澜起科技研究报告：DDR5世代扬帆起航-高速互联打开成长新空间

澜起科技研究报告：DDR5世代扬帆起航_高速互联打开成长新空间

1、澜起科技：内存接口芯片行业国际领军者

1.1、内存接口芯片：服务器CPU存取内存数据的必由通路

内存接口芯片是服务器内存模组（又称“内存条”）的核心逻辑器件，作为服务器CPU存取内存数据的必由通路，其主要作用是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。

服务器进行实时运算需要CPU和内存：CPU用于计算，内存用于存放CPU即时读取和运行的数据。CPU比内存处理数据的速度快，不加缓冲的内存条无法满足服务器CPU的运行速度、信号完整性和稳定性方面的要求，因此需额外添加接口芯片来提升内存性能。

CPU读写数据需要控制节拍——控制信号，命令CPU读写指令需要——命令信号，控制数据储存的位置需要——地址信号，控制存储的数据内容需要——数据信号。通常，内存接口芯片按功能可分为两类：一是寄存缓冲器（RCD，又称“寄存时钟驱动器”），用来缓冲来自内存控制器的地址/命令/控制信号；二是数据缓冲器（DB），用来缓冲来自内存控制器或内存颗粒的数据信号。

RCD与DB组成套片，可实现对地址/命令/控制信号和数据信号的全缓冲。仅采用了RCD芯片对地址/命令/控制信号进行缓冲的内存模组通常称为RDIMM，而采用了RCD和DB套片对地址/命令/控制信号及数据信号进行缓冲的内存模组称为LRDIMM。由于LRDIMM对内存控制器接口的所有信号都进行了缓冲，对内存控制器而言降低了其负载，故名为减载内存模组。

1.2、成长复盘：从消费电子芯片起家，向数据中心平台型公司转型

澜起科技（688008.SH）是国际领先的高性能处理器和全互连芯片设计公司，为全球仅有的三家内存接口芯片供应商之一（澜起科技，IDT，Rambus）。公司前身澜起有限于2004年5月由MontageGroup独资设立，早期专注于为家庭娱乐和云计算市场提供以芯片为基础的全方位解决方案。2019年7月，澜起科技在科创板上市。

目前，公司致力于为云计算和人工智能领域提供高性能、低功耗的芯片解决方案，产品包括内存接口芯片、PCIeRetimer芯片、服务器CPU和混合安全内存模组等。经过多年的研发积累，包含公司产品的服务器广泛应用于数据中心、云计算和人工智能等诸多领域，满足了新一代服务器对高性能、高可靠性和高安全性的需求。

1.3、主营业务：持续扩充接口芯片产品组合，全面布局全互连和计算领域

公司主要产品包括内存接口芯片、津逮®服务器CPU以及混合安全内存模组，津逮服务器CPU及混合安全内存模组组成了津逮服务器平台。公司的主营产品均属于产业链的芯片层环节，其中内存接口芯片是公司最主要的业务，2020年其营收占公司总营业收入的98.37%；津逮®服务器平台直接面对服务器市场，目前还处于市场推广阶段，不是公司的主要收入来源。

作为国际领先的高性能处理器和全互连芯片设计公司，公司的接口类芯片产品线已经由内存接口芯片延伸到多品类全互连芯片，包括内存接口芯片、内存模组配套芯片、PCIeRetimer芯片3个品类。随着2021年主流CPU厂商推出支持PCIe4.0协议及DDR5标准的服务器CPU，PCIe4.0Retimer芯片与DDR5内存模组配套芯片将迎来强劲需求，有望为公司贡献可观的业绩增量。

1.4、财务分析：产品结构优化改善盈利能力，量价齐升助推业绩腾飞

公司营收高速增长，内存接口芯片量价齐升是主要动力。16/17/18年，公司分别实现营业收入8.5/12.3/17.6亿元，年均复合增长率高达44.2%，主要系产品销售数量与单价大幅增加。2019年，公司实现营业收入17.4亿元，同比略微下滑1.1%，主要系2019年下半年服务器市场不景气导致公司内存接口芯片销量同比下滑16.3%。2020年营收18.25亿元，同比增长5.0%。2021年前三季度公司实现营业收入15.93亿元，同比增长8.46%。2021年第三季度公司实现营业收入8.68亿元，同比增长129.16%，主要系津逮®服务器平台产品线收入较上年同期增长43倍；互连类芯片产品线收入较上年同期增长16.35%。

