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半导体行业深度:技术差距逐渐缩小DRAM芯片国产化替代进程曲折、前途光明-220330(27页).pdf

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半导体行业深度:技术差距逐渐缩小DRAM芯片国产化替代进程曲折、前途光明-220330(27页).pdf

1、 敬请阅读末页之重要声明 技术差距逐渐缩小,技术差距逐渐缩小,DRAM 芯片国产化替代进程曲芯片国产化替代进程曲折、前途光明折、前途光明 相关研究:相关研究: 1.供需失衡或将延续,IOT及车规半导体蓄势待发 2021.12.30 行业评级:行业评级:增持增持 近十二个月行业表现近十二个月行业表现 % 1 个月 3 个月 12 个月 相对收益 -2.1 -4.6 34.8 绝对收益 -11.7 -21.1 16.9 注:相对收益与沪深 300 相比 分析师分析师:王攀 证书编号:证书编号:S0500520120001 Tel:(8621) 50293524 Email: 联系人:联系人:王文瑞

2、 Tel:(8621) 50293694 Email: 地址地址:上海市浦东新区银城路88号中国人寿金融中心10F湘财证券研究所 核心要点:核心要点: DRAMDRAM 为存储器行业支柱性产品,为存储器行业支柱性产品,在半导体产业举足轻重在半导体产业举足轻重 2021 年 DRAM 的销售额占全球存储器市场规模的 61.2%。 半导体存储器 2021 年在半导体产业中市占率为 27.7%。 DRAM 为半导体产业的主力产品之一。 DDR5DDR5 新品入市,新品入市,D DRAMRAM 行业新一轮上升周期开启。受益于行业新一轮上升周期开启。受益于DRAMDRAM 市场迭代滞后于技术演变,市场迭

3、代滞后于技术演变, DDR4DDR4 及及 LPDDR4LPDDR4 系列系列中期内市中期内市场主流产品地位不改场主流产品地位不改 DDR5 产品于 2021 年 Q4 入市,为 DRAM 行业带来新一轮 1 年左右的上行周期,三巨头三星、海力士及美光受益。 DRAM 市场具有产品市场迭代滞后于技术迭代的特性, 预计 2022 年至 2024 年 DDR4 及 LPDDR4 系列产品仍为市场主流,受供需关系影响价格不会出现显著变动,国产 DDR4 芯片处于产能爬坡阶段,出货量提升带动行业规模增长。 利基型利基型 DRAMDRAM 市场市场,受受供需供需趋于紧俏趋于紧俏影响,影响,价格价格趋于平

4、稳趋于平稳 需求端受下游物联网设备、WIFI-6、可穿戴设备等消费电子等需求带动,持续景气。供给端韩系大厂计划逐步退出 DDR3 供给叠加2022 年其余新增产能供给尚未大幅放量,供需趋于紧俏;价格预计呈平稳态势。产线放量叠加国产化替代助推国产 DDR3 出货上行,国内利基型 DRAM 设计板块受益。 国产化国产化替代替代替代替代空间巨大,空间巨大,国内存储器设计企业未来可期国内存储器设计企业未来可期 十四五规划要求中国芯片自给率要在 2025 年达到 70%,2021 年国内存储芯片市场规模约为 450 亿美元,IC Insights 数据显示自给率不足 5%,国内存储器市场国产化替代空间巨

5、大。 投资建议投资建议 建议持续关注半导体行业。 DRAM 市场具有产品市场迭代滞后于技术迭代的特性,预计 2024 年之前 DDR4 及 LPDDR4 系列产品仍为市场主流,受供需关系影响价格不会出现显著变动。利基型 DRAM市场中 DDR3 成为主力,下游需求持续景气,受供需关系影响预计2022 年 DDR3 价格稳定。 国产化替代叠加产线放量助推国产 DDR3及 DDR4 系列产品中短期出货及业绩上行; 国内存储设计企业受益于技术迭代周期的拉长及自身技术研发的快速追赶,差距逐渐缩小;技术壁垒的搭建护航国内存储企业发展前行。建议关注 DRAM芯片设计板块及接口设计板块,维持行业增持评级。

6、风险提示风险提示 下游需求下滑;内外部宏观政策变动;系统性风险;企业产能扩产及技术研发进度不及预期。 证券研究报告证券研究报告 2022 年年 03 月月 30 日日 湘财证券研究所湘财证券研究所 行业研究行业研究 半导体行业深度半导体行业深度 2 敬请阅读末页之重要声明 行业研究 正文目录 1 DRAM 为存储器行业支柱性产品,IDM 为产业链主流模式 . 5 2 DRAM 市场迭代滞后于技术演变,DDR4 及 LPDDR4 系列中期仍为市场主流产品 . 9 3 主流 DRAM 供给:韩美系大厂高度垄断,国内企业夹缝中成长 . 14 4 主流 DRAM 需求端:智能手机和服务器需求上行,提振

