華文網

國防軍工晶片行業深度報告

報告起因

美國商務部透露,美國企業被禁在未來 7 年內向中興通訊銷售元器件,我國關鍵電子元器件長期無法自主可控問題又成為國人之痛,軍用晶片由於其在國防安全的重要地位和供應體系相對封閉的特點,

其國產替代和自主可控有望迎來快速發展。

研究結論

軍用晶片很大程度影響資訊化裝備的作戰效能,已成為我軍資訊化作戰能力發展瓶頸,將得到優先和快速發展。當前我軍的資訊化建設以技術革命為主導,重點發展資訊化武器裝備,核心在於裝備的電子化和電腦化。軍工晶片作為電子化的硬體基礎,被喻為資訊化裝備的“神經中樞”,

很大程度上決定資訊化武器裝備的作戰效能。鑒於在資訊化裝備所處的核心地位,軍工晶片將得到優先和快速發展。

軍工晶片國產化率不足,每年 200 億以上國產替代空間,在軍用重點領域正逐漸取得突破。由於軍工晶片的核心戰略地位和國防安全的考慮,採用自主研發的國產晶片已成各國共識。由於起步較晚,我國軍工晶片自給率不足,加之國外晶片封鎖,

軍工晶片國產化刻不容緩。據估計,我國軍用晶片每年200 億以上國產替代空間,軍工科研院所等機構正在通過逆向設計+自主研發等方式逐款逐型號實現國產化替代,在軍用 CPU(龍芯、飛騰等)、GPU(景嘉微國產 GPU)、DSP(38 所魂芯、14 所華睿系列)等領域已取得一些突破。未來,隨著半導體技術和製造工藝的提升,軍工晶片國產化將得到較快的發展。

軍民兩用晶片,是軍民融合絕佳方向,軍用晶片或可成為自主可控的突破口。

軍民融合已上升為國家戰略,作為軍民兩用技術,軍工晶片將迎來大發展。首先,晶片的核心技術軍民兩用,軍民領域可相互促進。其次,民用半導體技術發展較快,一些 IC 設計公司在 SoC 等領域上已接近世界一流水準,未來民技軍用漸成主流趨勢。最後,民用商用領域大多採用架構授權等形式,由於軍用對計算性能要求略低於民用以及軍用採購特殊性等,
軍用元器件或可成為實現自主可控的突破口,進而帶動國內整個半導體行業的發展。

軍工晶片的含義和現狀

1. 軍工晶片的定義

晶片是半導體元件產品的統稱,是積體電路(IC, integrated circuit)的載體,由晶圓分割而成。而積體電路,是集合多種電子元器件實現某種特定功能的電路模組,承擔著運算和存儲等多種功能。積體電路應用涵蓋了軍工、民用的幾乎所有的電子設備。

2. 軍工晶片現狀:國產化率不足

軍工晶片國產化率不足

模組層級基本具備集成能力,瓶頸在元器件層級的高端軍用晶片。

我國半導體晶片近 5 年來每年進口高達 2000 億美元,我國每年進口半導體晶片金額很大,自 2013年起,每年用於進口晶片的外匯高達 2000 多億美元。2017 年我國進口積體電路 3770 億塊,同比增長 10.1%;進口金額 2601 億美元,同比增長 14.6%。

軍工元器件晶片也面臨著國產化率不足的問題。我國軍用晶片的研究整體起步較晚、由於缺乏高端人才,在核心元器件設計、製造設備、製造工藝水準等方面較落後,在高端元器件領域大多仍依賴進口。

逆向+自主雙管齊下,軍工晶片逐款逐系列替代

進口晶片可得性不斷降低,模組供應商切入元器件核心領域。軍用模組供應商過去通常通過採購國外商用晶片或已淘汰軍用晶片的方式獲得核心元器件,並以此為基礎進行二次開發和集成,設計完成實現特定功能的子模組。由於國外晶片的可得性不斷降低以及軍方整機廠對於核心元器件國產化率要求的不斷提高,已有一些模組供應商切入元器件核心領域,投入到核心晶片的研發設計。