公司盈利能力显著提升，产品结构不断优化是根本原因。2019年公司实现归母净利润9.3亿元，同比增加26.6%；2020年公司剔除股份支付费用影响后的归属于上市公司股东的净利润为12.95亿元，较上年同期增长38.77%，增速高于营收，主要系DDR4内存接口芯片新子代产品（DDR4Gen2plus）销售占比提升导致公司内存接口芯片产品的平均销售单价有所提升。2021年前三季度归母净利润5.12亿元，比上年同期减少41.62%，主要系毛利较高的互连类芯片产品线营业收入降低，DDR4内存接口芯片进入产品生命周期后期价格下降，研发投入较上年同期增加。2016-2021前三季度，公司综合毛利率分别为51.2%/

53.5%/70.5%/74.0%/73.7%/49.1%，维持较高水平，2018年毛利率大幅提升主要系2017年公司剥离了盈利能力较低的消费电子业务，实现产品结构的进一步优化。2021前三季度毛利率的下降主要是由于DDR4进入产品生命周期后期价格下降，公司将更多的研发投入用于DDR5的研制，努力实现产品的升级。

2、内存接口芯片行业：技术+认证壁垒高企，先发优势至关重要

2.1、行业特点：技术+认证壁垒高企，先发优势至关重要

技术标准快速迭代，需持续投入大量研发资金。从时间方面，每代标准间替换周期约为4-6年，需提前2-3年研发，每一标准下又分为多个子代，平均12-18个月进行一次升级。从资金方面，企业设计和研发一款芯片需要持续投入大量的资金。

产品替代需经过三重认证，准入门槛高。内存接口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。因此，研发此类产品不仅要攻克内存接口的核心技术难关，还要跨越服务器生态系统的高准入门槛。

下游内存厂商集中度高，认证周期长，客户粘性高。内存接口芯片的下游客户主要为三星电子、海力士、美光科技为代表的内存模组制造商，三者市场占有率合计76%，呈现出了很高的市场集中度。由于认证周期较长且流程繁琐，通过认证后的内存接口芯片厂商将具有较高的客户粘性。

CPU与内存互联架构革新，大批厂商受影响退出市场。2008年Intel发布Nehalem处理器，开始采用全新的QuickPath互联架构，将内存控制器整合于CPU内部，内存直接通过存储器总线与CPU相连，内存接口芯片厂商需要投入大量资金重新研发，资金及技术障碍令大批厂商望而却步。技术标准快速迭代，分工细化强者恒强。

内存接口芯片技术标准的迭代升级，对厂商的设计工艺、工程管理经验、资金投入等方面提出了更高的要求，仅有专注于内存接口芯片技术研发、能提供高集成度方案的厂商才能受到内存厂商青睐。因此，全球内存接口芯片厂商呈递减趋势，自从采用DDR4标准后，全球市场中可提供内存接口芯片的主要厂商仅剩三家，其中澜起科技凭借持续的创新研发能力和领先的技术优势与IDT各占市场近半份额，市场呈现双寡头格局。

云计算助推数据中心需求，催化数据中心行业集中度提升。数据中心是云计算服务的核心基础设施，其所要处理、存储和访问的数据量将跟随云计算快速应用持续攀升。

云计算厂商出于业务需求、运营管理等诉求，希望采用超大规模的数据中心，对IDC网络互联要求、运营稳定性要求均会持续提升，IDC产业技术门槛也将显著提升，预计未来将呈现头部厂商强者愈强的格局。

产业链传导：云相关IT支出将首先反应在云服务提供商的资本开支中，进一步传导至服务器BMC及服务器CPU的营收，最终传导至服务器行业。FAMGA（Facebook、Amazon、Microsoft、Google、Apple）的资本开支于2020Q2放缓，英特尔生产服务器CPU的DCG部门营收、全球服务器BMC龙头信骅的营收同比增速均自2020Q3出现大幅下滑，表明服务器市场去库存周期开启。FAMGA的资本开支于2020Q4大幅回升，英特尔DCG营收、信骅的营收分别于21Q2和21Q1回升复苏，表明服务器市场需求依然旺盛。

