中國(guó)半導(dǎo)體存儲(chǔ)行業(yè)未來50年發(fā)展路線圖

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2016-09-20 15:58:49

摘自:華金證券

存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)芯片國(guó)產(chǎn)化之路邁出的重要一步: 芯片國(guó)產(chǎn)化是中國(guó)政府在信息安全自主可控政策領(lǐng)域的實(shí)踐領(lǐng)域之一,作為信息技術(shù)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)

 存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)芯片國(guó)產(chǎn)化之路邁出的重要一步: 芯片國(guó)產(chǎn)化是中國(guó)政府在信息安全自主可控政策領(lǐng)域的實(shí)踐領(lǐng)域之一,作為信息技術(shù)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),半導(dǎo)體集成電路持續(xù)叐到國(guó)家政策的扶持,近期仍國(guó)家層面到地方層面的政策及資本的持續(xù)也是持續(xù)丌斷。存儲(chǔ)器是集成電路產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)品之一,產(chǎn)品的成熟度和產(chǎn)業(yè)的觃模敁應(yīng)均較為顯著,而目前中國(guó)大陸地匙的企業(yè)在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的仹額仌然較低,通過國(guó)家政府層面的大觃模投資有機(jī)會(huì)快速切入相關(guān)領(lǐng)域,也是芯片國(guó)產(chǎn)化之路邁出的可靠而重要的一步。

全球產(chǎn)業(yè)處于周期性底部有利于新生力量的崛起: 盡管仍2016年第事季度起存儲(chǔ)器行業(yè)的產(chǎn)品價(jià)格出現(xiàn)了回升,但是行業(yè)整體仌然處二周期性底部的位置,市場(chǎng)主要廠商三星、海力士、美先等在資本開支產(chǎn)能擴(kuò)張方面仌然較為謹(jǐn)慎,而我們訃為在智能秱勱終端需求、數(shù)據(jù)中心服務(wù)器需求以及固態(tài)影片需求帶勱的情冴,DRAM和NAND Flash市場(chǎng)均有逐步仍供過二求向供給丌足轉(zhuǎn)秱的趨勢(shì),而在這種行業(yè)周期性底部有轉(zhuǎn)發(fā)趨勢(shì)的情冴下,中國(guó)大陸地匙的逆周期投資有望推勱國(guó)內(nèi)廠商成為市場(chǎng)內(nèi)崛起的新生力量。

一、存儲(chǔ)器是系統(tǒng)的核心基礎(chǔ)部件

存儲(chǔ)器(Memory),顧名思義是在電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中用于存放信息的器件。任何電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中,包括輸入的原始數(shù)據(jù)、程序本身、中間運(yùn)行結(jié)果和最終運(yùn)行結(jié)果都需要保存在存儲(chǔ)器中。存儲(chǔ)器是電子系統(tǒng)的基礎(chǔ)核心部件之一,是系統(tǒng)正常運(yùn)作的保障。

(一)存儲(chǔ)器的發(fā)展伴隨著電子計(jì)算機(jī)的歷程

存儲(chǔ)器的發(fā)展幾乎是伴隨著電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程而來的。在發(fā)展之初,采用汞線延遲線來進(jìn)行信息的存儲(chǔ)和讀寫,之后采用磁性材料,再到光學(xué)材料等存儲(chǔ)器設(shè)備,盡管獲得了較大的改善,但是仍然面臨體積龐大、性能有限的挑戰(zhàn),對(duì)應(yīng)用領(lǐng)域的拓展造成了不小的阻礙。

得益于集成電路技術(shù)的發(fā)展與成熟,采用半導(dǎo)體集成電路方式制造的存儲(chǔ)器IC芯片獲得了廣泛的采用。隨著在存儲(chǔ)介質(zhì)的演進(jìn),設(shè)計(jì)架構(gòu)的更新和工藝水平的提高,IC存儲(chǔ)器在存儲(chǔ)密度、讀寫速度等性能持續(xù)提高,同時(shí)能耗、單位存儲(chǔ)單元成本持續(xù)降低,IC存儲(chǔ)器的發(fā)展也充分享受摩爾定理集成電路演進(jìn)歷程。

圖1:存儲(chǔ)器的収展歷秳

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縱觀整個(gè)發(fā)展歷程我們看到,1967年科技巨頭IBM提出DRAM規(guī)格以及之后的持續(xù)演進(jìn)使其成為了目前包括PC、服務(wù)器、手機(jī)、車載等終端產(chǎn)品內(nèi)存行業(yè)的主要技術(shù)。1984年舛岡富士雄博士提出了Flash Memory技術(shù)以及之后演進(jìn)中Intel提出的NOR和東芝提出的NAND架構(gòu)形成了目前外設(shè)存儲(chǔ)器的主流。上述兩項(xiàng)技術(shù)的提出對(duì)于現(xiàn)代的半導(dǎo)體集成電路存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)形成了深遠(yuǎn)的影響。

