2024年存儲行業(yè)深度報告：存儲行業(yè)景氣度拐點已至-AI國產(chǎn)化需求復(fù)蘇帶來新周期

2024年存儲行業(yè)深度報告：存儲行業(yè)景氣度拐點已至_AI國產(chǎn)化需求復(fù)蘇帶來新周期存儲芯片千億市場規(guī)模，DRAM和NAND為主流品類信息儲存媒介不斷變化，NAND和DRAM為當(dāng)前主流上世紀(jì)60年代，ICT產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，存儲芯片行業(yè)萌芽。當(dāng)時主要產(chǎn)品是超低容量DRAM芯片，用于計算機內(nèi)存。70年代，EPROM和EEPROM芯片問世。這一階段信息產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)“低基數(shù)高增速”發(fā)展，數(shù)據(jù)存儲需求較小，僅數(shù)十億美元市場規(guī)模。90年代開始，NORFlash芯片崛起，用于存儲固件和數(shù)據(jù)。NORFlash與DRAM形成存儲芯片市場的兩大支柱?？傮w市場規(guī)模達數(shù)百億美元。21世紀(jì)以來，NANDFlash迅猛發(fā)展，用于固態(tài)硬盤等大容量存儲。NANDFlash與DRAM并駕齊驅(qū)，共同主導(dǎo)存儲芯片市場。同時，NORFlash市場地位被NANDFlash取代，存儲芯片市場規(guī)模已達到近千億美元。在存儲行業(yè)產(chǎn)品的市場占有率方面，DRAM以超過50%的份額穩(wěn)居第一，緊隨其后的是NAND，占比約為35%。Nor產(chǎn)品則保持穩(wěn)定，維持著約2%左右的市場份額。其他產(chǎn)品如EEPROM和SRAM等則各自占據(jù)約1%的市場份額。DRAM：是一種動態(tài)隨機存取存儲器，它使用電容來存儲數(shù)據(jù)。DRAM需要周期性地刷新數(shù)據(jù)。FLASH：是一種非易失性存儲器，它使用浮動?xùn)烹娙輥泶鎯?shù)據(jù)。在存儲行業(yè)，市場集中度較高。主要是由于幾家大型半導(dǎo)體公司掌握了大部分市場份額。DRAM（動態(tài)隨機存取存儲器）和NANDFLASH是存儲行業(yè)的兩個主要細分市場。2023年的DRAM市場中，三星和SK海力士合計共占比約67%的市場份額，美光占比28.5%，剩余不到10%的市場份額由南亞、華邦等廠商占據(jù)。2023年的NANDFLASH市場中，三星和SK海力士共占比49.5%的市場份額，鎧俠占比21.6%，美光占比10.3%。DRAM發(fā)展路徑：向傳輸高速、低功耗演進DRAM自上世紀(jì)六十年代問世以來，一直在電子行業(yè)中扮演著至關(guān)重要的角色。這種存儲技術(shù)通過存儲托盤在電容器的狀態(tài)來實現(xiàn)存儲數(shù)據(jù)，具有高密度和相對密度的優(yōu)勢。在發(fā)展過程中，按照應(yīng)用場景，DRAM分成標(biāo)準(zhǔn)DDR、LPDDR、GDDR三類。JEDEC定義并開發(fā)了這三類標(biāo)準(zhǔn)，以幫助設(shè)計人員滿足其目標(biāo)應(yīng)用的功率、性能和尺寸要求。同時，多年來各類型內(nèi)存技術(shù)隨著市場需求創(chuàng)新迭代，同時也在這個過程中不斷衍生出新的技術(shù)品類，比如HBM、LPCAMM等，驅(qū)動DRAM行業(yè)持續(xù)向前。高傳輸速率和低功耗是未來DRAM發(fā)展的方向?？梢钥吹?，最新一代DDR5擁有超高頻寬及低功耗優(yōu)勢，不僅傳輸速率能增加50％，工作電壓亦由DDR4的1.2V下降至DDR5的1.1V，能夠提高整體系統(tǒng)能源效率。此外，DDR5模塊配置電源管理IC，直接單獨在DIMM模塊上執(zhí)行電源控制，能夠獲得更加穩(wěn)定的電源，并具備較佳的訊號完整性，進而優(yōu)化能源效率。在技術(shù)節(jié)點上，廠商正逐步極限物理制程演進。在DRAM技術(shù)方面，美光推出1β（1-beta）制程技術(shù)應(yīng)用于16Gb容量版本的DDR5內(nèi)存。