存储行业分析报告：供需格局、未来展望、产业链及相关企业梳理
自2022年2月下旬以来，存储行业已经历超13个月的下行期；需求端，尽管PC、手机等出货量仍处于低迷状态，但随着数据量的爆发式增长，单机存储需求量仍在逐年攀升，预计2023年存储位元需求仍呈增长之势；供给端，原厂缩减资本开支、降低产能利用率，行业库存持续去化，本轮存储供过于求的局面将逐步缓解，存储价格有望于2023H2触底，存储底部渐近，复苏可期。
根据IC sight数据，2011年全球DRAM市场规模为296亿美金，而2022年全球DRAM市场规模将达758亿美金，CAGR达8.9%。根据中金企信统计数据，预计到2025年全球NAND Flash市场规模有望达到931.9亿美元，2021年至2025年CAGR增速7.4%，其中三星依旧占领较大的市场份额，但还未形成绝对的寡头地位。国内存储行业链公司有望持续发展，国产化替代空间广阔。
以下我们将对存储行业具体展开分析，从行业概况、当前供需格局、产业周期复盘出发，对当下国内外市场产业格局、技术趋势、产业链及相关企业展开具体论述，并以此为基础对行业前景进行展望，希望对大家全面了解存储行业有所启发。
01
行业概况
1、存储器原理及分类
原理：存储器通过使用地址编址和电子静态存储技术实现存储和读取数据，通常被组织成一个二维矩阵，其中的每个单元称为一个存储位置。在计算机需要读取或写入数据时，向存储器发送地址信号，通过数据总线与存储器进行数据的传输。
分类：存储器按存储介质可以分为光学存储器、半导体存储器以及磁性存储器。其中半导体存储器主要基于半导体技术，通过电线控制电信号的流量来存储和读取数据。
半导体存储器按照掉电后数据是否保存，分为易失性存储和非易失性存储。易失性存储主要以随机存储器RAM为主，分为SRAM和DRAM两类，SRAM（静态随机存储器）不需要周期性地刷新，速度比较快，但成本也较高，是利基产品。DRAM（动态随机存储器）需要周期性地刷新，它的速度较慢，但成本较低。目前市场上主流RAM产品是DDR4，广泛应用于个人电脑、服务器等计算机系统。
非易失性存储最常见的是NAND Flash和NOR Flash。NAND Flash是Flash存储器主流产品，占据近95%市场份额，具有容量大、成本低、速度快等优势，广泛应用于消费类电子产品，如手机、平板电脑、数码相机等。NOR Flash主要优点是读写速度快，主要应用于特殊用途设备，如军事、航空航天、工业控制。
2、行业发展演变
早期信息存储以纸张、磁性媒介为主。早期的信息存储主要依靠纸张，1725年法国人发明了打孔卡和打孔纸带，这是最早的机械化信息存储形式。1928年磁带问世，磁性存储时代开始，随后在1932年，硬盘驱动器前身即磁鼓内存问世，存储容量约62.5千字节。1936年，世界上第一台电子数字计算机诞生，使用真空二极管处理二进制数据，使用再生电容磁鼓存储器存储数据，但体积庞大。1946年，第一个随机存取数字存储器诞生，存储容量4000字节，因体积过大后来被1956年IBM发明的硬盘驱动器（HDD）替代。随后，1965年只读式光盘存储器普及。
半导体存储技术发展已有半个世纪。1966年动态随机存取存储器（DRAM）问世，存储器进入半导体时代，最早单颗裸片（Die）容量为1kb，如今已达16Gb及以上。直到1980年，东芝发明了闪存（Flash），此后90年代，先后出现了USB、SD卡等多种Flash应用。2008年，3D NAND技术萌芽，到2014年正式商用量产。由此看，半导体存储器发展已有55年，其中DRAM发展已有55年，Flash发展已有40年， 2D NAND和3D NAND技术差别巨大，实际上3D NAND发展历史仅仅十余年，技术成熟度远不如DRAM。
3、成长空间：数据量爆发驱动存储需求增长得益于人工智能、物联网、云计算、边缘计算等新兴技术在中国的快速发展，中国数据正在迎来爆发式增长。据此前IDC预测，预计到2025年，中国数据圈将增长至48.6ZB，占全球数据圈的27.8%，成为全球最大的数据圈。数据中心驱动存储需求增长。随着数据量的大规模增长，存储设备在数据中心采购的BOM中占比进一步提升，美光曾提及，目前存储芯片在数据中心采购中比例约为40%，未来预计将提升至50%。数据中心将成为引领存储市场增长的重要引擎。
4、行业特性：存储行业具有产品高度标准化、重资产、强周期、高度垄断的特征产品高度标准化：存储器的生产是对基本工作单元的重复生产，因此，存储器有着产品标准化程度高、一致性强、用户粘性弱、同类产品可替代性强的属性。从存储器技术发展的路线图来看，NAND完成了从2D产品向3D产品的转化，技术上不再追求制程的突破，更加侧重于叠层的增加；DRAM产品的制程进展也呈放缓之势，我们认为10nm级的制程工艺，在未来很长一段时间内将是DRAM的主流工艺水平。尽管当前存储行业技术工艺依旧遵循摩尔定律，但整体先进制程的进展是趋缓的。重资产、强周期：存储拥有着很强的技术和生产壁垒，而产品高度标准化、同类产品可替代强（终端用户使用品牌意识不强）的特征需要厂商在生产端形成规模优势的同时，也能更加灵活的调整产品结构；故存储龙头选择以IDM的模式发展。从存储行业的资本开支可以看出，存储资本开支占营收体量的30-40%左右，因此，存储行业具有很强的重资产属性。随着数据量的持续膨胀，尽管存储位元的需求在持续增长，但由于供给端新增产能的集中释放（新增产线往往需要两年左右的时间周期）叠加库存的扰动，使得存储价格呈现“暴涨—暴跌”的周期性波动；而存储产品价格的“暴涨—暴跌”变化使得存储行业强周期。
高度垄断：存储行业是高度垄断的行业。其中，DRAM市场以三星、美光、海力士三分天下，2022Q4四季度三大厂商占据了95%的市场份额；NAND市场以三星、铠侠、西部数据、美光、海力士五家公司垄断市场（其中Kioxia和西部数据共用产线），2022Q4五家公司共占据97%的市场份额。
