防务特种芯片，是指专门为防务用途设计、生产和认证的集成电路。这类芯片在极端环境条件下的可靠性和安全性要求极高，并且往往集成有先进的加密技术、抗干扰能力和定制化的特殊功能，以满足防务装备和系统的严苛需求。

　　特种芯片的技术发展，围绕更高的集成度、更强的安全性、更好的适应性和更快的创新速度方向发展。

　　特种芯片的技术，是沿着以下脉络在进化：

　　一、早期起步（20世纪40~60年代）——这一阶段，特种芯片主要用于电子设备的简单控制和逻辑运算。此阶段的关键突破在于晶体管替代了真空管，实现了小型化和低能耗。

　　二、微电子阶段（20世纪70~80年代）大规模和超大规模集成电路（LSI/VLSI）技术逐步成熟。其中，超大规模集成电路可以集成几万到千万个晶体管，显著提高系统性能，降低功耗，对于防务电子设备的小型化和高性能化起到了决定性作用。

　　三、快速发展阶段（20世纪90年代~21世纪）——关键来自于集成电路技术的快速发展。

　　1）芯片的制程进入纳米级别，例如成熟的45纳米制程就可以容纳十亿级别晶体管；

　　2）特种芯片开始更多地采用ASIC设计。ASIC设计的特点是不同于通用集成电路（CPU/GPU），针对特定防务应用定制电路结构（包括逻辑门电路、存储***、模拟电路、混合信号电路等），应用于雷达信号处理、数据加密、导航定位等，可以极大地实现更高的效率和可靠性；

　　3）SoC技术将处理***、存储***、接口以及其他功能模块集成在一个芯片上，进一步提升了系统的集成度和效率。

　　4）特种芯片设计自动化（EDA）工具出现，使得特种芯片能够快速设计和制造。特种EDA是在商用EDA的基础上发展起来的，两者在设计目标、性能要求、安全标准、以及所面对的应用场景均有所不同。

　　四、成熟阶段（21世纪至今）——尽管商业芯片追求的是更小的纳米线宽，防务芯片则更注重在成熟工艺节点上的稳定性和可靠性，采用特殊工艺和材料（如抗辐射、耐高温、低功耗等）以应对极端环境和电磁干扰，例如在太空和核辐射环境采用硅锗（SiGe）或***化镓（GaAs）等抗辐射材料，在高温环境下采用碳化硅（SiC）或氮化镓（GaN）等耐高温材料。

　　此外，随着量子计算的关键技术包括量子比特（qubit）的制备和操控、量子纠错技术等成熟，量子计算在信息加密、导航定位等领域得到应用。

　　上游——主要包括EDA软件、半导体IP核、芯片制造原材料（硅片等）、半导体制造设备。EDA软件市场主要由国外厂商主导，包括Cadence、Synopsyss等。

　　2022年国内EDA市场国内厂家份额不足20%。国内领先厂商有华大九天(7%)、概伦电子(2%)、广立微(2%)等。

　　图：国内EDA市场份额（2022），源达信息

　　半导体 IP 市场主要由国外厂家主导，主要厂家有 ARM、Synopsys、Cadence 等。国内领先厂家芯原微 2021 年占据全球市场份额 1.8%。国内其他主要 IP 厂商有寒武纪、华大九天、芯动科技等。

　　图：国内主要IP企业，华经产业研究院

　　中游——设计、制造和封测环节。国内院所普遍采用IDM模式，其他企业主要采用Fabless模式。

　　数字芯片来看，CPU的代表企业为：龙芯、申威、飞腾；GPU的代表企业为景嘉微；FPGA的代表企业为：紫光国微、华微电子、复旦微电；DSP的代表企业为：中电14所、中电38所；存储芯片的代表企业为：紫光国芯、国科微等。

　　模拟芯片来看，代表企业主要为各类传统研究所，分别为：天水七四九电子、锦州七七七微电子、航天科技集团第九研究院第七七一研究所、中电科第二十四研究所，振华科技（振华风光）等。

　　图：国内防务模拟芯片主要企业，国金证券

　　下游——应用于卫星、飞机、舰船、计算机、导弹、雷达、运载火箭等环节。

　　从产业链上的参与者近期的增长情况来看：

　　紫光国微（河北省，唐山市）——2023前三季度实现收入49.36亿元，同比增长14.31%；归母净利润20.31亿元，同比-0.48%。

　　振华科技（贵州省，贵阳市）——2023前三季度实现收入57.01亿元，同比增长5.76%；归母净利润20.58亿元，同比增长10.45%。

　　复旦微电（上海市）——业绩预告披露，2024年实现收入3.53亿元，同比-0.07%；归母净利润0.72亿元，同比-32.69%。

　　从产业链上的参与者近期的增长情况来看：

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　　与通用芯片不同，特种芯片关注工艺可靠性，需要适应恶劣环境、对各种复杂地磁环境下的抗干扰能力有非常高的要求，但不追求先进工艺、极限性能或极限功耗。

