半导体存储器行业投资潜力及发展前景

半导体存储器行业投资潜力及发展前景 一、 存储器行业产业链特征 与逻辑芯片不同，DFlash和DRAM等半导体存储器的核心功能为数据存储，存储晶圆的设计及制造标准化程度较高，各晶圆厂同代产品在容量、带宽、稳定性等方面，技术规格趋同，存储器的功能特性须通过存储介质应用技术及芯片封测等产业链后端环节实现。不同类别的晶圆选型、封测技术和应用技术的组合，能够为终端客户提供满足各种场景需要，在容量、带宽、时延、寿命、尺寸、性价比等方面各异的，千端千面的存储器产品。 存储晶圆厂商凭借IDM模式向下游存储器产品领域渗透，其竞争重心在于提升晶圆制程和市场占有率，在应用领域主要聚焦通用化、标准化的存储器产品，重点服务智能手机、个人电脑及服务器等行业的头部客户。除该等通用型存储器应用外，仍存在极为广泛的应用场景和市场需求，包括细分行业存储需求（如工业控制、商用设备、汽车电子、网络通信设备、家用电器、影像监控、物联网硬件等）以及主流应用市场里中小客户的需求。无晶圆制造的存储器厂商面向下游细分行业客户的客制化需求，进行介质晶圆特性研究与选型、主控芯片选型与定制、固件开发、封装设计与制造、芯片测试、提供后端的技术支持等，将标准化存储晶圆转化为千端千面的存储器产品，扩展了存储器的应用场景，提升了存储器在各类应用场景的适用性，推动实现存储晶圆的产品化和商业化，是存储器产业链承上启下的重要环节。领先的存储器厂商在存储晶圆产品化的过程中形成品牌声誉，进而提升市场表现，获得资源进一步加强对核心优势的投入，形成良性循环。 二、 存储器行业深度分析 目前国内三大存储器制造商分别是长江存储，福建晋华和合肥长鑫。长江存储主要负责DFlash技术研发，福建晋华和合肥长鑫则负责DRAM领域。目前DRAM最大希望就在合肥长鑫。 据公开数据统计，今年全球存储器行业市场规模将超过1500亿美金，其中DFlash大约在650亿美元左右，而DRAM大概在911亿美元。未来随着智能手机、PC、数据中心等对存储器需求不断增长，存储器行业将以20%左右的增长率成长。 存储器市场份额在三星、美光、SK海力士三巨头已经在DRAM领域形成了高市占率→高营业额→研发投入大→技术领先→抢占市场的良性循环。据统计，2020年Q3三星占据41．3%市场份额，SK海力士占据28．2%市场份额，美光占据25%市场份额，其他存储器行业占比5．5%。 作为电子系统的粮仓、数据信息的载体，存储芯片在保证重要信息存储的可靠性与安全性承担着关键作用，但目前我国存储芯片自给率较低，大量中高端芯片均通过进口获取。 根据海关总署发布的数据，2021年中国集成电路进口额27934．8亿元。其中，存储芯片进口金额已连续多年占据集成电路进口总额的三分之一左右，规模巨大。 我国是全球最主要的存储芯片消费市场之一，大陆存储芯片市场已连续多年占据全球存储芯片市场份额的50%以上。随着电子制造领域水平的不断提升，5G、大数据、物联网、汽车电子等新兴应用领域的不断涌现，催生了存储芯片市场的巨大需求，近年来市场规模总体也保持较快增长。 三、 DRAM行业下游需求 根据市场调研机构Gartner统计及预测，DRAM下游需求市场格局较为稳定，移动端电子产品为首，服务器次之，个人电脑占比约为18%，个人电脑占比近年来呈现缓慢下降的趋势。目前，DRAM是存储器市场规模最大的芯片，根据相关数据统计，2021年全球DRAM市场规模约942亿美元。 四、 DFLASH存储器行业 DFLASH存储器产品通常由一颗存储控制芯片和多颗串行的DFLASH存储颗粒组成。随着物联网、大数据、人工智能的快速发展，海量数据对存储设备的存储密度和数据可靠性提出了更高要求，DFLASH在未来将得到极大发展。根据ReportLinker数据，DFLASH市场规模预计在2022-2027年保持每年5．33%的增长，并在2027年达到942．4亿美元。 DFLASH的产品应用领域主要包括固态硬盘、嵌入式和扩充式存储器。其中，固态硬盘多用于大容量存储场景如个人电脑、服务器、数据中心等；嵌入式存储多用于低功耗存储场景如智能手机、平板电脑、智能家居、物联网、工业互联网、智能汽车等；扩充式存储多用于便携式存储场景如U盘、SD卡、移动硬盘等。依据闪存市场数据，固态硬盘与嵌入式存储是目前DFLASH存储器占比较大的产品线，市场规模占DFLASH市场85%以上。 （一）DFLASH存储器行业竞争格局 DFLASH行业主要包括存储颗粒厂、存储控制芯片企业、存储模组厂等行业角色。存储颗粒厂核心能力为通过突破存储颗粒架构、提升制造工艺水平，最终实现存储密度持续提高和单位成本持续下降；存储控制芯片企业核心能力为针对终端应用场景的多样化需求，融合自身对各类存储颗粒和存储协议的理解，提供符合客户实际需求的高适应性存储控制芯片及服务；存储模组厂核心能力为存储器产品组成要件的资源整合。