02
供需格局
1、供给侧扩产放缓，年内有望现供需平衡拐点
（1）三大厂商资本开支趋缓，关注减产进度
美光、海力士、三星三大厂商预计资本开支增速缓慢。2006年之后，美光、海力士、三星资本支出整体呈增长趋势，略有下降。2016-2020年出现较大波动，2020年后波动较小，整体增速放缓。
2022年后，三大厂商扩产计划放缓。2022年底美光宣布减产，2023年，DRAM的位元供应量或为负增长，NAND的位元供应量增长率可能为个位数。2022年后可投产的新建工厂较少，三大厂商扩产计划整体放缓。
（2）DRAM产能释放有限，年内有望迎来价格拐点
DRAM供给增速慢于需求增速，23Q3有望达到平衡。随着消费类产品去库存、整体消费能力和信心回升，2023年DRAM需求端有望重新恢复。DRAM供给端关注三星扩产动作，我们认为过度供给率将呈下降趋势，将带动整体行业价格触底回升。
2、需求侧仍有增量，关注服务器及算力提升机会
智能手机、服务器和PC是存储三大终端需求驱动力。在三者中，2021年智能手机DRAM位元需求占比最大，约为42%；服务器DRAM位元需求占比为38%，略逊于智能手机；PC占比不足20%。在NAND Flash方面，据Trend Force预估，2023年，智能手机仍为NAND Flash市场终端第一大需求，占比38%；PC和服务器分别占比21%和23%；虽然2021年汽车存储整体市场规模仅为手机存储市场的十分之一，但在智能网联汽车发展大趋势下，汽车存储领域发展迅速，有望为存储行业提供新的增长动能，根据预测，2021-2027年复合增长率将达18.6%。
（1）服务器CPU平台更新，拉动未来DRAM需求增量
新一代服务器CPU平台刺激换机需求，助推服务器需求增长，拉动DRAM需求未来增量。22Q3服务器出货量同比下滑15%，但23年服务器CPU更新将再度拉升终端需求。Intel新一代代号为Sapphire Rapids、采用10nm+制程的第四代至强可扩展处理器，有望于23Q1规模量产，且亚马逊、谷歌、Meta和微软等科技公司计划采购基于Sapphire Rapids的新平台，可预期Sapphire Rapids投放市场将会提振服务器DRAM的终端需求。另一厂商AMD新一款Zen4架构Genoa处理器也于2022年底前出货到OEM大厂，明年将推出针对原生云计算的Bergamo、技术及数据库运算的Genoa-X以及边缘终端及电信基建的Siena等处理器，争夺DDR5服务器市场份额。各大厂商陆续推进换机进程，有望进一步推动DRAM市场需求的增加。
DDR5渗透率的提高带动DRAM单台服务器位元需求快速增长，预估2022年增速约42%；由于NAND Flash相较于DRAM更具价格弹性，目前供过于求状态下经历了均价连续多季下滑，可预期DDR5渗透率的提升将刺激服务器市场单台位元需求增长，TrendForce预估2023年enterprise SSD平均容量年成长率为26%。
ChatGPT带动算力规模大幅提升，推动存储芯片需求增长。ChatGPT发布之后迅速引起全球范围的广泛关注，各大厂商也相继宣布GPT模型开发计划。以GPT模型为代表的大模型训练和应用带来底层算力需求的显著提升，相应地，需要大量AI芯片为其提供算力支撑。训练AI模型需要规模庞大的数据集，在AI芯片中存储的数据越多，训练大模型的速度就越快，训练准确度也更高。因此，算力规模的提升，最终将带动存储芯片的需求增长。
（2）智能手机、PC出货量见顶，平均容量仍有增长空间
随手机容量规格提升，智能手机DRAM单机位元需求年成长仍能维持一定增长，据TrendForce预估，2023年mobile DRAM单机搭载容量年增速约5%；智能手机NAND Flash方面，5G智能手机渗透率逐步提升，叠加应用面高像素拍摄需求带来的更大存储容量配置。同时iPhone产品组合仍全线向更高容量升级，Android高端机种也跟进将512GB作为标准配备，中低端机种储存空间则随硬件规格持续升级而提高，整体智能手机市场平均位元需求仍有增长空间，预估2023年NAND Flash单台智能手机位元需求仍能维持22.1%的高水平增长。
22Q4PC出货量为6740万台，同比下跌28.1%；全年销量2.85亿台，比需求高峰（2021年）下滑16%，但与疫情前（2019年）相比全年出货量增长了7%，处于正常水平，但预期未来成长空间较小。从各类应用来看，高通胀持续冲击消费市场需求，故优先修正库存是品牌的首要目标，尤其前两年面对疫情造成的上游零部件缺料问题，品牌超额下订，叠加渠道销售迟缓，使得目前笔电整机库存去化缓慢，造成2023年笔电需求将进一步走弱。
PC DRAM方面，由于LPDDR5与DDR5持续渗透，DDR4与LPDDR4X于PC端应用的比重将进一步降低。但当前DDR5的价格仍相对较高，高额的定价或将成为限制PC单机搭载容量成长的一大因素，预估2023年PC DRAM单机搭载容量年增速约7%。但若明年DDR5原厂下调价格转趋积极，则可能带动单机搭载容量年增长上升至9%，取决于DDR5相较于DDR4的溢价空间能否有效收敛。
PC client SSD方面，预估平均搭载容量仅小幅上升11%，为近三年来最低。主要是过去两年疫情使笔电出货大增，同时也带动SSD搭载率增加；单台平均容量受过去SSD主控IC供应吃紧影响，积极推升平均容量成长。由于近两年笔电整机成本受到零部件涨价而不断提高，2023年PC品牌厂都规划较为保守的SSD容量位元需求，预估PC方面NAND Flash单机平均位元需求增长较小。
（3）智能电动车带来主流与利基型存储第二曲线