逆向+自主雙管齊下,軍工晶片逐款逐系列替代。過去較長的一段時間裡,我國軍用晶片的研製,往往只能在參照國外產品功能及介面的基礎上,採取逆向設計的方法實現功能仿製,產品的各種性能參數等技術指標基本不可能完全一致。對於產品設計時就已經選用了進口器件,因停產禁運等原因需用國產器件替代的,往往由於存在差異或未有使用經歷,導致很多國產軍用晶片替代較為困難。《電子元器件國產化替代工作探討》一文曾就電子元器件國產化替代採納情況進行了統計分析,僅有 35%可採納國產替代,其餘的國產件由於封裝體積差異、關鍵性能指標差異、沒有使用經歷、品質可靠性達不到等原因未能替代使用。與此同時,國內科研機構在一些重點領域取得一些突破,如軍用 CPU、自主可控 DSP、軍用 GPU 等。

3. 軍工晶片產業鏈:設計為主導,先發優勢明顯

軍工晶片產業鏈三環節垂直分工,IC 設計為主導

晶片作為一項相對來說軍民通用的電子器件,產業鏈在軍用和民用領域沒有顯著的差異。軍工晶片產業鏈也分為晶片設計、晶片製造和封裝測試三個環節,上游的設計公司按照客戶要求設計出電路和版圖,然後由中游的加工製造廠將其建造在矽片上,矽片再送往下游的後工序廠進行封裝測試,最後製成客戶所需要的產品。

市場化程度低,先發優勢明顯

軍工晶片產業鏈市場化程度不高,先發優勢明顯。軍工電子產業鏈大致可分為整機廠、分系統商、核心模組和元器件供應商,相互之間的業務層級明確,從上而下依次傳遞產品需求,從下至上依次交付合格產品。軍工電子產品,尤其是應用於現代化武器作戰平臺上的核心電子元件和小型系統級產品,一般為定制化產品,客戶明確且高度集中。整個軍工電子產業鏈中,各大軍工集團及下屬單位過去通常採用“元器件-模組-子系統-整機”全包式的研製生產體系。隨著軍民融合的深入,一些民營企業逐漸參與到軍工元器件和模組的研發和生產,為軍工集團和下屬單位進行配套生產。

長期驅動力:資訊化是我軍軍隊裝備建設的重點

1. 資訊化建設是軍隊建設大勢所趨

在人類戰爭的形態不斷演進。資訊技術使得多軍種聯合一體化作戰、武器裝備的精確性和攻防能力倍增、內部資訊互聯互通更加快速,對戰爭形態產生了深遠的影響。戰爭形態逐漸從機械化向資訊化轉變,作戰雙方從爭奪制空權和制海權到爭奪“制資訊權”,資訊化進程從單項武器裝備資訊化向一體化作戰系統資訊化滲透。戰爭逐漸表現出多維度一體化特徵,武器裝備的資訊化程度以及資訊化指揮系統能否發揮部隊間的協同效應將成為能否打勝仗的關鍵。

2. 資訊化建設是我軍軍隊建設的重中之重

發佈新版國防軍事發展戰略,將資訊化軍隊建設作為軍事力量建設的重中之重。中國政府 2015 年5 月 26 日發表《中國的軍事戰略》白皮書,強調貫徹新形勢下積極防禦軍事戰略方針,加快推進國防和軍隊現代化。在武器裝備建設層面,把軍事鬥爭準備的基點放在打贏資訊化局部戰爭上,把制資訊權放在奪取戰場綜合控制權的核心地位,著眼破敵作戰體系進行精確打擊,並強調運用諸軍兵種一體化作戰力量,實施資訊主導、精打要害、聯合制勝的體系作戰。

3. 長期驅動力:資訊化建設初期,軍工晶片率先突圍

資訊化建設初期,以技術革命為主導、電子化為先鋒

我國的軍隊資訊化程度較低,正處於從機械化向資訊化邁進的階段,與美國等西方國家相比差距較大。按照國防和軍隊現代化建設“三步走”戰略構想,我軍正在加緊完成機械化和資訊化建設的雙重歷史任務,力爭到 2020 年基本實現機械化,資訊化建設取得重大進展,2050 年基本實現資訊化建設。

