关于存储芯片的7个常识——存储系列之二

  集成电路占整个半导体行业的82.64%，而存储器的市场规模为1297.67亿美元，仅次于逻辑芯片，占到了整个集成电路的22.60%。

  光存储器是指用光学方法从光存储媒体上读取和存储数据的一种设备，一般指光盘机（比如CD，DVD等）、光带机和光卡机等。

  磁性存储是指利用磁能方式存储信息的磁介质设备，其存储与读取过程需要磁性盘片的机械运动，比如，磁带、PC硬盘、移动硬盘等领域。

  而存储芯片，又称为半导体存储器，是指利用电能方式存储信息的半导体介质设备，其存储与读取过程体现为电子的存储或释放，大范围的应用于内存、U 盘、消费电子、智能终端、固态存储硬盘等领域。

  其他不用记太多，只需要记住一点：DR­AM和NA­ND是存储芯片中最大的两大品类，DR­AM和NA­ND FL­A­SH占市场的绝对大头占到95%以上，Nor和其他类占小头只有5%都不到。

  DR­AM 具有较高读写速度、存储时间短等优势，但单位成本更高，大多数都用在PC内存(如DDR)、手机内存(如LP­D­DR)与服务器等设备等。

  Fl­a­sh（闪存）由于具备了重量轻、体积小、功率低等优点，被应用在各类电子科技类产品的硬盘上。Fl­a­sh又可以分成 NOR Fl­a­sh 和 NA­ND Fl­a­sh。

  目前已经从DDR1演进了DDR5。DDR的能耗越来越低，传输速度慢慢的变快、存储容量也慢慢变得大。

  目前，三星已经率先开始了下一代DDR6内存的早期开发，预计其DDR6设计将在2024年之前完成，在2025年之后开始商业应用。

  从制程工艺的进展来看，DR­AM的先进制程工艺已经缩小到15nm以下，各大厂商继续向10nm逼近。10nm级的制程工艺，在未来很长一段时间内将是DR­AM的主流工艺水平。

  由于电路结构是三维的，使用线性的衡量方式并不适合，存储行业通常使用 1X、1Y、1Z、1α、1β、1γ 之类的术语表达制程。

  兆易创新依托合肥长鑫的代工资源，2021年推出首款自研4Gb DR­AM，采用 19nm制程工艺，目前即将推出17nm产品；北京君正采用中国tw力晶、南亚科技的25nm工艺平台；紫光国芯、东芯股份等最新工艺制程为25nm。

  目前 NA­ND Fl­a­sh主要以TLC为主，QLC比重正在慢慢地提高。虽然QLC的性能和耐久度的不足，但能够最终靠增大容量来弥补，在消费类产品中有取代TCL的趋势。

  2D NA­ND将存储数据的单元水平并排地放置，放置单元的空间量有限，缩小单元则会降低可靠性。

  3D NA­ND在纵向上增加叠放单元，加大单位面积内的晶体管数量，从而获得更高存储密度，实现更高的存储容量，此外，耐久度更高、功耗更小，同时不会导致价格大大上升。

  NA­ND完成了从2D产品向3D产品的转化，技术上不再追求制程的突破，更加侧重于叠层的增加

  国内外存储厂商 3D NA­ND 层数已发展到 200+层，未来将持续拓展更高层数。

  总的来说，尽管当前存储行业技术工艺依旧遵循摩尔定律，存储芯片行业的技术创新是趋缓的。

  存储芯片是半导体标准化程度最高的市场，同种类型的产品可替代强（终端用户使用品牌意识不强），受行业景气度受供需关系影响较大，呈现出较强的周期性，被视为半导体产业周期的风向标。

  根据历史数据表现来看，半导体和存储市场周期性趋同，但存储行业整体波动性较大，弹性较强。

  在整体行业处于下行周期时，存储市场往往会受到更高的冲击，而相应地若处于从低谷持续回暖的上行周期，存储芯片市场也将会相对受益更多。

  除此之外，过去两轮半导体下行期，存储都是提前见底。也就是说，存储芯片周期相对于整个半导体行业具有领先性。

  从市场规模波动上看，可将存储行业09年至今分为四轮周期，上行期与下行期均约两年。

  时间上分别是：09~12年；13~16年周期；17~20年周期；21H2至今。

  分产品来看，DR­AM行业因为格局更集中，供给端扩产较节制，周期上行时具有更强的抬价能力，因此周期性较NA­ND表现更为明显。

  四，国际巨头一般都会采用IDM模式，国内存储厂商多数采用 Fa­b­l­e­ss 模式

  国内存储企业由于规模较小，刚开始从小众市场切入，多数采用Fa­b­l­e­ss模式。随企业规模的扩大，长期或将向 IDM 模式转型。

  近些年，国内大型存储项目长江存储、合肥长鑫、福建晋华均是IDM模式的大型晶圆厂布局。

  IDM原厂巨头业务覆盖环节包括设计、制造、部分主控芯片、部分封测以及部分模组，据各环节公司公告数据拆分，IDM 原厂价值链覆盖比例达到82%以上，产业链议价权较集中于IDM巨头，故产业链各环节玩家发展将较大取决于与存储原厂的商业模式关系。

