【光大海外】深度探究IP核霸主ARM,AI时代的机会与挑战
(以下内容从光大证券《》研报附件原文摘录)
【特别提示】本订阅号中所涉及的证券研究信息,均取自于光大证券已正式外发研究报告,由光大证券海外研究团队(TMT/消费/医药/制造等)编写,仅面向光大证券专业投资者客户,用作新媒体形势下研究动态的宣传。研究报告有时效性,任何研究报告内容仅代表报告外发时特定时点的研究信息汇总,任何关于研究报告、研究观点的解读,请联系对口销售或具体研究员。非光大证券专业投资者客户,请勿订阅、接收或使用本订阅号中的任何信息。本订阅号难以设置访问权限,若给您造成不便,敬请谅解。光大证券研究所不会因关注、收到或阅读本订阅号推送内容而视相关人员为光大证券的客户。 报告发布信息 报告标题:《深度探究IP核霸主ARM,AI时代的机会与挑战——ARM(ARM.O)投资价值研究报告》 报告发布日期:2024年5月7日 分析师:付天姿,CFA,FRM(执业证书编号:S0930517040002) 联系人:董馨悦 往期回顾 【光大海外】ARM:FY24Q3业绩和Q4指引超预期,强劲AI需求提供增长新动力 【光大海外】AI终端成CES 2024焦点,芯片&终端厂商助力AI PC迈向AI On阶段 【光大海外】“AI核弹”Blackwell发布,英伟达向AI软硬一体平台转型 【光大海外TMT】AI PC、AI手机和AI处理器密集发布,边缘AI成硬件厂商布局热点 要点 Arm是全球IP核行业龙头,担当芯片设计环节的技术基底。Arm为芯片设计厂和IDM提供IP,收取IP授权费,并在芯片最终生产放量时抽成IP版税费。Arm抓住RISC在移动端的低能耗优势,目前占据手机架构超99%的份额,在IP核行业市占率达41.1%,拥有高通、苹果等众多大型客户。 IP核受益于AI新增需求+芯片需求提升+Chiplet+科技巨头自研芯片等行业趋势,Arm长期增长逻辑清晰。半导体发展趋势利好Arm:1)半导体出货量增长和设计难度提升,驱动客户对IP需求持续增长;2)Chiplet趋势下Arm可输出IP硬核,其高价值有望构建Arm新增长点;3)科技巨头自研芯片趋势为Arm输入新客户,促进Arm对数据中心领域加速渗透;4)AI浪潮成为新增动力,短期帮助Arm获得更多授权订单,中长期英伟达超级芯片出货驱动版税收入,长期将使需求提升、版税费率增长、市场份额提升等Arm利好因素进一步增强。 Arm具备内生增长动力,v9新架构预计未来三年内持续拉升版税费率。Arm拥有强大技术护城河,专利数超6800个,近三年研发费用率超40%。推出全新v9架构,技术迭代成为版税费率的核心增长引擎,叠加TCS整体解决方案的推动,我们预计平均版税率将从FY23年的1.7%提升至2.0%以上。同时,订阅制收费有望吸引新客和增加客户粘性,驱动授权收入增长。 针对下游需求构建“TAM增长x市占率提升x版税率提升”三重增长动力,挖掘PC、云计算和汽车等领域增长潜力。通过量化测算Arm的终端产品、基础设施、物联网和汽车等四类下游需求,我们判断终端、基础设施芯片和汽车的版税收入FY24-FY26内将较快增长。1)终端:手机处理器市场受版税率提振;AI PC利好 Arm提升PC市占率;预计FY24/25/26终端版税收入的同比增速为3%/30%/27%;2)基础设施:Arm预计云计算TAM未来三年CAGR为16.6%,同时Neoverse系列和巨头自研芯片趋势有望将Arm市占率由10.1%进一步推高,叠加版税率随IP产品迭代而增长,基础设施版税收入将受到三方合力,预计FY24/25/26基础设施版税收入的同比增速为29%/65%/39%;3)汽车:智能化驱动汽车半导体TAM,预计FY24/25/26汽车版税收入的同比增速为21%/36%/31%,未来将持续增长。 盈利预测、估值与评级:AI助力Arm业绩在FY24-FY26高增长,预计FY24授权收入因大客户订单落地而增长,FY25-FY26版税收入有望快速提升,除版税费率提升的内生动力外,下游PC、服务器、汽车等领域具备TAM增长或市占率提升的机遇,预计FY24-FY26 Non-GAAP净利润为12.7/16.2/21.8亿美元,折合EPS为1.24/1.57/2.12美元,现价101.7美元对应FY25预测市盈率65X。我们认为①近三年基本面业绩高增长,行业层面受益于“AI 算力热潮+半导体复苏”大趋势,公司层面具备版税费率增长、市占率提升等机遇;②PEG估值仍低于同业平均,强劲基本面和AI算力概念有望助其估值提升;③后续具备AI算力+AI终端产品落地+巨头自研芯片等事件催化,有望同时驱动业绩增长和估值抬升。首次覆盖,给予“买入”评级。 风险提示:Arm中国业务不确定性的风险;Arm与高通存在诉讼风险;Arm受到RISC-V架构挑战的风险;地缘政治风险;软银集团减持Arm股票风险。 目录 正文 投资聚焦 关键假设 1、授权和其他收入:假设FY24-FY26传统授权模式的营收同比增速为10%/10%/10%,假设FY24-FY26的ATA和AFA客户数分别为34/43/49和223/235/245个,进而预测FY24-FY26授权收入同比增长41%/20%/13%; 2、版税收入:我们分别假设FY24-FY26期间各芯片下游领域TAM增速、Arm市占率和版税费率,预计FY24-FY26整体版税收入同比增长7%/29%/27%; 1)终端市场事业部:①手机应用处理器,假设FY24-FY26的TAM同比增速为-1%/9%/11%,版税费率为2.2%/2.6%/2.9%,市占率维持在99%;②消费电子相关芯片,假设FY24-FY26的TAM同比增速为-16%/11%/21%,市占率33%/38%/41%,版税费率为2.0%/2.3%/2.6%; 2)基础设施事业部:云计算,假设FY24-FY26的TAM同比增速为4%/15%/12%,市占率为12%/18%/22%,版税费率为2.7%/3.1%/3.4%; 3)汽车事业部:假设FY24-FY26的TAM同比增速为3%/12%/15%,市占率为45%/49%/52%,版税费率为1.7%/1.9%/2.1%; 4)物联网事业部:假设FY24-FY26的TAM同比增速为2%/4%/12%,市占率为64.5%/66.0%/67.5%,版税费率维持在1.4%。 我们区别于市场的观点 利用“TAM增长x市占率提升x版税率提升”搭建更细化的业绩预测方法。Arm官方仅将收入拆分成版税收入和授权收入,拆分颗粒度粗糙。我们将版税收入拆分至终端产品、基础设施、汽车和物联网四大事业部,分别假设TAM增速、Arm市占率和IP版税费率增幅,计算得到细分领域版税收入的同比增幅。 区别的观点:1)市场普遍担忧Arm受RISC-V架构挑战,但通过综合比较,我们判断五年内RISC-V对ARM的替代风险可控;2)市场普遍担忧高通诉讼案,但通过推演诉讼三种可能结果,我们判断诉讼短期不会对Arm造成实质影响。 股价上涨的催化因素 1)AI算力市场规模增长有望超预期,使用Arm Grace CPU的英伟达超级芯片出货量超预期;2)亚马逊、微软、谷歌等云厂商同Arm合作开发自研数据中心CPU芯片;3)FY25期间AI PC终端产品陆续发布,落地性能表现超预期;4)半导体复苏进展超预期,提振搭载Arm的芯片出货量;5)大客户签订合同。 公司估值与评级 AI助力Arm业绩在FY24-FY26高增长,预计FY24授权收入因大客户订单落地而增长,FY25-FY26版税收入快速提升,除版税费率提升的内生动力外,下游PC、服务器、汽车等领域具备TAM增长或市占率提升的机遇,预计FY24-FY26 Non-GAAP净利润为12.7/16.2/21.8亿美元,折合EPS为1.24/1.57/2.12美元,现价101.7美元对应FY25预测PE 65X。我们认为①近三年基本面业绩高增长,行业层面受益于“AI 算力热潮+半导体复苏”大趋势,公司层面具备版税费率增长、市占率提升等机遇;②PEG估值低于同业平均,强劲基本面和AI算力概念有望助其估值溢价增长;③后续具备AI算力+AI终端产品落地+巨头自研芯片等事件催化,有望同时驱动业绩增长和估值抬升。首次覆盖,给予“买入”评级。 1 公司简介:因移动终端趋势而生的IP核龙头,成为芯片设计环节的技术基底 1.1、简介:公司拥有ARM架构,出售芯片IP核 Arm(全称Advanced RISC Machines Ltd),中文名称安谋公司,成立于1990年11月,是一家总部位于英国剑桥的半导体设计公司。Arm是ARM架构(全称Acorn RISC Machine)的IP所有者和开发商,该架构被用于全球绝大多数智能手机CPU内核。Arm的主要业务是向半导体设计公司设计和授权各类芯片IP核,简化芯片设计流程。2016年7月,软银斥资240亿英镑(折合320亿美元),以全现金方式收购Arm;2023年9月14日,软银出售Arm 10%的少数股份以帮助Arm实现在美国纳斯达克市场上市,软银保留其余的约90%股份。 1.2、业务:IP核是芯片设计的技术基石,助力半导体产业加速迭代 IP核被称为“半导体皇冠上的明珠”,提供芯片设计的核心技术底座。Arm主要业务是为芯片设计厂商提供IP核授权。IP核是芯片中具有独立功能的集成电路模块的成熟设计,如果将集成电路设计看作搭建房屋的过程,IP核就相当于施工中所需的图纸。芯片设计厂商等客户获得Arm IP授权后,可将外购的多个IP核与自主设计的电路部分拼接成一个复杂芯片。通过在芯片设计环节采用成熟且经过验证的IP核,可降低设计门槛、缩短设计周期、降低设计成本和失败风险,帮助芯片厂商快速响应市场需求。 IP核种类丰富。按照交付方式,可分成软核、固核和硬核。1)IP软核:经过行为级功能验证和优化的RTL代码,不含任何物理实现信息,只以HDL文本形式提交给用户,后续结构设计灵活度高,类似房屋的设计图纸而不涉及具体施工细节;2)IP固核:以网表形式提供,完成了门级电路综合和时序仿真等设计环节,但布线设计仍有调整空间,类似房屋渲染效果图,而实际成品仍可改动;3)IP硬核:提供形式为版图,与成套工艺绑定,确保了产品实施路线的稳定性,但不具备任何应用灵活度,类似具体的房屋施工图。客户可以根据自身的业务需求和技术实力,选择合适的IP核类型和设计灵活度。按照设计产品的类型,可分成处理器IP、接口IP、存储IP和模拟IP等。其中Arm主要以处理器IP为主。 IP行业集中度高,Arm位居绝对龙头。IP核行业于90年代开始快速发展,行业主要厂商几经更迭,当前市场竞争格局稳固,行业高度集中,2022年IP行业CR3与CR10分别高达66.1%和80.3%。处理器IP(包括CPU、DSP以及GPU)市场营收占总IP市场营收的近50%,而Arm作为处理器IP市场的绝对龙头,在IP核市场营收占比高达41.1%,远高于第二名Synopsys 的19.7%。 1.3、发展史:乘移动互联网之风,ARM成长为IP核龙头 1.3.1、半导体产业分工细化趋势下,IP核行业应运而生 三次产业转移推动半导体产业分工细化,芯片设计环节进一步拆分出IP核。自20世纪60年代半导体产业在美国发源以来,全球半导体行业经历了三次产业转移。第一次产业转移中,半导体系统装配、封装测试等低利润环节转移到日本,借助家电市场的发展,IDM模式迅速崛起。其后,台积电和联电的诞生推动了第二次产业转移,使美、日半导体产业由IDM模式逐渐过渡发展出专注设计的Fabless模式。21世纪初,随着终端平台从PC向手机端迈进,产品复杂度上升,芯片设计难度加大,研发资源和成本增加,全球半导体产业分工继续细化,芯片设计产业进一步分拆为IP核、EDA工具及设计咨询服务等子行业。 IP核加快芯片设计、制造到出货的流程,成为芯片设计的技术支撑。EDA工具的成熟使得IP核行业迅速发展,成为了半导体设计环节的重要组成之一。产业转移与技术升级同时带来了成本、风险和设计难度的提升。芯片设计公司需要快速响应市场、持续高频迭代产品,使其满足低成本、低风险、高性能、灵活设计的需求,IP核可提供经过验证、可重复使用的芯片设计模块,从而缩短设计周期、减少设计成本以及降低失败风险,因此IP核逐渐被芯片设计厂商采用。 1.3.2、紧抓PC向移动端转型大势,Arm依赖RISC指令集崛起 终端设备向移动端转型的趋势助力Arm业务快速增长。1985年,Arm的前身Acorn研发出基于RISC的ARM架构,但在PC领域难以与当时的行业标准x86架构抗衡,后续与苹果合作的掌上电脑微处理器也并未得到市场认可。屡屡受挫后,Arm开始转向IP授权模式。进入21世纪,随着手机市场的高速发展,PC行业开始向移动终端转型,对低功耗、高效能芯片的需求完美契合ARM架构的优势,因此ARM架构打败x86架构占据移动端市场。同时,具有开创意义的IP授权商业模式也帮助Arm迅速获得市场份额,先后与诺基亚、三星、苹果、高通等合作开发处理器芯片,逐渐形成其在移动互联网时代的统治地位。 Arm采用契合移动终端需求的RISC架构。ARM架构所使用的RISC即精简指令集,与复杂指令集CISC相比,RISC架构更加简化,每条指令执行时间短,通过更多的寄存器进行操作。RISC架构能够在提供高性能的同时减少功耗,使其更符合移动设备对功耗和能效的双重需求。此外,RISC架构由于其精简设计,更容易实现高度优化的编译器,进一步提升了其在手机应用场景下的性能表现。 持续收购完善生态体系,ARM逐步成长为IP核行业龙头。在移动终端市场取得成功后,Arm开始加速收购步伐,在IP核、芯片设计领域继续补齐技术实力,并收购软件开发工具、调试厂商和一些重点下游应用(如物联网)厂商,持续完善公司生态布局。经过多年技术积累和市场深耕,Arm成长为处理器IP核市场的绝对龙头,以2022年41.1%的市占率稳居总IP核行业第一。 1.3.3、ARM成为移动互联网时代的芯片设计底座,重要战略地位促成ARM高估值上市 软银、英伟达两大收购案凸显Arm重要战略地位。Arm在处理器IP市场的优异表现吸引了软银的兴趣,软银看好未来人工智能和物联网市场的潜力以及Arm在芯片产业链上游所具有的技术能力,于2016年以320亿美元对Arm完成全部股份收购;但随后软银以80亿美元的价格将ARM 25%的股份出售给其旗下的愿景基金。2020年,英伟达公开表示计划以总价值400亿美元的股票和现金从软银手中收购Arm,以加强其在CPU领域的布局,并构建云到端的全面竞争优势。然而鉴于Arm作为核心技术战略地位突出,英伟达对Arm的收购案最终在竞争对手和各国反垄断调查的影响下被迫终止。 布局基础设施与汽车领域,半导体复苏与重要市场地位促成高估值上市。软银入主后围绕物联网业务制定的市场策略收效甚微,在英伟达收购失败后,Arm调整了业务重心,开始转向数据中心、网络设备和汽车领域。得益于5G智能手机、5G基站网络设备和服务器出货量的增长,公司全球业务开始恢复增长。2023年8月,软银从其所属的愿景基金以640亿美元的估值收购Arm 25%的股权,为上市铺路;2023年9月14日,ARM通过美股IPO上市,作为芯片设计行业的技术底座,发行价高达51美元,发行市盈率104倍,对应市值高达545亿美元,成为2023年全球最大IPO。Arm的上市还吸引包括台积电、英特尔、联发科等公司分别投资约1亿、6000万和2500万美元作为基石投资者,共同构建基于ARM架构的庞大芯片生态。 1.4、产品线:手机处理器IP作为拳头产品,多产品线拓展想象空间 以IP核产品为核心,Arm配备全面的产品矩阵与软件生态。Arm为芯片设计与制造提供一整套全面完整的解决方案。1)ARM架构作为一种低功耗、高性能的指令集架构,是公司IP核产品的底层技术支撑。2021年3月发布的Arm v9是十年来的第一次Arm架构更新,相比V8架构在性能、安全性和DSP及机器学习功能上有显著提升。2)基于ARM架构公司推出一系列IP核产品,涵盖芯片设计所需的各类逻辑或功能单元,以及经过验证和优化的物理IP。3)Arm同时配备庞大的芯片设计环节需要使用的软件生态和工具链,帮助客户显著缩短研发时间,或通过“Built on Cortex”等定制服务满足客户特殊的产品需求。 移动端市场一枝独大,Cortex系列产品贡献主要营收。凭借高性能和低功耗的特性,Arm架构在移动设备、汽车、物联网等领域获得了广泛应用,其中Cortex系列更是成为移动端市场的主流处理器IP。为了满足客户多元化的产品需求,Cortex旗下有四大子产品线:1)面向应用场景的Cortex-A系列,针对高性能计算、运行丰富操作系统及提供交互媒体和图形体验的应用领域,如智能手机、平板电脑、汽车娱乐系统、数字电视等产品。2)面向实时应用的Cortex-R系列,主要针对汽车制动系统、动力传动解决方案、大容量存储控制器等实时应用。3)面向各类嵌入式应用的Cortex-M系列,主要针对成本和功耗敏感的应用,如智能测量、人机接口设备、汽车和工业控制系统、家用电器等。4)针对客户高性能需求、主打定制化的Cortex-X系列。Cortex-X Custom(CXC)计划允许客户在通用Cortex-A性能、功耗和面积设计范围的基础上进行调整,针对客户需求打造定制化处理器IP,Cortex-X被广泛使用在三星、高通、谷歌和联发科等大型客户的高端智能手机设计中。2023年5月推出的Cortex-X4是Arm迄今为止性能最高的处理器核心。 GPU双系列并行发力,覆盖大多数端侧应用场景。图形处理GPU方面,Arm具有两大GPU IP:Mali系列和Immortalis系列。Mali系列提供高性能图形处理能力以及灵活的配置选项,适用于移动设备、物联网设备和嵌入式系统等多种应用场景,已搭载到主流手机芯片如三星Exynos、联发科天玑、海思麒麟中。Immortalis系列则是Arm专为旗舰智能手机推出的高性能GPU系列,优化了机器学习能力和节能技术,强调手机顶尖的游戏效果及图形体验。2022年6月推出的Immortalis-G715是第一款在安卓移动设备上支持硬件光追功能的GPU,联发科天玑9200搭载了此款处理器,拥有11个图形计算核心,性能较上一代提升32%,功耗降低41%,GPU能效接近苹果A16水平。 顺应云计算及AI发展趋势,Arm发展服务器和NPU产品线。由于高性能和软件生态,服务器CPU市场长期由英特尔和AMD等x86 CPU供应商主导,Arm市占率较低。为加大渗透服务器市场,Arm推出了针对基础设施终端市场的Neoverse系列解决方案。该系列IP由追求极致性能的V系列、注重能耗均衡的N系列以及专门为吞吐量需求设计的E系列组成,适用于高扩展性的云端至边缘基础设施。以Amazon Graviton2搭载的Neoverse-N1为例,相较Cortex-A72,Neoverse-N1在数据中心负载下有2倍的矢量性能表现以及5倍的机器学习向量性能提升。Neoverse系列对比x86架构产品具备成本和能耗优势,预计Arm在服务器领域的市占率将呈现逐步上升趋势。Arm还注意到AI浪潮下机器学习能力向边缘端迁移的趋势,适时推出用于加速神经网络推理过程的Ethos NPU系列IP,已推出三个产品,其中Ethos-U55及Ethos-U65专为面积受限的嵌入式及物联网设备打造,Ethos-N78则面向多个市场,可以满足手机、个人电脑、AR/VR、汽车ADAS系统等多应用场景的机器学习需求。 Arm配备系统IP、安全IP和物理IP,确保芯片高效设计和制造。1)系统IP方面,Arm制定了名为AMBA的标准化总线架构规范,定义了在SoC中各个IP模块之间的通信接口和交互方式,并配套提供经过硅验证的互连、系统控制器、调试和跟踪等系统IP,搭配Cortex系列或Mali系列处理器使用,可在优化IP核性能的同时简化芯片设计过程。2)安全IP方面,Arm推出TrustZone安全方案,基于CryptoCell和Cryptoisland两大安全IP为Cortex-A和Cortex-M系列产品提供支持,通过专用的安全指令集以及高度隔离的安全域,保护敏感数据和外设免遭攻击。3)物理IP方面,Arm通过与EDA供应商及代工厂(三星、台积电和联华电子等)密切合作,优化其在250nm至3nm工艺节点上的技术,确保其处理器IP核的客户在不同制程工艺下均以最佳实践路径进行晶圆制造。 