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存储行业深度:技术路径、产业周期、产业链及相关公司深度梳理-240325(36页).pdf

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存储行业深度:技术路径、产业周期、产业链及相关公司深度梳理-240325(36页).pdf

1、 1/36 2024 年年 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 行业研究报告 慧博智能投研 存储行业深度:存储行业深度:技术路径技术路径、产业周期产业周期、产业、产业链及相关公司深度梳理链及相关公司深度梳理 存储行业市场规模超千亿,是半导体产业的主要细分市场。存储芯片赛道属于高成长强周期行业,从周期方面,经历了几年的下行期后,能够认为现在当下时点是存储芯片赛道下一轮周期的新起点,在 AI、国产化、需求复苏叠加数字经济对存力的需求不断抬升的背景下,2024 年存储将迎来复苏,同时带来量价提升,以及存储供应链国产化率的提升。本文将深入分析存储行业,首先对存储行业的特点,存储器

2、的概念和分类进行详细解释。接下来,我们将从存储器技术的发展路径、供需格局和产业周期出发进行分析,具体论述当前产业格局、产业链以及相关企业,并以此为基础展望行业前景,希望能够全面启发大家对存储行业的了解。目录目录 一、行业概述.1 二、技术发展路径.8 三、产业周期性分析.14 四、供需格局演变.17 五、产业链分析.21 六、相关公司.31 七、未来展望.34 八、参考研报.36 一、行业一、行业概述概述 1、存储器存储器概念及分类概念及分类 存储器通过使用地址编址和电子静态存储技术实现存储和读取数据,通常被组织成一个二维矩阵,其中的每个单元称为一个存储位置。在计算机需要读取或写入数据时,向存

3、储器发送地址信号,通过数据总线与存储器进行数据的传输。存储器按存储介质可以分为光学存储器光学存储器、半导体存储器半导体存储器以及磁性存储器磁性存储器。其中半导体存储器主要基于半导体技术,通过电线控制电信号的流量来存储和读取数据。半导体存储器半导体存储器根据功能性及使用的主要存储芯片类型不同根据功能性及使用的主要存储芯片类型不同,分为,分为易失性存储芯片(易失性存储芯片(RAM)和非易失性)和非易失性存储芯片(存储芯片(ROM)。RAM 为随机存储器,为随机存储器,分为 SRAM 和 DRAM 两类,SRAM(静态随机存储器)不 2/36 2024 年年 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|

4、研究报告研究报告 需要周期性地刷新,速度比较快,但成本也较高,是利基存储。DRAM(动态随机存储器)需要周期性地刷新,它的速度较慢,但成本较低,是大宗存储。ROM 是一种存储固定信息的存储器。是一种存储固定信息的存储器。主要包括掩膜型只读存储器(MROM)、可编程只读存储器(PROM/EPROM/EEPROM)、Flash(快闪存储器)。快闪存储器的主流产品为 NOR Flash 和NAND Flash,其中 NAND 是大宗存储,NOR 是利基存储。2、DRAM 和和 NAND FLASH 是存储行业的两个主要细分市场是存储行业的两个主要细分市场 在存储行业产品的市场占有率方面,DRAM以超

5、过 50%的份额稳居第一,紧随其后的是 NAND,占比约为 35%。Nor 产品则保持稳定,维持着约 2%左右的市场份额。其他产品如 EEPROM 和 SRAM 等则各自占据约 1%的市场份额。DRAM:是一种动态随机存取存储器,它使用电容来存储数据。DRAM需要周期性地刷新数据。FLASH:是一种非易失性存储器,它使用浮动栅电容来存储数据。3/36 2024 年年 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 在存储行业,市场集中度较高。主要是由于几家大型半导体公司掌握了大部分市场份额。DRAM(动(动态随机存取存储器)和态随机存取存储器)和 NAND FLASH 是存储行业的两

6、个主要细分市场。是存储行业的两个主要细分市场。(1)DRAM 动态随机存储器(DRAM)是与 CPU直接交换数据的内部存储器,可以随时读写且速度快,通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储媒介。DRAM 只能将数据保持很短的时间,为了保持数据,DRAM 必须隔一段时间刷新一次,如果存储单元没有被刷新,数据就会丢失。DRAM基本存储单元都是由一个晶体管和一个电容器组成,电容器的状态决定了存储单元的逻辑状态是 1还是 0,充电的电容器是逻辑 1,而“空”的电容器则是 0;电容器不能持久的保持储存的电荷,所以内存需要不断定时刷新,才能保持暂存的数据。DRAM 主要以颗粒和内存条的形式应用

7、于终端。主要以颗粒和内存条的形式应用于终端。DRAM 按照产品分类主要分为 DDR、LPDDR(低功耗)和 GDDR(显卡),其中 DDR 主要应用于 PC 和服务器端、LPDDR 主要应用于手机端、GDDR 的主要应用于显卡端。DRAM 产品中一部分以 DRAM 颗粒出货,比如智能手机中使用的 LPDDR,显卡中使用的 GDDR、HBM 等,另一部分 DRAM 以模组形式出货,主要是应用于 PC、服务器上内存条。4/36 2024 年年 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 目前主流的内存条均采用目前主流的内存条均采用 DIMM 形态,主要分为形态,主要分为 SODIMM

8、、UDIMM、RDIMM 和和 LRDIMM。其中 SODIMM 主要用于笔记本电脑,UDIMM 主要用于台式电脑,RDIMM、LRDIMM主要用于服务器。在数据中心作为新型基础设施加快建设的背景下,数据规模持续增长,对内存的需求也将大幅增加。内存条主要由内存条主要由 DRAM 颗粒、内存接口芯片及配套芯片组成。颗粒、内存接口芯片及配套芯片组成。应用于 PC 的内存条主要由 DRAM 颗粒、PMIC(电源管理芯片)、SPD Hub(串行检测集线器)组成,其中 DRAM 颗粒占内存条成本的大部分;PMIC 用于帮助调节内存模组中不同组件(DRAM 颗粒、寄存器、SPD hub 等)所需的电源;S

9、PD Hub内部集成了 EEPROM,用于存储内存模组相关信息以及模组上的内存颗粒和其他组件的配置参数,管理对外部控制器的访问并将内部总线上的内存负载与外部分离开。用于服务器的内存条还需增加内存接口芯片 RCD(寄存时钟驱动器)和 DB(数据缓冲器),以及配套芯片 TS(温度传感器),其中 RCD用来缓冲来自内存控制器的地址、命令、时钟、控制信号;DB 用来缓冲来自内存控制器或内存颗粒的数据信号;TS 用于实现对内存模组的温度管理,以提高系统工作的稳定性。(2)NAND Flash NAND Flash 内部存储单元是基于 MOSFET,与普通场效应晶体管的不同之处在于,浮栅技术(Floati

10、ng Gate)在栅极(控制栅)与漏极/源极之间存在浮栅,利用浮栅存储数据,数据在 NAND Flash 中是以电荷的形式存储的,存储电荷的多少取决于控制栅极所施加的电压,栅极及主板利用氧化膜进行了绝缘处理,一次积累的电荷可以保持长时间;电荷俘获技术(Charge Trap)将多孔氮化硅作为绝缘体,在孔内填入电荷来区分 0 与 1 的方式,用绝缘体氮化硅替代原本导体浮栅的存储方式,从根源上杜绝邻近单元间的串扰问题。5/36 2024 年年 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 固态硬盘、嵌入式存储、移动存储是固态硬盘、嵌入式存储、移动存储是 NAND Flash 主要产品形

11、态。主要产品形态。NAND Flash 主要以模组的形式出货,根据下游应用场景形成了不同的产品形态,主要包括固态硬盘(大容量存储场景)、嵌入式存储(用于电子移动终端低功耗场景)、移动存储(便携式存储场景)等。NAND Flash 模组主要由主控芯片、模组主要由主控芯片、DRAM 缓存和缓存和 NAND Flash 颗粒组成。颗粒组成。其中主控芯片是NAND Flash 模组的核心器件,负责与主机 CPU 进行数据通信以及 NAND 闪存颗粒数据管理,固件算法用于驱动主控;DRAM 缓存是主机 CPU 与主控之间的数据中转站;NAND Flash 颗粒负责数据存储。(3)NOR FLASH NO

12、R Flash 具有随机存储、读取速具有随机存储、读取速度快、芯片内执行等特点。度快、芯片内执行等特点。NOR Flash 是一种基于 NOR 门结构的闪存技术,其中 NOR 代表了逻辑门电路中的“或非”门;NOR Flash 具有并行访问结构,这意味着每个存储单元都有一个地址,并且可以直接访问任何存储单元,这使得 NOR Flash 具有快速的随机访问能力,适用于执行代码和读取关键数据。与 NAND Flash 相比,NOR Flash 具有较低的存储密度和较高的成本,但具有随机存储、读取速度快、芯片内执行(XIP)等特点,适合用作执行代码和存储需要低延迟和高可靠性的关键数据的应用程序,广泛

