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【馭勢研究】存儲芯片產(chǎn)業(yè)研究報告

 山蟹居 2022-07-29 發(fā)布于上海

文章大綱

  • 產(chǎn)業(yè)歷史沿革

  • 存儲芯片介紹

  • 行業(yè)競爭格局

  • 技術發(fā)展趨勢

  • 市場供需分析

聲明:參考資料來自國元證券研究所

存儲芯片

產(chǎn)業(yè)歷史沿革:技術發(fā)展與商業(yè)并購沙盤重演

半導體行業(yè)最大分支,坐擁千億美元市場

半導體行業(yè)分為集成電路、光電器件、分立器件、傳感器等子行業(yè),集成電路又分為邏輯、模擬和存儲等細分行業(yè)。在半導體行業(yè)中,最重要的方向莫過于存儲器。其應用領域廣泛,幾乎所有常見的電子設備都需要使用存儲器。根據(jù)WSTS2019年11月估計數(shù)據(jù),2019年全球半導體行業(yè)的整體規(guī)模在4000億美元以上,存儲器的市場規(guī)模超過1000億,是半導體中規(guī)模最大的子行業(yè),占比超過1/4。

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存儲市場的風云變幻

存儲行業(yè)市場規(guī)模穩(wěn)健增長

存儲行業(yè)興起于1960s,是半導體行業(yè)重要的分支領域,其市場規(guī)模由開始的幾十億美元逐漸增長到現(xiàn)在的近1000億美元,約占整個半導體行業(yè)的25%。DRAM和閃存(Flash Memory)為存儲芯片行業(yè)中占比最高的兩個分支,銷售總額占據(jù)了整個存儲芯片行業(yè)90%以上的市場份額。

存儲行業(yè)的發(fā)展歷程大致可分為3個階段。1990年以前,DRAM為存儲芯片市場上主要的產(chǎn)品,且伴隨少量的EPROM和EEPROM。1990年至2000年,NOR Flash開始逐步占據(jù)一定比例的市場份額。2000年以后,NAND Flash開始爆發(fā)式增長,其市場規(guī)模直逼DRAM,而NOR Flash的市場規(guī)模于2006年達到頂峰后開始逐漸下滑,但于近兩年又開始有微小上升趨勢。

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存儲行業(yè)玩家:美國→日本→韓國

存儲行業(yè)的主要玩家伴隨歷史發(fā)展發(fā)生了顯著的變化,霸主地位由一開始的美國企業(yè)(1969-1984年)逐步轉移到日本(1985-1996年),最后再轉移到韓國企業(yè)(1996-現(xiàn)在)。

目前存儲行業(yè)的主要玩家包括韓國的三星、SK海力士;日本的東芝、鎧俠、日立、NEC;美國的美光、英特爾、西部數(shù)據(jù)等。

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存儲巨頭收購獲得新技術,迅速完成市場布局

存儲行業(yè)50大收購案匯總 1996年-2018年(藍色為規(guī)模前十)

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閃存發(fā)展史:技術升級與容量變大

50年閃存發(fā)展史:EPROM → NOR → 2D FLASH → 3D FLASH

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閃存容量飛速增長

經(jīng)過50年的閃存芯片發(fā)展,閃存容量增勢迅猛。20世紀以前,主流的NOR Flash存儲容量普遍在100MB以下;到2004年,閃存存儲容量進入GB時代,從2004年的1GB發(fā)展到2011年的128GB;2013年3D NAND Flash技術的實踐使閃存容量進一步提升,由128GB 發(fā)展到現(xiàn)在的1TB。

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NAND競爭格局變遷:打破壟斷格局

NAND Flash原廠顆粒的競爭格局可以大致分為三個階段:

1.在2013年Q4以前,三星、鎧俠、美光、海力士和英特爾為5家最大NAND Flash原廠廠家,幾乎占據(jù)了全部NAND Flash顆粒市場。

2.2013年Q4到2017年Q3之間,西部數(shù)據(jù)作為另一大NAND Flash原廠廠家加入了競爭并占據(jù)顯著的市場份額,鎧俠的市占率由此下降了約10%,三星下降了約5%。

3.2017年Q3以后,包括長江存儲在內的其余廠商逐漸占據(jù)一定的市場份額,打破幾乎被前6家大廠壟斷的市場格局。

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DRAM競爭格局變遷:從百家齊放到寡頭壟斷

自美國Advanced Memory推出首款1K DRAM至今已超過50年,累積創(chuàng)造了超過1萬億美元的產(chǎn)值。DRAM市場格局變化風起云涌,從1980年代的百家齊放,到2000年的戰(zhàn)國紛爭,再到現(xiàn)在的寡頭壟斷格局,全球DRAM市場的玩家在不斷變化。我們將DRAM的發(fā)展歷史簡單整理如下:

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目前,DRAM芯片的市場格局是由三星、SK海力士和美光統(tǒng)治,三大巨頭市場占有率合計已超過95%,而三星一家公司市占率就已經(jīng)逼近50%。寡頭壟斷的格局使得中國企業(yè)對DRAM芯片議價能力很低,也使得DRAM芯片成為我國受外部制約最嚴重的基礎產(chǎn)品之一。

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存儲芯片

存儲芯片介紹:各類存儲器一眼看盡

存儲器類型眾多,應用廣泛

半導體存儲是存儲領域的應用領域最廣、市場規(guī)模最大的存儲器件:

1.按照停電后數(shù)據(jù)是否可繼續(xù)保存在器件內,半導體存儲器可分為掉電易失和掉電非易失器件;

2.易失存儲器在過去的幾十年里沒有特別大的變化,依然是以靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)、動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)為主;

3.非易失存儲器從早期的不可擦除PROM,到后來的光可擦除EPROM、電可擦除EEPROM,到現(xiàn)在的主流的 Flash,技術在不斷的更新、進步?,F(xiàn)在RAM領域還出現(xiàn)了鐵電存儲器(FRAM)、相變存儲器(PRAM)、磁存儲器(MRAM)和阻變存儲器(RRAM)等非易失靜態(tài)存儲器。

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眾多半導體存儲器中,市場規(guī)模最大的是DRAM和NAND Flash,市場規(guī)模均在數(shù)百億美元,其中DRAM 2018年的市場規(guī)模已達到1000億美元。除此之外,存儲芯片市場空間較大的還有NOR Flash,其市場規(guī)模曾一度隨著功能手機的消亡而逐漸降低,但近年來隨著新興市場的崛起,NOR Flash的市場空間也已逐漸恢復。

本報告講主要針對以下幾種類型存儲器進行展開討論。

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不同的存儲器在性能、價格、容量等各個方面大有不同,本報告將在后面詳細進行介紹與闡述,下表做個簡要梳理。

