BGA SSD行业现状

BGA SSD行业现状 一、 行业中游分析 随着汽车电子、5G通讯、物联网、可穿戴等新兴领域的崛起，存储芯片在整个产业链中扮演的角色将更加重要。据统计，2020年全球存储芯片市场规模为1227亿美元，同比上涨11．14%，年均复合增长速度为9．48%，2021年市场规模将达到1552亿美元，较2020年大幅增长。 从细分市场来看，在半导体存储市场中，DRAM和DFlash占据主导地位。DRAM是动态随机存取存储器，DRAM的特征是读写速度快、延迟低，但掉电后数据会丢失，常用于计算系统的运行内存。DRAM是存储器市场规模最大的芯片，根据TrendForce数据统计，2021年全球DRAM市场规模达到844亿美元，预计2022年将进一步增至1055亿美元。DFlash是非易失性存储的一种，是大容量存储器当前应用最广和最有效的解决方案。据Gartner统计，2017-2021年全球DFlash市场规模从537．4亿美元增长至652．7亿美元，年均复合增长率约为5%，预计2022年全球DFlash市场规模将达到816．4亿美元。近年来随着我国半导体技术的不断发展和政策的不断加码，产生了众多以兆易创新为主的存储芯片重点企业。 二、 半导体存储器介绍 现代社会被称为信息社会，信息技术渗透到经济、产业、服务领域的所有部门，信息化产业在国民经济中占有的比重越来越大。数据作为数字经济和信息社会的核心资源和关键生产要素，其安全存储、可靠传输与管理、高效分析与利用变得至关重要。半导体存储器作为目前最主流的数据存储和数据交换设备，以半导体电路为存储介质，具有体积小、存储速度快、存储密度高等优点，被广泛应用于各类电子信息产品中。半导体存储器按照介质分类可主要分为DRAM和DFLASH。其中，DRAM属于挥发性介质，断电后数据无法保存，通常用于计算机或电子设备的内存，可直接与CPU进行连接，无需搭载存储控制芯片;DFLASH属于非挥发性介质，断电后数据能够保存，通常用于计算机或电子设备的固态硬盘、嵌入式及扩充式存储器，需搭载存储控制芯片。 DFLASH存储器产品（以下简称存储器产品）主要由存储控制芯片和DFLASH存储颗粒（以下简称存储颗粒）等部件组成。其中，存储颗粒主要负责数据存储，存储控制芯片主要用于管理存储颗粒中数据的写入、读取与擦除，并与终端应用客户选用的各类外部计算机或电子设备（以下简称主机）CPU进行通信和数据交换。 三、 半导体存储器行业基本情况 （一）半导体存储器行业是全球集成电路产业规模最大的分支 半导体行业分为集成电路、光电器件、分立器件、传感器等子行业，根据功能的不同，集成电路又可以分为存储器、逻辑电路、模拟电路、微处理器等细分领域。根据世界半导体贸易统计（WSTS）对世界半导体贸易规模的最新报告，2021年全球半导体行业的整体规模达到5，529．61亿美元，同比增长25．6%。其中存储器的市场规模接近1，600亿美元，是半导体中规模最大的子行业，占比超过1/4。 下一代信息技术与存储器技术发展密不可分。物联网、大数据、人工智能、智能车联网、元宇宙等新一代信息技术既是数据的需求者，也是数据的产生者。根据市场调研机构国际数据（InternationalDataCorporation，IDC）发布的《数字化世界-从边缘到核心》白皮书预测，全球数据总量将从2018年的33ZB增长至2025年的175ZB。面临数据的爆发式增长，市场需要更多的存储器承载海量的数据。据WSTS预测，2022年存储器市场规模将达到1，716．82亿美元，同比增长8．55%，继续保持高速增长。 按照掉电后数据是否可以继续保存在器件内，存储芯片可分为掉电易失和掉电非易失两种，其中易失存储芯片主要包含静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）；非易失性存储器主要包括可编程只读存储器（PROM），闪存存储器（Flash）和可擦除可编程只读寄存器（EPROM/EEPROM）等。 作为电子设备的最大生产国和最大消费国，中国是存储芯片最大的终端使用地，但国产存储芯片目前占比极小，仅不足5%，国产存储行业有巨大的成长空间，国内存储器厂商将迎来巨大的发展机遇。 （二）DFlash行业概况 DFlash是非易失性存储的一种，是大容量存储器当前应用最广和最有效的解决方案。据Gartner统计，DFlash2020年市场规模为534．1亿美元。 目前全球具备DFlash晶圆生产能力的主要有三星、铠侠、西部数据、美光、SK海力士、英特尔等企业，国产厂商长江存储处于起步状态，正在市场份额与技术上奋起直追。根据Omdia的数据统计，2020年六大DFlash晶圆厂占据了98%的市场份额。 DFlash具有存储容量大、读写速度快、功耗低、单位成本低等特点，主要应用于有大容量存储需求的电子设备。随着人工智能、物联网、大数据、5G等新兴应用场景不断落地，电子设备需要存储的数据也越来越庞大，DFlash需求量巨大，市场前景广阔。 （三）DRAM行业概况 DRAM是动态随机存取存储器，DRAM的特征是读写速度快、延迟低，但掉电后数据会丢失，常用于计算系统的运行内存。DRAM是存储器市场规模最大的芯片，根据TrendForce数据统计，2020年DRAM市场规模约659亿美元。 