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1、科技專題研究2023年7月27日中航證券研究所發布 證券研究報告請務必閱讀正文后的免責條款部分行業評級:增持存儲專題系列一:新應用發軔,存力升級大勢所趨分析師:劉牧野證券執業證書號:S0640522040001股市有風險 入市需謹慎核心觀點:行業下行周期加速見底,H2拐點將至。國際存儲巨頭相繼宣布削減資本開支并減產,以減少行業供應,加速修復存儲市場供需平衡,我們判斷各廠商的減產動作在H2會逐漸顯現成效。盡管目前下游應用需求復蘇仍不明朗,DRAM和NAND Flash下行周期尚未終止,但隨著終端客戶和渠道商的庫存逐步緩解,存儲廠商拒絕再降價出售甚至詢單報價頻傳上漲,定價趨勢向好,Q3部分新一代存
2、儲產品有望率先迎來上漲。存儲行業激蕩六十載,半導體中大宗商品。存儲占集成電路1/4以上份額,具有與集成電路較同步但更劇烈的周期性,2021年全球半導體存儲器市場中,DRAM占比達56%,NAND Flash約占41%。目前DRAM和NAND Flash均呈現海外玩家寡頭壟斷的格局,我國大部分廠商還是與國際龍頭進行錯位競爭,聚焦利基型市場;我國NOR Flash芯片技術基本成熟,例如兆易創新的NOR Flash在全球已經取得前三市占率。AI&汽車電子發軔,新應用激發新動能。存儲的下游應用過去以手機、PC和服務器為主,以手機、PC為例的消費電子自去年以來需求持續低迷,至今復蘇需求仍不明朗,而人工智
3、能和汽車電子作為新興應用方興未艾,激發大量增量需求。在年初現象級AIGC應用ChatGPT出圈后,全球科技巨頭爭相在AI領域發力,將刺激更多配套的存儲器用量。另一方面,隨著新能源汽車發展與汽車智能化不斷演進,汽車有望成長為新一代的智能終端,或將復制手機、PC的發展路徑,依賴于存儲空間的提升來支持ADAS、高精度地圖、事故記錄、娛樂等功能的突破。存力升級大勢所趨,新興存儲技術應運而生。隨著近幾年云計算和人工智能應用的發展,面對計算中心的數據洪流,處理器、內存發展速度不均衡,數據搬運慢、搬運能耗大等問題成為了計算的關鍵瓶頸。在此背景下,存算一體、HBM、CXL等新興存儲技術路徑備受關注,尤其是HB
4、M已經成為高端AI服務器標配,TrendForce預估2023年全球HBM需求量將年增近六成,來到2.9億GB,2024年將再成長三成。建議關注:(1)存儲芯片廠商:兆易創新、北京君正、東芯股份、普冉股份等;(2)存儲模組廠商:江波龍、朗科科技等;(3)存算一體相關標的:兆易創新、東芯股份、恒爍股份等;(4)CXL產業鏈相關標的:瀾起科技、聚辰股份;(5)HBM產業鏈相關標的:華海誠科、雅克科技、香農芯創、深科技等。風險提示:下游終端需求不及預期風險、行業競爭加劇風險、技術研發不及預期風險、美國科技制裁風險等。3VpY0UQYhZxU8OcMaQtRmMsQmPjMmMpQeRoNpO9PnN
5、oONZnNpRvPrNnR目錄一、下行周期加速見底,H2行業拐點將至二、存儲行業激蕩六十載,半導體中大宗商品三、AI&汽車電子發軔,新應用激發新動能四、存力升級大勢所趨,新興技術應運而生六、風險提示五、建議關注現狀:以手機、PC為代表的傳統下游消費電子需求持續疲軟2022年下半年旺季不旺,消費電子終端需求至今不見起色。2022年“缺芯”紅利不再,地緣政治沖突不斷,宏觀經濟通脹升溫,消費電子創新乏力,需求持續低迷,上述多因素疊加導致存儲行業自年中開始承壓。盡管每年第三、四季度是消費電子傳統旺季,但2022年各消費電子終端出貨量仍舊低迷,2023年第一季度消費電子終端需求仍未有明顯回暖。消費電子
6、是存儲芯片的一大傳統下游應用,依據CFM數據,2022年NAND Flash主要以應用于移動終端市場的嵌入式存儲產品、應用于PC的cSSD,以及應用于服務器市場的eSSD產品為主,分別占比34%、22%和26%;DRAM的主要應用市場也是在mobile、PC和服務器,分別占比35%、16%和33%。全球智能手機今年Q1的出貨量為2.69億部,同比下滑14.5%;全球PC今年Q1和Q2的出貨量分別同比下滑29.3%和13.40%,已經連續六個季度同比不見起色。全球智能手機出貨量(百萬部)全球智能手機出貨量YoY圖:全球PC季度出貨量(百萬臺)圖:全球智能手機季度出貨量(百萬部)資料來源:IDC、
7、中航證券研究所整理-40%-20%0%20%40%60%80%0204060801002018Q12018Q22018Q32018Q42019Q12019Q22019Q32019Q42020Q12020Q22020Q32020Q42021Q12021Q22021Q32021Q42022Q12022Q22022Q32022Q42023Q12023Q2全球PC出貨量(百萬臺)全球PC出貨量YoY0.000.501.001.502.002.503.003.504.004.502022-01-192022-02-092022-02-232022-03-092022-03-232022-04-08202
8、2-04-222022-05-092022-05-232022-06-072022-06-212022-07-052022-07-192022-08-022022-08-162022-08-302022-09-132022-09-272022-10-112022-10-252022-11-082022-11-222022-12-062022-12-202023-01-032023-01-172023-02-072023-02-212023-03-072023-03-212023-04-042023-04-192023-05-042023-05-182023-06-012023-06-15202
9、3-07-032023-07-17現貨平均價:Flash:SLC 1Gb 128MBx8現貨平均價:Flash:SLC 2Gb 256MBx8現貨平均價:Flash:MLC 32Gb 4GBx8現貨平均價:Flash:MLC 64Gb 8GBx8現貨平均價:Flash:3D TLC 256Gb0.001.002.003.004.005.006.007.008.009.002022-01-192022-02-092022-02-232022-03-092022-03-232022-04-082022-04-222022-05-092022-05-232022-06-072022-06-21202
10、2-07-052022-07-192022-08-022022-08-162022-08-302022-09-132022-09-272022-10-112022-10-252022-11-082022-11-222022-12-062022-12-202023-01-032023-01-172023-02-072023-02-212023-03-072023-03-212023-04-042023-04-192023-05-042023-05-182023-06-012023-06-152023-07-032023-07-17現貨平均價:DRAM:DDR3 4Gb 512Mx8 1600MH
11、z現貨平均價:DRAM:DDR4 8Gb(1Gx8)eTT現貨平均價:DRAM:DDR4 8Gb(1Gx8)2666 Mbps現貨平均價:DRAM:DDR4 8Gb(512Mx16)2666 Mbps現貨平均價:DRAM:DDR4 16Gb(2Gx8)2666 Mbps現貨平均價:DRAM:DDR4 16Gb(2Gx8)eTT Mbps現狀:存儲價格持續下滑至今,但邊際改善已現DRAM、NAND價格從去年4月持續下滑至今,近期跌幅明顯收窄。低迷的需求也使供大于求,存儲廠商庫存一度攀升,迫使部分廠商以價換量清庫存、促流速,存儲器價格自2022年4月持續下跌至今。根據CFM的存儲市場綜合價格指數,
12、2022年3月29日至2023年7月25日,DRAM價格指數下滑56.15%,NAND價格指數下滑59.56%。盡管目前Q2存儲下游應用需求復蘇仍不明朗,DRAM和NAND下行周期尚不見終止,但隨著終端客戶和渠道商的庫存逐步緩解,存儲廠商拒絕再降價出售甚至詢單報價頻傳上漲,目前已經看到部分產品價格邊際改善,第三季度均價跌幅有望進一步收窄。資料來源:DRAMexchange、iFinD、中航證券研究所整理資料來源:DRAMexchange、iFinD、中航證券研究所整理圖:國際DRAM顆?,F貨價格(美元)圖:國際NAND Flash顆?,F貨價格(美元)現狀:原廠減產、降資本支出以加速恢復行業供需
13、平衡各大原廠紛紛采取減少產出、降低資本開支等措施來促進行業恢復供需平衡。由于存儲下游終端需求持續低迷,原廠庫存高企,市場呈現供過于求的態勢,“以價換量”出清庫存的策略導致盈利能力急劇惡化。各大原廠相繼出臺減產與削減資本支出的措施以降低行業位元供應,加速恢復存儲市場行業供需平衡。原廠減產步調略有差異,鎧俠、SK海力士、美光自去年Q4即開始減產,西部數據自今年1月開始減產,三星電子再未采取“逆投資”而是今年4月宣布加入減產行列。我們判斷各廠商的減產動作在半年后才會逐漸顯現成效,預計H2行業供需平衡將有明顯修復。圖:存儲巨頭減產、削減資本支出措施資料來源:閃存市場、中航證券研究所整理公司減產與削減資
14、本支出措施三星電子減少產能利用率和產量至合理水平SK海力士自去年Q4起減少部分低利潤及高庫存產品的晶圓產能;2023整體資本支出將同比減少超50%美光將DRAM和NAND晶圓開工率進一步減少至接近30%,預計減產將持續到2024年;2023財年資本支出減少超40%,其中晶圓設備相關支出下降超過50%,預計2024財年WFE同比繼續下降鎧俠從2022年10月開始減少約30%產能西部數據今年1月起降低30%的晶圓產量;2023財年總資本支出由27億下調至23億美元,預計包括工廠、設備在內的現金資本支出同比減少25%現狀:23Q3存儲價格跌幅有望收窄,止跌回升仍需等待。23Q3存儲價格跌幅有望收窄,
15、止跌回升仍需等待。根據TrendForce,得益于DRAM供應商陸續啟動減產,整體DRAM供給位元逐季減少,加上季節性需求支撐,減輕供應商庫存壓力,預期第三季DRAM均價跌幅將會收斂至05%。不過,目前供應商全年庫存應仍處高水位,實際止跌反彈的時間或需等到2024年。NAND Flash方面,目前買方仍持保守的備貨態度,壓抑NAND Flash價格止跌回穩。第三季NAND Flash Wafer均價預估將率先上漲;SSD、eMMC、UFS等模組產品,則因下游客戶拉貨遲緩,價格續跌,估第三季整體NAND Flash均價持續下跌約38%,第四季有望止跌回升。2Q23E3Q23EPC DRAMDDR
16、4:下跌15-20%DDR5:下跌13-18%整體價格:下跌15-20%DDR4:下跌3-8%DDR5:下跌0-5%整體價格:下跌0-5%Server DRAMDDR4:下跌18-23%DDR5:下跌13-18%整體價格:下跌15-20%DDR4:下跌3-8%DDR5:下跌0-5%整體價格:下跌0-5%Mobile DRAM下跌13-18%LPDDR4X:下跌0-5%HKMG工藝LPDDR5X:上漲0-5%Graphics DRAM下跌10-15%下跌0-5%Consumer DRAM下跌10-15%下跌0-5%Total DRAM下跌13-18%下跌0-5%2Q23E3Q23EeMMCUFS