1.5、收费模式:按IP层级进行授权收费,版税收入贡献主要营收 Arm根据客户类型、授权权限、产品灵活度等维度,分成四种收费模式。分别为架构许可协议(ALA)、技术许可协议(TLA)、Arm Flexible Access(AFA)和Arm Total Access(ATA): 1)传统收费模式——TLA与ALA:Arm早期主要通过TLA模式向客户进行IP授权,客户需要支付被采用的IP核产品对应的授权费。而对于部分希望针对其特殊需求而定制的大型客户,Arm通过ALA授权允许其基于ARM指令集架构自行设计处理器IP核。根据Arm 2015年披露的数据,共有Applied Micro、博通、凯为、苹果、华为、英伟达、AMD和三星八家公司获得了64位ALA授权。 2)订阅制收费模式——AFA与ATA:2019年Arm推出AFA计划,客户只需缴纳一定数额的年费即可访问AFA组合中的80多种产品,直到客户选定IP产品并完成芯片设计后,再支付具体IP授权费。2021年,Arm在AFA计划的基础上针对大型客户推出ATA计划,允许大客户根据自身情况任意选取产品组合范围,支付年费后即可随意访问并使用IP核产品,无需额外缴纳授权费。 订阅制AFA & ATA计划灵活度更高,未来收费模式将由传统向订阅制转变。先设计后付款的机制显著降低了客户的风险成本,进而吸引更多潜在客户选择Arm产品进行开发和应用。同时,ATA将一次性授权费转化为年费交付的模式也使Arm的收入更加平滑。在亚马逊AWS、英飞凌科技、微软等大型公司陆续加入ATA计划的背景下,我们预计订阅制模式对应的收入贡献将继续增加。 Arm营业收入被拆分成授权和版税两部分。Arm设置了四类收费模式,但公司营收只分成授权收入和版税收入两项,其中授权收入在IP核被客户采用时一次性收取(ATA将授权费分摊到年费中),版税收入则是在芯片出货后,从每一笔芯片销售中按一定比例进行抽成。其中授权收入和版税收入根据合同具体情况有不同的金额/费率范围: 授权收入根据技术先进程度、合同期限和使用范围等分为七个级别。最底层的Academic/Research和Design Start仅用于研究,不可商用。Multi/Single Use允许客户在一个或多个芯片产品中使用单个IP核,如果客户希望将单个IP核应用于更多的项目,就需要升级成不对使用范围设限的Term许可。Perpetual在IP核的使用范围与Term许可类似,但取消了授权时长限制。Subscription提供Arm全IP产品组合的授权。Arm的最高级别授权是Architecture,客户可获得架构规格和兼容性测试套件并自行开发ARM架构IP核。每个许可级别都有其特点和适用范围,客户可根据具体预算、设计能力和需求进行选择。 授权权限的级别越高,Arm收取的授权费也越高。通过分析Arm官方授权层级表,可以看出Arm针对授权年限越长、使用范围越大、IP核产品组合越多的授权合同,会收取更高的授权费。我们判断,由于ALA授权的产品是指令集架构,灵活度高且赋予客户更大定制修改权限,传统收费模式中ALA的授权会高于TLA;对于订阅制收费模式,由于计划涵盖的IP核更多且需要分摊一次性授权费,ATA的年费会高于AFA年费,因此ATA更适合产品线多元、芯片出货量高的成熟厂商,而AFA则为处于研发和探索阶段的初创公司提供了低风险选项。 Arm版税收入主要受版税费率的影响,而版税费率与IP核技术先进程度以及交付类型相关。1)架构迭代推动新系列产品费率增长。基于v7及之前架构的IP核版税费率在1%左右,而基于Arm v8架构的IP核版税费率可提升至2%及以上;根据Arm官方,基于v9架构IP核的版税费率为v8架构的两倍,截至FY24Q3,基于v9架构的版税收入已贡献总版税收入的15%,仍有提升空间。2)交付类型也影响版税费率,系产品完善程度不同对应的Arm预研发成本不同。指令集架构产品完备程度低,给予客户的定制空间更大,因此对应的版税率相较经过预先设计和验证的IP软核产品更低;同时IP软核只提供“设计图纸”,相较已完成结构设计和物理验证的IP硬核费率更低。当前,针对Arm的多元化产品线,Arm的平均版税费率在1~2%的区间内。 版税收入贡献Arm的主要营收。Arm在招股说明书中披露,FY21-FY23版税收入分别占总营收的65%/58%/63%,FY24Q3版税收入和授权收入分别占比57%和43%,版税为公司主要收入来源。版税收入一定程度上依赖半导体发展周期,芯片ASP与芯片出货量变动均会引发Arm版税收入变化,从而影响公司业绩。然而Arm中国不同于Arm整体收入结构,在FY23出现授权及其他收入大于版税收入的情况,FY23期间,中国地区授权及其他收入占比16%,版税收入占比8%,这可能是中国政策鼓励芯片设计初创公司发展,助推新签约许可客户数增加所致。 1.6、客户:客户集中度高,长约大客保障业绩稳定 收入高度集中,Arm寻求通过ATA模式加强大客户合作。Arm下游客户包括芯片设计厂商、晶圆代工厂商和IDM等,且收入高度集中于几家头部的芯片设计大厂客户。FY2023,Arm的前3大客户贡献约44%收入,其中第一大客户是Arm中国,占比24%。同时,更具灵活性的ATA模式的推出也帮助Arm进一步巩固与更多大型客户的合作,如亚马逊AWS、英飞凌、微软、恩智浦半导体等大厂均与Arm达成了ATA协议。 英伟达、苹果长约稳定收入预期,订阅制模式提供持续营收来源。由于授权业务模式较为复杂,Arm并未披露其与头部客户的更多合同细节,但随着英伟达和苹果分别与Arm签署了长达20年新协议,可推测Arm与部分头部客户签订较长合约,这将对Arm业绩稳定性增加保障。根据FY24Q3财报,ATA和AFA在FY24Q3均有续约,订阅制模式产生的持续年费收入将使Arm营收增长变得更为平滑和可预见性。 强大技术实力成为吸引客户的主要动力,华为已成为ARM V9版本授权客户。华为据悉已获得ARM V9架构永久授权,进一步说明ARM架构相较RISC-V和国产自研仍具技术领先优势。我们看好Arm凭借其架构+指令集持续迭代和较为完善的生态系统,吸引以CPU为主的客户积极同Arm签订授权协议。 2 IP行业:下游芯片需求增长,半导体趋势赋予Arm长期增长潜力 IP行业规模预计持续增长,Arm作为龙头有望享受增长红利。IP核行业近年来增长迅速,2022年市场总规模达到66.77亿美元,同比增长20.2%,IP核行业有望随半导体行业发展维持增长动力。考虑到Arm是IP核行业的绝对龙头,我们看好它将更有可能享受IP核行业发展红利,带动其业绩高增。 我们判断Arm业绩具备高增长性。Arm将受益于半导体行业发展趋势,业绩有望受①下游芯片市场规模增长、②Arm市占率提升和③Arm收取版税增长等三个增长引擎驱动。我们具体对下游芯片市场进行测算,将以上三个增长因素进行定量分析,判断得到Arm的终端产品、基础设施和汽车市场对应的版税收入同比增长强劲。 2.1、AI算力+巨头自研芯片+芯片需求提升+Chiplet,赋予Arm长期增长动力 2.1.1、AI算力浪潮推动授权和版税业务进一步增长,CPU结合GPU在未来大有可为 在下游周期复苏、v9架构迭代之外,强劲AI需求为Arm带来增长新动力: 1)短期:AI帮助授权业务获得更多新签IP授权订单。FY24Q3授权业务营收3.54亿美元,同比增长18%,系AI趋势驱动客户加大技术投入,进而签订更多先进CPU和AI加速类产品(如NPU)的IP授权。我们预计AI对授权业务的助力有望至少持续到FY24Q4。 2)中长期:英伟达GH200和GB200超级芯片逐步出货,Grace CPU帮助ARM架构向AI算力领域渗透。CPU+GPU超级芯片是专为高性能计算和AI打造的异构加速平台,将GPU的高性能与Grace CPU的多功能性结合在一起,使其在AI任务中具备更高性能和生产力。英伟达于23年8月发布GH200超级芯片,由基于Arm的Grace CPU和英伟达H200 GPU共同组成。24年3月,英伟达发布GB200超级芯片,单颗GB200由1颗基于Arm的Grace CPU和2颗英伟达B200 GPU共同组成,考虑到未来AI训练和推理需求持续强劲,驱动GH200和GB200出货量持续增长,进一步推动ARM架构芯片在大规模AI和高性能计算的渗透,Arm版税收入将受益于AI算力浪潮。 3) 长期:一方面,版税业务方面,AI浪潮驱动下,版税费率增长、芯片设计需求提升、市场份额提升等趋势进一步得到强化。①版税费率:客户努力提升各类设备的AI计算能力,有望提高单个设备的IP数量和IP先进程度,助力Arm收取更高版税率;②芯片需求:AI浪潮提振芯片数量和单芯片所需的IP数;③市场份额:ARM架构在数据中心场景下将实现更优能效比并满足电力限制,Arm同微软、英伟达和亚马逊等公司的合作帮助其扩大市场份额,Arm的Neoverse等IP核受到具有AI芯片设计需求的客户欢迎。 另一方面,Arm可能同GPU公司构建CPU+GPU产品矩阵,合力打造AI芯片巨头。Arm大股东软银集团的创始人孙正义,正在寻求高达 1000亿美元的资金来资助一家芯片合资企业,其能够与Arm的CPU芯片设计形成互补,以与英伟达竞争并供应AI算力,此项目代号为“Izanagi”。若软银在AI算力的千亿美元布局落地,将进一步提升Arm在AI算力中的参与作用,帮助Arm收获更多AI算力的发展红利。 2.1.2、科技巨头积极自研芯片,帮助Arm在数据中心领域的市占率提升 苹果自研A系列和M系列芯片取得巨大成功,为业界树立自研标杆。面对安卓厂商围剿,苹果需要持续迭代出比竞品更强的性能并摆脱对三星芯片的依赖,A系列自研芯片应运而生。2010年苹果推出第一款内部设计的SoC——A4芯片,此处理器搭载Arm的IP核Cortex-A8。2012年,A6芯片第一次搭载基于ARMv7s指令集自主研发的“Swift”处理器核心,其性能介于Cortex-A9与Cortex-A5之间。在此之后,苹果A系列芯片均采用自研处理器IP核心,苹果正式进入芯片自研阶段。借由A系列的自研经验,苹果在2020年终止同英特尔在PC处理器领域长达14年的合作,推出首款Mac系列ARM架构芯片M1,在性能上一举超越MacBook Pro搭载的i9处理器。苹果取得的巨大成功为业界树立了自研芯片的标杆,也激励更多厂商开始采用ARM架构自主研发芯片。 亚马逊Graviton系列开启云厂商服务器芯片自研道路。云计算大趋势下,计算应用场景的复杂度倒逼芯片处理性能快速提升,以亚马逊为首的云厂商开始选择自研基于ARM架构的服务器芯片以满足高算力和低成本的双重需求。2021年亚马逊推出Graviton3,采用Arm Neoverse-V1内核,在浮点性能和机器学习性能方面较上一代都有较大提升。高性能之外,ARM架构的低成本、低功耗和高功效也帮助云厂商可以推出定价更低的服务,有力降低上云成本。作为拥有近30%市场份额的云服务领导者,亚马逊AWS依托ARM框架自研所取得的成功也开启了云厂商自研ARM架构服务器芯片的趋势。Graviton系列之后,更多云厂商加入自研芯片的行列,这将帮助Arm在云计算领域提升市占率。 Arm Neoverse平台的推出为各大云厂商在服务器芯片方面提供了更多元化的选择。在苹果、亚马逊和英伟达等成功范例的引领下,ARM架构服务器芯片的低廉价格与优异能效表现将推动更多云厂商拥抱芯片自研。Arm的Neoverse IP核分成V、N和E核三种核心,其中V系列追求极致性能、N系列注重能耗均衡、E系列专为吞吐量需求设计,其中V系列因性能强劲,在云厂商的自研CPU芯片中得到广泛采用。Arm公布Neoverse发展路线图,Neoverse V3待发布。根据Arm官方公布的Neoverse发展路线图,CSS V3、CSS N3和E3均在研发过程中,后续发布将进一步提升Arm在数据中心CPU IP上的技术竞争力。 云厂商加大自研造芯力度,多款新出的数据中心CPU采用Neoverse V2 IP。数据中心CPU的实际性能要综合考虑应用场景的工作类型,峰值性能和能效表现均为重要考虑因素。基于Arm架构的芯片一般都能达到高能源效率,因此近期多家云厂商发布基于Arm的自研数据中心CPU芯片。2023年底,亚马逊和微软相继发布了采用Neoverse V2的亚马逊Graviton 4和采用Neoverse N2的微软Cobalt 100;2024年4月,谷歌在Google Cloud Next 24上宣布了采用Neoverse V2的自研数据中心CPU Axion。相较x86处理器,Axion的性能高出50%,能效高出60%,将支持谷歌的搜索引擎和人工智能等一系列任务。 我们认为科技巨头自研芯片趋势进一步加速,将帮助Arm提升在数据中心等基础设施领域的市占率。 2.1.3、半导体市场容量扩大和芯片设计难度的提升,驱动IP核市场需求增长 在集成电路产量提升、电子下游应用拓展和芯片性能增强的趋势下,IP核对应的下游芯片市场规模扩大: 1)IP核需求伴随总芯片出货量增长。据IC Insight数据,2021年全球芯片出货量约3918亿颗,2022年芯片出货量持续走高并首次突破4000亿颗达到4277亿颗,实现9.2%的同比增速。芯片出货量爬升带来市场规模的高速增长,根据世界半导体贸易统计组织数据,2022年全球半导体市场规模为5741亿美元;而麦肯锡预计全球半导体市场将在2030年达到10650亿美元,2022~2030年均复合增长率为8.03%。市场容量持续扩张下,半导体厂商对芯片设计相关的IP核需求将持续增长。 2)下游应用拓展带动IP核品类和功能的丰富。在数字化和智能化趋势下出现如数据中心、物联网、自动驾驶等新的应用领域,带来对新的芯片品类和功能的需求,进而带来对新IP核的需求。例如自动驾驶需要完成从道路信息采集到汽车驾驶控制的瞬时处理和实时反馈,对中央处理器的算力要求极高,而高性能的CPU IP核能提供高精度浮点数串行计算能力,协助自动驾驶系统完成复杂的逻辑运算和决策控制。 3)芯片设计复杂度提升带动单芯片集成IP数的增长。根据IBS数据显示,以28nm工艺节点为例,单颗芯片中可集成的IP核数量为87个。当工艺节点演进至7nm时,单颗芯片可集成的IP数量达到178个。受益于先进制程持续迭代,单颗芯片的IP核技术含量不断提高,单颗芯片抽成的版税收入有增长动力,有望拉动IP授权厂商收入增长。 应用IP核降低芯片设计成本及风险,加快产品上市。随着工艺制程节点缩小,先进制程芯片的设计成本呈指数上升。根据IBS数据,2nm芯片的IC设计成本约为7.25亿美元,相比7nm芯片的2.49亿美元大约增长了2倍。同时,在高复杂度工艺下,芯片研发的失败风险也大幅上升。为了设计2nm芯片,IBS估计软件开发、验证和IP鉴定等步骤占总成本的71%。出于降低成本和风险、加速产品上市的考量,芯片设计公司开始更多地使用成熟可靠的IP方案。IP核通过可复用的技术模式实现价值共享,使半导体产业上下游都可以专注于自身优势价值的持续创新,从而推动行业整体效益提升。 2.1.4、Chiplet趋势为IP核厂商带来新业务模式和增长点 Chiplet实现IP核芯片化,助推后摩尔时代算力增长。Chiplet技术将复杂的SoC芯片按照不同计算或功能单元分解,分别采用最适合的半导体工艺制造,再通过先进封装技术彼此互联,最终形成系统级芯片组,以实现新形式的IP复用。在摩尔定律日趋放缓的背景下,Chiplet打破了掩模限制导致的芯片性能瓶颈,迎合了高算力和高性能的芯片应用场景需求。凭借大幅提高芯片良率并降低设计和制造成本的优势,Chiplet未来也将在AI大模型和边缘端获得更多落地应用。 Arm可为Chiplet输出IP硬核设计,预计提升单芯片IP价值量。依托Chiplet技术,芯片设计公司可以采购不同功能的IP核并结合自研模块进行集成,从而灵活平衡计算性能与成本,实现功能模块的最优配置。Chiplet技术的发展同时提供了新的产品形式和广阔的潜在市场,具有高端芯片设计能力的IP核供应商将有机会转变为Chiplet供应商。同时,由于IP硬核的技术含量更高,售出每一个Chiplet IP时Arm可获得更多版税收入,IP从软核向硬核转变所带来的大幅价值提升预计为Arm带来新业绩增长点。 2.2、下游芯片需求分析:手机出现复苏迹象,看好PC和服务器市占率提升,汽车远景广阔 Arm作为领先的IP核授权厂商,其盈利模式主要依赖芯片出货所产生的版税收入。版税收入受到半导体周期的影响较为显著,因此各下游应用领域的需求情况对评估Arm的业务增长十分重要。针对下游应用市场Arm划分了终端产品、基础设施、汽车和物联网四大事业部。 Arm版税收入的增长因素可以拆分为三个方面:①下游芯片市场规模的增长,这其中还可进一步拆分成设备出货量的增长和对应芯片ASP的增长;②Arm在下游芯片市场市占率的提升;③Arm向每个下游芯片市场收取的平均版税费率,这主要取决于IP核迭代需求和芯片复杂度等。 量化分析各下游芯片领域的市场规模、市占率和版税率,我们认为Arm在终端产品和基础设施领域的版税收入在未来三年内有较高增长性,汽车版税收入的长期增长空间可观。 2.2.1、终端产品:手机IP核版税有望提升,AI PC助力Arm同x86抢夺PC市占率 1)移动终端市场:看好Arm收取的IP核价值量随芯片ASP和版税率提升 移动终端市场包括移动处理器及调制解调器、蓝牙、NFC等其他移动芯片市场。 Arm的手机市占率基本饱和,未来通过手机出货量缓慢复苏、芯片ASP提升及版税率增长带动收入增长。Arm在移动处理器市场的成熟生态和技术优势使其市场份额多年保持在99%以上。虽然市占率难以继续提升,但Arm认为移动处理器市场规模将以6.4%的复合年增长率从2022年的299亿美元增长至2025年的360亿美元,而据EE Times Asia的测算,智能手机芯片市场(包括移动处理器及其他移动芯片)将在2026年达到接近600亿美元的规模,我们认为在手机出货量复苏和处理器ASP提升趋势带动下,Arm对应的移动终端市场需求将增长。 V9架构升级和TCS解决方案的推出为手机处理器对应的版税率带来提升空间。Arm v9架构相较上一代v8架构有较大的性能提升,同时TCS完善平台通过生态整合帮助客户大幅缩短产品上市时间。随着技术迭代和更多整体解决方案的推出,Arm有望在其最大的下游市场中率先实现基于新一代架构的版税费率提升,进而带动手机处理器的版税收入。 其他移动芯片市场规模预计保持稳定,Arm v7架构芯片的低定价难以带来版税增长。Arm预计其他移动芯片市场规模在2022年到2025年保持平稳,约为176亿美元。由于整体设计难度较低,其他移动芯片的平均价值较低,我们认为该市场需求主要依靠手机出货量拉动,未来手机出货量虽然存在缓慢复苏趋势,但整体由于手机设备已经成熟、未来增长空间不大。考虑到调制解调器、触摸控制器以及其他更简单的芯片仍采用Armv7架构,对应的版税率偏低且暂无提升动力,我们认为该部分市场很难带来显著版税收入提升。 2)消费电子产品市场:AI PC为Arm带来提升PC市占率和版税费率的机遇 消费电子产品市场预计中个位数增长,XR与可穿戴设备具有长期增长潜力。消费电子市场覆盖数字电视、平板电脑、笔记本电脑、XR耳机和可穿戴设备等方面。2022年Arm在消费电子市场的市占率约为32.3%,在能效与面积方面的优势使Arm Cortex-A系列CPU及Mali GPU等Arm IP核在消费电子产品中得到了广泛应用。Arm预计消费电子市场规模将从2022年约469亿美元增长至2025年的约532亿美元,复合年增长率为4.3%。设备细分市场方面,PC及平板电脑在2023年后的出货量增速偏低,但XR和可穿戴设备的市场规模由于受技术迭代和渗透率提升驱动,长期具备想象空间。 AI PC等AI+终端有望成为24年消费电子发展主线,帮助Arm在PC端的市占率提升。在AIGC科技浪潮下,用户端对AI应用需求的不断扩大促使大模型由云端向边缘侧迁移,以联想为代表的各大厂商开始推出AI PC系列产品,并将自2024年起陆续落地。由于ARM架构可以低功耗实现高性能,ARM架构的PC处理器在AI终端中的优异表现受到了芯片及设备厂商的青睐。