存儲(chǔ)芯片行業(yè)深度報(bào)告：長(zhǎng)期高成長(zhǎng)賽道，本土廠商有望崛起一、存儲(chǔ)芯片：現(xiàn)代信息存儲(chǔ)媒介1.1半導(dǎo)體存儲(chǔ)：主流存儲(chǔ)媒介，DRAM和NAND為其核心構(gòu)成早期信息存儲(chǔ)以紙張、磁性媒介為主。早期的信息存儲(chǔ)主要依靠紙張，1725年法國人發(fā)明了打孔卡和打孔紙帶，這是最早的機(jī)械化信息存儲(chǔ)形式。1928年磁帶問世，磁性存儲(chǔ)時(shí)代開始，隨后在1932年，硬盤驅(qū)動(dòng)器前身即磁鼓內(nèi)存問世，存儲(chǔ)容量約62.5千字節(jié)。1936年，世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)誕生，使用真空二極管處理二進(jìn)制數(shù)據(jù)，使用再生電容磁鼓存儲(chǔ)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，但體積龐大。1946年，第一個(gè)隨機(jī)存取數(shù)字存儲(chǔ)器誕生，存儲(chǔ)容量4000字節(jié)，因體積過大后來被1956年IBM發(fā)明的硬盤驅(qū)動(dòng)器（HDD）替代。隨后，1965年只讀式光盤存儲(chǔ)器（光盤，CD-ROM）普及。半導(dǎo)體存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展已有半個(gè)世紀(jì)。1966年動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（DRAM）問世，存儲(chǔ)器進(jìn)入半導(dǎo)體時(shí)代，最早單顆裸片（Die）容量為1kb，如今已達(dá)16Gb及以上。直到1980年，東芝發(fā)明了閃存

（Flash），此后90年代，先后出現(xiàn)了USB、SD卡等多種Flash應(yīng)用。2008年，3DNAND技術(shù)萌芽，到2014年正式商用量產(chǎn)。由此看，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器發(fā)展已有55年，其中DRAM發(fā)展已有55年，F(xiàn)lash發(fā)展已有40年，由于2DNAND和3DNAND技術(shù)差別巨大，實(shí)際上3DNAND發(fā)展歷史僅僅十余年，技術(shù)成熟度遠(yuǎn)不如DRAM。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器又稱存儲(chǔ)芯片，是以半導(dǎo)體電路作為存儲(chǔ)媒介的存儲(chǔ)器，用于保存二進(jìn)制數(shù)據(jù)的記憶設(shè)備，是現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)的重要組成部分。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器具有體積小、存儲(chǔ)速度快等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用服務(wù)器、PC、智能手機(jī)、汽車、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)存儲(chǔ)等領(lǐng)域。根據(jù)存儲(chǔ)原理的不同，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器可分為隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）和只讀存儲(chǔ)器（ROM）：（1）隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）。與CPU直接交換數(shù)據(jù)的內(nèi)部存儲(chǔ)器。可隨時(shí)讀寫且速度快，斷電后存儲(chǔ)數(shù)據(jù)丟失，是易失性存儲(chǔ)器。RAM又可進(jìn)一步細(xì)分為動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（DRAM）和靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（SRAM）。DRAM用作內(nèi)存，需求量遠(yuǎn)高于SRAM。SRAM速度很快但成本高，一般用于作CPU的高速緩存。（2）只讀存儲(chǔ)器（ROM）。只能讀取事先存儲(chǔ)的信息的存儲(chǔ)器。斷電后所存數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，根據(jù)可編程、可抹除功能，ROM可分為PROM、EPROM、OTPROM、EEPROM和Flash等。Flash是當(dāng)前主流的存儲(chǔ)器，具備電子可擦除可編程的性能，能夠快速讀取數(shù)據(jù)而且斷電時(shí)不會(huì)丟失數(shù)據(jù)，往往與DRAM搭配使用。Flash可進(jìn)一步細(xì)分為NANDFlash和NORFlash：NANDFlash寫入和擦除的速度快，存儲(chǔ)密度高，容量大，但不能直接運(yùn)行NANDFlash上的代碼，適用于高容量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。NORFlash的優(yōu)勢(shì)是芯片內(nèi)執(zhí)行——無需系統(tǒng)RAM就可直接運(yùn)行NORFlash里面的代碼，容量較小，一般為1Mb-2Gb。DRAM和NANDFlash為最重要的兩類存儲(chǔ)芯片。按照市場(chǎng)規(guī)模計(jì)算，DRAM約占存儲(chǔ)器市場(chǎng)53%，NANDFlash約占45%，二者份額合計(jì)達(dá)98%，為存儲(chǔ)器市場(chǎng)主要構(gòu)成產(chǎn)品。