美光1βDDR5DRAM在系統(tǒng)內(nèi)的速率高達7,200MT/s，現(xiàn)已面向數(shù)據(jù)中心及PC市場的所有客戶出貨?；?β節(jié)點的美光DDR5內(nèi)存采用先進的High-KCMOS器件工藝、四相時鐘和時鐘同步技術(shù)，相比上一代產(chǎn)品，性能提升高達50%，每瓦性能提升33%。NAND發(fā)展路徑：高密度存儲和3D堆疊為主要趨勢HDD存儲是“磁頭+馬達+磁盤”的機械結(jié)構(gòu)，SSD則為“閃存介質(zhì)+主控”的半導(dǎo)體存儲結(jié)構(gòu)。相比HDD早期發(fā)展，SSD是最近10年才呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長的存儲方式，SSD存儲方式在功耗和性能上相較HDD均有較好表現(xiàn)。最早的RAMSSD可追溯至1976年，Dataram公司出售名為BulkCore的SSD。隨后幾十年間，HDD在存儲數(shù)據(jù)方面仍是主流選擇，從20世紀(jì)90年代末開始，部分廠商開始進入SSD的制造。三星為第一家選擇進入SSD的巨頭廠商，于2005年宣布進入SSD，隨后東芝、美光、希捷、WD相繼宣布進入SSD領(lǐng)域，SSD市場于2010年進入繁盛階段，2013年起，PcleSSD進入消費者市場，2014年SDD軟件生態(tài)并購企業(yè)級存儲，2015年，英特爾宣布開發(fā)出新型處理器3DXpoint，2018年QLC開始應(yīng)用于企業(yè)級市場，2019年，YMTC推出32層的XtackingNAND樣品，隨后幾年3DNAND開始不斷演進。多輪周期嵌套，AI需求正在創(chuàng)造行業(yè)第五輪周期起點觀歷史周期之輪回，存儲芯片現(xiàn)底部回暖趨勢2000年到2023年，全球的半導(dǎo)體銷售額不斷增長，從最初的約180億美元的規(guī)模上升至2023年的約400億美元的市場規(guī)模，期間的年復(fù)合增長率平均保持在20%左右。在2009年隨著智能手機的出現(xiàn)，改變了人們的生活方式，全球半導(dǎo)體行業(yè)也迎來了爆發(fā)式的增長。2014年，4G手機元年的到來和通訊技術(shù)的升級，云計算、可穿戴設(shè)備、VR/AR等更多種新型人機交互方式的出現(xiàn)，使得行業(yè)對各類半導(dǎo)體需求快速增長。從存儲芯片來看，3-4年時間約為一個周期，當(dāng)前處于第五輪周期起點。從2000年之后，存儲行業(yè)周期表現(xiàn)明顯，電子消費品的創(chuàng)新能快速提升存儲芯片的整體需求，以2000、2009、2017年為例，是互聯(lián)網(wǎng)時代、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算大規(guī)模投入的三個重要窗口期。而2004年和2020年的PC迭代與手機的換機周期導(dǎo)致市場反彈較為疲軟，同時在各個周期環(huán)節(jié)中，供給端的縮量增價等行為往往滯后于需求的快速爆發(fā)，因此在價格周期底部布局能夠獲得較大彈性。存儲公司的股價、存儲合約價格和庫存存在著一定的相關(guān)性。2001年-2022年區(qū)間，美光公司的股價和庫存整體呈現(xiàn)向上的趨勢。將美光公司股價、存儲合約價和庫存水平三組數(shù)據(jù)在Eviews進行相關(guān)性分析，股價和合約價的相關(guān)性呈現(xiàn)中等相關(guān)（0.46），股價和庫存的相關(guān)性為較強相關(guān)（0.59）。僅將股價和庫存兩組數(shù)據(jù)擬合為強相關(guān)（0.75）。股價的攀升先于庫存最高點，在庫存達到高點后，股價持續(xù)反彈，接著存儲合約價微跌或者橫盤、基本企穩(wěn)。之后存儲價格和股價共同處于緩慢上升。供需格局逐步改善，存儲芯片價值穩(wěn)步提升23年上半年存儲行業(yè)整體處于下行區(qū)間，三星、SK海力士、美光、西部數(shù)據(jù)和鎧俠等廠商紛紛宣布減少產(chǎn)能，廠商降低關(guān)于存儲業(yè)務(wù)的資本性支出。各大廠商不約而同的減產(chǎn)計劃促使存儲周期提前，在存儲需求不斷擴大的前提下，存儲芯片的價格將會上升，提前進入復(fù)蘇周期。