除了已经发布的高通骁龙X Elite,据产业链消息,英伟达与AMD也计划研发ARM架构的PC芯片。我们认为Arm有望凭借AI PC趋势在未来的PC市场中进一步提升占有率。 2.2.2、基础设施:行业稳健增长,Neoverse及巨头自研芯片趋势帮助ARM向云计算领域进一步渗透 基础设施市场规模稳健提升,云计算贡献主要增长动力。在基础设施领域,Arm瞄准三大竞争市场:云计算、网络设备和其他基础设施。其中云计算市场包括服务器芯片、DPU和SmartNIC等产品;网络设备涉及基站设备和路由器等;其他基础设施则由各种技术组件和系统组成。根据Arm预计,云计算市场规模将从2022年的179亿美元增长至2025年的284亿美元,复合年增长率16.6%,贡献了基础设施市场主要增长动力。 云厂商自研芯片帮助Arm加速向云计算领域渗透。云计算市场历来由x86处理器主导,ARM架构长期只占据较低的份额。但自AWS 2018年第一代Graviton发布后,服务器芯片在云厂商自研趋势下出现向ARM架构转型的趋势。2022年Arm的云计算市场占有率约为10.1%,考虑到亚马逊、英伟达和微软都已经推出基于ARM架构的服务器CPU,随着未来自研CPU不断量产出货、取代外采芯片,我们认为云厂商自研芯片占比会不断提升,Arm与云厂商的合作将不断提升Arm在云计算市场的市占率。但是AI趋势同时会驱动智算中心AIDC在数据中心的占比提升,GPU对于云计算的重要性提升,可能会挤占云厂商对CPU服务器的投入,这可能对Arm不利。但我们判断,AI工作负载也需要通用计算协助,随着英伟达GH200和GB200超级芯片的量产,AI对Arm对应的CPU服务器市场的增长仍有驱动作用。 Neoverse整体解决方案帮助Arm与客户共同增长。Arm近年来在服务器方面的大力投入是推动ARM架构在云计算市场份额快速增长的主要内部因素。Neoverse三大产品线分别面向不同的应用场景,云厂商可根据成本预算和业务需求自由选择。配套的计算子系统(CSS)允许客户基于Neoverse系列进行定制设计,并大幅缩短产品上市时间。我们预计CSS的推出将推动更高的版税率,并配合ARM架构在云计算领域的进一步渗透为公司带来更多版税收入增长。 2.2.3、汽车:智能化为Arm版税收入带来长期想象空间 近两年汽车芯片市场增速渐缓,但智能化和电动化趋势使其具备长期增长潜力。Arm涉及的汽车半导体产品主要包括IVI、ADAS、发动机管理以及车身和底盘控制的芯片。根据Arm测算,汽车领域TAM将从2022年的188亿美元增长至2025年的约291亿美元,复合年增长率15.7%。然而近期部分汽车半导体产品面临降价,且汽车厂商价格战也进一步将价格压力传导给上游汽车芯片厂商,我们认为FY24的汽车领域TAM增速可能低于其预期,但考虑到汽车领域在向电气化、智能化方向发展的过程中催生了对车载计算能力的大量需求,因此我们认为汽车半导体市场具备长期增长动力。 布局IVI及ADAS领域,汽车智能化为Arm带来更多增长机会。2022年Arm在汽车市场的市占率约为40.8%,但在IVI和ADAS两大市场分别占据85%和55%的份额,技术优势突出。ADAS方面,虽然辅助驾驶领域龙头Mobileye开始选择基于RISC-V内核搭建混合架构,但英伟达和特斯拉等厂商仍然依赖于Arm CPU进行最新ADAS解决方案的开发,预计Arm市占率仍将增长。同时,ADAS的普及有望继续推升汽车芯片的ASP和Arm收取的版税率,拉动Arm在汽车市场的版税收入增长。 2.2.4、物联网:物联网版税收入的发展潜力仍待观察 物联网版税收入的发展潜力仍待观察。物联网及嵌入式应用市场涉及恒温器、无人机、传感器、机器人等多种设备。Arm预计工业物联网和嵌入式芯片市场规模将以6.7%的复合年增长率从2022年的415亿美元增长至2025年的约505亿美元,2022年市场份额为64.5%。版税率方面,虽然物联网仍存在应用领域拓展、技术逐步迭代等增长点,但考虑到物联网相关IP产品技术相对成熟,并包含低版税率的MCU等控制单元,版税率提升趋势较其他下游领域较弱;市占率方面,由于Arm当前64.5%的市占率较高,市占率大幅提升的空间有限,我们认为物联网事业部相较其他下游领域,版税收入的成长性偏弱,后续营收增速的提升可密切关注物联网市场的复苏进度。 3 公司分析:IP先进性构筑技术壁垒,v9架构对版税率的拉升作用 将在未来三年体现 3.1、 Arm研发实力强大,生态构建完善,短期不惧RISC-V挑战 3.1.1、依赖强大专利护城河,新一代架构v9进一步迭代技术 1)Arm拥有完善且强大的专利技术布局 高研发投入保证IP核技术领先。IP核研发的技术难度较高,在确保自身设计具备优秀性能的同时,还需要与芯片系统中的其他模块配合紧密。高通和三星等芯片设计厂商都曾投入大量资源自研IP核,但最终产品的性能也难以超越Arm公版架构。作为芯片设计的基底技术,Arm保持高强度的研发投入保证其技术优势。Arm招股说明书显示,公司FY23的研发支出为11.33亿美元,占总收入的比重达到42.3%,高于大部分科技公司。 大量专利技术布局构建技术护城河。Arm具备的专利数量非常可观,截至FY23,公司拥有或共同拥有已发布的专利数量约为6800项。其中Arm的核心专利之一可以显著减少CPU能耗并提高性能。Arm凭借其完善的专利布局或使RISC-V开源架构陷入专利陷阱并阻碍其发展,确保Arm在市场竞争中取得领先地位。 2)ARM架构能效比和性价比突出,积极由移动端向数据中心、物联网、汽车等领域拓展 与x86架构相比,Arm具有低能耗和高性价比优势。Arm架构在硬件逻辑的设计上相较复杂指令集架构更加简化。对比x86架构,Arm架构的核心数量更多,每瓦性能更好,能以更低的设计和制造成本提供均衡的能效表现。除了传统的移动处理器市场,Arm架构在数据中心市场中同样表现优异。由于支持多样化工作负载和良好的成本效益,Arm架构服务器能更好地满足现今微型数据中心的需求。随着Arm陆续推出针对数据中心、物联网、汽车等领域的新一代服务器产品,预计Arm未来将在更多下游市场与x86展开竞争。 与RISC-V架构相比,Arm架构灵活的功效配置覆盖更多应用场景。Arm架构与RISC-V架构都依赖于RISC指令集,功耗和成本均低于x86架构,但两者在技术特点和应用场景上仍有一定的区别。RISC-V架构对指令集进一步压缩,指令集特点是小型、简单和高效,同时通过模块化设计实现较高的可拓展性。Arm架构更注重功效,并根据具体应用场景设置特定的性能和功耗。综合来说,RISC-V的模块化方法提供了定制的可能性,而ARM的专用内核则更注重目标性能。RISC-V强调简单和开源灵活,更适合物联网场景;ARM凭借其专有技术和完善的生态系统,可应用于移动端、嵌入式系统和数据中心等多种领域。 3)新一代v9架构针对AI性能和安全性进一步迭代 Arm v9架构注重安全性与AI性能的增强,进一步拓展边缘应用场景。2021年Arm发布了最新一代Arm v9架构,是近十年来Arm架构的首次指令集大版本更新。Arm v9架构的主要变化是引入了新的安全性和矢量处理技术、增强了机器学习和数字信号处理功能并保持对Arm v8架构的兼容性。此次指令集更新中Arm将安全性升级置于首要位置,通过采用机密计算架构(CCA)实现对重要数据的隔离保护。而针对市场对AI性能的需求,Arm为v9架构开发了SVE2技术,大幅提升了在v9架构CPU上运行5G系统、虚拟/增强现实以及ML工作负载的处理能力。我们认为Arm v9架构的推出将推动Arm新一代产品在AI和重要数据处理领域的渗透,有望提升Arm在AI时代下的市场认可度。 3.1.2、持续补齐软件短板,在物联网、基础设施领域持续构建生态 在生态方面,ARM此前被人诟病的软件短板逐渐被补齐。目前所有的大型操作系统,如Linux、BSD、Windows等都可支持ARM架构。同时ARM架构也支持容器化技术(如docker、VMware、KVM和Kubernetes等虚拟化工具)的运行和CUDA及Java等编程语言的配置和执行。 Arm生态为物联网奠定信任根基。ARM是目前承载智能物联网边缘算力的主要架构,公司约70%的出货量来自物联网和嵌入式应用。Arm对物联网领域兼容性和安全性的贡献是Arm生态取得成功的重要原因。物联网从根本上改变了嵌入式计算对安全性的要求,Arm在2017年主导创建的PSA框架为互联设备提供了信任基础,从而推动了建立在RoT(Root of Trust)上的物联网安全开发。随着Arm物联网全面解决方案和基于ARM架构的可信固件陆续推出,Arm在以安全为宗旨的物联网设备中将得到更加广泛的认可和使用。 Neoverse平台通过产品、场景、生态多元发力,积极拓展服务器市场。过去基础设施领域长期被x86架构占据,为了进一步开拓数据中心市场,Arm在2018年推出了面向服务器的Neoverse系列IP,并凭借多样化的应用场景和完善的开发者生态迅速获得了大量采用。针对Neoverse平台,Arm积极与其云合作伙伴开展云原生软件基础架构、框架和工作负载的优化,使所有终端用户都可以在Arm架构上构建新一代应用程序。除了大型企业,越来越多的创业公司也开始基于Arm架构进行云服务领域的产品研发,Arm软件生态系统的优势与Neoverse平台技术相结合,将使更多客户采用从云到边缘的定制解决方案。 3.1.3、 面临RISC-V架构挑战,但风险近五年可控 RISC-V架构逐渐在不同领域中得到采用。RISC-V主要用在低功耗嵌入式系统和物联网设备,但目前也逐步拓展至数据中心、汽车、工业控制等领域。高通在近期宣布与谷歌合作设计基于RISC-V架构的可穿戴设备芯片,而Meta在AI芯片方面也选择RISC-V架构进行自研开发。在自研芯片大趋势和公司业务发展的刺激下,越来越多厂商开始试水RISC-V架构。 虽然RISC-V具备宽松的开放式免版税许可和更大的设计灵活性,但在技术性能和生态配套上较ARM架构仍有一定差距,我们认为五年内ARM架构的领先地位不会被撼动。 RISC-V架构IP相较同期发布的Arm Cortex仍存技术差距。SiFive于2022年发布的P670是目前性能最高的RISC-V架构处理器核心。与Arm Cortex-A78相比,P670拥有2倍的计算密度和近一半的面积,但单线程性能峰值落后约5%。虽然在整体性能上较为接近,但需要注意的是Cortex-A78于2020年发布,因此RISC-V架构的处理器IP在研发能力上与Arm仍具有2年左右的差距。P670更适用于可穿戴和物联网等场景,而RISC-V架构在其他领域的表现仍待观察。 生态配套方面的差距是RISC-V未能得到广泛推广的主要原因。Arm的客户包含高通、联发科、苹果等主要半导体厂商和科技巨头,拥有更广泛的硬件合作伙伴、软件工具和开发套件,同时支持众多主流操作系统以及实时操作系统,生态体系完善。为此,谷歌与英特尔等13家企业发起了RISC-V软件生态计划,旨在加速RISC-V架构的软件生态建设和应用商业化进程。综合来看,虽然RISC-V架构在开源社区的努力下正处于高速发展阶段,但想要达到与Arm相匹配的软硬件生态成熟度还需要较长的时间。 3.2、 公司具备内生增长动力,订阅制创新和版税费率提升分别驱动授权和版税收入增长 3.2.1、v9架构迭代成版税率提升驱动力,看好版税收入快速增长 搭载Arm技术的芯片在对外出售或内部使用时需抽成一定比例的版税。版税的具体收取方式有两种:1)对于在市场销售的芯片,Arm根据版税费率×芯片ASP×芯片出货数的公式计算版税收入;2)对于企业内部使用的芯片,Arm会与客户商定固定版税额。我们推测高通、英伟达、联发科、英飞凌、恩智浦及意法半导体等芯片设计厂商以芯片ASP的一定比例交纳版税,而苹果、亚马逊和微软等公司的芯片主要作为内部产品使用,将按照固定金额交纳版税。 Arm版税收入受到芯片出货量与单位芯片收取的版税两个因素影响。从下游市场看,使用Arm架构或IP核的芯片在FY23出货量达到300亿颗,累计达2500亿颗。考虑到市场需求仍存在增量空间,芯片出货量未来有望进一步提升。同时,FY21-FY23 Arm平均单位芯片版税收入也保持稳定增长。我们认为单位芯片收取版税的增长动力分别来自1)芯片ASP上升;2)版税费率提升。 1)芯片性能增强和制程工艺升级,芯片ASP具备上升潜力 随着市场对智能手机性能迭代速度的要求不断提高,厂商竞逐先进制程工艺并集成更高规格IP,从而推动智能手机芯片ASP上行。根据EE Times Asia测算,智能手机芯片整体ASP从2020年的31美元增至2023年的42美元,预计未来几年仍会以高个位数复合年增长率上升。 2)受益于Arm v9架构和TCS平台推出,版税费率具备提升动力 Arm v9架构迭代是版税费率提升的主要动力。当前Arm旗下IP产品平均版税率在1.7%左右。随着Arm架构迭代,采用先进架构的IP核版税费率将明显增长,据Anandtech报道,基于v8架构的Cortex-A系列处理器版税费率可达到2.0%以上,而基于v7及之前架构的IP核版税费率在1%左右,这说明底层大架构的技术迭代是Arm提升版税费率的主要驱动因素。依据v8相比v7的涨幅,结合FY24Q3公司表示v9新架构的版税率为v8架构的两倍,我们判断基于v9架构的IP核产品版税率可能在3%-5%,我们看好随着客户更多采用v9架构,Arm的平均版税率呈持续上升趋势。 IP授权模式具有价值累积效应,基于v9架构的收入增量仍需2-3年体现。观察历代架构产品带来的版税收入情况可以发现,每一代架构产品都需要经历一定研发和上市周期,在4-5年后才能充分扩大其市场规模。同时旧世代产品的收入在进入新架构发行周期后并没有急剧下降,而是随着时间推移保持相对稳定甚至略微增长。例如FY22期间,约50%的收入仍来自v7架构或更早的产品;截至最新的FY24Q3,基于v9架构的版税收入仅贡献总版税收入的15%。因此我们认为v9架构带来的版税收入提升在FY25和FY26才会充分体现,预计FY26后v9架构及IP核产品才会占据较大的版税收入比重。 TCS平台充分整合生态搭建整体解决方案。TCS提供涵盖CPU、GPU和系统IP等Arm最新IP的完整产品包,旨在通过整体解决方案实现产品在低功耗范围下的高性能表现,以满足客户的精准需求并加快产品从研发到上市的时间。配套的软件工具使开发人员能够方便地进行代码编写和部署,并借助解决方案堆栈持续迭代改进。除此之外,Arm还与台积电、三星、及英特尔代工厂进行合作完成制程工艺路线的预先验证,保证芯片设计和流片环节的无缝衔接。 TCS23面向高端移动终端市场,加速Arm v9架构渗透及版税率提升。TCS23的发布为Arm v9 CPU及GPU集群在新一代旗舰手机型号中的普及应用提供了一站式方案,其中联发科和三星作为Arm的重要客户,将借助TCS23平台在其新一代旗舰芯片中采用Cortex-X4和Immortalis-G720等最新IP产品,更先进的产品性能叠加一站式解决方案都将助力Arm芯片版税率进一步增长。 3.2.2、灵活的订阅制收费模式有望吸引新客和增加客户粘性,为授权收入增长注入动能 AFA计划有效扩大Arm用户基数,成为与RISC-V竞争的重要战略布局。通过Arm Flexible Acess计划,Arm瞄准物联网、无人机、相机和中低端消费设备等大众市场产品。虽然AFA计划的定价是中性的——它并没有提供授权费和版税上的优惠,只是将支付环节递延——但更低的进入门槛和完善的产品方案会刺激更多初创公司选择Arm架构进行开发,设计活动的增加将为Arm带来营收增量。与此同时,大量初创公司的涌入将进一步完善Arm生态,从而使Arm在与RISC-V等开源架构的竞争中获得优势。Arm推出AFA for Startups计划,规模不足2000万美元的半导体初创公司将免费获得芯片原型制作许可,这也会帮助Arm争取小微客户,以帮助Arm更好应对RISC-V的竞争。 订阅制收费模式的客户数量呈现持续增长趋势,驱动Arm授权收入增长。FY24Q3,Arm新签署5项ATA协议,使现有的ATA许可总数达到27个,其中包括了Arm前20大客户的一半以上,且有17家是Arm超过10年的客户,说明Arm的头部客户结构较为稳定且存在向订阅制模式转型的趋势;且FY24Q3期间新增的3家ATA客户为原有AFA升级到ATA协议,也体现出Arm的客户存在由AFA向更大订单协议ATA转变的趋势。AFA计划则要求客户每年进行续签,FY24Q3期间新签订单6个,帮助AFA总许可数达到了218个。同时根据FY24Q2业绩会,由于AI趋势带动更多客户的芯片设计需求,FY24H2会签约更多大客户订单,特别是FY24Q4会有较多大订单落地,带动授权收入同比较高增长。考虑到Arm仍在积极推进客户向订阅制模式迁移,预计未来客户数量将会继续增加,许可收入的可见性与平滑度也将有所提升。我们将密切跟踪Arm每季度披露的ATA和AFA客户数,并搜集合同签约的资讯。 3.2.3、Arm意欲转型OEM的商业模式,但此计划仅为远期愿景 Arm意欲效仿高通对OEM收取版税,或带来大幅收入增长。近年来Chiplet技术的突破和苹果及云厂商自研芯片成功的案例,说明Arm的客户不仅可以覆盖芯片设计厂商、IDM和晶圆制造厂,也能触达垂直集成芯片开发的OEM厂商。据产业链消息,Arm希望对版税的收费模式进行大幅调整,计划按终端产品售价抽成而非目前按终端产品对应的芯片ASP抽成,改革后的收费模式与高通类似。根据Strategy Analytic测算,2022年高通对每台终端设备平均收取3.5美元的版税,约为Arm的60倍。如果Arm的改革方案能顺利推行,将会为公司带来数十倍的收入增长,但目前该计划是非常乐观的远期愿景,具体推行进度和市场态度仍不明朗。 3.2.4、高通诉讼案短期不会造成实质性损失,反而有望迫使高通为Arm带来更多收入贡献 高通的低版税率可能是Nuvia诉讼案的重要导火索。2022年8月,Arm正式起诉高通和Nuvia,认为Nuvia未能销毁基于已终止的ALA协议开发的技术,并未经允许将其转让给高通。虽然Arm与其大客户高通的兵戈相向看似难以理解,但当我们分析对比高通与Nuvia向Arm所支付的版税率后,就可以发现端倪。据Strategy Analytics分析,考虑到高通芯片出货量大且高通作为Arm大客户具备较强的谈判筹码,高通的ALA合同中应该获得了较为可观的费率优惠;相比之下,Nuvia在被收购前与Arm签署的ALA版税率应当会明显高于高通,因此坚持让高通按照Nuvia ALA协议水平的版税费率向Arm支付Nuvia技术(包括新一代Oryon芯片)将为Arm带来相当可观的收入增长。 胜诉并非主要目的,Arm更希望通过和解提升高通新产品版税率。对于诉讼案细节我们不在此做过多展开,但从Arm与高通在本案中的立场和诉求出发,可以预见不同判决结果所带来的潜在影响:1)Arm败诉,高通保有对Nuvia IP的使用权且仍按照高通ALA费率向Arm支付版税。由于Nuvia签署的ALA协议在2022年终止,与该公司相关的营收减少应当已被纳入未来财务测算的考量之中。这意味着败诉并不会为Arm带来直接的业务损失,但高通基于Nuvia技术的自研IP核可能在长期对Arm的IP核业务形成一定的冲击。2)Arm胜诉,高通销毁含有Nuvia技术的相关产品并赔偿损失,此做法过于极端,双方均有理由避免此结局。3)双方和解,我们认为相较销毁,Arm会更倾向于与高通达成和解,并要求高通按照Nuvia原ALA协议的费率为新系列产品支付版税。如果未来高通坚持自研IP核,高ALA版税率将为Arm带来版税收入增长空间。 综合来看,最终判决无论是哪一种结果短期都不会对Arm造成实质性损失,后续正式审判将于2024年9月23日开庭,该案的判决结果和双方的后续行动将值得进一步跟踪。高通收购Nuvia可能会让高通加速由Arm公版IP转向自研IP核,导致Arm无法向IP核收费而只能收取指令集架构费用,长期来看将会损害Arm业绩。 