13、应用于手机,电脑,可穿戴等消费类电子、汽车电子、安防、工控、基站、物联网设备等领域。6/36 2024 年年 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 NOR Flash 基于浮栅(基于浮栅(ETOX)及电荷俘获()及电荷俘获(SONOS)工艺结构。)工艺结构。NOR Flash 有浮栅(ETOX)及电荷俘获(SONOS)两种工艺结构,ETOX 工艺结构存储器主要由衬底、隧道氧化层、多晶浮栅、栅间绝缘层和多晶控制栅组成,通过向浮栅中注入电子或拉出电子实现写入和擦除操作,主流的 NOR Flash目前多采用 ETOX 工艺。SONOS 就是将浮栅用氮化物取代,形成氧化物-氮化物-

14、氧化物(Oxide-Nitride-Oxide)结构,其利用氮化物的特性将电荷固定在注入点附近,它不像浮栅那样随机分布在多晶上,因此可以在两端分别聚集电荷,使一个单元可以实现 2 比特的存储;基于 SONOS 技术在提高存储单元密度的同时,也会带来一些副作用,比如在访问时,两个比特会相互干扰;由于 SONOS 的电荷捕获方式更不容易产生缺陷产品,对制造工艺要求相对简单,比较有成本优势。3、存储行业市场规模超千亿,行业的周期波动大存储行业市场规模超千亿,行业的周期波动大 存储行业市场规模超千亿,是半导体产业的主要细分市场。存储行业市场规模超千亿,是半导体产业的主要细分市场。22/21/20 年全

15、球存储市场规模分别为1392/1534/1175 亿美金,占半导体规模的比例分别为 24%/28%/27%,是全球第二大细分品类。半导体产业中,存储行业的周期波动大。半导体产业中,存储行业的周期波动大。存储的周期性与全球半导体整体周期性走势一致,但波动性远大于其他细分品类。7/36 2024 年年 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 4、我国半导体及存储行业基础薄弱,国产替代空间巨大我国半导体及存储行业基础薄弱,国产替代空间巨大 目前存储芯片市场水大鱼大,目前存储芯片市场水大鱼大,根据 Yole 的数据,预计 2027 年存储芯片市场规模为 2630亿元。2027年 DR

16、AM 芯片市场规模有望达 1580 亿美元。2027 年 NAND 芯片市场规模有望达 960 亿美元。2027年 NOR 芯片市场规模有望达 49 亿美元。中国大陆以及香港存储厂商多而不强,国产厂商具中国大陆以及香港存储厂商多而不强,国产厂商具备做大做强的机遇。备做大做强的机遇。根据 Yole的数据,2021 年全球存储芯片产业链拥有超过 185 家厂商,厂商数量按区域来划分,北美占比最高为 38%,其次是中国大陆及香港占比 22%、中国台湾占比 21%、EMEA(中东、非洲以及欧洲)占比 9%、日本占比 6%、韩国占比 3%。即便中国大陆、香港以及中国台湾在全球存储产业链上的厂商数量占比接

17、近 45%,但是总体营收规模仍然相对较小。目前,国内在存储 IDM、存储 Fabless、晶圆代工、主控芯片、封装测试、模组等全产业链上均有厂商布局。根据 UNIM internal 的数据,预计 2030 年中国厂商将会成为存储产业链上不可忽视的重要力量。我国在半导体的需求及其市场规模日益增长,但我国存储行业基础依旧相对薄弱。我国在半导体的需求及其市场规模日益增长,但我国存储行业基础依旧相对薄弱。随着大陆市场的崛起,全球半导体产业正在进行第三次转移,中国旺盛的市场需求、政策、技术(人才)、产业集群效应强大等优势,正逐渐成为第三次半导体产业转移地,而从存储领域切入有望加速突破。经过十几年的技术

18、积累,目前中国已基本形成完整的存储产业链条,在存储 IDM、Fabless、晶圆代工、封装测试、模组、材料和设备上都有国内厂商布局,并形成了长三角、珠三角、京津环渤海与中西部四大主要产业聚落,产业集群效应强大,进一步提高了区域生产效率和加深区内生产的分工和协作。同时,我国本土电子产业成长迅速,已成为电子产品生产制造大国,本土芯片设计企业的技术能力和市场能力迅速发展壮大。根据 ICCAD 的数据,2021 年中国大陆半导体设计公司数量达到 2810 家,同比增长26.7%。2015-2021 年期间,我国集成电路产业销售额的年增速在 15%以上。总体来看,无论从经济技总体来看,无论从经济技术层面

19、或是国家发展半导体的决心的角度,我国通过切入存储成为半导体强国的趋势势不可挡。术层面或是国家发展半导体的决心的角度,我国通过切入存储成为半导体强国的趋势势不可挡。8/36 2024 年年 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 二、技术发展路径二、技术发展路径 1、DRAM:向传输高速、低功耗演进向传输高速、低功耗演进 DRAM 自上世纪六十年代问世以来,一直在电子行业中扮演着至关重要的角色。在发展过程中,DRAM按照产品分类主要为 DDR、LPDDR、GDDR 三类。JEDEC 定义并开发了这三类标准,以帮助设计人员满足其目标应用的功率、性能和尺寸要求。同时,多年来各类型内

20、存技术随着市场需求创新迭代,同时也在这个过程中不断衍生出新的技术品类,比如 HBM、LPCAMM 等,驱动DRAM 行业持续向前。DDR 和和 LPDDR 是是 DRAM 目前应用最广的类型,根据目前应用最广的类型,根据 Yole 的数据,的数据,DDR 和和 LPDDR 合计在合计在DRAM 分类分类中应用占比约为中应用占比约为 90%。1)DDR:即:即 DDR SDRAM,又称双倍数据率同步动态随机存取存储器,又称双倍数据率同步动态随机存取存储器,它可以在一个时钟读写两次数据,这样就使得数据传输速度得以加倍。在性能和成本优势下,DDR SDRAM 成为了目前电脑和服务器中用的最多的内存。

21、从 DDR 的发展进度来看,“性能”和“成本”始终在不断权衡中不断跌打,在频率和多通道上发展,追赶计算核心的性能。从 1998 年三星生产出最早的商用 DDR SDRAM 芯片到现在,已经过去了 20多年,DRAM 内存市场一直在发展,从最早的 128MbpsDDR 到 DDR2、DDR3、DDR4,到目前市场主流的 6400Mbps的DDR5,每一代 DDR 的数据速率都翻倍增长。在 DDR5 内存刚成为主流不久,三星又率先开始了下一代 DDR6 内存的早期开发。9/36 2024 年年 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 2)LPDDR:低功耗双数据速率同步动态随机存

22、取内存,:低功耗双数据速率同步动态随机存取内存,经历了多个版本的发展,2006 年 LPDDR1代版本首次推出,主要用于早期移动设备,提供低功耗和高性能存储产品,后续不断迭代,电压逐步降低,频率稳步提升。LPDDR 产品减少通道带宽以及降低输出频率,达到在移动端设备最为适合的体积和工号,主要用于智能手机、笔记本电脑和部分工业场景。目前 LPDDR5由 JEDEC 协会重新定制,转向最高 16Bank 可编程和多时钟体系结构,目前 LPDDR5 产品在移动端设备渗透率已达 50%以上,在智能手机更高性能和容量需求情况下,是三星电子、三星电子、SK 海力士海力士以及美光美光三家内存巨头在全球 LP

23、DDR5X 这一最新技术领域的激烈竞争。3)GDDR:绘图用双信道同步动态随机存取内存。:绘图用双信道同步动态随机存取内存。是为了设计高端显卡而特别设计的高性能 DDR 存储器规格,其有专属的工作频率、时钟频率、电压。GDDR 与一般 DDR 不能共用,时钟频率更高,发热量更小,一般用于面向需要极高吞吐量的数据密集型应用程序,例如图形相关应用程序、数据中心加速和 AI。4)HBM:高宽带内存。:高宽带内存。是 3D DRAM 的主要代表产品,采用硅通孔(TSV)技术将多个 DRAM 芯片进行堆叠,并与 GPU 一同进行封装,形成大容量、高位宽的 DDR 组合阵列,从而克服单一封装内的带宽限制。

24、HBM内存性能优势突出,当前已发展至 HBM3,ChatGPT的出现带动了高性能存储的需求,HBM 技术有望随着人工智能浪潮得到快速发展。10/36 2024 年年 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 高传输速率和低功耗是未来高传输速率和低功耗是未来 DRAM 发展的方向。发展的方向。现主流的 DDR 标准是 DDR4。可以看到,最新一代DDR5 拥有超高频宽及低功耗优势,不仅传输速率能增加 50,工作电压亦由 DDR4 的 1.2V 下降至DDR5 的 1.1V,能够提高整体系统能源效率。此外,DDR5 模块配置电源管理 IC,直接单独在 DIMM模块上执行电源控制,能

