（报告出品方/作者：中泰证券，王芳、杨旭、李雪峰）
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。
公司股权结构较为分散，无控股股东和实际控股人。截至年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。
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，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。
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。-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%；年度至年，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。年一季度公司实现营业收入2.58亿元，同比大幅增长72.15%。
PGA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，-占据公司98%以上营收，PHOENIX起量后有所下滑。年ELF、EAGLE、PHOENIX系列分别占营收54%、25%、16%，预计随中高端K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，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。
规模效应日趋显著，期间费用率下降。截至年Q1，公司销售毛利率和销售净利率分别为36.05%、6.85%。-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，-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。
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。截至年12月31日，公司共有员工人，研发人员人，占员工总数的81.1%，其中硕博员工人，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项，其中发明专利52项，软件著作权25项；累计申请知识产权项，其中发明专利项。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。
公司高度重视芯片产品的研发创新，研发费用持续增加。公司研发费用从年的0.34亿元增长至年的2.44亿元，年均复合增长率92.24%，截至年Q1，公司研发费用支出为0.71亿元，研发费用率为27.55%。
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28nmFPGA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。
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（ProgrammableLogicDevice,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。
PLA/PAL/GAL作为低密度PLD，在早期优点是设计灵活，可以实现速度特性较好的逻辑功能，但后因其过于简单的结构从而限制了其只能实现规模较小的电路。Altera和Xilinx之后分别推出了集成度更高的CPLD以及FPGA产品，凭借集成度更高、设计更灵活以及适用范围更广等特点被下游厂商广泛使用。从区分来说，一般将基于乘积项技术，Flash工艺的PLD称为CPLD；把基于查找表技术，SRAM工艺，要外挂配置用的EEPROM的PLD叫FPGA。PLA/PAL/GAL/CPLD均属于阵列类型，基本结构是与或阵列，而FPGA属于单元型，基本结构是可编程的逻辑块。
复杂可编程逻辑门阵列（CPLD，ComplexProgrammableLogicDevice）主要包含可编程的I/O、可编程的逻辑宏单元以及可编程的内部互联资源三部分。CPLD的基本逻辑单元就是宏单元，是由与、或阵列加上触发器构成，在可编程逻辑宏单元中含有的乘积项，即宏单元中与阵列的输出，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。
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（LogicCell，LC）、输入输出单元（InputOutputBlock，IO）和开关连线阵列（SwitchBox，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。