(二)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的核心分類:DRAM和Flash Memory

從上述的研究我們可以看到,存儲(chǔ)器經(jīng)歷了與電子計(jì)算機(jī)幾乎一樣長(zhǎng)的發(fā)展歷程,包括磁盤、光盤、IC工藝材料等不同產(chǎn)品已經(jīng)形成了在不同應(yīng)用領(lǐng)域中成熟有效的應(yīng)用分工。存儲(chǔ)器的分類方式很多,按照存儲(chǔ)介質(zhì)分類來說,通??梢苑譃榘雽?dǎo)體IC存儲(chǔ)器、磁性存儲(chǔ)器和光存儲(chǔ)器等,在本報(bào)告中,我們聚焦在半導(dǎo)體IC存儲(chǔ)器,關(guān)注存儲(chǔ)器芯片行業(yè)。

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器按照斷電后數(shù)據(jù)信息是否能夠保留可以分為兩個(gè)大類,易失性存儲(chǔ)器和非易失性存儲(chǔ)器,前者在外部電源切斷后,存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)也隨之消失,代表產(chǎn)品是DRAM,而后者則能夠保持所存儲(chǔ)的內(nèi)容,代表產(chǎn)品是FlashMemory。

圖2:半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類

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DRAM作為易失性存儲(chǔ)器產(chǎn)品的代表,主要用于各類PC、服務(wù)器、工作站的內(nèi)部存儲(chǔ)單元,憑借其在存取速度和存取容量方面的折衷性能,實(shí)現(xiàn)在核心處理器和外部存儲(chǔ)器之間形成緩存空間。隨著移動(dòng)終端的迅速發(fā)展,DRAM在智能手機(jī)中的應(yīng)用規(guī)模也在持續(xù)加大。

Flash Memory作為非易失性存儲(chǔ)器的代表,主要應(yīng)用于存儲(chǔ)卡、U盤、SSD固態(tài)硬盤、移動(dòng)終端的內(nèi)部嵌入式存儲(chǔ)器等,其可快速讀寫不丟失以及可集成的特性,使得其在移動(dòng)終端及便攜式移動(dòng)存儲(chǔ)器產(chǎn)品中有著廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。

(三)未來存儲(chǔ)器芯片的方向:相變存儲(chǔ)器(PCM)

傳統(tǒng)的半導(dǎo)體集成電路存儲(chǔ)器無論是DRAM還是Flash,其基本原理均是通過對(duì)于電荷的多寡形成的電勢(shì)高低來進(jìn)行“0”和“1”的判斷,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信息的存儲(chǔ)。產(chǎn)業(yè)對(duì)于存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)和原理的研究始終沒有停歇,近期,各研究機(jī)構(gòu)及資本市場(chǎng)熱點(diǎn)關(guān)注相變化存儲(chǔ)器(PhaseChange Memory,簡(jiǎn)稱PCM)。該存儲(chǔ)器非易失真原理與Flash的浮動(dòng)?xùn)沛i住電荷原理不同,是通過施加特定電流使硫族化物玻璃(目前多數(shù)為GeSbTe合金)在晶態(tài)和非晶態(tài)兩相之間改變,由于晶態(tài)和非晶態(tài)的電阻特性不同,電路通過讀取不同電阻值來獲取存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。

如圖所示,施加強(qiáng)電流并快速淬火,使硫系化合物溫度升高到熔化溫度以上,經(jīng)快速冷卻,可以使多晶的長(zhǎng)程有序遭到破壞,實(shí)現(xiàn)晶體向非晶體的轉(zhuǎn)換,通常用時(shí)不到100ns;施加中等強(qiáng)度的電流,硫系化合物的溫度升高到結(jié)晶溫度以上、熔化溫度以下,并保持一定的時(shí)間,實(shí)現(xiàn)晶體向非晶體的轉(zhuǎn)換。

圖3:晶體不非晶體相于轉(zhuǎn)換

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圖4:GeSbTe加熱原理

 

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PCM可以直接改變操作位的數(shù)據(jù)而不需要單獨(dú)進(jìn)行擦除步驟,減少了寫操作的開銷,并且直接讀取電阻值判斷大小,有效提高讀取速度。由于Flash的浮動(dòng)?xùn)糯鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)尺寸難以縮減,這是因?yàn)楦?dòng)?xùn)偶?jí)的厚度是一定的,而PCM不需要存儲(chǔ)電子元件,因此它沒有電子元件存儲(chǔ)的擴(kuò)展問題,盡管同樣采用了半導(dǎo)體平面化工藝來實(shí)現(xiàn)器件的生產(chǎn)加工,PCM的存儲(chǔ)密度可以做得更大。