4 盈利预测 4.1、 关键假设及盈利预测 ARM是芯片设计IP核的龙头企业,受益于AI算力热潮、科技巨头自研芯片、芯片需求高速增长和Chiplet兴起等行业发展趋势,具备长期增长动力。公司主要业务为出售IP核,收费模式包括前期IP核授权收入和芯片出货后的版税收入。其中授权收入的增长动力来自于订阅制客户数量的持续拓展,版税收入则同时受版税费率提升、下游市场规模(TAM)增长和ARM在下游市场的市占率提升三大增长引擎驱动,拉动未来三年公司业绩较高增长。 1)授权和其他收入:授权和其他收入主要包含传统收费模式ALA、TLA和订阅制收费模式AFA中的指令集架构或IP核的授权费用,以及订阅制收费模式ATA和AFA中的年费。针对传统收入模式,我们假设FY24-FY26财年分别以10%/10%/10%的同比增速增长。针对订阅制收费模式,①ATA:FY21-23的ATA客户数分别为4/8/18个,FY24Q3上涨至27个,考虑到AI短期利好客户拓展,并结合历史增长趋势,我们假设FY24-FY26财年的ATA客户数量分别为34/43/49个;②AFA:FY21-23的AFA客户数分别为129/191/203个,FY24Q3上涨至218个,根据历史增长趋势,我们假设FY24-FY26财年的AFA客户数量分别为223/235/245个。考虑到AFA平均授权收入和ATA/AFA年费有望逐年增长,我们预计订阅制收费模式的总收入会略超过ATA和AFA客户总数的增长速度。根据以上假设,我们预计FY24-FY26的授权及其他收入分别为14.14/16.90/19.14亿美元,对应同比增速40.8%/19.5%/13.2%。 2)版税收入:版税收入同时受版税费率提升、下游市场规模(TAM)增长和ARM在下游市场的市占率提升三大趋势带动。由于以上三个因素在不同下游市场的表现和走势不同,我们将版税收入分成终端产品、基础设施、物联网和汽车等四个事业部分开讨论。 终端市场事业部:最主要的下游应用,涉及手机应用处理器、其他移动芯片和消费电子(PC、平板电脑、XR等)相关芯片三部分。我们预估FY24-FY26终端市场事业部版税收入同比增速为3.3%/29.8%/27.2%: ①手机应用处理器:TAM方面,IDC预测手机出货量在23-25年的同比增速分别为-4.6%/+4.8%/+3.4%,而EE Times Asia预测手机处理器ASP在23-25年的同比增速分别为+4.2%/+4.1%/+7.1%,根据以上第三方数据,我们假设TAM在FY24-FY26的同比增速分别为-0.5%/9.1%/10.8%;市占率方面,Arm在FY23披露其处理器市占率在99%以上,我们认为其垄断地位可持续;IP核版税费率方面,我们预估将在AI需求、v9等新技术带动下持续提升,我们预测版税费率在FY24-FY26分别为2.2%/2.6%/2.9%。因此综合三方面考虑,我们预估FY24-FY26的手机应用处理器相关版税收入同比增速分别为9.5%/29.1%/23.7%; ②其他移动芯片:TAM方面,我们认为电源管理芯片等其他移动芯片的市场规模主要跟随手机出货量增长,因此预估TAM在FY24-FY26的同比增速分别为-7%/4.1%/2.7%;考虑到此市场较为成熟且技术稳定,我们预计IP核版税费率和市占率均相对稳定,FY24-FY26期间,我们假设Arm在其他移动芯片市场的市占率保持在65.1%,预测版税费率保持在1.4%。因此预估FY24-FY26的其他移动芯片版税收入同比增速分别为-7%/4.1%/2.7%; ③消费电子相关芯片:TAM方面,根据Arm官方给出FY23-FY26的复合年均增长率为4.3%,我们结合Canalys的PC出货量预测和PC Magazine预测的ASP会略微回落的趋势,假设TAM在FY24-FY26的同比增速分别为-15.7%/10.5%/20.8%;市占率方面,由于AI PC等AI+终端出现,ARM架构有望凭借其低功耗和低耗电进一步同x86架构竞争市场份额,Arm在FY23披露其在消费电子产品市场的市占率为32.3%,我们假设其FY24-FY26的市占率将分别提升至33%/38%/41%;版税费率方面,我们预估v9架构迭代和AI PC终端产品落地会助力Arm版税费率大幅提升,我们预测FY24-FY26版税费率分别为2.0%/2.3%/2.6%。因此预估FY24-FY26的消费电子相关芯片版税收入同比增速分别为-3.6%/45.7%/44.1%; 基础设施事业部:Arm积极切入,主要包括云计算、网络设备和其他基础设施三个细分领域,主要涉及服务器芯片、基站设备、路由器等。以上三个市场由于相关度高,我们预测在TAM增速和版税费率均保持趋势一致,均受益于AI浪潮下的服务器芯片需求和技术迭代,看好同时受TAM增长、市占率提升和版税费率提升三力驱动。TAM规模方面,根据Arm预计云计算芯片市场规模(TAM)在FY23-FY26的复合年均增长率为16.6%,结合Statista预测,假设FY24-FY26云计算芯片TAM同比增速分别为4%/15.4%/11.7%;市占率方面,Arm在FY23披露其市占率由FY21的7.2%提升至10.1%,考虑到Neoverse系列芯片技术迭代和云厂商自研ARM架构芯片将逐步出货,我们假设FY24-FY26的市占率将分别提升至12.1%/18.1%/22.1%;版税费率方面,由于v9架构迭代、Neoverse IP核迭代和云厂商自研趋势增强均利好版税费率提升,我们预测FY24-FY26版税费率为2.7%/3.1%/3.4%。整体而言,预估FY24-FY26的基础设施事业部版税收入同比增速分别为28.7%/64.9%/39.2%。 汽车事业部:由于汽车行业存在智能化和电动化的长期趋势,由于IVI、电气化、ADAS等技术势必会带来汽车搭载芯片数量和价值量的增加,我们认为汽车半导体TAM增长是Arm汽车版税收入的主要驱动力。Arm预计FY23-FY26汽车半导体TAM的复合年均增长率为15.7%,结合IDC等第三方测算,我们预计FY24-FY26汽车芯片TAM同比增速分别为3.4%/12.2%/14.8%;市占率方面,考虑到Arm有望凭借技术优势拓展市场份额,我们假设FY24-FY26市占率分别为44.8%/48.8%/51.8%;版税费率方面,考虑到汽车芯片的IP核向v9架构转型,我们预测汽车相关版税费率在FY24-FY26分别为1.7%/1.9%/2.1%。整体而言,我们预估FY24-FY26的汽车事业部版税收入同比增速分别为20.5%/36.4%/31.3%。 物联网事业部:物联网主要包括洗衣机、无人机、机器人等相关芯片。考虑到Arm在FY23年的市占率为64.5%,已经处于主流地位,市场份额的进一步扩展主要依赖Arm技术优势、但增长空间有限,同时物联网芯片技术相对低端,因此版税费率偏低且增幅有限,我们预期物联网事业部的版税收入主要依赖物联网本身市场需求增长。TAM方面,Arm官方预计物联网芯片TAM在FY23-FY26的复合平均增长率为6.8%,考虑到当前物联网需求相对疲软,看好FY25/FY26物联网市场规模的增速提升,我们预计FY24-FY26物联网芯片TAM同比增速分别为2%/4%/12%;市占率方面,我们假设FY24-FY26市占率分别为64.5%/66.0%/67.5%;版税费率方面,考虑到物联网芯片技术低端、无需向v9等先进架构转型,我们预测FY24-FY26期间版税费率维持在1.4%水平。整体而言,我们预计FY24-FY26的物联网事业部版税收入同比增速分别为2.7%/7.2%/15.3%。 综合以上对终端产品、基础设施、物联网和汽车四个事业部的关键假设,我们预计FY24-FY26的版税总收入分别为17.87/23.06/29.29亿美元,对应同比增速6.7%/29.1%/27.0%。 毛利率假设: Arm作为芯片设计产业链中的指令集架构和IP核提供商,成本主要为员工薪资等,毛利率维持高水平,FY21/FY22/FY23财年的毛利率分别为92.9%/95.2%/96.0%,FY24Q3毛利率已提升至96.7%。考虑到公司指令集架构已经提升至v9版本,我们看好IP核产品的整体版税率持续增长,带动毛利率水平提升。我们预计FY24-FY26财年的毛利率分别为96.8%/97.4%/97.8%。 经营费用率假设: 1)技术和开发(R&D)费用率:生成式AI技术快速发展背景下,Arm积极在v9架构和IP核上新增和迭代AI能力,但考虑到FY24Q1-Q3 R&D费用增长幅度慢于营收增速,我们认为未来R&D费率将逐步下降,假设FY24-FY26的R&D费用率分别为38.5%/35.5%/34.0%。 2)销售,一般和行政(SG&A)费用率:考虑到公司加强费用管理,SG&A费用增长速度远不及营收增速,预计SG&A费率将呈现下降趋势,我们假设FY24-FY26的SG&A费用率分别为24%/20%/17%。 3)其他费用率:包括长期资产减值和重组及相关成本,考虑到2022年3月发布的重组计划已完成,预计FY24-FY26的其他费用率均为0%。 根据上述关键假设,我们预计公司FY24-26财年营业收入分别32.00/39.96/48.43亿美元,同比增速分别为19.5%/24.9%/21.2%,预计 FY24-26财年公司调整后Non-GAAP净利润分别为12.7/16.2/21.8亿美元,折合调整后EPS分别为1.24/1.57/2.12美元。最新收盘价101.7美元,对应FY24/FY25/FY26财年的预测PE分别为82x/65x/48x。 4.2、 相对估值法 考虑到Arm是IP核行业龙头,选取同行业的Synopsys和Cadence作为可比公司,其中Synopsys是全球排名第一的芯片自动化设计解决方案(EDA)提供商和全球排名第一的芯片接口IP供应商,Cadence也是重要的EDA厂商,同时提供系统验证、PCB设计、IP等。考虑到Arm未来三年内营收和盈利均具备高成长性,我们选取半导体领域同样由于AI浪潮而业绩高速增长的英伟达和AMD作为可比公司。若采用市盈率(PE)估值法进行相对估值,截至2024年5月3日,在2023-2025年(对应Arm FY2024-FY2026)四家可比公司PE均值分别为57X/42X/33X,IP核行业的可比公司PE均值分别为51X/44X/38X,目前Arm最新收盘价为101.7美元,对应PE分别为82X/65X/48X,较可比公司而言估值相对偏高。 但我们认为Arm相比同行业的高估值具备合理性,主要由于:1)Arm相比IP核行业其他公司具备明显竞争优势,应享受溢价;2)上市前多轮资本运作事件均认可其高估值;3)后续具备AI算力+AI终端产品落地+巨头自研芯片等事件催化,有望同时驱动业绩增长和估值抬升。 1)Arm相比IP核行业其他公司具备明显竞争优势,其估值水平应享受溢价。通过比较Arm、Synopsys和Cadence的基本面指标,我们发现Arm在营收增长性、净利润增长性、净利润率水平上均明显好于Synopsys和Cadence。具体而言,在2023-2025年期间,Synopsys和Cadence的23-25E净利润复合平均增长率均值为16.6%,Arm的FY24-FY26财年(对应23-25年)的净利润复合平均增长率为30.9%;净利润率上,Arm对FY25财年(对应24年)的预测净利率为40.4%,高于24年Synopsys和Cadence平均水平33.7%。考虑到Arm更具高增速特性,我们计算Arm、Synopsys和Cadence在FY25财年(对应24年)对应的PEG估值水平,得出PEG分别为2.09X/2.19X/3.15X, Arm低于Synopsys和Cadence的PEG均值2.67,可见Arm盈利增速高于行业平均,而PEG估值更低,因而估值仍有提升空间。 2)上市前资本运作事件的估值分析:2016年、2020年和2023年Arm分别经历三轮被收购,收购估值均处于很高水平,主要因软银和英伟达均认为Arm的ARM架构具备垄断性,愿意给出估值溢价。我们认为,考虑到目前Arm是AI算力重要受益标的,其营收同时受下游应用市场规模增长和市占率提升推动,版税费率提升进一步增强Arm盈利能力,叠加FY24Q3亮眼表现证实AI浪潮对Arm的业绩贡献,这均有助于进一步抬升PE估值水平,因此当下时点Arm有望享受比2016M9和2020M9更高的PE估值水平(分别对应71x和103x)。 3)2024年(对应Arm FY2025)期间,Arm后续仍具备一系列可能催化事件(包括AI利好和半导体周期复苏),有望同时驱动Arm业绩增长和估值进一步抬升。 ①AI算力热度持续:Arm短期受益于AI芯片相关IP的协议签订,长期AI趋势驱动芯片需求增长和技术加快迭代;若AI算力产业链再出现包括需求强劲、供给改善等事件催化,Arm也将随之受益; ②云厂商等自研数据中心芯片的意愿增强:AI热潮下,亚马逊、微软、谷歌等云厂商同Arm合作开发自研数据中心CPU芯片,利好Arm数据中心业务发展; ③半导体需求回暖的大趋势:24年手机和PC均预计实现需求弱复苏,24年中或24H2若消费电子出货量回升,Arm将作为消费电子处理器IP核提供商而受益; ④AI边缘端趋势逐渐落地:24年中,AI手机、AIPC等AI终端新品将陆续发布,进一步提升处理器芯片ASP和整体出货量,有望帮助抬升Arm估值水平。 4.3、绝对估值法 1、长期增长率:根据行业趋势分析,我们认为Arm作为IP核公司,将受益于半导体行业芯片数量增多、设计复杂度提升和Chiplet趋势,叠加众多科技巨头均积极布局自研芯片,我们认为这均有助于Arm长期增长,故假设长期增长率为2.5%; 2、无风险利率Rf:选取美国10年期国债收益率作为无风险利率,截至2024年5月3日,美国10年期国债收益率为4.509%; 3、β值选取:采用费城半导体指数板块的加权剔除财务杠杆原始β作为公司无杠杆β系数的假设值,并结合其他参数给出公司的β系数为0.96; 4、Rm-Rf:美股当前股权风险溢价处于历史低位,我们采取3%; 5、税率:我们预测公司未来税收政策较稳定,结合公司过去几年的实际税率,假设公司未来税率为12%。 基于上述假设,根据FCFF法估值得出公司合理价格为108.37美元,在敏感度分析区间的±0.5%,公司的合理股价区间为89.07-137.71美元。 4.4、估值结论与投资评级 综合来看,我们看好Arm股价仍具增长空间: 1)Arm是全球芯片设计环节中IP核领域的绝对龙头,其ARM架构在移动终端具备技术垄断性,受益于芯片复杂性和需求增强的大趋势; 2)生成式AI热潮下,强劲AI需求为Arm带来增长新动力。短期AI帮助授权业务获得更多新签IP授权订单;中期英伟达Grace CPU将帮助ARM架构向AI算力领域加速渗透;长期在版税业务方面,AI浪潮驱动下,版税费率增长、芯片设计需求提升、市场份额提升等Arm利好因素将进一步得到强化。 3)AI PC趋势和巨头自研芯片趋势的带动。搭载大模型会让PC的功耗和续航问题更受重视,因此利好ARM架构向PC领域切入,Arm有望乘AIPC的东风提升PC领域市占率。亚马逊、微软等巨头也转向自研ARM架构服务器芯片,相关产品放量也将提振Arm的市场情绪。 4)半导体产业逐步复苏。24年PC和手机均预计恢复正增长,下游终端复苏将带动半导体产业进而利好Arm业绩恢复; 5)Arm业绩在FY24-FY26期间具备高增长性。Arm在手机处理器芯片IP方面处垄断地位,并持续向PC、服务器、汽车等其他市场拓展,有望受益于下游应用市场规模增长、ARM架构市占率提升和Arm收取版税费率增长等多个增长因素,我们判断FY24-FY26期间Arm的营收CAGR和盈利CAGR分别为23%和31%,具备高增速; 我们预计Arm FY24-26财年营业收入分别为32.00/39.96/48.43亿美元,同比增速分别为19.5%/24.9%/21.2%,预计 FY24-26财年公司调整后净利润分别为12.7/16.2/21.8亿美元,同比增速分别为93.3%/27.2%/34.8%,折合调整后EPS分别为1.24/1.57/2.12美元。最新收盘价101.7美元,对应FY24/FY25/FY26财年的预测PE分别为82x/65x/48x。 目前Arm的PE估值水平高于同行业公司,但考虑到1)估值方面,Arm的PEG估值水平仍低于同行业公司平均,我们看好Arm更优基本面和市场垄断地位帮助其获得更高估值;2)基本面方面,我们预计Arm业绩在FY24-FY26期间高速增长,行业角度同时受益于“AI算力热潮+半导体复苏”等行业大趋势,公司内部角度则具备版税费率提升、市场份额增长等利好因素;3)催化方面,后续具备AI算力+AI终端产品落地+巨头自研芯片等事件催化,有望同时驱动业绩增长和估值抬升。首次覆盖,给予公司“买入”评级。 5 风险分析 5.1、Arm中国业务存在不确定性的风险 Arm中国(或安谋科技(中国))作为独立实体并不受软银或Arm的直接控制运营,Arm只拥有其少数股权。目前Arm中国为Arm最大收入来源,在国内独家分销Arm技术,其中Arm IP产品90%的收入需要支付给Arm。由于独立运营,Arm中国可能具有一定的失控风险,例如滥用IP产品或美国制裁等,为中国地区业务带来不确定性。 5.2、Arm与高通存在诉讼风险 虽然我们认为高通诉讼案的判决结果不会为Arm当前业务带来太大影响,但诉讼案导致了大量的法律支出,而且诉讼是否会为后续业务合作带来阻力仍有待观察。 5.3、Arm技术收到RISC-V架构挑战的风险 目前Arm在移动终端、物联网及汽车等多个市场占据主导地位,但RISC-V架构的快速崛起为Arm带来了潜在的竞争威胁。随着高通、谷歌等科技大厂开始着手研发RISC-V架构芯片,以及平头哥等国内厂商希望借助RISC-V自研芯片摆脱对ARM架构的依赖,我们认为RISC-V可能凭借开源和定制化的优势,在未来的5-10年逐步建立起生态系统。但短期来看,RISC-V在各细分市场对ARM架构形成的竞争优势还十分有限。 5.4、地缘政治风险 近年来美国频繁针对中国相关领域开展制裁导致地缘政治风险加剧。2022年底,美英政府确认Arm对华禁售高性能Neoverse V系列产品。同时,俄乌危机中俄罗斯被西方集体制裁的先例也为中国公司带来了警示,在制裁政策持续加码下,国内厂商可能面临更多Arm产品断供的风险。我们预计国内厂商将加速推动基于RISC-V或自主架构的芯片IP核的国产替代进程,长期来看可能导致Arm在中国地区市场营收减少和份额下滑。 5.5、软银集团减持Arm股票的风险 软银集团持股Arm股票超90%,同时软银集团持续亏损,FY23Q1亏损超31亿美元,FY23Q2亏损62亿美元。2024年3月12日Arm上市180天股票解禁期满,软银并未出现大幅减持举动。但Arm作为软银投资组合中的重要标的,若软银其他投资项目运营不佳,仍可能存在被减持以补充软银集团现金流的风险,软银若大量减持会导致Arm股价剧烈波动。 免责声明 本订阅号是光大证券股份有限公司研究所(以下简称“光大证券研究所”)海外研究团队依法设立、独立运营的官方唯一订阅号。其他任何以光大证券研究所XX研究团队名义注册的、或含有“光大证券研究”、与光大证券研究所品牌名称等相关信息的订阅号均不是光大证券研究所海外研究团队的官方订阅号。 本订阅号所刊载的信息均基于光大证券研究所已正式发布的研究报告,仅供在新媒体形势下研究信息、研究观点的及时沟通交流,其中的资料、意见、预测等,均反映相关研究报告初次发布当日光大证券研究所的判断,可能需随时进行调整,本订阅号不承担更新推送信息或另行通知的义务。如需了解详细的证券研究信息,请具体参见光大证券研究所发布的完整报告。 在任何情况下,本订阅号所载内容不构成任何投资建议,任何投资者不应将本订阅号所载内容作为投资决策依据,本公司也不对任何人因使用本订阅号所载任何内容所引致的任何损失负任何责任。 本订阅号所载内容版权仅归光大证券股份有限公司所有。任何机构和个人未经书面许可不得以任何形式翻版、复制、转载、刊登、发表、篡改或者引用。如因侵权行为给光大证券造成任何直接或间接的损失,光大证券保留追究一切法律责任的权利。