17、consumer:下跌 8-13%mobile:下跌15-20%consumer:基本企穩mobile:down 8-13%Enterprise SSD下跌13-18%下跌5-10%Client SSD下跌15-20%下跌8-13%3D NAND Wafers(TLC&QLC)下跌8-13%上漲0-5%Total NAND Flash下跌10-15%下跌3-8%圖:2Q23-3Q23各類DRAM產品價格漲跌幅預測圖:2Q23-3Q23各類NAND Flash產品價格漲跌幅預測資料來源:TrendForce、中航證券研究所整理現狀:美光事件供應鏈安全凸顯,國產存儲替代空間廣闊美光在華銷售產品未通
18、過網絡安全審查,我國供應鏈安全重要性凸顯。近日,我國網絡安全審查辦公室對美光公司在華銷售的產品實施網絡安全審查發現,美光公司產品存在較嚴重網絡安全問題隱患,對我國關鍵信息基礎設施供應鏈造成重大安全風險,影響我國國家安全。按照法律法規,我國內關鍵信息基礎設施的運營者應停止采購美光公司產品。此次事件再次強調我國供應鏈安全的重要性,充分證明我國廠商實力足以打破壟斷,打響了我國反擊美國半導體制裁的第一槍。美光在華國產替代空間廣闊。我國是全球存儲市場的重要買家,2022年我國企業購買了全球30%的DRAM和33%的NAND。而美光在全球存儲市場份額領先,2022年DRAM/NAND全球營收市占率分別為2
19、5%/12%,其2022財年在中國大陸市場收入為228億人民幣,在近日的說明會上美光表示此次未通過審查可能會影響中國約半數的訂單,國產替代空間廣闊。圖:美光公司在華銷售的產品未通過網絡安全審查通報資料來源:中國網信網、中航證券研究所整理目錄一、下行周期加速見底,H2行業拐點將至二、存儲行業激蕩六十載,半導體中大宗商品三、AI&汽車電子發軔,新應用激發新動能四、存力升級大勢所趨,新興技術應運而生六、風險提示五、建議關注分類:存儲器存在多種分類方式存儲器的的分類存在多種方式:按照用途/工作方式:可以分為主存儲器(內部存儲)和輔助存儲器(外部存儲)。按照存儲介質:將存儲器分為光學存儲、半導體存儲和磁
20、性存儲三大類,其中半導體存儲器目前應用最廣、市場規模最大。按照存儲器的技術原理:存儲芯片按照斷電后數據是否丟失,可分為RAM(隨機訪問存儲器)和ROM(只讀存儲器)。RAM和ROM相比,RAM在斷電以后保存在上面的數據會自動消失,而ROM不會自動消失,可以長時間斷電保存。RAM為易失性,常見的有DRAM和SRAM;ROM為非易失性常見的是NAND Flash和NOR Flash。圖:存儲器的分類資料來源:中國存儲網、中航證券研究所整理分類:DRAM和Flash分屬不同的存儲器層次DRAM和Flash分屬不同的存儲器層次,經常在下游應用中搭配使用。處理器從內存中讀取數據,而內存從閃存中加載數據。
21、DRAM屬于易失性存儲器,使用電容存儲,必須隔一段時間刷新,一旦停止刷新存儲的信息就會丟失。而Flash屬于非易失性的存儲,在斷電后不會丟失數據,是在ROM的基礎上演進而來。DRAM讀寫速度比Flash快、成本高、功耗較大、壽命長、結構簡單集成度高,Flash的優勢在于容量大、成本低。圖:存儲器層次結構資料來源:CSDN、中航證券研究所整理市場規模:存儲約占集成電路1/4以上份額,具有強周期性存儲占集成電路1/4以上銷售額,具有與集成電路較同步但更劇烈的周期性。集成電路產業整體呈穩步上升的態勢,但受到社會經濟等因素的影響,也呈現了較為明顯的行業波動周期,波動周期約為4年左右。存儲器在各下游應用
22、中需求量大,是集成電路產業重要的組成部分,常年占集成電路四分之一以上的份額。兩者一般具有較為同步的波動周期,但被稱為“半導體的大宗商品”的存儲,其價格更容易在短期內基于供需關系而波動,且波動幅度明顯強于整體IC產業。2018年,半導體存儲的市場規模達到創紀錄的1580億美元,2019年回調后,2020-2021年出貨量再次增長至2021年的1538億美元,而2022年因俄烏沖突、通貨膨脹、消費電子需求疲軟及創新乏力等因素市場規?;芈渲?298億美元,同比下滑15.65%。-60%-40%-20%0%20%40%60%80%050010001500200025003000350040004500
23、5000IC規模(億美元)存儲規模(億美元)IC規模YoY存儲規模YoY圖:全球集成電路市場、存儲器市場規模及預測資料來源:WSTS、中航證券研究所整理圖:全球半導體市場出貨金額(億美元)資料來源:湯之上隆、EETimes、中航證券研究所整理市場規模:2018年后數據中心發展驅動存儲出貨量明顯上升回溯1991年至2021年DRAM市場發展,出貨量大致可分為四個時期,受到價格影響,出貨金額波動較大。1991-2003年:受到日本、美國和歐洲等發達地區對PC和電器產品需求的推動,DRAM出貨量穩步提升。2003-2011年:進入21世紀,以中國為首的發展中國家經濟發展迅速,人們購買了手機、電腦、各
24、種電器產品,導致DRAM出貨量激增。2011-2018年:DRAM市場幾乎被三星電子、美光、SK海力士壟斷,為防止產品價格劇烈波動,各家公司協調產量,出貨量趨于平穩。2018年后:DRAM主戰場由PC轉移至數據中心服務器,三大廠商重新爭奪市場優勢地位,隨著數據中心數量增長,DRAM出貨量再次暴增。圖:全球DRAM出貨金額(左,單位:億美元)與出貨量(右,億個)資料來源:湯之上隆、EETimes、中航證券研究所整理資料來源:湯之上隆、EETimes、中航證券研究所整理圖:DRAM的不同用途生產量(按2Gb計算,單位為100萬個)市場規模:2018年后數據中心發展驅動存儲出貨量明顯上升2000年至
25、2021年的NAND Flash市場根據出貨量大致可分為三個時期。2000-2016年:NAND Flash市場擴展至iPod、數碼相機和手機等,出貨量呈線性增長趨勢。2016-2018 年:約 在 2016 年,NAND Flash結構由2D轉變為3D,3D NAND中存儲單元垂直堆疊以增加存儲容量。3D NAND芯片尺寸基本沒有變化,雖然位元出貨量有增長,但出貨個數并未明顯增加。2018年后:同樣也是隨著數據中心的迅猛發展,對安裝在服務器中的SSD的需求也增加,作為核心部件的3D NAND出貨量也隨之明顯提升。圖:全球NAND Flash出貨金額(左,單位:億美元)與出貨量(右,億個)資料
26、來源:湯之上隆、EETimes、中航證券研究所整理市場規模:DRAM和NAND Flash占據存儲市場主導地位在半導體存儲市場中,DRAM和NAND Flash占據主導地位。根據IC Insights的數據,2021年全球半導體存儲器市場中,DRAM占比達56%,NAND Flash約占41%,NOR Flash約占2%,EPROM/EEPROM及其他存儲器約占1%。DRAM和NAND Flash也存在明顯的周期性,過去一般在三年半左右。自2022年Q3以來,NAND Flash和DRAM季度銷售額經歷了同比和環比的下滑,且本輪下行周期同比跌幅已經超過以往低谷,去年Q3、Q4及今年Q1分別同比
27、下滑27.37%、44.34%和51.86%。-80%-60%-40%-20%0%20%40%60%80%100%0501001502002503002Q124Q122Q134Q132Q144Q142Q154Q152Q164Q162Q174Q172Q184Q182Q194Q192Q204Q202Q214Q212Q224Q22全球DRAM營收(億美元)全球NAND營收(億美元)DRAM同比增長率NAND同比增長率資料來源:TrendForce、中航證券研究所整理圖:全球DRAM、NAND Flash季度營收56%41%2%1%DRAMNAND FlashNOR FlashEEPROM/EPROM
28、/Other資料來源:IC Insights、中航證券研究所整理圖:2021年全球存儲市場份額政策法規:數字中國建設下,多法規大力支持存儲技術突破頒布時間頒布時間(年)(年)頒布部門頒布部門文件名稱文件名稱有關本行業的主要內容有關本行業的主要內容2023國務院數字中國建設整體布局規劃系統優化算力基礎設施布局,促進東西部算力高效互補和協同聯動,引導通用數據中心、超算中心、智能計算中心、邊緣數據中心等合理梯次布局。2022國務院“十四五”數字經濟發展規劃明確瞄準傳感器、量子信息、網絡通信、集成電路、關鍵軟件、大數據、人工智能、區塊鏈、新材料等戰略性前瞻性領域,發揮我國社會主義制度優勢,新型舉國體制
29、優勢、超大規模市場優勢,提高數字技術基礎研發能力。2021工信部“十四五”國家信息化規劃要完成信息領域核心技術突破也要加快集成電路關鍵技術攻關,加強人工智能、量子信息,集成電路、空天信息、類腦計算、神經芯片、DNA存儲、腦機接口、數字孿生、新型非易失性存儲、硅基光電子、非硅基半導體等關鍵前沿領域的戰略布局和技術融通創新。2021工信部“十四五”大數據產業發展規劃梳理數據生成、采集、存儲、加工、分析、服務、安全等關鍵環節大數據產品,建立大數據產品圖譜。2021工信部新型數據中心發展三年行動計劃(2021-2023)積極構建城市內的邊緣算力供給體系,支撐邊緣數的計算、存儲和轉發,滿足極低時延的新型
30、業務應用需求;基于業務場景,匹配邊緣數據中心計算和存儲能力。2017國務院新一代人工智能發展規劃搶抓人工智能發展的重大戰略機遇,構筑我國人工智能發展的先發優勢,加快建設創新型國家和世界科技強國。2017工信部促進新一代人工智能產業發展三年行動計劃(2018-2020 年)智能化成為技術和產業發展的重要方向,人工智能具有顯著的溢出效應,將進一步帶動其他技術的進步,推動戰略性新興產業總體突破,正在成為推進供給側結構性改革的新動能、振興實體經濟的新機遇、建設制造強國和網絡強國的新引擎。2017上海市經濟和信息化委員會上海促進電子信息制造業發展“十三五”規劃面向物聯網、云計算、工業控制、汽車電子、醫療
31、電子、金融、智能交通等應用,實現嵌入式控制、傳感器、安全控制、新型存儲器、電力電子、顯示驅動芯片等突破發展。2017國家發改委、中央網信辦、工信部戰略性新興產業重點產品和服務指導目錄(2016版)明確集成電路等電子核心產業地位,并將集成電路芯片設計及服務列為戰略性新興產業重點產品和服務。2017國務院辦公廳國務院辦公廳關于深化產教融合的若干意見大力支持集成電路、航空發動機及燃氣輪機、網絡安全、人工智能等事關國家戰略、國家安全等學科專業建設。2016國務院國務院關于印發“十三五”國家科技創新規劃的通知極大規模集成電路制造裝備及成套工藝。攻克14nm刻蝕設備、薄膜設備、摻雜設備等高端制造裝備及零部