2022年全球汽车销量为8105万台，同比下跌1.98%，TrendForce预估2023年全球汽车市场有望恢复增长态势，达8410万台，实现年增长率3.8%。
高等级自动驾驶汽车，对车载存储容量、密度和带宽需求大幅提升。目前L1-L2级自动驾驶汽车主要采用LPDDR3或LPDDR4，带宽需求25-50GB/s，而对于L3级自动驾驶，带宽要求提升至200GB/s，L4级自动驾驶，带宽要求进一步上升到300GB/s，L5级自动驾驶，带宽要求达到500GB/s以上，预计将选用更高带宽的LPDDR5、GDDR6以简化系统设计。
当前车载市场中主要的存储应用包括DRAM（DDR、LPDDR）和NAND（eMMC和UFS等）。低功耗的LPDDR和NAND将成为主要增长点，负责芯片启动的NOR Flash需求也将持续提升；智能驾驶等级提升对专门用于车载ADAS浮点计算芯片的RAM产品GDDR的需求量也将有直接影响；更加强大的传感器和ADAS/AD集成系统、中央计算机和数字驾舱、事件记录系统、端云计算、整车FOTA等，要求存储空间走向TB级、存储密度和带宽大幅提升；自动驾驶汽车内外感知设备不断增加，包括前置摄像头、内视摄像头、高分辨率成像雷达、LiDAR等，也将大量使用高密度NOR Flash（QSPI、xSPI等，用于芯片启动）、DRAM（LPDDR3/4、LPDDR5、GDDR等），都为汽车存储市场提供了强大的增长动能。据Counterpoint预测，未来十年，单车存储容量将达到2TB-11TB，以满足不同自动驾驶等级的车载存储需求。
2022年车规级和工业类产品仍占据年度热度较高的品类，TI、Wolfspeed等半导体原厂巨头均在22Q4日历年的业绩会上发表声明称，“公司将会将未来的战略重点放在工业和汽车产品上，我们的工业和汽车品类客户正在越来越多的转向模拟技术和嵌入式技术，这种趋势已经导致并将继续导致车载存储位元需求的快速增长，并可预计这种上涨将明显快于其他市场的增长。”半导体原厂与下游企业向汽车存储芯片领域的战略倾斜，或许预示着汽车存储将快速成长为存储行业终端需求的一大支柱，为主流存储芯片和利基型存储芯片带来增长动力。
03
产业周期复盘
1、全球存储行业复盘：大市场与强周期并存
存储器为全球半导体第二细分市场，历史表现与全球半导体周期走势一致，但波动性大于整个行业。根据世界半导体贸易统计组织（WSTS）的数据，2021年全球半导体的市场规模为5559亿美元，同比增长26%。其中存储器细分赛道的占比为28%，市场规模为1538亿，同比增加31%。2023年全球半导体的市场规模预计将达到5566亿美元，同比减少4%。其中存储器细分赛道的占比将下滑到20%，市场规模将下降到1116亿美元，同比减少17%。从历史上看，半导体以及存储细分赛道呈现出趋同的周期性，但存储板块在一定程度上放大了行业整体波动性。2000年以来，全球半导体行业已经历多轮周期，当下我们正走在2021年以来的下行周期，周期底部渐行渐近。
半导体领域弹性最大的存储板块，有望在2023年下半年迎来止跌。回顾世界半导体贸易统计组织（WSTS）披露的历年全球半导体各板块销售同比增速，存储行业的营收增速从见顶到见底通常为1-2年：2H2006-1H2008，2H2020-1H2011，2H2014-1H2016，2H2017-1H2019。从上一轮周期看，存储板块的销售增速在2017年上半年见顶，2019年年中见底。本轮周期中，存储的销售增速在2021Q3见顶，2022年增速转负，但随着三大厂商陆续降价去库、削减资本开支等减少供给，同时汽车智能化快速推进，高端制造信息化升级驱动汽车、工业、医疗等行业强劲的市场需求，以及ChatGPT将大力推动数据中心建设均将带来大量存储器需求，预计存储板块有望在23Q3-23Q4迎来止跌。
2、全球存储公司复盘：寡头垄断市场，业绩兑现深受周期困扰
美光和海力士超过95%的营收来自DRAM和NAND Flash，而三星存储业务占比不足30%，因此我们以美光和海力士作为公司复盘的代表。
营收和营收增速比较：美光、海力士两家公司的营收通常以3-5年为一个周期，且呈现同涨同跌的趋势，主要由于存储产品同质化程度较高，且市场价格较为透明。2011-2014年期间智能手机、平板电脑等各类消费电子产品都处于渗透率提升初期，随着渗透率提升大幅提高了存储产品的需求量，美光和海力士的营收均实现大幅度增长。随着2015年产能逐渐释放，市场供应逐渐超过需求，存储器价格开始下跌，带动营收增速开始下滑。2016-2018年HPC、云计算、矿机等新应用的爆发，使得存储厂商迎来新一轮快速成长的周期。2020年以来5G智能手机更换潮以及疫情下数据中心建设拉动服务器需求上升，两家公司营收开启新一轮上升周期。2021年下半年开始，智能手机、电脑等消费电子需求持续疲软，存储市场价格持续下跌，美光和海力士的营收均出现大幅度下滑。
毛利率比较：存储芯片具有大宗商品的属性，供需错配导致存储商品价格呈现周期性波动，以美光和SK海力士为例，两家公司毛利率受存储价格强影响也呈现周期性波动，走势呈现高度趋同性。存储产品制程的不断演进，也在不断抬高每一轮周期的毛利率中枢，从2010年的10%到2016年的20%，再到最近的30%。从2021年开始，三星及海力士都全面采用EUV光刻机来制造1-alpha DRAM，而美光仍坚持使用193nm ArF浸润式光刻机，但美光也将在下一代DRAM产品中导入光刻机的使用。通常来看，EUV1-alphaDRAM传输速度在DDR4规格可至少提升到4266MT/s，在DDR5可至少提升到4800MT/s。而1-alpha的微缩制程工艺，可比1z制程工艺多生产25%的DRAM芯片。但由于1-alphaDRAM需要大约5-6EUV层，而每月处理10万的每个EUV1-alphaDRAM层就需要1.5－2台EUV光刻机，那5-6EUV层就需要8-12EUV机台，以每台EUV售价1.5亿美元来测算（远高于每台193nm ArF浸润式光刻机的6000万美元），每个月10万片1-alphaDRAM的产能就要额外投资15亿美元的EUV光刻机台，EUV光刻机资本开支的拉高，进一步增高竞争壁垒。因此，长期来看，DRAM行业将加剧垄断，抬高毛利率中枢。