各角色基于自身不同的技术或产品优势，在不同程度上充分利用其核心能力向上下游延伸。 存储颗粒厂主要专注于存储颗粒技术，基于存储颗粒的市场推广需求，以存储颗粒和存储器产品相结合的形式进行销售。存储颗粒厂以存储颗粒的性能、容量、产能等为核心竞争力，一方面通过积极推动存储颗粒技术的创新和演进，引导更多高附加价值新型存储应用的衍生；另一方面持续扩大现有存储颗粒市场占有率。存储颗粒厂通常会在存储颗粒技术出现重大变化或开发新的存储应用市场时自行研发存储控制芯片或委托存储控制芯片企业定制化开发，缩短市场培育周期，加速存储颗粒技术研发成果转化和市场回报；在成熟的存储应用市场则会采购第三方存储控制芯片企业研发的存储控制芯片，利用存储控制芯片企业的产品定义和研发能力，将颗粒销售至更多不同类型的客户和应用场景。存储颗粒厂主要为三星电子、美光科技、铠侠、西部数据、SK海力士（含已收购英特尔存储业务的Solidigm）和长江存储等，根据存储颗粒厂的公开披露信息，其主营业务收入中，未明确包含存储控制芯片的单独销售。 存储模组厂主要专注于存储器产品的设计、加工和销售。存储模组厂在产品销售、存储颗粒和存储控制芯片采购方面具有其独特优势。在产品销售方面，存储模组厂产品覆盖终端应用市场较广，能够接触到市场趋势和客户需求；在存储颗粒和存储控制芯片采购方面，与存储颗粒厂、存储控制芯片企业建立规模化的业务合作关系，获得存储颗粒厂和存储控制芯片企业稳定的供应链支持。同时，为更好更及时地服务客户，部分存储模组厂也会自主开展固件研发、封装测试等工作，少数存储模组厂也尝试自研存储控制芯片或委托存储控制芯片企业定制芯片。 存储模组厂主要包括金士顿、创见信息、宜鼎、朗科科技、江波龙和佰维存储等，根据存储模组厂的公开披露信息，其主营业务收入中，未明确包含存储控制芯片的单独销售或销售规模较小。 存储控制芯片企业主要专注于存储控制技术，销售存储控制芯片。同时，基于存储控制芯片的市场推广需求，存储控制芯片企业也可提供技术服务、存储器产品、存储控制IP等多元化的存储解决方案，更全面地支持到存储颗粒厂、存储模组厂和终端应用客户。 在存储颗粒厂的支持上，存储控制芯片企业基于长时间、高度聚焦、高投入的技术研发，形成了存储控制领域的专业化竞争优势，针对不同存储颗粒厂的各类存储颗粒均具有丰富的模型、数据积累和研究开发经验，能够有效支持存储颗粒，帮助存储颗粒快速进行商业化落地。同时，存储控制芯片企业基于对存储器产品的理解，持续挖掘存储颗粒的潜能，拓展存储颗粒的应用场景，利用存储控制芯片提升和优化存储颗粒，为存储颗粒带来更高附加价值。 在存储模组厂的支持上，存储控制芯片作为存储器产品的关键组成部件，在使用相同存储颗粒的前提下，存储器产品品质与存储控制芯片企业的产品性能和技术支持力度直接相关。同时，存储控制芯片企业通过定制化的测试方案、固件开发、芯片设计等技术服务帮助存储模组厂实现差异化的产品竞争。 在终端应用客户的支持上，存储控制芯片企业能够基于自身较强的技术水平，针对应用场景需求进行个性化深度定制和开发，提供系统级的存储解决方案。以电力电网、轨道交通、银行金融等领域为例，由于对存储器产品的质量、存储安全、可靠性、恶劣环境中工作稳定性或抗干扰能力等有较为严苛的要求，技术实现难度较高，在芯片研发、制造、测试和底层固件开发等阶段均需要进行针对性的设计，因此存储控制芯片企业在这些应用领域更具优势。此外，少数存储控制芯片企业基于存储控制核心技术的优势，可以以存储控制IP授权的形式，支持存储颗粒厂或其他存储控制芯片企业。存储控制芯片企业主要为群联电子、慧荣科技、得一微、点序科技、美满电子等。 根据公开信息披露，全球领先的存储控制芯片企业慧荣科技和群联电子均基于存储控制芯片拓展存储解决方案，其中，群联电子拓展了存储器产品、存储控制IP授权、技术服务等业务；慧荣科技拓展了存储器产品、技术服务等业务。 五、 DRAM行业产品简介 DRAM（动态随机存取存储器，主要特指SDRAM）是存储器细分产品中的营收占比最大的产品。DRAM基本存储单元由一个晶体管和一个电容（1T1C）构成，由于存储单元较为简单，因此DRAM可以实现很高的存储密度和容量，被广泛应用在主机内存上。 DRAM按照产品分类分为DDR/LPDDR/GDDR和传统型（Legacy/SDR）DRAM，其特点：1、DDR是双倍速率同步动态随机存储器，主要应用在个人计算机、服务器上、现主流的DDR标准是DDR4，预计未来DDR5渗透率会逐步提高；2、LPDDR是LowPowerDDR，主要应用于移动端电子产品；3、GDDR是GraphicsDDR，主要应用于图像处理领域；4、相比较DDR的双倍速率（在时钟上升沿和下降沿都可以读取数据），传统的DRAM只在时钟上升沿读取数据，速度相对慢。 目前，DDR/LPDDR为DRAM目前应用最广的类型，根据相关数据统计，两者合计占DRAM应用比例约为90%。