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EEPROM:低功耗,高擦寫次數(shù)存儲首選方案

EEPROM的全稱是“電可擦除可編程只讀存儲器”,可以在電腦上或專用設備上擦除已有信息,重新編程,一般用在即插即用。在一些所需存儲容量不大,并且需要頻繁更新的場合,EEPROM相比較于Flash,由于其百萬次的擦寫次數(shù)和更快速的寫入,成為更佳選擇。

近年來,EEPROM除了越來越多的集成到SOC芯片中,也可搭配AMOLED、指紋、觸控、攝像頭、藍牙、無線等芯片形成模組。EEPROM以其通用性,穩(wěn)定耐用的數(shù)據(jù)存儲,各種小容量規(guī)格,能滿足攝像頭模組、可穿戴設備等對參數(shù)存儲的要求。

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NOR Flash:芯片內可執(zhí)行,新興領域應用廣泛

NOR Flash應用領域極其廣泛,幾乎所有需要存儲系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的電子設備都需要使用NOR Flash。 NOR Flash的廣泛應用,主要得益于其可芯片內執(zhí)行(XIP)的特點。如下圖所示,F(xiàn)lash均使用浮柵場效應管作為基本單元來存儲數(shù)據(jù)。在控制柵極(Word Line與場效應管連接處)未施加電壓時,源極和漏極之間導通則數(shù)據(jù)為1,中斷則為0。

NOR Flash的連接方式為串聯(lián),讀取數(shù)據(jù)不需對Word Line進行加壓,直接測量對應的Bit Line和 Source Line之間的通斷即可獲取該存儲單元的數(shù)據(jù)。不僅實現(xiàn)了位讀取,還大大提高了數(shù)據(jù)讀取的速度。實現(xiàn)位讀取,程序便可在NOR Flash上運行,即所謂的芯片內執(zhí)行(XIP)。

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NAND Flash:大容量存儲的最佳選擇

NAND Flash的連接方式為串聯(lián),若要讀取下圖黃色Word Line(字線)的數(shù)據(jù),需對其他所有Word Line進行增加電壓,加壓后漏極和源極處于導通狀態(tài)。因此NAND Flash讀取數(shù)據(jù)的最小單位是頁(即Word Line上的所有數(shù)據(jù)),無法直接運行程序,所有數(shù)據(jù)必須先讀取到RAM上后才可運行。

從應用形態(tài)上看,NAND Flash的具體產(chǎn)品包括USB(U盤)、閃存卡、SSD(固態(tài)硬盤),以及嵌 入式存儲(eMMC、eMCP、UFS)等。USB屬于常見的移動存儲設備,閃存卡則用于常見電子設備的外設存儲,如相機、行車記錄儀、玩具等。

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DRAM:計算機系統(tǒng)的運行內存

DRAM是動態(tài)隨機存取存儲器(Dynamic Random Access Memory)的縮寫,主要的作用原理是利用電容內存儲電荷的多寡來代表一個二進制比特(bit)是1還是0。DRAM的特征是運算速度快,但掉電后數(shù)據(jù)會丟失,常應用于系統(tǒng)硬件的運行內存。

DRAM用于計算機、手機的運行數(shù)據(jù)保存以及與CPU直接通訊。在計算機、服務器的應用領域,DRAM以內存模組的形式出現(xiàn)。內存模組由DRAM內存顆粒(即內存芯片)和內存接口芯片以及配套的印制電路板組成。在手機等移動設備領域,DRAM直接以一顆芯片的形安裝在主板上。

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DRAM按照產(chǎn)品分類分為DDR/LPDDR/GDDR和傳統(tǒng)型(Legacy/SDR)DRAM,相對于DDR的雙倍速率(在時鐘上升沿和下降沿都可以讀取數(shù)據(jù)),傳統(tǒng)的DRAM只在時鐘上升沿讀取數(shù)據(jù),速度相對慢。應用領域相對較窄,是利基型的DRAM。

DDR/LPDDR為DRAM的應用最廣的類型,因此DRAM主要應用于計算機、服務器和移動設備上,根據(jù)Yole數(shù)據(jù)統(tǒng)計,兩者合計占DRAM應用比例約為90%。

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SRAM:微處理器內部高速緩存

SRAM即靜態(tài)隨機存取存儲器,SRAM不需要刷新電路即能保存它內部存儲的數(shù)據(jù),DRAM每隔一段時間,要刷新充電一次,否則內部的數(shù)據(jù)即會消失。SRAM的讀寫速度非??欤瑫r能夠保證數(shù)據(jù)完整性,由于SRAM內部采用的是雙穩(wěn)態(tài)電路的形式來存儲數(shù)據(jù),所以SRAM的電路結構非常復雜。

由于SRAM更快,功耗低,但由于其容量小,成本更加昂貴,所以一般應用于帶寬要求高,功耗要求低的場景。目前SRAM基本上只用于CPU內部的一級緩存以及內置的二級緩存,比如作為微控制器的RAM或者cache(32bytes到128kb)

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存儲芯片

行業(yè)競爭格局:海外巨頭領先市場,國內企業(yè)發(fā)展迅速

存儲行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈概覽

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EEPROM市場約10億美金,國產(chǎn)廠商已有一席之地

EEPROM由于其可靠性高,成本低,百萬次擦寫等優(yōu)點,2016年以前市場規(guī)模一直保持平穩(wěn)狀態(tài)。隨著智能手機攝像頭模組升級和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,EEPROM在智能手機攝像頭、汽車電子、智能電表、智能家居、可穿戴設備等新興領域迅速擴張,據(jù)賽迪咨詢預測,EEPROM的市場規(guī)模在2023年將會達到9.05億美元。

全球市場上的EEPROM供應商主要來自歐洲、美國、日本,主要為意法半導體、微芯科技、安森美等,值得一提的是,聚辰股份作為全球智能手機攝像頭EEPROM的龍頭,占據(jù)了市場約8.17%的份額。

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NOR Flash迎來復蘇,國產(chǎn)公司進入前三

由于NOR Flash的下游應用廣泛,且在各大應用場景內都有較為樂觀的前景。我們認為,NOR Flash已經(jīng)告別過去數(shù)十年的市場空間下行歷史,在新興應用的推動下,市場規(guī)模將重回增長。根據(jù)我們的測算,未來NOR Flash在新興應用的推動下,每年市場規(guī)模將保持10%左右的增速。

在市占方面旺宏、華邦、兆易創(chuàng)新位列前三甲,合計占據(jù)了市場約70%的份額,在NOR Flash市場空間逐步開始增大的情況下,美光由于專注大容量NAND Flash和DRAM的生產(chǎn)而不再關注消費領域的NOR Flash產(chǎn)品,Cypress則致力專注于車載領域而并未計劃重返消費品市場,國產(chǎn)廠商如兆易創(chuàng)新迎來了市場空間增大和市場份額擴張的雙重機遇,未來發(fā)展可期。