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-inputLUT，LUT4）、五输入查找表（5-inputLUT，LUT5）和六输入查找表（6-inputLUT，LUT6）。CLB是FPGA的主要逻辑单元，以Xinlinx7Series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XillXC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个门电路（通常来说取12）。
此外FPGA芯片的技术水平还体现在容量和性能两个方面。在容量方面，LUT数量、DSP数量、RAM数量和UserIO数量是重要的技术指标，其中LUT数量是FPGA芯片容量的基础性指标。在性能方面，制造工艺、DSP工作频率、动态功耗、SerDes速率和DDR3/DDR4速率是FPGA芯片重要的技术指标，其中制造工艺是FPGA芯片性能的基础性指标。
FPGA在灵活性等方面具有ASIC、GPU等处理器无法比拟的优势。FPGA不仅拥有软件的可编程性和灵活性，还兼具硬件的并行性和低延时性，在上市周期、成本上也具有优势。因此，在5G通信、人工智能等具有较频繁的迭代升级周期、较大的技术不确定性的领域，FPGA是较为理想的解决方案。
FPGA的发展历程大致划分为三个阶段，即发明阶段（theageofinvention）、扩张阶段（theageofexpansion）、累积阶段（theageofaccumulation）。FPGA的发展阶段横跨20世纪80年代和90年代，上世纪80年代，RossFreeman和同事从Zilog买下FPGA技术，并共同创立赛灵思，推出第一颗真正意义上的FPGA芯片XC；FPGA在年-年之间迎来了扩张阶段，由于FPGA结构越来越复杂，扩张阶段出现了针对FPGA进行优化设计的自动综合、布局和布线的EDA工具，这也逐渐成为FPGA开发的主流方法；FPGA在21世纪迎来了累积阶段很多客户开始追求性价比，FPGA开始从单纯的可编程门阵列逐步转变为拥有复杂功能的可编程片上系统。（报告来源：未来智库）
2.2高度灵活+低应用开发成本，市场空间广阔
FPGA芯片具有灵活性高、应用开发成本低、上市时间短等优势，带动FPGA市场规模持续提高。根据FrostSullivan数据显示，全球FPGA市场规模从年的约43.4亿美元增长至年约60.8亿美元，年均复合增长率约为8.8%，预计全球FPGA市场规模将从年的68.6亿美元增长至年的.8亿美元，年均复合增长率约为16.4%。
FPGA国内市场持续扩大增长，增速远超全球。根据FrostSullivan数据，中国FPGA市场从年的约65.5亿元增长至年的约.3亿元，年均复合增长率约为23.1%。随着国产替代进程的进一步加速，中国FPGA市场需求量有望持续扩大，预计到年，中国FPGA市场规模将达到约.2亿元。
目前国内FPGA芯片主要市场在于K以下逻辑单元以及28nm-90nm制程区间。FrostSullivan数据显示，中国市场年以销售额计，K逻辑单元以下的FPGA芯片占据了38.2%的市场份额，同时，由于较高的性价比与较高的良品率，28nm-90nm制程的FPGA芯片占据了63.3%的市场份额。此外，由于先进制程产品具有更低功耗与面积和更高的性能，28nm以下制程的FPGA芯片预计将快速发展，28nm以下制程的FPGA芯片占据了20.9%的市场份额。
FPGA芯片因为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，包括工业控制、网络通信、消费电子、数据中心、汽车电子、人工智能等领域，这些领域需求增长明确，发展空间广阔。根据FrostSullivan预测，年中国FPGA下游细分市场中，工业领域、通信领域、消费电子、数据中心、汽车领域、人工智能分别占比为31.54%、41.32%、6.25%、10.71%、6.32%、3.86%。
2.3海外寡头垄断，国产替代空间广阔
年全球市场Xilinx、Intel（Altera）、Lattice和Microsemi分别占据了51.7%、33.7%、5.0%和4.0%的市场份额。同时，国内FPGA芯片行业呈现集中度较高的态势。根据FrostSullivan统计，以出货量口径统计，年中国市场份额排名前三的供应商占据85.2%的市场份额。其中Xilinx、Intel（Altera）和Lattice分别以5,万颗、3,万颗和3,万颗的出货量位列市场前三位，市场占有率达到36.6%、25.3%和23.2%。此外，安路科技的出货量排名第四，占据了6.0%的市场份额，在国产FPGA芯片厂商中排名第一。
从供给端看，FPGA供应市场呈现双寡头格局，Xilinx是全球领先的可编程逻辑完整解决方案的供应商，主要从事用于通信、数据中心、汽车电子、消费电子、工业等领域的FPGA、SoC和3DFPGA芯片的设计、开发和销售。Altera是领先的定制逻辑解决方案提供商，其FPGA产品主要应用于通信、数据中心等领域。