25、够获得更加稳定的电源,并具备较佳的讯号完整性,进而优化能源效率。预计未来 DDR5 渗透率会逐步提高。当前当前 DRAM 技术演进路径以制程推进为主,最新的技术演进路径以制程推进为主,最新的 1 节点仍处于节点仍处于 10+nm 阶段。阶段。DRAM 技术演进的本质主要为通过缩小制程来提高存储密度,对于 DRAM芯片来说,晶体管尺寸越来越小意味着芯片上集成的晶体管就越多,也就代表单片芯片存储容量就越大。三星、SK海力士、美光在 2016-2017 年期间便进入了 1x(16nm-19nm)阶段,2018-2019年达到 1y(14nm-16nm)阶段,2020年为 1z(12nm-14nm)阶

26、段。各家行业龙头继续朝着 10nm 制程逼近,美光推出 1(1-beta)制程技术应用于16Gb 容量版本的 DDR5 内存。美光 1 DDR5 DRAM 在系统内的速率高达 7,200MT/s,现已面向数据 11/36 2024 年年 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 中心及 PC市场的所有客户出货。基于 1节点的美光 DDR5 内存采用先进的 High-K CMOS 器件工艺、四相时钟和时钟同步技术,相比上一代产品,性能提升高达 50%,每瓦性能提升 33%。2、NAND:高密度存储和:高密度存储和 3D 堆叠为主要趋势堆叠为主要趋势 SSD 固态硬盘为“闪存介质+

27、主控”的半导体存储结构。SSD 是最近 10 年才呈现出爆发式增长的存储方式,SSD 存储方式在功耗和性能上均有较好表现。最早的 RAM SSD 可追溯至 1976年,Dataram 公司出售名为 Bulk Core 的 SSD。随后几十年间,HDD在存储数据方面仍是主流选择,从 20 世纪 90 年代末开始,部分厂商开始进入 SSD 的制造。三星为第一家选择进入 SSD 的巨头厂商,于 2005 年宣布进入 SSD,随后东芝、美光、希捷、WD 相继宣布进入SSD 领域,SSD 市场于 2010 年进入繁盛阶段,2013 年起,Pcle SSD 进入消费者市场,2014 年 SDD 软件生态并

28、购企业级存储,2015 年,英特尔宣布开发出新型处理器 3D Xpoint,2018 年 QLC 开始应用于企业级市场,2019 年,YMTC 推出 32 层的 Xtacking NAND 样品,随后几年 3D NAND 开始不断演进。12/36 2024 年年 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 高密度存储单元向高密度存储单元向 TLC、QLC 等存储方式演进。等存储方式演进。NAND Flash 从存储单元上可以分为以下几类,分别为平面的 SLC/MLC/TLC/QLCNAND 和立体的 3D NAND,其中平面四类每个单元存储信息依次递增,电压变化随存储信息增多成指

29、数级增长,但寿命也随之减少。SLC 产品凭借高可靠性的擦除、高带宽、寿命长等优势在 IoT领域广泛应用,SLC也是向大容量 NAND 拓展的必经之路。TLC 和 QLC 产品为目前大容量存储主流。两者合计占据了市场份额的 95%。根据 Gartner 的数据,2019 年 SLC(Single-LevelCell)NAND 市场规模达到了 16.7 亿美元,约占整体 NAND 市场的 3%-4%左右。3D 堆堆叠大幅提升容量,单元密度相同情况下,提高了存储密度,降低了每个比特的成本,同时也提升叠大幅提升容量,单元密度相同情况下,提高了存储密度,降低了每个比特的成本,同时也提升了成本效益和寿命。

30、了成本效益和寿命。在结构上,NAND Flash 分为 2D和 3D 两类。2D 结构的存储单元布置在芯片的XY 平面中,而 3D NAND 或 V-NAND 技术则将存储单元沿 Z 平面堆叠在同一晶圆上。2DNAND 存在技术瓶颈,预计其极限在 10-12 纳米。然而,3D NAND,即垂直堆叠技术,理论上具备无限堆叠潜力。这有助于跳出对进阶制程的限制,同时无需仰赖极紫外光刻(EUV)技术。这种革新确保了闪存的容量、性能和可靠性。这意味着未来可依靠 3D NAND 技术来满足不断增长的存储需求,推进存储技术的进一步演进。NAND 存储芯片的叠层数已从 64层提升至 128 层,并计划在 20

31、24-2025 年突破 300层。这反映了NAND 技术朝着 3D 方向的持续发展,以提高存储容量和性能。13/36 2024 年年 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 主流厂商正在逐步加紧主流厂商正在逐步加紧 3D NAND 研究,目前三星产品技术较为领先。研究,目前三星产品技术较为领先。从近期各厂商出货来看,2022年美光实现 232 层 NAND 闪存产品的出货,三星也宣布开始量产 236 层 3D NAND 闪存芯片,铠侠和西部数据于 2023 年推出 218 层 3D NAND 闪存,SK 海力士则在 2023 年展示了其最新 300 层 3D NAND 产品原

32、型,预计将在 2024-2025 年期间上市。三星将在 2024 年将生产超过 300层的第九代 V-NAND 闪存,堆叠层数仍在持续突破。4D NAND Flash 可能成为新技术方向。可能成为新技术方向。SK 海力士近年来研发出全新的 4D NAND FLASH 架构。这一架构在现有的 3D NAND 基础上,进一步增加了电路层的堆叠,实现了三维集成化设计。4D NAND 的核心创新是在 3D NAND 存储单元阵列下方新增了一个周边电路层。这种高度集成化的设计大大缩小了电路板面积,不仅降低了制造成本,还进一步提升了存储容量。SK 海力士已经完成了 128 层 4D NAND 芯片的样品制

33、作和验证,并准备投入商业化生产。预计未来 4D NAND 芯片的层数还将持续增加,届时单片存储容量将实现飞跃。14/36 2024 年年 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 三、产业周期性分析三、产业周期性分析 2000 年到年到 2023 年,全球的半导体销售额不断增长,从最初的约年,全球的半导体销售额不断增长,从最初的约 180 亿美元的规模上升至亿美元的规模上升至 2023 年年的约的约 400 亿美元的市场规模,期间的年复合增长率平均保持在亿美元的市场规模,期间的年复合增长率平均保持在 20%左右。左右。在 2009 年随着智能手机的出现,改变了人们的生活方式,全

34、球半导体行业也迎来了爆发式的增长。2014年,4G 手机元年的到来和通讯技术的升级,云计算、可穿戴设备、VR/AR 等更多种新型人机交互方式的出现,使得行业对各类半导体需求快速增长。从存储芯片来看,从存储芯片来看,3-4 年时间约为一个周期,当前处于第五轮周期起点。年时间约为一个周期,当前处于第五轮周期起点。从 2000年之后,存储行业周期表现明显,电子消费品的创新能快速提升存储芯片的整体需求,以 2000、2009、2017 年为例,是互联网时代、移动互联网、云计算大规模投入的三个重要窗口期。而 2004年和 2020 年的 PC 迭代与手机的换机周期导致市场反弹较为疲软,同时在各个周期环节

35、中,供给端的缩量增价等行为往往滞后于需求的快速爆发,因此在价格周期底部布局能够获得较大弹性。15/36 2024 年年 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 在过去的周期(2016-2019 年),存储 IDM 厂商的股价经历了显著的波动。从低点到高点,其涨幅在200%到 600%之间,其中旺宏旺宏更是一度涨幅高达 2786%。然而,从高点到低点,股价也经历了较大的跌幅,约为 40%到 80%。而在最近的周期(2019-2023 年),股价的表现也出现了一定程度的波动。从低点到高点,股价的涨幅在 150%到 270%之间,相比之前略有回落。而从高点到低点,股价的跌幅仍在 4

36、0%到 60%之间。展望展望 2024 年,存储芯片价格有望触底反弹。年,存储芯片价格有望触底反弹。存储公司的股价、存储合约价格和库存存在着一定的相关性。存储公司的股价、存储合约价格和库存存在着一定的相关性。2001 年-2022 年区间,美光公司的股价和库存整体呈现向上的趋势。将美光公司股价、存储合约价和库存水平三组数据在 Eviews 进行相关性分析,股价和合约价的相关性呈现中等相关(0.46),股价和库存的相关性为较强相关(0.59)。仅将股价和库存两组数据拟合为强相关(0.75)。股价的攀升先于库存最高点,在库存达到高点后,股价持续反弹,接着存储合约价微跌或者横盘、基本企稳。之后存储价