表1:存儲(chǔ)器產(chǎn)品類型的特性比較

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上表中可以看出與DRAM相比,盡管讀寫速度略低,但是PCM是一種非易失性的存儲(chǔ)器,而與NANDFlash相比,PCM則在讀寫速度和可靠性方面具有優(yōu)勢(shì),并且有很小的理論工藝制程可以做到更高的存儲(chǔ)密度。隨著PCM的技術(shù)進(jìn)步帶來單位成本的下降,與DRAM和Flash產(chǎn)品可以形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),甚至做到超越,目前PCM已經(jīng)被部分廠商應(yīng)用于實(shí)際的產(chǎn)品中,是一項(xiàng)具備未來發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)。

二、全球存儲(chǔ)器市場(chǎng):寡頭競(jìng)爭(zhēng)下的供需博弈

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器作為電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)構(gòu)成器件,其發(fā)展歷程貫穿著這個(gè)集成電路發(fā)展的歷程,目前已經(jīng)形成了成熟的產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)格局。根據(jù)WSTS的數(shù)據(jù)顯示,2015年全球集成電路存儲(chǔ)器市場(chǎng)的收入達(dá)到全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模的23%。

圖5:2015年全球半導(dǎo)體集成電路市場(chǎng)挄產(chǎn)品分布卙比

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圖6:全球集成電路存儲(chǔ)器市場(chǎng)觃模及增速(2006~2015)

 

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全球集成電路產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出的周期性特性在存儲(chǔ)器市場(chǎng)也較為顯著,與整體市場(chǎng)的波動(dòng)性比較,存儲(chǔ)器市場(chǎng)的波動(dòng)幅度更為顯著,我們認(rèn)為這種特性主要是由于存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局不同所帶來的,無論是以DRAM為代表的易失性存儲(chǔ)器還是以Flash Memory為代表的非易失性存儲(chǔ)器市場(chǎng)均由幾家大廠商占據(jù)絕大多數(shù)的市場(chǎng)份額,大企業(yè)的產(chǎn)能變動(dòng)帶來的供給變化對(duì)于行業(yè)的供需關(guān)系的影響力顯著。

圖7:行業(yè)波勱性:集成電路整體 v.s.存儲(chǔ)器(2006~2015)

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圖8:2014年產(chǎn)業(yè)集中度:集成電路整體 v.s.存儲(chǔ)器

 

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不同于其他子行業(yè)的產(chǎn)品多樣性,存儲(chǔ)器模塊具有較強(qiáng)的同質(zhì)性特征,IDM模式占據(jù)了行業(yè)的主導(dǎo)地位,代工模式的規(guī)模優(yōu)勢(shì)十分有限,未來這樣的產(chǎn)業(yè)模式格局仍然將會(huì)延續(xù)。

從之前我們的分類可以看到,半導(dǎo)體集成電路存儲(chǔ)器按照存儲(chǔ)信息的斷電后是否丟失分為易失性存儲(chǔ)器和非易失性存儲(chǔ)器,前者以DRAM為代表,后者則以FlashMemory為代表,從2015年市場(chǎng)規(guī)模的占比我們看到,盡管IC存儲(chǔ)器的種類很多,但是DRAM和FlashMemory分別占據(jù)了市場(chǎng)58%和39%的份額,合計(jì)占據(jù)市場(chǎng)超過98%的份額。

(一)移動(dòng)終端驅(qū)動(dòng)DRAM需求,韓國(guó)雙雄占比繼續(xù)提升

DRAM屬于易失性存儲(chǔ)器,自IBM在1967年提出后,經(jīng)過了多年的演變發(fā)展成為了內(nèi)存市場(chǎng)的主流產(chǎn)品,并且也是IC存儲(chǔ)器市場(chǎng)的最大份額,由于DRAM內(nèi)存作為電子系統(tǒng)的基礎(chǔ)元器件,因此DRAM市場(chǎng)的波動(dòng)對(duì)于全球半導(dǎo)體市場(chǎng)乃至電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)市場(chǎng)有“晴雨表”的特性。

1、集成度成本優(yōu)勢(shì)驅(qū)動(dòng)DRAM起步,摩爾定律引領(lǐng)發(fā)展

在IBM提出DRAM之前,在核心處理器與外部存儲(chǔ)器之間起到數(shù)據(jù)緩存作用的易失性存儲(chǔ)器是靜態(tài)存儲(chǔ)器(SRAM)。與SRAM相比較,盡管DRAM需要不斷的進(jìn)行刷新以保持存儲(chǔ)器內(nèi)容的不丟失,且其在功耗和讀寫速度方面的存在著明顯的劣勢(shì),但是由于SRAM每一個(gè)位元需要多個(gè)晶體管分別組成反相器和讀寫位線控制開關(guān),而DRAM每一個(gè)位元只需要一個(gè)晶體管,因此DRAM獲得了在集成度以及成本方面的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),在推出市場(chǎng)后迅速獲得了市場(chǎng)的認(rèn)可。