国内FPGA厂商主要以紫光同创、安路科技、复旦微电等为代表。现阶段国内厂商在技术水平、成本控制能力、软件易用性等方面都与头部FPGA厂商存在较大的差距，市场份额较小，在FPGA领域实现国产替代具有紧迫性和必要性。从性能角度看，工艺制程、门级规模及SerDes速率是当前FPGA产品性能的重要指标。以赛灵思为例，工艺制程方面赛灵思FPGA芯片目前主要包括28nm、20nm及16nm制程，7nm制程产品也已发布；门级规模方面赛灵思16nm制程产品门级规模为十亿门级，28nm制程产品门级规模为亿门级；SerDes速率方面，赛灵思16nm制程产品最高支持32.75GbpsX96通道或58GbpsX32通道。国产厂商目前处于加速追赶时期，在部分领域已具备国产替代能力，伴随未来在中高端市场持续突破，国产厂商替代空间广阔。
2.4FPGA下游应用广泛，需求增长明确
FPGA凭借高速运算、低延时、可重构以及开发灵活、接口丰富等优点，被广泛应用到如通信、工控、消费、汽车等下游市场。在通信领域FPGA优势显著，因高度的灵活性、极强的实时处理和并行处理能力，能够大大加强通信设备的处理能力，在5G推动下需求快速增长。
FPGA芯片目前被大量应用在无线通信和有线通信设备中，实现接口扩展、逻辑控制、数据处理、单芯片系统等各种功能。在有线通信领域，FPGA芯片被应用于数据接入、传送、路由器、交换机的多种电路板中，以实现信号控制、传输加速等各种功能。在无线通信领域，FPGA芯片被应用在无线通信基站和射频处理单元的多种电路板中，以实现通信协议的各种功能和未来升级需求，集成CPU的现场可编程系统级芯片产品被应用在室外微基站、室内微基站等无线网络通信中，以单芯片完成商业、住宅、工厂区域的多模覆盖、网络容量增加、人工智能计算等多样性功能需求。
FPGA在5G的应用窗口期长，应用规模、单价将继续提升。5G的关键技术有较长的迭代过程，为FPGA在5G领域的应用提供了较长的时间窗口。行业巨头赛灵思的年报显示，年有线与无线板块整体在其收入中的占比为30%。年开始，5G步入首轮建设周期，FPGA需求量和单价都有所提升。5G带来的出货量提高来源于两方面：5G信号衰减较快，基站需求量巨大，通信基站数量增多带动FPGA零部件用量提高，现阶段处于铺设初期，未来市场建设量为千万级别，同比4G时期增长明显；单基站FPGA用量有望从4G时期2-3块提高到5G时期4-5块。FPGA的定价与片上资源正相关，5G带来的通道数增加、计算复杂度增加将使得FPGA的规模进一步增加，未来单价有望进一步提高。
FPGA芯片在工业领域应用非常广泛，大量应用在视频处理、图像处理、数控机床等领域实现信号控制和运算加速功能。随着智能化与自动化技术的发展，FPGA芯片高效能、实时性、高灵活性的特点使其在工业领域得到了广泛应用。此外，FPGA芯片的优势也使其在LED显示屏领域得到了广泛的应用。FPGA芯片的现场可编程特性可满足大型LED显示屏系统显示数据格式转换的需求，以满足各种形状和规格显示屏的定制，也可满足其需要进行亮度、对比度、灰度级等参数灵活调节的需求，使LED显示屏得到更加细腻的显示画面。
工业控制领域是FPGA芯片的重要市场，根据FrostSullivan数据显示，年应用于工业控制领域的FPGA芯片中国市场销售额将达到47.4亿元，占中国FPGA芯片市场份额的31.5%，预计年或达亿元，年至年年均复合增长率将达到16.1%。
全球人工智能市场处于快车道，FPGA需求持久。FPGA芯片在数据中心领域主要用于硬件加速，在人工智能场景下，FPGA会与CPU搭配，处理部分需要实时处理/加速定制化的计算。阿里云、腾讯云等大数据中心对加速卡有大量需求，而人工智能领域只是加速计算的一个分支，其他分支如基因测序、金融分析、大数据、音频视频转码等也要大量用到加速卡。根据SemicoResearch，人工智能领域的FPGA市场规模年有望达52亿美元，五年复合增速有望达38.4%。FPGA不仅能弥补GPU灵活性不足的问题，还具备明显的能效优势。采用CPU+FPGA+AI或CPU+FPGA+GPU融合架构的PSoC芯片兼具了SOC的灵活性和通用性、FPGA的硬件可编程性和专用AI加速核或GPU的高效性，可带来极佳的能效加成。
根据FrostSullivan数据显示，年应用于数据中心领域的FPGA芯片中国销售额将达到16.1亿元，占中国FPGA芯片市场份额的10.7%，年至年年均复合增长率将达到16.6%。年应用于人工智能领域的FPGA芯片中国销售额将达到5.8亿元，占中国FPGA芯片市场份额的3.9%，年至年年均复合增长率将达到16.9%。
FPGA在汽车电子中应用广泛，主要用在车载数据处理、车载电子控制器硬件仿真以及车载图像处理等方面。伴随汽车产业在新能源汽车带动下快速发展，以及辅助驾驶的兴起，FPGA凭借自身优秀的数据处理能力应用广泛，其方案在辅助驾驶的视频分析功能中可采用超低延时精确算法对来自车辆摄像机的实时视频输入信号进行分析，及时作出判断。
根据FrostSullivan数据显示，年应用于汽车电子领域的FPGA芯片中国销售额将达到9.5亿元，占中国FPGA芯片市场份额的6.3%，年至年年均复合增长率将达到22.7%。
3.国产FPGA领先厂商，软硬件构建自主生态体系
公司产品竞争优势日趋明显。公司技术产业化成效显著，有序实现了产品迭代，向多下游领域、多应用场景的产品矩阵拓展，其中，ELF2、EALGE4、PHOENIX1系列应用较为广泛，其中ELF2产品制程为1.5K-4.5K，逻辑容量为1.5K-4.5K，主要应用于工业控制、网络通信、消费电子领域，EALGE4和PHOENIX1的产品制程分别为55nm和28nm，逻辑容量分别为20K和K，主要应用于工业控制、网络通信和数据中心领域。