7、 DDR4/DDR5 市场 . 20 5 利基型 DRAM 市场:三星逐步退出 DDR3 供给,供给趋于紧俏;需求端景气上行 . 22 6 国产化替代空间巨大,国内存储器设计企业未来可期. 25 7 投资建议 . 26 8 风险提示 . 26 SWnUuYfUkZvVeX1UdU8O9R6MpNoOsQtRkPqQsOiNpPnPbRoOwPNZtQnPNZnNnN 3 敬请阅读末页之重要声明 行业研究 图表目录 图 1 2021 年半导体市场规模(百万)-分产品 . 5 图 2 2021 年集成电路市场规模(百万)-分产品 . 5 图 3 半导体存储器分类 . 6 图 4 FLASH VS

8、DRAM . 6 图 5 2021 年存储市场销售额占比-分产品 . 7 图 6 2021 年存储 IC 出货量-分产品 . 7 图 7 DRAM&FLASH 存储器产业链 . 8 图 8 江波龙内存条-FORESEE DDR4 国产化内存 . 8 图 9 存储阶层示意图 . 9 图 10 DRAM 市场规模及增速 . 10 图 11 DRAM 产品分类 . 10 图 12 存储芯片内存密度提升 . 11 图 13 存储器速率提升 . 11 图 14 DDR 技术规范标准的迭代 . 11 图 15 DDR3/DDR4/DDR5 笔记本内存条(8G 价格)-三星 . 12 图 16 DDR4 市

9、场份额迭代 . 12 图 17 DDR5 产品市场份额的迭代预测 . 12 图 18 LPDDR 技术规范标准的迭代 . 13 图 19 2021 年各代 LPDDR 产品市场份额 . 13 图 20 2022 年各代 LPDDR 产品市场份额预测 . 13 图 21 存储企业各代 DRAM 产品量产时间及最高制程 . 14 图 22 全球 DRAM 晶圆原厂年固定资产投资额(亿美元) . 15 图 23 2020 年 DRAM 原厂市场份额 . 15 图 24 2021 年前半期 DRAM 原厂市场份额 . 15 图 25 2021 年 LPDDR 原厂市场份额 . 16 图 26 2022

10、 年 LPDDR 原厂市场份额预测 . 16 图 27 2016 年-2022 年 DDR4 价格变动 . 17 图 28 美光科技 2015-2021 财年业绩(亿) . 17 图 29 美光科技 2015-2021 财年利润率 . 17 图 30 海力士 2010-2020 财年业绩(亿). 18 图 31 海力士 2010-2020 年利润率(亿). 18 图 32 DXI 指数 . 18 图 33 澜起科技各业务营收结构(%) . 19 图 34 澜起科技营收及同比增速 . 19 图 35 2021 年全球存储原厂产能(圆晶/月) . 20 图 36 龙头公司 DRAM 产能及销售现状

11、 . 20 图 37 2021 年全球存储器下游需求分布 . 20 图 38 2022 年全球存储器下游需求分布预测 . 20 图 39 全球智能手机市场销量预测 . 21 图 40 2022 年全球服务器下游需求分布预测 . 21 图 41 全球 PC 及平板出货量 (百万台) . 21 图 42DRAM 市场规模预测(十亿美元) . 22 4 敬请阅读末页之重要声明 行业研究 图 43 利基型 DRAM 供应商及产品 . 23 图 44 2014 年 DRAM 市场各原厂市占率 . 23 图 45 全球 IOT 终端设备数量(十亿个) . 24 图 46 全球可穿戴设备出货量 . 24 图

12、 47 全球智能可穿戴设备市场规模 . 24 图 48DDR3 价格走势及预期 . 25 图 49 中国芯片进出口额. 25 图 50 中国各半导体产品市场份额 . 25 5 敬请阅读末页之重要声明 行业研究 1 1 DRAMDRAM 为存储器行业支柱性产品为存储器行业支柱性产品, I IDMDM 为产业链主为产业链主流模式流模式 存储器是指通过磁性材料或半导体材料作为介质进行信息存储的器件,应用极为广泛, 现代电子产品基本上都要用到存储器, 且需配置多种存储器,从而半导体半导体存储存储器是半导体产业的核心支柱产品之一,市场份额占比器是半导体产业的核心支柱产品之一,市场份额占比稳定稳定位位于高