目前DRAM晶圆的市场供应主要集中在三星、SK海力士和美光，三大厂商2020年市场占有率合计已超过95%，其中三星市场占有率接近50%。国内DRAM晶元厂商主要为合肥长鑫，目前尚处于起步阶段。 DRAM按照产品分类分为DDR/LPDDR/GDDR和传统型（Legacy/SDR）DRAM，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；LPDDR是LowPowerDDR，主要应用于移动端电子产品；GDDR是GraphicsDDR，主要应用于图像处理领域；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。DDR/LPDDR为DRAM目前应用最广的类型，根据Yole数据统计，两者合计占DRAM应用比例约为90%。 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20%，个人电脑占比近年来呈现缓慢下降的趋势。 （四）半导体存储器产业链特征 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。因此，晶圆设计、晶圆制造、存储介质应用和芯片封测均对存储器从容量、性能及可靠性等核心关键指标有重要影响，均占有较大的价值占比。 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。 四、 行业未来发展趋势 存储颗粒由于受器件特点等因素影响，可靠性随着使用时间的增加而逐渐降低。存储控制芯片作为存储器产品不可或缺的组成部分，可实现存储颗粒的均衡使用、有效延长存储颗粒的使用寿命、提高存储颗粒的数据存储性能。因此，存储控制芯片公司与存储颗粒厂、存储模组厂的紧密合作可加快新型颗粒及新型存储器产品的上市时间。由于DFLASH工艺制程、堆叠层数和架构快速升级，DFLASH技术难度越来越高，存储密度不断提高，使得存储颗粒中的数据错误或数据丢失的概率显著增加，使用寿命也快速下降。 随着云计算、大数据、人工智能的发展以及存储器产品的容量需求不断增加，半导体存储器也衍生了如计算型存储、分布式存储、基于新型存储颗粒和存储接口的持久内存等新型存储器产品形态，其对存储控制芯片的架构、功耗要求、对存储颗粒的多通道并行管理能力、数据安全等方面要求也相应变高，使得存储控制芯片在存储器产品的价值不断提高。 从机械硬盘（HDD）到固态硬盘（SSD）的演进与革新是计算机存储设备最重要的历史变革之一。由于机械硬盘系通过旋转盘片搜索数据，当读写速度超过一定量级时，就会出现噪音或功耗变大等物理临界问题。固态硬盘则是将数据存储于半导体电路内，采用数字方式驱动，取消了机械部件，功耗较低且运行过程中不会产生噪音，完全消除旋转和寻道的延迟，大幅提高数据处理速度，特别是在大吞吐率的随机读写性能上有数个数量级的提高。根据Wikibon和艾瑞咨询报告，在SSD存储器价格不断接近HDD存储器的趋势下，SSD存储器出货量于2020年首次超过HDD存储器，并持续加速替代进程，特别是在性能和能源使用效率要求高的应用场合已成为首选。 五、 存储控制芯片的重要性 存储控制芯片是存储器产品核心部件之一，起到中枢控制和管理调度的作用，是存储器产品的处理器，也是存储颗粒快速商业化落地的关键因素。存储单元（bitcell）是存储颗粒中的最小单位，其器件特性往往会导致存放在存储颗粒中的数据因挥发而产生数据错误或数据丢失。存储控制芯片能够通过数据存储管理和数据纠错，有效降低上述数据错误或数据丢失的概率，增强存储颗粒使用时的可靠性。同时，存储控制芯片能够对数据在存储单元间进行有效分配并优化其利用效率，控制存储颗粒的擦除和读写管理，并通过灵活分配和调度以实现存储颗粒的均衡使用，有效延长存储颗粒的使用寿命，提高存储颗粒的数据存储性能。此外，终端应用客户在设计各类主机时，产品功能及应用场景各不相同，所采用的不同类型存储协议组合及其协议版本也有较大差异。存储协议约定了主机与存储器产品的通信交互和数据传输规则，而存储控制芯片可通过处理各类不同存储协议并根据不同存储颗粒的特点确定合适的数据管理方式，进而提高主机通信稳定性和数据传输效率，降低存储颗粒开发的复杂度，使得存储颗粒厂无需在设计存储颗粒时考虑不同应用场景下存储协议的适配。 由于存储控制芯片具有对存储颗粒的多通道并行管理能力，单颗存储控制芯片可控制、管理和调度多颗存储颗粒，并以增加同时管理的通道数量或存储颗粒数量的方式扩展存储器产品的整体容量。目前，存储器产品的结构通常由单颗存储控制芯片和一到多颗存储颗粒组成。 当存储器产品使用多颗存储颗粒或单颗粒容量变大时，存储控制芯片成本在存储器产品总成本的占比可能相对下降;但存储器产品对存储控制芯片控制和调度能力要求也显著提高，存储控制芯片的技术难度、产品附加值及产品价格也会同步提升。 六、 行业下游分析 2019年之后，我国5G商用加速；2020年后新冠疫情居家线上办公、网课需求大增；加上疫情之后人们健康意识提高，外出运动等活动增加等，使得我国5G手机、平板电脑以及可穿戴设备等消费电子出货量逐年增长，进而拉动了我国存储芯片需求的持续旺盛，从而使得我国存储芯片市场规模2019年到2021年继续呈现逐年增长态势。 近年