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NAND Flash國外廠商壟斷,國內廠商強勢崛起

2019年NAND Flash市場規(guī)模達到了490億美元。據(jù)IDC預測,2023年將產(chǎn)生105ZB數(shù)據(jù),其中12ZB將會被存儲下來。中國閃存市場預計2020年NAND Flash市場規(guī)模將會出現(xiàn)大幅增長,達570億美元。

NAND Flash市場份額基本被國外公司所壟斷,主要的廠家為三星、鎧俠、西數(shù)、美光等,國產(chǎn)廠商長江存儲處于起步狀態(tài),正在市場與技術上奮起直追,目前已經(jīng)成功研發(fā)出128層3D NAND,預計將于今年下半年量產(chǎn)。

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DRAM 市場被寡頭壟斷,本土企業(yè)有望破局

DRAM是存儲器市場規(guī)模最大的芯片,2018年DRAM市場規(guī)模已超過1000億美元,2019年由于價格大幅下降以及服務器、手機等下游均出現(xiàn)同比下滑,市場空間出現(xiàn)下降,根據(jù)Trend Force數(shù)據(jù)統(tǒng)計,2019 年DRAM市場空間約621億美元。

目前,DRAM芯片的市場格局是由三星、SK海力士和美光統(tǒng)治,三大巨頭市場占有率合計已超過95%,而三星一家公司市占率就已經(jīng)逼近50%。寡頭壟斷的格局使得中國企業(yè)對DRAM芯片議價能力很低,也使得DRAM芯片成為我國受外部制約最嚴重的基礎產(chǎn)品之一。國內DRAM的先進廠商為合肥長鑫,公司存儲內存芯片自主制造項目宣布投產(chǎn),一期設計產(chǎn)能每月12萬片晶圓,目前已經(jīng)實現(xiàn)對外供貨。

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SRAM 市場規(guī)模較小,國產(chǎn)廠商占據(jù)一席之地

SRAM的相對其他存儲器市場規(guī)模較小,2019年為4.2億美元,由于技術上的限制以及多種新型存儲器的面世,規(guī)模近些年一直處于萎縮狀態(tài)。SRAM的市場主要存在于一些要求低功耗、高速等特定下游領域,我們預測市場規(guī)模仍將處于緩慢下行階段。

由于規(guī)模較小,SRAM主要參與者為塞普拉斯以及ISSI,ISSI是一家在納斯達克上市的美國半導體存儲器廠商,2015被北京矽成所收購,2019年北京君正全資收購矽成,使之成為百分百控股子公司,國內廠商在SRAM領域通過收購占領了大約2成左右的市場份額。

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存儲芯片

技術發(fā)展趨勢:制程不是唯一標準,新技術競相涌現(xiàn)

NOR Flash:進入40nm制程,SPI接口技術不斷優(yōu)化

NOR Flash制程進展緩慢

1988年,Intel推出第一款NOR Flash商用產(chǎn)品,制程為1.5微米。2005年,Intel推出65nm制程產(chǎn)品,直到2020年,65nm依然是NOR Flash主流制程,而與NOR Flash同源的閃存產(chǎn)品NAND Flash早已進入10nm制程。

市場高端玩家美光與cypress目前均已采用最先進的45nm制程,中低端市場主要產(chǎn)商兆易創(chuàng)新與旺宏于2019年推出55nm制程,華邦預計于2021年量產(chǎn)45nm制程產(chǎn)品。

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SPI接口技術優(yōu)化NOR Flash效率

串行外設接口(SPI)是微控制器和外圍IC(如傳感器、ADC、DAC、移位寄存器、SRAM等)之間使用最廣泛的接口之一。4線SPI器件有四個信號:時鐘(SCLK)、片選(CS)、主機輸出(MOSI)、從機輸出(MISO)。主機送出CLK信號,主機到從機的數(shù)據(jù)在MOSI線上傳輸,從機到主機的數(shù)據(jù)在MISO線上傳輸。

與另一種同步傳輸協(xié)議I2C(并行存取方式)相比,序列式接口具有較多優(yōu)勢:其外在接腳數(shù)目更少,降低了IC組裝及封裝的成本,占據(jù)了更小的印刷電路板面積并簡化了繞線的復雜度;由于電路設計原因,SPI傳輸速率一般在幾十Mbps,I2C傳輸速率一般僅有400Kbps。

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SPI接口技術優(yōu)化NOR Flash效率

使用SPI接口技術的NOR Flash一般被稱為Serial NOR Flash或SPI NOR Flash,使用I2C接口技術的 NOR Flash一般被稱為Parallel NOR Flash。目前,美光、賽普拉斯、華邦、旺宏等NOR Flash知名 產(chǎn)商均有生產(chǎn)兩種形式的NOR Flash,兆易創(chuàng)新則專注于SPI NOR Flash。

當前市場上以SPI為接口的NOR Flash產(chǎn)品數(shù)量較多,但根據(jù)Knowledge Sourcing Intelligence預測, 并行接口的NOR Flash數(shù)量將在未來幾年有所增加。

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SPI接口技術優(yōu)化NOR Flash效率

2008年10月,兆易創(chuàng)新推出國內首款串行閃存(SPI NOR Flash)產(chǎn)品,并于12月開始量產(chǎn)。此后,公司SPI NOR Flash 產(chǎn)品不斷更新迭代。2019年4月,兆易創(chuàng)新推出八通道XSPI接口技術,大幅增加了閃存數(shù)據(jù)吞吐量。2020年7月,兆易創(chuàng)新的GD25/55 B/T/X系列1.8V產(chǎn)品(即GD25/55 LB/LT/LX)全面量產(chǎn),其數(shù)據(jù)吞吐量分別為90Mbps,200Mbps和400Mbps。

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DRAM:進入1z制程,DDR5即將面市

DRAM制程進入1z時代

DRAM的技術發(fā)展路徑是以微縮制程來提高存儲密度。制程工藝進入20nm之后,制造難度大幅提升,內存芯片廠商對工藝的定義從具體的線寬轉變?yōu)樵诰唧w制程范圍內提升二或三代技術來提高存儲密度。譬如,1X/1Y/1Z是指10nm級別第一代、第二代、第三代技術,未來還有1α/1β/1γ。

目前市場上DRAM的應用較為廣泛的制程是2Xnm和1Xnm,三星、美光、海力士等巨頭廠商均已開發(fā)出1Znm制程的DRAM。國產(chǎn)DRAM廠商合肥長鑫現(xiàn)已量產(chǎn)的DRAM為19nm制程,預計2021年可投產(chǎn) 17nm DRAM,技術與國際先進的廠商還有較大的差距。