归母净利润与净利率比较：2010-2013年美光和海力士经营上持续亏损，2013年后随着行业迎来拐点，两家公司实现扭亏为盈。但由于产品毛利率与行业景气周期高度相关，公司盈利能力波动较大。2013年美光收购日本尔必达，迎来盈利高光时刻，三季度净利润率高达60%。2018年由于高性能计算服务器、矿机等新应用场景带动需求快速成长，美光与海力士迎来净利润以及利润率的历史高点。本轮下跌周期起始于2021年下半年，随着存储芯片价格开始一路下跌，美光在2022年第三季度净利润转为负，是自2012年第三季度以来的首次季度亏损。
资本开支比较：从2010年开始，美光和海力士的资本开支随着营收规模的扩大而不断增加，但存在小周期内波动的现象。历史数据来看，存储厂商资本开支的下调，往往标志存储器价格即将触底。美光已公告削减资本开支以应对不断恶化的供需情况，2022年12月美光宣布将2023年资本开支下调到70-75亿，较2022年7月的数据继续下调5-10亿，整体削减约40%资本开支。海力士也宣布2023年将大幅度削减资本开支。
04
产业格局
1、全球市场：国外厂商垄断，行业高度集中
全球存储市场绝大部分份额由国外厂商占有，呈现寡头垄断格局，行业集中度较高。根据statista数据，截至2022Q3，全球DRAM市场几乎由三星、SK海力士和美光所垄断，CR3超过95%，三星、海力士和美光分别占比41%、29%和26%。全球NAND flash市场前三大厂商分别为三星、铠侠和海力士，2022Q3市场份额分别为31.4%、20.6%和13.0%，目前CR3市场份额达65%，CR6市场份额接近95%。
全球存储芯片市场被海外企业垄断。DRAM领域，三星、美光、SK海力士垄断了近95%的市场份额，行业集中度高，寡头明显。NAND领域，竞争格局较为分散，头部企业为三星，恺侠、西部数据、美光科技、英特尔紧随其后。NOR领域，中国台湾企业旺宏电子、华邦及大陆企业兆易创新，近五年来市占率位于全球前三，2022年三家公司合计市占率达到90.7%，NOR领域海外企业垄断程度最低。总体而言，存储芯片行业现有竞争者数量较少，行业集中度较高，在技术领域的竞争较为激烈，大部分市场被国外寡头垄断，国内公司处于相对落后的位置，但已在各个细分市场展开追赶。
三星、海力士、美光三大厂商在DRAM供给端占据龙头地位。根据Gartner，三大厂商出货量占比超过95%。三星占比最高，份额长期在40%以上。海力士占比约为30%，美光占比超过20%。
NAND Flash市场竞争较DRAM更加激烈。NAND Flash供给端存在三星、铠侠、美光、西部电子、海力士等多家厂商占据较大份额。三星占比最大，超过30%，其次为铠侠，占比为20%左右。美光、西部电子、海力士占比相差较小，均为10%-15%，存在小幅波动。
2、国内市场：存储行业布局在即，国产化迎来拐点
中国网信网公告对美光公司在华销售进行安全审查。根据2023年3月31日，中国网信网公告，为保障关键信息基础设施供应链安全，防范产品问题隐患造成网络安全风险，维护国家安全，依据《中华人民共和国国家安全法》《中华人民共和国网络安全法》，网络安全审查办公室按照《网络安全审查办法》，对美光公司（Micron）在华销售的产品实施网络安全审查。我们认为，随我国存储产业布局逐步完善，国内将对美光及一部分国外公司的依赖度逐渐降低，国内存储公司有望快速崛起。
国产化存储产业链迎来布局时刻。AI服务器带来存力硬件需求上行：根据数据测算，人工智能服务器中DRAM内容是普通服务器的8倍，NAND内容将是普通服务器的3倍，而大容量存储器将是算力数据迭代运算的重要基础。库存边际改善，价格修复在即：美光2023年Q2会计期末库存约为81.29亿美金，同比下降2.75%，有望持续改善。AI服务器有望带动存储行业景气度及需求快速提升，加速存储行业库存进一步清出。根据TrendForce数据，美光及SK海力士在内的部分供应商已启动DRAM减产计划，2023年第二季度DRAM价格跌幅将收窄至10%到15%。国产化存储产业链迎来布局时刻：国内存储产业链多元化布局，2023年有望完成产品结构快速升级。
3、格局演变：NAND厂商开启并购整合，未来竞争格局或向DRAM看齐
NAND Flash行业正在重复DRAM行业的并购整合历程。不同于DRAM市场，NAND Flash一直是相对集中的市场，2005年CR4为95.3%，CR6为98.7%，2019年CR4为80.3%，CR6为99.7%，而玩家间呈现一定的并购整合态势，美光、西部数据等并购重组扩大规模，三星的份额有所下降。2005-2010年，NAND Flash厂商共有10家，此后英飞凌存储业务/奇梦达破产，Numonyx2010年被美光收购，瑞萨、STV于2017年出售NAND业务，此后Cypress于2014年收购飞索半导体（Spansion），SanDisk于2015年被西部数据收购。到2017年，市场上主要厂商为三星电子、SK海力士、美光、东芝（铠侠）、英特尔和西部数据6家，呈现群雄逐鹿的态势。截至2020年，三星和SK海力士市占率为33%和12%，东芝+西部数据市占率为34%，美光市占率为11%，英特尔市占率9%，六家企业市占率合计98%以上。而长江存储作为国产NAND Flash厂商于2017年成功研制中国第一颗3D NAND闪存芯片，2018年长江存储32层NAND Flash的量产，2019年64层NAND Flash的量产，2020年推出128层NAND Flash。