32、件,突破28nm浸沒式光刻機及核心部件,研制300mm硅片等關鍵材料,研發14nm邏輯與存儲芯片成套工藝及相應系統封測技術,開展75nm關鍵技術研究,形成28-14nm裝備、材料、工藝、封測等較完整的產業鏈,整體創新能力進入世界先進行列。2016國家發改委、工信部、財政部、國家稅務總局關于印發國家規劃布局內重點軟件和集成電路設計領域的通知(發改高技20161056號)將高性能處理器和FPGA芯片、存儲器芯片、物聯網和信息安全芯片、EDA、IP及設計服務、工業芯片列為重點集成電路設計領域。資料來源:中國政府網、中航證券研究所整理圖:存儲行業近年主要政策法規歷史:DRAM變遷史“逆周期”從百舸爭流
33、到寡頭壟斷圖:全球主要DRAM廠商歷史變遷資料來源:芯思想研究院、半導體行業觀察、中航證券研究所整理三星第一次“逆周期投資”:1986年,日美激戰正酣,DRAM市場不景氣,價格大跌,三星反而開始逆向投資擴大產能,三星半導體接近破產。韓國政府出手“救市”,并且以政府名義背書給三星拉來個體募資。適逢日本半導體被美國壓制,疊加PC電腦進入熱銷期,使三星順利翻盤。不久后,以三星為代表的韓系DRAM廠商,逐漸蠶食日本半導體企業讓出的市場份額。三星第二次“逆周期投資”:1993年,全球半導體市場轉弱,三星采取第二次“逆周期投資”,投資興建8英寸硅片生產線。1995年,Windows95視窗操作系統大地刺激
34、內存需求,內存價格大幅上揚,各廠商紛紛擴產,產能急劇增加,DRAM供大于求,價格下跌。當各廠商被迫減產并減小投資規模,三星繼續擴大投資并推出世界上第一個1GB DRAM,奠定行業領軍地位。1999年,DRAM價格下跌趨勢有所緩解。2000年全球遭遇互聯網危機,PC市場遭重創,DRAM需求急速下降。經濟危機過后,DRAM市場從低谷中逐漸恢復,逐漸形成了五強格局:三星、SK海力士、奇夢達、美光和爾必達。三星第三次“逆周期投資”:2007年,微軟推出Vista系統,DRAM廠商預期內存需求大增,紛紛增加產能。但Vista銷量不及預期,并未帶動內存需求,導致產能過剩。2008年金融危機DRAM市場雪上
35、加霜,內存價格跌破材料成本,行業面臨洗牌。三星第三次“逆周期投資”,將總利潤的118%投入DRAM擴張業務,加劇行業虧損。2009年,當年排名第三的德系廠商奇夢破產。2012年初,曾經頭部廠商爾必達宣布破產。至此,形成了三星、SK海力士、美光“三足鼎立”的局面。2009年,歐洲廠商奇夢達破產,歐洲玩家退出主流DRAM競爭;2012年,日本廠商爾必達破產,日本廠商退出主流DRAM競爭;2019年,我國廠商長鑫存儲獲得首筆訂單,產品銷售啟動,我國廠商正式加入主流DRAM市場。圖:全球主要NAND Flash收購事件歷史:NAND產業成熟后,并購成為擴張主要手段資料來源:全球半導體觀察、中航證券研究
36、所整理1984年,東芝跨時代地提出了“閃存”概念,并在三年后根據閃存的概念發明出了全球第一塊NAND閃存芯片。整個90年代末,受益于手機、數碼相機、便攜式攝像機、MP3播放器等消費數碼產品的爆發,Flash市場規模迅猛提升,英特爾、三星、東芝等廠商互不相讓地追逐NAND閃存的制高點。進入21世紀,NAND Flash崛起的勢頭更加迅猛。東芝聯手閃迪,英特爾聯手美光,抵御三星與東芝的沖擊。2007年,閃存進入3D時代,英特爾與美光、東芝(鎧俠)、SK海力士、三星走在追逐更高密度,更高層數的道路上。2010年之后,閃存行業收購事件不斷,通過市場博弈和整合并購來鞏固優勢并彌補短板,NAND Flas
37、h領域的玩家數量越來越少。最終,形成了由三星、SK海力士、鎧俠、西部數據、美光等巨頭為主導的集中型市場。市場格局:全球DRAM、NAND市場呈寡頭壟斷格局存儲器中最大的兩個市場DRAM和NAND Flash均呈現海外玩家寡頭壟斷的格局。根據IC Insights的數據,2021年全球半導體存儲器市場中,DRAM占比達56%,NAND Flash約占41%。DRAM市場由三星電子、SK海力士和美光主導,CR3常年占據95%左右的市場份額。2022年,三星電子占DRAM營業收入市占率為43.12%,SK 海力士市占率為27.01%,美光市占率為25.20%,三者合計市占率為95.33%。NAND
38、Flash市 場 也 在 不 斷 的 并 購 整 合 中 更 加 集 中,2022 年 三 星 電 子/鎧 俠/西 部 數 據/SK 集 團/美 光 的 營 收 市 占 率 分 別 為33.44%/18.34%/13.36%/18.54%/11.72%,CR5的市占率合計為95.41%。在未來西部數據與鎧俠合并后,NAND市場集中度將進一步提高。圖:全球DRAM季度營收份額資料來源:TrendForce、中航證券研究所整理0%20%40%60%80%100%1Q212Q213Q214Q211Q222Q223Q224Q221Q23三星電子鎧俠西部數據SK集團美光其他資料來源:TrendForce
39、、中航證券研究所整理圖:全球NAND Flash季度營收份額0%20%40%60%80%100%1Q182Q183Q184Q181Q192Q193Q194Q191Q202Q203Q204Q201Q212Q213Q214Q211Q222Q223Q224Q221Q23三星電子SK海力士美光南亞華邦力積電其他注:截至4Q21,SK集團僅包括SK海力士;自1Q22,Solidigm也并入SK集團市場格局:大廠逐漸退出,NOR Flash市場集中度進一步提升大廠逐漸退出,NOR Flash的行業集中度進一步提高。2018年全球約90%的NOR Flash市場被旺宏、華邦、美光、賽普拉斯和兆易創新這五大廠
40、商占據。隨著2017年美光縮減NOR Flash業務將產能轉向DRAM和NAND Flash,賽普拉斯退出中小容量NOR Flash市場專注高毛利大容量的車用和工控領域,美光和賽普拉斯的市場份額逐漸降低,旺宏、華邦、兆易創新逐漸占據了NOR Flash 的主要市場份額,國內本土廠商普冉股份、東芯股份、恒爍股份等加入市場。根據IC Insights,2021年全球NOR Flash市場CR3銷售額市占率合計進一步提升達90.7%,華邦/旺宏/兆易創新的市占率分別為34.80%/32.70%/23.20%。0%20%40%60%80%100%2018年2019年2020年華邦旺宏兆易創新賽普拉斯美
41、光其他34.80%32.70%23.20%9.30%華邦旺宏兆易創新其他圖:2018-2020年全球NOR Flash營收份額資料來源:CINNO Research、恒爍股份招股書、中航證券研究所整理資料來源:IC Insights、中航證券研究所整理圖:2021年全球NOR Flash營收份額33592.437801.741384.447590.752092.257319.852187.954419.655504.841.8%42.0%41.3%39.5%40.1%37.4%31.0%27.8%30.6%0.0%5.0%10.0%15.0%20.0%25.0%30.0%35.0%40.0%4
42、5.0%-1000001000020000300004000050000600007000021Q221Q321Q422Q122Q222Q322Q423Q123Q2半導體事業部營業收入(十億韓元)半導體事業部營業利潤(十億韓元)存貨(十億韓元)毛利率三星電子:全球存儲市占率龍頭,Q2存儲業務環比小幅改善三星電子DRAM和NAND Flash營收排名均位列全球第一。三星電子于1969年成立,于1977年完成對韓國半導體株式會社的收購,為三星躋身成為半導體制造領域的龍頭企業鋪平了道路。根據TrendForce,2022年,三星電子在DRAM市場營業收入市占率為43.12%,在NAND Flash市
43、場市占率為33.44%,均位列第一。三星電子Q2存儲業務環比小幅改善。公司Q2錄得營業收入60.01萬億韓元,同比-22%/環比-6%;毛利率為30.6%,同比-9.46pct/環比+2.8pct;營業利潤為0.67萬億韓元,同比-95.25%/環比+4.69%。其中,存儲營收為8.97萬億韓元,同比-57%/環比+1%,存儲所在的DS部門營業虧損為4.36萬億韓元,上季度營業虧損為4.58萬億韓元,環比+0.22%,去年同期營業利潤為9.98萬億韓元。圖:三星電子近期財務數據注:三星電子于2023年6月30日結束其23Q2資料來源:公司官網、中航證券研究所整理-40%-20%0%20%40%
44、60%-50000500010000150002000021Q221Q321Q422Q122Q222Q322Q423Q123Q2營業收入(十億韓元)營業利潤(十億韓元)存貨(十億韓元)毛利率SK海力士:HBM市占率第一,英偉達等爭相申請最新HBM3E樣本 SK海力士DRAM和NAND Flash營收排名均位列第二。SK海力士的半導體業務開始于1983年,主要產品包括DRAM、NAND Flash、MCP、CIS等,產品覆蓋消費電子、服務器、網絡、汽車等下游應用,是全球一流的存儲IDM之一。2022年,SK海力士在DRAM市場營收市占率為27.01%,SK海力士與Solidigm合并后的SK集團
45、在NAND Flash市場營收市占率為18.54,排名均為第二。HBM市占率第一達50%,科技巨頭爭相向其申請最新HBM3E樣本。根據TrendForce,2022年SK海力士HBM市占率達50%,位列市場第一。今年4月,SK海力士宣布推出HBM3的增強版HBM3E,主要面向AI和HPC類應用,有望在2024年開始大規模生產。據韓國媒體BusinessKorea報道,包括英偉達、AMD、微軟、亞馬遜在內的全球科技巨頭,已相繼向SK海力士申請了HBM3E樣本。SK海力士Q2錄得營收7.31萬億韓元,同比-47%/環比+44%;季度營業虧損為2.88萬億韓元,較上季度3.40萬億的虧損有所收窄;凈
46、虧損為2.99萬億韓元,上季度虧損2.59萬億韓元;毛利率為-16%,較上季度回升16pct。圖:SK 海力士近期財務數據注:SK海力士于2023年6月30日結束其23Q2資料來源:公司官網、中航證券研究所整理圖:SK 海力士12層HBM3產品提供24GB容量資料來源:公司官網、中航證券研究所整理美光:車規存儲領軍者,最新季度盈利能力環比改善美光在DRAM和NAND Flash營收市占率分別排名第三和第五,車規市場表現亮眼。美光科技在1978年成立于美國愛達荷州,歷經四十余載的行業變遷,已經成為了世界頂尖的存儲IDM之一,支持消費電子、汽車、5G、服務器等多個下游應用。根據TrendForce
47、,2022年美光科技DRAM營收市占率為25.20%,NAND Flash市占率為11.72%,分別位列全球第三和第五。美光在汽車領域表現尤為亮眼,根據汽車產業信息,美光在車規DRAM市場的銷售額排名第一,其2021年市占率高達45%左右。FY23Q3盈利能力環比改善,美光判斷存儲行業已經走出最低谷。美光于6月1日結束了其第三財季,業績優于市場預期。第三財季錄得Non-GAAP營業收入37.52億美元,同比-57%/環比+2%;毛利率為-16%,上季度為-31%;營業虧損為14.69億美元,較上季度虧損20.77億美元收窄??蛻魩齑娉掷m改善,定價趨勢正在向好,公司相信存儲行業已經走出最低谷。P