圖9:DRAM技術(shù)的演迚歷叱

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DRAM的規(guī)格也經(jīng)歷多次不同的歷史演進(jìn)。早期DRAM存在各種規(guī)格,大致包含F(xiàn)P DRAM,EDODRAM,RDRAM,以及SDRAM。隨著FPRAM,EDODRAM技術(shù)不斷達(dá)到技術(shù)瓶頸,SDRAM作為新的存儲(chǔ)技術(shù)出現(xiàn)了。SDRAM由早期的66MHZ(PC66)發(fā)展到133MHZ(PC133)之后,再次達(dá)到技術(shù)瓶頸,這時(shí)出現(xiàn)了兩種DRAM技術(shù),即DDRRAM和RDRAM,盡管RDRAM在架構(gòu)上具備了發(fā)展?jié)摿Γ窃诔杀痉矫媪觿?shì)使其在與DDR的競(jìng)爭(zhēng)格局中逐步被邊緣化。

表2:DDR存儲(chǔ)器的發(fā)展歷程

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DDR RAM是SDRAM的升級(jí)版本,從SDRAM的一個(gè)上升時(shí)鐘脈沖傳輸一次數(shù)據(jù)改為一個(gè)時(shí)鐘脈沖的上升沿和下降沿各傳輸一次數(shù)據(jù),使得帶寬翻倍,并且運(yùn)用了更先進(jìn)的同步電路,使指定地址、數(shù)據(jù)的輸送和輸出主要步驟既獨(dú)立執(zhí)行,又保持與CPU完全同步;DDR使用了DLL技術(shù),當(dāng)數(shù)據(jù)有效時(shí),存儲(chǔ)控制器可使用這個(gè)數(shù)據(jù)濾波信號(hào)來精確定位數(shù)據(jù),每16次輸出一次,并重新同步來自不同存儲(chǔ)器模塊的數(shù)據(jù)。

2、周期出現(xiàn)底部反彈趨勢(shì),移動(dòng)終端需求驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)

根據(jù)DRAMeXchange的數(shù)據(jù),DRAM市場(chǎng)與全球半導(dǎo)體行業(yè)整體市場(chǎng)一樣處于下行的周期中,從過去12個(gè)季度的廠商銷售收入數(shù)據(jù)顯示,從2015年第一季度開始,收入規(guī)模呈現(xiàn)了負(fù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì),造成這種情況的最重要原因是以三星、SK海力士和美光等為代表的各大廠家持續(xù)轉(zhuǎn)進(jìn)21nm/20nm制程研發(fā)而導(dǎo)致產(chǎn)出增加,供過于求進(jìn)而導(dǎo)致銷售單價(jià)下降。

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我們可以看到的是,從2016年第二季度的末期開始,DRAM產(chǎn)品的現(xiàn)貨價(jià)格和合約價(jià)格均呈現(xiàn)了快速的反彈跡象,尤其是在進(jìn)入了傳統(tǒng)的半導(dǎo)體銷售旺季的第三季度,前期持續(xù)下跌的價(jià)格導(dǎo)致市場(chǎng)觀望情緒濃厚,帶來的整體市場(chǎng)低庫存,加之三星在西安的生產(chǎn)線受到電力供應(yīng)故障的影響,市場(chǎng)的補(bǔ)庫存情緒持續(xù)高漲帶來了價(jià)格的快速回升。

中國(guó)半導(dǎo)體存儲(chǔ)行業(yè)未來50年發(fā)展線路圖

 

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從產(chǎn)品的下游應(yīng)用市場(chǎng)看,PC及服務(wù)器采用的標(biāo)準(zhǔn)型DRAM產(chǎn)品仍然占據(jù)了顯著的市場(chǎng)需求,移動(dòng)終端采用的利基型DRAM產(chǎn)品伴隨著移動(dòng)手機(jī)等產(chǎn)品的迅速崛起也成為了影響市場(chǎng)需求的重要分支。

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3、寡頭壟斷,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局趨于穩(wěn)定

DRAM芯片產(chǎn)品具備了高度同質(zhì)化特性,規(guī)模效應(yīng)帶來的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)有被持續(xù)放大的趨勢(shì),因此經(jīng)過了行業(yè)多次的整合發(fā)展,目前市場(chǎng)呈現(xiàn)了寡頭壟斷的格局。根據(jù)DRAMeXchange的數(shù)據(jù)顯示,三星、海力士、美光占據(jù)市場(chǎng)前三位,2016年上半年占比分別為47%、27%和19%。

從產(chǎn)業(yè)模式看,三星、海力士、美光都是從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)完整產(chǎn)業(yè)鏈的IDM模式,臺(tái)灣廠商南茂、華邦電、力晶等作為純代工企業(yè)而言,市場(chǎng)的影響力有限。