電子化為核心,軍工晶片率先突圍

我國現階段資訊化建設,以平臺和武器裝備的電腦化為核心,軍工晶片至關重要。正如前文所述,在軍隊資訊化發展的初級階段,以電腦控制的探測器材、單個作戰平臺和武器裝備的電腦化為主要目標,而電腦化、資訊化的硬體基礎和核心器件為軍工晶片。軍用晶片是應用在軍事領域的專業積體電路,廣泛應用在軍用電腦、導航、航空、航太、雷達、導彈等多個領域。

晶片是資訊化設備的核心元器件,被喻為資訊化裝備的“神經中樞”,軍工晶片的性能和品質對於資訊化裝備的作戰能力起著十分關鍵的作用。

基於現狀:核心元器件國產化刻不容緩

國產化需求是現階段主要驅動力,軍工晶片正逐步實現國產替代。由於軍工晶片的核心戰略地位和國防安全的考慮,採用自主研發的國產晶片已成各國共識。受限於半導體技術和工藝,我國軍工晶片自給率較低,加之國外晶片封鎖和在役在研晶片停產斷檔,軍工晶片國產化刻不容緩。

1. 國防安全需要+國外封鎖,核心元器件國產化刻不容緩

保障國防安全,軍工晶片自主可控志在必得

從軟體到硬體,保障資訊安全逐漸切入到核心-晶片國產化。近年來,國家對於資訊安全問題重視程度空前,軟體層面“去 ioe”的浪潮此起彼伏。同時,隨著各種資訊源互聯滲透和融合,我國以往採取的限制、隔離等簡單安全性原則已經難以保障資訊安全,硬體層面的晶片國產化等治本性措施將成為主流。晶片作為資訊技術的硬體基礎,保障晶片的自主可控是我國資訊安全的必經之路。晶片的國產化將徹底扼住美國挖掘我國情報的最重要管道,無論從國家資訊安全還是市場空間角度,積體電路的國產化都將是國家重點投入推廣的方向。檢驗是否自主可控,有一條基本的標準——資訊安全不受制於人,產業發展不受制於人。這就必須做到智慧財產權自主可控、能力水準自主可控、發展自主可控、供應鏈自主可控、具備“國產”資質、利潤不受制於人。

國外封鎖,軍工晶片國產問題迫切

美日韓等發達國家半導體技術領先,全球前 20 大半導體公司中,美國 8 家,日本 3 家,韓國 2 家。以美國為首的西方國家,一直對我國實行嚴格的軍用級晶片材料禁運措施。2015 年 4 月 9 日,美國商務部決定對以中國超級電腦“天河”為業務主機的三家超級計算中心和“天河”的研製者國防科大採取限售措施,限售的產品則直指已在“天河二號”上裝配近 10 萬的英特爾“至強”CPU。

從上世紀 90 年代末至今,美國國會通過了一系列法案,禁止對華出口航太技術以及用於航太等軍事用途的元器件,美國商務部列出了控制對華出口清單,同時,通過施加壓力等多種手段,干預其它國家對華軍事及配套出口。歐洲對華出口限制也已長達半個多世紀,先後有“巴黎統籌委員會議案”和“瓦森納協議”,多種元器件物資被納入華戰略禁運的特別清單上。另外已用軍用晶片停產斷檔,也使得軍工晶片國產化問題更為迫切。

2. 政策引導,資金推進,助力晶片國產化進程

扶持積體電路政策力度空前,軍工晶片將獲益。我國一直很重視核心電子器件和晶片的技術和產業發展,曾在 2006 年將“核心電子器件、高端通用晶片及基礎軟體產品”列為 16 個重大科技專項。近年來,我國對積體電路產業政策支持力度空前,力圖增強積體電路的技術實力、縮小與國際先進水準的差距、培育一批富有創新活力、具備一定國際競爭力的骨幹企業。整個積體電路產業的發展和技術工藝的進步,將對高端軍工晶片帶來強有力的促進作用。