1.2發(fā)展趨勢(shì)：DRAM聚焦制程迭代，NAND聚焦3D堆疊1.2.1DRAM：向高性能和低功耗發(fā)展，3D堆疊、先進(jìn)工藝、EUV等是未來趨勢(shì)DRAM的工作原理是利用電容內(nèi)存儲(chǔ)電荷的多寡來代表一個(gè)二進(jìn)制比特（bit），具備運(yùn)算速度快、掉電后數(shù)據(jù)丟失的特點(diǎn)，常應(yīng)用于系統(tǒng)硬件的運(yùn)行內(nèi)存，主要應(yīng)用于服務(wù)器、PC和手機(jī)等。在結(jié)構(gòu)升級(jí)方面，DRAM分為同步和異步兩種，兩者區(qū)別在于讀/寫時(shí)鐘與CPU時(shí)鐘不同。傳統(tǒng)的DRAM為異步DRAM，已經(jīng)被淘汰，SDRAM（SynchronousDRAM，同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器）為DRAM的一種升級(jí)，讀/寫時(shí)鐘與CPU時(shí)鐘嚴(yán)格同步，主要包括DDR、LPDDR、GDDR、HBM等：（1）DDRSDRAM（DoubleDataRateSDRAM，雙信道同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存）可以在一個(gè)時(shí)鐘讀寫兩次數(shù)據(jù)，使得傳輸數(shù)據(jù)加倍，目前已發(fā)展到第五代，每一代升級(jí)都伴隨傳輸速度的提升以及工作電壓的下降。根據(jù)Yole預(yù)測(cè)，隨著DDR5的上市，市場(chǎng)將快速進(jìn)行產(chǎn)品升級(jí)換代，預(yù)計(jì)2025年DDR5的份額將接近80%。（2）LPDDR（LowPowerDDR，低功耗雙信道同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存）通過與處理器緊鄰（焊接在主機(jī)板上而非插入或以封裝層疊技術(shù)直接堆在處理器上方）、減少通道寬度以及其他一些犧牲部分反應(yīng)時(shí)間的方法來降低體積和功耗。LPDDR內(nèi)存多用于智能手機(jī)、筆記本、新能源車上，而DDR多用于服務(wù)器、臺(tái)式機(jī)、普通筆記本上。（3）GDDR（GraphicsDDR，繪圖用雙信道同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存）為專門適配高端繪圖顯卡而特別設(shè)計(jì)的高性能DDR儲(chǔ)存器。GDDR與一般DDR不能共用，時(shí)鐘頻率更高，發(fā)熱量更小，一般用于電競(jìng)終端和工作站。高性能和低功耗是性能升級(jí)的兩大主要趨勢(shì)。一般來說，繪圖用DRAM數(shù)據(jù)傳輸速度高于計(jì)算機(jī)用DRAM，計(jì)算機(jī)用DRAM高于手機(jī)用DRAM。近年來，各類DRAM更新迭代快速，高性能和低功耗是兩大主要趨勢(shì)，目前DDR、LPDDR、GDDR已發(fā)展至第5~6代，較前一代傳輸速率大幅提升，功耗大幅度降低。手機(jī)DRAM方面，目前業(yè)內(nèi)已量產(chǎn)LDDR5；計(jì)算機(jī)用DRAM方面，目前已演進(jìn)至DDR5；繪圖用DRAM方面，最新一代的GDDR6已商用數(shù)年。從2D架構(gòu)轉(zhuǎn)向3D架構(gòu)演變可能是未來DRAM的技術(shù)趨勢(shì)之一。2DDRAM內(nèi)存單元數(shù)組與內(nèi)存邏輯電路分占兩側(cè)，3DDRAM則是將內(nèi)存單元數(shù)組堆棧在內(nèi)存邏輯電路的上方，因此裸晶尺寸會(huì)變得比較小，每片晶圓的裸晶產(chǎn)出量會(huì)更多，意味著3DDRAM在成本上具備優(yōu)勢(shì)。DRAM從2D架構(gòu)轉(zhuǎn)向3D架構(gòu)演變的典型產(chǎn)品為HBM。HBM（HighBandwidthMemory，高帶寬儲(chǔ)存器）是AMD和SK海力士推出的一種基于3D堆棧工藝的高性能DRAM，適用于高儲(chǔ)存器帶寬需求的應(yīng)用場(chǎng)合，如圖形處理器、網(wǎng)絡(luò)交換及轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備（交換機(jī)、路由器）等。HBM與GDDR都與GPU緊密整合，但HBM的位置不在GPU旁，而是在連接GPU與邏輯電路的中介層上。這些DRAM芯片具有大量的硅通孔（TSV），連接HBM內(nèi)的各個(gè)芯片，以及其底部的邏輯芯片。因此，DRAM顆粒可以相互堆疊，使得芯片在垂直面上能實(shí)現(xiàn)小面積和高容量。DRAM工藝制程演進(jìn)至10+nm，將繼續(xù)向10nm逼近。DRAM的制程接近10nm，各廠家都處于10nm+階段。業(yè)界命名DRAM前三代10nm+制程分別為1X（16-19nm）、1Y（14-16nm）、1Z（12-14nm）。行業(yè)龍頭三星電子、SK海力士和美光在2016~2017年期間進(jìn)入1Xnm階段，2018~2019年進(jìn)入1Ynm階段，2020年后進(jìn)入1Znm階段。最新的1αnm仍處于10+nm階段，三星于2020年3月率先完成技術(shù)開發(fā)，美光和海力士緊隨其后，各家大廠將繼續(xù)向10nm逼近。光刻技術(shù)由DUV轉(zhuǎn)向EUV。目前DRAM使用最為成熟的光刻技術(shù)是193nm的DUV光刻機(jī)，EUV光刻機(jī)使用13.5nm波長(zhǎng)，可通過減少光罩次數(shù)來進(jìn)一步壓低成本，提高精度和產(chǎn)能。在工藝制程達(dá)到14nm后，采用EUV的經(jīng)濟(jì)性開始顯現(xiàn)，而DUV需使用多重曝光（SAQP）技術(shù)才能形成更細(xì)線寬的電路，因此成本上處于劣勢(shì)。