從WSTS公布的DRAM市場(chǎng)供給增長(zhǎng)數(shù)據(jù)顯示,目前DRAM行業(yè)的供給增長(zhǎng)速度有所放緩,各大廠商的資本開支計(jì)劃顯示對(duì)于產(chǎn)能擴(kuò)張的態(tài)度較為謹(jǐn)慎,沒有大規(guī)模產(chǎn)能擴(kuò)張或者收縮的計(jì)劃公布,全球供給端市場(chǎng)的產(chǎn)能增長(zhǎng)主要來自于半導(dǎo)體工藝制程的演進(jìn)而帶來在單片晶元上的集成度提升。

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(二)固態(tài)硬盤驅(qū)動(dòng)未來Flash需求,路線不同帶來多元競(jìng)爭(zhēng)

Flash Memory屬于非易失性存儲(chǔ)器,產(chǎn)品出現(xiàn)的時(shí)間晚于DRAM,需求驅(qū)動(dòng)主要來自于隨著CPU和內(nèi)存速度持續(xù)提升后,磁盤和光盤的讀寫速度和集成度遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有辦法滿足需求,因此人們開發(fā)以半導(dǎo)體集成電路工藝來制造可以長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)產(chǎn)品。

1、起步晚于DRAM,NAND和NOR兩種構(gòu)建延續(xù)至今

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1967年施敏博士與韓裔美國(guó)人姜大元在《貝爾系統(tǒng)科技期刊》發(fā)表了一篇關(guān)于非揮發(fā)性內(nèi)存的論文“浮閘非揮發(fā)性半導(dǎo)體內(nèi)存細(xì)胞元件”第一次闡述了閃存存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的原理技術(shù)。舛岡富士雄博士在1984年于東芝公司工作時(shí)發(fā)明了Flash存儲(chǔ)技術(shù),1998年,Intel推出第一款商業(yè)性的NORFlash芯片,1989年的國(guó)際固態(tài)電路研討會(huì)(ISSCC)上,東芝發(fā)表NANDFlash的芯片結(jié)構(gòu),NOR和NAND規(guī)格的Flashmemory一直沿用至今。

FlashMemory的規(guī)格相較于DRAM簡(jiǎn)單,主要為NOR和NAND型兩種,主要區(qū)別在于記憶單元間的內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)。NOR內(nèi)部記憶單元以平行方式連接到比特線,允許個(gè)別讀取與程序化記憶單元。NAND內(nèi)部記憶單元以順序方式連接,只能允許頁訪問。由于NAND的順序連接方式,降低了所需的空間,進(jìn)而降低了產(chǎn)品的成本。

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Flash Memory的兩種結(jié)構(gòu)多年以來一直延續(xù),直到2015年美光和Intel提出了3DXPoint。而東芝推出的3DNAND則是在2DNAND的架構(gòu)上在三維空間的堆疊。

2、移動(dòng)終端固態(tài)硬盤成為行業(yè)重要推手

Flash Memory市場(chǎng)中,NAND產(chǎn)品憑借其在成本方面的優(yōu)勢(shì),占據(jù)的主要的市場(chǎng)份額,2015年全年NAND占到整個(gè)FlashMemory銷售額的90%以上。根據(jù)DRAMeXchange的數(shù)據(jù),NANDFlash在過去的12個(gè)季度中,銷售收入的走勢(shì)也是基本與存儲(chǔ)器市場(chǎng)一致,供過于求的局面導(dǎo)致了產(chǎn)品銷售價(jià)格的下降。

中國(guó)半導(dǎo)體存儲(chǔ)行業(yè)未來50年發(fā)展線路圖

 

中國(guó)半導(dǎo)體存儲(chǔ)行業(yè)未來50年發(fā)展線路圖

 

我們還可以看到NAND FlashMemory的價(jià)格變動(dòng)趨勢(shì)與DRAM類似,在過去的一個(gè)季度中經(jīng)歷了明顯的反彈趨勢(shì),傳統(tǒng)旺季的季節(jié)效應(yīng)推動(dòng)了存儲(chǔ)器產(chǎn)品市場(chǎng)的需求提升,以消費(fèi)電子和移動(dòng)通信設(shè)備為主要終端需求的Flash Memory在市場(chǎng)的本輪補(bǔ)庫存行情中獲得了顯著的訂單增長(zhǎng)。

中國(guó)半導(dǎo)體存儲(chǔ)行業(yè)未來50年發(fā)展線路圖

 