48、C和手機的大多數客戶庫存已接近正常水位,數據中心客戶庫存也有望在2023年底左右恢復正常,AI服務器對存儲需求超預期。-40%-20%0%20%40%60%-4000-2000020004000600080001000021Q321Q422Q122Q222Q322Q423Q123Q223Q3營業收入(百萬美元)營業利潤(百萬美元)存貨(百萬美元)毛利率圖:美光近期財務數據注:美光于2023年6月1日結束其23Q3資料來源:公司官網、中航證券研究所整理國內競爭格局:我國存儲企業主要聚焦利基型市場圖:我國存儲產業鏈主要企業資料來源:中航證券研究所整理我國存儲企業主要聚焦于利基型市場。目前我國已初步
49、完成在存儲芯片領域的戰略布局,但由于起步較晚,且不時受到技術封鎖,在DRAM、NAND Flash高端存儲產品市場較韓系、美系龍頭廠商仍有一定差距。在DRAM和NAND Flash領域,除長鑫存儲和長江存儲外,我國大部分廠商還是與國際龍頭進行錯位競爭,聚焦利基型市場;我國NOR Flash芯片技術基本成熟,例如兆易創新的NOR Flash在全球已經取得前三市占率。DRAM:內存三大分支DDR、LPDDR、GDDRDDR、LPDDR、GDDR是DRAM的三種主流內存技術。其中DDR主要應用在PC端,LPDDR主要應用在手機端,而GDDR主要應用在圖像處理上。DDR的應用最為廣泛,據集邦咨詢數據統
50、計顯示 2021 年 DDR 在DRAM市場的市占率超過 50%,LPDDR 的市占率為 30%左右,GDDR 的市占率約為 5.3%。DDR:即雙倍速率同步動態隨機存儲器,是在SDRAM基礎上發展而來的存儲器,在一個時鐘讀寫兩次數據使傳輸速度加倍。普通的DDR內存條主要用在PC和服務器上,目前處于DDR4迭代至DDR5的過程中,DDR5正在逐漸放量中。三星已經率先開始了下一代DDR6內存的早期開發,并預計在2024年之前完成設計。LPDDR:Low Power DDR擁有比同代DDR內存更低的功耗和個小的體積,該類型芯片主要應用于移動電子產品等低功耗設備上,在LPDDR4之前都是基于同代的D
51、DR發展而來的,從第四代開始,LPDDR4領先DDR投入商用、LPDDR5較DDR5率先量產。兩者由類似從屬的關系,演變為分別根據自己的應用場景需求發展。GDDR:Graphics DDR主要用于高速圖像處理的場合,比如計算器的顯卡中,與普通DDR相比,擁有更高的時鐘頻率和更小的發熱量。GDDR3、GDDR4、GDDR5都是基于DDR3內存技術開發,而最新的GDDR6是基于DDR4內存技術開發。圖:DDR、LPDDR、GDDR演進路線資料來源:半導體行業觀察、中航證券研究所整理DRAM:DDR是電腦和服務器的主流內存DDR性能和成本優勢使其成為電腦和服務器的主流內存。SDRAM和DDR SDR
52、AM均在DRAM的基 礎 上 發 展 而 來。SDRAM(SynchronousDRAM,同步動態隨機存儲器),同步是指內存工作需要同步時鐘,內部命令的發送與數據的傳輸都以時鐘為基準。DDR SDRAM(DoubleData Rate SDRAM,雙倍速率SDRAM)的不同之處在于它可以在一個時鐘讀寫兩次數據,這樣就使得數據傳輸速度得以加倍。在性能和成本優勢下,DDR SDRAM成為了目前電腦和服務器中用的最多的內存。內存技術的發展始終與PC發展相輔相成。從DDR技術和JEDEC規范的演進過程中,可以看出,為了配合整體行業對于性能、內存容量和功耗的不斷追求,規范的工作電壓越來越低,芯片容量越來
53、越大,IO的速率也越來越高。三星已經率先開始了下一代DDR6內存的早期開發,并預計在2024年之前完成設計。DRAM歷代名稱發行年代BUS頻率(MHz)資料傳輸速率(MT/s)工作電壓(伏特V)記憶體TopologyPrefetch記憶體連接形式SDRAM1993100-166100-1663.3VT-Branch1n多重分支DDR2000133-200266-4002.5VT-Branch2n多重分支DDR22003266-400533-8001.8VT-Branch4n多重分支DDR32007533-8001066-16001.5VFly-by8n多重分支DDR420141066-1600
54、2133-32001.2VFly-by8n點對點DDR520191600-32003200-64001.1VFly-by16n點對點圖:DDR-DDR5歷代產品資料來源:半導體行業觀察、中航證券研究所整理圖:SDRAM-DDR5歷代標準DRAM:主要 DRAM 廠商已經將單元縮小至低于15nm 主要 DRAM 廠商已經將 DRAM 單元縮小到低于 15nm 的設計規則(D/R)生產。三星、美光與SK海力士面向DDR4、DDR5和LPDDR5應用,已經以15nm和14nm級別的單元設計規則(D/R)發布了D1z和D1節點的產品。三星是最早在DRAM上采用EUV極紫外光刻技術的供應商,將其應用于D
55、1xDDR4 DRAM模組和D1z LPDDR5規模量產。美光和SK海力士在D1z節點上還在用基于ArF-i的雙重曝光。我國的DRAM制造商長鑫存儲也加入了競爭。圖:DRAM主要廠商技術演進方向資料來源:Techinsights、中航證券研究所整理Flash:閃存主要有NAND和NOR兩種類型目前性價比最高的存儲器閃存(Flash)主要有NOR和NAND兩種類型。Flash存儲技術是在它之前的EEPROM基礎上發展起來的存儲器,它跟EEPROM一樣,也是使用電學方法來存儲電荷的器件,只是EEPROM是使用兩個晶體管來構成,而Flash存儲陣列中的存儲單元是由一個晶體管組成的。所以Flash存儲
56、器在器件集成度、數據容量和功耗低等性能上都比之前的器件有明顯的提高。NAND和NOR各有所長,應用場景有所分化。NOR Flash 由英特爾公司于1988年最初推出。為了提高容量/價格比,東芝公司于1989年推出NAND Flash。兩種Flash技術各有優、缺點以及各自適用的場合。NOR結構的特點是芯片內執行(XIP,Execute In Place),應用程序可以直接在Flash內運行,不必再把代碼讀到系統RAM中,節省時間。而NAND結構的特點能提供極高的單元密度,可以達到高存儲密度,并且增加寫入和擦除的速度。圖:NAND Flash電子結構圖:NOR Flash電子結構圖:NAND F
57、lash和NOR Flash資料來源:Toshiba、中國存儲網、中航證券研究所整理資料來源:知乎、中航證券研究所整理Flash:NAND、NOR、EEPROM各自應用場景相對明確從功能來看,NAND Flash、NOR Flash 和 EEPROM 雖同屬于非易失性存儲器,但三者各有特點,功能和容量差異明顯,各自的應用場景相對明確,相互之間不存在明顯的替代關系。NAND Flash 具有寫入和擦除速度快、存儲密度高等特點,適宜大容量數據存儲。NOR Flash具有讀取速度快和芯片內執行(XIP)等特點,多用于中等容量代碼存儲。NOR Flash芯片內執行這一特點,使得CPU可以直接對NOR
58、Flash進行讀取和存儲,但NAND Flash則需要RAM配合才能完成程序代碼的運行。NOR Flash讀取速度快這一特點使得它在運行程序時的優勢更加明顯,尤其對于開機響應時間、可靠性等具有較高要求的電子設備,NOR Flash已經成為首選。EEPROM具有擦寫次數多、數據保存可靠等特點,常應用在低容量存儲領域。在芯片成本方面,隨著容量的增加,單顆芯片的成本變化在三種非易失性存儲器芯片之間呈現不同的變化趨勢。通常情況下,當單顆容量達到 1Gb 以上,NAND Flash 單顆芯片的成本顯著低于 NOR Flash;當單顆容量低于 1Mb 以下,EEPROM 單顆芯片的成本顯著低于 NORFl
59、ash;而當單顆容量介于 1Mb1Gb之間時,NOR Flash單顆芯片的成本則展現出明顯的競爭力。圖:NAND Flash和NOR Flash對比資料來源:恒爍股份招股書、中航證券研究所整理資料來源:中國存儲網、中航證券研究所整理圖:NAND Flash、NOR Flash 和 EEPROM 成本與容量變化示意圖Flash:3D NAND層數角逐已升級至200+層3D NAND層數是主要競爭方向。3DNAND多見于數據中心、智能手機、PC等應用。垂直方向堆疊3D NAND層數的確是現在NAND芯片制造商競賽的主要方向。國際存儲巨頭已經全面展開200+層數3DNAND角逐。目前三星已經宣布量產
60、236層 NAND,美光推出232層,SK海力士突破238層,鎧俠和西部數據共同推出218層,我國廠商長江存儲也已經參與了200+層的競爭。未來如果NAND向著超過500層堆疊邁進,其演進方向應當不局限在die堆疊上,還要考慮3D封裝解決方案的協助。圖:NAND主要廠商技術演進方向資料來源:Techinsights、中航證券研究所整理Flash:NAND顆粒SLC、MLC、TLC、QLC按照每個單元的bit數,NAND Flash可以分為SLC、MLC、TLC和QLC。在一個單元內存儲1/2/3/4個bit分別被稱為單層單元(SLC)/多層單元(MLC)/三層單元(TLC)/四層單元(QLC)
61、。單元狀態越密集,一個單元內便可儲存更多信息??梢酝ㄟ^增大單元狀態的密度進行更多運行和讀取的操作,同時每bit成本降低;但相應地,由于單元狀態之間的空間狹窄,更大的密度會使性能降級并出現讀取錯誤的可能性,從而導致設備壽命縮短。因此在生產成本上SLCMLCTLCQLC,同時在讀寫速度和使用壽命上SLCMLCTLCQLC。目前主流的消費級固態硬盤顆粒為TLC與QLC。SLC性能優勢突出,主要針對軍工、企業級等場景。MLC的讀寫速度、質量、精確度都次于SLC,成本也要遠高于除SLC以外的其他顆粒,價格昂貴,目前多用于工業存儲中。TLC、QLC得益于成本的優勢與技術成熟度提升,作為日常使用完全可以滿足
62、普通消費者的需求,因此被廣泛應用在固態硬盤中。目前,市面上定位中高端的SSD較為青睞TLC顆粒,低端則大多應用QLC顆粒。圖:NAND Flash單元密度與成本/性能/耐久性的關系資料來源:SK海力士官網、中航證券研究所整理Flash:2D NAND擴容遇瓶頸,3D NAND接力3D NAND正在逐漸替代2D NAND。對于 2DNAND,如果在同一區域實現更多的單元數量,形成更小的工作區和柵級,便能增大存儲容量。直至 2010年初,2D NAND中的擴展一直是這項技術的主要焦點所在;然而,由于精細圖案結構的限制,且儲存數據會隨時間推移而丟失導致使用壽命縮短,該技術已無法再實現擴展。2D NA