公司产品矩阵不断丰富，覆盖范围广泛。公司FPGA芯片的技术水平主要体现在容量和性能两个方面。1）在容量规模方面，公司FPGA产品从几百个逻辑单元CPLD到K逻辑单元FPGA全系列布局，并切入工业控制、工业物联网、铁路、电力、LED显示等多领域。根据FrostSullivan数据，年逻辑单元K以下的FPGA芯片和逻辑单元K-K的FPGA芯片是中国市场上的主流芯片，按销售额计，分别占有38.2%和31.7%的份额，公司的产品已覆盖主流市场所需的逻辑单元范围。在芯片制程方面，公司已经掌握55nm和28nm工艺平台上的电路设计，并已经完成FinFET工艺产品的关键技术验证工作。2）在性能方面，公司主要有三大产品系列，分别为ELF系列、EAGLE系列和PHORNIX系列，各产品系列性能较海外厂商相比表现优异，部分指标方面优于国际厂商同类产品。其中，ELF系列主要产品在等效LUT数量、DSP数量、ERAM容量和DSP工作频率等方面优于国际厂商的同类产品，在UserIO数量、制造工艺方面与国际厂商的同类产品基本持平。此外，公司将基于ELF产品系列的基础，重新设计、开发一颗完全车规级的芯片，后续将根据市场需求，拓展车规系列。
公司的EAGLE系列主要产品在等效LUT数量、ERAM容量等方面优于国际厂商的同类产品，在DSP数量、UserIO数量、制造工艺等方面与国际厂商的同类产品基本相当。
公司PHOENIX系列主要产品在等效LUT数量、ERAM容量和最高SERDES速率等方面优于国际厂商的同类产品，在DSP数量、UserIO数量、制造工艺、DSP工作频率方面与国际厂商的同类产品基本相当。此外，公司已经开发了支持高达K逻辑阵列容量的PHOENIX第一代FPGA架构，正在开发支持1KK以上级别逻辑容量、具有良好阵列扩展性的PHOENIX2第二代FPGA架构。此外，公司在第一代小容量FPSoC芯片的基础上，将从低功耗和高性能两个方向布局下一代FPSoC芯片，集成CPU、FPGA和专用数据处理模块，满足未来应用市场趋势。
公司采用软硬件协同模式，软件配套构建良好生态。EDA是集成电路设计自动化软件工具。公司的TangDynasty软件是应用于多个行业的全流程自主开发FPGA专用EDA软件，在TangDynasty软件中，公司设计的新型的FPGA专用EDA软件架构，采用了最新的学术界算法和科研成果，同时考虑计算机和服务器所需的多CPU、多线程运行资源，产品达到了较高的技术水平。公司目前拥有国内最多的EDA用户，公司在客户的反馈下不断完善EDA软件和配套的生态体系。此外，和国外FPGA公司EDA软件相比，公司EDA软件没有历史器件的兼容性需求和算法陈旧且无法改动的困难。（报告来源：未来智库）
4.盈利预测
我们预计公司-年将实现营业收入12.08、18.76、27.93亿元：（1）EAGLE系列：EAGLE系列FPGA芯片是公司高性价比系列芯片产品，主要应用于显示控制、工业控制、消费电子、网络通信等领域。目前EAGLE系列主要分为AL3和EG4两种产品，AL3逻辑容量5.8k-11.1k，制程65nm，EG4逻辑容量20k，制程55nm，覆盖下游各类客户，伴随公司行业知名度的提升，市场渗透率逐年上升，预计22-24年将实现营收2.67亿元/4.12亿元/5.89亿元，毛利率维持稳步提升；
（2）ELF系列：ELF系列FPGA芯片是公司早期推出的主要针对低功耗、低成本下游市场，包括视频采集、工业控制、通信等领域，产品制程在55nm-nm，其中最新ELF3器件定位通信、工控和服务器市场，在大批量且成本敏感的下游应用市场，可以满足客户在降低成本的同时，对不断增长的带宽要求。伴随ELF系列新产品起量，我们预计22-24年将实现营收5.68亿元/8.44亿元/12.07亿元，毛利率维持稳步提升；
（3）PHONENIX系列：PHONENIX系列芯片是公司高性能系列FPGA芯片，采用28nm工艺，逻辑容量为k-k，目前公司k和k产品已量产出货，主要应用于下游网络通信、数据中心、工业控制等领域，主打高性能可编程逻辑市场。PHONENIX系列芯片作为公司目前最高端产品系列，是公司向国外品牌发起挑战的主要产品系列，下游应用广泛，伴随公司后续新品成熟上量，将带来较大营收贡献。预计22-24年将实现营收3.23亿元/5.34亿元/8.58亿元，毛利率随高端产品上量稳步提升；
（4）FPSOC系列：现场可编程系统级芯片是近年来快速发展的新型现场可编程芯片，具有面积小、成本低、片内信号高速传输、数据安全可靠等优势，被广泛运用在工业控制、网络通信、消费电子及汽车电子等领域。公司目前已推出SF1系列FPSOC器件，集成逻辑单元、存储单元、视频处理单元、RISC-VMCU硬核等资源，助力实现视频图像接口转换和工业控制交互。未来将随着下游渗透率提升及公司新品不断推出，营收快速增长，预计22-24年将实现营收0.38亿元/0.76亿元/1.29亿元，毛利率维持稳步提升。
（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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