目前DRAM廠商仍可通過工藝改進(jìn)使用DUV生產(chǎn)10+nmDRAM，未來DRAM生產(chǎn)轉(zhuǎn)向EUV將是必然。三星、SK海力士分別于2020年和2021年引入EUV技術(shù)來制造DRAM，美光預(yù)計(jì)在2024年生產(chǎn)基于EUV的DRAM。目前EUV經(jīng)濟(jì)效益低于DUV，但EUV將帶來更簡(jiǎn)化的流程，且成本會(huì)隨著工藝完善而不斷降低。1.2.2NAND：3DNAND商用時(shí)間短，高密度存儲(chǔ)、3D堆疊是未來趨勢(shì)20世紀(jì)80年代，2DNAND技術(shù)誕生并商業(yè)化，閃存行業(yè)獲得高速發(fā)展。1967年，Dawonhng和SimonS共同發(fā)明了浮柵MOSFET，這是所有閃存、EEPROM和EPROM的基礎(chǔ)。1984年，閃存之父FujioMasuoka代表東芝在IEEE1984綜合電子設(shè)備大會(huì)上正式介紹了閃存。1986年，英特爾推出了閃存卡概念，成立了SSD部門。1987年，Masuoka發(fā)明2DNAND，此后，英特爾、三星電子和東芝先后推出2DNAND產(chǎn)品。90年代初，閃存市場(chǎng)迅速擴(kuò)張，1991年產(chǎn)值僅1.7億美元，1995年達(dá)到18億美元,復(fù)合增速達(dá)80%。2001年，東芝與閃迪宣布推出1GBMLCNAND。2004年，基于同等密度，NAND的價(jià)格首次降至DRAM之下，成本效應(yīng)將閃存帶入計(jì)算領(lǐng)域。3DNAND于2014年開始商業(yè)化量產(chǎn)，主流廠商基本實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品轉(zhuǎn)換。2007年，東芝最早推出BiCS類型的3DNAND。2013年三星推出第一代V-NAND類型的3DNAND。2014年，SanDisk和東芝宣布推出3DNAND生產(chǎn)設(shè)備，三星率先發(fā)售32層MLC3DV-NAND，至此3DNAND市場(chǎng)開始快速擴(kuò)張。3DNAND存儲(chǔ)單元向TLC、QLC等高密度存儲(chǔ)演進(jìn)。NANDFlash根據(jù)存儲(chǔ)單元密度可分為SLC、MLC、TLC、QLC等，對(duì)應(yīng)1個(gè)存儲(chǔ)單元分別可存放1、2、3和4bit的數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)單元密度越大，壽命越短、速度越慢，但容量越大、成本越低。目前NANDFlash以TLC為主，QLC比重在逐步提高。3D堆疊大幅提升容量，相同單元密度下壽命較2D結(jié)構(gòu)延長(zhǎng)。3DNAND是一項(xiàng)革命性的新技術(shù)，首先重新構(gòu)建了存儲(chǔ)單元的結(jié)構(gòu)，并將存儲(chǔ)單元堆疊起來。3DNAND帶來的變化有：（1）總體容量大幅提升；（2）單位面積容量提高。對(duì)于特定容量的芯片，3DNAND所需制程比2DNAND要低得多（更大線寬），因而可以有效抑制干擾，保存更多的電量，穩(wěn)定性增強(qiáng)，例如同為TLC的3DNAND壽命較2DNAND延長(zhǎng)。工藝制程演進(jìn)相對(duì)緩慢，3D堆疊層數(shù)增長(zhǎng)迅速。從2014年到2020年，各家廠商3DNAND堆疊層數(shù)從32層增長(zhǎng)至128層，大致3年層數(shù)翻一倍，而工藝制程在2DNAND時(shí)期就達(dá)到19nm，轉(zhuǎn)換成3DNAND工藝制程倒退至20-40nm，而后又逐步往更高制程演進(jìn)，制程演進(jìn)相對(duì)邏輯芯片較慢。從各廠商的技術(shù)藍(lán)圖來看，NANDFlash堆疊層數(shù)預(yù)計(jì)在2022年將達(dá)到2XX層，而工藝制程則可能停留在20-19nm左右。堆疊層數(shù)仍有較大提升空間。按照SK海力士的預(yù)測(cè)，3DNAND在發(fā)展到層數(shù)超過600層的階段時(shí)才會(huì)遇到瓶頸，目前市場(chǎng)上主流產(chǎn)品低于200層，未來技術(shù)升級(jí)空間較大。主流廠商基本實(shí)現(xiàn)從2DNAND到3DNAND的產(chǎn)品轉(zhuǎn)換，三星電子領(lǐng)先1-2年。從2014年3DNAND量產(chǎn)開始，到2018年主要NAND廠商基本完成從2D到3D的產(chǎn)品轉(zhuǎn)換。2018年NANDFlash廠商三星電子、東芝/西部數(shù)據(jù)、美光、英特爾等原廠的3DNAND生產(chǎn)比重己超過80%，美光甚至達(dá)到90%。目前，各家廠家已實(shí)現(xiàn)128層（鎧俠和西部數(shù)據(jù)是112層）的量產(chǎn)，176層正成為主流，2XX層以上的研發(fā)和量產(chǎn)正在推進(jìn)，其中三星研發(fā)進(jìn)度最為領(lǐng)先，比其他廠商領(lǐng)先1-2年。1.3新興技術(shù)：市場(chǎng)應(yīng)用有限，尚無法構(gòu)成實(shí)質(zhì)性替代除DRAM和NANDFlash以外，NORFlash近年來受到越來越多的關(guān)注。NORFlash制程迭代重啟，向55/40nm節(jié)點(diǎn)推進(jìn)。1988年，Intel推出第一款NORFlash商用產(chǎn)品，制程1.5um，2005年Intel推出65nm產(chǎn)品。然而，受市場(chǎng)萎縮的影響，NORFlash制程進(jìn)展長(zhǎng)期停滯。但近年來隨著可穿戴設(shè)備、AMOLED/TDDI和汽車電子等需求增長(zhǎng)，NORFlash行業(yè)自2016年以來恢復(fù)增長(zhǎng)。