【特别提示】本订阅号中所涉及的证券研究信息,均取自于光大证券已正式外发研究报告,由光大证券海外研究团队(TMT/消费/医药/制造等)编写,仅面向光大证券专业投资者客户,用作新媒体形势下研究动态的宣传。研究报告有时效性,任何研究报告内容仅代表报告外发时特定时点的研究信息汇总,任何关于研究报告、研究观点的解读,请联系对口销售或具体研究员。非光大证券专业投资者客户,请勿订阅、接收或使用本订阅号中的任何信息。本订阅号难以设置访问权限,若给您造成不便,敬请谅解。光大证券研究所不会因关注、收到或阅读本订阅号推送内容而视相关人员为光大证券的客户。 报告发布信息 报告标题:《深度探究IP核霸主ARM,AI时代的机会与挑战——ARM(ARM.O)投资价值研究报告》 报告发布日期:2024年5月7日 分析师:付天姿,CFA,FRM(执业证书编号:S0930517040002) 联系人:董馨悦 往期回顾 【光大海外】ARM:FY24Q3业绩和Q4指引超预期,强劲AI需求提供增长新动力 【光大海外】AI终端成CES 2024焦点,芯片&终端厂商助力AI PC迈向AI On阶段 【光大海外】“AI核弹”Blackwell发布,英伟达向AI软硬一体平台转型 【光大海外TMT】AI PC、AI手机和AI处理器密集发布,边缘AI成硬件厂商布局热点 要点 Arm是全球IP核行业龙头,担当芯片设计环节的技术基底。Arm为芯片设计厂和IDM提供IP,收取IP授权费,并在芯片最终生产放量时抽成IP版税费。Arm抓住RISC在移动端的低能耗优势,目前占据手机架构超99%的份额,在IP核行业市占率达41.1%,拥有高通、苹果等众多大型客户。 IP核受益于AI新增需求+芯片需求提升+Chiplet+科技巨头自研芯片等行业趋势,Arm长期增长逻辑清晰。半导体发展趋势利好Arm:1)半导体出货量增长和设计难度提升,驱动客户对IP需求持续增长;2)Chiplet趋势下Arm可输出IP硬核,其高价值有望构建Arm新增长点;3)科技巨头自研芯片趋势为Arm输入新客户,促进Arm对数据中心领域加速渗透;4)AI浪潮成为新增动力,短期帮助Arm获得更多授权订单,中长期英伟达超级芯片出货驱动版税收入,长期将使需求提升、版税费率增长、市场份额提升等Arm利好因素进一步增强。 Arm具备内生增长动力,v9新架构预计未来三年内持续拉升版税费率。Arm拥有强大技术护城河,专利数超6800个,近三年研发费用率超40%。推出全新v9架构,技术迭代成为版税费率的核心增长引擎,叠加TCS整体解决方案的推动,我们预计平均版税率将从FY23年的1.7%提升至2.0%以上。同时,订阅制收费有望吸引新客和增加客户粘性,驱动授权收入增长。 针对下游需求构建“TAM增长x市占率提升x版税率提升”三重增长动力,挖掘PC、云计算和汽车等领域增长潜力。通过量化测算Arm的终端产品、基础设施、物联网和汽车等四类下游需求,我们判断终端、基础设施芯片和汽车的版税收入FY24-FY26内将较快增长。1)终端:手机处理器市场受版税率提振;AI PC利好 Arm提升PC市占率;预计FY24/25/26终端版税收入的同比增速为3%/30%/27%;2)基础设施:Arm预计云计算TAM未来三年CAGR为16.6%,同时Neoverse系列和巨头自研芯片趋势有望将Arm市占率由10.1%进一步推高,叠加版税率随IP产品迭代而增长,基础设施版税收入将受到三方合力,预计FY24/25/26基础设施版税收入的同比增速为29%/65%/39%;3)汽车:智能化驱动汽车半导体TAM,预计FY24/25/26汽车版税收入的同比增速为21%/36%/31%,未来将持续增长。 盈利预测、估值与评级:AI助力Arm业绩在FY24-FY26高增长,预计FY24授权收入因大客户订单落地而增长,FY25-FY26版税收入有望快速提升,除版税费率提升的内生动力外,下游PC、服务器、汽车等领域具备TAM增长或市占率提升的机遇,预计FY24-FY26 Non-GAAP净利润为12.7/16.2/21.8亿美元,折合EPS为1.24/1.57/2.12美元,现价101.7美元对应FY25预测市盈率65X。我们认为①近三年基本面业绩高增长,行业层面受益于“AI 算力热潮+半导体复苏”大趋势,公司层面具备版税费率增长、市占率提升等机遇;②PEG估值仍低于同业平均,强劲基本面和AI算力概念有望助其估值提升;③后续具备AI算力+AI终端产品落地+巨头自研芯片等事件催化,有望同时驱动业绩增长和估值抬升。首次覆盖,给予“买入”评级。 风险提示:Arm中国业务不确定性的风险;Arm与高通存在诉讼风险;Arm受到RISC-V架构挑战的风险;地缘政治风险;软银集团减持Arm股票风险。 目录 正文 投资聚焦 关键假设 1、授权和其他收入:假设FY24-FY26传统授权模式的营收同比增速为10%/10%/10%,假设FY24-FY26的ATA和AFA客户数分别为34/43/49和223/235/245个,进而预测FY24-FY26授权收入同比增长41%/20%/13%; 2、版税收入:我们分别假设FY24-FY26期间各芯片下游领域TAM增速、Arm市占率和版税费率,预计FY24-FY26整体版税收入同比增长7%/29%/27%; 1)终端市场事业部:①手机应用处理器,假设FY24-FY26的TAM同比增速为-1%/9%/11%,版税费率为2.2%/2.6%/2.9%,市占率维持在99%;②消费电子相关芯片,假设FY24-FY26的TAM同比增速为-16%/11%/21%,市占率33%/38%/41%,版税费率为2.0%/2.3%/2.6%; 2)基础设施事业部:云计算,假设FY24-FY26的TAM同比增速为4%/15%/12%,市占率为12%/18%/22%,版税费率为2.7%/3.1%/3.4%; 3)汽车事业部:假设FY24-FY26的TAM同比增速为3%/12%/15%,市占率为45%/49%/52%,版税费率为1.7%/1.9%/2.1%; 4)物联网事业部:假设FY24-FY26的TAM同比增速为2%/4%/12%,市占率为64.5%/66.0%/67.5%,版税费率维持在1.4%。 我们区别于市场的观点 利用“TAM增长x市占率提升x版税率提升”搭建更细化的业绩预测方法。Arm官方仅将收入拆分成版税收入和授权收入,拆分颗粒度粗糙。我们将版税收入拆分至终端产品、基础设施、汽车和物联网四大事业部,分别假设TAM增速、Arm市占率和IP版税费率增幅,计算得到细分领域版税收入的同比增幅。 区别的观点:1)市场普遍担忧Arm受RISC-V架构挑战,但通过综合比较,我们判断五年内RISC-V对ARM的替代风险可控;2)市场普遍担忧高通诉讼案,但通过推演诉讼三种可能结果,我们判断诉讼短期不会对Arm造成实质影响。 股价上涨的催化因素 1)AI算力市场规模增长有望超预期,使用Arm Grace CPU的英伟达超级芯片出货量超预期;2)亚马逊、微软、谷歌等云厂商同Arm合作开发自研数据中心CPU芯片;3)FY25期间AI PC终端产品陆续发布,落地性能表现超预期;4)半导体复苏进展超预期,提振搭载Arm的芯片出货量;5)大客户签订合同。 公司估值与评级 AI助力Arm业绩在FY24-FY26高增长,预计FY24授权收入因大客户订单落地而增长,FY25-FY26版税收入快速提升,除版税费率提升的内生动力外,下游PC、服务器、汽车等领域具备TAM增长或市占率提升的机遇,预计FY24-FY26 Non-GAAP净利润为12.7/16.2/21.8亿美元,折合EPS为1.24/1.57/2.12美元,现价101.7美元对应FY25预测PE 65X。我们认为①近三年基本面业绩高增长,行业层面受益于“AI 算力热潮+半导体复苏”大趋势,公司层面具备版税费率增长、市占率提升等机遇;②PEG估值低于同业平均,强劲基本面和AI算力概念有望助其估值溢价增长;③后续具备AI算力+AI终端产品落地+巨头自研芯片等事件催化,有望同时驱动业绩增长和估值抬升。首次覆盖,给予“买入”评级。 1 公司简介:因移动终端趋势而生的IP核龙头,成为芯片设计环节的技术基底 1.1、简介:公司拥有ARM架构,出售芯片IP核 Arm(全称Advanced RISC Machines Ltd),中文名称安谋公司,成立于1990年11月,是一家总部位于英国剑桥的半导体设计公司。Arm是ARM架构(全称Acorn RISC Machine)的IP所有者和开发商,该架构被用于全球绝大多数智能手机CPU内核。Arm的主要业务是向半导体设计公司设计和授权各类芯片IP核,简化芯片设计流程。2016年7月,软银斥资240亿英镑(折合320亿美元),以全现金方式收购Arm;2023年9月14日,软银出售Arm 10%的少数股份以帮助Arm实现在美国纳斯达克市场上市,软银保留其余的约90%股份。 1.2、业务:IP核是芯片设计的技术基石,助力半导体产业加速迭代 IP核被称为“半导体皇冠上的明珠”,提供芯片设计的核心技术底座。Arm主要业务是为芯片设计厂商提供IP核授权。IP核是芯片中具有独立功能的集成电路模块的成熟设计,如果将集成电路设计看作搭建房屋的过程,IP核就相当于施工中所需的图纸。芯片设计厂商等客户获得Arm IP授权后,可将外购的多个IP核与自主设计的电路部分拼接成一个复杂芯片。通过在芯片设计环节采用成熟且经过验证的IP核,可降低设计门槛、缩短设计周期、降低设计成本和失败风险,帮助芯片厂商快速响应市场需求。 IP核种类丰富。按照交付方式,可分成软核、固核和硬核。1)IP软核:经过行为级功能验证和优化的RTL代码,不含任何物理实现信息,只以HDL文本形式提交给用户,后续结构设计灵活度高,类似房屋的设计图纸而不涉及具体施工细节;2)IP固核:以网表形式提供,完成了门级电路综合和时序仿真等设计环节,但布线设计仍有调整空间,类似房屋渲染效果图,而实际成品仍可改动;3)IP硬核:提供形式为版图,与成套工艺绑定,确保了产品实施路线的稳定性,但不具备任何应用灵活度,类似具体的房屋施工图。客户可以根据自身的业务需求和技术实力,选择合适的IP核类型和设计灵活度。按照设计产品的类型,可分成处理器IP、接口IP、存储IP和模拟IP等。其中Arm主要以处理器IP为主。 IP行业集中度高,Arm位居绝对龙头。IP核行业于90年代开始快速发展,行业主要厂商几经更迭,当前市场竞争格局稳固,行业高度集中,2022年IP行业CR3与CR10分别高达66.1%和80.3%。处理器IP(包括CPU、DSP以及GPU)市场营收占总IP市场营收的近50%,而Arm作为处理器IP市场的绝对龙头,在IP核市场营收占比高达41.1%,远高于第二名Synopsys 的19.7%。 1.3、发展史:乘移动互联网之风,ARM成长为IP核龙头 1.3.1、半导体产业分工细化趋势下,IP核行业应运而生 三次产业转移推动半导体产业分工细化,芯片设计环节进一步拆分出IP核。自20世纪60年代半导体产业在美国发源以来,全球半导体行业经历了三次产业转移。第一次产业转移中,半导体系统装配、封装测试等低利润环节转移到日本,借助家电市场的发展,IDM模式迅速崛起。其后,台积电和联电的诞生推动了第二次产业转移,使美、日半导体产业由IDM模式逐渐过渡发展出专注设计的Fabless模式。21世纪初,随着终端平台从PC向手机端迈进,产品复杂度上升,芯片设计难度加大,研发资源和成本增加,全球半导体产业分工继续细化,芯片设计产业进一步分拆为IP核、EDA工具及设计咨询服务等子行业。 IP核加快芯片设计、制造到出货的流程,成为芯片设计的技术支撑。EDA工具的成熟使得IP核行业迅速发展,成为了半导体设计环节的重要组成之一。产业转移与技术升级同时带来了成本、风险和设计难度的提升。芯片设计公司需要快速响应市场、持续高频迭代产品,使其满足低成本、低风险、高性能、灵活设计的需求,IP核可提供经过验证、可重复使用的芯片设计模块,从而缩短设计周期、减少设计成本以及降低失败风险,因此IP核逐渐被芯片设计厂商采用。 1.3.2、紧抓PC向移动端转型大势,Arm依赖RISC指令集崛起 终端设备向移动端转型的趋势助力Arm业务快速增长。1985年,Arm的前身Acorn研发出基于RISC的ARM架构,但在PC领域难以与当时的行业标准x86架构抗衡,后续与苹果合作的掌上电脑微处理器也并未得到市场认可。屡屡受挫后,Arm开始转向IP授权模式。进入21世纪,随着手机市场的高速发展,PC行业开始向移动终端转型,对低功耗、高效能芯片的需求完美契合ARM架构的优势,因此ARM架构打败x86架构占据移动端市场。同时,具有开创意义的IP授权商业模式也帮助Arm迅速获得市场份额,先后与诺基亚、三星、苹果、高通等合作开发处理器芯片,逐渐形成其在移动互联网时代的统治地位。 Arm采用契合移动终端需求的RISC架构。ARM架构所使用的RISC即精简指令集,与复杂指令集CISC相比,RISC架构更加简化,每条指令执行时间短,通过更多的寄存器进行操作。RISC架构能够在提供高性能的同时减少功耗,使其更符合移动设备对功耗和能效的双重需求。此外,RISC架构由于其精简设计,更容易实现高度优化的编译器,进一步提升了其在手机应用场景下的性能表现。 持续收购完善生态体系,ARM逐步成长为IP核行业龙头。在移动终端市场取得成功后,Arm开始加速收购步伐,在IP核、芯片设计领域继续补齐技术实力,并收购软件开发工具、调试厂商和一些重点下游应用(如物联网)厂商,持续完善公司生态布局。经过多年技术积累和市场深耕,Arm成长为处理器IP核市场的绝对龙头,以2022年41.1%的市占率稳居总IP核行业第一。 1.3.3、ARM成为移动互联网时代的芯片设计底座,重要战略地位促成ARM高估值上市 软银、英伟达两大收购案凸显Arm重要战略地位。Arm在处理器IP市场的优异表现吸引了软银的兴趣,软银看好未来人工智能和物联网市场的潜力以及Arm在芯片产业链上游所具有的技术能力,于2016年以320亿美元对Arm完成全部股份收购;但随后软银以80亿美元的价格将ARM 25%的股份出售给其旗下的愿景基金。2020年,英伟达公开表示计划以总价值400亿美元的股票和现金从软银手中收购Arm,以加强其在CPU领域的布局,并构建云到端的全面竞争优势。然而鉴于Arm作为核心技术战略地位突出,英伟达对Arm的收购案最终在竞争对手和各国反垄断调查的影响下被迫终止。 布局基础设施与汽车领域,半导体复苏与重要市场地位促成高估值上市。软银入主后围绕物联网业务制定的市场策略收效甚微,在英伟达收购失败后,Arm调整了业务重心,开始转向数据中心、网络设备和汽车领域。得益于5G智能手机、5G基站网络设备和服务器出货量的增长,公司全球业务开始恢复增长。2023年8月,软银从其所属的愿景基金以640亿美元的估值收购Arm 25%的股权,为上市铺路;2023年9月14日,ARM通过美股IPO上市,作为芯片设计行业的技术底座,发行价高达51美元,发行市盈率104倍,对应市值高达545亿美元,成为2023年全球最大IPO。Arm的上市还吸引包括台积电、英特尔、联发科等公司分别投资约1亿、6000万和2500万美元作为基石投资者,共同构建基于ARM架构的庞大芯片生态。 1.4、产品线:手机处理器IP作为拳头产品,多产品线拓展想象空间 以IP核产品为核心,Arm配备全面的产品矩阵与软件生态。Arm为芯片设计与制造提供一整套全面完整的解决方案。1)ARM架构作为一种低功耗、高性能的指令集架构,是公司IP核产品的底层技术支撑。2021年3月发布的Arm v9是十年来的第一次Arm架构更新,相比V8架构在性能、安全性和DSP及机器学习功能上有显著提升。2)基于ARM架构公司推出一系列IP核产品,涵盖芯片设计所需的各类逻辑或功能单元,以及经过验证和优化的物理IP。3)Arm同时配备庞大的芯片设计环节需要使用的软件生态和工具链,帮助客户显著缩短研发时间,或通过“Built on Cortex”等定制服务满足客户特殊的产品需求。 移动端市场一枝独大,Cortex系列产品贡献主要营收。凭借高性能和低功耗的特性,Arm架构在移动设备、汽车、物联网等领域获得了广泛应用,其中Cortex系列更是成为移动端市场的主流处理器IP。为了满足客户多元化的产品需求,Cortex旗下有四大子产品线:1)面向应用场景的Cortex-A系列,针对高性能计算、运行丰富操作系统及提供交互媒体和图形体验的应用领域,如智能手机、平板电脑、汽车娱乐系统、数字电视等产品。2)面向实时应用的Cortex-R系列,主要针对汽车制动系统、动力传动解决方案、大容量存储控制器等实时应用。3)面向各类嵌入式应用的Cortex-M系列,主要针对成本和功耗敏感的应用,如智能测量、人机接口设备、汽车和工业控制系统、家用电器等。4)针对客户高性能需求、主打定制化的Cortex-X系列。Cortex-X Custom(CXC)计划允许客户在通用Cortex-A性能、功耗和面积设计范围的基础上进行调整,针对客户需求打造定制化处理器IP,Cortex-X被广泛使用在三星、高通、谷歌和联发科等大型客户的高端智能手机设计中。2023年5月推出的Cortex-X4是Arm迄今为止性能最高的处理器核心。 GPU双系列并行发力,覆盖大多数端侧应用场景。图形处理GPU方面,Arm具有两大GPU IP:Mali系列和Immortalis系列。Mali系列提供高性能图形处理能力以及灵活的配置选项,适用于移动设备、物联网设备和嵌入式系统等多种应用场景,已搭载到主流手机芯片如三星Exynos、联发科天玑、海思麒麟中。Immortalis系列则是Arm专为旗舰智能手机推出的高性能GPU系列,优化了机器学习能力和节能技术,强调手机顶尖的游戏效果及图形体验。2022年6月推出的Immortalis-G715是第一款在安卓移动设备上支持硬件光追功能的GPU,联发科天玑9200搭载了此款处理器,拥有11个图形计算核心,性能较上一代提升32%,功耗降低41%,GPU能效接近苹果A16水平。 顺应云计算及AI发展趋势,Arm发展服务器和NPU产品线。由于高性能和软件生态,服务器CPU市场长期由英特尔和AMD等x86 CPU供应商主导,Arm市占率较低。为加大渗透服务器市场,Arm推出了针对基础设施终端市场的Neoverse系列解决方案。该系列IP由追求极致性能的V系列、注重能耗均衡的N系列以及专门为吞吐量需求设计的E系列组成,适用于高扩展性的云端至边缘基础设施。以Amazon Graviton2搭载的Neoverse-N1为例,相较Cortex-A72,Neoverse-N1在数据中心负载下有2倍的矢量性能表现以及5倍的机器学习向量性能提升。Neoverse系列对比x86架构产品具备成本和能耗优势,预计Arm在服务器领域的市占率将呈现逐步上升趋势。Arm还注意到AI浪潮下机器学习能力向边缘端迁移的趋势,适时推出用于加速神经网络推理过程的Ethos NPU系列IP,已推出三个产品,其中Ethos-U55及Ethos-U65专为面积受限的嵌入式及物联网设备打造,Ethos-N78则面向多个市场,可以满足手机、个人电脑、AR/VR、汽车ADAS系统等多应用场景的机器学习需求。 Arm配备系统IP、安全IP和物理IP,确保芯片高效设计和制造。1)系统IP方面,Arm制定了名为AMBA的标准化总线架构规范,定义了在SoC中各个IP模块之间的通信接口和交互方式,并配套提供经过硅验证的互连、系统控制器、调试和跟踪等系统IP,搭配Cortex系列或Mali系列处理器使用,可在优化IP核性能的同时简化芯片设计过程。2)安全IP方面,Arm推出TrustZone安全方案,基于CryptoCell和Cryptoisland两大安全IP为Cortex-A和Cortex-M系列产品提供支持,通过专用的安全指令集以及高度隔离的安全域,保护敏感数据和外设免遭攻击。3)物理IP方面,Arm通过与EDA供应商及代工厂(三星、台积电和联华电子等)密切合作,优化其在250nm至3nm工艺节点上的技术,确保其处理器IP核的客户在不同制程工艺下均以最佳实践路径进行晶圆制造。 1.5、收费模式:按IP层级进行授权收费,版税收入贡献主要营收 Arm根据客户类型、授权权限、产品灵活度等维度,分成四种收费模式。