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1、DRAM研究报告,半导体行业,目录,一、DRAM投资逻辑框架,DRAM驱动力及增量市场 DRAM国产替代：合肥长鑫为最大希望 DRAM供需错配导致价格波动 二、详解DRAM：存储器最大细分领域 三、周期&需求：周期波动及需求分析 四、知己知彼：DRAM市场及竞争格局剖析 五、国内现状：大陆各DRAM厂商详解,DRAM 供需与周期关系详解：供需错配导致价格波动,0,2,4,6,8,10,12,2010/11 2011/1 2011/3 2011/5 2011/7 2011/9 2011/11 2012/1 2012/3 2012/5 2012/7 2012/9 2012/11 2013/1 20
2、13/3 2013/5 2013/7 2013/9 2013/11 2014/1 2014/3 2014/5 2014/7 2014/9 2014/11 2015/1 2015/3 2015/5 2015/7 2015/9 2015/11 2016/1 2016/3 2016/5 2016/7 2016/9 2016/11 2017/1 2017/3 2017/5 2017/7 2017/9 2017/11 2018/1 2018/3 2018/5 2018/7 2018/9 2018/11 2019/1 2019/3 2019/5 2019/7 2019/9 2019/11 2020/1 2
3、020/3 2020/5 2020/7 2020/9 2020/11 2021/1,DDR4 4Gb 512Mx8 2133/2400 MHz DDR4 8Gb 1Gx8 2133/2400 MHz DDR3 4Gb 512Mx8 1333/1600MHz DDR3 4Gb 256Mx16 1333/1600MHz DDR3 2Gb 256Mx8 White Brand DDR3 2Gb 128Mx16 1333/1600MHz,DDR4 4Gb 512Mx8 2133/2400 MHz White Brand DDR4 8Gb 1Gx8 2133/2400 MHz White Brand D
4、DR3 4Gb 512Mx8 White Brand DDR3 4Gb 256Mx16 White Brand DDR3 2Gb 256Mx8 1333MHz DDR3 4Gb 256Mx16 White Brand,2019年达到周期底部，2020年上行周期开启。 2020年上半年受新冠疫情影响，服务器、智 能手机、PC需求激增带动DRAM价格迅速回升，新一轮上升的大趋势基本确定。从历史数据 及我们推演，DRAM行业周期上行通常将持续两年，看好2021-2022年DRAM行业保持稳 定增长。,单价（美金）,目录,一、DRAM投资逻辑框架,二、详解DRAM：存储器最大细分领域 DRAM 定义与
5、结构 DRAM 历史与发展 DRAM 分类及技术路径 DRAM 未来技术及制程 三、周期&需求：周期波动及需求分析 四、知己知彼：DRAM市场及竞争格局剖析 五、国内现状：大陆各DRAM厂商详解,DRAM定义与结构：易失性存储器,半导体存储从应用上可划分为易失性存储器（RAM，包括DRAM和SRAM等），以及非易 失性存储器（ROM和非ROM）。,存储器,磁性存储,半导体存储,易失性存储,其他RAM,MRAM等,SRAM,DRAM,RAM,非易失性存储,光学存储,NAND,非Flash类,Flash,ROM,NOR,非ROM类,PCM等,存储器分类,磁带,机械硬盘,软盘,蓝光,DVD,CD,S
6、LC,TLC QLC,MLC,EEPROM OTPROM,PROM EPROM,DRAM定义与结构：易失性存储器,动态随机存储器（DRAM）和静态随机存储器（SRAM）同属于易失性存储器，在断电状 态下数据会丢失。两者因结构不同，其应用场景有很大的不同。 DRAM利用电容储存电荷多少来存储数据，需要定时刷新电路克服电容漏电问题，读写速 度比SRAM慢，常用于容量大的主存储器，如计算机、智能手机、服务器内存等。 SRAM读写速度快，制造成本高，常用于对容量要求较小的高速缓冲存储器，如CPU一级、 二级缓存等。,SRAM DRAM PCM NAND、NOR HDD、光盘 磁带,DRAM和SRAM对
7、比各级存储器性能和价格变化趋势,DRAM定义与结构：晶体管结构、Bit Cell,DRAM属于临时存储区域,DRAM由许多重复的“单元”位元格（Bit Cell）组成，每一个cell由一个电容和一个晶体管（一般 是N沟道MOSFET控制电容充放电的开关）构成，电容可储存1bit数据量，充放电后电荷的多少（电 势高低）分别对应二进制数据0和1。晶体管MOSFET则是控制电容充放电的开关。DRAM结构简单，可 以做到面积很小，存储容量很大。 DRAM具有刷新特性。由于电容存在漏电现象，因此必须经常进行充电保持电势（刷新），这个刷新的 操作一直要持续到数据改变或者断电。,DRAM基本晶体管结构,行地
8、址线路,闸极,列地址线路,电容(储存0或1）,晶体管 MOSFET,输入源,键盘 鼠标 移动存储介质 扫描仪 远程资源 数码相机 ,ROM BIOS 硬盘网络存储 移动存储,物理内存虚拟内存 存储设备类型,高速缓存,L1/L2/L3,CPU寄存器,读 写 速 度 上 升 ， 容 量 降 低,每 单 位 存 储 价 格 上 升,永久存 储区域,临时存 储区域,DRAM 内存,DRAM定义与结构：位元格,DRAM模组位元格形成矩阵结构,DRAM CHIPS,多个位元格（Bit Cell）组成矩阵结构，形成内存库，数个内存库形成DRAM存储芯片。内存库中，多个 字元线与位元线交叉，每个交点均存在一个
