存储控制芯片技术服务行业企业市场现状及竞争格局

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存储控制芯片技术服务行业发展基本情况 一、 存储器发展趋势 在中国互联网+、大力发展新一代信息技术和不断加强先进制造业发展的战略指引下,国内信息化、数字化、智能化进程加快,用户侧的视频、监控、数字电视、社交网络等应用和制造侧的工业智能化逐渐普及,刺激存储芯片的市场需求快速增长。此外,5G、物联网、数据中心等新一代信息技术在中国大规模开发及应用,也催生了我国对存储器的强劲需求。此外,随着我国逐渐成为全球最大的消费类电子市场,其庞大的消费群体及旺盛的消费需求,吸引全球集成电路产业向中国市场转移,提升并丰富了我国集成电路产业链。同时,产业政策的支持吸引一大批高端人才回国发展,人才聚集使得国内企业逐步积累了自主知识产权和核心技术,为存储器的提供了产业基础,推动自给率提升,为行业带来新的发展机遇。 随着互联网+战略的不断推进,互联网与各行各业的融合程度也在不断加深,数据在行业发展中的战略地位也越来越突出,用户对数据给予了前所未有的重视,数据体量的增速将呈现指数增长态势。数据量的增加以及数据类型的不断丰富,直接推动了大数据产业以及包括数据存储。 我国信息消费蓬勃发展,网民数量超过7亿,移动电话用户规模已经突破13亿,均居世界第一。政府部门、互联网企业、大型集团企业积累沉淀了大量的数据资源。我国已成为产生和积累数据量最大、数据类型最丰富的国家之一。 随着互联网+战略的不断推进,互联网与各行各业的融合程度也在不断加深,数据在行业发展中的战略地位也越来越突出,用户对数据给予了前所未有的重视,数据体量的增速将呈现指数增长态势。数据量的增加以及数据类型的不断丰富,直接推动了大数据产业以及包括数据存储设备行业在内的细分行业的发展。 存储器是计算机系统中的记忆设备,用来存放程序和数据,其利用磁性材料或半导体等材料作为存储介质,实现程序和数据的存储。在计算机的运算过程中,输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都会保存在存储器里,可以说存储器是现代信息技术发展的核心部件之一。 二、 存储器行业概况 存储器(Memory)是用来存储数据、信息和各类程序软件的记忆部件。依据存储介质不同,可以分为半导体存储、磁性存储和光学存储;其中,半导体存储器是以半导体电路作为存储媒介、用于保存二进制数据的记忆设备,是市面上的主流存储器,具有体积小、存储速度快、存储密度高、与逻辑电路接口容易等优点,被广泛应用于各类电子产品中。 目前,存储器行业已经发展成为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5529.61亿美元,同比增长25.6%。其中存储器的市场规模接近1600亿美元,是半导体中规模最大的子行业,占比超过1/4。 根据观研报告网发布的《》显示,目前,存储器行业已经发展成为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5529.61亿美元,同比增长25.6%。其中存储器的市场规模接近1600亿美元,是半导体中规模最大的子行业,占比超过1/4。 三、 半导体存储器行业 半导体存储器是指通过对半导体电路加以电气控制,使其具备数据存储功能的半导体电路装置。因其具有存取速度快、存储容量大、体积小等优点,被广泛应用于数据中心、网络通信、消费电子、汽车电子、工业电子等行业,是电子信息时代的关键记忆设备。 根据世界半导体贸易统计协会(WSTS)统计,2021年全球半导体市场规模为5,558.93亿美元。其中,半导体存储器市场规模为1,538.38亿美元,占全球半导体市场规模的比例为27.67%。随着未来存储在企业、数据中心、工业及车规等应用场景的快速发展,半导体存储器市场将保持持续增长趋势。根据Yole的预测,全球半导体存储器市场规模在2022-2027年将保持8%的增速,并预计在2027年达到2,600亿美元。 半导体存储器市场中,DRAM和DFLASH占据主导地位。依据Yole的数据,2021年DRAM市场份额约占半导体存储器市场的56%,DFLASH市场份额约占半导体存储器市场的40%。 四、 存储器行业市场发展趋势 我国存储器市场主要集中在DARM和DFlash领域。在存储器细分市场,光存储和磁存储逐渐往企业级市场方向发展,其中光存储目前在企业级市场应用快速发展,很大程度地拉动了整个存储器市场的发展。据资料显示,2020年我国存储器行业市场规模为3223亿元,同比增长11.9%。 中国拥有庞大内需市场优势,目前已成为全球最大集成电路消费市场。中国集成电路产业是获得中国政府大力支持的一个战略性产业,历年集成电路设计公司规模持续增长及设计能力显著提升。尽管中国集成电路设计公司的平均规模仍落后于世界顶尖的集成电路企业,但差距已日益缩小。 存储器作为我国集成电路产业中占比最大的领域之一,势必会在我国信息产业发展中扮演极为重要的角色,而云计算、物联网、大数据等领域的布局,集成电路相关政策的发布,更是为存储器产业发展奠定了市场、政策等基础。 据统计,存储器在整个半导体市场规模中的占比超过三分之一,智能手机等消费级产品的存储容量配置持续提升,数据中心对存储耗用量也在持续提升,整体存储位元的需求持续增长。 在中国互联网+、大力发展新一代信息技术和不断加强先进制造业发展的战略指引下,国内信息化、数字化、智能化进程加快,用户侧的视频、监控、数字电视、社交网络等应用和制造侧的工业智能化逐渐普及,刺激存储芯片的市场需求快速增长。