分别为架构许可协议(ALA)、技术许可协议(TLA)、Arm Flexible Access(AFA)和Arm Total Access(ATA): 1)传统收费模式——TLA与ALA:Arm早期主要通过TLA模式向客户进行IP授权,客户需要支付被采用的IP核产品对应的授权费。而对于部分希望针对其特殊需求而定制的大型客户,Arm通过ALA授权允许其基于ARM指令集架构自行设计处理器IP核。根据Arm 2015年披露的数据,共有Applied Micro、博通、凯为、苹果、华为、英伟达、AMD和三星八家公司获得了64位ALA授权。 2)订阅制收费模式——AFA与ATA:2019年Arm推出AFA计划,客户只需缴纳一定数额的年费即可访问AFA组合中的80多种产品,直到客户选定IP产品并完成芯片设计后,再支付具体IP授权费。2021年,Arm在AFA计划的基础上针对大型客户推出ATA计划,允许大客户根据自身情况任意选取产品组合范围,支付年费后即可随意访问并使用IP核产品,无需额外缴纳授权费。 订阅制AFA & ATA计划灵活度更高,未来收费模式将由传统向订阅制转变。先设计后付款的机制显著降低了客户的风险成本,进而吸引更多潜在客户选择Arm产品进行开发和应用。同时,ATA将一次性授权费转化为年费交付的模式也使Arm的收入更加平滑。在亚马逊AWS、英飞凌科技、微软等大型公司陆续加入ATA计划的背景下,我们预计订阅制模式对应的收入贡献将继续增加。 Arm营业收入被拆分成授权和版税两部分。Arm设置了四类收费模式,但公司营收只分成授权收入和版税收入两项,其中授权收入在IP核被客户采用时一次性收取(ATA将授权费分摊到年费中),版税收入则是在芯片出货后,从每一笔芯片销售中按一定比例进行抽成。其中授权收入和版税收入根据合同具体情况有不同的金额/费率范围: 授权收入根据技术先进程度、合同期限和使用范围等分为七个级别。最底层的Academic/Research和Design Start仅用于研究,不可商用。Multi/Single Use允许客户在一个或多个芯片产品中使用单个IP核,如果客户希望将单个IP核应用于更多的项目,就需要升级成不对使用范围设限的Term许可。Perpetual在IP核的使用范围与Term许可类似,但取消了授权时长限制。Subscription提供Arm全IP产品组合的授权。Arm的最高级别授权是Architecture,客户可获得架构规格和兼容性测试套件并自行开发ARM架构IP核。每个许可级别都有其特点和适用范围,客户可根据具体预算、设计能力和需求进行选择。 授权权限的级别越高,Arm收取的授权费也越高。通过分析Arm官方授权层级表,可以看出Arm针对授权年限越长、使用范围越大、IP核产品组合越多的授权合同,会收取更高的授权费。我们判断,由于ALA授权的产品是指令集架构,灵活度高且赋予客户更大定制修改权限,传统收费模式中ALA的授权会高于TLA;对于订阅制收费模式,由于计划涵盖的IP核更多且需要分摊一次性授权费,ATA的年费会高于AFA年费,因此ATA更适合产品线多元、芯片出货量高的成熟厂商,而AFA则为处于研发和探索阶段的初创公司提供了低风险选项。 Arm版税收入主要受版税费率的影响,而版税费率与IP核技术先进程度以及交付类型相关。1)架构迭代推动新系列产品费率增长。基于v7及之前架构的IP核版税费率在1%左右,而基于Arm v8架构的IP核版税费率可提升至2%及以上;根据Arm官方,基于v9架构IP核的版税费率为v8架构的两倍,截至FY24Q3,基于v9架构的版税收入已贡献总版税收入的15%,仍有提升空间。2)交付类型也影响版税费率,系产品完善程度不同对应的Arm预研发成本不同。指令集架构产品完备程度低,给予客户的定制空间更大,因此对应的版税率相较经过预先设计和验证的IP软核产品更低;同时IP软核只提供“设计图纸”,相较已完成结构设计和物理验证的IP硬核费率更低。当前,针对Arm的多元化产品线,Arm的平均版税费率在1~2%的区间内。 版税收入贡献Arm的主要营收。Arm在招股说明书中披露,FY21-FY23版税收入分别占总营收的65%/58%/63%,FY24Q3版税收入和授权收入分别占比57%和43%,版税为公司主要收入来源。版税收入一定程度上依赖半导体发展周期,芯片ASP与芯片出货量变动均会引发Arm版税收入变化,从而影响公司业绩。然而Arm中国不同于Arm整体收入结构,在FY23出现授权及其他收入大于版税收入的情况,FY23期间,中国地区授权及其他收入占比16%,版税收入占比8%,这可能是中国政策鼓励芯片设计初创公司发展,助推新签约许可客户数增加所致。 1.6、客户:客户集中度高,长约大客保障业绩稳定 收入高度集中,Arm寻求通过ATA模式加强大客户合作。Arm下游客户包括芯片设计厂商、晶圆代工厂商和IDM等,且收入高度集中于几家头部的芯片设计大厂客户。FY2023,Arm的前3大客户贡献约44%收入,其中第一大客户是Arm中国,占比24%。同时,更具灵活性的ATA模式的推出也帮助Arm进一步巩固与更多大型客户的合作,如亚马逊AWS、英飞凌、微软、恩智浦半导体等大厂均与Arm达成了ATA协议。 英伟达、苹果长约稳定收入预期,订阅制模式提供持续营收来源。由于授权业务模式较为复杂,Arm并未披露其与头部客户的更多合同细节,但随着英伟达和苹果分别与Arm签署了长达20年新协议,可推测Arm与部分头部客户签订较长合约,这将对Arm业绩稳定性增加保障。根据FY24Q3财报,ATA和AFA在FY24Q3均有续约,订阅制模式产生的持续年费收入将使Arm营收增长变得更为平滑和可预见性。 强大技术实力成为吸引客户的主要动力,华为已成为ARM V9版本授权客户。华为据悉已获得ARM V9架构永久授权,进一步说明ARM架构相较RISC-V和国产自研仍具技术领先优势。我们看好Arm凭借其架构+指令集持续迭代和较为完善的生态系统,吸引以CPU为主的客户积极同Arm签订授权协议。 2 IP行业:下游芯片需求增长,半导体趋势赋予Arm长期增长潜力 IP行业规模预计持续增长,Arm作为龙头有望享受增长红利。IP核行业近年来增长迅速,2022年市场总规模达到66.77亿美元,同比增长20.2%,IP核行业有望随半导体行业发展维持增长动力。考虑到Arm是IP核行业的绝对龙头,我们看好它将更有可能享受IP核行业发展红利,带动其业绩高增。 我们判断Arm业绩具备高增长性。Arm将受益于半导体行业发展趋势,业绩有望受①下游芯片市场规模增长、②Arm市占率提升和③Arm收取版税增长等三个增长引擎驱动。我们具体对下游芯片市场进行测算,将以上三个增长因素进行定量分析,判断得到Arm的终端产品、基础设施和汽车市场对应的版税收入同比增长强劲。 2.1、AI算力+巨头自研芯片+芯片需求提升+Chiplet,赋予Arm长期增长动力 2.1.1、AI算力浪潮推动授权和版税业务进一步增长,CPU结合GPU在未来大有可为 在下游周期复苏、v9架构迭代之外,强劲AI需求为Arm带来增长新动力: 1)短期:AI帮助授权业务获得更多新签IP授权订单。FY24Q3授权业务营收3.54亿美元,同比增长18%,系AI趋势驱动客户加大技术投入,进而签订更多先进CPU和AI加速类产品(如NPU)的IP授权。我们预计AI对授权业务的助力有望至少持续到FY24Q4。 2)中长期:英伟达GH200和GB200超级芯片逐步出货,Grace CPU帮助ARM架构向AI算力领域渗透。CPU+GPU超级芯片是专为高性能计算和AI打造的异构加速平台,将GPU的高性能与Grace CPU的多功能性结合在一起,使其在AI任务中具备更高性能和生产力。英伟达于23年8月发布GH200超级芯片,由基于Arm的Grace CPU和英伟达H200 GPU共同组成。24年3月,英伟达发布GB200超级芯片,单颗GB200由1颗基于Arm的Grace CPU和2颗英伟达B200 GPU共同组成,考虑到未来AI训练和推理需求持续强劲,驱动GH200和GB200出货量持续增长,进一步推动ARM架构芯片在大规模AI和高性能计算的渗透,Arm版税收入将受益于AI算力浪潮。 3) 长期:一方面,版税业务方面,AI浪潮驱动下,版税费率增长、芯片设计需求提升、市场份额提升等趋势进一步得到强化。①版税费率:客户努力提升各类设备的AI计算能力,有望提高单个设备的IP数量和IP先进程度,助力Arm收取更高版税率;②芯片需求:AI浪潮提振芯片数量和单芯片所需的IP数;③市场份额:ARM架构在数据中心场景下将实现更优能效比并满足电力限制,Arm同微软、英伟达和亚马逊等公司的合作帮助其扩大市场份额,Arm的Neoverse等IP核受到具有AI芯片设计需求的客户欢迎。 另一方面,Arm可能同GPU公司构建CPU+GPU产品矩阵,合力打造AI芯片巨头。Arm大股东软银集团的创始人孙正义,正在寻求高达 1000亿美元的资金来资助一家芯片合资企业,其能够与Arm的CPU芯片设计形成互补,以与英伟达竞争并供应AI算力,此项目代号为“Izanagi”。若软银在AI算力的千亿美元布局落地,将进一步提升Arm在AI算力中的参与作用,帮助Arm收获更多AI算力的发展红利。 2.1.2、科技巨头积极自研芯片,帮助Arm在数据中心领域的市占率提升 苹果自研A系列和M系列芯片取得巨大成功,为业界树立自研标杆。面对安卓厂商围剿,苹果需要持续迭代出比竞品更强的性能并摆脱对三星芯片的依赖,A系列自研芯片应运而生。2010年苹果推出第一款内部设计的SoC——A4芯片,此处理器搭载Arm的IP核Cortex-A8。2012年,A6芯片第一次搭载基于ARMv7s指令集自主研发的“Swift”处理器核心,其性能介于Cortex-A9与Cortex-A5之间。在此之后,苹果A系列芯片均采用自研处理器IP核心,苹果正式进入芯片自研阶段。借由A系列的自研经验,苹果在2020年终止同英特尔在PC处理器领域长达14年的合作,推出首款Mac系列ARM架构芯片M1,在性能上一举超越MacBook Pro搭载的i9处理器。苹果取得的巨大成功为业界树立了自研芯片的标杆,也激励更多厂商开始采用ARM架构自主研发芯片。 亚马逊Graviton系列开启云厂商服务器芯片自研道路。云计算大趋势下,计算应用场景的复杂度倒逼芯片处理性能快速提升,以亚马逊为首的云厂商开始选择自研基于ARM架构的服务器芯片以满足高算力和低成本的双重需求。2021年亚马逊推出Graviton3,采用Arm Neoverse-V1内核,在浮点性能和机器学习性能方面较上一代都有较大提升。高性能之外,ARM架构的低成本、低功耗和高功效也帮助云厂商可以推出定价更低的服务,有力降低上云成本。作为拥有近30%市场份额的云服务领导者,亚马逊AWS依托ARM框架自研所取得的成功也开启了云厂商自研ARM架构服务器芯片的趋势。Graviton系列之后,更多云厂商加入自研芯片的行列,这将帮助Arm在云计算领域提升市占率。 Arm Neoverse平台的推出为各大云厂商在服务器芯片方面提供了更多元化的选择。在苹果、亚马逊和英伟达等成功范例的引领下,ARM架构服务器芯片的低廉价格与优异能效表现将推动更多云厂商拥抱芯片自研。Arm的Neoverse IP核分成V、N和E核三种核心,其中V系列追求极致性能、N系列注重能耗均衡、E系列专为吞吐量需求设计,其中V系列因性能强劲,在云厂商的自研CPU芯片中得到广泛采用。Arm公布Neoverse发展路线图,Neoverse V3待发布。根据Arm官方公布的Neoverse发展路线图,CSS V3、CSS N3和E3均在研发过程中,后续发布将进一步提升Arm在数据中心CPU IP上的技术竞争力。 云厂商加大自研造芯力度,多款新出的数据中心CPU采用Neoverse V2 IP。数据中心CPU的实际性能要综合考虑应用场景的工作类型,峰值性能和能效表现均为重要考虑因素。基于Arm架构的芯片一般都能达到高能源效率,因此近期多家云厂商发布基于Arm的自研数据中心CPU芯片。2023年底,亚马逊和微软相继发布了采用Neoverse V2的亚马逊Graviton 4和采用Neoverse N2的微软Cobalt 100;2024年4月,谷歌在Google Cloud Next 24上宣布了采用Neoverse V2的自研数据中心CPU Axion。相较x86处理器,Axion的性能高出50%,能效高出60%,将支持谷歌的搜索引擎和人工智能等一系列任务。 我们认为科技巨头自研芯片趋势进一步加速,将帮助Arm提升在数据中心等基础设施领域的市占率。 2.1.3、半导体市场容量扩大和芯片设计难度的提升,驱动IP核市场需求增长 在集成电路产量提升、电子下游应用拓展和芯片性能增强的趋势下,IP核对应的下游芯片市场规模扩大: 1)IP核需求伴随总芯片出货量增长。据IC Insight数据,2021年全球芯片出货量约3918亿颗,2022年芯片出货量持续走高并首次突破4000亿颗达到4277亿颗,实现9.2%的同比增速。芯片出货量爬升带来市场规模的高速增长,根据世界半导体贸易统计组织数据,2022年全球半导体市场规模为5741亿美元;而麦肯锡预计全球半导体市场将在2030年达到10650亿美元,2022~2030年均复合增长率为8.03%。市场容量持续扩张下,半导体厂商对芯片设计相关的IP核需求将持续增长。 2)下游应用拓展带动IP核品类和功能的丰富。在数字化和智能化趋势下出现如数据中心、物联网、自动驾驶等新的应用领域,带来对新的芯片品类和功能的需求,进而带来对新IP核的需求。例如自动驾驶需要完成从道路信息采集到汽车驾驶控制的瞬时处理和实时反馈,对中央处理器的算力要求极高,而高性能的CPU IP核能提供高精度浮点数串行计算能力,协助自动驾驶系统完成复杂的逻辑运算和决策控制。 3)芯片设计复杂度提升带动单芯片集成IP数的增长。根据IBS数据显示,以28nm工艺节点为例,单颗芯片中可集成的IP核数量为87个。当工艺节点演进至7nm时,单颗芯片可集成的IP数量达到178个。受益于先进制程持续迭代,单颗芯片的IP核技术含量不断提高,单颗芯片抽成的版税收入有增长动力,有望拉动IP授权厂商收入增长。 应用IP核降低芯片设计成本及风险,加快产品上市。随着工艺制程节点缩小,先进制程芯片的设计成本呈指数上升。根据IBS数据,2nm芯片的IC设计成本约为7.25亿美元,相比7nm芯片的2.49亿美元大约增长了2倍。同时,在高复杂度工艺下,芯片研发的失败风险也大幅上升。为了设计2nm芯片,IBS估计软件开发、验证和IP鉴定等步骤占总成本的71%。出于降低成本和风险、加速产品上市的考量,芯片设计公司开始更多地使用成熟可靠的IP方案。IP核通过可复用的技术模式实现价值共享,使半导体产业上下游都可以专注于自身优势价值的持续创新,从而推动行业整体效益提升。 2.1.4、Chiplet趋势为IP核厂商带来新业务模式和增长点 Chiplet实现IP核芯片化,助推后摩尔时代算力增长。Chiplet技术将复杂的SoC芯片按照不同计算或功能单元分解,分别采用最适合的半导体工艺制造,再通过先进封装技术彼此互联,最终形成系统级芯片组,以实现新形式的IP复用。在摩尔定律日趋放缓的背景下,Chiplet打破了掩模限制导致的芯片性能瓶颈,迎合了高算力和高性能的芯片应用场景需求。凭借大幅提高芯片良率并降低设计和制造成本的优势,Chiplet未来也将在AI大模型和边缘端获得更多落地应用。 Arm可为Chiplet输出IP硬核设计,预计提升单芯片IP价值量。依托Chiplet技术,芯片设计公司可以采购不同功能的IP核并结合自研模块进行集成,从而灵活平衡计算性能与成本,实现功能模块的最优配置。Chiplet技术的发展同时提供了新的产品形式和广阔的潜在市场,具有高端芯片设计能力的IP核供应商将有机会转变为Chiplet供应商。同时,由于IP硬核的技术含量更高,售出每一个Chiplet IP时Arm可获得更多版税收入,IP从软核向硬核转变所带来的大幅价值提升预计为Arm带来新业绩增长点。 2.2、下游芯片需求分析:手机出现复苏迹象,看好PC和服务器市占率提升,汽车远景广阔 Arm作为领先的IP核授权厂商,其盈利模式主要依赖芯片出货所产生的版税收入。版税收入受到半导体周期的影响较为显著,因此各下游应用领域的需求情况对评估Arm的业务增长十分重要。针对下游应用市场Arm划分了终端产品、基础设施、汽车和物联网四大事业部。 Arm版税收入的增长因素可以拆分为三个方面:①下游芯片市场规模的增长,这其中还可进一步拆分成设备出货量的增长和对应芯片ASP的增长;②Arm在下游芯片市场市占率的提升;③Arm向每个下游芯片市场收取的平均版税费率,这主要取决于IP核迭代需求和芯片复杂度等。 量化分析各下游芯片领域的市场规模、市占率和版税率,我们认为Arm在终端产品和基础设施领域的版税收入在未来三年内有较高增长性,汽车版税收入的长期增长空间可观。 2.2.1、终端产品:手机IP核版税有望提升,AI PC助力Arm同x86抢夺PC市占率 1)移动终端市场:看好Arm收取的IP核价值量随芯片ASP和版税率提升 移动终端市场包括移动处理器及调制解调器、蓝牙、NFC等其他移动芯片市场。 Arm的手机市占率基本饱和,未来通过手机出货量缓慢复苏、芯片ASP提升及版税率增长带动收入增长。Arm在移动处理器市场的成熟生态和技术优势使其市场份额多年保持在99%以上。虽然市占率难以继续提升,但Arm认为移动处理器市场规模将以6.4%的复合年增长率从2022年的299亿美元增长至2025年的360亿美元,而据EE Times Asia的测算,智能手机芯片市场(包括移动处理器及其他移动芯片)将在2026年达到接近600亿美元的规模,我们认为在手机出货量复苏和处理器ASP提升趋势带动下,Arm对应的移动终端市场需求将增长。 V9架构升级和TCS解决方案的推出为手机处理器对应的版税率带来提升空间。Arm v9架构相较上一代v8架构有较大的性能提升,同时TCS完善平台通过生态整合帮助客户大幅缩短产品上市时间。随着技术迭代和更多整体解决方案的推出,Arm有望在其最大的下游市场中率先实现基于新一代架构的版税费率提升,进而带动手机处理器的版税收入。 其他移动芯片市场规模预计保持稳定,Arm v7架构芯片的低定价难以带来版税增长。Arm预计其他移动芯片市场规模在2022年到2025年保持平稳,约为176亿美元。由于整体设计难度较低,其他移动芯片的平均价值较低,我们认为该市场需求主要依靠手机出货量拉动,未来手机出货量虽然存在缓慢复苏趋势,但整体由于手机设备已经成熟、未来增长空间不大。考虑到调制解调器、触摸控制器以及其他更简单的芯片仍采用Armv7架构,对应的版税率偏低且暂无提升动力,我们认为该部分市场很难带来显著版税收入提升。 2)消费电子产品市场:AI PC为Arm带来提升PC市占率和版税费率的机遇 消费电子产品市场预计中个位数增长,XR与可穿戴设备具有长期增长潜力。消费电子市场覆盖数字电视、平板电脑、笔记本电脑、XR耳机和可穿戴设备等方面。2022年Arm在消费电子市场的市占率约为32.3%,在能效与面积方面的优势使Arm Cortex-A系列CPU及Mali GPU等Arm IP核在消费电子产品中得到了广泛应用。Arm预计消费电子市场规模将从2022年约469亿美元增长至2025年的约532亿美元,复合年增长率为4.3%。设备细分市场方面,PC及平板电脑在2023年后的出货量增速偏低,但XR和可穿戴设备的市场规模由于受技术迭代和渗透率提升驱动,长期具备想象空间。 AI PC等AI+终端有望成为24年消费电子发展主线,帮助Arm在PC端的市占率提升。在AIGC科技浪潮下,用户端对AI应用需求的不断扩大促使大模型由云端向边缘侧迁移,以联想为代表的各大厂商开始推出AI PC系列产品,并将自2024年起陆续落地。由于ARM架构可以低功耗实现高性能,ARM架构的PC处理器在AI终端中的优异表现受到了芯片及设备厂商的青睐。除了已经发布的高通骁龙X Elite,据产业链消息,英伟达与AMD也计划研发ARM架构的PC芯片。