进入2020年后，虽然短期内，疫情的影响会削弱全球企业及云服务商在IT基础设施上的整体支出，但疫情下云服务需求的激增，将导致云服务提供商数据中心的IT基础架构压力增加，从而导致数据中心对服务器和系统组件的需求不断增加。

云计算、5G、AI、IOT将成为未来5年推动服务器增长的主要驱动力。未来5G建网的IT化趋势下，针对边缘计算的微型服务器也将会在未来3-5年显著成长。以CPU+GPU、FPGA、ASIC等形态为主的异构计算架构新趋势，AI服务器持续保持高速增长。因此，疫情过后，服务器市场有望实现强劲复苏。DIGITIMES预期2020~2025年全球服务器出货量复合年均成长率(CAGR)将达6.7%。

足服务器对整体计算性能的高要求，CPU供应商逐渐开始采用多核和超多核架构。由于可直接连接到CPU的DRAM数量有限，且受到信号完整性、功率传输、布局复杂性以及其他系统级挑战的限制，随着核心数的增长，单个CPU内核的数据获取能力愈发难以增长，甚至逐渐下降。②随着DRAM制程工艺进入20nm以后，其加工工艺逐渐逼近物理极限，工艺节点突破的难度越来越高，产品良率无法得到有效控制，各大DRAM厂商工艺进度规划推进逐渐趋缓，这使得DRAM性能的全面改进更具难度和挑战性。

为了满足市场对服务器的性能要求，不仅需要更快的处理器，还需要更智能的内存系统设计。随着DDR4产品的数据传输速率已达到极限，市场亟需采用新技术标准来满足下一代每核带宽的需求。

2.2、成长动力：行业标准升级势不可挡，DDR5产品单价提升（价）

DDR5性能大幅提升：通过优化服务器内存体系结构设计，在不损害内存容量的情况下实现高速内存性能，是提高服务器整体性能和可靠性的最佳选择。相较于DDR4，DDR5具有高带宽、高效率、高密度、低功耗等优势，可使内存性能提高85％以上，能有效支持下一代服务器的工作负载。

技术升级，DDR5芯片单价大幅提升。据产业链调研，DDR5标准下有单颗RCD、1颗RCD+10颗DB两种架构。DDR5较DDR4，单颗RCD价格增加25-30%；1+10架构较1+9架构套片单价增加15-20%。主流内存厂商相继布局，未来渗透趋势明显。主导服务器处理器市场的英特尔已宣布在2021年推出支持8通道DDR5的服务器处理器，同时，美光、SK海力士、三星等多家存储器厂商已相继推出DDR5内存样品。2021年11月4日消费级DDR5内存——Intel第12代酷睿处理器正式性能解禁，预计到2021年底渗透率将达到20%-30%。

3、内存接口芯片业务：研发能力+客户资源行业领先，市占率有望进一步提升

3.1、研发分析能力：技术沉淀深厚，持续高研发投入

公司核心团队技术背景深厚，相关产业经验丰富。创始人、董事长兼CEO杨崇和芯片研发经验丰富，创始人、董事兼总经理StephenKuong-IoTai拥有逾25年的半导体架构、设计和工程管理经验。

初期机顶盒芯片业务提供研发资金支撑，后期上市募资实现持续研发投入。机顶盒芯片属于消费电子产品，市场壁垒低、市场空间大，澜起科技从机顶盒芯片切入，并跟随机顶盒的快速普及迅速成长起来。内存缓冲芯片是企业级产品，市场壁垒高、盈利性强，因此公司机顶盒芯片在做大做强的同时，也为内存缓冲芯片提供强有力的研发资金支撑。公司研发人员占比超60%，研发费用率常年保持在15%以上。2021年上半年研发投入1.44亿元，研发费用率达到19.84%，全年投入有望超过3亿元。