新變化:軍民兩用,軍民融合助力晶片產業發展

1. 軍民融合上升為國家戰略

2. 民用市場發展較快,“民技軍用”成為可能

軍民兩用技術:晶片

半導體晶片,作為實現某特定功能的模組,軍用晶片和民用晶片本質上沒有不同,由於軍用晶片應用在武器裝備上,應用環境比較特殊和複雜,對於晶片的可靠性、安全性、低功耗和特殊性能(如:抗震、抗輻射、耐腐蝕、耐高溫)有著更高的要求,對計算性能要求相對低一些。

3. 軍工晶片或可稱為自主可控晶片突破口

儘管我國民用積體電路設計業經過發展已取得了不俗的成績,但在微處理器(MPU)、半導體記憶體、可程式設計邏輯陣列器件(FPGA)和數位訊號處理器(DSP)等大宗戰略產品上,產品尚未進入主流市場,產品性能和國際先進水準的差距依然十分巨大。

在核心元器件層面,軍工晶片或可成為晶片國產化的突破口。現階段,不論軍用民用在元器件層面都處於吸收和模仿階段,逐漸實現國產化替代。由於軍工晶片技術開發難度較低、看重自主可控對價格相對不敏感等特點,認為晶片國產化將從軍工領域率先突破。

性能弱於民用,發展軍工晶片技術難度降低。半導體電子產業發展迅速,根據“摩爾定律“:當價格不變時,積體電路上可容納的元器件的數目,約每隔 18-24 個月便會增加一倍,性能也將提升一倍。民用電子器件的發展迅猛,更新換代的速度很快。與民用電子器件相比,軍用晶片在計算速度等指標上相對較弱。

軍工晶片進口替代百億空間,將快速發展

1. 軍工晶片每年進口替代空間 200 億以上

軍工晶片國產化率低,每年進口額預計 300 億以上。2017 年,我國積體電路市場需求達到 2601億美元,增長率為 14.6%,是世界最大的積體電路需求市場。2015 年我國電腦、網路通信和消費電子仍然是積體電路產品最主要的應用市場,三者銷售額合計共占積體電路市場 80.7%的份額。相比較而言,我國軍工晶片的市場較小。據統計,在過去進口的 2000 多億美元的晶片中,航太晶片約 1%,即 20 億美元左右。由於我國航太技術相對發達,國產化程度較高,相比軍工其他方面應用,航太晶片的體量較小,考慮到相對空間較大的航空領域以及加速裝備資訊化的陸海軍裝備,粗略估計我國軍工晶片的國產替代空間在每年 200 億以上。

2. 受益于我軍資訊化建設,國產軍工晶片將迎快速發展

基於軍工晶片低國產化率現狀,未來國產軍工晶片市場將迎 20%左右的高速發展。隨著我軍資訊化武器裝備率的提升,未來對軍工晶片的需求也將快速增長。特別是,鑒於軍工晶片在資訊化武器裝備和核心作用和目前國產化率低的現狀,國產晶片需求非常強烈。隨著軍工晶片研發製造的進一步突破,國產軍工晶片市場將以高於其他資訊化建設裝備和器件的速度得以高速發展,預計未來 5年年複合增長率將在 20%左右。

軍工晶片技術趨勢和未來突破方向

隨著半導體技術的不斷發展,軍工晶片也在不斷進行發展和突破。在模組層級,看好將完整系統集成在一塊晶片的 SoC 技術和將多個晶片及器件封裝在一起的 SIP 技術;在元器件層級,應用廣泛、國產化難度很大的 FPGA 是未來急需突破的主要方向。

1. 高集成度的兩大主流技術:SoC 和 SIP

晶片未來將向集成度更高、功耗更低、運算速度更快、存儲空間更大、更加智慧等方向發展。對於軍工晶片這類用於航空航太、武器裝備上的特殊定制化晶片來說,對於晶片的集成度、功耗、靈活設計等更為看重。例如,由於高功耗需要更大、更重的電源元件,航天器中的散熱處理也需要龐大、沉重的機械結構,所以在航空航太系統中能將功耗減至最少非常重要。因此,在設計環節,將完整系統集成在單晶片的 SoC 晶片為主要的技術方向;在封裝環節,更高密度集成的 SIP 封裝為未來技術趨勢。