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DRR系列性能持續(xù)優(yōu)化

DDR是雙倍速率同步動態(tài)隨機存儲器,在SDRAM (Synchronous DRAM)的基礎上發(fā)展而來,與 SDRAM相比,它可以在一個時鐘讀寫兩次數(shù)據(jù),使 得數(shù)據(jù)傳輸速度加倍。主要應用在個人計算機、服務 器上。

自2000年DDR1推出之后,20年內DDR系列已更新 到了第五代,主要發(fā)展方向為工作效率提升與工作電 壓降低。

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DRR5:更高的帶寬,更快的速率,更低的功耗

2018年至2020年,海力士、美光、三星先后宣布完成DDR5研發(fā),國內產(chǎn)商方面,瀾起科技表示將在2020年內完成DDR5研發(fā)。相比于DDR4,DDR5具有更高的帶寬,更快的速率,更低的功耗。據(jù)固態(tài)技術協(xié)會(JEDEC),DDR5突發(fā)長度增加到BL16,存儲區(qū)計數(shù)增加至32,為DDR4的兩倍;最高速率可達4.8Gbps,是DDR4的150%;輸入緩沖和核心邏輯的供電電壓降低至1.1V。

根據(jù)IDC預測,DDR5的需求將逐步增長,在DRAM市場的占有率將于2021年達到25%,在2022年進一步上升至44%。

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NAND Flash:3D垂直堆疊技術為主要發(fā)展方向

NAND Flash存儲密度不斷增加

根據(jù)每個存儲單元存儲的數(shù)據(jù)數(shù)量,NAND Flash可以分為SLC、MLC、TLC、QLC。SLC(SingleLevel Cell)為每個存儲單元存儲的數(shù)據(jù)只有1位,即只有0/1兩種狀態(tài),而MLC(Multi-Level Cell)、 TLC(Triple-Level Cell)、QLC(Quad-Level Cell)每個存儲單元能存儲的數(shù)據(jù)分別為2位、3位與4位,可以有4種、8種與16種狀態(tài),存儲空間迅速增加。

四種類型的NAND Flash性能各有不同。SLC單位容量的成本相對于其他類型NAND Flash成本更高,但其數(shù)據(jù)保留時間更長、讀取速度更快;QLC擁有更大的容量和更低的成本,但由于其可靠性低、壽命短等缺點,仍有待后續(xù)發(fā)展。目前主流的解決方案為MLC與TLC。

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3D NAND成為主流方向

以往的閃存多為平面閃存,也即2D NAND,3D NAND是立體結構的閃存。3D NAND使用多層垂直堆疊技 術,相比較于2D NAND,擁有更大的容量、更低的功耗、更好的耐用性以及更低的成本等優(yōu)點。具體來說,3D NAND成本大約為2D NAND的3倍,64層3D NAND容量大約為2D NAND的三倍,隨著3D NAND層數(shù)增加,規(guī)模經(jīng)濟優(yōu)勢將逐漸凸顯。此外,相關測試顯示與2D NAND相比,3D NAND能夠節(jié)省約50%能耗。

目前2D NAND使用的制程工藝為14/15nm,3D NAND大多為20nm級別。

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同DRAM 一樣,NAND Flash 同樣采取 1X nm/1Y nm/1Z nm進行工藝技術的度量。不同之處在于,由于物理結構上NAND不需要制作電容器,自2015年制程推進遇到障礙時,制程工藝相對簡單的3D堆疊技術成為新的發(fā)展方向。根據(jù)Yole,全球 3D NAND Flash的產(chǎn)量已于2017年4季度超過2D。目前3D技術正在穩(wěn)步推進中,未來的發(fā)展方向就是層數(shù)的繼續(xù)堆疊。

目前,全球能夠實現(xiàn)量產(chǎn)3D NAND的公司只有三星、美光、英特爾、海力士、長江存儲等10幾家廠商。根據(jù)TechInsights,截止2019年末,美光、海力士、三星、西部數(shù)據(jù)等國際大廠均已成功研發(fā)100+層的3D NAND。2020年4月,長江存儲也宣布成功研發(fā)128層3D NAND。

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新型存儲:打破內外存儲邊界

新型存儲有望突破內存、外存間“存儲墻”

當前主流的計算系統(tǒng)都采用馮諾依曼架構,其特點在于程序存儲于存儲器中,與運算控制單元相分離。為了滿足速度和容量的需求,現(xiàn)代計算系統(tǒng)通常采取高速緩存(SRAM)、主存(DRAM)、外部存儲(NAND Flash)的三級存儲結構。SRAM響應時間通常在納秒級,DRAM則一般為100納秒量級,NAND Flash更是高達100微秒級,當數(shù)據(jù)在這三級存儲間傳輸時,響應時間的差異形成“存儲墻”。

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DRAM和NAND Flash受限于本身物理特性,難以突破“存儲墻”。新型存儲的特殊材料和結構使其同時具備DRAM的讀寫速率與壽命以及NAND Flash的非易失特性,理論上可以簡化存儲架構將當前的內存和外存合并為持久內存,從而有望消除或縮小內存與外存間的“存儲墻”。

目前較為流行的新型存儲有4種:PCM、FRAM、MRAM、ReRAM。

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PCM:高密度、低功耗的非易失存儲

相變位存儲器(PCM: Phase-change memory),是一種非易失性存儲器設備。其材料為硫族化物的玻璃。硫屬玻璃經(jīng)加熱可以改變狀態(tài),成為晶體或非晶體,這些不同狀態(tài)具有不同的電阻特性和光學特性,PCM借此存儲不同的數(shù)值。PCM具有工藝尺寸小、存儲密度高、讀寫速度快、功耗低、可拓展性強等優(yōu)點。

由于PCM必須逐層構建,且每一層都必須采用關鍵的光刻和蝕刻步驟,導致成本與層數(shù)等比例增加,因此其不具備垂直3D NAND的制造技術所能達到的規(guī)模效益。

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PCM:高密度、低功耗的非易失存儲

2015年,Intel與Micron推出3D Xpoint存儲器,旨在作為計算系統(tǒng)中DRAM與NAND閃存SSD之間的新增存儲器層。3D Xpoint存儲器使用相變材料,其存儲量接近NAND,速度與DRAM相近,成本介于NAND和DRAM之間。

在3D Xpoint基礎上,Intel與美光分別推出自己的產(chǎn)品。Intel傲騰系列產(chǎn)品都是基于3D Xpoint,包括傲騰固態(tài)盤系列與傲騰內存系列,其中,傲騰固態(tài)盤用于標準NAND 封裝模型中的快速存儲,內存產(chǎn)品則在DRAM總線上運行;美光在2019年推出X100 SSD,其每秒讀寫次數(shù)最高為250萬,連續(xù)傳輸?shù)男阅芗s為10GB/s,兩項性能均創(chuàng)造了單塊SSD的新記錄。