目前高密度NORFlash產(chǎn)品的主流工藝從65nm節(jié)點(diǎn)向55nm/40nm節(jié)點(diǎn)推進(jìn)，而低密度NORFlash產(chǎn)品仍在以65nm及以上節(jié)點(diǎn)制造。SPI接口NORFlash為主流，具有體積小、功耗低、成本低和速率高等優(yōu)點(diǎn)。NORFlash主要有兩種傳輸接口：SPI（串行外設(shè)接口）和I2C（并行存取接口）。相比于I2C，SPI僅需6個(gè)信號(hào)便可實(shí)現(xiàn)控制器和存儲(chǔ)器之間的通信，減少了設(shè)計(jì)復(fù)雜性，縮小了電路板面積，降低了功耗和系統(tǒng)總成本。SPI傳輸速度一般為幾十Mbps，而I2C的傳輸速率一般在400Kbps。使用SPI技術(shù)的NORFlash一般被稱為SPINORFlash，而使用I2C的被稱為ParallelNORFlash。目前國內(nèi)的NORFlash廠商眾多，兩種接口的NORFlash均有研發(fā)生產(chǎn)。新興存儲(chǔ)技術(shù)應(yīng)用有限，預(yù)計(jì)市場(chǎng)份額將長(zhǎng)期處于低水平。根據(jù)Yole，目前市場(chǎng)上除DRAM、NANDFlash、NORFlash其他存儲(chǔ)技術(shù)的市場(chǎng)份額合計(jì)僅2%，預(yù)計(jì)到2026年新興的存儲(chǔ)技術(shù)，包括PCM、MRAM、RERAM等，份額仍將不到全市場(chǎng)的3%。SRAM、EPROM、EEPROM基本被替代或應(yīng)用于較為局限的場(chǎng)景。（1）SRAM成本高昂，用于CPU高速緩存。相比于DRAM，SRAM快速且功耗低，但是成本高昂，且由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，SRAM占用面積大，因此成本高，不適合用于高密度存儲(chǔ)低。一般用小容量的SRAM作為高速CPU和低速DRAM之間的緩存（cache）。（2）EPROM已被替代。EPROM中存儲(chǔ)的信息在掉電時(shí)也能保持，可通過強(qiáng)紫外線照射對(duì)信息進(jìn)行擦除，是一種可重寫的存儲(chǔ)器芯片。EPROM在Flash推出后被取代。（3）EEPROM用于模組芯片小容量信息存儲(chǔ)。EEPROM與EPROM一樣是只讀的，其擦除信息的速度極快。相比于Flash，EEPROM儲(chǔ)存密度小，成本高。一般地，EEPROM用于解決模組芯片的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求，如攝像頭模組內(nèi)存儲(chǔ)鏡頭與圖像的矯正參數(shù)、液晶面板內(nèi)存儲(chǔ)參數(shù)和配置文件、藍(lán)牙模塊內(nèi)存儲(chǔ)控制參數(shù)、內(nèi)存條溫度傳感器內(nèi)存儲(chǔ)溫度參數(shù)等等。新型存儲(chǔ)發(fā)展方向均是將DRAM的讀寫速度與Flash的非易失性結(jié)合起來，目前尚無方案可替代DRAM和NANDFlash。目前較為流行的新型存儲(chǔ)有四種：PCM、FRAM、MRAM、ReRAM：（1）PCRAM（相變隨機(jī)存儲(chǔ)器）。具有工藝尺寸小、存儲(chǔ)密度高、讀寫速度快、功耗低、可拓展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但由于PCM必須逐層構(gòu)建，且每一層都必須采用關(guān)鍵的光刻和蝕刻步驟，導(dǎo)致成本與層數(shù)等比例增加，因此其不具備規(guī)模效益。目前布局的廠商有Intel、美光、三星等。（2）FRAM（鐵電存儲(chǔ)器）。可實(shí)現(xiàn)超低功耗、快速存儲(chǔ)，有望在消費(fèi)類小型設(shè)備中得到應(yīng)用，如手機(jī)、功率表、智能卡以及安全系統(tǒng)。但由于FRAM存儲(chǔ)密度低，且因鐵電晶體的固有缺點(diǎn)，訪問次數(shù)有限，超出了限度，F(xiàn)RAM就不再具有非易失性，因此FRAM無法替代Flash。目前布局的廠商有Fujitsu、德儀、Cypress等。（3）MRAM（非揮發(fā)性的磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器）。具有SRAM的高速讀寫能力，以及DRAM的高集成度，可以無限次重復(fù)寫入，價(jià)格昂貴，工藝復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度高。布局的廠商有三星電子、IBM、NXP等。二、供需分析：高成長(zhǎng)與強(qiáng)周期并存2.1需求端：存儲(chǔ)為長(zhǎng)期高成長(zhǎng)賽道，數(shù)據(jù)中心、AI、自動(dòng)駕駛驅(qū)動(dòng)成長(zhǎng)存儲(chǔ)芯片是長(zhǎng)期高成長(zhǎng)的賽道。只要有數(shù)據(jù)就離不開存儲(chǔ)，新型終端或應(yīng)用的誕生及爆發(fā)，拉動(dòng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求不斷增長(zhǎng)。復(fù)盤歷史，存儲(chǔ)器市場(chǎng)出現(xiàn)過多輪新終端或應(yīng)用驅(qū)動(dòng)的成長(zhǎng)周期，如90年代PC的滲透，2000年代功能機(jī)的滲透及iPod等推出，2010年代智能機(jī)的滲透及云計(jì)算的爆發(fā)，未來存儲(chǔ)器需求將在5G、AI以及汽車智能化的驅(qū)動(dòng)下步入下一輪成長(zhǎng)周期。存儲(chǔ)芯片市場(chǎng)規(guī)模維持長(zhǎng)期增長(zhǎng)，在半導(dǎo)體市場(chǎng)的占比波動(dòng)上行。