13、位,市场规模稳于高位,市场规模稳中有增中有增。根据 WSTS 统计数据显示,2021 年全球存储器市场规模为 1538.38 亿美元,年同比增长 30.9%;占集成电路市场规模比例为33%,占全球半导体市场规模比例为 27.7%。WSTS 预计 2022 年全球存储器市场规模为 1554.58 亿美元,占全球半导体市场规模比例为 25.34%。 已实现规模化量产的半导体存储器产品按照断电后存储的信息是否留存分为易失性存储(RAM) ,非易失性存储(ROM)两大类。 RAM:通电状态下用于临时数据存储,以供主系统 CPU 读写和处理,断电情况下不会保存数据;RAM 可以实现对数据的高速读写,通常

14、用于存储临时运行的程序命令。如电脑的内存条,手机内存等。 ROM:断电状态仍可长久保存原有数据的存储器,可实现大量数据存储的 NANDFLASH 产品数据的读写速度远不及 RAM 产品,用于数据的长期存储。常见如电脑硬盘,手机内置存储,SD 卡等。 图图 1 2021 年半导体市场规模年半导体市场规模(百万(百万)-分产品分产品 图图 2 2021 年集成电路市场规模年集成电路市场规模(百万(百万)-分产品分产品 资料来源:WSTS、湘财证券研究所 资料来源:WSTS、湘财证券研究所 分立器件303376%光电器件434048%传感器191493%集成电路46300283%模拟7410516%

15、微处理器8022117%逻辑154837存储15383833% 6 敬请阅读末页之重要声明 行业研究 半导体存储器行业中,DRAM 与 Flash 产品为市场需求主力,销售额占比稳定高于 90%。 IC Insights 数据显示 2020 年 DRAM 和 Flash 的销售额约占整个存储市场的 98%,预计 2021 年 DRAM 及 Flash 销售额占比提升至 99%,出货量占存储器市场的 82%。因此我们将 DRAM 和 Flash 产品作为存储器市场研究的重点。 图图 3 半导体存储器分类半导体存储器分类 资料来源:江波龙电子、湘财证券研究所 图图 4 FLASH VS DRAM

16、比较项比较项 非易失性非易失性 易失性易失性 NAND Flash NOR Flash DRAM 存储原理存储原理 浮栅型 浮栅型/电子俘获型 电容充放电型 读取速度读取速度 较慢 较快 极快 擦除擦除/ /写入速度写入速度 快 较慢 极快 存储容量存储容量 高(Gb/Tb) 中(Mb/Gb) 中(Mb/Gb) 擦写次数擦写次数 十万级别 十万级别 资料来源:东芯股份、湘财证券研究所 7 敬请阅读末页之重要声明 行业研究 储产业链特征较为显著,市占率储产业链特征较为显著,市占率较高较高的龙头企业仍采用的龙头企业仍采用 IDM 模式,模式,不同不同于于逻辑逻辑/模拟模拟芯片产业芯片产业 fabl

17、ess 为主流模式为主流模式。 主要系半导体存储器的布图设计与晶圆制造的技术结合更为紧密, 且供给端市场接近寡头垄断格局, 龙头企业议价及市场竞争力优势显著。 存储原厂大多采用存储原厂大多采用 IDM 模式,拥有自己的晶圆代工线、封测产线及自有模式,拥有自己的晶圆代工线、封测产线及自有品牌存储产品品牌存储产品,如美光、三星、海力士、西部数据等,如美光、三星、海力士、西部数据等;存储内存颗粒(即存储存储内存颗粒(即存储晶圆)的标准化程度晶圆)的标准化程度很高,后续仍需开发大量应用技术以实现从标准化存储很高,后续仍需开发大量应用技术以实现从标准化存储晶圆到具体存储产品的转化,满足下游客户的需求晶圆

18、到具体存储产品的转化,满足下游客户的需求。原厂的下游客户为产品需求量巨大的下游主流应用市场及客户(如智能手机、个人 PC、服务器等行业的龙头企业) 。同时原厂还会出售其内存颗粒给独立品牌商,以扩大自身内存颗粒的市场占有率、应用场景及营收。 图图 5 2021 年存储市场销售额占比年存储市场销售额占比-分产品分产品 图图 6 2021 年年存储存储 IC 出货量出货量-分产品分产品 资料来源:IC Insights、湘财证券研究所 资料来源:IC Insights、湘财证券研究所 DRAMDRAM56%56%NAND FlashNAND Flash41%41%Nor FlashNor Flash

19、2%2%EEPROM/EPROM/EEPROM/EPROM/其他其他1%1%DRAMDRAM43%43%NAND FlashNAND Flash30%30%Nor FlashNor Flash9%9%EEPROM/EPEEPROM/EPROM/ROM/其他其他18%18% 8 敬请阅读末页之重要声明 行业研究 Fabless模式运营的存储芯片设计企业及独立的存储器品牌商的客户为存模式运营的存储芯片设计企业及独立的存储器品牌商的客户为存储原厂尚未覆盖的客户(如工业控制、商用设备、汽车电子、物联网硬件、通储原厂尚未覆盖的客户(如工业控制、商用设备、汽车电子、物联网硬件、通信设备等)及主流应用(手机