2. 軍用晶片國產化,FPGA 是重頭戲

國產 CPU 已逐漸替代,FPGA 進展緩慢,亟待突破

國產 CPU 等技術已逐漸替代國外晶片。在晶片國產化進程中,國產晶片在 CPU 等領域已取得一定的突破。

FPGA 功耗低、設計靈活、開發成本低

FPGA 在軍用領域應用廣泛

由於可重複程式設計、功耗低、處理速度快等優點, FPGA 廣泛應用於航太、航空、電子設備、通信、雷達等領域,是軍用電子設備中普遍採用的重要核心數位晶片。

FPGA 市場國外壟斷,國內公司仍有差距

看好方向和相關標的

1. 看好方向

短期:看好細分空間大的子行業和已進入供應體系公司

中長期:關注 FPGA 和自主可控

2. 相關標的

方大化工: 收購軍工電子公司,切入軍工資訊化核心

振芯科技:北斗產業龍頭,DDS 晶片有望高速增長

景嘉微:自主研發 GPU,圖形顯控先發優勢明顯

耐威科技:大基金支援的 MEMS 製造龍頭

紫光國芯:積體電路產業龍頭,FPGA 進展順利

四創電子:雷達安防優勢突出,38 所研發自主可控魂芯系列 DSP 晶片

國睿科技:雷達龍頭軍民融合多點開花,14 所研發華睿系列 DSP 晶片

軍工元器件晶片也面臨著國產化率不足的問題。我國軍用晶片的研究整體起步較晚、由於缺乏高端人才,在核心元器件設計、製造設備、製造工藝水準等方面較落後,在高端元器件領域大多仍依賴進口。

逆向+自主雙管齊下,軍工晶片逐款逐系列替代

進口晶片可得性不斷降低,模組供應商切入元器件核心領域。軍用模組供應商過去通常通過採購國外商用晶片或已淘汰軍用晶片的方式獲得核心元器件,並以此為基礎進行二次開發和集成,設計完成實現特定功能的子模組。由於國外晶片的可得性不斷降低以及軍方整機廠對於核心元器件國產化率要求的不斷提高,已有一些模組供應商切入元器件核心領域,投入到核心晶片的研發設計。

逆向+自主雙管齊下,軍工晶片逐款逐系列替代。過去較長的一段時間裡,我國軍用晶片的研製,往往只能在參照國外產品功能及介面的基礎上,採取逆向設計的方法實現功能仿製,產品的各種性能參數等技術指標基本不可能完全一致。對於產品設計時就已經選用了進口器件,因停產禁運等原因需用國產器件替代的,往往由於存在差異或未有使用經歷,導致很多國產軍用晶片替代較為困難。《電子元器件國產化替代工作探討》一文曾就電子元器件國產化替代採納情況進行了統計分析,僅有 35%可採納國產替代,其餘的國產件由於封裝體積差異、關鍵性能指標差異、沒有使用經歷、品質可靠性達不到等原因未能替代使用。與此同時,國內科研機構在一些重點領域取得一些突破,如軍用 CPU、自主可控 DSP、軍用 GPU 等。

3. 軍工晶片產業鏈:設計為主導,先發優勢明顯

軍工晶片產業鏈三環節垂直分工,IC 設計為主導

晶片作為一項相對來說軍民通用的電子器件,產業鏈在軍用和民用領域沒有顯著的差異。軍工晶片產業鏈也分為晶片設計、晶片製造和封裝測試三個環節,上游的設計公司按照客戶要求設計出電路和版圖,然後由中游的加工製造廠將其建造在矽片上,矽片再送往下游的後工序廠進行封裝測試,最後製成客戶所需要的產品。