3.2、客户资源：绑定英特尔，跟随服务器CPU领导者收获行业红利

深度绑定产业链龙头，产品认证不存障碍。自2006年及2012年以来，公司主要供应商英特尔、主要客户三星电子分别与公司建立了稳定的业务合作关系。2016年，英特尔旗下的IntelCapital与三星电子间接控制的SVICNo.28Investment通过增资方式成为公司优先股股东，二者于2018年再次增资成为公司普通股股东，目前英特尔为公司第二大股东，公司产品突破认证壁垒，获得产业链巨头背书。

英特尔即将发布DDR5标准服务器，公司有望跟随龙头收获行业红利。公司深耕于服务器内存接口芯片市场，同全球主流的处理器供应商、服务器厂商、内存模组厂商及软件系统提供商，建立了长期稳定的合作关系，有望跟随CPU性能提升及内存架构升级，不断收获行业红利。

2021年4月，Intel发布第3代至强可拓展处理器IceLake，该平台每插槽最多可支持6TB系统内存，高达8个DDR4-3200内存通道和64个第四代PCIe通道。随着icelake平台正式发布并逐渐上量，公司将稳步开拓PCIe4.0Retimer芯片市场。Intel第四代至强SapphireRapids也将在2022年发布，支持8通道DDR5内存和PCIe5.0通道。

3.3、同业比较：国际舞台对比优势明显，市占率有望进一步提高

Rambus体量较小、科研能力较落后。Rambus是一家主攻接口IP和内存接口芯片的公司，2018年内存接口芯片市场份额约6%。2020Q2~2021Q2的总营收分别为62/57/62/71/85百万美元，其中专利使用费依次为19/17/28/29/42百万美元，产品销售收入依次为32/30/22/31/31百万美元，合同和其他收入依次为11/11/12/11/12百万美元。由此可知Rambus近几个季度营收的增长主要来源于专利使用费的增加，产品销售额并没有发生重大变化。根据Rambus年报披露，虽然近年Rambus市场份额有一定增长，但公司内存接口芯片更多面向中低端市场，且订单大多为短期、紧急并且没有定金的订单，市场认可度较低。公司技术水平与竞争对手差距较大，没有LRDIMM解决方案，在DDR5时代很难赶超澜起科技和IDT。

Rambus在DDR5研发方面取得了一定突破。2017年9月，Rambus宣布在其实验室开发出了DDR5DIMM芯片。2021年10月14日，Rambus宣布了第二代DDR5RCD(寄存时钟驱动器)芯片，业界第一个将频率做到了5600MHz，相比第一代的4800MHz提速多达17％，并且已经试产，并提供给各大内存模组厂商。

IDT被瑞萨电子收购，内存接口芯片业务战略地位下降。IDT是一家主攻混合信号集成电路公司，主要产品包括硅定时、无线电源、5GRF、传感器和接口&连接产品，面对的对象不仅限于服务器，也包括台式机、笔记本和其他存储设备。其中内存接口芯片与澜起科技直接竞争，2018年全球业务市场份额占42%。IDT与2019年3月被日本瑞萨电子收购，根据瑞萨电子披露，瑞萨电子本次收购旨于增强其在自动驾驶和5G领域的市场地位，主要看重IDT在模拟混合信号领域的竞争优势。为配合瑞萨电子战略发展目标，我们预计IDT重心将会在时钟、传感器和RF产品上，而内存接口芯片业务会被置于相对次要地位，未来市场占有率可能会有一定程度降低。

IDT近年来也在DDR5领域取得了成绩。2017年10月，IDT发布业界首个DDR5服务器内存模块电源管理IC；2018年1月，IDT开始对下一代数据中心的DDR5注册时钟驱动器(RCD)进行采样；2019年3月，IDT发布业界首款用于DDR5服务器内存模块的SPDHubIC；2019年10月，IDT发布业界首个DDR5客户端内存模块电源管理IC；2020年9月，瑞萨电子推出面向高性能服务器和云服务应用的DDR5数据缓冲器。