　　同时，特种芯片结构复杂，定制化需求高，但用于小批量生产，因此客户对成本敏感度较低。

　　根据处理信号的类型，特种集成电路通常可划分为特种数字集成电路和特种模拟集成电路，其中市场主流为数字集成电路。

　　1）特种数字集成电路：对离散的数字信号进行运算，例如二进制码。包含逻辑芯片、存储芯片、处理***芯片。

　　2）特种模拟集成电路：产生、放大、处理连续函数形式的模拟信号，例如声音、光线、温度等。特种模拟集成电路包括信号链、电源管理两类。

　　图：集成电路分类，成都华微招股说明书

　　图：特种芯片处理信号的类型，中金公司

　　特种数字芯片——可分为通用芯片（CPU\GPU\DSP等）和专用芯片（ASIC\FPGA\PLD等），通用芯片主要特点是软件复杂度高，并且为满足防务需求需要具备高可靠性、高稳定、安全性和保密性，因此开发周期长达3~5年，商用CPU每两年左右更新一次制造工艺或架构。

　　专用芯片中使用较为广泛的是ASIC和FPGA，两者直观的区别是FPGA适合小批量应用如原型开发和测试，ASIC更适合稳定的大批量生产。从应用角度来看，两者的差别是：

　　1）FPGA具有可重配置性，因此应用在一些需要频繁更新或调整算法的防务应用中，如电子对抗、信号处理和通信系统；FPGA可以实现并行处理，适合需要实时或近实时处理的应用，如雷达信号处理和图像分析。

　　2）ASIC可以针对特定应用进行优化，因此在处理速度、功耗和尺寸方面适合对性能要求极高的应用，如先进的导航系统、高速数据处理等；由于ASIC的设计和功能是固定的，它更难被外部修改或篡改，因此更适合用于安全敏感的应用，如加密设备和关键控制系统。特种模拟芯片——与特种数字芯片类似，特种模拟芯片也有高稳定性要求，如长寿命、全温区、耐腐蚀、抗辐照、抗冲击等特性。

　　以德州仪*** TI 的电源管理产品为例，特种级 QMLQ 系列产品，相比于普通商用级和车规级产品，对封装和键合所用材料都提出更高要求，需适应更广阔的工作温度区间，还需要满足 MIL-PRF-38535 的特种级别检测，其中具体规定了性能要求、质量保证、认证和资格、工艺流程基线的性能要求。

　　以本报告主要涉及的FPGA为例，晶圆制造成本在40%~60%，封装和测试成本在15%~30%。成本方面，值得注意的是，FPGA和ASIC两种芯片方案的成本有所不同。

　　从规模化带来的成本效应来看，5万片是FPGA VS ASIC的成本临界点，相同使用需求下，如果超过五万片，则ASIC更具性价比。

　　图：FPGA和ASIC成本和开发周期对比，国信证券

　　具体成本来看，两者的主要差异在初始成本上：ASIC的初始成本包括设计工具、人力成本、多次流片（tape-out）的费用以及掩模成本（mask set），这些一次性工程费用通常在几百万甚至几千万美元之间，只有在大规模生产时才有可能摊薄。

　　FPGA的初始成本低，因为可以直接购买现成的FPGA芯片，并通过软件编程来实现所需功能，无需承担ASIC设计过程中的一次性工程费用。

　　图：FPGA和ASIC成本对比，C语言中文网

　　芯片制造流程大致可分为：设计→前道工艺→后道工艺。

　　其中，前道工艺（IC制造环节）是芯片制造的关键。具体为将芯片电路图从掩膜转移至硅片上，并实现对应功能的过程，包括光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积、化学机械研磨等步骤。

　　图：芯片生产各环节流程，国海证券

　　FPGA 芯片，由可编程逻辑单元LC、输入输出单元IO、开关连线阵列SB三个部分组成。

　　其中LC 通过数据查找表 LUT（Look-Up Table）存放数据，实现不同电路功能。LUT（Look-Up Table，本质是一种 SRAM），其大小由输入端的信号数量决定。