供給端減產(chǎn)持續(xù)，供應(yīng)缺口預(yù)期在24Q2到來。目前根據(jù)測算，自2023年起，海外廠商的產(chǎn)能利用率和資本支出已顯著減少。預(yù)計2023年DRAM市場整體供給減少3.4%；NANDFalsh整體供應(yīng)減少7.7%，其中23Q3-Q4季度為原廠減產(chǎn)窗口期。傳統(tǒng)領(lǐng)域存儲容量逐步提升，AI等新藍海帶來新需求智能手機的迭代升級將加大對LPDDR5/5X的存儲需求。2023年上半年從各個手機品牌發(fā)布會看，采用高容量UFS4.0和LPDDR5/5X的智能手機成為了產(chǎn)品賣點。2023年下半年，新款旗艦智能手機型號對UFS4.0和LPDDR5X的需求非常明確，會引起對存儲的高度需求。即將發(fā)布的旗艦智能手機，例如驍龍8Gen3，都配備了頂尖的嵌入式存儲產(chǎn)品UFS4.0、LPDDR5X。根據(jù)IDC的數(shù)據(jù)，2023年中國智能手機市場價格段延續(xù)K形分化趨勢。600美元（約合4,306元）以上高端市場份額達27.4%，同比增長3.7個百分點。同時200美元（約合1,435元）以下低端市場份額恢復(fù)到27.5%，同比增長5.2個百分點。從趨勢來看，2019年-2023年，400-600美元（約合2,870元-4,306元）價格端的手機銷量持續(xù)下滑，2023年只有10.4%。我們認(rèn)為，高端消費人群維持購買力的同時，更多中端用戶開始升級選擇旗艦產(chǎn)品來延長換機周期。同時隨著各品牌旗艦機手機從LPDDR5升級為LPDDR5X，銷售額市場更為龐大的中低手機市場也會隨著LPDDR5的價格下降，逐步從LPDDR4X升級為LPDDR5。從而使得智能手機總量上對LPDDR5的需求更大。供需格局逐步改善，存儲芯片價值穩(wěn)步提升早期產(chǎn)業(yè)鏈呈現(xiàn)“美-日-韓”轉(zhuǎn)移趨勢日本公司在1970至1980年代因政府研發(fā)投資及1976年成立的超大規(guī)模集成電路技術(shù)研究協(xié)會崛起，推動了電子束光刻技術(shù)發(fā)展，1988年占全球市場51%。然而，90年代末，日本難適應(yīng)專業(yè)化轉(zhuǎn)變。1986年美日半導(dǎo)體協(xié)議下的貿(mào)易摩擦和適應(yīng)不良導(dǎo)致日本市場份額下降，為韓國及其他國家半導(dǎo)體公司崛起鋪路。韓國存儲半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的崛起始于1983年三星的第一代64KDRAM生產(chǎn)。90年代，三星進一步鞏固了其在DRAM市場的地位，并在2000年代初期推出了閃存技術(shù)，進一步增強了其市場優(yōu)勢。2009年，SK海力士推出了世界上第一款64GBNAND閃存。近年來，三星和SK海力士持續(xù)推出創(chuàng)新產(chǎn)品，如三星的V-NAND技術(shù)和SK海力士的LPDDR5TDRAM。NAND：3D多層堆疊已是大勢所趨3DNAND技術(shù)的興起標(biāo)志著2D到3D的大勢所趨。在過去，為了提高存儲密度，2DNAND通過在平面上微縮晶體管尺寸來實現(xiàn)，但這一方法已經(jīng)接近了物理極限，導(dǎo)致其發(fā)展面臨瓶頸。為了在保持性能的同時提升存儲容量，3DNAND逐漸成為主流技術(shù)。據(jù)預(yù)測，到2025年，3DNAND將占據(jù)閃存總市場的97.5%。目前，TLC（Triple-LevelCell）和QLC（Quad-LevelCell）是NAND的主流產(chǎn)品，兩者合計占據(jù)了市場份額的95%。根據(jù)Gartner的數(shù)據(jù)，2019年SLC（Single-LevelCell）NAND市場規(guī)模達到了16.7億美元，約占整體NAND市場的3%-4%左右。DRAM面臨制程難題：單元縮小將面臨難題當(dāng)前，存在8F2和6F2DRAM單元，包括1T晶體管和1C電容器。未來，DRAM將繼續(xù)采用1T+1C設(shè)計，但由于制程和結(jié)構(gòu)限制，DRAM制造商正專注于發(fā)展4F2單元結(jié)構(gòu)。