并购整合是行业大势，NAND行业格局有望向DRAM看齐。2021年，SK海力士已宣布将90亿美元收购英特尔NAND Flash及存储业务，两家公司已经签署了相关的协议。美光和西部数据也有意竞购铠侠，若收购达成，主要厂商将减少为4家（不考虑中国大陆厂商），行业格局向DRAM市场看齐。
05
技术发展趋势
1、DRAM：向高性能和低功耗发展，3D堆叠、先进工艺、EUV等是未来趋势
DRAM的工作原理是利用电容内存储电荷的多寡来代表一个二进制比特（bit），具备运算速度快、掉电后数据丢失的特点，常应用于系统硬件的运行内存，主要应用于服务器、PC和手机等。在结构升级方面，DRAM分为同步和异步两种，两者区别在于读/写时钟与CPU时钟不同。传统的DRAM为异步DRAM，已经被淘汰，SDRAM（Synchronous DRAM，同步动态随机存储器）为DRAM的一种升级，读/写时钟与CPU时钟严格同步，主要包括DDR、LPDDR、GDDR、HBM等。
DDR SDRAM（Double Data Rate SDRAM，双信道同步动态随机存取内存）可以在一个时钟读写两次数据，使得传输数据加倍，目前已发展到第五代，每一代升级都伴随传输速度的提升以及工作电压的下降。根据Yole预测，随着DDR5的上市，市场将快速进行产品升级换代，预计2025年DDR5的份额将接近80%。
LPDDR（Low Power DDR，低功耗双信道同步动态随机存取内存）通过与处理器紧邻（焊接在主机板上而非插入或以封装层叠技术直接堆在处理器上方）、减少通道宽度以及其他一些牺牲部分反应时间的方法来降低体积和功耗。LPDDR内存多用于智能手机、笔记本、新能源车上，而DDR多用于服务器、台式机、普通笔记本上。
GDDR（Graphics DDR，绘图用双信道同步动态随机存取内存）为专门适配高端绘图显卡而特别设计的高性能DDR储存器。GDDR与一般DDR不能共用，时钟频率更高，发热量更小，一般用于电竞终端和工作站。
高性能和低功耗是性能升级的两大主要趋势。一般来说，绘图用DRAM数据传输速度高于计算机用DRAM，计算机用DRAM高于手机用DRAM。近年来，各类DRAM更新迭代快速，高性能和低功耗是两大主要趋势，目前DDR、LPDDR、GDDR已发展至第5~6代，较前一代传输速率大幅提升，功耗大幅度降低。手机DRAM方面，目前业内已量产LDDR5；计算机用DRAM方面，目前已演进至DDR5；绘图用DRAM方面，最新一代的GDDR6已商用数年。
从2D架构转向3D架构演变可能是未来DRAM的技术趋势之一。2D DRAM内存单元数组与内存逻辑电路分占两侧，3D DRAM则是将内存单元数组堆栈在内存逻辑电路的上方，因此裸晶尺寸会变得比较小，每片晶圆的裸晶产出量会更多，意味着3D DRAM在成本上具备优势。
DRAM从2D架构转向3D架构演变的典型产品为HBM。HBM（High Bandwidth Memory，高带宽储存器）是AMD和SK海力士推出的一种基于3D堆栈工艺的高性能DRAM，适用于高储存器带宽需求的应用场合，如图形处理器、网络交换及转发设备（交换机、路由器）等。HBM与GDDR都与GPU紧密整合，但HBM的位置不在GPU旁，而是在连接GPU与逻辑电路的中介层上。这些DRAM芯片具有大量的硅通孔（TSV），连接HBM内的各个芯片，以及其底部的逻辑芯片。因此，DRAM颗粒可以相互堆叠，使得芯片在垂直面上能实现小面积和高容量。
DRAM工艺制程演进至10+nm，将继续向10nm逼近。DRAM的制程接近10nm，各厂家都处于10nm+阶段。业界命名DRAM前三代10nm+制程分别为1X（16-19nm）、1Y（14-16nm）、1Z（12-14nm）。行业龙头三星电子、SK海力士和美光在2016~2017年期间进入1Xnm阶段，2018~2019年进入1Ynm阶段，2020年后进入1Znm阶段。最新的1αnm仍处于10+nm阶段，三星于2020年3月率先完成技术开发，美光和海力士紧随其后，各家大厂将继续向10nm逼近。
光刻技术由DUV转向EUV。目前DRAM使用最为成熟的光刻技术是193nm的DUV光刻机，EUV光刻机使用13.5nm波长，可通过减少光罩次数来进一步压低成本，提高精度和产能。在工艺制程达到14nm后，采用EUV的经济性开始显现，而DUV需使用多重曝光（SAQP）技术才能形成更细线宽的电路，因此成本上处于劣势。目前DRAM厂商仍可通过工艺改进使用DUV生产10+nm DRAM，未来DRAM生产转向EUV将是必然。三星、SK海力士分别于2020年和2021年引入EUV技术来制造DRAM，美光预计在2024年生产基于EUV的DRAM。目前EUV经济效益低于DUV，但EUV将带来更简化的流程，且成本会随着工艺完善而不断降低。2、NAND：3D NAND商用时间短，高密度存储、3D堆叠是未来趋势20世纪80年代，2D NAND技术诞生并商业化，闪存行业获得高速发展。1967年，Dawonhng和Simon S共同发明了浮栅MOSFET，这是所有闪存、EEPROM和EPROM的基础。1984年，闪存之父Fujio Masuoka代表东芝在IEEE 1984综合电子设备大会上正式介绍了闪存。1986年，英特尔推出了闪存卡概念，成立了SSD部门。1987年，Masuoka发明2D NAND，此后，英特尔、三星电子和东芝先后推出2D NAND产品。90年代初，闪存市场迅速扩张，1991年产值仅1.7亿美元，1995年达到18亿美元,复合增速达80%。2001年，东芝与闪迪宣布推出1GB MLC NAND。2004年，基于同等密度，NAND的价格首次降至DRAM之下，成本效应将闪存带入计算领域。3D NAND于2014年开始商业化量产，主流厂商基本实现产品转换。2007年，东芝最早推出BiCS类型的3D NAND。2013年三星推出第一代V-NAND类型的3D NAND。2014年，SanDisk和东芝宣布推出3D NAND生产设备，三星率先发售32层MLC 3D V-NAND，至此3D NAND市场开始快速扩张。