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FRAM:讀寫耐久的隨機存儲

鐵電存儲器(FERAM),是一種隨機存取存儲器,與DRAM類似,但其使用鐵電層而非介電層來實現(xiàn)它的非易失性。FRAM的電壓、電流關系具有可用于存儲位的特征滯后回路。正電流使位單元處于具有正偏置的狀態(tài),而負電流將該位單元的狀態(tài)改變?yōu)樨撈谩?/p>

電鐵存取器的缺點是,它的讀取是破壞性的,每次讀取后必須通過后續(xù)寫入來抵消,以將該位的內容恢復到其原始狀態(tài)。它的優(yōu)點是具有獨特的低寫入耗電性能以及寫入耐久性,F(xiàn)eRAM在+85°C下的數(shù)據(jù)保留時間超過10年(在較低溫度下長達數(shù)十年)。富士通正在開發(fā)FRAM并竭力推廣商業(yè)化進程。

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MRAM:高速長壽的非易失存儲

磁性存儲器(MRAM)是一種非易失性存儲。共有三層,上下兩層是磁性隧道結,中間為晶體管。當最上層磁性方向與最下層方向一致時,MTJ具有低電阻;當最上層磁性方向與最下層方向相反時,MTJ具有高電阻。寫入數(shù)據(jù)時,通過嚴格控制電流,改變最上面一層磁場方向進而改變晶體管電阻值。

所有新型存儲介質中,MRAM是唯一一個速度可與DRAM媲美的存儲器。此外,MRAM具有較長的壽命,其組成的固件就無需像基于閃存的SSD固件做磨損均衡。

目前Everspin已經(jīng)有產(chǎn)品應用于航空航天等特定領域,并于2019年開始與格芯合作,試生產(chǎn)28nm制程的1Gb STT-MRAM產(chǎn)品。

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ReRAM:高速非易失存儲

阻變存儲器(ReRAM)是一種非易失性存儲器。采用兩端加了電壓,電阻會發(fā)生變化的材料,目前主要是過渡金屬氧化物。過渡金屬氧化物的薄膜是絕緣體,其電阻值在電場作用下會發(fā)生可逆變化。即,當電場超過臨界值時介電層會發(fā)生崩潰現(xiàn)象,使介電層從高阻值轉為低阻值阻變存儲器。依據(jù)電阻器處于高電阻或低電阻狀態(tài)以表示“1”或“0”。

與PCM相比,ReRAM的運行時間更快,與MRAM相比,ReRAM具有更簡單,更小的單元結構。

Crossbar正致力于其產(chǎn)業(yè)化進程,富士通和松下正在聯(lián)合加大投入開發(fā)第二代ReRAM器件。

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存儲芯片

市場供需分析:利基存儲受需求影響,大宗存儲周期明顯

NOR Flash:市場規(guī)模觸底回升

NOR Flash經(jīng)歷十年低迷,在新的下游刺激下觸底回升

NOR Flash憑借其特定的優(yōu)勢在功能手機時代紅極一時。相對于NAND Flash,NOR Flash寫入和擦除速度較慢,但讀取速度要快很多。功能手機功能簡單,存儲芯片只需要存儲少量用戶信息及系統(tǒng)代碼,寫入和擦除的需求較少,主要需求在于內存數(shù)據(jù)的讀取。此外,由于功能手機對存儲空間要求不高,NAND Flash的高密度存儲優(yōu)勢難以顯現(xiàn)。

在智能手機時代,NAND Flash憑借其高密度存儲的優(yōu)勢成為手機存儲新的寵兒。智能手機的各類軟件的應用增大了對存儲空間的要求,手機的存儲空間迅速的增加,智能手機使用的eMMC/eMCP等均為封裝NAND Flash和控制芯片的存儲方案。

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2006年之后的10年間,NOR Flash的市場空間隨著功能手機數(shù)量的減少而逐年降低。雖應用領域廣泛,但除功能手機外類似于電腦BIOS的應用領域使用的存儲空間較小,一般在1MB–32MB左右,單芯片價值較低,2015年之前的電子產(chǎn)品數(shù)量又不足以彌補其ASP低的缺點,所以其市場空間一路走低。根據(jù)CINNO Research,2018年的NOR Flash的總銷售額為25.96億美元,而這一規(guī)模在2006年已超過70億美元。經(jīng)過十余年的發(fā)展,在通貨膨脹的背景下,NOR Flash的市場空間未增反降。

現(xiàn)NOR Flash的市場空間下行已成為歷史,新興領域的發(fā)展正為NOR Flash帶來新的機遇。在物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設備、屏幕以及車載電子等下游領域的推動下,NOR Flash將重拾增勢,進入新的增長期。

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物聯(lián)網(wǎng)是NOR Flash發(fā)展的核心推動力

物聯(lián)網(wǎng)設備的特點是具備簡單的網(wǎng)絡連接功能與計算能力,若采用傳統(tǒng)的處理器芯片+DRAM+NAND Flash的方案,不僅增加一顆芯片,而且價格昂貴的DRAM也不能滿足低成本的要求。

與手機、計算機等設備相比,一般的物聯(lián)網(wǎng)模塊的系統(tǒng)更簡單,處理數(shù)據(jù)更少,對存儲空間要求較少,一般在幾兆至幾百兆之間。此時,采用NOR Flash替代DRAM與NAND Flash是最優(yōu)的選擇,得益于芯片內執(zhí)行的特點,處理器可直接從NOR Flash里調用系統(tǒng)代碼并運行,同時滿足存儲與運行內存的要求。目前主流的物聯(lián)網(wǎng)模塊一般包括處理器(通常為MCU或SoC形式的AP芯片)、NOR Flash以及傳感器和通信器件。

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物聯(lián)網(wǎng)是NOR Flash發(fā)展的核心推動力

傳統(tǒng)家電,新興的設備還有戶外常見的智能設備都將成為NOR Flash下游應用場景。任何一個以上所述領域單獨的市場空間都不大,但將各種細分品類相加后就會有一個非??捎^的數(shù)量。兆易創(chuàng)新2018 年NOR Flash出貨量為20億顆,按公司當年10%市占率粗略計算,2018年全球出貨量接近有200億顆。遠高于手機出貨量,正說明使用NOR Flash的設備數(shù)量極其之龐大。

設備的功能也越來越強大,NOR Flash的存儲空間的需求正在日益增長。功能的增加對存儲空間的要 求也逐步提升。將來伴隨著IoT模塊功能的增加,系統(tǒng)所使用的數(shù)據(jù)量會隨之增加,所以使用的NOR Flash的存儲空間也會逐步變大。存儲空間的增加會導致單顆芯片售價增加,從而帶動市場空間的提升。

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TWS耳機帶來3億美元新增市場

TWS是True Wireless Stereo的縮寫,即真正的無線立體聲。2016年蘋果公司推出的AirPods為第一款TWS耳機,隨后TWS耳機逐漸開始風靡。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù),2016-2018年TWS耳機出貨量分別為918萬/2000萬/4600萬副,每年銷量都幾乎呈現(xiàn)翻番的趨勢。