63、ND技術發展的目標是實現形成較小的單元,而3D NAND 的核心技術卻是實現更多層數的三維堆疊。3D NAND逐漸取代2D-NAND,已經成為業界共識。在3D-NAND的結構中,存儲容量會隨著三維疊層中堆疊層數的增加而變大。3D-NAND使用了堆疊多層氮氧化物的方法,形成一個被稱為“塞子”的垂直深孔,在其中形成一個由氧化物-氮化物-氧化物制成的存儲設備。通過這種方法,僅需少量工藝即可同時形成大量單元。圖:2D-NAND與3D-NAND的比較資料來源:SK海力士官網、中航證券研究所整理Flash:功能機退出歷史舞臺,NOR Flash市場隨之萎縮NOR Flash市場規模的萎縮與功能手機出貨量表
64、現出強相關的關系。功能手機,顧名思義即是僅僅以滿足通話功能為目標的手機,主要的功能包括撥接電話與短信等,主要依賴NOR Flash為存儲媒介,用于儲存手機開啟、運行程序碼、簡易電話薄和簡訊內容等容量需求不大的資料。而隨著智能手機興起,NAND Flash在智能手機時代優勢明顯。智能手機功能已不滿足于簡單的通話與簡訊通訊,包括照相、影音、無線通訊以及其他多媒體應用的要求快速提升,帶動手機對于儲存大容量資料的需求,因此逐漸代替功能手機的智能手機主要使用更具性價比的NAND Flash,NOR Flash的市場規模在過去的十幾年間伴隨著功能手機衰退而下滑。圖:手機存儲器的變遷史資料來源:西部數據、中
65、航證券研究所整理圖:全球NOR Flash市場規模與功能手機出貨量資料來源:CINNO Research、前瞻產業研究院、智研咨詢、中航證券研究所整理02004006008001000120014000102030405060708020062007200820092010201120122013201420152016201720182019全球NOR Flash市場規模(億美元)全球功能機出貨量(百萬部)目錄一、下行周期加速見底,H2行業拐點將至二、存儲行業激蕩六十載,半導體中大宗商品三、AI&汽車電子發軔,新應用激發新動能四、存力升級大勢所趨,新興技術應運而生六、風險提示五、建議關注應用
66、:下游應用中消費電子和服務器占比較大存儲下游應用以消費電子和服務器為主,近年來服務器占比提升。存儲廣泛應用在手機、平板、PC、數據中心、汽車電子、視頻監控、智能家居等市場。在ChatGPT掀起AIGC浪潮后,人工智能催生了可觀的存儲需求,尤其是對DDR5和HBM產品。根據美光的判斷,AI服務器DRAM容量是普通服務器的6-8倍,NAND容量是普通服務器的3倍。2022年,手機/PC/服務器分別占DRAM需求的34%/16%/33%,預計2023年服務器的需求占比仍會進一步提升。NAND Flash目前主要以應用于手機市場的的嵌入式存儲產品,和應用于PC等消費類渠道市場的cSSD、以及應用于服務
67、器市場的eSSD 產品為主,占比分別為39%、25%和22%,其中近年來應用于服務器的eSSD需求占比有明顯提升。37%34%33%18%16%16%31%33%34%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%202120222023E手機PC服務器其他圖:DRAM終端市場需求占比預測資料來源:CFM閃存市場、中航證券研究所整理36%39%38%26%25%24%21%22%25%9%8%8%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%202020212022MobilecSSDeSSD存儲卡/UFS其他資料來源:CFM閃存市場、中航證券研究所整理
68、圖:NAND終端市場需求占比手機:存儲價格低谷契機,手機廠商掀起擴容潮存儲價格低谷契機,手機廠商掀起擴容潮。目前智能手機存儲的RAM和ROM最新產品規范已經發展到了LPDDR5/5X和UFS4.0,覆蓋了大部分的中高端產品線。一季度國產手機廠商在存儲價格低谷發起了降價擴容潮,低端手機NAND Flash容量由32GB逐漸升至64GB;中端手機已經逐漸取消RAM 8GB和ROM 128GB容量配置,完全普及256GB;支持RAM 12/16/18GB和ROM 512GB/1TB容量的機型越來越多,并逐漸向中低端滲透。盡管手機銷量并未有明顯回暖,但手機廠商大幅擴容有望助力存儲廠商在該市場位元出貨量
69、提升。圖:熱門國產手機存儲配置與價格資料來源:公開資料、公司官網、CFM閃存市場、中航證券研究所整理手機型號存儲配置價格(元)手機型號存儲配置價格(元)Redmi K60 Pro8GB LPDDR5X+256GB UFS 4.02,899 Xiaomi Civi 316GB LPDDR5X+1TB UFS3.12,999 12GB LPDDR5X+256GB UFS 4.03,199 12GB LPDDR5+512GB UFS3.12,699 12GB LPDDR5X+512GB UFS 4.03,599 12GB LPDDR5+256GB UFS3.12,499 16GB LPDDR5X+5
70、12GB UFS 4.04,599 Xiaomi 12S Pro12GB LPDDR5+256GB UFS3.13,899 OPPO Find X6 Pro16GB LPDDR5X+512GB UFS 4.06,999 8GB LPDDR5+128GB UFS3.13,199 16GB LPDDR5X+256GB UFS 4.06,499 8GB LPDDR5+256GB UFS3.13,499 12GB LPDDR5X+256GB UFS 4.05,999 12GB LPDDR5+512GB UFS3.14,399 OPPO Find X616GB LPDDR5X+512GB UFS 4.0
71、4,999 Xiaomi 13 Ultra12GB LPDDR5X+256GB UFS4.05,999 12GB LPDDR5X+256GB UFS 4.04,499 16GB LPDDR5X+512GB UFS4.06,499 一加1116GB LPDDR5X+256GB UFS 4.04,299 16GB LPDDR5X+1TB UFS4.07,299 12GB LPDDR5X+256GB UFS 4.03,999 Xiaomi MIX Fold 212GB LPDDR5+256GB UFS3.18,999 16GB LPDDR5X+512GB UFS 4.04,699 12GB LPDD
72、R5+512GB UFS3.19,999 vivo X Fold212GB LPDDR5X+256GB UFS 4.08,999 12GB LPDDR5+1024GB UFS3.111,999 12GB LPDDR5X+512GB UFS 4.09,999 Xiaomi 13 Pro8GB LPDDR5X+256GB UFS4.04,999 vivo X90 Pro+12GB LPDDR5X+256GB UFS 4.06,199 12GB LPDDR5X+256GB UFS4.05,399 12GB LPDDR5X+512GB UFS 4.06,999 12GB LPDDR5X+512GB U
73、FS4.05,899 vivo X90 Pro12GB LPDDR5X+256GB UFS 4.04,999 榮耀 Magic V216GB LPDDR5X+256GB UFS4.08,999 12GB LPDDR5X+512GB UFS 4.05,499 16GB LPDDR5X+512GB UFS 4.09,999 8GB LPDDR5X+256GB UFS 4.04,499 榮耀 Magic 58GB LPDDR5X+256GB UFS3.13,479 vivo X908GB LPDDR5X+128GB UFS 3.13,499 12GB LPDDR5X+256GB UFS3.14,17
74、9 8GB LPDDR5X+256GB UFS 4.03,799 16GB LPDDR5X+256GB UFS3.14,379 12GB LPDDR5X+256GB UFS 4.04,299 16GB LPDDR5X+512GB UFS3.14,679 12GB LPDDR5X+512GB UFS 4.04,699 HUAWEI P60 Pro8GB LPDDR5+256GB UFS3.16,188 iQOO Neo8 Pro16GB LPDDR5X+256GB UFS 4.03,099 12GB LPDDR5+512GB UFS3.17,288 16GB LPDDR5X+512GB UFS
75、4.03,399 12GB LPDDR5+256GB UFS3.16,488 iQOO 11 Pro8GB LPDDR5X+256GB UFS 4.04,849 HUAWEI Mate 508GB LPDDR5+128GB UFS3.14,399 12GB LPDDR5X+256GB UFS 4.05,099 8GB LPDDR5+256GB UFS3.14,899 16GB LPDDR5X+512GB UFS 4.05,599 8GB LPDDR5+512GB UFS3.15,899 iQOO 118GB LPDDR5X+128GB UFS 4.03,799 HUAWEI nova 118G
76、B LPDDR4X+128GB UFS2.22,399 12GB LPDDR5X+256GB UFS 4.03,999 8GB LPDDR4X+256GB UFS2.22,749 8GB LPDDR5X+256GB UFS 4.04,099 HUAWEI P608GB LPDDR5+128GB UFS3.14,388 16GB LPDDR5X+256GB UFS 4.04,299 8GB LPDDR5+256GB UFS3.14,888 16GB LPDDR5X+512GB UFS 4.04,599 8GB LPDDR5+512GB UFS3.15,888 PC:DDR5/LPDDR5滲透率提
77、高,512GB SSD成為主流DRAM:內存條用于暫時存放CPU中的運算數據,與硬盤等外部存儲器交換的數據。它是外存與CPU進行溝通的橋梁,計算機中所有程序的運行都在內存中進行,內存性能的強弱影響計算機整體發揮的水平。通過分析近期熱門筆記本電腦參數,Windows系統16GB是主流,LPDDR5和DDR5在近期機型上滲透率顯著提升;目前最新Macbook Pro/Air采用8GB的統一內存,但可選配16GB或24GB。NAND Flash:在筆記本電腦領域,固態硬盤已經完全取代了機械硬盤,目前筆記本電腦中配備512GB SSD成為主流。全球存儲市場中,由于閃存成本不斷下降,全閃存儲份額快速增長
78、。根據Wikibon的預測,2026年SSD單TB成本將低于HDD。2025年后,HDD的出貨量每年將下降27%。圖:DDR滲透率預測資料來源:Yole、中航證券研究所整理圖:SSD和HDD的成本預測資料來源:Wikibon、中國信通院、中航證券研究所整理汽車:單車存儲容量/價值量增長顯著高于其他下游應用汽車市場成為增速最快的芯片下游應用,中長期CAGR超過10%。全球芯片下游應用主要可分為:消費電子、通訊、工業、汽車和數據處理,新能源汽車、物聯網、可穿戴設備、云計算、大數據、和安防電子等新興領域的技術發展將持續引領市場增長。根據MordorIntelligence的預測,2021-2025年