3D NAND存储单元向TLC、QLC等高密度存储演进。NAND Flash根据存储单元密度可分为SLC、MLC、TLC、QLC等，对应1个存储单元分别可存放1、2、3和4bit的数据。存储单元密度越大，寿命越短、速度越慢，但容量越大、成本越低。目前NAND Flash以TLC为主，QLC比重在逐步提高。
3D堆叠大幅提升容量，相同单元密度下寿命较2D结构延长。3D NAND是一项革命性的新技术，首先重新构建了存储单元的结构，并将存储单元堆叠起来。3D NAND带来的变化有：总体容量大幅提升；单位面积容量提高。对于特定容量的芯片，3D NAND所需制程比2D NAND要低得多（更大线宽），因而可以有效抑制干扰，保存更多的电量，稳定性增强，例如同为TLC的3D NAND寿命较2D NAND延长。
工艺制程演进相对缓慢，3D堆叠层数增长迅速。从2014年到2020年，各家厂商3D NAND堆叠层数从32层增长至128层，大致3年层数翻一倍，而工艺制程在2D NAND时期就达到19nm，转换成3D NAND工艺制程倒退至20-40nm，而后又逐步往更高制程演进，制程演进相对逻辑芯片较慢。从各厂商的技术蓝图来看，NAND Flash堆叠层数预计在2022年将达到2XX层，而工艺制程则可能停留在20-19nm左右。堆叠层数仍有较大提升空间。按照SK海力士的预测，3D NAND在发展到层数超过600层的阶段时才会遇到瓶颈，目前市场上主流产品低于200层，未来技术升级空间较大。
主流厂商基本实现从2D NAND到3D NAND的产品转换，三星电子领先1-2年。从2014年3D NAND量产开始，到2018年主要NAND厂商基本完成从2D到3D的产品转换。2018年NAND Flash厂商三星电子、东芝/西部数据、美光、英特尔等原厂的3D NAND生产比重己超过80%，美光甚至达到90%。目前，各家厂家已实现128层（铠侠和西部数据是112层）的量产，176层正成为主流，2XX层以上的研发和量产正在推进，其中三星研发进度最为领先，比其他厂商领先1-2年。3、新兴技术：市场应用有限，尚无法构成实质性替代除DRAM和NAND Flash以外，NOR Flash近年来受到越来越多的关注。NOR Flash制程迭代重启，向55/40nm节点推进。1988年，Intel推出第一款NOR Flash商用产品，制程1.5um，2005年Intel推出65nm产品。然而，受市场萎缩的影响，NOR Flash制程进展长期停滞。但近年来随着可穿戴设备、AMOLED/TDDI和汽车电子等需求增长，NOR Flash行业自2016年以来恢复增长。目前高密度NOR Flash产品的主流工艺从65nm节点向55nm/40nm节点推进，而低密度NOR Flash产品仍在以65nm及以上节点制造。SPI接口NOR Flash为主流，具有体积小、功耗低、成本低和速率高等优点。NOR Flash主要有两种传输接口：SPI（串行外设接口）和I2C（并行存取接口）。相比于I2C，SPI仅需6个信号便可实现控制器和存储器之间的通信，减少了设计复杂性，缩小了电路板面积，降低了功耗和系统总成本。SPI传输速度一般为几十Mbps，而I2C的传输速率一般在400Kbps。使用SPI技术的NOR Flash一般被称为SPI NOR Flash，而使用I2C的被称为Parallel NOR Flash。目前国内的NOR Flash厂商众多，两种接口的NOR Flash均有研发生产。
新兴存储技术应用有限，预计市场份额将长期处于低水平。根据Yole，目前市场上除DRAM、NAND Flash、NOR Flash，其他存储技术的市场份额合计仅2%，预计到2026年新兴的存储技术，包括PCM、MRAM、RERAM等，份额仍将不到全市场的3%。
新型存储发展方向均是将DRAM的读写速度与Flash的非易失性结合起来，目前尚无方案可替代DRAM和NAND Flash。
06
产业链分析
1、产业链概况
存储产业链分为四个环节，存储晶圆颗粒、主控芯片制造、封装测试及模组厂商集成。存储晶圆颗粒是存储器核心部分，存储产品中的所有数据和信息均存储在晶圆颗粒中，主控芯片是存储器的控制中心，负责存储器的读写操作，封装测试是将存储晶圆颗粒和主控芯片封装在一起，并对整个存储器进行测试和调试，模组厂商集成将存储器与其他电子组件组合在一起，形成最终产品。
2、存储晶圆在存储器成本中占比较高，受技术迭代、上游晶圆原厂产能扩张影响较大
存储晶圆在存储器的成本中占比较高，故存储器的价格变动趋势一般与存储晶圆的价格变动相一致。同时，存储器价格的上涨可能导致存储器下游客户短期内加大采购量，价格下跌可能导致下游客户短期内减少采购量，从而对存储器的供需产生影响，导致存储器的市场价格波动幅度高于上游存储晶圆市场价格的波动。
存储晶圆的价格主要受存储技术迭代、上游晶圆原厂产能扩张的影响。若出现新的存储技术，将有效降低存储晶圆单位容量的成本，价格也将大幅下降；上游存储原厂增加资本支出扩张产能，导致供过于求，存储晶圆的市场价格亦呈下降趋势。短期来看，存储晶圆的市场价格主要受下游需求波动，或者由于不可抗力等导致的短期供应波动的综合影响。
（1）晶圆制造
晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，其原始材料是硅。高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种，然后慢慢拉出，形成圆柱形的单晶硅。硅晶棒在经过研磨，抛光，切片后，形成硅晶圆片，也就是晶圆。国内晶圆生产线以8英寸和12英寸为主。