37、格和股价共同处于缓慢上升。在 2022 年下半年,美光的股价已经开始回升。这是因为存储行业面临周期性的下行压力,导致原厂商减少产能利用率和资本支出,以应对市场供应过剩的情况。在库存达到峰值之前,生产量超过了市场需求,使得库存不断增加。然而,一旦库存达到顶峰,生产量开始下降,而市场需求仍在持续,这导致库存开始减少。随着库存逐渐消化,存储产品的价格逐渐反弹。当库存消耗完毕后,市场需求逐渐复苏,而供应仍然有限,导致存储产品供不应求,价格继续上涨。这种供需关系的变化导致了存储行业的股价回升。16/36 2024 年年 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 供需关系供需关系的错配始终

38、是存储市场造成周期的主要原因。的错配始终是存储市场造成周期的主要原因。从近 20 年的发展来看,新需求不断推动存储领域销售额增长,在 2000-2010年是服务器、PC 市场推动存储市场增长,到 2010-2020 年,平板电脑云计算推动存储市场快速增长,2023 年后 AI 大模型开始走入大众视野,成为推动存储市场的新动力。在 2021 年第三季度,存储周期达到顶峰,之后由于下游需求减少和行业去库存压力,市场规模迅速下降。最初,相关原厂并没有减少生产,而是通过降价来保持出货量,导致存储市场的价格和数量同时下降。随后,难以承受持续亏损的主要厂商开始逐步减产,以实现供需平衡。目前,随着减产和库存

39、去化的持续,DRAM 价格在 23 年 Q3 之后基本保持稳定,部分物料已小幅上涨。于 23 年 8 月,NAND 价格也已经止跌,23 年 10 月,DRAM 和 NAND 的大部分物料号已开始持续涨价。17/36 2024 年年 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 四、四、供需格局演变供需格局演变 1、早期产业链呈现早期产业链呈现“美美-日日-韩韩”转移趋势转移趋势 日本公司在 1970 至 1980 年代因政府研发投资及 1976年成立的超大规模集成电路技术研究协会崛起,推动了电子束光刻技术发展,1988 年占全球市场 51%。然而,90 年代末,日本难适应专业化转

40、变。1986 年美日半导体协议下的贸易摩擦和适应不良导致日本市场份额下降,为韩国及其他国家半导体公司崛起铺路。韩国存储半导体产业的崛起始于 1983 年三星的第一代 64K DRAM 生产。90 年代,三星三星进一步巩固了其在 DRAM 市场的地位,并在 2000 年代初期推出了闪存技术,进一步增强了其市场优势。2009年,SK 海力士海力士推出了世界上第一款 64GB NAND 闪存。近年来,三星和 SK海力士持续推出创新产品,如三星的 V-NAND 技术和 SK海力士的 LPDDR5T DRAM。18/36 2024 年年 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 日本厂商

41、从上世纪 70 年代进入到存储器行业中,以 DRAM 为主要产品,而到 2012 年尔必达尔必达宣布倒闭基本退出了 DRAM 市场,留下铠侠铠侠在 NAND Flash 行业中继续支撑。在日韩的存储器快速发展之后,中国台湾地区在存储器行业的发展过程也是值得关注的部分,在全球三大厂商之后,尽管规模较小,南亚科南亚科和华邦电华邦电仍然代表了中国台湾地区的 DRAM 产业,尽管中国台湾地区存储半导体并未实现真正崛起占领市场。总体来说,2023 年的 DRAM 市场中,三星三星和 SK 海力士海力士合计共占比约 67%的市场份额,美光美光占比28.5%,剩余不到 10%的市场份额由南亚南亚、华邦华邦等

42、厂商占据。2023 年的 NAND FLASH 市场中,三三星星和 SK 海力士海力士共占比 49.5%的市场份额,铠侠铠侠占比 21.6%,美光美光占比 10.3%。19/36 2024 年年 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 从 NOR FLASH 竞争格局来看,随着 18 年后美光和赛普拉斯退出 NOR 产品市场,当前,旺宏、华邦、旺宏、华邦、兆易创新兆易创新市场占有率排名前三,市场份额分别为 26.2%、24.5%、18.8%。2、供需逐步改善,存储芯片价值稳步提升供需逐步改善,存储芯片价值稳步提升 23 年上半年存储行业整体处于下行区间,三星、三星、SK 海力

43、士、美光、西部数据海力士、美光、西部数据和铠侠铠侠等厂商纷纷宣布减少产能,厂商降低关于存储业务的资本性支出。各大厂商不约而同的减产计划促使存储周期提前,在存储需求不断扩大的前提下,存储芯片的价格将会上升,提前进入复苏周期。20/36 2024 年年 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 供给端减产持续,供应缺口预期在供给端减产持续,供应缺口预期在 24Q2 到来。到来。目前根据测算,自 2023 年起,海外厂商的产能利用率和资本支出已显著减少。预计 2023 年 DRAM 市场整体供给减少 3.4%;NAND Falsh 整体供应减少7.7%,其中 23Q3-Q4 季度为原

44、厂减产窗口期。供给端厂商资本开支逐步下滑,美光海力士下调幅度较大。供给端厂商资本开支逐步下滑,美光海力士下调幅度较大。从行业整体资本开支水平上看,行业资本开支水平增速已经从高位开始下降,从 2022 年 10 月开始晶圆产量将减少约 30%,美光、SK 海力士、三星也相继宣布减产,供给有望逐步收缩。在资本支出调整方面,根据各公司业绩说明会,美光 2023 年资本支出计划调减至 70 亿美元,同比减少 40%以上;SK 海力士 2023 年资本支出计划同比减少 50%。根据 TrendForce 数据显示,2023 年 Q2 三星、美光、海力士的稼动率分别下降至 77%/74%/82%。为了保利

45、润,目前各大存储厂稼动率依然保持在低位运行。21/36 2024 年年 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 五、产业链分析五、产业链分析 半导体存储器产业链主要包括存储晶圆原厂、主控芯片厂商、封装测试厂商、存储器模组厂商及下游终半导体存储器产业链主要包括存储晶圆原厂、主控芯片厂商、封装测试厂商、存储器模组厂商及下游终端应用等,端应用等,存储晶圆颗粒是存储器核心部分,存储产品中的所有数据和信息均存储在晶圆颗粒中,主控芯片是存储器的控制中心,负责存储器的读写操作,封装测试是将存储晶圆颗粒和主控芯片封装在一起,并对整个存储器进行测试和调试,模组厂商集成将存储器与其他电子组件组合

46、在一起,形成最终产品。1、晶圆制造、晶圆制造(1)海外三巨头主导全球海外三巨头主导全球 DRAM 颗粒市场,颗粒市场,DRAM 晶圆设计与制造行业壁垒高晶圆设计与制造行业壁垒高 海外三巨头主导全球海外三巨头主导全球 DRAM 颗粒市场。颗粒市场。根据 Gartner 的数据,2021 年全球 DRAM 市场三星、海力士、美光的市场份额分别为 42%、29%、23%,合计占比达 94%,还有南亚、华邦、力晶等厂商,国内DRAM 晶圆厂商主要为合肥长鑫,目前尚处于早期发展阶段。DRAM 晶圆设计与制造行业具有较高的资本门槛。晶圆设计与制造行业具有较高的资本门槛。早期进入 DRAM 存储器领域的全球

47、领先企业通过巨额资本投入不断积累市场竞争优势,全球 DRAM 晶圆市场被三星、海力士和美光主导。国际领先的DRAM 晶圆原厂不断进行工艺制程迭代,每更新一代工艺又需要重新进行投资更新设备,芯片设计与晶圆制造的研发门槛持续提升,研发资本投入不断增加;同时,主要存储原厂还需通过持续大额资本支出 22/36 2024 年年 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 来投放成熟制程产能,维持规模优势和市场份额;根据 Omdia 的数据,国际领先的 DRAM 晶圆原厂三星、海力士、美光近十年每年都需要进行数十亿美元的固定资产投资,并且呈波动向上增长趋势,DRAM 晶圆设计与制造行业具有较

48、高的资本门槛。DRAM 晶圆设计与制造行业具有极高的技术壁垒。晶圆设计与制造行业具有极高的技术壁垒。DRAM 工艺制程从 20nm 到 10nm需要至少 5 个不同的工艺节点进行微缩,目前 DRAM 制程提升是以 1nm 级实现微缩,DRAM 制程微缩具有极高的难度。DRAM 内部的存储单元是由一个晶体管和一个电容构成,晶体管处于打开的状态,电容储存电荷,根据电容是否有电荷,表示存储“1”或“0”。DRAM 也遵循摩尔定律,每两年集成度扩大 2 倍,晶体管和电容需要分别微缩 70%,微缩的电容也需要存储一定量的电荷,如果电荷过少,“1”和“0”的区分就会变得模糊,会影响存储的功能。DRAM 微

49、缩的难点在于实现微缩的同时要保证电容存储的电荷保持一定,三星、SK 海力士、美光都在晶体管上堆积绝缘膜、凿孔、形成电容,深挖细微孔是重要的技术研发。国际领先的 DRAM 晶圆原厂凭借多年技术积累,不断提升晶圆制程以提高单位面积的存储密度和降低存储芯片功耗,随着制程工艺不断逼近极限,研发门槛不断提高,DRAM 晶圆设计与制造产业具有极高的技术壁垒。(2)全球前五大厂商统治全球前五大厂商统治 NAND Flash 颗粒市场,颗粒市场,NAND Flash 晶圆设计与制造行业晶圆设计与制造行业壁垒高壁垒高 23/36 2024 年年 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 全球前五