我们认为Arm有望凭借AI PC趋势在未来的PC市场中进一步提升占有率。 2.2.2、基础设施:行业稳健增长,Neoverse及巨头自研芯片趋势帮助ARM向云计算领域进一步渗透 基础设施市场规模稳健提升,云计算贡献主要增长动力。在基础设施领域,Arm瞄准三大竞争市场:云计算、网络设备和其他基础设施。其中云计算市场包括服务器芯片、DPU和SmartNIC等产品;网络设备涉及基站设备和路由器等;其他基础设施则由各种技术组件和系统组成。根据Arm预计,云计算市场规模将从2022年的179亿美元增长至2025年的284亿美元,复合年增长率16.6%,贡献了基础设施市场主要增长动力。 云厂商自研芯片帮助Arm加速向云计算领域渗透。云计算市场历来由x86处理器主导,ARM架构长期只占据较低的份额。但自AWS 2018年第一代Graviton发布后,服务器芯片在云厂商自研趋势下出现向ARM架构转型的趋势。2022年Arm的云计算市场占有率约为10.1%,考虑到亚马逊、英伟达和微软都已经推出基于ARM架构的服务器CPU,随着未来自研CPU不断量产出货、取代外采芯片,我们认为云厂商自研芯片占比会不断提升,Arm与云厂商的合作将不断提升Arm在云计算市场的市占率。但是AI趋势同时会驱动智算中心AIDC在数据中心的占比提升,GPU对于云计算的重要性提升,可能会挤占云厂商对CPU服务器的投入,这可能对Arm不利。但我们判断,AI工作负载也需要通用计算协助,随着英伟达GH200和GB200超级芯片的量产,AI对Arm对应的CPU服务器市场的增长仍有驱动作用。 Neoverse整体解决方案帮助Arm与客户共同增长。Arm近年来在服务器方面的大力投入是推动ARM架构在云计算市场份额快速增长的主要内部因素。Neoverse三大产品线分别面向不同的应用场景,云厂商可根据成本预算和业务需求自由选择。配套的计算子系统(CSS)允许客户基于Neoverse系列进行定制设计,并大幅缩短产品上市时间。我们预计CSS的推出将推动更高的版税率,并配合ARM架构在云计算领域的进一步渗透为公司带来更多版税收入增长。 2.2.3、汽车:智能化为Arm版税收入带来长期想象空间 近两年汽车芯片市场增速渐缓,但智能化和电动化趋势使其具备长期增长潜力。Arm涉及的汽车半导体产品主要包括IVI、ADAS、发动机管理以及车身和底盘控制的芯片。根据Arm测算,汽车领域TAM将从2022年的188亿美元增长至2025年的约291亿美元,复合年增长率15.7%。然而近期部分汽车半导体产品面临降价,且汽车厂商价格战也进一步将价格压力传导给上游汽车芯片厂商,我们认为FY24的汽车领域TAM增速可能低于其预期,但考虑到汽车领域在向电气化、智能化方向发展的过程中催生了对车载计算能力的大量需求,因此我们认为汽车半导体市场具备长期增长动力。 布局IVI及ADAS领域,汽车智能化为Arm带来更多增长机会。2022年Arm在汽车市场的市占率约为40.8%,但在IVI和ADAS两大市场分别占据85%和55%的份额,技术优势突出。ADAS方面,虽然辅助驾驶领域龙头Mobileye开始选择基于RISC-V内核搭建混合架构,但英伟达和特斯拉等厂商仍然依赖于Arm CPU进行最新ADAS解决方案的开发,预计Arm市占率仍将增长。同时,ADAS的普及有望继续推升汽车芯片的ASP和Arm收取的版税率,拉动Arm在汽车市场的版税收入增长。 2.2.4、物联网:物联网版税收入的发展潜力仍待观察 物联网版税收入的发展潜力仍待观察。物联网及嵌入式应用市场涉及恒温器、无人机、传感器、机器人等多种设备。Arm预计工业物联网和嵌入式芯片市场规模将以6.7%的复合年增长率从2022年的415亿美元增长至2025年的约505亿美元,2022年市场份额为64.5%。版税率方面,虽然物联网仍存在应用领域拓展、技术逐步迭代等增长点,但考虑到物联网相关IP产品技术相对成熟,并包含低版税率的MCU等控制单元,版税率提升趋势较其他下游领域较弱;市占率方面,由于Arm当前64.5%的市占率较高,市占率大幅提升的空间有限,我们认为物联网事业部相较其他下游领域,版税收入的成长性偏弱,后续营收增速的提升可密切关注物联网市场的复苏进度。 3 公司分析:IP先进性构筑技术壁垒,v9架构对版税率的拉升作用 将在未来三年体现 3.1、 Arm研发实力强大,生态构建完善,短期不惧RISC-V挑战 3.1.1、依赖强大专利护城河,新一代架构v9进一步迭代技术 1)Arm拥有完善且强大的专利技术布局 高研发投入保证IP核技术领先。IP核研发的技术难度较高,在确保自身设计具备优秀性能的同时,还需要与芯片系统中的其他模块配合紧密。高通和三星等芯片设计厂商都曾投入大量资源自研IP核,但最终产品的性能也难以超越Arm公版架构。作为芯片设计的基底技术,Arm保持高强度的研发投入保证其技术优势。Arm招股说明书显示,公司FY23的研发支出为11.33亿美元,占总收入的比重达到42.3%,高于大部分科技公司。 大量专利技术布局构建技术护城河。Arm具备的专利数量非常可观,截至FY23,公司拥有或共同拥有已发布的专利数量约为6800项。其中Arm的核心专利之一可以显著减少CPU能耗并提高性能。Arm凭借其完善的专利布局或使RISC-V开源架构陷入专利陷阱并阻碍其发展,确保Arm在市场竞争中取得领先地位。 2)ARM架构能效比和性价比突出,积极由移动端向数据中心、物联网、汽车等领域拓展 与x86架构相比,Arm具有低能耗和高性价比优势。Arm架构在硬件逻辑的设计上相较复杂指令集架构更加简化。对比x86架构,Arm架构的核心数量更多,每瓦性能更好,能以更低的设计和制造成本提供均衡的能效表现。除了传统的移动处理器市场,Arm架构在数据中心市场中同样表现优异。由于支持多样化工作负载和良好的成本效益,Arm架构服务器能更好地满足现今微型数据中心的需求。随着Arm陆续推出针对数据中心、物联网、汽车等领域的新一代服务器产品,预计Arm未来将在更多下游市场与x86展开竞争。 与RISC-V架构相比,Arm架构灵活的功效配置覆盖更多应用场景。Arm架构与RISC-V架构都依赖于RISC指令集,功耗和成本均低于x86架构,但两者在技术特点和应用场景上仍有一定的区别。RISC-V架构对指令集进一步压缩,指令集特点是小型、简单和高效,同时通过模块化设计实现较高的可拓展性。Arm架构更注重功效,并根据具体应用场景设置特定的性能和功耗。综合来说,RISC-V的模块化方法提供了定制的可能性,而ARM的专用内核则更注重目标性能。RISC-V强调简单和开源灵活,更适合物联网场景;ARM凭借其专有技术和完善的生态系统,可应用于移动端、嵌入式系统和数据中心等多种领域。 3)新一代v9架构针对AI性能和安全性进一步迭代 Arm v9架构注重安全性与AI性能的增强,进一步拓展边缘应用场景。2021年Arm发布了最新一代Arm v9架构,是近十年来Arm架构的首次指令集大版本更新。Arm v9架构的主要变化是引入了新的安全性和矢量处理技术、增强了机器学习和数字信号处理功能并保持对Arm v8架构的兼容性。此次指令集更新中Arm将安全性升级置于首要位置,通过采用机密计算架构(CCA)实现对重要数据的隔离保护。而针对市场对AI性能的需求,Arm为v9架构开发了SVE2技术,大幅提升了在v9架构CPU上运行5G系统、虚拟/增强现实以及ML工作负载的处理能力。我们认为Arm v9架构的推出将推动Arm新一代产品在AI和重要数据处理领域的渗透,有望提升Arm在AI时代下的市场认可度。 3.1.2、持续补齐软件短板,在物联网、基础设施领域持续构建生态 在生态方面,ARM此前被人诟病的软件短板逐渐被补齐。目前所有的大型操作系统,如Linux、BSD、Windows等都可支持ARM架构。同时ARM架构也支持容器化技术(如docker、VMware、KVM和Kubernetes等虚拟化工具)的运行和CUDA及Java等编程语言的配置和执行。 Arm生态为物联网奠定信任根基。ARM是目前承载智能物联网边缘算力的主要架构,公司约70%的出货量来自物联网和嵌入式应用。Arm对物联网领域兼容性和安全性的贡献是Arm生态取得成功的重要原因。物联网从根本上改变了嵌入式计算对安全性的要求,Arm在2017年主导创建的PSA框架为互联设备提供了信任基础,从而推动了建立在RoT(Root of Trust)上的物联网安全开发。随着Arm物联网全面解决方案和基于ARM架构的可信固件陆续推出,Arm在以安全为宗旨的物联网设备中将得到更加广泛的认可和使用。 Neoverse平台通过产品、场景、生态多元发力,积极拓展服务器市场。过去基础设施领域长期被x86架构占据,为了进一步开拓数据中心市场,Arm在2018年推出了面向服务器的Neoverse系列IP,并凭借多样化的应用场景和完善的开发者生态迅速获得了大量采用。针对Neoverse平台,Arm积极与其云合作伙伴开展云原生软件基础架构、框架和工作负载的优化,使所有终端用户都可以在Arm架构上构建新一代应用程序。除了大型企业,越来越多的创业公司也开始基于Arm架构进行云服务领域的产品研发,Arm软件生态系统的优势与Neoverse平台技术相结合,将使更多客户采用从云到边缘的定制解决方案。 3.1.3、 面临RISC-V架构挑战,但风险近五年可控 RISC-V架构逐渐在不同领域中得到采用。RISC-V主要用在低功耗嵌入式系统和物联网设备,但目前也逐步拓展至数据中心、汽车、工业控制等领域。高通在近期宣布与谷歌合作设计基于RISC-V架构的可穿戴设备芯片,而Meta在AI芯片方面也选择RISC-V架构进行自研开发。在自研芯片大趋势和公司业务发展的刺激下,越来越多厂商开始试水RISC-V架构。 虽然RISC-V具备宽松的开放式免版税许可和更大的设计灵活性,但在技术性能和生态配套上较ARM架构仍有一定差距,我们认为五年内ARM架构的领先地位不会被撼动。 RISC-V架构IP相较同期发布的Arm Cortex仍存技术差距。SiFive于2022年发布的P670是目前性能最高的RISC-V架构处理器核心。与Arm Cortex-A78相比,P670拥有2倍的计算密度和近一半的面积,但单线程性能峰值落后约5%。虽然在整体性能上较为接近,但需要注意的是Cortex-A78于2020年发布,因此RISC-V架构的处理器IP在研发能力上与Arm仍具有2年左右的差距。P670更适用于可穿戴和物联网等场景,而RISC-V架构在其他领域的表现仍待观察。 生态配套方面的差距是RISC-V未能得到广泛推广的主要原因。Arm的客户包含高通、联发科、苹果等主要半导体厂商和科技巨头,拥有更广泛的硬件合作伙伴、软件工具和开发套件,同时支持众多主流操作系统以及实时操作系统,生态体系完善。为此,谷歌与英特尔等13家企业发起了RISC-V软件生态计划,旨在加速RISC-V架构的软件生态建设和应用商业化进程。综合来看,虽然RISC-V架构在开源社区的努力下正处于高速发展阶段,但想要达到与Arm相匹配的软硬件生态成熟度还需要较长的时间。 3.2、 公司具备内生增长动力,订阅制创新和版税费率提升分别驱动授权和版税收入增长 3.2.1、v9架构迭代成版税率提升驱动力,看好版税收入快速增长 搭载Arm技术的芯片在对外出售或内部使用时需抽成一定比例的版税。版税的具体收取方式有两种:1)对于在市场销售的芯片,Arm根据版税费率×芯片ASP×芯片出货数的公式计算版税收入;2)对于企业内部使用的芯片,Arm会与客户商定固定版税额。我们推测高通、英伟达、联发科、英飞凌、恩智浦及意法半导体等芯片设计厂商以芯片ASP的一定比例交纳版税,而苹果、亚马逊和微软等公司的芯片主要作为内部产品使用,将按照固定金额交纳版税。 Arm版税收入受到芯片出货量与单位芯片收取的版税两个因素影响。从下游市场看,使用Arm架构或IP核的芯片在FY23出货量达到300亿颗,累计达2500亿颗。考虑到市场需求仍存在增量空间,芯片出货量未来有望进一步提升。同时,FY21-FY23 Arm平均单位芯片版税收入也保持稳定增长。我们认为单位芯片收取版税的增长动力分别来自1)芯片ASP上升;2)版税费率提升。 1)芯片性能增强和制程工艺升级,芯片ASP具备上升潜力 随着市场对智能手机性能迭代速度的要求不断提高,厂商竞逐先进制程工艺并集成更高规格IP,从而推动智能手机芯片ASP上行。根据EE Times Asia测算,智能手机芯片整体ASP从2020年的31美元增至2023年的42美元,预计未来几年仍会以高个位数复合年增长率上升。 2)受益于Arm v9架构和TCS平台推出,版税费率具备提升动力 Arm v9架构迭代是版税费率提升的主要动力。当前Arm旗下IP产品平均版税率在1.7%左右。随着Arm架构迭代,采用先进架构的IP核版税费率将明显增长,据Anandtech报道,基于v8架构的Cortex-A系列处理器版税费率可达到2.0%以上,而基于v7及之前架构的IP核版税费率在1%左右,这说明底层大架构的技术迭代是Arm提升版税费率的主要驱动因素。依据v8相比v7的涨幅,结合FY24Q3公司表示v9新架构的版税率为v8架构的两倍,我们判断基于v9架构的IP核产品版税率可能在3%-5%,我们看好随着客户更多采用v9架构,Arm的平均版税率呈持续上升趋势。 IP授权模式具有价值累积效应,基于v9架构的收入增量仍需2-3年体现。观察历代架构产品带来的版税收入情况可以发现,每一代架构产品都需要经历一定研发和上市周期,在4-5年后才能充分扩大其市场规模。同时旧世代产品的收入在进入新架构发行周期后并没有急剧下降,而是随着时间推移保持相对稳定甚至略微增长。例如FY22期间,约50%的收入仍来自v7架构或更早的产品;截至最新的FY24Q3,基于v9架构的版税收入仅贡献总版税收入的15%。因此我们认为v9架构带来的版税收入提升在FY25和FY26才会充分体现,预计FY26后v9架构及IP核产品才会占据较大的版税收入比重。 TCS平台充分整合生态搭建整体解决方案。TCS提供涵盖CPU、GPU和系统IP等Arm最新IP的完整产品包,旨在通过整体解决方案实现产品在低功耗范围下的高性能表现,以满足客户的精准需求并加快产品从研发到上市的时间。配套的软件工具使开发人员能够方便地进行代码编写和部署,并借助解决方案堆栈持续迭代改进。除此之外,Arm还与台积电、三星、及英特尔代工厂进行合作完成制程工艺路线的预先验证,保证芯片设计和流片环节的无缝衔接。 TCS23面向高端移动终端市场,加速Arm v9架构渗透及版税率提升。TCS23的发布为Arm v9 CPU及GPU集群在新一代旗舰手机型号中的普及应用提供了一站式方案,其中联发科和三星作为Arm的重要客户,将借助TCS23平台在其新一代旗舰芯片中采用Cortex-X4和Immortalis-G720等最新IP产品,更先进的产品性能叠加一站式解决方案都将助力Arm芯片版税率进一步增长。 3.2.2、灵活的订阅制收费模式有望吸引新客和增加客户粘性,为授权收入增长注入动能 AFA计划有效扩大Arm用户基数,成为与RISC-V竞争的重要战略布局。通过Arm Flexible Acess计划,Arm瞄准物联网、无人机、相机和中低端消费设备等大众市场产品。虽然AFA计划的定价是中性的——它并没有提供授权费和版税上的优惠,只是将支付环节递延——但更低的进入门槛和完善的产品方案会刺激更多初创公司选择Arm架构进行开发,设计活动的增加将为Arm带来营收增量。与此同时,大量初创公司的涌入将进一步完善Arm生态,从而使Arm在与RISC-V等开源架构的竞争中获得优势。Arm推出AFA for Startups计划,规模不足2000万美元的半导体初创公司将免费获得芯片原型制作许可,这也会帮助Arm争取小微客户,以帮助Arm更好应对RISC-V的竞争。 订阅制收费模式的客户数量呈现持续增长趋势,驱动Arm授权收入增长。FY24Q3,Arm新签署5项ATA协议,使现有的ATA许可总数达到27个,其中包括了Arm前20大客户的一半以上,且有17家是Arm超过10年的客户,说明Arm的头部客户结构较为稳定且存在向订阅制模式转型的趋势;且FY24Q3期间新增的3家ATA客户为原有AFA升级到ATA协议,也体现出Arm的客户存在由AFA向更大订单协议ATA转变的趋势。AFA计划则要求客户每年进行续签,FY24Q3期间新签订单6个,帮助AFA总许可数达到了218个。同时根据FY24Q2业绩会,由于AI趋势带动更多客户的芯片设计需求,FY24H2会签约更多大客户订单,特别是FY24Q4会有较多大订单落地,带动授权收入同比较高增长。考虑到Arm仍在积极推进客户向订阅制模式迁移,预计未来客户数量将会继续增加,许可收入的可见性与平滑度也将有所提升。我们将密切跟踪Arm每季度披露的ATA和AFA客户数,并搜集合同签约的资讯。 3.2.3、Arm意欲转型OEM的商业模式,但此计划仅为远期愿景 Arm意欲效仿高通对OEM收取版税,或带来大幅收入增长。近年来Chiplet技术的突破和苹果及云厂商自研芯片成功的案例,说明Arm的客户不仅可以覆盖芯片设计厂商、IDM和晶圆制造厂,也能触达垂直集成芯片开发的OEM厂商。据产业链消息,Arm希望对版税的收费模式进行大幅调整,计划按终端产品售价抽成而非目前按终端产品对应的芯片ASP抽成,改革后的收费模式与高通类似。根据Strategy Analytic测算,2022年高通对每台终端设备平均收取3.5美元的版税,约为Arm的60倍。如果Arm的改革方案能顺利推行,将会为公司带来数十倍的收入增长,但目前该计划是非常乐观的远期愿景,具体推行进度和市场态度仍不明朗。 3.2.4、高通诉讼案短期不会造成实质性损失,反而有望迫使高通为Arm带来更多收入贡献 高通的低版税率可能是Nuvia诉讼案的重要导火索。2022年8月,Arm正式起诉高通和Nuvia,认为Nuvia未能销毁基于已终止的ALA协议开发的技术,并未经允许将其转让给高通。虽然Arm与其大客户高通的兵戈相向看似难以理解,但当我们分析对比高通与Nuvia向Arm所支付的版税率后,就可以发现端倪。据Strategy Analytics分析,考虑到高通芯片出货量大且高通作为Arm大客户具备较强的谈判筹码,高通的ALA合同中应该获得了较为可观的费率优惠;相比之下,Nuvia在被收购前与Arm签署的ALA版税率应当会明显高于高通,因此坚持让高通按照Nuvia ALA协议水平的版税费率向Arm支付Nuvia技术(包括新一代Oryon芯片)将为Arm带来相当可观的收入增长。 胜诉并非主要目的,Arm更希望通过和解提升高通新产品版税率。对于诉讼案细节我们不在此做过多展开,但从Arm与高通在本案中的立场和诉求出发,可以预见不同判决结果所带来的潜在影响:1)Arm败诉,高通保有对Nuvia IP的使用权且仍按照高通ALA费率向Arm支付版税。由于Nuvia签署的ALA协议在2022年终止,与该公司相关的营收减少应当已被纳入未来财务测算的考量之中。这意味着败诉并不会为Arm带来直接的业务损失,但高通基于Nuvia技术的自研IP核可能在长期对Arm的IP核业务形成一定的冲击。2)Arm胜诉,高通销毁含有Nuvia技术的相关产品并赔偿损失,此做法过于极端,双方均有理由避免此结局。3)双方和解,我们认为相较销毁,Arm会更倾向于与高通达成和解,并要求高通按照Nuvia原ALA协议的费率为新系列产品支付版税。如果未来高通坚持自研IP核,高ALA版税率将为Arm带来版税收入增长空间。 综合来看,最终判决无论是哪一种结果短期都不会对Arm造成实质性损失,后续正式审判将于2024年9月23日开庭,该案的判决结果和双方的后续行动将值得进一步跟踪。高通收购Nuvia可能会让高通加速由Arm公版IP转向自研IP核,导致Arm无法向IP核收费而只能收取指令集架构费用,长期来看将会损害Arm业绩。 4 盈利预测 4.1、 关键假设及盈利预测 ARM是芯片设计IP核的龙头企业,受益于AI算力热潮、科技巨头自研芯片、芯片需求高速增长和Chiplet兴起等行业发展趋势,具备长期增长动力。公司主要业务为出售IP核,收费模式包括前期IP核授权收入和芯片出货后的版税收入。