市場化程度低,先發優勢明顯

軍工晶片產業鏈市場化程度不高,先發優勢明顯。軍工電子產業鏈大致可分為整機廠、分系統商、核心模組和元器件供應商,相互之間的業務層級明確,從上而下依次傳遞產品需求,從下至上依次交付合格產品。軍工電子產品,尤其是應用於現代化武器作戰平臺上的核心電子元件和小型系統級產品,一般為定制化產品,客戶明確且高度集中。整個軍工電子產業鏈中,各大軍工集團及下屬單位過去通常採用“元器件-模組-子系統-整機”全包式的研製生產體系。隨著軍民融合的深入,一些民營企業逐漸參與到軍工元器件和模組的研發和生產,為軍工集團和下屬單位進行配套生產。

長期驅動力:資訊化是我軍軍隊裝備建設的重點

1. 資訊化建設是軍隊建設大勢所趨

在人類戰爭的形態不斷演進。資訊技術使得多軍種聯合一體化作戰、武器裝備的精確性和攻防能力倍增、內部資訊互聯互通更加快速,對戰爭形態產生了深遠的影響。戰爭形態逐漸從機械化向資訊化轉變,作戰雙方從爭奪制空權和制海權到爭奪“制資訊權”,資訊化進程從單項武器裝備資訊化向一體化作戰系統資訊化滲透。戰爭逐漸表現出多維度一體化特徵,武器裝備的資訊化程度以及資訊化指揮系統能否發揮部隊間的協同效應將成為能否打勝仗的關鍵。

2. 資訊化建設是我軍軍隊建設的重中之重

發佈新版國防軍事發展戰略,將資訊化軍隊建設作為軍事力量建設的重中之重。中國政府 2015 年5 月 26 日發表《中國的軍事戰略》白皮書,強調貫徹新形勢下積極防禦軍事戰略方針,加快推進國防和軍隊現代化。在武器裝備建設層面,把軍事鬥爭準備的基點放在打贏資訊化局部戰爭上,把制資訊權放在奪取戰場綜合控制權的核心地位,著眼破敵作戰體系進行精確打擊,並強調運用諸軍兵種一體化作戰力量,實施資訊主導、精打要害、聯合制勝的體系作戰。

3. 長期驅動力:資訊化建設初期,軍工晶片率先突圍

資訊化建設初期,以技術革命為主導、電子化為先鋒

我國的軍隊資訊化程度較低,正處於從機械化向資訊化邁進的階段,與美國等西方國家相比差距較大。按照國防和軍隊現代化建設“三步走”戰略構想,我軍正在加緊完成機械化和資訊化建設的雙重歷史任務,力爭到 2020 年基本實現機械化,資訊化建設取得重大進展,2050 年基本實現資訊化建設。

電子化為核心,軍工晶片率先突圍

我國現階段資訊化建設,以平臺和武器裝備的電腦化為核心,軍工晶片至關重要。正如前文所述,在軍隊資訊化發展的初級階段,以電腦控制的探測器材、單個作戰平臺和武器裝備的電腦化為主要目標,而電腦化、資訊化的硬體基礎和核心器件為軍工晶片。軍用晶片是應用在軍事領域的專業積體電路,廣泛應用在軍用電腦、導航、航空、航太、雷達、導彈等多個領域。

晶片是資訊化設備的核心元器件,被喻為資訊化裝備的“神經中樞”,軍工晶片的性能和品質對於資訊化裝備的作戰能力起著十分關鍵的作用。

基於現狀:核心元器件國產化刻不容緩

國產化需求是現階段主要驅動力,軍工晶片正逐步實現國產替代。由於軍工晶片的核心戰略地位和國防安全的考慮,採用自主研發的國產晶片已成各國共識。受限於半導體技術和工藝,我國軍工晶片自給率較低,加之國外晶片封鎖和在役在研晶片停產斷檔,軍工晶片國產化刻不容緩。