20、、信设备等)及主流应用(手机、PC 等)市场的中小客户。等)市场的中小客户。Fabless 模式运行的模式运行的存储芯片设计企业通常起步相对较晚,现阶段存储芯片的设计技术落后于市存储芯片设计企业通常起步相对较晚,现阶段存储芯片的设计技术落后于市场最先进的技术,尚处于技术追赶阶段,其技术竞争壁垒在市场开拓及公司场最先进的技术,尚处于技术追赶阶段,其技术竞争壁垒在市场开拓及公司成长的进程中逐渐搭建中。成长的进程中逐渐搭建中。下游独立的存储器供应商/品牌商的根据细分行业客户的需求,进行晶圆分析、主控芯片选型与定制、固件开发、封装测试、提供后端的技术支持等。 图图 8 江波龙内存条江波龙内存条-FOR

21、ESEE DDR4 国产化内存国产化内存 资料来源:江波龙、长鑫存储、湘财证券研究所 图图 7 DRAM&FLASH 存储存储器产业链器产业链 资料来源:东芯股份、江波龙、湘财证券研究所 9 敬请阅读末页之重要声明 行业研究 2 2 D DRAMRAM 市场迭代滞后于技术演变市场迭代滞后于技术演变,D DDR4DR4 及及L LPDDR4PDDR4 系列中期仍为市场主流产品系列中期仍为市场主流产品 DRAM 为存储市场中出货量及销售额最高的产品,DRAM 相较于 Flash产品具备读写速度快的特性, 相较于 SRAM 具有存储量大、 单成本低的优势。DRAM 主要用于内存条,内存条是 CPU

22、与硬盘之间的桥梁,起到数据暂存的作用, 提升了 CPU 的运算速度。 图图 9 存储阶层示意图存储阶层示意图 资料来源:深入理解计算机系统、湘财证券研究所 内存条广泛应用于移动设备、 服务器、内存条广泛应用于移动设备、 服务器、 PC 和各类消费电子、 通讯设备中,和各类消费电子、 通讯设备中,受益于下游需求受益于下游需求拉动拉动,DRAM 的市场规模在震荡中上行的市场规模在震荡中上行。根据 IC Insights 统计预测,2021 年全球 DRAM 市场规模为 941.9 亿美元,年同比增长 41.89%;主要系 2021 年半导体行业整体呈供需紧张态势,DRAM 产品价格受益上行。 DR

23、AM 市场规模 2018 年至 2020 年波动较大,2018 年由于市占率极高的三大存储原厂 DRAM 制程切换导致产能不足,DRAM 价格上行助推 DRAM市场规模达 989.39 亿美元, 2019 年受下游需求疲软影响、 2020 年受疫情影响市场下行。 10 敬请阅读末页之重要声明 行业研究 图图 10 DRAM 市场规模及增速市场规模及增速 资料来源:IC Insights、湘财证券研究所 根据产品的性能特征和下游应用场景,DRAM 可以分为 DDR(Double Data Rate) , LPDDR (Low Power DDR) 和 GDDR (Graphics Double

24、Data Rate)三大类产品。其中其中 DDR 的应用最为广泛,的应用最为广泛,据集邦咨询数据统计显示据集邦咨询数据统计显示 2021 年年DDR 在在 DRAM 市场的市占率超过市场的市占率超过 50%,LPDDR 的市占率为的市占率为 30%左右;左右;GDDR 的市占率约为的市占率约为 5.3%。DDR 的内存密度的扩大和传输速率的提升为其核心竞争力;LPDDR 适用于便携式设备,功耗是产品的核心关注点之一。 由于 CPU 的速度越来越快,DRAM 各系列产品为了符合 CPU 的运算需求皆在遵循固态技术协会 (JEDEC) 制定的产品标准进行迭代, 迭代的重点为提升内存密度和速度,同时

25、降低功耗。 -60%-40%-20%0%20%40%60%80%100%02004006008002Y2013Y2014Y2015Y2016Y2017Y2018Y2019Y2020Y2021EDRAM市场规模(亿美元)市场规模增速图图 11 DRAM 产品分类产品分类 简介简介 特征特征 应用应用 DDR 用于系统的 RAM 技术,通过提高核心频率来提升性能 高带宽、低延时 台式机、常规笔记本、汽车电子、数字电视等 LPDDR 用于便携设备的低功耗RAM 技术 高带宽、低时延、低功耗、小体积 手机、轻薄笔记本等便携设备 GDDR 用于图形显示的 RAM 技术 高带宽、高延