50、大厂商统治全球前五大厂商统治 NAND Flash 颗粒市场,国内厂商快速发展。颗粒市场,国内厂商快速发展。根据 Gartner 的数据,2021 年三星以 35%的市占率占据全球 NAND Flash 市场第一位,铠侠以 18%的市场份额位列第二位,西部数据、美光、SK海力士的市场份额分别为 14%、13%、10%,前五大厂商市场份额为 90%;Solidigm 以 4%的市场份额排在第六位,中国厂商长江存储经过近几年的快速发展,获取 3%的市场份额位列全球第七位。NAND Flash 晶圆设计与制造行业具有较高的资本门槛。晶圆设计与制造行业具有较高的资本门槛。全球 NAND Flash 晶

51、圆市场被三星、铠侠、西部数据、美光和 SK 海力士占据,全球前五大 NAND Flash 厂商通过前期巨额资本投入建立强大的竞争优势,并且不断进行工艺制程迭代,研发投入持续增加;根据 Omdia 的数据,全球前五大 NAND Flash 晶圆原厂长期保持较高的资本投入,并且呈波动向上增长趋势,NAND Flash 晶圆设计与制造产业具有较高的资本门槛。3D NAND Flash 提升堆叠层数主要限制是在制造工艺中蚀刻沟道通孔,提升堆叠层数主要限制是在制造工艺中蚀刻沟道通孔,3D NAND 晶圆晶圆制造具有极制造具有极高的技术壁垒。高的技术壁垒。全球前五大存储厂商不断提升 NAND Flash

52、堆叠层数,提升 3D NAND Flash 的堆叠层数是过去十年中提升存储密度的主要途径。3D NAND制造流程是将氧化物和氮化物薄膜的交替层首先 24/36 2024 年年 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 沉积在基底芯片上,每个层的厚度在 20 至 30nm 之间,每个叠层的理论极限可以超过 250层高并且接近 7 微米的高度,然后添加厚的硬掩模以准备高深宽比(HAR)沟道空穴蚀刻,这种反应离子蚀刻工艺挖掘出比宽度深 70倍的孔阵列,通道孔在圆度和整个孔深度上的均匀性对于降低存储单元性能的可变性至关重要。3D NAND 高度依赖于高深宽比蚀刻和沉积能力来缩放密度和性

53、能,3D NAND 提升堆叠层数主要限制是在制造工艺中蚀刻沟道通孔,3D NAND 晶圆制造具有极高的技术壁垒。2、存储器模组、存储器模组 存储器模组供应商可分为存储器模组供应商可分为 IDM 厂商和第三方模组供应商。厂商和第三方模组供应商。全球半导体存储晶圆厂主要采用 IDM 模式经营,存储晶圆标准化程度较高,晶圆厂同代产品在容量、带宽等技术规格上几乎趋同,但存储器本身的应用场景非常广泛,具体到不同终端应用对存储的差异化功能需求,更多的要通过主控、固件算法、封装测试等产业链后端环节来实现,但存储器本身的应用场景非常广泛,存储器面向不同的应用场景所需的功能可通过模组实现,存储模组厂商仍需大量应

54、用技术开发,在此背景下,产生了第三方模组供应商。存储器模组供应商可分为 IDM 厂商和第三方模组供应商,三星、三星、SK 海力士、美光、铠侠、西部数海力士、美光、铠侠、西部数据据等为 IDM 厂商,IDM 厂商利用其晶圆制造优势销售自有品牌存储器模组,此外,它们还将存储晶圆出售给第三方模组供应商,第三方模组供应商通过封装存储颗粒,并将存储模组出售给终端客户。IDM 厂商聚焦大宗市场,第三方模组厂商定位于细分行业市场客制化需求。厂商聚焦大宗市场,第三方模组厂商定位于细分行业市场客制化需求。存储器存在极为广泛的应用场景和市场需求,由于存储晶圆设计与制造行业具有极高的资本和技术门槛,IDM 厂商的竞

55、争重心在于提升晶圆制程、维持规模优势和市场份额,使得 IDM厂商在产品应用领域所投入的成本及资源相对有限,IDM 厂商主要聚焦具有大宗数据存储需求的行业和客户,如智能手机、PC 及服务器行业的头部客户,第三方模组厂商定位于细分行业存储需求,如汽车电子、网络通信设备、家用电器、影像监控、物联网硬件、工业控制、商用设备等领域,以及主流应用市场灵活定制产品的需求。存储器行业特征打开了第三方模组厂商广阔的发展空间,创造了第三方存储器模组厂商与 IDM 厂商之间共生、共存,以及共同发展的产业链生态格局。25/36 2024 年年 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 在存储器模组产业

56、链中,IDM 厂商和第三方模组厂商提供的核心技术包括存储晶圆分析、主控芯片选型与定制、固件开发、封装设计、芯片测试等方面,部分第三方模组厂商自建封测厂,部分第三方模组厂商委托独立的封装测试厂商代工。(1)IDM 厂商主导全球内存条市场,金士顿在全球第三方市场一家独大,国产替代空厂商主导全球内存条市场,金士顿在全球第三方市场一家独大,国产替代空间广阔间广阔 据前文,据前文,DRAM 主要以颗粒和内存条的形式应用于终端,主要以颗粒和内存条的形式应用于终端,DDR5 世代内存条出货量高速增长,原厂高世代内存条出货量高速增长,原厂高度垄断。度垄断。根据 Yole 数据预测,全球内存条出货量将从 202

57、2 年的 5.11 亿条增长至 2028 年的 6.5 亿条,年均复合增长率约 4%,较为平稳,主要增长驱动力来自高世代产品份额提升带来更高的附加值,市场中的主力产品从 DDR4 正逐步迈向更高阶的 DDR5。Yole 预计 DDR5 内存条出货量将从 2022 年的 0.11亿条增长至 2028年的 6.42 亿条,年均复合增长率高达 97%。对比 DDR4,DDR5 具备更高的内存频率和更低的功耗,同时代表着对存储颗粒的性能有着更高的要求。目前市场中 DDR5 的主要供应商为三星、SK 海力士和美光等原厂。随着 DDR5 的市占率逐步提高,Yole 预测全球 DRAM 模组市场中原厂的份额

58、将从 2021 年的 83%提升至 2028 年的 91%,海外原厂依然保持对高端内存市场的绝对话语权。而非原而非原厂市场金士顿独占鳌头,国产替代空间广阔。厂市场金士顿独占鳌头,国产替代空间广阔。DDR5 时代内存接口芯片及配套芯片处于高速成长期,国内厂商澜起科技有望畅享时代内存接口芯片及配套芯片处于高速成长期,国内厂商澜起科技有望畅享 DDR5 升级趋势。升级趋势。内存接口芯片及配套芯片是内存条的核心组件,根据 Yole 的数据,2021 年全球内存接口芯片及配套芯片市场规模为 7.1 亿美元,2022 年增长到 11亿美元,随着 DDR5 渗透率逐步提升,预计 2028 年市场规模将达到约

59、 40亿美元,2021-2028 年复合增速约为 28%,DDR5 时代内存接口芯片及配套芯片处于高速成长期。目前全球 DDR5 内存接口芯片主要供应商分别是国内厂商澜起科技、日本厂商瑞萨电子和26/36 2024 年年 3月月 25 日日行业行业|深度深度|研究报告研究报告 美国厂商 Rambus,澜起科技可为 DDR5 系列内存模组提供完整的内存接口芯片及配套芯片解决方案,并占据全球市场的重要份额,有望畅享 DDR5 升级趋势。(2)IDM 厂商主导全球厂商主导全球 NAND Flash 模组市场,国内厂商已在第三方市场崛起模组市场,国内厂商已在第三方市场崛起NAND Flash 模组中,

60、全球固态硬盘出货量稳健增长,固态硬盘市场以消费级为主。模组中,全球固态硬盘出货量稳健增长,固态硬盘市场以消费级为主。根据 Yole 的数据,2022 年全球固态硬盘市场规模为 290 亿美元,出货量为 3.52 亿块,预计 2028 年市场规模将达到 670亿美元,出货量为 4.72 亿块,2022-2028 年复合增速为 5%。2022 年售出的 3.52 亿块 SSD 中,企业级 SSD 大约 5500 万块,占比 16%,其余为消费级 SSD,销售量为 2.97 亿块,占比 84%。IDM 厂商主导全球固态硬盘市场,第三方品牌市场金士顿稳居第一,国产品牌已经崛起。厂商主导全球固态硬盘市场

