半導體存儲行業(yè)專題報告新應用發(fā)軔-存力升級大勢所趨

半導體存儲行業(yè)專題報告新應用發(fā)軔_存力升級大勢所趨一、下行周期快速見到到底，H2行業(yè)拐點將至現(xiàn)狀：以手機、PC為代表的傳統(tǒng)下游消費電子市場市場需求持續(xù)疲軟2022年下半年旺季不受大，消費電子終端市場需求至今不見蹤影起色。2022年“缺芯”紅利不再，地緣政治沖突不斷，宏觀經(jīng)濟通脹升溫，消費電子創(chuàng)嶄新低迷，市場需求持續(xù)疲弱，上述多因素共振導致存儲行業(yè)自年中已經(jīng)已經(jīng)開始走高。盡管每年第三、四季度就是消費電子傳統(tǒng)旺季，但2022年各消費電子終端出貨量仍舊疲弱，2023年第一季度消費電子終端市場需求仍未明顯回落。消費電子就是存儲芯片的兩大傳統(tǒng)下游應用領域，依據(jù)CFM數(shù)據(jù)，2022年NANDFlash主要以應用于移動終端市場的嵌入式存儲產(chǎn)品、應用于PC的cSSD，以及應用于服務器市場的eSSD產(chǎn)品居多，分別占比34%、22%和26%；DRAM的主要應用領域市場也就是在mobile、PC和服務器，分別占比35%、16%和33%。全球智能手機今年Q1的出貨量為2.69億部，同比大幅大幅下滑14.5%；全球PC今年Q1和Q2的出貨量分別同比大幅大幅下滑29.3%和13.40%，已經(jīng)已已連續(xù)六個季度同比不見蹤影起色?，F(xiàn)狀：原廠減產(chǎn)、再再降資本支出以快速恢復正常行業(yè)供需平衡各大原廠紛紛推行減少生產(chǎn)量、增加資本開支等措施回去促進行業(yè)恢復正常供需平衡。由于存儲下游終端市場需求持續(xù)疲弱，原廠庫存高企，市場呈圓形現(xiàn)供過于求的態(tài)勢，“以價換量”出清庫存的策略導致盈利能力急劇轉(zhuǎn)壞。各大原廠相繼施行減產(chǎn)與削減資本支出的措施以增加行業(yè)位元供應，快速恢復正常存儲市場行業(yè)供需平衡。原廠減產(chǎn)步調(diào)有所差異，鎧俠、SK海力士、美光自去年Q4即已經(jīng)已經(jīng)開始減產(chǎn)，西部數(shù)據(jù)自今年1月已經(jīng)已經(jīng)開始減產(chǎn)，三星電子再未推行“逆投資”而是今年4月正式宣布正式宣布重新加入減產(chǎn)行列。我們推斷各廠商的減產(chǎn)動作在半年后才可以逐漸顯現(xiàn)出來成效，預計H2行業(yè)供需平衡將存明顯復原。二、存儲行業(yè)迸發(fā)出六十所載，半導體中大宗商品分類：DRAM和Flash分屬相同的存儲器層次DRAM和Flash分屬相同的存儲器層次，經(jīng)常在下游應用領域中搭配使用。處理器從內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)，而內(nèi)存從硬盤中讀取數(shù)據(jù)。DRAM屬于極容易失性存儲器，使用電容存儲，必須外木一段時間刷新，一旦暫停刷新存儲的信息就可以遺失。而Flash屬于非易失性的存儲，在斷電后無法遺失數(shù)據(jù)，就是在ROM的基礎上演進而回去。DRAM加載速度比Flash快、成本高、功耗非常大、壽命長、結(jié)構(gòu)直觀集成度高，F(xiàn)lash的優(yōu)勢在于容量大、成本低。市場規(guī)模：存儲約占集成電路1/4以上份額，具有強周期性存儲占到至集成電路1/4以上銷售額，具有與集成電路較同步但更頻密的周期性。集成電路產(chǎn)業(yè)整體呈圓形穩(wěn)步上升的態(tài)勢，但受到社會經(jīng)濟等因素的影響，也呈現(xiàn)了較為明顯的行業(yè)波動周期，波動周期約為4年左右。存儲器在各下游應用領域中需求量大，就是集成電路產(chǎn)業(yè)關鍵的組成部分，常年占到至集成電路四分后之一以上的份額。兩者通常具有較為同步的波動周期，但被稱作“半導體的大宗商品”的存儲，其價格更容易在短期內(nèi)基于供需關系而波動，且波動幅度明顯強于整體IC產(chǎn)業(yè)。2018年，半導體存儲的市場規(guī)模達致創(chuàng)紀錄的1580億美元，2019年回調(diào)后，2020-2021年出貨量再次快速增長至2021年的1538億美元，而2022年因俄烏沖突、通貨膨脹、消費電子市場市場需求疲軟及技術(shù)創(chuàng)新低迷等因素市場規(guī)?