其中授权收入的增长动力来自于订阅制客户数量的持续拓展,版税收入则同时受版税费率提升、下游市场规模(TAM)增长和ARM在下游市场的市占率提升三大增长引擎驱动,拉动未来三年公司业绩较高增长。 1)授权和其他收入:授权和其他收入主要包含传统收费模式ALA、TLA和订阅制收费模式AFA中的指令集架构或IP核的授权费用,以及订阅制收费模式ATA和AFA中的年费。针对传统收入模式,我们假设FY24-FY26财年分别以10%/10%/10%的同比增速增长。针对订阅制收费模式,①ATA:FY21-23的ATA客户数分别为4/8/18个,FY24Q3上涨至27个,考虑到AI短期利好客户拓展,并结合历史增长趋势,我们假设FY24-FY26财年的ATA客户数量分别为34/43/49个;②AFA:FY21-23的AFA客户数分别为129/191/203个,FY24Q3上涨至218个,根据历史增长趋势,我们假设FY24-FY26财年的AFA客户数量分别为223/235/245个。考虑到AFA平均授权收入和ATA/AFA年费有望逐年增长,我们预计订阅制收费模式的总收入会略超过ATA和AFA客户总数的增长速度。根据以上假设,我们预计FY24-FY26的授权及其他收入分别为14.14/16.90/19.14亿美元,对应同比增速40.8%/19.5%/13.2%。 2)版税收入:版税收入同时受版税费率提升、下游市场规模(TAM)增长和ARM在下游市场的市占率提升三大趋势带动。由于以上三个因素在不同下游市场的表现和走势不同,我们将版税收入分成终端产品、基础设施、物联网和汽车等四个事业部分开讨论。 终端市场事业部:最主要的下游应用,涉及手机应用处理器、其他移动芯片和消费电子(PC、平板电脑、XR等)相关芯片三部分。我们预估FY24-FY26终端市场事业部版税收入同比增速为3.3%/29.8%/27.2%: ①手机应用处理器:TAM方面,IDC预测手机出货量在23-25年的同比增速分别为-4.6%/+4.8%/+3.4%,而EE Times Asia预测手机处理器ASP在23-25年的同比增速分别为+4.2%/+4.1%/+7.1%,根据以上第三方数据,我们假设TAM在FY24-FY26的同比增速分别为-0.5%/9.1%/10.8%;市占率方面,Arm在FY23披露其处理器市占率在99%以上,我们认为其垄断地位可持续;IP核版税费率方面,我们预估将在AI需求、v9等新技术带动下持续提升,我们预测版税费率在FY24-FY26分别为2.2%/2.6%/2.9%。因此综合三方面考虑,我们预估FY24-FY26的手机应用处理器相关版税收入同比增速分别为9.5%/29.1%/23.7%; ②其他移动芯片:TAM方面,我们认为电源管理芯片等其他移动芯片的市场规模主要跟随手机出货量增长,因此预估TAM在FY24-FY26的同比增速分别为-7%/4.1%/2.7%;考虑到此市场较为成熟且技术稳定,我们预计IP核版税费率和市占率均相对稳定,FY24-FY26期间,我们假设Arm在其他移动芯片市场的市占率保持在65.1%,预测版税费率保持在1.4%。因此预估FY24-FY26的其他移动芯片版税收入同比增速分别为-7%/4.1%/2.7%; ③消费电子相关芯片:TAM方面,根据Arm官方给出FY23-FY26的复合年均增长率为4.3%,我们结合Canalys的PC出货量预测和PC Magazine预测的ASP会略微回落的趋势,假设TAM在FY24-FY26的同比增速分别为-15.7%/10.5%/20.8%;市占率方面,由于AI PC等AI+终端出现,ARM架构有望凭借其低功耗和低耗电进一步同x86架构竞争市场份额,Arm在FY23披露其在消费电子产品市场的市占率为32.3%,我们假设其FY24-FY26的市占率将分别提升至33%/38%/41%;版税费率方面,我们预估v9架构迭代和AI PC终端产品落地会助力Arm版税费率大幅提升,我们预测FY24-FY26版税费率分别为2.0%/2.3%/2.6%。因此预估FY24-FY26的消费电子相关芯片版税收入同比增速分别为-3.6%/45.7%/44.1%; 基础设施事业部:Arm积极切入,主要包括云计算、网络设备和其他基础设施三个细分领域,主要涉及服务器芯片、基站设备、路由器等。以上三个市场由于相关度高,我们预测在TAM增速和版税费率均保持趋势一致,均受益于AI浪潮下的服务器芯片需求和技术迭代,看好同时受TAM增长、市占率提升和版税费率提升三力驱动。TAM规模方面,根据Arm预计云计算芯片市场规模(TAM)在FY23-FY26的复合年均增长率为16.6%,结合Statista预测,假设FY24-FY26云计算芯片TAM同比增速分别为4%/15.4%/11.7%;市占率方面,Arm在FY23披露其市占率由FY21的7.2%提升至10.1%,考虑到Neoverse系列芯片技术迭代和云厂商自研ARM架构芯片将逐步出货,我们假设FY24-FY26的市占率将分别提升至12.1%/18.1%/22.1%;版税费率方面,由于v9架构迭代、Neoverse IP核迭代和云厂商自研趋势增强均利好版税费率提升,我们预测FY24-FY26版税费率为2.7%/3.1%/3.4%。整体而言,预估FY24-FY26的基础设施事业部版税收入同比增速分别为28.7%/64.9%/39.2%。 汽车事业部:由于汽车行业存在智能化和电动化的长期趋势,由于IVI、电气化、ADAS等技术势必会带来汽车搭载芯片数量和价值量的增加,我们认为汽车半导体TAM增长是Arm汽车版税收入的主要驱动力。Arm预计FY23-FY26汽车半导体TAM的复合年均增长率为15.7%,结合IDC等第三方测算,我们预计FY24-FY26汽车芯片TAM同比增速分别为3.4%/12.2%/14.8%;市占率方面,考虑到Arm有望凭借技术优势拓展市场份额,我们假设FY24-FY26市占率分别为44.8%/48.8%/51.8%;版税费率方面,考虑到汽车芯片的IP核向v9架构转型,我们预测汽车相关版税费率在FY24-FY26分别为1.7%/1.9%/2.1%。整体而言,我们预估FY24-FY26的汽车事业部版税收入同比增速分别为20.5%/36.4%/31.3%。 物联网事业部:物联网主要包括洗衣机、无人机、机器人等相关芯片。考虑到Arm在FY23年的市占率为64.5%,已经处于主流地位,市场份额的进一步扩展主要依赖Arm技术优势、但增长空间有限,同时物联网芯片技术相对低端,因此版税费率偏低且增幅有限,我们预期物联网事业部的版税收入主要依赖物联网本身市场需求增长。TAM方面,Arm官方预计物联网芯片TAM在FY23-FY26的复合平均增长率为6.8%,考虑到当前物联网需求相对疲软,看好FY25/FY26物联网市场规模的增速提升,我们预计FY24-FY26物联网芯片TAM同比增速分别为2%/4%/12%;市占率方面,我们假设FY24-FY26市占率分别为64.5%/66.0%/67.5%;版税费率方面,考虑到物联网芯片技术低端、无需向v9等先进架构转型,我们预测FY24-FY26期间版税费率维持在1.4%水平。整体而言,我们预计FY24-FY26的物联网事业部版税收入同比增速分别为2.7%/7.2%/15.3%。 综合以上对终端产品、基础设施、物联网和汽车四个事业部的关键假设,我们预计FY24-FY26的版税总收入分别为17.87/23.06/29.29亿美元,对应同比增速6.7%/29.1%/27.0%。 毛利率假设: Arm作为芯片设计产业链中的指令集架构和IP核提供商,成本主要为员工薪资等,毛利率维持高水平,FY21/FY22/FY23财年的毛利率分别为92.9%/95.2%/96.0%,FY24Q3毛利率已提升至96.7%。考虑到公司指令集架构已经提升至v9版本,我们看好IP核产品的整体版税率持续增长,带动毛利率水平提升。我们预计FY24-FY26财年的毛利率分别为96.8%/97.4%/97.8%。 经营费用率假设: 1)技术和开发(R&D)费用率:生成式AI技术快速发展背景下,Arm积极在v9架构和IP核上新增和迭代AI能力,但考虑到FY24Q1-Q3 R&D费用增长幅度慢于营收增速,我们认为未来R&D费率将逐步下降,假设FY24-FY26的R&D费用率分别为38.5%/35.5%/34.0%。 2)销售,一般和行政(SG&A)费用率:考虑到公司加强费用管理,SG&A费用增长速度远不及营收增速,预计SG&A费率将呈现下降趋势,我们假设FY24-FY26的SG&A费用率分别为24%/20%/17%。 3)其他费用率:包括长期资产减值和重组及相关成本,考虑到2022年3月发布的重组计划已完成,预计FY24-FY26的其他费用率均为0%。 根据上述关键假设,我们预计公司FY24-26财年营业收入分别32.00/39.96/48.43亿美元,同比增速分别为19.5%/24.9%/21.2%,预计 FY24-26财年公司调整后Non-GAAP净利润分别为12.7/16.2/21.8亿美元,折合调整后EPS分别为1.24/1.57/2.12美元。最新收盘价101.7美元,对应FY24/FY25/FY26财年的预测PE分别为82x/65x/48x。 4.2、 相对估值法 考虑到Arm是IP核行业龙头,选取同行业的Synopsys和Cadence作为可比公司,其中Synopsys是全球排名第一的芯片自动化设计解决方案(EDA)提供商和全球排名第一的芯片接口IP供应商,Cadence也是重要的EDA厂商,同时提供系统验证、PCB设计、IP等。考虑到Arm未来三年内营收和盈利均具备高成长性,我们选取半导体领域同样由于AI浪潮而业绩高速增长的英伟达和AMD作为可比公司。若采用市盈率(PE)估值法进行相对估值,截至2024年5月3日,在2023-2025年(对应Arm FY2024-FY2026)四家可比公司PE均值分别为57X/42X/33X,IP核行业的可比公司PE均值分别为51X/44X/38X,目前Arm最新收盘价为101.7美元,对应PE分别为82X/65X/48X,较可比公司而言估值相对偏高。 但我们认为Arm相比同行业的高估值具备合理性,主要由于:1)Arm相比IP核行业其他公司具备明显竞争优势,应享受溢价;2)上市前多轮资本运作事件均认可其高估值;3)后续具备AI算力+AI终端产品落地+巨头自研芯片等事件催化,有望同时驱动业绩增长和估值抬升。 1)Arm相比IP核行业其他公司具备明显竞争优势,其估值水平应享受溢价。通过比较Arm、Synopsys和Cadence的基本面指标,我们发现Arm在营收增长性、净利润增长性、净利润率水平上均明显好于Synopsys和Cadence。具体而言,在2023-2025年期间,Synopsys和Cadence的23-25E净利润复合平均增长率均值为16.6%,Arm的FY24-FY26财年(对应23-25年)的净利润复合平均增长率为30.9%;净利润率上,Arm对FY25财年(对应24年)的预测净利率为40.4%,高于24年Synopsys和Cadence平均水平33.7%。考虑到Arm更具高增速特性,我们计算Arm、Synopsys和Cadence在FY25财年(对应24年)对应的PEG估值水平,得出PEG分别为2.09X/2.19X/3.15X, Arm低于Synopsys和Cadence的PEG均值2.67,可见Arm盈利增速高于行业平均,而PEG估值更低,因而估值仍有提升空间。 2)上市前资本运作事件的估值分析:2016年、2020年和2023年Arm分别经历三轮被收购,收购估值均处于很高水平,主要因软银和英伟达均认为Arm的ARM架构具备垄断性,愿意给出估值溢价。我们认为,考虑到目前Arm是AI算力重要受益标的,其营收同时受下游应用市场规模增长和市占率提升推动,版税费率提升进一步增强Arm盈利能力,叠加FY24Q3亮眼表现证实AI浪潮对Arm的业绩贡献,这均有助于进一步抬升PE估值水平,因此当下时点Arm有望享受比2016M9和2020M9更高的PE估值水平(分别对应71x和103x)。 3)2024年(对应Arm FY2025)期间,Arm后续仍具备一系列可能催化事件(包括AI利好和半导体周期复苏),有望同时驱动Arm业绩增长和估值进一步抬升。 ①AI算力热度持续:Arm短期受益于AI芯片相关IP的协议签订,长期AI趋势驱动芯片需求增长和技术加快迭代;若AI算力产业链再出现包括需求强劲、供给改善等事件催化,Arm也将随之受益; ②云厂商等自研数据中心芯片的意愿增强:AI热潮下,亚马逊、微软、谷歌等云厂商同Arm合作开发自研数据中心CPU芯片,利好Arm数据中心业务发展; ③半导体需求回暖的大趋势:24年手机和PC均预计实现需求弱复苏,24年中或24H2若消费电子出货量回升,Arm将作为消费电子处理器IP核提供商而受益; ④AI边缘端趋势逐渐落地:24年中,AI手机、AIPC等AI终端新品将陆续发布,进一步提升处理器芯片ASP和整体出货量,有望帮助抬升Arm估值水平。 4.3、绝对估值法 1、长期增长率:根据行业趋势分析,我们认为Arm作为IP核公司,将受益于半导体行业芯片数量增多、设计复杂度提升和Chiplet趋势,叠加众多科技巨头均积极布局自研芯片,我们认为这均有助于Arm长期增长,故假设长期增长率为2.5%; 2、无风险利率Rf:选取美国10年期国债收益率作为无风险利率,截至2024年5月3日,美国10年期国债收益率为4.509%; 3、β值选取:采用费城半导体指数板块的加权剔除财务杠杆原始β作为公司无杠杆β系数的假设值,并结合其他参数给出公司的β系数为0.96; 4、Rm-Rf:美股当前股权风险溢价处于历史低位,我们采取3%; 5、税率:我们预测公司未来税收政策较稳定,结合公司过去几年的实际税率,假设公司未来税率为12%。 基于上述假设,根据FCFF法估值得出公司合理价格为108.37美元,在敏感度分析区间的±0.5%,公司的合理股价区间为89.07-137.71美元。 4.4、估值结论与投资评级 综合来看,我们看好Arm股价仍具增长空间: 1)Arm是全球芯片设计环节中IP核领域的绝对龙头,其ARM架构在移动终端具备技术垄断性,受益于芯片复杂性和需求增强的大趋势; 2)生成式AI热潮下,强劲AI需求为Arm带来增长新动力。短期AI帮助授权业务获得更多新签IP授权订单;中期英伟达Grace CPU将帮助ARM架构向AI算力领域加速渗透;长期在版税业务方面,AI浪潮驱动下,版税费率增长、芯片设计需求提升、市场份额提升等Arm利好因素将进一步得到强化。 3)AI PC趋势和巨头自研芯片趋势的带动。搭载大模型会让PC的功耗和续航问题更受重视,因此利好ARM架构向PC领域切入,Arm有望乘AIPC的东风提升PC领域市占率。亚马逊、微软等巨头也转向自研ARM架构服务器芯片,相关产品放量也将提振Arm的市场情绪。 4)半导体产业逐步复苏。24年PC和手机均预计恢复正增长,下游终端复苏将带动半导体产业进而利好Arm业绩恢复; 5)Arm业绩在FY24-FY26期间具备高增长性。Arm在手机处理器芯片IP方面处垄断地位,并持续向PC、服务器、汽车等其他市场拓展,有望受益于下游应用市场规模增长、ARM架构市占率提升和Arm收取版税费率增长等多个增长因素,我们判断FY24-FY26期间Arm的营收CAGR和盈利CAGR分别为23%和31%,具备高增速; 我们预计Arm FY24-26财年营业收入分别为32.00/39.96/48.43亿美元,同比增速分别为19.5%/24.9%/21.2%,预计 FY24-26财年公司调整后净利润分别为12.7/16.2/21.8亿美元,同比增速分别为93.3%/27.2%/34.8%,折合调整后EPS分别为1.24/1.57/2.12美元。最新收盘价101.7美元,对应FY24/FY25/FY26财年的预测PE分别为82x/65x/48x。 目前Arm的PE估值水平高于同行业公司,但考虑到1)估值方面,Arm的PEG估值水平仍低于同行业公司平均,我们看好Arm更优基本面和市场垄断地位帮助其获得更高估值;2)基本面方面,我们预计Arm业绩在FY24-FY26期间高速增长,行业角度同时受益于“AI算力热潮+半导体复苏”等行业大趋势,公司内部角度则具备版税费率提升、市场份额增长等利好因素;3)催化方面,后续具备AI算力+AI终端产品落地+巨头自研芯片等事件催化,有望同时驱动业绩增长和估值抬升。首次覆盖,给予公司“买入”评级。 5 风险分析 5.1、Arm中国业务存在不确定性的风险 Arm中国(或安谋科技(中国))作为独立实体并不受软银或Arm的直接控制运营,Arm只拥有其少数股权。目前Arm中国为Arm最大收入来源,在国内独家分销Arm技术,其中Arm IP产品90%的收入需要支付给Arm。由于独立运营,Arm中国可能具有一定的失控风险,例如滥用IP产品或美国制裁等,为中国地区业务带来不确定性。 5.2、Arm与高通存在诉讼风险 虽然我们认为高通诉讼案的判决结果不会为Arm当前业务带来太大影响,但诉讼案导致了大量的法律支出,而且诉讼是否会为后续业务合作带来阻力仍有待观察。 5.3、Arm技术收到RISC-V架构挑战的风险 目前Arm在移动终端、物联网及汽车等多个市场占据主导地位,但RISC-V架构的快速崛起为Arm带来了潜在的竞争威胁。随着高通、谷歌等科技大厂开始着手研发RISC-V架构芯片,以及平头哥等国内厂商希望借助RISC-V自研芯片摆脱对ARM架构的依赖,我们认为RISC-V可能凭借开源和定制化的优势,在未来的5-10年逐步建立起生态系统。但短期来看,RISC-V在各细分市场对ARM架构形成的竞争优势还十分有限。 5.4、地缘政治风险 近年来美国频繁针对中国相关领域开展制裁导致地缘政治风险加剧。2022年底,美英政府确认Arm对华禁售高性能Neoverse V系列产品。同时,俄乌危机中俄罗斯被西方集体制裁的先例也为中国公司带来了警示,在制裁政策持续加码下,国内厂商可能面临更多Arm产品断供的风险。我们预计国内厂商将加速推动基于RISC-V或自主架构的芯片IP核的国产替代进程,长期来看可能导致Arm在中国地区市场营收减少和份额下滑。 5.5、软银集团减持Arm股票的风险 软银集团持股Arm股票超90%,同时软银集团持续亏损,FY23Q1亏损超31亿美元,FY23Q2亏损62亿美元。2024年3月12日Arm上市180天股票解禁期满,软银并未出现大幅减持举动。但Arm作为软银投资组合中的重要标的,若软银其他投资项目运营不佳,仍可能存在被减持以补充软银集团现金流的风险,软银若大量减持会导致Arm股价剧烈波动。 免责声明 本订阅号是光大证券股份有限公司研究所(以下简称“光大证券研究所”)海外研究团队依法设立、独立运营的官方唯一订阅号。其他任何以光大证券研究所XX研究团队名义注册的、或含有“光大证券研究”、与光大证券研究所品牌名称等相关信息的订阅号均不是光大证券研究所海外研究团队的官方订阅号。 本订阅号所刊载的信息均基于光大证券研究所已正式发布的研究报告,仅供在新媒体形势下研究信息、研究观点的及时沟通交流,其中的资料、意见、预测等,均反映相关研究报告初次发布当日光大证券研究所的判断,可能需随时进行调整,本订阅号不承担更新推送信息或另行通知的义务。如需了解详细的证券研究信息,请具体参见光大证券研究所发布的完整报告。 在任何情况下,本订阅号所载内容不构成任何投资建议,任何投资者不应将本订阅号所载内容作为投资决策依据,本公司也不对任何人因使用本订阅号所载任何内容所引致的任何损失负任何责任。 本订阅号所载内容版权仅归光大证券股份有限公司所有。任何机构和个人未经书面许可不得以任何形式翻版、复制、转载、刊登、发表、篡改或者引用。如因侵权行为给光大证券造成任何直接或间接的损失,光大证券保留追究一切法律责任的权利。
大部分微信公众号研报本站已有pdf详细完整版:https://www.wkzk.com/report/(可搜索研报标题关键词或机构名称查询原报告)
郑重声明:悟空智库网发布此信息的目的在于传播更多信息,与本站立场无关,不构成任何投资建议。