此外,5G、物联网、数据中心等新一代信息技术在中国大规模开发及应用,也催生了我国对存储器的强劲需求。此外,随着我国逐渐成为全球最大的消费类电子市场,其庞大的消费群体及旺盛的消费需求,吸引全球集成电路产业向中国市场转移,提升并丰富了我国集成电路产业链。同时,产业政策的支持吸引一大批高端人才回国发展,人才聚集使得国内企业逐步积累了自主知识产权和核心技术,为存储器的提供了产业基础,推动自给率提升,为行业带来新的发展机遇。 五、 存储器行业发展情况和未来发展趋势 (一)存储器产品对存储控制芯片的依赖性不断加强 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。 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。以架构升级为例,按照每个存储单元可存储数位量不同可分为SLC、MLC、TLC、QLC等,TLC架构虽单元容量为SLC架构存储颗粒的3倍,但其使用寿命(即可擦写次数)仅为SLC的1/20,可靠性也同步降低,对数据纠错要求(ECC)从1~4bit增加到72bit。 DFLASH的技术发展特点,决定了存储颗粒在应用时对存储控制芯片的要求越来越高,依赖性也越来越强,对存储控制技术和存储控制芯片设计能力提出了更高的要求。存储颗粒厂需要与存储控制芯片企业达成深度合作,邀请存储控制芯片企业更早、更深入地参与对新型存储颗粒的协议标准制定、特性定义等环节中,探索相应存储控制技术和应用落地的可行性、反馈样品测试结果并提出分析和优化建议,尽快研发形成与之配套的存储控制芯片设计方案、固件算法、量产工具等,从而高效实现对新型存储颗粒的商业化应用。 (二)新型存储器产品的衍生进一步提升了存储控制芯片的价值 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。 计算型存储是指利用存储控制芯片的算力,将原本由主机CPU执行的部分数据处理任务交由存储控制芯片完成,减少了CPU的计算负担。计算型存储擅长处理数据密集型应用,在数据库管理、视频处理、人工智能层和虚拟化等场景的数据处理和数据加速中,相对CPU而言具有更快的响应时间和更低的时延,能够节省带宽,降低能耗,且由于数据在存储器内部进行处理,可实现较高的安全性和隐私性。 计算型存储由全球网络存储工业协会(SNIA)进行标准化定义和推广,并得到三星电子、Intel、英伟达、IBM等行业领先企业的支持和应用。2020年11月,Xilinx与三星电子宣布推出三星SmartSSD计算存储驱动器(CSD),是业界首款可定制、可编程的计算存储平台,其将计算功能推进至存储器中,可为各类应用加速,增速达10倍以上。 分布式存储指把数据分散存储到多个存储服务器上,并把分散的存储资源整合成虚拟存储设备,有效提高存储系统的存储读取效率。随着云计算、大数据、人工智能的发展,海量的数据使得分布式存储逐渐替代传统单个存储服务器存放所有数据的方式。以高密度DFLASH存储颗粒和高性能存储控制芯片组成的存储系统,是分布式存储的主流方案和未来演进方向。利用高性能存储控制芯片的存储控制技术和智能存储颗粒管理,可实现高性能、低延迟且完整的存储功能,并提供有效的数据去重、压缩和稳定的数据保护功能,满足大数据分析、视频监控、高性能计算、工业互联网、医疗影像、虚拟化云计算等非结构化数据量大、数据价值高、存储工作负载特点多样化等特点的新型应用场景。华为发布的全系列分布式存储可实现91.6%的最高硬盘空间利用率,稳定时延小于1ms,支持4,096节点扩展,满足多样性数据分析业务需求,灵活按需购买与部署,节省空间和能耗,可降低30%TCO(总拥有成本)。 持久内存(PersistentMemory)由新型存储颗粒和新型存储控制芯片实现,在现有存储层次结构中新增一个介于内存和固态硬盘之间的层级,提供了相同成本下比内存更大的存储容量、比固态硬盘更低的访问延迟。持久内存适用于高性能、大容量、持久性等存储工作负载特点的应用场景,擅长处理人工智能、机器学习、高性能计算等工作任务。主机CPU在执行工作任务时,可直接访问持久内存,无需在内存和固态硬盘间来回切换数据块。该结构可降低成本较高的内存使用需求,提高固态硬盘的利用率,以适应不同的数据类型、技术需求和预算限制。 为了充分利用持久内存的特性,构建于PCIe逻辑和物理层级之上、可对持久内存进行标准化管理、更好发挥持久内存的价值的CXL协议成为主流接口发展方向。基于CXL的新型存储控制芯片,实现了CXL协议中定义的多种新型存储协议,可支持内存、持久内存等,扩展存储容量,并支持资源共享(内存池)和交换,提升数据的高效处理和系统运算速度,使得持久内存得以快速应用落地。 (三)第三方存储控制芯片企业在存储控制芯片市场主导地位开始显现 近年来,存储器行业专业化分工程度不断加深,第三方存储控制芯片企业不断发展壮大,存储控制技术积累持续加深,可支持的存储协议和存储颗粒类型不断丰富、可覆盖的应用场景快速增加,存储控制芯片的出货量增长迅速。同时,随着存储应用场景的不断扩展以及市场需求量的增加,存储器产品在网络通信设备、家用电器、汽车电子、物联网硬件、影像监控、工业控制、商用设备等细分领域渗透率持续提高,存储模组厂的市场份额不断扩大,第三方存储控制芯片企业来自存储模组厂的采购需求也增长迅速。第三方存储控制芯片企业和存储颗粒厂在存储控制芯片市场形成了显著的互补和扩展关系。以消费级SSD存储控制芯片市场情况为例,根据闪存市
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