79、全球芯片在汽車市場的應用規模CAGR約為10.3%,有望在2025年達到800億美元,在上述幾個下游應用市場中增速最快,潛力最大。Yole也預測存儲主要產品DRAM和NAND在汽車市場單車存儲容量增長和單車價值量增長都顯著高于其他下游應用。圖:2020-2026年各終端平均DRAM、NAND的容量、價值量預測資料來源:Yole、中航證券研究所整理圖:2020-2025年全球芯片市場規模預測(十億美元)資料來源:德勤、Mordor Intelligence、中航證券研究所整理汽車:ADAS/自動駕駛技術迭代,對存儲性能需求升級ADAS/自動駕駛技術迭代,對存儲性能需求升級。SAE(國際汽車工程學
80、會)將自動駕駛從0(完全手動控制)到5(完全自動駕駛)定義了6個等級。L1、L2隸屬于輔助駕駛水平,駕駛全程始終需要駕駛員監管,而L3及以上屬于自動駕駛。隨著自動駕駛等級由L1向L5不斷滲透,傳感器數量、采集數據量顯著提升,未來大幅提高存儲帶寬和存儲容量勢在必行。L1、L2級別自動駕駛的大多數需求能夠由LPDDR4來滿足,而隨著技術要求越來越高,未來日益增長的需求將由LPDDR5和GDDR6產品來支持更高的計算性能。存儲單元的容量需求也呈大幅上升態勢,目前eMMC產品尚能滿足現階段的應用需求,未來對于存儲的寫入速率、容量、擦出次數等性能要求越來越高,有望從eMMC升級至UFS再升級至PCle。
81、工信部支持L3級及更高級別自動駕駛功能商業化應用,汽車加速向智能化演進。近日,工信部副部長辛國斌在新聞發布會上表示,將啟動智能網聯汽車準入和上路通行試點,支持有條件的自動駕駛,即L3級,及更高級別的自動駕駛功能商業化應用。圖:自動駕駛的六個等級資料來源:SAE、Synopsys、中航證券研究所整理圖:自動駕駛L1-L5存儲帶寬、容量發展資料來源:美光、自動駕駛說、中航證券研究所整理汽車:存儲需求貫穿車內多用途,單車容量或遠超消費電子智能座艙成為手機外的又一大互聯網終端?!败噧润w驗”已成為影響消費者購買的一大考慮因素,消費者希望能更好地聯網以方便訪問信息,獲得類似智能手機的流暢用戶體驗,并為他們
82、的智能手機應用程序提供本地車載支持。智能座艙是手機以外的另一個互聯網終端,且比手機具有更高的安全性需求。從電子產品的發展歷史來看,以智能手機、電腦、可穿戴設備等產品為例,其智能化水平的提升很大程度依賴于存儲空間的突破,只有存儲空間足夠,才能裝載更大的系統軟件、應用。我們認為,汽車智能座艙的發展也會遵從這一規律,重復智能手機的發展路徑,存儲空間有望不斷突破。存儲需求貫穿車內多用途,未來單車存儲容量遠超消費電子。汽車向智能化演進的過程中多環節都需要存儲的支持,包括信息娛樂系統、ADAS、V2X、高精地圖、事故記錄等。根據SK海力士的測算,未來上述環節的存儲容量仍有相當大的成長空間,作為安全性能極高
83、的智能終端,單車存儲容量遠大于手機、PC等消費電子產品。圖:華為HarmonyOS 智能座艙資料來源:AITO問界M7官網、中航證券研究所整理圖:DRAM、NAND Flash車內各應用容量資料來源:SK hynix、中航證券研究所整理服務器:AI服務器存儲容量顯著高于一般服務器AI服務器存儲容量顯著高于一般服務器,有望帶動存儲器需求成長。ChatGPT風靡之下,AI效應正持續發酵,并不斷滲透至千行百業,AI服務器與高端GPU需求不斷上漲。根據TrendForce,預估2023年AI服務器(包含搭載GPU、FPGA、ASIC等)出貨量近120萬臺,年增38.4%,占整體服務器出貨量近9%?,F階
84、段而言,Server DRAM普遍配置約為500600GB左右,而AI服務器在單條模組上則多采64128GB,平均容量可達1.21.7TB之間。以 Enterprise SSD而言,由于AI服務器追求的速度更高,其要求優先滿足DRAM或HBM需求,SSD在傳輸接口上會為了高速運算的需求而優先采用PCIe 5.0。相較于一般服務器而言,AI服務器多增加GPGPU的使用,因此以NVIDIAA100 80GB配置4或8張計算,HBM用量約為320640GB。未來在AI模型逐漸復雜化的趨勢下,將刺激更多的存儲器用量,并同步帶動 Server DRAM、SSD 以及 HBM 的需求成長。圖:2022-2
85、026年全球AI服務器出貨量預估(千臺)注:估算基礎包含搭載AI訓練、推論用的GPU、FPGA、ASIC等加速芯片資料來源:TrendForce、中航證券研究所整理資料來源:TrendForce、中航證券研究所整理圖:普通服務器與AI服務容量差別0%10%20%30%40%50%0500100015002000250020222023E2024F2025F2026FAI服務器出貨量(千臺)YoYServerAI ServerFuture AI ServerServer DRAM Content500-600GB1.2-1.7TB2.2-2.7TBServer SSD Content4.1TB4
86、.1TB8TBHBM Usage-320-640GB512-1024GB目錄一、下行周期加速見底,H2行業拐點將至二、存儲行業激蕩六十載,半導體中大宗商品三、AI&汽車電子發軔,新應用激發新動能四、存力升級大勢所趨,新興技術應運而生六、風險提示五、建議關注存算一體:“存儲墻”成為數據計算一大障礙處理器、內存發展速度不均衡,“存儲墻”如今成為數據計算一大障礙。隨著近幾年云計算和人工智能應用的發展,面對計算中心的數據洪流,數據搬運慢、搬運能耗大等問題成為了計算的關鍵瓶頸。在過去二十年,處理器性能速度提升遠超內存性能提升,長期下來,不均衡的發展速度造成了當前的存儲速度嚴重滯后于處理器的計算速度。在傳
87、統計算機的設定里,存儲模塊是為計算服務的,因此設計上會考慮存儲與計算的分離與優先級。從處理單元外的存儲器提取數據,搬運時間往往是運算時間的成百上千倍,整個過程的無用能耗大概在60%-90%之間,能效非常低,“存儲墻”成為了數據計算應用的一大障礙。圖:處理器性能發展遠超存儲器資料來源:陳巍談芯、中航證券研究所整理圖:數據搬運占據計算主要能耗資料來源:intel、中航證券研究所整理存算一體:消除馮諾依曼計算架構瓶頸,存算一體應運而生人工智能應用興起,“存儲墻”下存算一體技術應運而生。應用發展至今,人工智能的出現驅動了計算型存儲/存算一體/存內計算的發展。人工智能算法的訪存密集(大數據需求)和計算密
88、集(低精度規整運算)的特征和為計算型存儲/存算一體/存內計算的實現提供了有力的條件。如今,存儲和計算不得不整體考慮,以最佳的配合方式為數據采集、傳輸和處理服務。存算一體(Computing in Memory)是在存儲器中嵌入計算能力,以新的運算架構進行二維和三維矩陣乘法/加法運算。存算一體技術直接利用存儲器進行數據處理或計算,從而把數據存儲與計算融合在同一個芯片的同一片區之中,可以徹底消除馮諾依曼計算架構瓶頸。存算一體的優勢是打破存儲墻,消除不必要的數據搬移延遲和功耗,并使用存儲單元提升算力,成百上千倍的提高計算效率,降低成本。資料來源:億鑄科技、智東西、中航證券研究所整理圖:馮諾依曼、近存
89、計算、存內計算架構對比存算一體:包含近存計算、存內計算等技術方向存算一體有近內存計算(NMC)、存儲級內存(SCM)、近存儲計算(NSC)及存內計算(IMC)等技術方向。近內存計算(NMC):“捆綁”緩存+內存,通常會選用3D封裝,利用TSV(硅通孔技術)實現垂直通信,但成本高,不同型號的芯片帶還要匹配大小,進行預設計和流片。在以上工作的基礎之上,還要考慮通用性問題,它適用于AI,機器學習和數據中心等規模型應用需求。另一種是2.5D封裝,主流技術是HBM(高帶寬內存),與平面板級連線不同,加入了interposer這種特殊有機材料(線寬,節點間距優于電路板)作為中間轉接層,它像一個有底座的硅芯
90、片,CPU周邊增加很多“凹槽”,連接多個HBM(DRAM芯片)堆棧實現高密度和高帶寬。存儲級內存(SCM):常見的是由英特爾和美光推出的3D Xpoint,基于相變存儲技術,速度介于SSD和內存之間,目前可以和DRAM配合使用,適用于規模型應用場景。近存儲計算(NSC):將SSD控制器加上計算功能,或者讓擁有計算模塊的FPGA來處理數據并且充當閃存控制器,不通過CPU進行讀取計算,而是直連存儲器和計算,以此提升計算效率。存內計算(IMC):利用存儲器的單元模擬特性做計算。CPU是二進制邏輯計算,而存內計算則是利用存儲器內電阻特性進行計算,不只是用來區分電阻高低,而是通過電阻值來區分多種狀態,僅
91、僅用一個晶體管就可以完成一次乘法計算過程。資料來源:電子與信息學報存內計算芯片研究進展及應用、中航證券研究所整理圖:計算架構的演變示意圖存算一體:成熟存儲介質、新型存儲介質齊發展存算一體有Flash、SRAM、DRAM等成熟存儲介質,同時ReRAM、MRAM等新型存儲介質也在快速發展。根據存儲介質的不同,存內計算芯片可分為基于傳統存儲器和基于新型非易失性存儲器兩種。傳統存儲器包括SRAM,DRAM和Flash等;新型非易失性存儲器包括ReRAM,PCM,FeFET,MRAM等。其中,距離產業化較近的是基于NOR Flash和基于SRAM的存內計算芯片。圖:基于不同存儲介質的存內計算芯片圖:基于
92、不同存儲介質的存內計算芯片性能比較資料來源:電子與信息學報存內計算芯片研究進展及應用、中航證券研究所整理HBM:HBM技術下,DRAM由2D轉為3DHBM(High Bandwidth Memory)即高帶寬存儲器,按照JEDEC的分類,HBM屬于GDDR內存的一種,其通過使用先進的封裝方法(如TSV硅通孔技術)垂直堆疊多個DRAM,并與GPU封裝在一起。業界希望通過增加存儲器帶寬解決大數據時代下的“內存墻”問題,HBM便應運而生。存儲器帶寬是指單位時間內可以傳輸的數據量,要想增加帶寬,最簡單的方法是增加數據傳輸線路的數量。據悉,典型的DRAM芯片中,每個芯片有八個DQ數據輸入/輸出引腳,組成
93、DIMM模組單元之后,共有64個DQ引腳。而HBM通過系統級封裝(SIP)和硅通孔(TSV)技術,擁有多達1024個數據引腳,可顯著提升數據傳輸速度。HBM技術之下,DRAM芯片從2D轉變為3D,可以在很小的物理空間里實現高容量、高帶寬、低延時與低功耗,因而HBM被業界視為新一代內存解決方案。圖:HBM通過硅通孔技術實現垂直堆疊資料來源:半導體行業觀察、美光科技、中航證券研究所整理圖:HBM側面結構資料來源:AMD、CSDN、中航證券研究所整理HBM:較傳統GDDR帶寬、功耗等性能優勢明顯更高速、更高帶寬:最新的HBM3的帶寬最高可以達到819 GB/s,而最新的GDDR6的帶寬最高只有96G
94、B/s,CPU和硬件處理單元的常用外掛存儲設備DDR4的帶寬更是只有HBM的1/10。更高位寬:采用3D堆疊技術之后,其下方互聯的觸點數量遠遠多于DDR內存連接到CPU的線路數量。從傳輸位寬的角度來看,4層DRAM裸片高度的HBM內存總共就是1024 bit位寬。很多GPU、CPU周圍都有4片這樣的HBM內存,則總共位寬就是4096bit。更低功耗:HBM 重新調整內存的功耗效率,使每瓦帶寬比GDDR5高出3倍多,即功耗降低3倍多。更小外形:GDDR作為獨立封裝,在PCB上圍繞在處理器的周圍,而HBM則排布在硅中階層(Silicon Interposer)上并和GPU封裝在一起,面積一下子縮小