；芈渲?298億美元，同比大幅大幅下滑15.65%。市場規(guī)模：2018年后數(shù)據(jù)中心發(fā)展驅(qū)動存儲出貨量明顯上升上溯1991年至2021年DRAM市場發(fā)展，出貨量大致可以分為四個時期，受到價格影響，備貨金額波動非常大。1991-2003年：受到日本、美國和歐洲等興盛地區(qū)對PC和電器產(chǎn)品市場需求的推動，DRAM出貨量穩(wěn)步提升。2003-2011年：步入21世紀，以中國領銜的發(fā)展中國家經(jīng)濟刊發(fā)展覽會快速，人們出售了手機、電腦、各種電器產(chǎn)品，導致DRAM出貨量激增。2011-2018年：DRAM市場幾乎被三星電子、美光、SK海力士寡頭寡頭壟斷，為防止產(chǎn)品價格頻密波動，各家公司協(xié)同產(chǎn)量，出貨量趨于平穩(wěn)。2018年后：DRAM主戰(zhàn)場由PC搬遷至數(shù)據(jù)中心服務器，三大廠商再次爭奪戰(zhàn)市場優(yōu)勢地位，隨著數(shù)據(jù)中心數(shù)量快速增長，DRAM出貨量再次劇增。市場規(guī)模：DRAM和NANDFlash占據(jù)存儲市場主導地位在半導體存儲市場中，DRAM和NANDFlash占據(jù)主導地位。根據(jù)ICInsights的數(shù)據(jù)，2021年全球半導體存儲器市場中，DRAM占比少于56%，NANDFlash約占41%，NORFlash約占2%，EPROM/EEPROM及其他存儲器約占1%。DRAM和NANDFlash也存明顯的周期性，過去通常在三年半左右。自2022年Q3以來，NANDFlash和DRAM季度銷售額經(jīng)歷了同比和環(huán)比的大幅大幅下滑，且本輪下行周期同比跌幅已經(jīng)多于以往低谷，去年Q3、Q4及今年Q1分別同比大幅大幅下滑27.37%、44.34%和51.86%。市場格局：全球DRAM、NAND市場呈圓形寡頭寡頭寡頭壟斷格局存儲器中最輕的兩個市場DRAM和NANDFlash均呈現(xiàn)海外玩家寡頭寡頭寡頭壟斷的格局。根據(jù)ICInsights的數(shù)據(jù)，2021年全球半導體存儲器市場中，DRAM占比達56%，NANDFlash約占41%。DRAM市場由三星電子、SK海力士和美光主導，CR3常年占據(jù)95%左右的市場份額。2022年，三星電子占DRAM營業(yè)收入市占率為43.12%，SK海力士市占率為27.01%，美光市占率為25.20%，三者合計市占率為95.33%。NANDFlash市場也在不斷的并購T5800再分后中更加集中，2022年三星電子/鎧俠/西部數(shù)據(jù)/SK集團/美光的營繳市占到至率僅分后別為33.44%/18.34%/13.36%/18.54%/11.72%，CR5的市占率合計為95.41%。在未來西部數(shù)據(jù)與鎧俠拆分后，NAND市場集中度將進一步提高。國內(nèi)競爭格局：我國存儲企業(yè)主要著眼利基型市場我國存儲企業(yè)主要聚焦于利基型市場。目前我國已初步完成在存儲芯片領域的戰(zhàn)略布局，但由于起步較晚，且不時受到技術(shù)封鎖，在DRAM、NANDFlash高端存儲產(chǎn)品市場較韓系、美系龍頭廠商仍有一定差距。在DRAM和NANDFlash領域，除長鑫存儲和長江存儲外，我國大部分廠商還是與國際龍頭進行錯位競爭，聚焦利基型市場；我國NORFlash芯片技術(shù)基本成熟，例如兆易創(chuàng)新的NORFlash在全球已經(jīng)取得前三市占率。DRAM：內(nèi)存三大分支——DDR、LPDDR、GDDRDDR、LPDDR、GDDR就是DRAM的三種主流內(nèi)存技術(shù)。其中DDR主要應用領域在PC端的，LPDDR主要應用領域在手機端的，而GDDR主要應用領域在圖像處理上。DDR的應用最為廣為，據(jù)集邦咨詢數(shù)據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)說明2021年DDR在DRAM市場的市占率強于過50%，LPDDR的市占率為30%左右，GDDR的市占率約為5.3%。