在10nm級及以上的DRAM單元設(shè)計中，需要引入創(chuàng)新的工藝、材料和電路技術(shù)，如高NAEUV、4F2、1TDRAM、柱狀電容器、超薄高-k電容介質(zhì)以及低-kILD/IMD材料。預(yù)測DRAM廠商的D/R趨勢表明，若堅持6F2DRAM單元和1T+1C結(jié)構(gòu)，2027-2028年將成為10nmD/R的終點。面對挑戰(zhàn)，如3DDRAM、減少行選通問題、低功耗設(shè)計、刷新管理、低延遲、新功函數(shù)材料、HKMG晶體管和片上ECC等，DRAM單元縮小將面臨難題。速度和感應(yīng)裕量被廣泛追求，例如三星在DDR5和GDDR6中采用的HKMG外圍晶體管技術(shù)即優(yōu)化BL感應(yīng)裕量和速度。國內(nèi)各領(lǐng)域均有廠商布局，關(guān)注優(yōu)質(zhì)國內(nèi)存儲廠商兆易創(chuàng)新：業(yè)務(wù)穩(wěn)健增長，多業(yè)務(wù)齊頭并進兆易創(chuàng)新在存儲、MCU、傳感器產(chǎn)品方面的業(yè)務(wù)發(fā)展呈現(xiàn)不同的趨勢。存儲業(yè)務(wù)：公司的主營來源，2022年占總收入的59.36%。然而，由于消費市場需求下滑，2022年的收入占比相比前一年有所下降。MCU業(yè)務(wù)：業(yè)務(wù)持續(xù)增長，2022年實現(xiàn)收入約28.29億元。在過去五年中，MCU業(yè)務(wù)年均復(fù)合增長率達到了63%。這種增長得益于公司在工業(yè)和網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域產(chǎn)品布局，收入增長彌補了消費領(lǐng)域的下滑。傳感器業(yè)務(wù)：傳感器業(yè)務(wù)的收入相對穩(wěn)定，但由于2022年終端需求下滑，收入略有減少。在毛利率方面，存儲和MCU業(yè)務(wù)由于產(chǎn)品市場需求增加和下游產(chǎn)品及客戶結(jié)構(gòu)的持續(xù)優(yōu)化，毛利率保持較高水平。2022年，存儲和MCU的毛利率分別為40%和65%。相比之下，傳感器產(chǎn)品的毛利率因價格降低和下游需求疲軟而呈現(xiàn)下降趨勢。北京君正：“存儲+模擬+互聯(lián)+計算”一體化發(fā)展北京君正成立于2005年，由國內(nèi)最早進行國產(chǎn)微處理器研發(fā)的團隊創(chuàng)立，公司自創(chuàng)立以來一直采用Fabless的商業(yè)模式，收購矽成之前，一直是國產(chǎn)32位嵌入式CPU芯片及配套軟件平臺的領(lǐng)先企業(yè)，2011年5月，公司在深交所創(chuàng)業(yè)板上市。從公司的歷史進程上來看，公司起家于自主研發(fā)的CPU技術(shù)。公司最早在生物指紋識別、便攜電子教育類產(chǎn)品、PMP（便攜式播放器）領(lǐng)域大放異彩。隨著智能手機產(chǎn)品在消費電子領(lǐng)域的異軍突起，公司經(jīng)營在短期內(nèi)業(yè)績放緩，隨后公司戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型AIOT市場，依靠公司多年在多媒體編碼技術(shù)、AI算法等領(lǐng)域的持續(xù)投入，形成多項核心競爭力，在智能可穿戴設(shè)備、智能家居、二維碼、智能門鎖領(lǐng)域與多家行業(yè)龍頭合作，公司多項產(chǎn)品能力得到認(rèn)可。2020年5月，公司并表北京矽成，并購后公司實現(xiàn)平臺化發(fā)展，實現(xiàn)擁有存儲、模擬、互聯(lián)、計算的一體化平臺IC企業(yè)。瀾起科技：全球內(nèi)存接口芯片龍頭企業(yè)公司深耕于內(nèi)存接口芯片領(lǐng)域，主要產(chǎn)品包括從DDR2-DDR5全系列內(nèi)存接口芯片。瀾起科技股份有限公司于2004年成立，2013年9月在納斯達克上市，2014年底退市并由浦東科技和中國電子共同收購?fù)瓿伤接谢?。產(chǎn)品下游主要為DRAM存儲器，最終被應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、云計算和