95、了很多,比如HBM2比GDDR5節省了94%的表面積。圖:HBM與其他幾種內存方案的參數對比資料來源:集微網、中航證券研究所整理圖:HBM與GDDR5外觀對比資料來源:AMD、中航證券研究所整理參數LPDDR4XLPDDR5DDR4DDR5GDDR6HBM2帶寬(Gbps)低-中(136)中(102)中(204)高(409)高(576)最高(2400)速率(Gbps)4.2666.43.26.4182/2.4顆粒/組合位寬(bits)321664/+8 ECC64/+16 ECC321024板級面積/系統設計難度中/適中中/適中大/簡單大/適中中/高小/最高能耗比(mW/Gbps)高(4)高(
96、3)適中(6)適中(5)適中(8)最高(2)使用總成本適中適中低適中高最高可靠性/良率高高高高中低HBM:最新HBM3E送樣在即,有望2024年大規模生產HBM發展至今第四代性能不斷突破。自2014年首款硅通孔HBM產品問世至今,HBM技術已經發展至第四代,分別是:HBM(第一代)、HBM2(第二代)、HBM2E(第三代)、HBM3(第四代),HBM芯片容量從1GB升級至24GB,帶寬從128GB/s提升至819GB/s,數據傳輸速率也從1Gbps提高至6.4Gbps。SK海力士已收到最新HBM3E樣本申請,或將明年開始大規模生產。今年4月,SK海力士宣布推出了HBM3內存的增強版HBM3E,
97、主要面向人工智能(AI)和高性能計算(HPC)類應用,基于1b nm制造技術(該公司第五代10nm級的DRAM節點),數據傳輸率提高了25%,即從上一代的6.40GT/s提高至8.0GT/s,容量達24GB。SK海力士已經推出目前最為先進的第四代HBM產品HBM3,同時計劃在明年下半年推出第五代HBM產品HBM3E,2026年推出第六代HBM產品HBM4。目前,SK海力士計劃在2023年下半年開始對其HBM3E存儲器進行送樣,據韓國媒體BusinessKorea報道,包括英偉達、AMD、微軟、亞馬遜在內的全球科技巨頭,已相繼向SK海力士申請HBM3E樣本。三星計劃在今年底開始生產HBM3,并計
98、劃投資數千億韓元將韓國Cheonan,Chungnam工廠的HBM產能提高一倍。圖:四代HBM規格比較(以SK海力士產品為例)資料來源:SK海力士、全球半導體觀察、中航證券研究所整理類別HBM1HBM2HBM2EHBM3帶寬128GB/s307GB/s460GB/s819GB/s堆疊高度4層4層/8層4層/8層4層/12層容量1GB4GB/8GB8GB/16GB16GB/24GBI/O速率1Gbps2.4Gbps3.6Gbps6.4Gbps四代HBM規格比較(以SK海力士產品為例)0%10%20%30%40%50%0500100015002000250020222023E2024F2025F2
99、026FAI服務器出貨量(千臺)YoYHBM:AI服務器采購量增長,催生HBM需求今年增近六成AIGC浪潮下AI服務器采購量增長,催生HBM需求量今年增近六成。2023年爆款AIGC應用帶動AI服務器成長熱潮,大型云端企業紛紛積極布局,包含Microsoft、Google、AWS、字節跳動、百度等企業陸續采購高端AI服務器,以持續訓練及優化其AI分析模型。TrendForce預估今年AI服務器出貨量年增率可望達15.4%,20232027年AI服務器出貨量年復合成長率約12.2%。高端AI服務器需采用的高端AI芯片,相較于一般服務器而言,AI服務器多增加GPGPU的使用,以NVIDIA A10
100、0 80GB配置4或8張計算,HBM用量約為320640GB。未來在AI模型逐漸復雜化的趨勢下,將推升2023-2024年高帶寬存儲器(HBM)的需求。TrendForce預估2023年全球HBM需求量將年增近六成,來到2.9億GB,2024年將再成長三成。根據Mordor Intelligence,2020年高帶寬內存市場價值為 10.682 億美元,預計到2026年將達到40.885億美元,在2021-2026年預測期間的復合年增長率為25.4%。在近期的業績會上,SK海力士表示目前其HBM的銷量占比還不足營收1%,但今年銷售額占比有望成長到10%,同時預計在明年應用于AI服務器的HBM和
101、DDR5的銷量將翻一番。圖:2022-2026年全球AI服務器出貨量預測資料來源:TrendForce、中航證券研究所整理10.68240.8850102030405020202026HBM市場規模(億美元)圖:HBM市場規模預測(億美元)2021-2026CAGR 25.4%資料來源:Mordor Intelligence、中航證券研究所整理HBM:HBM市場目前由SK海力士與三星電子主導HBM市場目前由韓系廠商SK海力士與三星主導,2022年市場份額合計約90%。根據TrendForce,2022年三大原廠HBM市占率分別為SK海力士約50%、三星約40%、美光約10%。高階深度學習AI
102、GPU的規格也在刺激HBM產品更迭,2023下半年伴隨NVIDIA H100與AMD MI300的搭載,三大原廠也已規劃相對應規格HBM3的量產。因此,在今年將有更多客戶導入HBM3的預期下,SK海力士作為目前唯一量產新世代HBM3產品的供應商,其整體HBM市占率有望在此契機下進一步提升至53%,而三星、美光則預計陸續在今年底至明年初量產,HBM市占率分別為38%及9%。HBM價值量顯著敢于標準DRAM,成為新利潤增長點。芯片咨詢公司 SemiAnalysis 表示,HBM的價格大約是標準DRAM芯片的五倍,為制造商帶來了更大的總利潤。目前,HBM占全球內存收入的比例不到5%,但SemiAna
103、lysis預計到2026年將占到總收入的20%以上。SK海力士首席財務官Kim Woo-hyun 在4月份的財報電話會議上表示預計2023年HBM收入將同比增長50%以上。50%40%10%53%38%9%0%10%20%30%40%50%60%SK海力士三星電子美光2022年2023年圖:2022年HBM市場份額及2023年HBM市場份額預測資料來源:TrendForce、中航證券研究所整理CXL:PCIe應對海量數據面臨瓶頸PCI-Express(peripheral component interconnect express),簡稱PCIE,是一種高速串行計算機擴展總線標準,主要用于擴
104、充計算機系統總線數據吞吐量以及提高設備通信速度。PCIE本質上是一種全雙工的的連接總線,傳輸數據量的大小由通道數lane決定的。一般,1個連接通道lane稱為X1,每個通道lane由兩對數據線組成,一對發送,一對接收,每對數據線包含兩根差分線。即X1只有1個lane,4根數據線,每個時鐘每個方向1bit數據傳輸,依次類推。CPU通過主板上的PCIe插槽及PCIe協議與加速器溝通,實現上下之間的接口以協調數據的傳送,并在高時鐘頻率下保持高性能。即使每代PCIe性能升級,但面對海量數據仍有壓力。每一代PCIe的吞吐量都翻番,2019年5月底公布的PCIe 5.0,其以32Gb/s的單通道帶寬與32
105、GT/s每通道數據傳輸速率,滿足了現今絕大多數的需求。但應對數據TB級增長、異構計算大行其道的當下,PCIe在內存使用效率、延遲和數據吞吐量等方面,已經面臨壓力。圖:PCIe傳輸速率升級資料來源:英特爾、中航證券研究所整理圖:PCIE總線架構拓撲圖資料來源:知乎、是德科技、中航證券研究所整理CXL:PCIe技術乏力,CXL旨在解決內存墻和IO墻問題PCIe技術逐漸乏力,CXL旨在解決存儲墻和IO墻問題?,F代處理器性能的不斷提升,而內存與算力之間的技術發展差距卻不斷增大。在過去的20多年中,處理器的性能以每年大約55%速度快速提升,而內存性能的提升速度則只有每年10%左右。面臨摩爾定律的壓力,當
106、代內存容量擴展速度逐年減緩,成本卻愈發高昂。隨著大數據AI、機器學習等應用爆發,英特爾二十年前開創的PCIe(PCI Express)技術逐漸乏力,內存墻和IO墻成為兩個不可逾越的瓶頸,基于PCI-e協議的CXL技術便在此環境下出現。存儲墻:現代計算系統通常采取高速緩存(SRAM)、主存(DRAM)、外部存儲(NAND Flash)的三級存儲結構。每當應用開始工作時,就需要不斷地在內存中來回傳輸信息。SRAM響應時間通常在納秒級,DRAM則一般為100納秒量級,NAND Flash更是高達100微秒級,當數據在這三級存儲間傳輸時,后級的響應時間及傳輸帶寬都將拖累整體的性能,形成“存儲墻”。IO
107、墻:以AI為例,AI模型的大小基本上每兩年上升一個數量級,內存中的數據可以較快訪問,但超出內存后數據就需要放在外部存儲里,用網絡IO來訪問數據。IO方式的訪問會使得訪問速度嚴重下降,當數據量過于龐大內存容量不夠時,IO也不可避免地會成為應用的瓶頸。圖:訓練模型的計算性能趨勢資料來源:SK海力士、中航證券研究所整理圖:CPU內核數增加,每個內核對應的內存帶寬減少資料來源:知乎、Meta、中航證券研究所整理CXL:具有極高兼容性和內存一致性的全新互聯技術標準CXL作為一種全新的互聯技術標準,具有極高兼容性和內存一致性。CXL全稱為Compute Express Link,2019年英特爾推出了CX
108、L技術,其能夠讓CPU與GPU、FPGA或其他加速器之間實現高速高效的互聯,從而滿足高性能異構計算的要求,并且其維護CPU內存空間和連接設備內存之間的一致性。CXL硬件加軟件的生態環境里,已經涌現了一大批公司。CXL聯盟于2019年3月由創始成員阿里巴巴集團、思科系統、戴爾易安信、Meta、谷歌、惠普企業(HPE)、華為、英特爾公司和微軟組成。此后,AMD、NVIDIA、三星、Arm、瑞薩、IBM、Keysight、Synopsys、Marvell等以各種身份加入。2021、2022年Gen-Z技術和OpenCAPI技術相繼加入,CXL聯盟一統I/O互連標準。圖:CXL的使用模式(設備類型)資
109、料來源:MemVerge、中航證券研究所整理圖:CXL生態伙伴資料來源:MemVerge、中航證券研究所整理CXL:1.1/2.0/3.0三代標準,從單機到多層交互CXL是基于 PCIe 5.0發展而來,過去四年時間CXL已經發表了1.0/1.1、2.0、3.0三個不同的版本。CXL 1.1:2019年,CXL的第一個版本CXL 1.1問世了。它主要定義的標準是如何直接連接一臺服務器里計算器件和內存器件,它主要的場景是對內存的容量和帶寬進行擴展,即Memory Expansion。CXL 2.0:下圖中H1到H4到Hn指不同Host,它可以通過CXL Switch連接多個設備,D1到D4到Dn