全球存儲(chǔ)芯片市場(chǎng)于波動(dòng)中保持上升趨勢(shì)，市場(chǎng)規(guī)模從2005年的546億美元增至2020年的1229億美元，復(fù)合增速達(dá)5.6%，ICInsights預(yù)計(jì)2021年全球存儲(chǔ)芯片市場(chǎng)規(guī)模將同比增長(zhǎng)22%，2023年將超過2000億美元。存儲(chǔ)芯片在整個(gè)半導(dǎo)體中的占比2002年在10%出頭，到上一輪景氣度高點(diǎn)2018年，達(dá)到33.1%，整體處于波動(dòng)上行的狀態(tài)。2019年和2020年，由于存儲(chǔ)器周期下行，該比例有所下降，根據(jù)WSTS，2020年該比例約為27%。從結(jié)構(gòu)上看，DRAM和NANDFlash為存儲(chǔ)芯片的核心品類。根據(jù)IDC，DRAM和NANDFlash兩者自2005年以來一直占據(jù)存儲(chǔ)芯片市場(chǎng)的大部分份額，兩者合計(jì)占比達(dá)75%，2020年該份額上升至96%。受到5G手機(jī)、服務(wù)器、PC等下游需求驅(qū)動(dòng)，存儲(chǔ)芯片市場(chǎng)規(guī)模將快速擴(kuò)張。2020年DRAM下游市場(chǎng)中，計(jì)算、無線通訊、消費(fèi)和工業(yè)分別占45.9%、36.5%、9.6%、4.5%，而NANDFlash下游市場(chǎng)中，計(jì)算、無線通訊、消費(fèi)和工業(yè)分別占54.8%、34.1%、6.1%、2.6%（注：IDC的分類中，“計(jì)算”包含服務(wù)器和PC，“無線通訊”包含智能手機(jī)）。智能手機(jī)5G升級(jí)，帶動(dòng)智能手機(jī)單機(jī)容量提升，云計(jì)算和AI發(fā)展，推動(dòng)存儲(chǔ)需求不斷上行。另外，2020年至今新冠疫情帶來的工作、生活方式的轉(zhuǎn)變，遠(yuǎn)程服務(wù)的諸多應(yīng)用持續(xù)帶動(dòng)服務(wù)器需求，而平板、筆記本電腦等也因遠(yuǎn)程辦公、教學(xué)需求，出貨量大幅增長(zhǎng)。下游市場(chǎng)發(fā)展將帶動(dòng)DRAM和NANDFlash快速發(fā)展。從應(yīng)用結(jié)構(gòu)變化趨勢(shì)看，服務(wù)器和智能手機(jī)成為近10年存儲(chǔ)需求增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力。（1）智能手機(jī)：

2010年智能手機(jī)爆發(fā)，對(duì)存儲(chǔ)芯片的需求隨之爆發(fā)，DRAM下游應(yīng)用中智能手機(jī)占比開始快速上升，手機(jī)DRAM市場(chǎng)規(guī)模從2005年的21億美元增長(zhǎng)至2020年的239億美元，復(fù)合增速17.8%，手機(jī)NAND市場(chǎng)規(guī)模從2005年的70億美元增長(zhǎng)至2020年的189億美元，復(fù)合增速6.8%。（2）計(jì)算（服務(wù)器及PC）：

計(jì)算市場(chǎng)穩(wěn)定增長(zhǎng)，計(jì)算用DRAM銷售額持續(xù)增長(zhǎng)，銷售額從2005年的233億美元增長(zhǎng)至2020年的300億美元，復(fù)合增速1.7%，增速較低是因?yàn)镻C市場(chǎng)自2010年以來有所衰退。而NANDFlash下游應(yīng)用中計(jì)算占比開始快速上升，銷售額從2005年的84億美元增長(zhǎng)至2020年的304億美元，復(fù)合增速8.9%。2.1.1服務(wù)器：云服務(wù)資本開支高增，服務(wù)器平臺(tái)升級(jí)服務(wù)器出貨量穩(wěn)健增長(zhǎng)。根據(jù)IDC統(tǒng)計(jì)，2016-2020年，由于云計(jì)算浪潮、AI、企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、物聯(lián)網(wǎng)等的推動(dòng)，全球服務(wù)器出貨量從956萬臺(tái)增長(zhǎng)至1224萬臺(tái)，復(fù)合增速達(dá)6.4%。云服務(wù)廠商資本開支維持高增速，服務(wù)器出貨增長(zhǎng)動(dòng)能強(qiáng)勁。在短期驅(qū)動(dòng)力（宅經(jīng)濟(jì)）和長(zhǎng)期驅(qū)動(dòng)力（AI、云計(jì)算）的作用下，全球云服務(wù)廠商加速采購服務(wù)器，20Q1-21Q2服務(wù)器采購經(jīng)歷了先補(bǔ)庫存后去庫存，21Q3以來服務(wù)器需求恢復(fù)。短期來看，服務(wù)器需求企穩(wěn)，而全球云服務(wù)廠商的資本支出維持40%上下的高增長(zhǎng)，我們判斷服務(wù)器需求有較強(qiáng)支撐。長(zhǎng)期來看，5G、云計(jì)算浪潮、AI、企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、物聯(lián)網(wǎng)等快速發(fā)展，將促使企業(yè)增購服務(wù)器。IDC預(yù)計(jì)2021-2025年維持穩(wěn)定增長(zhǎng)，2021年出貨量達(dá)到1299萬臺(tái)，到2025年達(dá)到1676萬臺(tái)，復(fù)合增速為6.5%。服務(wù)器平臺(tái)升級(jí)帶來存儲(chǔ)芯片容量提升和規(guī)格升級(jí)。服務(wù)器更新?lián)Q代帶來DRAM和NANDFlash搭載容量的提升，據(jù)DRAMeXchange測(cè)算，服務(wù)器的DRAM平均單機(jī)容量從2019年的304GB上升至2020年的397GB，漲幅達(dá)30%。據(jù)ChinaFlashMarket測(cè)算，服務(wù)器的NANDFlash平均單機(jī)容量從2019年的2300GB增至2020年的2700GB，增幅達(dá)17%。