在突破了蘋果的相關專利之后,其他廠商逐漸開始跟進,并于2019年開始爆發(fā)。同時,蘋果公司于2019年先后推出AirPods 2與AirPods Pro,TWS耳機市場被徹底引爆。2019年全年TWS耳機銷售量突破1億副,相對于2018年依然呈現(xiàn)翻番趨勢。

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TWS耳機銷量翻番的趨勢將于2020年繼續(xù)延續(xù)。參考蘋果手機推出后帶動智能機的發(fā)展,以及最終蘋果手機在市場上的占有率,非蘋果品牌TWS耳機最終市占率將至少超過一半,其銷量遠遠未達到天花板。近年來AirPods銷量持續(xù)增加,雖2020年銷量繼續(xù)翻倍困難,但銷量繼續(xù)增加仍是當前的趨勢。

TWS耳機市場的火爆也給NOR Flash市場帶來可觀的增量空間。由于采用雙耳無線藍牙連接,多數(shù)耳機還兼顧入耳監(jiān)測、語音助手等功能,已不是僅僅具備處理音頻的簡單系統(tǒng),因此系統(tǒng)對存儲芯片的要求便逐漸增加。我們測算到2021年,NOR Flash在TWS耳機領域的市場空間將達到20億人民幣。

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大規(guī)模OLED應用助力NOR Flash市場

AMOLED由于其更薄、驅動電壓低、像素獨立驅動發(fā)光等優(yōu)點而被廣泛應用。AMOLED顯示器的電流和亮度的差異如下左圖所示,稱為Mura現(xiàn)象。為使顯示效果穩(wěn)定,需要獲取畫面顯示效果后,根據(jù)Mura數(shù)據(jù)計算出De-Mura補償數(shù)據(jù),并將De-Mura數(shù)據(jù)存儲到Flash中,在畫面顯示的時候讀取DeMura數(shù)據(jù)并進行補償。如下右圖所示,顯示效果已得到大大的改善。

每個AMOLED屏幕都要搭載一顆NOR Flash。未來AMOLED屏幕將進一步向低價格手機滲透。隨著屏幕分辨率的提高,De-Mura補償?shù)臄?shù)據(jù)也會隨之增加,因此單塊AMOLED屏幕所搭載的NOR Flash 的價值量也會增加。我們預測,未來每年AMOLED屏幕搭載的NOR Flash的市場空間在1億美元左右。

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TDDI 成為NOR Flash的回歸的又一驅動力

TDDI為觸控與顯示驅動器集成,主要是為了減小原顯示與觸控芯片分立的系統(tǒng)架構中噪聲較大的問題。TDDI的設計有以下優(yōu)勢:更好的觸控性;降低耗電量、延長電池使用壽命;使得顯示屏的邊框更窄;減少供應鏈的復雜程度。受益于以上優(yōu)勢,TDDI技術自2015年被提出之后,出貨量迅速增加,2018年出貨量超過4億件,預計到2022年將達到8.35億,4年復合增長率接近20%。

TDDI將觸控功能整合進入驅動IC,但由于觸控功能分位編碼所需容量較大,無法將其整合進入TDDI芯片內,需要外掛一顆NOR Flash。經(jīng)測算,TDDI的增長將為NOR Flash帶來約5億人民幣的市場增量。

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車載系統(tǒng)領域,NOR Flash具備優(yōu)勢

隨著汽車功能的日漸增多,車內電子系統(tǒng)的設計越來越復雜,開始支持GUI(圖形用戶界面)、語音識別、高級數(shù)據(jù)處理等功能。ADAS(高級輔助駕駛系統(tǒng))、儀表盤系統(tǒng)、HVAC(暖風、通風和空調系統(tǒng))、信息娛樂系統(tǒng)等系統(tǒng)都將產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)存儲需求,且與NAND Flash相比,NOR Flash具備許多優(yōu)勢,因此車載電子將成為其重要的新興增長點。

根據(jù)測算,汽車電子的NOR Flash未來市場空間將超過百億人民幣,是NOR Flash市場的重要組成部分。目前Cypress是汽車市場的領導者,2019年市占率為65%,但兆易創(chuàng)新已成功邁入汽車市場,已依據(jù)AEC-Q100標準認證了GD25全系列產(chǎn)品,是目前唯一的全國產(chǎn)化車規(guī)閃存產(chǎn)品,有望在此快速發(fā)展的市場分到一席之位。

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ADAS系統(tǒng)主要涉及自動操作或調整、增強汽車系統(tǒng)以實現(xiàn)更安全、舒適的駕駛體驗。通常情況下,車輛為保證數(shù)據(jù)的完整性,需要慎重考慮車輛事故突然掉電的情況下數(shù)據(jù)不丟失的問題,因此NOR Flash便成為不可或缺的存儲芯片。下圖所示為ADAS子系統(tǒng)結構,三顆芯片分別搭載一顆NOR Flash。

汽車儀表盤、信息娛樂系統(tǒng)的高清顯示屏需要搭載一顆大容量的NOR Flash芯片。隨著車載電子系統(tǒng)的功能越來越強大,最新的儀表盤系統(tǒng)還包括將駕駛信息投射在汽車擋風玻璃上的平視顯示器。這些顯示系統(tǒng)一項重要的指標是啟動速度,即時啟動最佳解決方案就是采用NOR Flash。除啟動代碼、系統(tǒng)數(shù)據(jù)外,F(xiàn)lash內部還存儲著圖像數(shù)據(jù),系統(tǒng)啟動后可迅速將數(shù)據(jù)顯示在屏幕上,減少系統(tǒng)反應時間。我們預測,NOR Flash在車載領域的市場空間將達8到12億美元。

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5G基建拉動大容量NOR Flash需求

NOR Flash提供5G基站中FPGA/SoC啟動配置支撐。具有可編程特點的FPGA和互補式片上系統(tǒng)(SoC)在5G基礎設施上得到廣泛的應用。NOR Flash在初始響應和啟動FPGA與SoC時能夠提供高可靠性,且讀取數(shù)據(jù)速度快,數(shù)據(jù)保存時間長,因此主要用于FPGA、SoC的固件鏡像存儲。

NOR Flash工作溫度范圍廣,其低功耗特性利于無線基礎設施戶外高溫環(huán)境散熱;有些NOR Flash還添加安全功能,確保特有IP安全性,保證網(wǎng)絡持續(xù)安全可用。每座5G基站中需大約4-6顆左右的512Mbit/1Gb的NOR Flash。據(jù)預測,2022年NOR Flash在5G基站領域的市場空間將達3億人民幣。