技术+认证双壁垒高企，新厂家难以突破。内存接口芯片行业工艺和制造技术难度高、研发周期长，较高的技术壁垒使得行业龙头企业在短时间内难以被赶超。

3.4、未来前景：DDR5量产准备完成

DDR5是JEDEC标准定义的第5代双倍速率同步动态随机存取存储器标准。与DDR4相比，DDR5采用了更低的工作电压（1.1V），同时在传输有效性和可靠性上又迈进了一步，其支持的最高速率可能超过6400MT/S，是DDR4最高速率的2倍。

公司自主研发的DDR5第一子代内存接口芯片包括RCD芯片和DB芯片。RCD芯片支持双通道内存架构，符合JEDEC标准，支持DDR5-4800速率，采用1.1V工作电压，更为节能。该款芯片除了可作为中央缓冲器单独用于RDIMM之外，还可以与DDR5DB芯片组成套片，用于LRDIMM，以提供更高容量、更低功耗的内存解决方案。DB芯片是一款8位双向数据缓冲芯片，该芯片与DDR5RCD芯片一起组成套片，用于DDR5LRDIMM。该芯片符合JEDEC标准，支持DDR5-4800速率，采用1.1V工作电压。在DDR5LRDIMM应用中，一颗DDR5RCD芯片需搭配十颗DDR5DB芯片，即每个子通道配置五颗DB芯片，以支持片上数据校正，并可将数据预取提升至最高16位，从而为高端多核服务器提供更大容量、更高带宽和更强性能的内存解决方案。

公司实现DDR5第一子代相关产品量产。2021三季报显示，公司完成了DDR5第一子代内存接口芯片及内存模组配套芯片正式量产前的准备工作。2021年10月，公司DDR5第一子代内存接口芯片及内存模组配套芯片已成功实现量产，包括寄存时钟驱动器(RCD)、数据缓冲器(DB)、串行检测集线器(SPD)、温度传感器(TS)和电源管理芯片(PMIC)。针对DDR5第二子代内存接口芯片及内存模组配套芯片的相关技术标准，公司正积极参与JEDEC组织相关技术讨论和标准制定工作。

3.5、DDR5配套芯片打开广阔市场空间

根据JEDEC标准，DDR5内存模组上除了内存颗粒及可能需要的内存接口芯片外，还可能需要三种配套芯片，分别是串行检测集线器（SPD）、温度传感器（TS）以及电源管理芯片（PMIC)。

（1）串行检测集线器（SPD）

公司与合作伙伴共同研发了DDR5第一子代串行检测集线器（SPD），芯片内部集成了8KbitEEPROM、I2C/I3C总线集线器（Hub）和温度传感器（TS），适用于所有DDR5系列内存模组（如LRDIMM、RDIMM、UDIMM、SODIMM等），应用范围包括服务器、台式机及笔记本内存模组。SPD是DDR5内存模组不可或缺的组件，也是内存管理系统的关键组成部分，其包含如下几项功能：

第一，其内置的SPDEEPROM是一个非易失性存储器，用于存储内存模组的相关信息以及模组上内存颗粒和相关器件的所有配置参数。根据JEDEC的内存规范，每个内存模组都需配置一个SPD器件，并按照JEDEC规范的数据结构编写SPDEEPROM的内容。主板BIOS在开机后会读取SPD内存储的信息，并根据读取到的信息来配置内存控制器和内存模组。DDR5SPD数据可通过I2C/I3C总线访问，并可按存储区块（block）进行写保护，以满足DDR5内存模组的高速率和安全要求。

第二，该芯片还可以作为I2C/I3C总线集线器，一端连接系统主控设备（如CPU或基板管理控制器（BMC）），另一端连接内存模组上的本地组件，包括RCD、PMIC和TS，是系统主控设备与内存模组上组件之间的通信中心。在DDR5规范中，一个I2C/I3C总线上最多可连接8个集线器（8个内存模组），每个集线器和该集线器管理下的每个内存模组上的本地组件都被指定了一个特定的地址代码，支持唯一地址固定寻址。

第三，该芯片还内置了温度传感器（TS），可连续监测SPD所在位置的温度。主控设备可通过I2C/I3C总线从SPD中的相关寄存器读取传感器检测到的温度，以便于进行内存模组的温度管理，提高系统工作的稳定性。