26、时 适用于显示图像这种数据传输量大、对时延不敏感的情景 资料来源:电子发烧友、湘财证券研究所 11 敬请阅读末页之重要声明 行业研究 DDR 的的技术技术标准标准受制于技术演进难度的提高,受制于技术演进难度的提高,更新周期更新周期不断拉长不断拉长,为国,为国内技术追赶企业创造了更多的内技术追赶企业创造了更多的时间时间空间空间。DDR5 规范原计划于 2018 年发布,最终延后至 2020 年 7 月,距离 DDR4 标准面世已长达 8 年。JEDEC 的新标准是以上一个标准为基础制定的,例如市场上 DDR3 的传输最大速率停止在1600MT/S,DDR4 的数据传输速率标准即从 1600MT/

27、S 开始。 图图 14 DDR 技术规范标准的迭代技术规范标准的迭代 DDR1DDR1 DDR2DDR2 DDR3DDR3 DDR4DDR4 DDR5DDR5 标准发布时间 2000 年 2003 年 2007 年 2012 年 2020 年 电压 VDD/VDDQ 2.5V 1.8V 1.5V-1.3V 1.2V 1.1V 数据传输速率(MT/S) 200-400 400-800 800-2133 1600-3200 3200-6400 容量标准 1GB 4GB 8GB 32GB 128GB 预取设计(Bit) 2 4 8 8 16 通道数 1 1 1 1 2 资料来源:JEDEC、湘财证券

28、研究所 每代每代 DDR 新标准发布后都需要经过新标准发布后都需要经过 2 年左右的优化, 才能实现性能的较年左右的优化, 才能实现性能的较为全面的稳定提升,为全面的稳定提升, 从而从而实现对上一代产品的市场替代实现对上一代产品的市场替代。 据据 Candence Analysis的统计数据显示,的统计数据显示,DDR3 和和 DDR4 都享有大约都享有大约 7 年的生命周期。年的生命周期。每代 DDR 技术规范允许的范围是领先于当前的芯片制造技术的,JEDEC 技术规范给出的峰值容量等标准通常在该标准生命周期的后期才可得以实现,即新一代标准下的初代产品与上一代相比性能优势并不显著,且售价过高

29、导致市场吸引力有限;同时 DDR 新建产能尚处于爬坡期,从而市占率提升受限。如根据 IC Insights 的历史数据显示,DDR4 初代产品于 2014 年入市,直到 2016 年才实现了市场份额的大幅提升。 图图 12 存储芯片内存密度提升存储芯片内存密度提升 图图 13 存储器速率提升存储器速率提升 资料来源:JEDEC、EE Times、湘财证券研究所 资料来源: JEDEC、EE Times、湘财证券研究所 12 敬请阅读末页之重要声明 行业研究 图图 15 DDR3/DDR4/DDR5 笔记本笔记本内存条(内存条(8G 价格)价格)-三星三星 DDR3DDR3 内存内存 DDR4D

30、DR4 内存内存 DDR5DDR5 内存内存 容量 8GB 16GB 32GB 16GB 64GB 内存频率(MHZ) 1600 3600 3600 4800 4800 价格 295 元 609 元 1219 元 999 元 4399 元 淘宝单店月销量(件) 300+ 100+ 48 资料来源:京东/淘宝金士顿旗舰店、湘财证券研究所 DDR5 首款产品由 SK 海力士于 2020 年 10 月发布,DDR5 内存条产品于2021 年 Q4 陆续上市。 根据根据 DDR 产品的性能优化所需时间及在市场上的迭代产品的性能优化所需时间及在市场上的迭代规律推测,规律推测,2022 年至年至 2025

31、 年年 DDR4 产品仍为产品仍为 DDR 市场的主流产品,根据市场的主流产品,根据YOLE 的乐观预测的乐观预测 2023 年年 DDR5 产品市场份额将出现显著提升。产品市场份额将出现显著提升。 LPDDR 相较于 DDR 具备低功耗、小体积的特点,其主要与嵌入式存储配合应用于智能手机、 平板等便携式消费电子, 近年来也逐渐应用于完成简单办公工作的超薄笔记本(如 MacBook air) 。LPDDR 是以 DDR 为基础演化而来的,其技术迭代与 DDR 的技术迭代路径相似;LPDDR5 技术标准于 2020年初发布,首款 LPDDR5 于 2020 年 2 月由美光科技发布,小米 10