　　输入端的数量越多，逻辑容量越大，可以实现的逻辑电路越复杂，因此逻辑单元数 LUT 是衡量 FPGA 技术水平的关键指标。

　　图：FPGA芯片结构图及性能差异体现，东吴证券

　　提升LUT的数量和性能的普遍方法为：

　　1）缩小工艺节点，例如从28纳米（nm）工艺转向7nm或更小的工艺节点，可以显著增加FPGA中LUT的数量，提高逻辑密度。

　　2）优化LUT结构，例如改进LUT的输入和输出连接方式，减少信号传输延迟；或者设计更灵活的LUT结构，以支持更复杂的逻辑函数。

　　3）提高制造精度，提高光刻和刻蚀等制造工艺的精度，减少缺陷和不良率。

　　4）集成高级技术，集成如3D堆叠、FinFET晶体管等高级技术，可以进一步提高FPGA的逻辑密度和性能，从而增加LUT的数量和效率。

　　5）采用新材料，例如氮化镓（GaN）和高介电常数材料（High-K Dielectrics），可以提高晶体管性能和降低功耗，间接提升LUT的性能。

　　防务用途对可靠性和耐受性的要求更高，会选择成熟稳定的工艺节点。

　　因此防务领域FPGA在制造环节为提升LUT主要采用：结构优化、提高制造精度、集成高级技术和采用新材料这四种方法。

　　首先，从收入体量和业务结构方面，对各家有一个大致了解。

　　从2022年收入体量来看，振华科技（72.67亿元）紫光国微（71.20亿元）复旦微电（35.39亿元）。

　　紫光国微——控股股东为紫光集团。除紫光国微外，紫光集团旗下还有紫光展锐、长江存储、紫光国芯、紫光股份（新华三、紫光西部数据）等一系列国产替代龙头。

　　紫光国微的发展经历了一系列并购，2012收购北京同方微电子和深圳国微电子，分别切入智能芯片领域和特种集成电路领域；2013年全资孙公司深圳市同创国芯电子成立切入FPGA领域；2015年，收购西安紫光国芯切入存储芯片领域。

　　从2022年收入结构来看，特种集成电路占比66.36%、智能卡芯片占比29.21%、石英晶体4.04%。其中，特种集成电路来看，紫光国微持有全部特种集成电路行业资质，设计品种达600多种，具体产品包括特种FPGA、特种存储***、特种接口线路等，通过ASIC/SOC设计开发服务及国产化系统芯片，面向航空航天、特种通讯设备等领域。

　　智能卡芯片主要包括以SIM卡芯片、银行IC卡芯片、社保卡芯片、交通卡芯片、USB-key芯片、POS机安全芯片和非接触读写***芯片等，应用于通信、金融、工业、汽车、物联网等行业。

　　图：收入构成（单位：亿元），并购优塾

　　振华科技——中国电子信息产业集团下属的防务电子平台型龙头，22年电子元***件业务收入占比99.58%。

　　从重要子公司的来看具体产品结构，22年振华永光（分立***件为主）营业收入14.1亿元，振华永新（电容为主）营业收入12.03亿元，振华云科（电阻为主）营业收入10.56亿元，振华微（集成电路）营业收入10.03亿元，振华富（电感）营业收入9.47亿元。

　　电子产品主要有电阻***、电容***、电感***、滤波***、熔断***、继电***、接触***、开关、断路***、锂离子电池等***件；集成电路主要为模拟芯片的电源模块（将元***件如MCU\CPU\GPU\DSP\RAM\ROM\AD/DA转换等进行组装），电机驱动模块、射频微波模块等，应用于航空、航天、电子、兵***、船舶及核工业等领域。

　　图：收入构成（单位：亿元），并购优塾

　　复旦微电——始于复旦大学，实控人为上海国资委。2022年收入结构来看，安全与识别芯片占比27.58%、非挥发存储***占比 26.57%、现场可编程门阵列FPGA占比 22.07%、智能******MCU占比 16.80%。

　　其中，安全与识别芯片为RFID与传感芯片、卡芯片、识别设备芯片；非挥发存储***主要产品为 EEPROM 存储***、 NOR Flash 存储***和SLC NAND Flash 存储***；FPGA应用于智能******MCU、低功耗通用MCU（用于5G 通信、人工智能、数据中心、高可靠等高性能、大带宽、超大规模应用）、嵌入式编程***件PSoc（用于视频、工控、安全、AI、高可靠等应用），FPGA可用于防务用途，具体占比未披露。