目前，英特爾平臺(tái)的服務(wù)器占市場(chǎng)主導(dǎo)地位，以其為例，其服務(wù)器正從Purely平臺(tái)向Whitley平臺(tái)切換，同時(shí)下一代EagleStream平臺(tái)將于2022年起量，服務(wù)器平臺(tái)切換帶來DRAM和NANDFlash搭載量和規(guī)格的提升，如內(nèi)存通道從6提升至8，DRAM從DDR4升級(jí)至DDR5。2.1.2智能手機(jī)：5G快速滲透，單機(jī)存儲(chǔ)容量提升智能手機(jī)進(jìn)入存量升級(jí)時(shí)代，存儲(chǔ)芯片單機(jī)搭載容量維持高增長(zhǎng)。智能手機(jī)經(jīng)歷過2008-2016年的爆發(fā)式增長(zhǎng)，出貨量于2016年達(dá)到峰值，近年來出貨量有所下降。隨著5G換機(jī)的推進(jìn)，智能手機(jī)出貨量有望恢復(fù)小幅增長(zhǎng)，整體智能手機(jī)市場(chǎng)屬于存量市場(chǎng)。其搭載的DRAM平均單機(jī)容量從2010年的0.5GB增長(zhǎng)至2020年4.3GB，復(fù)合增速達(dá)24%，NANDFlash平均單機(jī)容量從2014年的21GB增長(zhǎng)至2020年的108GB，復(fù)合增速達(dá)31%。預(yù)計(jì)2025年全球5G滲透率接近70%，5G換機(jī)拉動(dòng)存儲(chǔ)容量提升。隨著全球更多地區(qū)開始5G商用部署、各品牌陸續(xù)推出5G機(jī)型，5G智能手機(jī)滲透快速提升。根據(jù)IDC預(yù)測(cè)，2021年5G智能手機(jī)出貨量將占全球銷量的40%以上，并在2025年增長(zhǎng)至69%。國內(nèi)5G滲透率全球領(lǐng)先，2021年12月已達(dá)81%。5G手機(jī)升級(jí)帶來存儲(chǔ)容量升級(jí)，根據(jù)美光，高清視頻、高像素拍攝、5G傳輸和云游戲需求不斷增長(zhǎng)，智能手機(jī)從4G切換至5G，旗艦機(jī)DRAM配置將從6GB+提升至8GB+，NAND配置將從128/256GB提升至256/512GB，智能手機(jī)單機(jī)存儲(chǔ)芯片搭載容量持續(xù)提升。2.1.3PC及平板：存量升級(jí)，存儲(chǔ)容量穩(wěn)定提升2021年全球PC出貨量接近歷史峰值水平，未來出貨量將維持穩(wěn)定。在疫情遠(yuǎn)程辦公和教育的推動(dòng)下，2020年全球PC市場(chǎng)扭轉(zhuǎn)頹勢(shì)，同比增長(zhǎng)13.5%。疫情并非長(zhǎng)期性事件，PC需求量持續(xù)高速增長(zhǎng)存在較大不確定性。IDC預(yù)計(jì)2021年全球PC出貨量至3.45億臺(tái)，同比增長(zhǎng)13.5%，接近2011年的歷史峰值，預(yù)計(jì)出貨量到2025年維持在3.5億臺(tái)水平。若考慮進(jìn)平板電腦，則2021年全球PC+平板出貨量達(dá)5.2億臺(tái)，至2025年小幅下降至5.1億臺(tái)。因此，從出貨量看，未來PC+平板為存量市場(chǎng)，其存儲(chǔ)芯片需求主要來自單機(jī)搭載容量的提升。未來PCDRAM和NANDFlash平均容量將保持高速增長(zhǎng)。隨著數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求的不斷增長(zhǎng)，PC存儲(chǔ)配置逐年升級(jí)，根據(jù)PCMaticResearch，PCDRAM容量自2000年以來持續(xù)增長(zhǎng)，到2020年單機(jī)接近10GB，NANDFlash容量變化趨勢(shì)與之類似。根據(jù)Yole預(yù)測(cè)，2020年P(guān)C平均DRAM容量約為10GB，2026年P(guān)C平均DRAM容量將近18GB，復(fù)合增速約為10%。而2020年P(guān)C平均NANDFlash搭載量約為450GB，2026年P(guān)C平均NANDFlash搭載量將高于1000GB，復(fù)合增速約為15%。2.1.4汽車：自動(dòng)駕駛高速滲透，單車存儲(chǔ)需求高增汽車自動(dòng)駕駛等級(jí)提升，大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求增長(zhǎng)。自動(dòng)駕駛汽車可以減少人為干預(yù)對(duì)于駕駛的必要性，英飛凌預(yù)計(jì)2020年L1及以上新車滲透率接近50%，L2滲透率達(dá)7%，未來將從目前的L2階段發(fā)展至完全不需要駕駛員干預(yù)的L4及L5階段。隨著自動(dòng)駕駛等級(jí)的提升，以及車載信息娛樂系統(tǒng)（IVI）、多攝像頭視覺處理、長(zhǎng)壽命電池和超高速5G網(wǎng)絡(luò)的引入，車內(nèi)車外數(shù)據(jù)流量大大提升，超大計(jì)算處理成為必需品，相應(yīng)地大容量數(shù)據(jù)緩存（DRAM、SRAM）、存儲(chǔ)（NAND）和其他存儲(chǔ)（NORFlash、EEPROM等）需求大幅增長(zhǎng)。汽車智能化驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求，車載存儲(chǔ)市場(chǎng)有望提速增長(zhǎng)。2020年全球車載存儲(chǔ)市場(chǎng)規(guī)模約46億美元，在整體存儲(chǔ)市場(chǎng)占比不足5%，但成長(zhǎng)速度較高，2016-2020年復(fù)合增速為11.4%，預(yù)計(jì)隨著汽車智能化水平的提升，車載存儲(chǔ)市場(chǎng)提速增長(zhǎng)，主要體現(xiàn)在DRAM（尤其是新能源車用的LPDDR）、NAND等需求高速增長(zhǎng)，2021年車載存儲(chǔ)市場(chǎng)將達(dá)到56.6億美元，2025年增長(zhǎng)至119.4億美元，2021-2025年復(fù)合增速為21.0%。