61、,第三方品牌市场金士顿稳居第一,国产品牌已经崛起。目前三星、铠侠、西部数据、SK海力士、美光、Solidigm 等 NAND Flash IDM 厂商占据固态硬盘市场主要份额,主导全球固态硬盘市场。在全球第三方固态硬盘市场,美国厂商金士顿市占率位列第一,国产第三方固态硬盘品牌也已经崛起。27/36 2024 年年 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 IDM 厂商主导全球厂商主导全球 eMMC 及及 UFS 市场,国内厂商在第三方市场占据领先地位。市场,国内厂商在第三方市场占据领先地位。eMMC 是当前智能终端设备的主流闪存解决方案,在尺寸、成本等方面具有优势,占据较大的市

62、场空间;UFS 是 eMMC的换代产品,具有更高的存储性能和传输速率,目前已成为高端智能手机的主流选择,并开始逐步下沉。根据闪存市场的数据,eMMC 及 UFS 市场三星、三星、SK 海力士、铠侠、西部数据、美光海力士、铠侠、西部数据、美光的市占率排在前五位,市占率占据统治地位;第三方品牌市场江波龙江波龙以市占率位居第一,金士顿金士顿以 5.3%的市占率排在第二位,佰维佰维市占率排名第三,国内厂商在第三方市场已占据领先地位。主控芯片是主控芯片是 NAND Flash 模组的核心,模组的核心,2021 年市场规模约年市场规模约 40 亿美元。亿美元。根据 Yole 的数据,2021 年全球 NA

63、ND Flash 主控芯片市场规模约 40 亿美元,其中应用于固态硬盘市场规模约为 13.6 亿美元,而应用于智能手机的市场规模约 11.6 亿美元,预计 2027 年全球 NAND Flash 主控芯片市场规模将接近 60亿美元。28/36 2024 年年 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 IDM 厂商与第三方厂商平分全球厂商与第三方厂商平分全球 NAND Flash 主控芯片市场,慧荣科技、群联电子及主控芯片市场,慧荣科技、群联电子及 MARVELL主导第三方市场。主导第三方市场。根据 Yole 的数据,2021 年 NAND Flash IDM 厂商占据全球主控芯

64、片 52%的市场份额,第三方主控芯片厂商占据 48%的市场份额,预计未来几年 IDM 厂商市场份额呈逐步下降的趋势。在全球第三方 NAND Flash 主控芯片市场,根据 Yole 的数据,2021 年台湾厂商慧荣科技、群联电子慧荣科技、群联电子分别以41.1%、26%的市场份额占据前两位,美国厂商 MARVELL 以 22.6%的市场份额位居第三位,国内企业得一微、联芸科技、英韧科技得一微、联芸科技、英韧科技等目前规模相对较小,处于快速成长期。3、下游应用市场、下游应用市场 存储产品下游应用广泛,主要以消存储产品下游应用广泛,主要以消费电子和服务器为主。费电子和服务器为主。存储产业下游不同应

65、用场景对存储器的参数要求复杂多样,涉及容量、读写速度、功耗、尺寸、稳定性、兼容性等多项内容,由此也形成了不同的产品形态。DRAM市场需求主要以手机、PC和服务器为主,2022 年占比分别为 35%、16%和 33%。NAND Flash 包括嵌入式存储、固态硬盘和移动存储等,其中嵌入式存储市场主要受智能手机、平板等消费电子行业驱动,固态硬盘下游市场包括服务器、个人电脑,移动存储广泛应用于各类消费者领域,2022 年,应用于 Mobile 端的嵌入式存储产品、应用于 PC 端的 cSSD 和应用于服务器端的 eSSD 产品分别占比 34%、22%和 26%。智能手机的迭代升级将加大对智能手机的迭

66、代升级将加大对 LPDDR5/5X 的存储需求。的存储需求。2023 年上半年从各个手机品牌发布会看,采用高容量 UFS4.0 和 LPDDR5/5X 的智能手机成为了产品卖点。2023 年下半年,新款旗舰智能手机型号对 UFS4.0 和 LPDDR5X 的需求非常明确,会引起对存储的高度需求。即将发布的旗舰智能手机,例如骁龙 8Gen3,都配备了顶尖的嵌入式存储产品 UFS4.0、LPDDR5X。29/36 2024 年年 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 根据 IDC 的数据,2023 年中国智能手机市场价格段延续 K 形分化趋势。600 美元(约合 4,306元)

67、以上高端市场份额达 27.4%,同比增长 3.7 个百分点。同时 200 美元(约合 1,435 元)以下低端市场份额恢复到 27.5%,同比增长 5.2 个百分点。从趋势来看,2019 年-2023 年,400-600 美元(约合 2,870 元-4,306 元)价格端的手机销量持续下滑,2023 年只有 10.4%。高端消费人群维持购买力的同时,更多中端用户开始升级选择旗舰产品来延长换机周期。同时随着各品牌旗舰机手机从 LPDDR5 升级为LPDDR5X,销售额市场更为庞大的中低手机市场也会随着 LPDDR5 的价格下降,逐步从 LPDDR4X 升级为 LPDDR5。从而使得智能手机总量上

68、对 LPDDR5 的需求更大。2022 年全球 PC 电脑出货量为 2.92 亿台,同比减少 16.51%。其中中国 PC 电脑出货量为 0.49 亿台,同比减少 15.06%,占全球 PC 电脑出货量的 16.78%。PC 端 AI 发展由软硬件协同驱动,2022 年 ChatGPT开启了 AI 大模型浪潮,AI 应用场景日渐丰富。微软发布的 Microsoft 365 Copilot 和 Windows Copilot 有望给 PC 的使用体验带来质变。个人电脑的 AI智能化由硬件和软件协同驱动。联想在第三财季的发布会透露,24 年 AIPC 将会推向市场,canalys 预计 2024

69、年 AIPC 的渗透率为 19%,到 2027 年每三台 PC 中将有两台是 AIPC。AIPC 将定位高端产品,将配置更强的处理器,更多的存储,并配有更多的增值服务。人工智能将成为 PC行业重回增长的主要催化剂。30/36 2024 年年 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 AIPC 的发展正朝着“计算+存储+传感”全面扩展。随着计算和传感性能的提升,存储需求也随之增长,尤其是对内存容量的需求。生成式 AI 模型,如 LLaMA模型,对内存的要求很高。例如,70亿参数的LLaMA 模型 FP16版本大小约为 14GB,而现有的移动设备内存通常不到 10GB。因此,AIP

70、C 带来的数据处理量的增加需要高速传输芯片的同步升级。这也意味着传输接口需要从PCIe3.0 升级至 PCIe4.0 或 5.0,同时,内存规格也从 DDR4 升级至 DDR5,以满足更高的数据处理和存储需求。HBM 存储通过将 DRAM 堆叠的方式大幅提高内存带宽,而 2022 年末 AI 大模型应用的爆发催化了算力需求增长,AI 训练更高的算力需求需要存储芯片进行容量与带宽上的配套,从而带宽更高的 HBM方案加速落地,预计 HBM方案将在 24/25 年后成为 AI 训练服务器市场主流。目前单台 AI 服务器 HBM容量需求约 320640GB。预计 2025 年全球 HBM 市场规模将达

71、到 2500 百万美元。31/36 2024 年年 3月月 25 日日行业行业|深度深度|研究报告研究报告 TrendForce 调研显示,高端 AI 服务器 GPU 普遍采用 HBM。美光推出最新 HBM3Gen2 内存样品,速度达 1.2TB/s,8 高堆栈 24GB 容量,采用 1 制造工艺。与 HBM2E 相比,HBM3 每瓦性能提高 2.5 倍。随着汽车智能化的发展,车载存储有望实现大踏步升级。随着汽车智能化的发展,车载存储有望实现大踏步升级。从自动驾驶 L1 发展至 L5 等级,汽车搭载的摄像头、激光雷达、热成像等传感器,对车辆环境的数据收集、数据交换、实时信息分享的需求,都将推动

72、着汽车存储市场规模日益增长。CFM 闪存市场预计,到 2025 年单车 NAND 存储容量将超过 2TB。汽车存储市场规模也随之增加,到 2030 年预计将超过 200 亿美元规模,车载存储占全球存储市场比重有望持续上升。六、相关公司六、相关公司 1、江波龙:国内领先的多品类存储厂商,双品牌、江波龙:国内领先的多品类存储厂商,双品牌+四产线双轮驱动成长四产线双轮驱动成长国内存储芯片领域先行者,布局完善。国内存储芯片领域先行者,布局完善。江波龙自 1999年成立以来一直专注存储产品业务,已形成嵌入式存储、固态硬盘(SSD)、移动存储及内存条四大产品线,能够提供消费级、工规级、车规级存储器以及业存