晶圆的主要加工方式为片加工和批加工，即同时加工1片或多片晶圆。随着半导体特征尺寸越来越小，加工及测量设备越来越先进，使得晶圆加工出现了新的数据特点。同时，特征尺寸的减小，使得晶圆加工时，空气中的颗粒数对晶圆加工后质量及可靠性的影响增大，而随着洁净的提高，颗粒数也出现了新的数据特点。
近年，中国大陆地区晶圆产能得到了快速增长，但在单位时间产量方面仍落后于中国台湾地区、韩国和日本。2021年，中国大陆地区占全球晶圆代工厂市场份额为8.5%，同比增长11.8%。2021Q4全球前十大晶圆代工厂中，大陆地区厂商占据三家，中芯国际、华虹半导体、晶合集成分别占据第五、第六、第十位。2021年我国晶圆代工市场规模为2862亿元，同比增长11.8%。
据统计，中国目前共有23座12英寸晶圆厂正在投入生产，总计月产能约为104.2万片，与总规划月产能156.5万片相比，这些晶圆厂的产能装载率仅达到66.58％，仍有较大扩产空间。
为补足产能，预计未来五年中国还将新增25座12英寸晶圆厂，这些晶圆厂总规划月产能将超过160万片。截至2026年底，中国12英寸晶圆厂的总月产能将超过276.3万片，相比目前提高165.1％。
（2）封装测试
半导体封装是指将通过测试的晶圆按照产品型号及功能需求加工得到独立芯片的过程。封装主要起到保护芯片、支撑芯片、将芯片电极与外界电路连通及保证芯片的可靠性等作用。半导体封装测试工艺流程包括磨片、划片、装片、固晶、塑封等多个环节。
目前国内能提供先进封装服务的主要封测厂商产品侧重各不相同，区别也较大。长电科技、华天科技及通富微电封装测试的应用范围涉及广泛，几乎包括半导体行业的全品类芯片封测，其中先进封装业务主要由各自旗下子公司开展，如国内第一，全球第三的封测大厂长电科技的晶圆级封装技术是指WLP晶圆级封装，使用Bumping工艺。
3、下游应用领域持续拓展，呈蓬勃发展态势
其产业链下游涵盖智能手机、平板电脑、计算机、网络通信设备、可穿戴设备、物联网硬件、安防监控、工业控制、汽车电子等行业以及个人移动存储等领域。
随着一系列国家战略的持续深入实施，下游制造业的升级换代进程加快，其中消费电子、云计算、大数据、物联网、汽车电子等存储器应用的重要领域维持较快增速。下游市场处于蓬勃发展的态势，直接推动存储器产业链的持续扩张，有利于维持存储器行业需求端的规模增长。
4、相关企业
（1）兆易创新：多产品线布局效果显现，支撑公司业绩快速增长
公司存储器产品分为三个部分，NOR Flash、SLC Nand Flash和DRAM。公司NOR Flash产品，为市场提供全容量、高性能及高可靠性、低功耗、低电压、小封装等多样化产品组合。NOR Flash产品提供512Kb至2Gb大容量的全系列产品，55nm工艺制程出货量占比已接近70%。NAND Flash产品38nm、24nm工艺节点实现量产，并完成1Gb~8Gb主流容量全覆盖。车规产品方面，公司GD25/55、GD5F全系列产品通过AEC-Q100车规级认证，实现了从SPINOR Flash到SPI NAND Flash车规级产品的全面布局，为车载应用的国产化提供丰富多样的选择。目前公司车规级Flash产品已在国内外多家知名汽车企业批量采用，可为车载辅助驾驶系统、车载通讯系统、车载信息及娱乐系统、电池管理系统、DVR、智能驾舱、T-BOX等应用提供大容量、高可靠性、性能优异的产品及解决方案。公司丰富完善的Flash产品组合，可满足不同客户各种应用场景需求，目前累计出货量已超过190亿颗。公司DRAM产品2021年实现自有品牌突破，量产首款4Gb DDR4（19nm制程）产品，现已广泛应用在消费电子（包括机顶盒、电视、智能家居等）、工业安防、网络通信等领域。
（2）北京君正：汽车存储领域龙头
公司存储芯片分为SRAM、DRAM和Flash三大类别，主要面向汽车、工业、医疗等行业市场及高端消费类市场。全球大部分知名Tier1厂商及穿透后包括新能源车、燃油车、造车新势力等在内的大部分终端品牌车厂，均采用了公司的车规级存储芯片产品。公司车规级SRAM和车规级DRAM在全球车规级细分市场均名列前茅，车规Flash芯片的市场销售在快速提升中。随着汽车智能化的不断发展，存储芯片的单车价值量预计将不断提升，有望推动公司存储芯片在车规级市场的持续增长。
公司积极推广DDR4、LPDDR4等产品，不同容量的DDR4和LPDDR4产品持续向更多客户送样。随着公司车规级Flash产品在汽车市场的持续推广，车规产品在Flash产品中的销售比例不断提升。公司持续向客户提供各种容量的NOR Flash样品，推动该细分产品线的持续增长。
（3）普冉股份：非易失性存储芯片新星，工艺制程业界领先
公司存储类主要产品包括NOR Flash和EEPROM两大类。公司NOR Flash产品应用领域集中在蓝牙、IOT、TDDI、AMOLED、工业控制等相关市场，40nm工艺制程下4Mbit到128Mbit容量的全系列产品均已实现量产，处于行业内领先技术水平。公司EEPROM产品应用领域集中在手机摄像头模组、工业控制、汽车电子、家电、计算机周边等领域。公司已形成覆盖2Kbit到4Mbit容量的EEPROM产品系列，95nm及以下工艺制程下产品已实现量产，领先于业界主流工艺制程。
（4）江波龙：聚焦存储领域，营收稳定增长
江波龙主要从事Flash及DRAM存储器的研发、设计和销售，聚焦存储产品和应用，形成嵌入式存储、固态硬盘（SSD）、移动存储及内存条四大产品线，其中嵌入式存储营收占比最高，2021年达到49.04%；移动存储和嵌入式存储系列毛利率较高，2021年两者毛利率均超过20%。江波龙公司存储器广泛应用于智能终端、物联网、安防监控、工业控制、汽车电子以及个人移动存储等领域。