從結(jié)構(gòu)看，車載存儲(chǔ)市場(chǎng)以DRAM和NAND為主，占比分別為57%和23%，其他小類的存儲(chǔ)芯片如NORFlash、SRAM和EPROM/EEPROM也在車內(nèi)有廣泛應(yīng)用。目前汽車存儲(chǔ)容量與智能手機(jī)相當(dāng)。當(dāng)前汽車對(duì)儲(chǔ)存的需求主要來源于ADAS系統(tǒng)和IVI系統(tǒng)，其中ADAS占比超過10%，IVI約占80%。根據(jù)中國閃存市場(chǎng)，目前高端車型至多搭載12GBDRAM和256GBNAND，與當(dāng)前旗艦智能手機(jī)相當(dāng)；而在中端車型中，2~4GBDRAM和32~64GBNANDFlash則為常見配置；在低端車型中，DRAM和NANDFlash容量需求更低，僅為1~2GB和8~32GB。單車DRAM和NANDFlash容量有巨大提升空間。隨著自動(dòng)駕駛等級(jí)提升，用于收集車輛運(yùn)行和周邊環(huán)境數(shù)據(jù)的各類傳感器將會(huì)越來越多，包括攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等，OTA（空中下載技術(shù)）、V2X（vehicle-to-everything）等網(wǎng)絡(luò)通信功能也將產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)。英特爾估計(jì)自動(dòng)駕駛汽車每天將產(chǎn)生4000GB的數(shù)據(jù)量。即使低等級(jí)自動(dòng)駕駛的車輛也需要大量車載數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，因?yàn)樽揑VI系統(tǒng)正逐步搭配更多大尺寸、高分辨率屏幕。根據(jù)中國閃存市場(chǎng)預(yù)測(cè)，L4、L5的汽車將配備40GB以上的DRAM和3TB以上的NANDFlash，該配置遠(yuǎn)高于當(dāng)前的智能手機(jī)。2.2供給端：產(chǎn)能穩(wěn)定擴(kuò)張，工藝制程迭代持續(xù)推進(jìn)存儲(chǔ)芯片位元（bit）供給增長(zhǎng)來自兩方面：（1）工藝制程迭代帶來單片晶圓中位元增長(zhǎng)。（2）晶圓產(chǎn)能的擴(kuò)張。（1）工藝迭代：龍頭廠商將主要精力投向制程迭代，以滿足高速增長(zhǎng)的位元（GB）需求。DRAM方面，根據(jù)SK海力士預(yù)計(jì)，DRAM工藝制程從1Znm到1αnm，單片晶圓可切出的晶粒數(shù)量增長(zhǎng)25%，在晶圓產(chǎn)能不增長(zhǎng)的情況下，仍將驅(qū)動(dòng)DRAM位元供給增長(zhǎng)。目前，三星電子、美光、SK海力士等DRAM產(chǎn)品生產(chǎn)正在引入EUV光刻，工藝制程正在從1Znm往1αnm轉(zhuǎn)換，以滿足DRAM位元增長(zhǎng)的需求。NAND方面，3D堆疊工藝持續(xù)演進(jìn)，176層漸漸成為3DNAND主流，目前頭部廠商正在推進(jìn)2XX層3DNAND的研發(fā)和量產(chǎn)，預(yù)計(jì)顯著提升單片晶圓的位元產(chǎn)出量。（2）產(chǎn)能擴(kuò)張：2021-2022年DRAM和NANDFlash產(chǎn)能穩(wěn)定增長(zhǎng)。我們統(tǒng)計(jì)了DRAM和NANDFlash主要廠商的產(chǎn)能及預(yù)測(cè)，DRAM廠商選取三星電子、美光、SK海力士、南亞科技、長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)等5家，NANDFlash廠商選取三星電子、美光、SK海力士、FlashAlliance（東芝+西部數(shù)據(jù)）、英特爾、旺宏、長(zhǎng)江存儲(chǔ)等7家。整體來看，2020年、2021年、2022年DRAM產(chǎn)能分別同比增長(zhǎng)4.5%、9.9%、7.0%至531、584、625萬片/年，NANDFlash產(chǎn)能分別同比增長(zhǎng)1.7%、6.7%、5.9%至688、734、777萬片/年，加上部分無法歸屬于DRAM或NANDFlash以及NORFlash、SRAM等小類存儲(chǔ)的產(chǎn)能，2020年、2021年、2022年存儲(chǔ)芯片整體產(chǎn)能分別同比增長(zhǎng)0.0%、7.6%、5.6%至1258、1354、1429萬片/年，產(chǎn)能穩(wěn)定增長(zhǎng)。存儲(chǔ)新增產(chǎn)能投放集中在2021-2022年。分廠商看，三星電子的西安二期擴(kuò)產(chǎn)，主要為NANDFlash，于2021年中投產(chǎn)，而平澤P2和P3的新增產(chǎn)能（DRAM、NANDFlash及晶圓代工）分別于2021年中和2022年投產(chǎn)。鎧俠/西部數(shù)據(jù)的K2和Fab7產(chǎn)能（NANDFlash）將于2022年春投產(chǎn)。SK海力士和美光的DRAM擴(kuò)產(chǎn)則分別于2021年Q1和年中投產(chǎn)，而國內(nèi)的長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)和長(zhǎng)江存儲(chǔ)近兩年及未來兩年持續(xù)有產(chǎn)能開出，但爬坡需要一定的時(shí)間，實(shí)際產(chǎn)能相較于全球產(chǎn)能影響有限。整體來看，存儲(chǔ)大廠新增產(chǎn)能釋放主要在2021-2022年，2021年產(chǎn)能投放較多，預(yù)計(jì)2022年仍有產(chǎn)能投放，但增速放緩。往2023年以后看，暫無確定的新增產(chǎn)能落地。