73、储软硬件应用解决方案。目前公司拥有行业类存储品牌 FORESEE 和国际高端消费类存储品牌Lexar(雷克沙),旗下存储器产品被广泛应用于智能终端、物联网、安防、工控、汽车以及个人移动存储等领域。此外,公司也在持续推出行业领先的产品体系,公司 UFS 存储器为高端智能手机提供更高的传输速率,车规级 eMMC 已符合汽车电子行业核心标准体系 AEC-Q100,可实现-40-105的宽温域作业。由于构建一个由超级计算机组成的现代 AI 工厂需要连接成大量带有存储芯片的小型机,企业级 SSD 市场规模将快速扩张,公司目前已发布了企业级规格的 SSD,分别为支持 PCIe 4.0 的 Longsys

74、ORCA 4836 系列 NVMe SSD 与 Longsys UNCIA 3836系列 SATA 3.2 SSD。自主研发能力不断提升,持续迭代夯实技术储备。自主研发能力不断提升,持续迭代夯实技术储备。公司目前已经具备全面自主可控固件的开发及持续创新能力,能够自主完成 SiP 集成封装设计,并通过自主研发、与第三方合作开发等多种方式研发了多项存储芯片测试算法,形成行业领先的测试解决方案。与此同时,公司凭借长期的科技创新与技术积累,不断开发并推出创新产品,持续改进存储晶圆产品化过程中各个工艺环节的技术实现手段,缩短产品导入周期,提升产品性能和稳定性,确保先进半导体存储器的供应安全,为下游各个电

75、子信息细分产业提供可靠的存储解决方案,跻身国内顶尖供应商行列。公司旗下 Lexar 品牌 SSD 出货量位列全球第七名。根据 Omdia(HIS Markit)数据,2020 年 Lexar 存储卡全球市场份额位列第三名、Lexar 闪存盘全球市场份额位列第四名。展望未来,随着公司研发实力的进一步提升,新产品加速落地/新客户加速突破或可期待。32/36 2024 年年 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 2、佰维存储佰维存储:国内嵌入式存储龙头,打造研发封测一体化:国内嵌入式存储龙头,打造研发封测一体化 研发封测一体化经营模式,有效保障产品创新及开发效率、产能及品质。研发

76、封测一体化经营模式,有效保障产品创新及开发效率、产能及品质。佰维存储围绕存储芯片产业,构筑研发封测一体化的经营模式,在存储介质特性研究、固件算法开发、存储芯片封装、测试方案研发、全球品牌运营等方面具有核心竞争力,并积极布局芯片 IC 设计、先进封测、芯片测试设备研发等技术领域。公司从供应商购入 NAND Flash 晶圆及芯片、DRAM 晶圆及芯片、主控晶圆及芯片等主要原材料,对存储介质开展特性研究与匹配,通过固件/软件/硬件和测试方案开发适配各类客户典型应用场景,并进行 IC 封测或模组制造,将原材料生产成半导体存储器产品,销售给下游客户。深耕存储芯片赛道,嵌入式、消费级存储产品筑牢基本盘。

77、深耕存储芯片赛道,嵌入式、消费级存储产品筑牢基本盘。围绕存储芯片产业,公司产品覆盖嵌入式存储、消费级存储、工业级存储以及先进封测服务四大板块,产品应用于移动智能终端、PC、行业终端、数据中心、智能汽车、移动存储等六大应用领域。细分来看,公司嵌入式存储产品类型涵盖 ePOP、eMCP、eMMC、UFS、BGA SSD、LPDDR 等,广泛应用于手机、平板、智能穿戴、无人机等领域;消费级存储包括固态硬盘、内存条和移动存储器产品,主要应用于消费电子领域;工业级存储包括工规级SSD、车载 SSD 及工业级内存模组等,主要面向工业类细分市场;公司以子公司惠州佰维作为先进封测及存储器制造基地,惠州佰维专精

78、于存储器封测及 SiP 封测,目前主要服务于母公司的封测需求。从业务收入情况来看,公司各项业务整体上均保持稳定增长态势,其中嵌入式存储和消费级存储模组占据主要份额,2022 年收入占比分别为 72.9%、20.72%。公司主要关注要素:公司主要关注要素:1)公司是行业少数的研发封测一体化存储厂商。)公司是行业少数的研发封测一体化存储厂商。公司围绕存储芯片产业链,构筑了研发封测一体化的经营模式,在存储介质特性研究、固件算法开发、存储芯片封测、测试研发、全球品牌运营等方面具有核心竞争力,并积极布局芯片 IC 设计、先进封测、芯片测试设备研发等技术领域,更好保障产品技术及开发、产品质量、产能优势。2

79、)与产业链厂商合作建立良好合作关系。)与产业链厂商合作建立良好合作关系。公司与国际主流存储晶圆原厂建立了长达 10 余年的密切合作关系,与慧荣科技、联芸科技、英韧科技等行业内主流主控芯片供应商亦建立了长期稳定的合作关系,持续为下游客户提供品质稳定、高性能的半导体存储器产品。3)完整的产品线矩阵,涵盖)完整的产品线矩阵,涵盖 NAND Flash 和和 DRAM 存储器的各个主要类别。存储器的各个主要类别。公司专精于半导体存储器领域,布局了嵌入式存储(UFS、eMMC、LPDDR、eMCP、BGASSD 等)、固态硬盘(SATA/PCIe)、内存模组(SO-DIMM、U-DIMM、R-DIMM)

80、、存储卡(SD 卡、CF 卡、CFast 卡、CFexpress 卡、NM 卡)等,拥有完整的通用型存储器产品线以满足终端客户对标准化、规模化存储器产品的需求。3、德明利:国内德明利:国内 SSD 主控芯片龙头,产品覆盖全类型闪存主控芯片龙头,产品覆盖全类型闪存 自研存储主控芯片量产导入,稳步提升公司产品竞争力。自研存储主控芯片量产导入,稳步提升公司产品竞争力。公司成立于 2008 年,主营业务主要集中于闪存主控芯片设计、研发,存储模组产品应用方案的开发、优化,以及存储模组产品的销售。公司以自研主控芯片为核心,主控芯片量产后导入公司模组产品,不断夯实公司模组产品的竞争力。公司于 2022年 1

81、 月在台湾联电成功流片并投片 TW8581(USB3.2 超高速 5GHZ 存储控制芯片)。存储盘控制器TW8581 支持三星电子、铠侠、海力士、长江存储等主流的 3D 制程的闪存;拥有高性能、高纠错能力的 ECC 硬件引擎;自研高效 IOPS 算法与配套硬件加速模块;内置 DC-DC 等电源管理模块,动态降低整机功耗。公司自研主控芯片 TW8581 于 2022 年上半年实现量产,并成功导入公司移动存储模组产品中,2022 年公司移动存储模组产品中主控芯片自给率逐步提升。公司自研主控芯片的进一步量产导入,有效提高了公司模组产品的稳定性和成本优势,产品竞争力得以提升。33/36 2024 年年

82、 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 收购嵌入式存储品牌扩充产品矩阵,精准切入行业存储市场。收购嵌入式存储品牌扩充产品矩阵,精准切入行业存储市场。公司成立之初主要聚焦消费类移动存储市场,于 2019 年布局固态硬盘市场,并于 2022 年底收购 UDStore 品牌进一步切入嵌入式市场。目前公司已形成移动存储、固态硬盘、嵌入式及行业存储三大产品线,覆盖闪存产品全类型,品质分类横跨消费级、商规级、工规级、企业级,并视场景需要开发了高耐久及宽温级特性。完善的产品矩阵,丰富了公司产品的应用场景,有助于公司响应部分已有客户的多类型产品需求,或广泛拓展各下游应用领域的新客户,满足各

83、类客户的多样化需求。公司旗下 UDStore 产品线聚焦行业客户应用场景,目前已成功开发细分领域定制化存储产品及高端企业级存储产品,通过公司直销团队与行业背景合作方积极进行产品验证与导入。截至 2023 年上半年,公司嵌入式存储产品已小批量出货,固态硬盘新增 PCIe Gen4X4 M.2 商规级产品,并已小批量出货。深耕原有客户提高价值量,积极开拓新领域和新市场的新客户。深耕原有客户提高价值量,积极开拓新领域和新市场的新客户。公司持续完善国内外销售网络体系,深耕原有客户和开拓新客户齐头并进。一方面,公司深耕原有客户,积极探索新业务机会,提高了部分客户的单客户价值量。2022 年,公司产品已导

84、入朗科科技、爱国者、喜宾、忆捷、镁鲨、金速、雷科防务、大华股份等知名品牌商或上市公司供应链体系。另一方面,公司就高端固态硬盘和嵌入式存储新产品线搭建销售团队,聚焦消费电子、汽车电子、服务器及数据中心等应用领域,大力开拓行业客户。另外,公司积极寻求海外市场的业务机会,进一步拓宽了公司产品的市场覆盖面。4、朗科科技:全球闪朗科科技:全球闪存盘发明者,乘风数据中心建设存盘发明者,乘风数据中心建设 公司背靠韶关国资委,有望充分受益公司背靠韶关国资委,有望充分受益“东数西算东数西算”工程。工程。2021 年 5 月,国家发展改革委、中央网信办、工业和信息化部、国家能源局联合印发全国一体化大数据中心协同创