江波龙稳定合作厂商包括华勤技术、闻泰科技、龙旗技术、天珑移动等行业领先的整机ODM厂商，行业类存储器客户包括传音控股、中兴通讯、字节跳动、萤石网络、清华同方等行业龙头，消费类存储器客户包括京东、亚马逊、沃尔玛、Best Buy、Office Depot等知名零售商。
江波龙营业收入保持稳定增长，2019年-2021年，年均复合增长率为30.54%。江波龙毛利率、净利率总体呈上升趋势，2019年净利率由负转正。
（5）佰维存储：专注于存储芯片，嵌入式存储占比大
佰维存储专注于存储芯片研发与封测制造，构筑研发封测一体化的经营模式，主要业务包括嵌入式存储、消费级存储、工业级存储、先进封测服务四大板块。江波龙存储芯片产品广泛应用于移动智能终端、PC、行业终端、数据中心、智能汽车、移动存储等信息技术领域，是国内率先进入全球科技巨头供应链体系的存储器企业。
佰维存储营业收入稳定上升，主营业务收入主要来自嵌入式存储和消费级存储。2019年，主要由于嵌入式存储收入下降，公司营业收入增速放缓。2019年-2021年，公司毛利率波动上升，嵌入式存储毛利整体较高。嵌入式存储产品2020年毛利率较2019年有所下降，主要由于新冠疫情影响下产品下游市场需求有所下降，公司执行价格策略所致。（6）德明利：聚焦移动存储市场，营收整体增长德明利为专业从事集成电路设计、研发及产业化应用的国家高新技术企业。德明利主营业务主要集中于闪存主控芯片设计、研发，存储模组产品应用方案的开发、优化，以及存储模组产品的销售。德明利主要聚焦于移动存储市场，销售收入主要来自存储模组，产品主要包括存储卡、存储盘、固态硬盘等存储模组，其中存储卡模组毛利率较高。德明利相关产品广泛应用于消费电子、工控设备、家用电器、汽车电子、智能家居、物联网等诸多领域。德明利营收整体呈增长趋势。2020年营收同比增加29.28%，由负转正。德明利毛利均来自于主营业务，2021年毛利率、净利率均略有下降。
（7）澜起科技：内存接口芯片市占巨头，产品获业内高度认可澜起科技成立于2004年，于2019年7月在上交所上市，是科创板首批上市企业之一，作为国际领先的数据处理及互连芯片设计公司，澜起科技致力于为云计算和人工智能领域提供高性能、低功耗的芯片解决方案。
目前公司的主要产品包括内存接口芯片、津逮服务器CPU及混合安全内存模组。其中，澜起科技在内存接口芯片领域深耕十余年，占据全球市场主要份额，市占率将近50%（全球第一），是全球可提供内存全缓冲/半缓冲完整解决方案的主要供应商。产品性能在业内获高度认可，广泛应用于人工智能及云计算领域，营收和毛利率均保持在较高水平。2018年公司产品“第二代DDR4内存缓冲控制器芯片”荣获“‘中国芯’年度重大创新突破产品”奖，“津逮”服务器采用的“动态安全监控技术”获评第五届世界互联网大会“世界互联网领先科技成果”。近些年来，澜起科技营收体量一直保持增长态势，2021年营收规模达25.62亿元，同比增长40.49%；另一方面，公司的毛利率近年来始终维持在45%以上，高于行业平均水平。
07
未来展望
1、市场需求持续扩大
随着移动互联网的持续发展，智能手机必将成为存储器产业的强有力的增长动力，同时物联网产业的持续发展，将带来大数据、云存储市场需求不断提升，来自服务器领域的存储需求也将成为主要动力。
未来人工智能、VRIAR、5G等新兴领域的快速发展，必将再次带动存储器市场需求的进一步发展，成为存储器市场新的增长蓝海。据市场调研机构国际数据公司（IDC）的首份《全球存贮界》（Global Storage Sphere）报告预测从2018到2023年，全球存储装机容量将翻一番，增长到11.7ZB（Zettabyte泽字节）。存储市场需求持续扩大，必将引发全球新一轮的存储产业洗牌，也为我国带来前所未有的发展契机。
2、我国正在承接第三次大规模的集成电路产业转移
在区域方面，从全球范围来看，集成电路产业正在发生着第3次大转移，即从韩国、台湾向中国大陆转移。近几年，在下游通讯、消费电子、汽车电子等电子产品需求拉动下，我国集成电路市场需求持续快速增加，已经成为全球最具影响力的市场之一。
我国集成电路行业的发展为存储器芯片的研发制造提供基础，为存储器行业发展带来发展机遇。除了研发生产传统型的DRAM和3D NAND存储器以外；大数据、云计算和人工智能等战略新兴产业对大容量快速存储器的需求，催生出相变存储器、磁阻存储器、阻变存储器等新型存储器。我国企业在新型存储器的研发生产上已进入全球第一方阵，为未来技术升级与产业升级打下基础。
3、发展存储器产业已成为国家战略
存储器作为信息的核心载体，其自主化程度与自给率严重关乎国家安全。目前，我国存储器几乎全部依赖进口，存储器已成为“卡脖子”的核心产品之一。2016年国务院批复同意国家存储器基地落户湖北武汉。这一世界级存储器基地，将为我国打破主流存储器领域空白，实现产业和经济跨越发展提供重要支撑。同时国家存储器基地依托长江存储、武汉新芯等龙头企业的牵引作用，将带动存储器产业链资源聚集，激活产业投资的乘数效应，以促进国内相关产业经济的发展。通过存储器产业链资源聚集，进一步将武汉打造为世界存储之都，促进与国际存储产业互联互通、共生共荣。
NAND Flash闪存芯片和DRAM内存芯片是当前国际市场中最为重要的存储器产品，中国是全球最大的存储器市场。从长远来看，存储器对全球半导体产业格局的塑造更为直接。随着5G、AI、大数据、物联网、云计算等技术的发展，存储器市场需求将呈现指数级增长。在下一代信息产业和数字经济发展中，存储器的基础性功能作用将更加凸显，谁掌握了存储器研发和生产的核心技术，谁将在新一轮的信息产业和数字经济竞争中掌握主导权。