  利基存储从产业链附加值占比来看，价值占比较大的环节为设计制造环节，分别占24%与42%。

  1976年，日本通过jg­tz，成立了VLS 联合研发体，成功研制出64K DR­AM，追平了美国研发进度；1980年代，日本厂商凭借质量和价格上的优势，开始反超美国，市占率逐渐达到全球第一。

  1985年，日美mc持续不断的增加，美国开始对日本jj实施打压，在陆续的施压下，日本存储芯片市场占有率一落千丈，很快丧失了主d权。

  韩国企业抓住了美日半导体竞争的契机，在美国的技术转让和市场准入扶持下，三星电子脱颖而出，逐渐赶超日本。

  需求端情况主要根据移动端、PC 以及服务器市场需求量，服务器市场需求已成为市场增长的主要驱动因素。

  其中DR­AM市场需求主要以手机、PC与服务器为主，2022 年占比分别为 34%/16%/33%。

  NA­ND Fl­a­sh最重要的包含嵌入式存储、固态硬盘、移动存储等，其中嵌入式存储与固态硬盘是NA­ND Fl­a­sh的基本的产品类别，市场规模近两年占NA­ND Fl­a­sh市场 85%以上。

  整个存储行业目前主要驱动还是受下游消费电子类终端影响，一些新型的科技势力短期爆发式增长，对细分市场产品也有一定的驱动力。

  今年数据中心、AI等基础设施布局加快，全球AI服务器预计2023年增长15.30%，达211亿美元，算力需求爆发式增长需要搭载更大的存储容量以提升处理速度，从而带动存储芯片需求增长。

  截至2023年8月，年初至今DR­AM现货价格下降30%左右，部分现货DDR颗粒供应过剩，原厂不断收缩供应过剩的DDR4转向利润更高的DDR5，市场供需状况在产能调动中持续变化，部分DR­AM行情短期承压。

  NA­ND Fl­a­sh方面，价格日益趋紧，8月渠道需求环比有所恢复，芯片供给端过剩现象将进一步改善，部分产品价格会出现上扬趋势。

  目前存储行情位于底部横盘阶段，市场仍然处于争夺存量需求的阶段，在上游厂商减产、缩减资本开支和消费持续复苏的带动下，预计下半年存储行情将持续回暖。

  存储行业属于技术密集型产业，全球市场占有率基本被韩国、日本以及美国等国家占据。

  目前DR­AM市场由三星、SK海力士和美光三家厂商主导，CR3市占率合计超过95%，市场高度集中。

  寡头垄断的格局使得国内厂商对DR­AM芯片议价能力很低，也使得DR­AM 芯片成为中国受外部影响最严重的基础产品之一。

  NA­ND Fl­a­sh市场经过几十年的发展，逐渐形成了由三星电子、铠侠、西部数据、美光、SK海力士等组成的稳定市场格局，2023年Q2CR5合计市占率达95%。

  NOR行业经历二十多年演变，头部厂商经历多次洗牌，国际存储巨头相继退出NOR Fl­a­sh市场，2017年之后，全球NOR Fl­a­sh市场被旺宏、华邦、赛普拉斯、美光和兆易创新垄断。

  国内厂商加快产业链布局，聚焦利基型存储市场。国内存储芯片行业起步晚，缺乏技术积累，国内厂商除合肥长鑫和长江存储外，大部分聚焦于利基型市场，与国际龙头展开错位竞争。

  国内存储IDM原厂为长鑫存储与长江存储，两家公司分别在DR­AM与NA­ND技术追赶上进展迅速，长鑫23年DR­AM已突破 17nm，长江存储NA­ND布局上推进至232层，逐步向海外主流水平靠近。据 IDC 数据，长鑫与长存在DR­AM与NA­ND上市占率从2020年的0.3%与1.0%上升至2022年的1.8%与3.5%，预计未来GC化水平将继续提升。

  整体上，存储行业市场空间巨大，国内企业纷纷布局，但从产能与技术上依然有巨大的GC化空间。