1. 國防安全需要+國外封鎖,核心元器件國產化刻不容緩

保障國防安全,軍工晶片自主可控志在必得

從軟體到硬體,保障資訊安全逐漸切入到核心-晶片國產化。近年來,國家對於資訊安全問題重視程度空前,軟體層面“去 ioe”的浪潮此起彼伏。同時,隨著各種資訊源互聯滲透和融合,我國以往採取的限制、隔離等簡單安全性原則已經難以保障資訊安全,硬體層面的晶片國產化等治本性措施將成為主流。晶片作為資訊技術的硬體基礎,保障晶片的自主可控是我國資訊安全的必經之路。晶片的國產化將徹底扼住美國挖掘我國情報的最重要管道,無論從國家資訊安全還是市場空間角度,積體電路的國產化都將是國家重點投入推廣的方向。檢驗是否自主可控,有一條基本的標準——資訊安全不受制於人,產業發展不受制於人。這就必須做到智慧財產權自主可控、能力水準自主可控、發展自主可控、供應鏈自主可控、具備“國產”資質、利潤不受制於人。

國外封鎖,軍工晶片國產問題迫切

美日韓等發達國家半導體技術領先,全球前 20 大半導體公司中,美國 8 家,日本 3 家,韓國 2 家。以美國為首的西方國家,一直對我國實行嚴格的軍用級晶片材料禁運措施。2015 年 4 月 9 日,美國商務部決定對以中國超級電腦“天河”為業務主機的三家超級計算中心和“天河”的研製者國防科大採取限售措施,限售的產品則直指已在“天河二號”上裝配近 10 萬的英特爾“至強”CPU。

從上世紀 90 年代末至今,美國國會通過了一系列法案,禁止對華出口航太技術以及用於航太等軍事用途的元器件,美國商務部列出了控制對華出口清單,同時,通過施加壓力等多種手段,干預其它國家對華軍事及配套出口。歐洲對華出口限制也已長達半個多世紀,先後有“巴黎統籌委員會議案”和“瓦森納協議”,多種元器件物資被納入華戰略禁運的特別清單上。另外已用軍用晶片停產斷檔,也使得軍工晶片國產化問題更為迫切。

2. 政策引導,資金推進,助力晶片國產化進程

扶持積體電路政策力度空前,軍工晶片將獲益。我國一直很重視核心電子器件和晶片的技術和產業發展,曾在 2006 年將“核心電子器件、高端通用晶片及基礎軟體產品”列為 16 個重大科技專項。近年來,我國對積體電路產業政策支持力度空前,力圖增強積體電路的技術實力、縮小與國際先進水準的差距、培育一批富有創新活力、具備一定國際競爭力的骨幹企業。整個積體電路產業的發展和技術工藝的進步,將對高端軍工晶片帶來強有力的促進作用。

新變化:軍民兩用,軍民融合助力晶片產業發展

1. 軍民融合上升為國家戰略

2. 民用市場發展較快,“民技軍用”成為可能

軍民兩用技術:晶片

半導體晶片,作為實現某特定功能的模組,軍用晶片和民用晶片本質上沒有不同,由於軍用晶片應用在武器裝備上,應用環境比較特殊和複雜,對於晶片的可靠性、安全性、低功耗和特殊性能(如:抗震、抗輻射、耐腐蝕、耐高溫)有著更高的要求,對計算性能要求相對低一些。

3. 軍工晶片或可稱為自主可控晶片突破口

儘管我國民用積體電路設計業經過發展已取得了不俗的成績,但在微處理器(MPU)、半導體記憶體、可程式設計邏輯陣列器件(FPGA)和數位訊號處理器(DSP)等大宗戰略產品上,產品尚未進入主流市場,產品性能和國際先進水準的差距依然十分巨大。

在核心元器件層面,軍工晶片或可成為晶片國產化的突破口。現階段,不論軍用民用在元器件層面都處於吸收和模仿階段,逐漸實現國產化替代。由於軍工晶片技術開發難度較低、看重自主可控對價格相對不敏感等特點,認為晶片國產化將從軍工領域率先突破。

性能弱於民用,發展軍工晶片技術難度降低。半導體電子產業發展迅速,根據“摩爾定律“:當價格不變時,積體電路上可容納的元器件的數目,約每隔 18-24 個月便會增加一倍,性能也將提升一倍。民用電子器件的發展迅猛,更新換代的速度很快。與民用電子器件相比,軍用晶片在計算速度等指標上相對較弱。