（2）温度传感器（TS）

公司与合作伙伴共同研发了DDR5第一子代高精度温度传感器（TS）芯片，该芯片符合JEDEC规范，支持I2C和I3C串行总线，适用于DDR5服务器RDIMM和LRDIMM内存模组。TS作为SPD芯片的从设备，可以工作在时钟频率分别高达1MHzI2C和12.5MHzI3C总线上；CPU可经由SPD芯片与之进行通讯，从而实现对内存模组的温度管理。TS是DDR5服务器内存模组上重要组件，目前主流的DDR5服务器内存模组预计将配置2颗TS。

（3）电源管理芯片（PMIC）

公司与合作伙伴共同研发了符合JEDEC规范的DDR5第一子代低/高电流电源管理芯片（PMIC）。该芯片包含4个直流-直流降压转换器，两个线性稳压器（LDO，分别为1.8V和1.0V），并能支持I2C和I3C串行总线，适用于DDR5服务器RDIMM和LRDIMM内存模组。PMIC的作用主要是为内存模组上的其他芯片（如DRAM、RCD、DB、SPD和TS等）提供电源支持。CPU可经由SPD芯片与之进行通讯，从而实现电源管理。低电流电源管理芯片应用于DDR5服务器较小电流的RDIMM内存模组，高电流电源管理芯片则应用于DDR5服务器较大电流的RDIMM和LRDIMM内存模组。

3.6、多条产品线齐发力，未来市场空间宏大

通过对澜起各条产品线的分析，未来DDR5世代产品RCD、DB芯片、配套芯片SPD、TS、PMIC芯片将持续放量，五年后为行业带来约27亿美元市场空间。DDR5产品主要应用于PC和服务器，考虑到服务器和PC渗透率已较高，我们假设未来5年PC和服务器出货量以2%增长。根据Yole预测，DDR5产品将于2022年开始逐步渗透，2023年占领主要市场，价格也将显著高于DDR4产品，到2025年基本完成对整个市场的渗透。服务器存储容量和速度不断提升，对单个内存颗粒数据传输提出更高要求，因此随着数据量的不断增大，我们预计DB芯片的配置率将逐步提升。五年后总共为行业带来27亿美元左右的市场空间。

4、新业务布局：津逮平台整装待发，PCIeRetimer前景广阔

4.1、津逮平台：信息安全至关重要，国产替代空间广阔

津逮®服务器平台主要由澜起科技的津逮®CPU和混合安全内存模组（HSDIMM®）组成。该平台具备芯片级实时安全监控功能，可在信息安全领域发挥重要作用，为云计算数据中心提供更为安全、可靠的运算平台。此外，该平台还融合了先进的异构计算与互联技术，可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是公司推出的一系列具有预检测、动态安全监控功能的x86架构处理器，适用于津逮®或其他通用的服务器平台。

2020年公司推出了第三代津逮®CPU产品，以更好满足数据中心、高性能计算、云服务、大数据、人工智能等应用场景对综合数据处理和计算力日益提升的需求。相较于第二代产品，第三代津逮®CPU采用先进的10nm制程工艺，支持64通道PCIe4.0，最高支持8通道DDR4-3200内存，单插槽最大容量6TB。其最高核心数为28核，最高基频为3.1GHz，最大共享缓存为42MB，实现了较大幅度的性能提升。

此外，第三代津逮®CPU显著提升了各种标准的加解密、验签、数据完整性等密码应用的运算性能；丰富了内存保护机制，可对不同内存区域或内存全域进行加密保护；内置增强型深度学习加速技术，带来了更为出色的人工智能推理和训练能力。该款服务器CPU支持澜起科技独有的安全预检测（PrC）技术，适用于金融、交通、政务、能源等对硬件安全要求较高的行业。混合安全内存模组采用公司具有自主知识产权的Mont-ICMT®（Montage,Inspection&ControlonMemoryTraffic）内存监控技术，可为服务器平台提供更为安全、可靠的内存解决方案。目前，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。

4.2、高速互联趋势下，PCIeRetimer芯片前景广阔

PCIeRetimer芯片是适用于PCIe高速数据传输协议的超高速时序整合芯片，这是公司在全互连芯片领域布局的一款重要产品。近年来，高速数据