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智能電表拉動NOR Flash需求增長

智能電表進入更換周期,招標量持續(xù)三年增長。我國首批安裝的智能電表已進入更換周期,自2017年起連續(xù)三年快速增長。2019年國網(wǎng)和南網(wǎng)招標量總和突破了7000萬只,投資額接近180億元,預計2020年將會保持增長。

智能電表新標準帶動NOR Flash需求提升。新標準對有功功率和無功功率的讀取時間間隔進行了調整,并使數(shù)據(jù)量存儲期限延長至一年。這大大提升存儲芯片的容量需求,新標準將分為兩個獨立模塊,各自配置MCU和存儲IC,因此電表的存儲IC會切換為兩顆128M及以上容量的NOR Flash。據(jù)預測,NOR Flash在智能電表領域的市場空間將達到1.5億美元。

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NOR Flash市場曾一度萎靡,未來將有快速發(fā)展的機會

經(jīng)過以上討論我們認為,NOR Flash已經(jīng)告別過去數(shù)十年的市場空間下行歷史,在新興應用的推動下,市場規(guī)模將重回增長。根據(jù)Knowledge Sourcing Intelligence Analysis的數(shù)據(jù),未來NOR Flash在新興應用的推動下,2025年市場規(guī)模將突破40億美元。

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DRAM市場周期變化,目前處于上升周期

像所有存儲器一樣,DRAM價格變化呈現(xiàn)周期趨勢。如下所示,DRAM價格在2013年初到2016年中經(jīng)歷了一波價格下跌之后開始一波上揚,在2017年底到達高點,然后又連續(xù)跌了2年,到2019年底觸底。回顧上一波價格的上漲與下跌,其行情的變化主要來自于供需失配:

2017年,供給端,DRAM廠家同年將部分產(chǎn)能轉移至3D NAND,并無擴產(chǎn)計劃;需求端,2017年無論是手機還是服務器銷量均跨上歷史高點,下游需求旺盛。供需失配的結果就是DRAM顆粒缺貨嚴重,全年價格一直處于上升趨勢。

從2018年開始,需求端手機銷量開始下滑,服務器銷量增速也開始下降,供給端則由于三大廠商開始逐步擴產(chǎn)而增加供給。在新一輪的供需失配情況下,高昂的價格更加抑制了下游的需求,因此價格便一路下滑。

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DRAM下游應用以服務器、移動電子產(chǎn)品為主

根據(jù)Yole統(tǒng)計及預測,目前DRAM市場上以DDR4與LPDDR產(chǎn)品為主,市占率之和約為90%。DDR5在未來將逐漸替代DDR4。利基型DRAM市場規(guī)模將進一步縮小,GDDR的市場規(guī)模則會有些許增加。DDR系列產(chǎn)品主要應用于個人計算機與服務器,LPDDR則應用于移動端電子產(chǎn)品。GDDR負責圖像處理領域,在手機與計算機上均有應用。

根據(jù)Gartner統(tǒng)計及預測,DRAM下游需求市場格局較為穩(wěn)定,移動端電子產(chǎn)品為首,服務器次之,兩者之和約為65%,個人電腦約為20%,且近年一直呈現(xiàn)緩慢下降趨勢。

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DRAM需求持續(xù)增長

2020年由于疫情影響,企業(yè)縮減開支、個人推遲消費可能導致計算機、電子消費市場短期低迷,但長期來看,疫情解鎖了企業(yè)遠程辦公、學校在線教育等需求,將拉動云服務需求增長,推動云數(shù)據(jù)中心超級計算機需求提升;5G建設將帶動基站服務器與5G移動手機需求量增加;云端游戲不斷推陳出新,對終端畫面處理能力要求也有所提升。因此,我們認為,DRAM的需求量將持續(xù)增長。

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服務器2020年將重拾增勢

長期看,在未來增量需求及替代需求驅動下,服務器出貨量仍將長期保持增長態(tài)勢。

增量需求:5G時代云計算將加速普及,邊緣計算、物聯(lián)網(wǎng)等新增應用將會帶來巨量的數(shù)據(jù)流量,井噴的數(shù)據(jù)流量需要更強算力的服務器支持,運營商、云服務廠商將進入大量建設數(shù)據(jù)中心的階段,服務器需求將持續(xù)增長;

替代需求:由于產(chǎn)品老化、性能升級等原因,服務器更換周期一般為3-5年,2017、2018年采購的大量服務器將于未來幾年進行更換,帶動服務器需求。

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經(jīng)過多年的高速增長后,受云服務商采購下滑、宏觀經(jīng)濟不確定性等因素影響,服務器出貨量在2018年3季度創(chuàng)出新高后持續(xù)下滑。但多項數(shù)據(jù)表明,2020年服務器市場有望恢復增長態(tài)勢。

Intel的數(shù)據(jù)中心(DCG)部門主要面對服務器市場。作為服務器的重要上游材料,其產(chǎn)品銷售數(shù)據(jù)反應下游服務器制造商未來的出貨量情況。DCG業(yè)務營收同比增速自2018年3季度開始下滑,自2019年3季度恢復正增長,2020年1季度營收繼續(xù)上升,同比增速達到42%,預示著服務器市場亦將迎來新增長。

其他服務器上游,如控制芯片廠商信驊、硬盤廠商西部數(shù)據(jù)等公司公開數(shù)據(jù)也已表明未來服務器出貨量將要回暖。

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云服務的數(shù)據(jù)中心是服務器的重要應用領域,且服務器占據(jù)了數(shù)據(jù)中心資本開支的絕大部分,提供云服務的廠商的資本開支數(shù)據(jù)(CAPEX)可反應服務器市場的發(fā)展情況。

美國前四大互聯(lián)網(wǎng)服務供應商:亞馬遜、微軟、谷歌、臉書的2020年第一季度資本性支出較去年同期增長40%,說明其對于服務器購買量在本年度大幅增長。

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手機出貨量有望回升,運行內存變大亦成趨勢

根據(jù)counterpoint數(shù)據(jù),手機出貨量在2017年創(chuàng)出新高后緩慢下降;多數(shù)手機的使用周期都為2-3年,2017年手機出貨量最高,理論上2020年將迎來手機銷售量回升,由于疫情原因,換新機的時間可能有所推遲,但更換新機的需求量依然存在,預計疫情結束后將迎來“新舊換機潮”。

與4G通信技術相比,5G通信技術用戶體驗速度可達到1Gbps,是4G的100倍。據(jù)中國通信院,2019年5G手機市場滲透率約為1%,2025年5G用戶將達到8.16億戶,移動用戶滲透率將達到48%左右,4G到5G的“升G換機潮”即將來臨。同時,5G手機對運行內存存儲容量要求也有所增加。