32、系列手机为首款搭载 LPDDR5 的电子产品。 图图 16 DDR4 市场份额迭代市场份额迭代 图图 17 DDR5 产品市场份额的迭代预测产品市场份额的迭代预测 资料来源:IC Insights、湘财证券研究所 资料来源:YOLE、湘财证券研究所 13 敬请阅读末页之重要声明 行业研究 图图 18 LPDDR 技术规范标准的迭代技术规范标准的迭代 LPDDRLPDDR LPDDR2LPDDR2 LPDDR3LPDDR3 LPDDR4LPDDR4(X X) LPDDR5LPDDR5 JEDECJEDEC 标准标准发布时间发布时间 2008 年 2010 年 2012 年 2014 年 2020

33、 年 电压电压 VDD/VDDQVDD/VDDQ 1.2V 1.2V 1.2V 1.1V(0.6V) 0.5V-1.05V 数据传输速率数据传输速率(MbpsMbps) 333-400 800-1066 1600-1866 3200-4266 5500-6400 预取设计预取设计(bitbit) 2 4 8 16 16 容量标准容量标准 128Mb-2Gb 256Mb-4Gb 1Gb-8Gb 4Gb-24Gb 8Gb-24Gb 资料来源:JEDEC、湘财证券研究所 LPDDR 新标准允许的范围也是领先于当前的芯片制造技术的, 需要经过新标准允许的范围也是领先于当前的芯片制造技术的, 需要经过一

34、段时间的优化该标准生命周期的后期才可得以实现一段时间的优化该标准生命周期的后期才可得以实现,2021 年及年及 2022 年年LPDDR4(X)仍为市场主力仍为市场主力。如 2021 年发布的 Iphone13 依然搭载了LPDDR4(X)。 据集邦咨询的统计数据显示 2021 年 LPDDDR4 的市场份额约为79%,LPDDR5 市占率约为 16%,LPDDR3 的市场份额为 5%,LPDDR3 主要用于中低端市场;集邦咨询预测 2022 年全球 LPDDR5 的市占率预计提升至25%,LPDDR4(X)市占率为 71%,LPDDR3 市场份额约为 3%。 图图 19 2021 年各代年各

35、代 LPDDR 产品市场份额产品市场份额 图图 20 2022 年各代年各代 LPDDR 产品市场份额产品市场份额预测预测 资料来源:集邦咨询、湘财证券研究所 资料来源:集邦咨询、湘财证券研究所 0.20%5%79%16%其他LPDDR3LPDDR4(X)LPDDR50.2%3%71%25%其他LPDDR3LPDDR4(X)LPDDR5 14 敬请阅读末页之重要声明 行业研究 3 3 主流主流 D DRAMRAM 供给供给:韩美系大厂高度垄断,韩美系大厂高度垄断,国内企业国内企业夹缝中成长夹缝中成长 DRAM 供应端,三大巨头三星、海力士、美光技术领先优势显著,台湾存储企业华邦及南亚科技, 大

36、陆存储企业长鑫存储为技术追赶者。 目前市场上具备 DDR5/LPDDR5 量产能力的仅为三星、海力士、美光。 国内存储龙头合肥长鑫存储计划于 2022Q1 进行 DDR5 的试量产。长鑫存储于 2016 年成立, 为业内追赶者, 发展较为迅速。 长鑫于 2019 年 9 月 发布自主研发的 8Gb DDR4 芯片正式量产, 采用 19 纳米工艺打造。 2020 年长鑫存储的 DDR4 及 LPDDR4(X)已入市,主要用于国产的 PC/手机端,性能获得市场的认可、价格具备市场吸引力。 高资金壁垒、高技术壁垒促使 DRAM 供应端形成寡头垄断市场。存储芯片的设计与制造产业具备较高的技术壁垒和资本

37、壁垒,早期进入存储器颗粒领域的头部企业具备显著的竞争优势。同时随着晶圆制程的不断提升芯片设计和研发的难度持续提升,晶圆制造产线的投资额也随之增长,IDM 模式的存储芯片企业资本支出高企。 图图 21 存储企业存储企业各代各代 DRAM 产品量产时间产品量产时间及最高制程及最高制程 三星 SK 海力士 美光 南亚 华邦 长鑫存储 紫光国芯 兆易创新 DDR4 2012(1Xnm) 2014(1Znm) 2013 年(1Znm,1nm) 2017 年(20nm) 2019年 2018 年(19nm) 2019 年 2021 年 6 月量产(4GB) LPDDR4 2014 年 2013 年 201

38、4 年 2018 年(20nm) 2019年 2019 年 2019 年 - DDR5 2021 年(10nmEUV) 2020 年(1Ynm) 2020 年(1Ynm) 研发中 - 预计 2022Q1试量产 - - LPDDR5 2020 年 2021 年 2020 年 - - 研发中 - - 资料来源:公开资料、湘财证券研究所 15 敬请阅读末页之重要声明 行业研究 图图 22 全球全球 DRAM 晶圆原厂年固定资产投资额(亿美元)晶圆原厂年固定资产投资额(亿美元) 资料来源:Omdia、江波龙、湘财证券研究所 IDM 模式在行业进入下行周期时也带来了更大的成本压力,历经模式在行业进入下行