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從產(chǎn)品的下游應(yīng)用市場(chǎng)看,F(xiàn)lash Memory的主要需求來自于智能手機(jī)和平板電腦的內(nèi)部存儲(chǔ),以及伴隨著SSD固態(tài)硬盤在個(gè)人電腦和服務(wù)器終端的應(yīng)用推動(dòng)。智能移動(dòng)終端市場(chǎng)方面,隨著運(yùn)算處理器和應(yīng)用程序的復(fù)雜度提升,對(duì)于存儲(chǔ)空間的要求持續(xù)增加進(jìn)而推動(dòng)了Flash Memory的需求提升。同時(shí),SSD固態(tài)硬盤憑借其響應(yīng)速度的優(yōu)勢(shì)在個(gè)人電腦和服務(wù)器領(lǐng)域的滲透率持續(xù)提升,也為Flash Memory市場(chǎng)的發(fā)展提供了動(dòng)力。

中國(guó)半導(dǎo)體存儲(chǔ)行業(yè)未來50年發(fā)展線路圖

  3、競(jìng)爭(zhēng)格局/產(chǎn)能分布

Flash Memory的芯片有NAND和NOR兩種結(jié)構(gòu)方案,盡管應(yīng)用市場(chǎng)廣泛,但是在產(chǎn)品規(guī)格方面的同質(zhì)化特性依然較為明顯,與DRAM類似規(guī)模效應(yīng)帶來的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)也成為新進(jìn)入者的有效壁壘,并且在行業(yè)面臨整合的時(shí)候,規(guī)模較大的企業(yè)生存機(jī)會(huì)更高。根據(jù)DRAMeXchange的數(shù)據(jù)顯示,三星、東芝、閃迪、美光、海力士占據(jù)市場(chǎng)前五位,2015年占比分別為32%、19%、15%、15%和11%。

中國(guó)半導(dǎo)體存儲(chǔ)行業(yè)未來50年發(fā)展線路圖

 

中國(guó)半導(dǎo)體存儲(chǔ)行業(yè)未來50年發(fā)展線路圖

 

從產(chǎn)業(yè)模式看,F(xiàn)lash Memory行業(yè)中代工模式的規(guī)模占比略高于DRAM存儲(chǔ)器,部分8寸晶元代工廠為Flash Memory的廠商提供服務(wù),但是我們?nèi)匀豢梢躁P(guān)注以IDM模式為主的廠商的產(chǎn)能狀況。

中國(guó)半導(dǎo)體存儲(chǔ)行業(yè)未來50年發(fā)展線路圖

由于晶元代工廠商在Flash Memory市場(chǎng)擁有相應(yīng)的生存空間,因此我們可以看到,未來新增加的產(chǎn)能規(guī)模將會(huì)主要集中在包括3D NAND等新產(chǎn)品方面。

三、中國(guó)存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè):任重而道遠(yuǎn)的崛起之路

盡管中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)經(jīng)過了20多年的發(fā)展已經(jīng)逐漸在全球市場(chǎng)中形成了競(jìng)爭(zhēng)力,但是中國(guó)大陸廠商在全球的市場(chǎng)占有率仍然有限,尤其是在存儲(chǔ)器行業(yè)中國(guó)內(nèi)企業(yè)在參與度很低。從中國(guó)政府對(duì)于信息安全進(jìn)而帶來的芯片國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中,存儲(chǔ)器行業(yè)集成電路的基礎(chǔ)器件之一,受到了國(guó)家的高度重視,各地多筆大規(guī)模的投資顯示國(guó)家希望在存儲(chǔ)器行業(yè)拓展競(jìng)爭(zhēng)力的態(tài)度。

(一)基礎(chǔ)薄弱,發(fā)展迅速,國(guó)產(chǎn)化依然空間可觀

中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起始于上世紀(jì)90年代初,經(jīng)過了20多年的發(fā)展,已經(jīng)初步形成了完善的產(chǎn)業(yè)鏈體系,部分子行業(yè)內(nèi)擁有了全球的競(jìng)爭(zhēng)力,根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2015年全年中國(guó)集成電路行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模為11,024億元人民幣,達(dá)到全球市場(chǎng)的62%。同時(shí)我們也需要注意到,中國(guó)大陸的半導(dǎo)體企業(yè)產(chǎn)值在全球市場(chǎng)的占比仍然較低,國(guó)產(chǎn)化程度仍然有待提高。

中國(guó)半導(dǎo)體存儲(chǔ)行業(yè)未來50年發(fā)展線路圖

 

中國(guó)半導(dǎo)體存儲(chǔ)行業(yè)未來50年發(fā)展線路圖

 

從存儲(chǔ)器行業(yè)看,2015年中國(guó)集成電路存儲(chǔ)器市場(chǎng)規(guī)模超過2,800億元人民幣、占中國(guó)半導(dǎo)體銷售收入的25%以上,占全球存儲(chǔ)器市場(chǎng)59%。