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2020年第一季度、第二季度全球手機出貨量同比下降17%與25%,盡管如此,Canalys數(shù)據(jù)顯示,隨著中國經(jīng)濟市場率先復蘇,中國智能手機市場成交量在第二季度有所回升??梢韵胍?,隨著疫情結束,全球手機市場成交量、出貨量均將迎來反彈。

蘋果是2020年第二季度全球唯一出貨量逆勢增長的頭部手機廠商,據(jù)Canalys統(tǒng)計,蘋果2020年第二季度全球出貨4510萬臺iPhone,同比增長25%。據(jù)摩根預測,蘋果手機對DRAM需求約為DRAM移動手機需求的13%,總需求的5%。

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單部手機的內存變大已成趨勢:

手機運行大小和運行速度沒有直接的關系,但內存越大同時運行的程序更多、可運行更大的程序,當正運行程序的數(shù)據(jù)量接近運行內存大小時,內存大小將直接影響手機的運行速度。目前,手機軟件的大小正伴隨著功能的增加而逐漸變大,手機運行內存逐漸增大也已成為趨勢。

蘋果和安卓系統(tǒng)運行機制不一樣,其運行內存的大小也不存在可比性。但我們可以在下圖中不同時間推出的手機內存大小對比看出,手機內存越來越大已經(jīng)成為趨勢。

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GDDR需求增長

5G云端處理技術使大量計算在云端進行,大幅降低了對硬件設備的配置門檻,玩家數(shù)量將呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。據(jù)中國通信院,2018年中國游戲用戶數(shù)量為6.26億,創(chuàng)造了248億美元的收入。預計未來五年復合年增長率保持7.3%,2023年收入將達到352億美元。對應用場景復雜、游戲元素多元、多人和沉浸式游戲體驗的大制作云游戲,畫面質感對玩家體驗至關重要,預期個人電腦與移動終端對GDDR需求將會增長。

索尼與微軟近年推出PS5 pro、PS6與Xbox X系列新型游戲機,預計2020年下半年游戲機產(chǎn)量將達到1350萬臺,2021年達到2250萬臺,主要對16GB GDDR6產(chǎn)生大量需求。

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未來供給小幅增加

據(jù)中國閃存市場報道,2020年,SK海力士可能會對無錫C2F工廠進行設備投資,增設DRAM產(chǎn)線,主要用于生產(chǎn)10nm級DRAM技術,月產(chǎn)能約3萬片;三星再次啟動新一輪擴產(chǎn)計劃,向投資平澤1號、2號工廠投資7.3兆韓元,初期月投產(chǎn)規(guī)模分別約2萬片和3萬片DRAM。國內產(chǎn)商合肥長鑫預計在2020年內,將產(chǎn)能由2019年末2萬片/月提升至12萬片/月。

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供需同步增長,價格企穩(wěn)

綜合上述分析,當前,服務器需求顯著提高,手機需求暫時被抑制但在有望逐步重回歷史高點,供給端各大廠商均有擴產(chǎn)計劃,預計2020年末同比供給增長6%左右。綜合需求與供給,預計下半年DRAM價格會有小幅上漲,并于Q4或年末趨穩(wěn)。

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NAND:受供需影響,價格呈周期性波動

NAND Flash是市場規(guī)模僅次于DRAM的存儲芯片,2019年市場規(guī)模為460億美元。作為周期性行業(yè),其市場跟隨半導體行業(yè)周期性波動,前前后后經(jīng)歷了數(shù)輪周期。2013年前后,由于智能手機的興起,NAND需求量大幅上升,價格迎來一輪上升。2016-2017年的周期主要是由于在2D NAND-3D NAND轉化過程中,產(chǎn)能不足以及良率提升所帶來的供給短缺。2019年年底至2020年一季度,由于疫情影響,遠程辦公和在線教育的需求增加,導致價格出現(xiàn)了小幅上漲。

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需求變動:智能手機市場有望年內復蘇

作為NAND Flash的一大應用領域,2020年初受疫情影響,全球智能手機出貨量顯著下滑。隨著國內疫情霧霾散去,國內疫情基本得到控制,國外方面,諸多國家也已經(jīng)逐步開展復產(chǎn)復工,我們預計手機出貨量仍然會保持增長態(tài)勢。并且隨著智能手機性能的逐步升級,5G手機滲透率的逐步提升,單部手機的存儲容量也在不斷提升,我們預計智能手機端NAND Flash需求將會進一步擴大。

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需求變動:數(shù)據(jù)中心帶動需求不斷增長

上半年,PC和數(shù)據(jù)中心需求強勁,進入下半場,我們認為,得益于云專業(yè)服務市場規(guī)模的不斷擴大,數(shù)據(jù)中心投資的增長,服務器出貨量的不斷上揚,企業(yè)級SSD的需求仍將保持上行態(tài)勢。據(jù)Cisco的預測,2020年超大型數(shù)據(jù)中心的數(shù)量將達到485個。據(jù)IDC預測,全球數(shù)據(jù)圈(以數(shù)據(jù)圈代表每年被創(chuàng)建、采集或是復制的數(shù)據(jù)集合)將從2018年的32ZB增長至2025年的175ZB,增幅將超過5倍。

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供給端:各大廠商紛紛擴產(chǎn)

2019年由于存儲器處于價格低位,存儲器廠商資本支出大幅下降,據(jù)估計,2019年存儲器資本支出下降了22%,2020年受疫情影響,這個數(shù)字會有所緩和,SEMI預計,2020年預計晶圓廠設備領域需求將增長5%,2021這個數(shù)字會進一步擴大至13%,瑞穗銀行預測,2021年預計資本支出的增長率將反彈至33%,達470億美元。尤其3D NAND成為主流,3D NAND產(chǎn)線上的投資成為重點方向。

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供給端:主要廠商產(chǎn)能情況

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供給端:庫存壓力正在緩解

在一季度各廠商NAND營收增長的同時,庫存的壓力也逐漸顯現(xiàn),相比較于2019年的水平,目前各廠商的庫存略高于正常水平,而且各廠商也在努力調整中,TREND FORCE預計,三季度供過于求的比例大約為2.7%,我們預計年內能夠實現(xiàn)供需基本均衡。長期來看,我們認為在原廠的積極調整下以及下游需求恢復的情況下,原廠庫存有望得到緩解。

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NAND價格長期仍然承壓

NAND存儲器價格主要受供需決定,下游需求端我們認為,SSD與手機、平板對NAND的需求仍將保持高速增長,在國內經(jīng)濟逐漸恢復的情況下,5G手機、服務器市場仍將保持強勁需求,雖然原廠庫存壓力仍然存在,我們預計短期內NAND價格會出現(xiàn)小幅反彈,年內價格有希望緩慢上漲,長期來看,由于供給端的產(chǎn)能逐步擴大,以及96層NAND良率的不斷提升,未來可能會出現(xiàn)供大于求的情況,價格在長期也將面臨下降的壓力。

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