39、周期时也带来了更大的成本压力,历经 1995年至年至 2013 年间的多轮行业周期与技术变革后,存储芯片市场形成了寡头垄年间的多轮行业周期与技术变革后,存储芯片市场形成了寡头垄断格局,市场被韩国和美国的龙头企业主导。断格局,市场被韩国和美国的龙头企业主导。2012 年至今三星电子稳居龙头,三星电子、SK 海力士和美光科技稳定占据全球 90%以上的市场份额;根据集邦咨询统计数据显示,2020 年三星、SK 海力士和美光的市场份额合计为 95%,国内 DRAM 原厂长鑫存储的市占率约为 1%。2021 年 Q1&Q2 三星、海力士和美光三大巨大的市场份额合计约 94%;长鑫存储市场份额较低部分系受

40、制于公司产能。 LPDDR 市场中,长鑫存储的市场份额微幅增长,2020 年市场份额约为图图 23 2020 年年 DRAM 原厂市场份额原厂市场份额 图图 24 2021 年年前半期前半期 DRAM 原厂原厂市场份额市场份额 资料来源:集邦咨询、Coughlin Associates、湘财证券研究所 资料来源:集邦咨询、湘财证券研究所 43%29%23%3%1%1%三星SK 海力士美光南亚长鑫存储其他43%28%23%3%1%1%1%三星SK 海力士美光南亚长鑫存储华邦电子其他 16 敬请阅读末页之重要声明 行业研究 2%,2021 年预计为 2.1%。 DRAM市场长期呈寡头垄断格局,市场

41、长期呈寡头垄断格局, 寡头垄断市场寡头垄断市场会造成定价机制的扭曲,会造成定价机制的扭曲,导致供需变化与价格之间的导致供需变化与价格之间的传导较为缓慢,传导较为缓慢,导致导致供需错配及较大幅度的价格供需错配及较大幅度的价格变动变动。 存储芯片新品上市时, 受益于业界产量有限及具备技术领先性, 存储芯片定价较高; 随后受上游市场格局特性及存储晶圆、 存储芯片之间存在生产、销售周期间隔等因素影响,存储新品的销售价格变动滞后于存储器产品销售单价及下游需求的变化, 产量的调整迟滞于下游市场需求的变化, 导致上游存储原厂出现产能过剩,价格显著下跌,原厂业绩受损。 以 DDR4 产品为例,2016 年 D

42、DR4 产品进入集中放量期,恰逢 PC 市场需求下滑,产品进入价格下跌周期;2016 年及 2017 年三大巨头同时降低对DRAM 的投资,DRAM 产能扩增减缓,下游手机及服务器市场需求持续提升引发供需错配, 2017 年及 2018 年前期 DDR4 产品价格进入快速上涨期。 2018年中后期新增产能持续释放叠加2019年 9月合肥长鑫自主研发的DDR4宣布量产, DDR4 价格逐渐下行, 2020 年受疫情冲击下游需求下滑, DDR4 价格持续位于低位。 图图 25 2021 年年 LPDDR 原厂市场份额原厂市场份额 图图 26 2022 年年 LPDDR 原厂市场份额原厂市场份额预测

43、预测 资料来源:集邦咨询、湘财证券研究所 资料来源:集邦咨询、湘财证券研究所 46.30%29.40%22.20%2%0.10%三星SK 海力士美光长鑫存储南亚47.70%29.20%20.90%2.10%0.10%三星SK 海力士美光长鑫存储南亚 17 敬请阅读末页之重要声明 行业研究 龙头企业美光科技、海力士等业绩表现受主流 DRAM 产品价格周期影响也呈现周期性。 图图 27 2016 年年-2022 年年 DDR4 价格变动价格变动 资料来源:MacroMicro、公开资料、湘财证券研究所 图图 28 美光科技美光科技 2015-2021 财年业绩(亿)财年业绩(亿) 图图 29 美光

44、科技美光科技 2015-2021 财年利润率财年利润率 资料来源:WIND、湘财证券研究所 资料来源:WIND、湘财证券研究所 (40)(20)0204060800200250300350营收增长率(%)(10)00702015Y2016Y2017Y2018Y2019Y2020Y2021Y销售毛利率(%)销售净利率(%) 18 敬请阅读末页之重要声明 行业研究 此轮此轮 DRAM 市场上行周期市场上行周期可以分为两轮:可以分为两轮: 第一轮上行周期于第一轮上行周期于 2020 年末开启,年末开启, 主要系主要系 2020 年末至年末至 2021 年半