9、位元格处理信息。字元线改变电压影响相应的位元格，位元格 将电流传至各自的位元线，由感测放大器侦测并放大电压变化。 DRAM的核心是利用0和1存储数据。感测放大器会将小幅增加的电压放大成高电压（代表逻辑1），把微 幅降低的电压放大成零电压（代表逻辑0），并将各个逻辑数值储存至一个多闩结构。,DRAM历史与发展：早期存储器的发展史,1942年，世界上第一台电子数字计算机ATANASOFF-BERRY COMPUTER（ABC）诞生，使用再生电容磁 鼓存储器存储数据。 1946年，随机存取存储器（RAM）问世，静电记忆管能在真空管内使用静电荷存储大约4000字节数据。 1947年，延迟线存储器被用于
10、改良雷达声波。延迟线存储器是一种可以重刷新的存储器，仅能顺序存取 。同年磁芯存储器诞生，这是随机存取存储器（RAM）的早期版本。 1951年，磁带首次被用于计算机上存储数据，在UNIVAC计算机上作为主要的I/O设备，称为UNIVACO ，这就是商用计算机史上的第一台磁带机。 1956年，世界上第一个硬盘驱动器出现在了IBM的RAMAC 305计算机中，标志着磁盘存储时代的开始。 该计算机是第一台提供随机存取数据的计算机，同时还使用了磁鼓和磁芯存储器。 1965年，美国物理学家发明了只读式光盘存储器（CD-ROM），1966年提交了专利申请。 1982 年，光盘开始普及。 1966年，DRAM
11、被发明。发明了动态随机存取存储器（DRAM），并于1968年申请了专利。 1970年，推出第一款商用DRAM芯片Intel 1103，彻底颠覆了磁存储技术。DRAM的出现解决 了磁芯存储器体积庞大，运行速度慢，存储密度低及能耗较高等问题。,早期DRAM发展途径,1942年 再生电容磁 鼓存储器,1946年 静电记忆管,1947年 延迟线存储器,1947年 磁芯存储器,1951年 磁带,1956年 硬盘驱动器,1965年 只读式光 盘存储器,1966年 DRAM被发明,1970年 Intel 1103,DRAM历史与发展：早期存储器的发展史,2005-2020年DRAM的市场规模,Intel 1
12、103,100% 80% 60% 40% 20% 0% -20% -40% -60%,1200 1000 800 600 400 200 0,2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020,销售额（亿美元）,YoY（%）,DRAM主要可以分为DDR（Double Data Rate）系列、LPDDR（Low Power Double Data Rate）系列和GDDR（Graphics Double Data Rate）系列、HBM系列。 DDR是内存模块中使输出增加一倍的技术，是目
13、前主流的内存技术。 LPDDR具有低功耗的特性，主要应用于便携设备。 GDDR一般会匹配使用高性能显卡共同使用，适用于具有高带宽图形计算的领域。 云计算、大数据的兴起，服务器的数据容量和处理速度在不断提高，推动了DDR技术的升级 迭代，目前市场上主流技术规范为DDR4和LPDDR4，DDR5技术即将进入商用领域。,DRAM分类及技术路径： DDR,第一代SDR SDRAM (single data rate synchronous DRAM)：单速率同步动态随机存储器。采用单端 （Single-Ended）时钟信号。 第二代DDR SDRAM (double data rate synchro
14、nous DRAM) ：双倍速率同步动态随机存储器。DDR 的标称和SDRAM一样采用频率。截至2017年，DDR运行频率主要有100MHz、133MHz、166MHz三 种，由于DDR内存具有双倍速率传输数据的特性，因此在DDR内存的标识上采用了工作频率2的方法，也 就是DDR200、DDR266、DDR333和DDR400，一些内存厂商为了迎合发烧友的需求，推出了更高频 率的DDR内存。其最重要的改变是在界面数据传输上，在时钟信号的上升沿与下降沿均可进行数据处理 ，使数据传输率为SDR SDRAM 的2倍。寻址与控制信号则与SDRAM相同，仅在时钟上升沿传送。,记忆体阵列 (100-150
15、 MHz),记忆体阵列 (100-200 MHz),记忆体阵列 (100-200 MHz),多 工 器,I/O (100-150 MHz),I/O (100-200 MHz),100-150 Mbps,200-400 Mbps,SDR,DDR,SDR与DDR架构,SDR与DDR内存条,DDR2,DRAM分类及技术路径： DDR,DDR2为双信道两次同步动态随机存取内存。DDR2内存是Prefetch带宽提升至4bit，是DDR的两倍，并且 能以内部控制总线4倍的速度运行。 在同样133MHz的核心频率下，DDR的实际工作频率为133MHzX2=266MHz，而DDR2可以达到 133MHzX4
16、=533MHz。DDR2采用FBGA封装方式替代传统的TSOP方式，电气性能与散热性更佳。 DDR3为双信道三次同步动态随机存取内存。DDR3内存Prefetch宽度从4bit提升至8bit，核心同频率下数据传 输量是DDR2的两倍，DDR3传输速率介于 8001600 MT/s之间。,DDR2与DDR3架构,400-1066 Mbps,记忆体阵列 (100-266 MHz),记忆体阵列 (100-266 MHz),记忆体阵列 (100-266 MHz),记忆体阵列 (100-266 MHz),多 工 器,I/O (200-533 MHz),记忆体阵列 (100-266 MHz),记忆体阵列 (100-266 MHz),记忆体阵列 (100-266 MHz),记忆体阵列 (100-266 MHz),多 工 器,I/O (400-1066 MHz),800-2133 Mbps,DDR3,DDR2与DDR3内存条,DRAM分类及技术路径： DDR,DDR4采用记忆体分组技术，引入多组记忆体库，每组记忆体库容量与预存缓冲区容量与DDR3相 当。另有一个多工器从合适的记忆体库里选取输出资料。在