DDR：即為為雙倍速率同步動態(tài)隨機存儲器，就是在SDRAM基礎上發(fā)展而來的存儲器，在一個時鐘加載兩次數(shù)據(jù)并使傳輸速度加倍。普通的DDR內(nèi)存條主要用在PC和服務器上，目前處于DDR4運算至DDR5的過程中，DDR5正在逐漸跳高中。三星已經(jīng)率先已經(jīng)已經(jīng)開始了下一代DDR6內(nèi)存的早期研發(fā)，并預計在2024年之前順利完成設計。LPDDR：LowPowerDDR具備比同代DDR內(nèi)存更高的功耗和個大的體積，該類型芯片主要應用于移動電子產(chǎn)品等低功耗設備上，在LPDDR4之前都就是基于同代的DDR發(fā)展而來的，從第四代已經(jīng)已經(jīng)開始，LPDDR4領先DDR資金投入商用、LPDDR5較DDR5率先量產(chǎn)。兩者由相近依附于的關系，演變?yōu)榉謩e根據(jù)自己的應用領域場景仍須謀發(fā)展。GDDR：GraphicsDDR主要用做高速圖像處理的場合，比如說計算器的顯示卡中，與普通DDR較之，具備更高的時鐘頻率和更大的發(fā)熱量。GDDR3、GDDR4、GDDR5都就是基于DDR3內(nèi)存技術(shù)開發(fā)，而最新的GDDR6就是基于DDR4內(nèi)存技術(shù)研發(fā)。Flash：硬盤主要存NAND和NOR兩種類型目前性價比最高的存儲器硬盤（Flash）主要存NOR和NAND兩種類型。Flash存儲技術(shù)就是在它之前的EEPROM基礎上發(fā)展出的存儲器，它跟EEPROM一樣，也就是使用電學方法回去存儲電荷的器件，只是EEPROM就是使用兩個晶體管回去構(gòu)成，而Flash存儲陣列中的存儲單元就是由一個晶體管共同共同組成的。所以Flash存儲器在器件集成度、數(shù)據(jù)容量和功耗低等性能上都比之前的器件存明顯的提高。NAND和NOR各有所長，應用領域場景有所分化。NORFlash由英特爾公司于1988年最初面世。為了提高容量/價格比，東芝公司于1989年面世NANDFlash。兩種Flash技術(shù)各存優(yōu)、缺點以及各自適用于于的場合。NOR結(jié)構(gòu)的特點就是芯片內(nèi)繼續(xù)執(zhí)行（XIP,ExecuteInPlace），應用程序可以輕而易舉在Flash內(nèi)運轉(zhuǎn)，不必再把代碼讀至系統(tǒng)RAM中，節(jié)省時間。而NAND結(jié)構(gòu)的特點能提供更多更多極高的單元密度，可以達致高存儲密度，并且增加寫入和加載的速度。三、AI&汽車電子發(fā)軔，嶄新應用領域喚醒嶄新動能應用領域：下游應用領域中消費電子和服務器占到至比較大存儲下游應用領域以消費電子和服務器居多，近年來服務器占比提升。存儲廣泛應用在手機、平板、PC、數(shù)據(jù)中心、汽車電子、視頻監(jiān)控、智能家居等市場。在ChatGPT席卷AIGC浪潮后，人工智能催生了可觀的存儲市場需求，尤其就是對DDR5和HBM產(chǎn)品。根據(jù)美光的推斷，AI服務器DRAM容量就是普通服務器的6-8倍，NAND容量就是普通服務器的3倍。2022年，手機/PC/服務器分別占DRAM市場需求的34%/16%/33%，預計2023年服務器的市場需求比重仍可以進一步提高。NANDFlash目前主要以應用于手機市場的的嵌入式存儲產(chǎn)品，和應用于PC等消費類渠道市場的cSSD、以及應用于服務器市場的eSSD產(chǎn)品居多，占比分別為39%、25%和22%，其中近年來應用于衣務器的eSSD市場需求比重存明顯提升。手機：存儲價格低谷契機，手機廠商席卷加速潮存儲價格低谷契機，手機廠商席卷加速潮。目前智能手機存儲的RAM和ROM最新產(chǎn)品規(guī)范已經(jīng)發(fā)展至了LPDDR5/5X和UFS4.0，全面全面覆蓋了大部分的中高端產(chǎn)品線。一季度國產(chǎn)手機廠商在存儲價格低谷發(fā)動了降價加速潮，低端手機NANDFlash容量由32GB逐漸漲至64GB；中端手機已經(jīng)逐漸終止RAM8GB和ROM128GB容量布局，完全普及256GB；大力支持RAM12/16/18GB和ROM512GB/1TB容量的機型越來越多，并逐漸向中低端蔓延。盡管手機銷量并未存明顯回落，但手機廠商大幅加速料助力存儲廠商在該市場位元出貨量提升。