中國(guó)半導(dǎo)體存儲(chǔ)行業(yè)未來50年發(fā)展線路圖

  (二)國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策驅(qū)動(dòng)大手筆投資,崛起之路任重道遠(yuǎn)

由于存儲(chǔ)器行業(yè)整體的產(chǎn)品同質(zhì)化帶來的規(guī)模效應(yīng)顯著,行業(yè)呈現(xiàn)了寡頭壟斷的競(jìng)爭(zhēng)格局,從前面的分析我們可以看到,中國(guó)大陸的存儲(chǔ)器廠商尚未形成全球市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。在國(guó)家的“芯片國(guó)產(chǎn)化”產(chǎn)業(yè)政策的推動(dòng)下,中央政府和地方政府在產(chǎn)業(yè)內(nèi)的投資助推國(guó)內(nèi)存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)崛起,市場(chǎng)環(huán)境及競(jìng)爭(zhēng)狀況注定了中國(guó)企業(yè)的未來崛起之路任重道遠(yuǎn)。

1、中國(guó)存儲(chǔ)器廠商穩(wěn)步推進(jìn)

在DRAM領(lǐng)域,僅有IC晶圓代工、封測(cè)廠商提供少量的服務(wù),而DRAM市場(chǎng)的IDM模式占比持續(xù)增加的情況下,目前國(guó)內(nèi)企業(yè)在DRAM市場(chǎng)的參與度有所降低。

在FlashMemory行業(yè)中,目前中國(guó)國(guó)內(nèi)企業(yè)中在2015年完成股權(quán)轉(zhuǎn)讓給紫光國(guó)芯的西安紫光國(guó)芯半導(dǎo)體有限公司(前稱“西安華芯半導(dǎo)體有限公司”)以及擬上市的北京兆易創(chuàng)新科技股份有限公司具備了行業(yè)內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)力。

西安紫光國(guó)芯半導(dǎo)體有限公司(前身“西安華芯半導(dǎo)體有限公司”),是由原奇夢(mèng)達(dá)科技(西安)有限公司2009年5月改制重建的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。公司2003年作為德國(guó)英飛凌科技存儲(chǔ)器事業(yè)部在西安成立,在2006年,伴隨著存儲(chǔ)器事業(yè)部從英飛凌科技全球拆分上市成為奇夢(mèng)達(dá)科技,奇夢(mèng)達(dá)科技(西安)有限公司也隨之成立并開始作為一家獨(dú)立的公司運(yùn)營(yíng)。2009年,浪潮集團(tuán)收購原德國(guó)奇夢(mèng)達(dá)科技(西安)有限公司進(jìn)行改制重建并更名為西安華芯半導(dǎo)體有限公司。2015年,紫光集團(tuán)旗下紫光國(guó)芯股份有限公司收購西安華芯半導(dǎo)體有限公司并更名為西安紫光國(guó)芯半導(dǎo)體有限公司。

北京兆易創(chuàng)新科技股份有限公司前身“北京芯技佳易微電子科技有限公司”創(chuàng)立于2005年4月,作為一家初創(chuàng)公司主要技術(shù)為“超高速靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器”,經(jīng)過了多次股權(quán)轉(zhuǎn)讓及增資后,公司先于2010年更名為“北京兆易創(chuàng)新科技有限公司”,后于2012年完成股改,目前公司的主要產(chǎn)品是NOR Flash Memory,包括了1.8V和3.3V兩個(gè)系列,其他還有部分MCU產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù),2014年公司實(shí)現(xiàn)銷售收入9.47億元,其中存儲(chǔ)器相關(guān)產(chǎn)品的銷售額達(dá)到9.31億元。

2、產(chǎn)業(yè)政策投資持續(xù)加碼,國(guó)家意志驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展

隨著全球化進(jìn)程的推進(jìn),在信息安全方面面臨的挑戰(zhàn)也日益增加,“棱鏡門”事件的爆發(fā),更是將全球各國(guó)對(duì)于在國(guó)家層面的信息安全考量推向了高潮,中國(guó)政府也是借此推出了一系列的政策來加強(qiáng)對(duì)于信息安全的把控,“國(guó)家信息安全領(lǐng)導(dǎo)小組”的成立標(biāo)志著我們國(guó)家已經(jīng)將信息安全上升到了國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)層面,而“芯片國(guó)產(chǎn)化”就是具體表現(xiàn)方式之一。

中國(guó)半導(dǎo)體存儲(chǔ)行業(yè)未來50年發(fā)展線路圖

 

中國(guó)半導(dǎo)體存儲(chǔ)行業(yè)未來50年發(fā)展線路圖

 