　　图：收入构成（单位：亿元），并购优塾

　　图：单季度利润同比增速，并购优塾

　　紫光国微（河北省，唐山市）——2023前三季度实现收入49.36亿元，同比增长14.31%；归母净利润20.31亿元，同比-0.48%。Q3单季度利润下滑较快，主要用于研发投入。

　　2023 年前三季度，研发费用为 10.45 亿元，较上年同期增长 38.01%，在研的重点新产品为：新一代高性能FPGA、特种存储***、高性能总线、特种SoPC平台产品、MCU、图像AI智能芯片、数字信号处理***DSP、视频芯片、高速射频ADC。

　　此外，23Q3公司扩充特种模拟类产品组合，电源类产品已经开始规模化贡献收入，新推出的高速射频ADC 产品也在2023 年上半年获得主要用户的认可。

　　图：单季度利润及同环比增速，并购优塾

　　振华科技（贵州省，贵阳市）——2023前三季度实现收入57.01亿元，同比增长5.76%；归母净利润20.58亿元，同比增长10.45%。

　　Q3业绩承压，主要系受行业大环境（防务行业十四五中期调整以及反腐导致订单延后）影响，部分产品新增订单量稍有放缓。

　　图：单季度利润及同环比增速，并购优塾

　　复旦微电（上海市）——业绩预告披露，2024年实现收入3.53亿元，同比-0.07%；归母净利润0.72亿元，同比-32.69%。

　　23年全年业绩承压，1）受到半导体行业周期向下影响，供过于求叠加前期库存高企等因素，应用于消费电子、电力电子等行业的部分产品收入下滑；2）研发费用约10.11亿元，同比增加37.42%，预计主要用于FPGA领域，公司正在推进新一代FPGA平台开发及产业化项目，采用1xnm制程与Chiplet封装，推动高端FPGA向大容量、高性能方向发展，满足数据中心等应用领域需求。

　　图：单季度利润及同环比增速，并购优塾

　　图：现金流、固定资产投资，并购优塾

　　紫光国微和振华科技净利润现金含量普遍较低，因为防务业务占比较高，导致回款周期较长，属于行业特殊属性。22年紫光、振华和复旦三家公司的应收账款周转天数分别为：239天、233天和91天。

　　复旦微电资本支出交大，用于子公司华岭股份的厂房建设和设备采购。

　　华岭是一家第三方测试公司，为客户提供从芯片验证分析、晶圆测试到成品测试的集成电路测试服务整体解决方案，集成电路测试的具体内容包括晶圆测试及成品测试。

　　图：华岭股份测试内容，招股说明书

　　图：近十个季度ROE趋势（%），并购优塾

　　从净资产收益率来看，紫光国微振华科技复旦微电，净利率是主导因素。三家公司的毛利率均在60%以上，净利率存在一定差异，差异受到下游应用领域的影响。

　　复旦微电下游以民用产品为主，因此产品迭代速度更快，需要更多销售和管理人员，体现在报表上就是研发费用率、销售费用率、管理费用率更高。

　　从产业链盈利能力来看，上游和中游环节普遍较好，因其技术含量相对较高。下游企业盈利能力较差，主要因为国防开支限制，维持整机企业较低的净利率水平。

　　从成长性来看，各环节增速普遍较快。从生意质地来看，防务特种芯片属于高端制造业，由于产品需要定制化，因此获得资质和订单的企业往往能对未来业绩有良好的保障。

　　同样由于防务领域的特殊关系，下游客户话语权强势，此类企业的现金流相对较弱，总体来说属于不错的生意。

　　2024年全国一般公共预算安排国防支出1.69万亿元，比上年执增长7.2%，符合预期。

　　从全行业合同负债来看23Q3同比下降24.23%，主要受到十四五中期调整和行业变动影响。

　　图：防务行业景气度指标，中信证券

　　图：68只防务标的合同负债变化，中邮证券

　　图：防务行业十四五核心内容，天风证券

　　这个行业的各大增长要素，我们拆分来看：

　　十四五”规划对特种用途行业的发展明确了下个五年的建设目标，特别提到要加快机械化、信息化、智能化的融合发展。

　　因此，新一代航空装备、精确打击武***、无人装备及其中层支撑-信息化、底层支撑-新材料将成为……………………………………………………

　　以上，仅为本报告部分内容。关于核心增长空间测算、行业重点竞争态势、关键竞争要素分析等内容，后文还有大约6000字及数十张图表，详见《产业链报告库》，V：bgys2015

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