往2023年以后看，三星電子暫無擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃；美光計(jì)劃在日本廣島投資約70億美元擴(kuò)產(chǎn)DRAM，新工廠將于2024年開始投入運(yùn)營(yíng)；SK海力士將在未來十年于韓國首爾投資1060億美元用于擴(kuò)產(chǎn)DRAM，新工廠于21Q4動(dòng)工，將于2025年完成所有工程項(xiàng)目，之后啟動(dòng)量產(chǎn)。從各廠商的擴(kuò)產(chǎn)規(guī)劃看，目前2023年及以后存儲(chǔ)芯片確定的新增產(chǎn)能較少。工藝迭代難以完全滿足位元增長(zhǎng)需求，預(yù)計(jì)2023年以后存儲(chǔ)產(chǎn)能增長(zhǎng)達(dá)到5~10%。根據(jù)SUMCO預(yù)測(cè)，2021-2025年DRAM位元需求復(fù)合增速達(dá)20%，其中10%的增速可由DRAM工藝迭代滿足，剩余不足10%的增速仍需憑借產(chǎn)能擴(kuò)張（即DRAM晶圓供給的復(fù)合增速仍需達(dá)到10%）。而2021-2025年3DNAND位元需求復(fù)合增速達(dá)31%，其中30%的增速可由3DNAND工藝迭代滿足，由于近兩年3DNAND位元供給增長(zhǎng)較多，預(yù)計(jì)2021-2023年3DNAND所需晶圓的供給增速為1%（當(dāng)前擴(kuò)產(chǎn)速度超過所需，因此導(dǎo)致供給過剩），2023-2025年恢復(fù)至8%的復(fù)合增速。因此，我們預(yù)計(jì)2023年以后DRAM和3DNAND產(chǎn)能增長(zhǎng)仍可達(dá)到5~10%。2.3周期性：短期價(jià)格周期波動(dòng)，長(zhǎng)期單位成本下降存儲(chǔ)芯片具有大宗商品的屬性，供需錯(cuò)配導(dǎo)致價(jià)格周期性波動(dòng)。存儲(chǔ)芯片下游需求量大，需要通過規(guī)模擴(kuò)張才能維持經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)產(chǎn)品多為標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，因此具有大宗商品的屬性。當(dāng)行業(yè)需求旺盛，處于上行周期時(shí)，當(dāng)一家存儲(chǔ)廠商選擇擴(kuò)產(chǎn)以擴(kuò)大市場(chǎng)份額時(shí)，通常其他廠商也會(huì)跟隨擴(kuò)產(chǎn)，導(dǎo)致產(chǎn)能集中落地，從而造成產(chǎn)能過剩，最終引發(fā)存儲(chǔ)芯片價(jià)格下跌。當(dāng)行業(yè)需求低迷，處于下行周期時(shí)，由于相反的原因，最終導(dǎo)致市場(chǎng)供小于求，存儲(chǔ)芯片價(jià)格逐步上漲，由此形成一定的周期性。DRAM和NAND行業(yè)已形成壟斷格局，DRAM尤為明顯，因此各家擴(kuò)產(chǎn)與定價(jià)策略類似，資本支出的開出較為集中，使得存儲(chǔ)芯片的周期性顯著強(qiáng)于其他半導(dǎo)體品類。以美光和SK海力士為例，每輪大規(guī)模資本支出后的1-3年內(nèi)，產(chǎn)品進(jìn)入降價(jià)周期，毛利率下降。三星電子為存儲(chǔ)芯片龍頭，產(chǎn)品毛利率波動(dòng)小于美光和SK海力士。一方面，三星電子為集團(tuán)型公司，存儲(chǔ)芯片僅貢獻(xiàn)20%~30%營(yíng)收。另一方面，三星電子在市場(chǎng)中占據(jù)主導(dǎo)權(quán)，多次擴(kuò)產(chǎn)時(shí)機(jī)早于美光和SK海力士，因此在每輪價(jià)格下跌前獲得更高的收益。這份主導(dǎo)權(quán)來自于三星電子的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、資金規(guī)模和早期多次逆周期擴(kuò)產(chǎn)帶來的份額優(yōu)勢(shì)。中短周期看，價(jià)格呈現(xiàn)周期波動(dòng)。1、DRAM的價(jià)格周期性：每輪周期約3~4年。從價(jià)格周期看，DRAM從2012年至今經(jīng)歷三輪周期。存儲(chǔ)芯片，包括DRAM和NAND，具有較強(qiáng)的周期性，這主要是需求與供給的錯(cuò)配導(dǎo)致。從時(shí)間維度看，DRAM的價(jià)格大致以3-4年為一個(gè)周期。（1）第一輪周期：12Q3~16Q2年。12Q3至14Q2：周期上行，主要驅(qū)動(dòng)力為智能手機(jī)爆發(fā)，對(duì)DRAM的需求增長(zhǎng)；14Q3至16Q2，周期下行，以4Gb（512Mb×8）1600MHz的DRAM顆粒為例，其單價(jià)從4.43美元跌至1.44美元，區(qū)間跌幅67%，主要因?yàn)楦鲝S商擴(kuò)產(chǎn)落地導(dǎo)致供大于求。（2）第二輪周期：16Q3~19Q4。16Q3至18Q2，周期上行，主要因?yàn)橹饕獜S商如美光、三星、SK海力士將主要產(chǎn)能轉(zhuǎn)移生產(chǎn)3DNANDFlash，DRAM沒有擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，同時(shí)需求增長(zhǎng)導(dǎo)致DRAM顆粒產(chǎn)能不足并缺貨，價(jià)格上行，4Gb（512Mb×8）1600MHz的DRAM顆粒價(jià)格區(qū)間漲幅187%；18Q3至19Q4，周期下行，中美貿(mào)易摩擦導(dǎo)致全球下游需求萎靡，服務(wù)器、PC、筆電等需求不佳，Dram供過于求，4Gb

（512Mb×8）1600MHz的DRAM顆粒價(jià)格區(qū)間跌幅67%。（3）第三輪周期：20Q1至今。疫情下，線上經(jīng)濟(jì)、居家辦公等需求拉動(dòng)服務(wù)器、TV、PC出貨激增，5G手機(jī)升級(jí)驅(qū)動(dòng)單機(jī)容量升級(jí)，帶動(dòng)DRAM價(jià)格回升。目前來看，21Q2PC需求旺廠