110、指的是不同的內存,也是通CXLSwitch連到上層的主機里。CXL 2.0不僅解決單機設備的問題,更是使Memory Pooling成為可能。這套框架下,可以跨系統設備實現共享內存池,大大提高內存的使用率,增加靈活性,同時降低內存的使用成本。CXL 3.0:2022年8月份發布的新標準,在CXL 2.0基礎上增加了一些重要功能,它可以使得多個Switch互相連接,可以使得上百個服務器互聯并共享內存。除了多層交互以外,CXL 3.0還多Memory sharing的能力,突破了某一個物理內存只能屬于某一臺服務器的限制,在硬件上實現了多機共同訪問同樣內存地址的能力。圖:CXL 2.0 一池化資料來
111、源:MemVerge、中航證券研究所整理圖:CXL 1.1 一直連圖:CXL 3.0 多層交互CXL:技術路線圖明確,至少2023年H2才有產品落地技術路線圖明確,至少2023年H2才有CXL 1.0/1.1的產品落地。已經有不少公司宣布將支持CXL,包括AMD、英特爾的下一代服務器芯片,內存廠商三星、海力士、美光均宣布了支持CXL的內存產品,但真正的產品仍需至少2023年H2才能推出。2024年上半年,CXL1.1和CXL 2.0的產品可能會有落地產品,CXL 3.0的落地還需要更長時間。圖:CXL技術路線圖資料來源:MemVerge、中航證券研究所整理目錄一、下行周期加速見底,H2行業拐點
112、將至二、存儲行業激蕩六十載,半導體中大宗商品三、AI&汽車電子發軔,新應用激發新動能四、存力升級大勢所趨,新興技術應運而生六、風險提示五、建議關注建議關注:“存算感”一體化布局,國內存儲+MCU雙龍頭兆易創新存儲NOR+NAND+DRAM全覆蓋,產品結構持續優化升級。公司NOR Flash在2021年市場排名全球第三,產品容量512Kb至2Gb全覆蓋,55nm工藝節點全系列均已量產,正積極推進45nm制程工藝研發。NOR Flash、38nm SLC NAND Flash車規級產品順利推出,汽車、工業等高附加值行業營收貢獻大幅上升。通過自有品牌搶占利基型DRAM市場份額,下游消費、工業安防、網
113、絡通信等領域穩定發展支撐利基型DRAM超90億美元市場空間。MCU料號豐富制程領先,對標國際巨頭打造“MCU百貨超市”。下游應用領域結構優化,工業應用已成為MCU產品第一大營收來源,工規級MCU已在汽車后裝市場應用,即將推出40nm車規級MCU產品。據Omdia統計,公司2021年MCU市場排名大幅提升至全球第8。圖:兆易創新財務情況資料來源:iFinD、中航證券研究所整理49.91%42.63%30.27%32.71%16.82%-250%-200%-150%-100%-50%0%50%100%150%-2-1012342022/3/312022/6/302022/9/302022/12/3
114、12023/3/31單季度營業收入(億元)單季度歸母凈利潤(億元)單季度營收同比單季度歸母凈利潤同比單季度毛利率圖:兆易創新部分產品資料來源:公司官網、中航證券研究所整理建議關注:SLC NAND先進企業,存算一體在研東芯股份SLC NAND先進企業,SLC NAND+NOR+DRAM布局完善,廣泛應用于5G基站、工控、監控安防、消費電子、穿戴式設備、物聯網等多場景。憑借持續的創新研發和明晰的知識產權,公司SLC NAND夯實國內領先地位,追趕國際先進水平,存儲容量實現1Gb至32Gb全覆蓋,車規級產品正在進行AEC-Q100驗證,先進制程19nm產線正在調試良率中,有望進一步打造成本性能優勢
115、。公司也建設研發中心,研發存算一體化芯片、DTRNAND等前瞻性產品,積極布局前沿技術,增強技術和產品的持續創新能力,豐富和拓展公司未來的產品結構。圖:東芯股份財務情況資料來源:iFinD、中航證券研究所整理49.91%42.63%30.27%32.71%16.82%-250%-200%-150%-100%-50%0%50%100%150%-2-1012342022/3/312022/6/302022/9/302022/12/312023/3/31單季度營業收入(億元)單季度歸母凈利潤(億元)單季度營收同比單季度歸母凈利潤同比單季度毛利率圖:東芯股份主要產品資料來源:公司官網、中航證券研究所整
116、理建議關注:高端半導體封測材料突圍華海誠科主營半導體封裝材料,手握優質客戶資源。公司主要產品包括環氧塑封料等,廣泛應用于半導體封裝、板級組裝等應用場景。其中,環氧塑封料應用于半導體封裝工藝中的塑封環節,屬于技術含量高、工藝難度大、知識密集型的產業環節,是保證芯片功能穩定實現的關鍵材料。公司產品專用性強,主要應用于半導體封裝領域,報告期各期前五名客戶華天科技、長電科技、揚杰科技、銀河微電、重慶平偉、晶導微、虹揚科技均為全球和國內主要的半導體封裝廠商。高端產品突圍,在先進封裝領域持續取得突破。公司積極布局先進封裝領域,部分產品性能已達到或接近外資廠商的水平,并在客戶驗證環節取得了較大的突破。在先進
117、封裝領域,公司應用于QFN領域的EMG-700系列產品已通過通富微電、長電科技的認證,并已實現小批量生產與銷售。同時,公司已針對系統級封裝與晶圓級封裝成功研發了液態塑封材料(LMC)、顆粒狀環氧塑封料(GMC)、FC底填膠等產品,有望逐步打破外資廠商在先進封裝用高端材料領域的壟斷地位。圖:華海誠科主要產品環氧塑封料與電子膠黏劑應用場景資料來源:公司招股書、中航證券研究所整理0.04 0.28 0.48 0.17 29.94%30.81%29.14%25.97%-20%-10%0%10%20%30%40%50%012342019/12/312020/12/312021/12/312022/6/3
118、0營業收入(億元)凈利潤(億元)營收YoY毛利率資料來源:iFinD、中航證券研究所整理圖:華海誠科財務情況建議關注:SK海力士代理商,合作發力SSD業務香農芯創SK海力士國內代理商,合作發力SSD業務。公司主要從事電子元器件產品分銷業務,第一大供應商為SK海力士,并獲得了SK海力士、MTK、兆易創新的授權代理權,形成了代理原廠線優勢。5月26日,公司公告與深圳大普微電子、江蘇疌泉君海榮芯投資等合作方共同出資設立深圳市海普存儲科技有限公司,注冊資本1億元,公司出資3500萬元,并納入合并報表。新公司擬開展SSD存儲產品的設計、生產和銷售業務,當前我國企業級SSD市場國產化率較低,而2022-2
119、026年我國企業級SSD市場規模將以23.7%的年均復合增速成長,市場空間廣闊。新公司的成立,助力打破技術壟斷,推進企業級SSD國產替代進程。此外,投資方江蘇疌泉君海榮芯投資的第一大股東為SK海力士(無錫)投資公司,利益共享或有技術賦能。圖:香農芯創財務情況資料來源:iFinD、中航證券研究所整理28.98%37.54%44.93%50.05%49.91%42.63%30.27%32.71%16.82%0%10%20%30%40%50%60%-2-101234單季度營業收入(億元)單季度歸母凈利潤(億元)單季度毛利率目錄一、下行周期加速見底,H2行業拐點將至二、存儲行業激蕩六十載,半導體中大宗
120、商品三、AI&汽車電子發軔,新應用激發新動能四、存力升級大勢所趨,新興技術應運而生六、風險提示五、建議關注風險提示:下游終端需求不及預期風險:智能手機、PC等消費電子終端需求復蘇尚不明朗,工業、汽車等行業市場部分仍處于調整階段;行業競爭加劇風險:國內存儲企業多數聚焦利基型市場,部分產品和服務趨于同質化,未來隨著市場競爭進一步加劇,可能對公司盈利能力產生不利影響;技術研發不及預期風險:集成電路設計行業技術升級和產品更新換代速度較快,未來若公司的技術升級迭代進度和成果不及預期,可能對公司業務發展造成不利影響;美國科技制裁風險:國際經濟及政治形式紛繁復雜,美國對我國半導體行業制裁持續升級,面臨關鍵技
121、術受到封鎖風險等。分析師承諾負責本研究報告全部或部分內容的每一位證券分析師,再次申明,本報告清晰、準確地反映了分析師本人的研究觀點。本人薪酬的任何部分過去不曾與、現在不與,未來也將不會與本報告中的具體推薦或觀點直接或間接相關。風險提示:投資者自主作出投資決策并自行承擔投資風險,任何形式的分享證券投資收益或者分擔證券證券投資損失的書面或口頭承諾均為無效。免責聲明本報告由中航證券有限公司(已具備中國證券監督管理委員會批準的證券投資咨詢業務資格)制作。本報告并非針對意圖送發或為任何就送發、發布、可得到或使用本報告而使中航證券有限公司及其關聯公司違反當地的法律或法規或可致使中航證券受制于法律或法規的任
122、何地區、國家或其它管轄區域的公民或居民。除非另有顯示,否則此報告中的材料的版權屬于中航證券。未經中航證券事先書面授權,不得更改或以任何方式發送、復印本報告的材料、內容或其復印本給予任何其他人。未經授權的轉載,本公司不承擔任何轉載責任。本報告所載的資料、工具及材料只提供給閣下作參考之用,并非作為或被視為出售或購買或認購證券或其他金融票據的邀請或向他人作出邀請。中航證券未有采取行動以確保于本報告中所指的證券適合個別的投資者。本報告的內容并不構成對任何人的投資建議,而中航證券不會因接受本報告而視他們為客戶。本報告所載資料的來源及觀點的出處皆被中航證券認為可靠,但中航證券并不能擔保其準確性或完整性。中
123、航證券不對因使用本報告的材料而引致的損失負任何責任,除非該等損失因明確的法律或法規而引致。投資者不能僅依靠本報告以取代行使獨立判斷。在不同時期,中航證券可發出其它與本報告所載資料不一致及有不同結論的報告。本報告及該等報告僅反映報告撰寫日分析師個人的不同設想、見解及分析方法。為免生疑,本報告所載的觀點并不代表中航證券及關聯公司的立場。中航證券在法律許可的情況下可參與或投資本報告所提及的發行人的金融交易,向該等發行人提供服務或向他們要求給予生意,及或持有其證券或進行證券交易。中航證券于法律容許下可于發送材料前使用此報告中所載資料或意見或他們所依據的研究或分析。我們設定的上市公司投資評級如下:買入:
124、未來六個月的投資收益相對滬深300指數漲幅10%以上。持有:未來六個月的投資收益相對滬深300指數漲幅-10%-10%之間賣出:未來六個月的投資收益相對滬深300指數跌幅10%以上。我們設定的行業投資評級如下:增持:未來六個月行業增長水平高于同期滬深300指數。中性:未來六個月行業增長水平與同期滬深300指數相若。減持:未來六個月行業增長水平低于同期滬深300指數。中航科技電子團隊介紹:首席:趙曉琨 SAC執業證書:S0640122030028十六年消費電子及通訊行業工作經驗,曾在華為、阿里巴巴、摩托羅拉、富士康等多家國際級頭部品牌終端企業,負責過研發、工程、供應鏈采購等多崗位工作。曾任職華為終端半導體芯片采購總監,阿里巴巴人工智能實驗室供應鏈采購總監。分析師:劉牧野 SAC執業證書:S0640522040001約翰霍普金斯大學機械系碩士,2022年1月加入中航證券。擁有高端制造、硬科技領域的投研經驗,從事科技、電子行業研究。研究助理 劉一楠 SAC執業證書:S0640122080006西南財經大學金融碩士,2022年7月加入中航證券,覆蓋半導體設備、半導體材料板塊。團隊成員 蘇弘宇 SAC執業證書:S0640122040021俄亥俄州立大學金融數學學士,約翰霍普金斯大學金融學碩士。2022年加入中航證券。