從芯片國(guó)產(chǎn)化具體的實(shí)施過程中,存儲(chǔ)器行業(yè)成為了國(guó)家投資的重要方向,其中以國(guó)有企業(yè)和地方政府為代表的投資項(xiàng)目主要包括了紫光國(guó)芯600億元人民幣定增資金用于Flash Memory的投資建設(shè),武漢新芯擬投資240億美元打造國(guó)內(nèi)集成電路存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)基地,以及一期投資額370億人民幣的福建省晉華存儲(chǔ)器集成電路生產(chǎn)線項(xiàng)目。

中國(guó)半導(dǎo)體存儲(chǔ)行業(yè)未來50年發(fā)展線路圖

2016年7月,紫光集團(tuán)宣布收購武漢新芯大多數(shù)股權(quán)后改名為長(zhǎng)江存儲(chǔ)技術(shù)公司,紫光董事長(zhǎng)趙衛(wèi)國(guó)將成為這家新控股公司的總裁,清華紫光將擁有長(zhǎng)江存儲(chǔ)技術(shù)公司超過50%的股權(quán),其余股權(quán)的控制方是集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金和另一家由武漢市政府扶持的基金,共同推進(jìn)項(xiàng)目的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

除了以國(guó)有企業(yè)和地方政府為投資主體的存儲(chǔ)器項(xiàng)目外,我們還關(guān)注到海外廠商在國(guó)內(nèi)存儲(chǔ)器領(lǐng)域的投資,2015年10月,英特爾公司宣布投資55億美元將大連工廠建設(shè)為世界上最先進(jìn)的非易失性存儲(chǔ)器制造工廠。根據(jù)英特爾投資金額與大連廠的產(chǎn)能建設(shè)來評(píng)估,DRAMeXchange初步預(yù)估每個(gè)月至少可布建30,000-40,000片的3D-NANDFlashMemory。

3、市場(chǎng)供求關(guān)系有利國(guó)內(nèi)企業(yè)加入競(jìng)爭(zhēng)格局

從市場(chǎng)供求關(guān)系的角度看,在經(jīng)過了行業(yè)過去兩年的下行周期后,DRAM和NANDFlash的市場(chǎng)格局均逐步由供過于求的局面轉(zhuǎn)向了供給略顯不足的趨勢(shì)。

從供給端看,根據(jù)Digitimes的數(shù)據(jù)顯示,DRAM行業(yè)的主要廠商韓國(guó)三星和海力士均在2016年不同程度的降低了資本開支計(jì)劃,主要的資本投入將會(huì)涉及制程節(jié)點(diǎn)的提升而不是產(chǎn)能的直接擴(kuò)張,美光科技盡管仍然保持了資本開支計(jì)劃規(guī)模,但是他們的主要投資方向也是提升技術(shù)實(shí)力以應(yīng)對(duì)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)。NANDFlash,包括三星、海力士、美光/英特爾仍然保持了部分的資本開支以期在3DNAND Flash方面保持產(chǎn)能擴(kuò)張的趨勢(shì)。根據(jù)WSTS的預(yù)測(cè),2016~2017年,全球DRAM市場(chǎng)的供給增長(zhǎng)速度維持在25%左右,而NANDFlash的供給增長(zhǎng)則約為45%。

從需求端看,我們之前的分析中可以看到,DRAM市場(chǎng)需求的主要驅(qū)動(dòng)因素來自于移動(dòng)智能終端的需求增長(zhǎng),PC端的下滑速度放緩,而隨著IDC等數(shù)據(jù)中心建設(shè)的推動(dòng),來自服務(wù)器端的內(nèi)存需求也將保持穩(wěn)健的成長(zhǎng)。

NAND Flash的需求增長(zhǎng)主要來自于移動(dòng)終端以及固態(tài)硬盤(SSD)對(duì)于傳統(tǒng)硬盤的取代趨勢(shì)。在蘋果公司的最近產(chǎn)品發(fā)布會(huì)上,新款的iPhone7/7Plus最高配置的存儲(chǔ)容量已經(jīng)提升到了256GB,而其他手機(jī)廠商的新款手機(jī)產(chǎn)品也紛紛提供了更多的存儲(chǔ)空間。

中國(guó)半導(dǎo)體存儲(chǔ)行業(yè)未來50年發(fā)展線路圖

SSD市場(chǎng)來看,根據(jù)iSuppli預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)顯示,2017年全球市場(chǎng)SSD出貨量將會(huì)達(dá)到2.27億塊,較2012年的3,100萬塊大幅提升732%,年復(fù)合增長(zhǎng)率接近50%。

因此,我們預(yù)計(jì)在未來2年,DRAM需求端市場(chǎng)的出貨量增長(zhǎng)速度接近30%,而NANDFlash市場(chǎng)的需求量增速則有望達(dá)到50%以上,因此供求關(guān)系的角度看,行業(yè)市場(chǎng)正在逐步向賣方市場(chǎng)轉(zhuǎn)移,而國(guó)內(nèi)的產(chǎn)能投資有望獲得有效的市場(chǎng)支持。

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