PC：DDR5/LPDDR5滲透率提高，512GBSSD變成主流DRAM：內(nèi)存條用做暫時置放CPU中的運算數(shù)據(jù)，與硬盤等外部存儲器交換的數(shù)據(jù)。它就是外存與CPU進行溝通交流的橋梁，計算機中所有程序的運轉(zhuǎn)都在內(nèi)存中進行，內(nèi)存性能的多寡影響計算機整體充分發(fā)揮的水平。通過分析近期熱門筆記本電腦參數(shù)，Windows系統(tǒng)16GB就是主流，LPDDR5和DDR5在近期機型上滲透率明顯提高；目前最新MacbookPro/Air采用8GB的統(tǒng)一內(nèi)存，但可以選配16GB或24GB。NANDFlash：在筆記本電腦領域，固態(tài)硬盤已經(jīng)完全替代了機械硬盤，目前筆記本電腦中配備512GBSSD變成主流。全球存儲市場中，由于硬盤成本不斷下降，全系列手揮存儲份額快速增長。根據(jù)Wikibon的預測，2026年SSD單TB成本將低于HDD。2025年后，HDD的出貨量每年將下降27%。汽車：單車存儲容量/價值量快速增長顯著高于其他下游應用領域汽車市場變成增長速度最快的芯片下游應用領域，中長期CAGR多于10%。全球芯片下游應用領域主要可以分為：消費電子、通訊、工業(yè)、汽車和數(shù)據(jù)處理，新能源汽車、物聯(lián)網(wǎng)、可以配戴設備、云計算、大數(shù)據(jù)、和智能家居電子等新興領域的技術(shù)發(fā)展將持續(xù)助推市場快速增長。根據(jù)MordorIntelligence的預測，2021-2025年全球芯片在汽車市場的應用領域規(guī)模CAGR約為10.3%，料在2025年超過至800億美元，在上述幾個下游應用領域市場中增長速度最快，潛力最輕。Yole也預測存儲主要產(chǎn)品DRAM和NAND在汽車市場單車存儲容量快速增長和單車價值量快速增長都顯著高于其他下游應用領域。服務器：AI服務器存儲容量顯著高于通常服務器AI服務器存儲容量顯著高于通常服務器，料助推存儲器市場需求脫胎換骨。ChatGPT風靡之下，AI效應正持續(xù)烘烤，并不斷蔓延至千行百業(yè)，AI服務器與高端GPU市場需求不斷上漲。根據(jù)TrendForce，預估2023年AI服務器（囊括搭載GPU、FPGA、ASIC等）出貨量近120萬臺，年減至38.4%，占到至整體服務器出貨量近9%。現(xiàn)階段而言，ServerDRAM廣為布局約為500~600GB左右，而AI服務器在單條模組上則多采64~128GB，平均值容量僅約1.2~1.7TB之間。以EnterpriseSSD而言，由于AI服務器崇尚的速度更高，其建議優(yōu)先滿足用戶DRAM或HBM市場需求，SSD在傳輸USB上可以為了高速運算的市場需求而優(yōu)先采用PCIe5.0。相較于通常服務器而言，AI服務器多增加GPGPU的使用，因此以NVIDIAA10080GB布局4或8張排序，HBM用量約為320~640GB。未來在AI模型逐漸復雜化的趨勢下，將提振更多的存儲器用量，并同步助推ServerDRAM、SSD以及HBM的市場需求脫胎換骨。四、存力升級大勢所趨，新興技術(shù)應運而生存算一體：“存儲墻”變成數(shù)據(jù)排序兩小障礙處理器、內(nèi)存發(fā)展速度不均衡，“存儲墻”如今變成數(shù)據(jù)排序兩小障礙。隨著近幾年云計算和人工智能應用領域的發(fā)展，正視計算中心的數(shù)據(jù)洪流，數(shù)據(jù)載運慢、載運能耗大等問題變成了排序的關鍵瓶頸。在過去二十年，處理器性能速度提升距強于內(nèi)存性能提升，長期下來，不均衡的發(fā)展速度造成了當前的存儲速度輕微滯后于處理器的計算速度。在傳統(tǒng)計算機的預設里，存儲模塊就是為排序服務的，因此設計上可以考量存儲與排序的分拆與優(yōu)先級。從處理單元外的存儲器提取數(shù)據(jù)，載運時間往往就是運算時間的成百上千倍，整個過程的幼稚能耗大概在60%-90%之間，能效非常低，“存儲墻”變成了數(shù)據(jù)排序應用領域的兩大障礙。HBM：HBM技術(shù)下，DRAM由2D變成3DHBM（HighBandwidthMemory）即為為高帶寬存儲器，按照JEDEC的分類，HBM屬于GDDR內(nèi)存的