軍工晶片進口替代百億空間,將快速發展

1. 軍工晶片每年進口替代空間 200 億以上

軍工晶片國產化率低,每年進口額預計 300 億以上。2017 年,我國積體電路市場需求達到 2601億美元,增長率為 14.6%,是世界最大的積體電路需求市場。2015 年我國電腦、網路通信和消費電子仍然是積體電路產品最主要的應用市場,三者銷售額合計共占積體電路市場 80.7%的份額。相比較而言,我國軍工晶片的市場較小。據統計,在過去進口的 2000 多億美元的晶片中,航太晶片約 1%,即 20 億美元左右。由於我國航太技術相對發達,國產化程度較高,相比軍工其他方面應用,航太晶片的體量較小,考慮到相對空間較大的航空領域以及加速裝備資訊化的陸海軍裝備,粗略估計我國軍工晶片的國產替代空間在每年 200 億以上。

2. 受益于我軍資訊化建設,國產軍工晶片將迎快速發展

基於軍工晶片低國產化率現狀,未來國產軍工晶片市場將迎 20%左右的高速發展。隨著我軍資訊化武器裝備率的提升,未來對軍工晶片的需求也將快速增長。特別是,鑒於軍工晶片在資訊化武器裝備和核心作用和目前國產化率低的現狀,國產晶片需求非常強烈。隨著軍工晶片研發製造的進一步突破,國產軍工晶片市場將以高於其他資訊化建設裝備和器件的速度得以高速發展,預計未來 5年年複合增長率將在 20%左右。

軍工晶片技術趨勢和未來突破方向

隨著半導體技術的不斷發展,軍工晶片也在不斷進行發展和突破。在模組層級,看好將完整系統集成在一塊晶片的 SoC 技術和將多個晶片及器件封裝在一起的 SIP 技術;在元器件層級,應用廣泛、國產化難度很大的 FPGA 是未來急需突破的主要方向。

1. 高集成度的兩大主流技術:SoC 和 SIP

晶片未來將向集成度更高、功耗更低、運算速度更快、存儲空間更大、更加智慧等方向發展。對於軍工晶片這類用於航空航太、武器裝備上的特殊定制化晶片來說,對於晶片的集成度、功耗、靈活設計等更為看重。例如,由於高功耗需要更大、更重的電源元件,航天器中的散熱處理也需要龐大、沉重的機械結構,所以在航空航太系統中能將功耗減至最少非常重要。因此,在設計環節,將完整系統集成在單晶片的 SoC 晶片為主要的技術方向;在封裝環節,更高密度集成的 SIP 封裝為未來技術趨勢。

2. 軍用晶片國產化,FPGA 是重頭戲

國產 CPU 已逐漸替代,FPGA 進展緩慢,亟待突破

國產 CPU 等技術已逐漸替代國外晶片。在晶片國產化進程中,國產晶片在 CPU 等領域已取得一定的突破。

FPGA 功耗低、設計靈活、開發成本低

FPGA 在軍用領域應用廣泛

由於可重複程式設計、功耗低、處理速度快等優點, FPGA 廣泛應用於航太、航空、電子設備、通信、雷達等領域,是軍用電子設備中普遍採用的重要核心數位晶片。

FPGA 市場國外壟斷,國內公司仍有差距

看好方向和相關標的

1. 看好方向

短期:看好細分空間大的子行業和已進入供應體系公司

中長期:關注 FPGA 和自主可控

2. 相關標的

方大化工: 收購軍工電子公司,切入軍工資訊化核心

振芯科技:北斗產業龍頭,DDS 晶片有望高速增長

景嘉微:自主研發 GPU,圖形顯控先發優勢明顯

耐威科技:大基金支援的 MEMS 製造龍頭

紫光國芯:積體電路產業龍頭,FPGA 進展順利

四創電子:雷達安防優勢突出,38 所研發自主可控魂芯系列 DSP 晶片

國睿科技:雷達龍頭軍民融合多點開花,14 所研發華睿系列 DSP 晶片