,实控人为刘志宏先生。公司前三大股东为一致行动人,分别为KLProTech(23.47%)、刘志宏(17.94%)、共青城峰伦(6.20%),其中,刘志宏通过《一致行动协议》能够支配上述所有股份,合计占公司所有股份的47.62%,是公司实际控制人。此外,实控人刘志强通过Khai Long Cayman L.P.(持有KLProTech100%股权的主体)间接持有公司股份2.26%。

管理层经验丰富,团队具备优秀技术基因。公司董事长刘志宏博士原是EDA行业龙头Cadence高管,带领着其原班人马一起创业,拥有近30年的行业经验,其他核心管理人员在行业内大多拥有20年以上的研发、管理及市场经验,具备独到的市场理解和精准的行业趋势研判。具体来看,公司管理团队核心技术人员共四人,具备相关专业背景的高管占比高达67%,且均系名校毕业,具备行业头部公司工作管理经验,技术基因优良。

公司毛利率近年维持89%以上的高位,其中,2020年下降6.05pct,主要系高毛利的EDA工具授权业务占比下降所致;

费用率近年波动较大,主要系公司实施股权激励所致。扣除股份支付影响后。2018-2020年公司期间费用率分别为3041.30万元、5504.31万元、1.07亿元,对应期间费用率58.54%、84.05%、77.97%。其中,销售费用率由于公司销售模式的转变由2018年的7.48%增长至2020年的19.76%;管理费用率随着公司规模扩大而增加,由2018年的16.61%增长至2020年的19.32%。

加码研发投入,研发人数从47人增长至122人,2020年研发人员占比超50%,扣除股份支付影响后,公司研发费用率大致保持稳定,分别为36.83%、54.55%、36.10%。目前人均创收的增长和人均创利的扭亏为盈反映了产业红利期的到来,前期的研发投入为后续业务发展提供了坚实的技术基础。

销售模式:直销比例上升明显,销售体系日趋完善。ProPlus是董事长刘志宏在06年创建的分公司,20年之前公司的产品主要由ProPlus进行经销。20年公司开始积极的进行销售模式转型,不断增加销售投入,从经销模式转变为直销,直销比例由18年的20.29%上升到21年上半年的88.75%,有利于公司营收的扩大。与此同时19年末并购了博达微丰富公司产品线,有效的提高了公司的竞争力。

授权模式:随着产品线的丰富,固定授权模式占比增加。由于大厂在选购EDA工具时,在认可了产品技术之后更倾向于购买永久性授权,公司早期永久授权模式营收占比相对较高。随着后期产品线的丰富,固定期限授权模式下的工具收入占比增加,该模式下授权期内收入进行摊销,若非客户停止相关项目会进行持续收费,未来收入可持续性较强。

3

公司当前主营业务介绍

(一)掌控核心EDA技术,推动集成电路工艺升级换代

公司是国内EDA市场头部玩家,主营业务是为客户提供专业高效的EDA流程和工具支撑。其产品与服务涵盖了制造类EDA工具、设计类EDA工具、半导体器件特性测试仪器和半导体工程服务。

公司自成立之初以“提升集成电路设计和制造竞争力的良率导向设计”(DFY)为指导理念,并经过多年积累演变为“设计-工艺协同优化”(DTCO)的方法学,进一步针对中国集成电路产业发展的特点进行EDA流程创新,专注于提升集成电路的设计水平和制造竞争力。公司在储存器芯片领域的优势明显,主要客户包括台积电、三星电子、SK海力士、美光科技、联电、中芯国际等领先集成电路企业。

制造类EDA工具:新业务良性协同,直销比例上升。自2018年以来,公司制造类EDA业务增速较快,其营收由2018年的2976万快速增长至2020年的5922万元,CARG达41.08%,主要原因:1)国内和全球晶圆制造厂商的需求与日俱增,EDA市场快速增长;2)2019年末并购博达微之后,其新增业务与原有产品形成良性协同;3)公司的直销比例上升。

设计类EDA工具:国产替代,直销比例上升。自2018年以来,公司制造类EDA业务增速较快,其营收由2018年的1358万快速增长至2020年的3561万元,CARG为61.93%,主要原因:1)公司在储存器芯片领域有着较强竞争优势,三星美光等储存厂商加大了对公司电路仿真及验证EDA工具采购;2)由于贸易摩擦的影响,国内半导体厂商纷纷寻求国产替代;3)公司的直销比例上升。

4

公司未来的成长动力

(一)制造类EDA:国内产线蓬勃发展带来巨大市场机会

公司的制造类EDA,其收入增长的根本驱动力在于国内FAB厂未来将蓬勃涌现出来,给公司创造巨大的新增市场机会:

 当一个FAB厂成立以后,需要一整套全新的制造类EDA建模,这对概伦电子就意味着有一个新增的客户;

 当这个FAB厂进行工艺演进研发的时候,比如从14nm研发演进到7nm,整个器件模型需要重新做一套,这意味着概伦的客户需要一个新的项目;

 当这个FAB厂进行新建一条新生产线的时候,如果这条生产线的工艺和老的工艺完全100%一致,则不需要新的模型项目,但实际情况新生产线虽然纳米制程和老生产线一样,都是14nm,但是应用场景不同,比如车用,航天用,或者其他因素都可能导致器件模型发生变化,因此每一条新产品一般情况下需要重新定制一套制造EDA工具,软件价值量可能高也可能低,会给概伦带来收入增量。

因此我们判断,未来概伦的制造类EDA的市场增长大致是和全球特别是中国的半导体生产线数量增长成正相关的。

 全球方面,TSMC等公司依然会不断进行工艺迭代和新建生产线,但是考虑到中国国产化进程对产能的释放带来竞争,我们判断全球新建生产线数量低于国内;

 国内国产半导体解决“卡脖子”问题在未来3~5年会投入大量资本新建生产线,将成为概伦电子制造类EDA未来中期最主要的收入拉动动力。

对于未来全球和中国半导体新建生产线的具体数量,很难精确预测,但是半导体生产线的数量又大体和半导体新增资本开支相关,我们参考了几家主流国际机构预测的半导体设备投资情况:

 从全球市场来看,Maximize market resercah认为全球半导体设备市场将从2019年的460亿美元增长到2027年的810亿美元,年化增长率7.36%;

 中国市场增速将远高于全球平均水平,Market and markets预测中国将是全球市场中拥有最快增速的部分。

(二) 设计类EDA:国内存储厂商崛起带来新的契机

公司当前的设计类EDA产品主要给国际上三大知名存储器厂商使用,包括三星电子、SK 海力士、美光科技。虽然公司没有披露三大存储器厂商的具体收入和份额,但是在招股书中提到:“前五大客户…….. 来自于三星电子、美光科技等全球领先存储器厂商的收入持续上升…”,这表明三星和美光是公司前五大客户。

当前全球存储器两大市场:SSD和DRAM的市场份额先下图,从中可见三星镁光和SK Hynix均在全球DRAM和NAND市场中占据领先份额,表明公司在存储类设计EDA领域具备国际领先技术。

从未来来看,中国将在存储器领域发力,国产存储器厂商的崛起将给概伦电子带来更大的空间:

 DRAM方面,国内的长鑫存储正在积极研发突破,挑战国际三大场垄断地位;

 NAND方面,国内的长江存储也在积极的研发并扩展,争取占有重要的一席之地。

随着国产厂商的崛起,越来越多的客户将会出现,对先进工艺的追求将使得下游竞争越来越激烈,反过来改善概伦电子的议价能力并提升了市场天花板,这意味着其设计类EDA也将能获得较高的增长速度。

下图展示了全球主流厂商技术演进,从图中可以看到,单看堆叠层出,图中的长江存储(YMTC)已经追进了全球主流厂商落后一代(110L+),仅剩160+L这一代技术没有攻克。我们判断,假以时日,长江存储完全有可能追平国际主流DRAM厂商技术水平。

(三)SPICE应用场景扩充:新设计方法学带来的机会

公司当前在设计类EDA的拳头产品是中高精度超大规模FastSPICE,当前主要应用场景是存储器行业应用,但公司已经开发出新的产品GigaSPICE,将覆盖精度要求稍高,同时规模要求又稍小的需求产品,公司对新产品的定位见下:

概伦电子在历史上已经开始通过行业整合增强自身实力,曾在2019年末收购博达微,此次收购的目的是为了完善自己的产品线,打造出完善的从数据到仿真的EDA解决方案。除此之外,本次概伦电子IPO募集资金中用于战投并购的占比12.40%,合计1.5亿元,公司将选择投资或收购国内外技术水平高、拥有市场化产品或关键EDA技术、符合公司战略布局或能形成协同效应的EDA企业。

从上表可以看出,半导体行业普遍特点是在产业发展的初期,有较高的增长潜力,因此市销率都较高,而扣非市盈率甚至不适用。我们参考芯原股份和寒武纪,认为公司作为EDA行业第一股可以有一定的溢价,给与目标价2021年80倍的PS,目标市值160亿,定价为36.88元/股。

6

中国半导体产业整体规模增长不及预期;激烈的市场竞争中公司新产品拓展不及预期;人力成本上升过快。

财务附录

体内容详见华创证券研究所12月20日发布的《概伦电子(688206)新股定价报告- 工业软件系列研究之二:三十年征程,再出发挑战EDA行业桂冠

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