45、导体供年半导体供需失衡需失衡引发引发 DDR4/DDR3 等产品等产品量价齐升,量价齐升,2022 年初的西安疫情引发的封城年初的西安疫情引发的封城冲击存储产业链推动冲击存储产业链推动 DRAM 产品价格上行;产品价格上行;提前带动提前带动 DRAM 产业进入上行产业进入上行周期。周期。 第二轮上行周期系第二轮上行周期系 2021 年年 Q4 新品新品 DDR5 陆续陆续出货,价格位于高位,带出货,价格位于高位,带动存储三巨头动存储三巨头开启新一轮上行周期开启新一轮上行周期。根据前期根据前期 DDR3 及及 DDR4 的周期性的周期性、供、供给端晶圆厂投产及实现产能放量的时间给端晶圆厂投产及实

46、现产能放量的时间来推断,来推断, DDR5 产品会为产品会为 DRAM 行业行业带来带来 1 年左右的年左右的平均平均价格上行周期价格上行周期(晶圆厂投建至完成产能爬坡量产大致需(晶圆厂投建至完成产能爬坡量产大致需要要 2 年)年) 。 图图 30 海力士海力士 2010-2020 财年业绩(亿)财年业绩(亿) 图图 31 海力士海力士 2010-2020 年年利润率利润率(亿)(亿) 资料来源:集邦咨询、湘财证券研究所 资料来源:集邦咨询、湘财证券研究所 图图 32 DXI 指数指数 资料来源:wind、湘财证券研究所 05,00010,00015,00020,00025,00030,000

47、35,00040,00045,0002013-12-032014-12-032015-12-032016-12-032017-12-032018-12-032019-12-032020-12-032021-12-03 19 敬请阅读末页之重要声明 行业研究 目前具备 DDR5 量产能力的三星、美光及 SK 海力士 2022 财年业绩上行具备支撑;美光 2022 财年一季度财报显示公司营收同比上行 33%,毛利率为47%,季度同比上行 16.1%;一季度美光 73%的收入来自于 DRAM 业务,DRAM 业务营收同比增长 37.74%。三星及海力士对 2022 年的业绩增长表示乐观。根据公开资料

48、显示,我国 DRAM 设计龙头企业长鑫存储预计于今年二季度试量产,17nm 工艺的 DDR5 内存芯片,并寻求扩大产能。若长鑫存储DDR5 产品若可实现在 2022 年内量产出货,则兆易创新作为长鑫存储的代销方,营收受益。 DDR5 的出货上行也会带动其配套产品的市场需求上行。 DDR5 的配套产品主要为内存接口芯片、 及 SPD 芯片。 DDR5 接口芯片目前全球仅瑞萨电子、Rambus 和澜起科技可以量产供应, ,产品盈利能力较强;同时据 2021 年中期数据显示, 澜起在 DDR 接口市场的份额高于 40%。 SPD 芯片目前的主要供应方为澜起和瑞萨电子。DDR 配套芯片的价格走势和 D

49、DR 存在相关性。 存储厂商的产能对 DDR 产品价格具有显著影响, 据 DigiTimes 调研显示,三星、海力士及美光的产能扩张主要集中于 DDR5 新品。DDR5 新品现阶段产能位于爬坡期,受益于供应量不足产品价格呈上行态势,各大巨头倾向于DDR5 产品的产能扩充。DDR4 产能扩充驱动力不足,从而预计产能扩充驱动力不足,从而预计 DDR4 产品产品价格走势趋于平稳。国产价格走势趋于平稳。国产 DDR4 产品价格受外部影响不会出现产品价格受外部影响不会出现大幅下滑。大幅下滑。 长鑫存储产品市占率较低, 主要系受限于产能。长鑫存储产品市占率较低, 主要系受限于产能。 根据 Coughlin

50、 Associates统计数据显示,2020 年长鑫每月交付的 DRAM 晶圆约占全球 DRAM 晶圆总量的 2.9%,出货量占比较低主要系受制于产能。长鑫在 2020 年、2021 年分别为 4.5 万片晶圆/月、 6 万片晶圆/月; 2022 年的产能目标是 12 万片晶圆/月,未来的产能目标是 30 万片晶圆/月。新增产能释放预计为企业带来更多收益。 图图 33 澜起科技各业务营收结构(澜起科技各业务营收结构(%) 图图 34 澜起科技营收及同比增速澜起科技营收及同比增速 资料来源:wind、湘财证券研究所 资料来源:wind、湘财证券研究所 20 敬请阅读末页之重要声明 行业研究 4

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