85、新体系算力枢纽实施方案,2022 年 2 月,京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏 8 地启动了建设国家算力枢纽节点,并规划了 10 个国家数据中心集群,依托 8 大算力枢纽和 10 大集群。东数西算战略聚焦于算力和数据存储,预计到 2025 年,韶关数据中心集群将建成 50 万架标准机架、500 万台服务器规模,投资超 500 亿元,工程的实施有望拉动服务器数据存储的总体市场规模。公司背靠韶关国资委,积极参与韶关数据集群算力中心的建设,SSD 固态硬盘产品可应用于数据中心及服务器,有望进一步打开增量空间。积极推进固态硬盘和内存产品线开发拓展,持续推进存储卡、闪存盘类传

86、统存储产品创新和优化。积极推进固态硬盘和内存产品线开发拓展,持续推进存储卡、闪存盘类传统存储产品创新和优化。公司是闪存盘的发明者,专注于存储产品研发、生产和销售,目前产品已经覆盖 SSD 固态硬盘、DRAM 内存条、嵌入式存储和移动存储领域。SSD 固态硬盘和 DRAM 内存条主要用于手机、数据中心及服务器、PC 等产品的资料存储和系统内存缓冲存储;移动存储产品主要用于便携的存储需求,如手机、PC、行车记录仪、相机和无人机等;嵌入式存储主要应用于智能手机、平板、汽车电子、航空航天、工业自动化、医疗设备、智能交通、智能家居、可穿戴设备等领域。从业务收入情况来看,其中闪存芯片、闪存控制芯片产品是公

87、司收入的主要来源,2022 年收入占比达到 95.7%。公司主要关注要素:公司主要关注要素:1)固态硬盘产品方面,)固态硬盘产品方面,持续新制程、新方案、新接口产品的开发,已上市PCIe4.0 系列固态硬盘新品 NV5000-t/NV5000-N,持续改善、优化高效能的基于 SATA 协议以及 PCIe协议的固态硬盘产品线,已上市的国产化固态硬盘新品朗系列 S3000。2)内存产品方面,)内存产品方面,已上市越影II 系列 DDR4 电竞内存条,使用国产芯片的超低时序绝影电镀版内存新品,持续推进 DDR5 内存产品研发,已上市的超光系列 DDR5 内存条、绝影 DDR5 电镀版内存条,以及即将

88、上市的旗舰款 Z 系列DDR5 内存条。3)移动固态硬盘产品方面,)移动固态硬盘产品方面,已上市的新型 USB3.2 Gen2 2 高速接口的高性能移动固态硬盘 ZX20,新型 USB3.2Gen2 接口高性能移动固态硬盘 ZX10。4)存储卡方面,高性能存储卡 P500新品,具备 A2 性能标准及宽温属性,而新型 NM 存储卡 NP700,则是为满足华为手机用户扩展存储空34/36 2024 年年 3月月 25 日日行业行业|深度深度|研究报告研究报告 间需求而开发的新品。闪存盘方面,新型 USB3.2 迷你闪存盘 UA31、新型金属闪存盘 UM2,均采用年轻化的外观设计风格,同时具备高速、

89、小巧尺寸、多彩等特点,给客户提供更多选择。七、未来展望七、未来展望 1、存储器晶圆、存储器晶圆 IDM 上游供应链国产化率有望迅速提升上游供应链国产化率有望迅速提升存储器芯片因为其相对特殊的集成电路构造与独特的市场需求模式,走出了一条与逻辑芯片不同的发展模式。与逻辑芯片生产逐渐由企业 IDM 模式转变为 Fabless 设计公司+Foundry 代工模式不同,存储器市场保持着 IDM 为主的市场格局。除利基型存储器由 Foundry 晶圆厂代工外,大部分存储芯片为存储器 IDM 企业自产,且市场份额不断向行业龙头集中。由于存储芯片的通用性较强,具备大宗商品属性,故企业和市场对其价格波动较为敏感

90、。为有效降低成本,存储器晶圆堆叠路线厂在规划产线时,会尽可能提高产能,提升生产效率以追求规模化优势。此外由于集成电路在 28nm制程后面临良率下降,光刻成本急剧升高的问题:存储器在采用先进光刻工艺时也相对谨慎。光刻设备是我国设备供应链中最为薄弱的环节,存储器生产中,光刻工艺的重要性相对较低;3D NAND 芯片由于放弃微缩化转为多层堆叠,不再需要高精度先进制程光刻机;DRAM芯片产线的光刻设备采购开支占比,上升速度慢于逻辑芯片制造。此外,DRAM 芯片因为电容结构物理特性局限,光刻成本压力和刻蚀沉积技术难题等因素,可能停止微缩,转向 3D DRAM 结构。存储器芯片生产的上述工艺特点,有助于国

91、内半导体产业扬长避短。35/36 2024 年年 3月月 25 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 国产设备近些年在刻蚀、薄膜沉积、量检测、清洗、化学机械抛光、离子注入、涂胶显影等制造设备,与配套的零部件和材料领域,发展非常迅速,已覆盖国内存储器 IDM 产线的众多工艺节点。海外供应链日趋不稳定,上游产业链国产化紧迫性提升;国内存储器 IDM 企业的产线中,国内企业所占的价值量和份额有望快速提升。2、2024 年存储市场复苏,量价具备提升动能年存储市场复苏,量价具备提升动能 2024 年存储市场规模预计增长年存储市场规模预计增长 45%。相较于半导体其他细分领域,存储芯片市场的弹性更大

92、,这主要是因为存储芯片产品具备科技大宗商品属性,受供求关系影响更为显著。市场下行通道下,原厂开启减产策略以清除库存,同时伴随着下游终端客户需求逐步回暖、库存消耗带来的补库需求,4Q23 存储芯片价格触底反弹。能够认为,2024 年市场需求或将持续恢复好转,同时原厂投产策略仍保持谨慎,在传统需求复苏和新需求刺激作用下,存储市场预计量价均有大幅提升。根据 WSTS 预测,2024 年存储芯片市场同比将增长 44.8%,增幅居于半导体细分领域之首。量的维度:单机容量提升显著,量的维度:单机容量提升显著,AI 服务器、服务器、AIPC 和和 AI 手机对存储需求扩大。手机对存储需求扩大。存储芯片的需求

93、量增长体现在设备出货增长和单机容量提升两个方面,2024年智能手机、服务器和 PC出货量均有个位数百分比提升,而单机容量提升或将成为存储市场比特出货的主要驱动。以 PC为例,SK 海力士表示 AIPC 对存储容量的需求超过两倍。根据 TrendForce 预测,2024 年智能手机/服务器/笔电单机 DRAM 容量增长分别为 14.1%/17.3%/12.4%,NAND Flash 容量增长分别为 9.3%/13.2%/9.7%。36/36 2024 年年 3月月 25 日日行业行业|深度深度|研究报告研究报告 价的维度:价的维度:2024 年存储价格有望逐季增长。年存储价格有望逐季增长。DR

94、AM 和 NAND Flash 合约价格分别从 4Q23 和 3Q23 起涨,根据 TrendForce 预测,1Q24 DRAM 合约价季涨幅约 13%18%,NAND Flash 则是 18%23%。DRAM 与 NAND Flash 供应商在 4Q23 下旬和 1Q24 调升稼动率,同时 NAND Flash 买方也早在第一季度将陆续完成库存回补,因此 2Q24 合约价季涨幅预计皆收敛至 3%8%。3Q24 进入传统旺季,需求端预期来自北美 CSP 的补货动能较强,在稼动率均尚未恢复至满载前提下,DRAM 与 NAND Flash 的合约价有机会扩大至 8%13%,其中 DRAM 因 D

95、DR5 和 HBM 渗透率提升,受惠于 ASP 提高,有望带动涨幅扩大。4Q24在供应商维持有效控产策略的前提下,涨价或将持续,预计 DRAM 合约价季涨幅约8%13%,NAND Flash 则是 0%5%。八、参考研报八、参考研报 1.银河证券-存储行业深度报告:存储行业景气度拐点已至,AI/国产化/需求复苏带来新周期2.中原证券-半导体行业深度报告:存储器,让数字世界拥有记忆3.财通证券-国产存储器行业深度报告:存储器迈入发展新周期,国内产业链大有可为4.东海证券-半导体行业深度报告(八):存储市场复苏在即,模组厂商曙光再现5.国金证券-半导体行业深度二:存储拐点将至,新需求点亮曙光6.平安证券-电子行业半导体存储专题:短期存储周期有望见底,中长期看好国产化加速7.信达证券-半导体行业:存储市场复苏强劲,HBM/DDR5/CXL 增添动能免责声明:以上内容仅供学习交流,不构成投资建议。

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