DDR3存储器行业深度报告：全球市场超70亿美金，大厂退出格局优化

市场：利基DRAM主要产品，全球市场超70亿美金。存储是半导体第二大细分市场，2021/2020年全球市场规模为1534/1175亿美金 ， 占半导体整体规模的比例为28%/27%。DRAM是存储器第一大市场，2021/2020年全球市场规模为930/643亿美金，占存储整体规模的比例为61%/55%。DDR3是DDR SDRAM第三代产品，从2007年推出至今已发展十五年，2014年占存储市场的比例达84%，后随着更高端产品DDR4推出，逐渐被替代为利基产品，目前是利基DRAM的主要品类。2022/2021年，DDR3占存储整体规模的比例为8%/8%，达75/74亿美金。 格局：主流以韩美为主力，利基大厂退出格局持续优化。1）主流DRAM市场，2021年三星、海力士、美光占有率依次为43%、28%、23%，合计达94%，行业呈现“三足鼎立”之势。从2013年至今，三大原厂合计市占率持续超过90%，在2019年达到顶峰99%，2020年和2021年随着大陆厂商扩产，市占率略微下滑到94%。2）利基DDR3市场，根据我们的测算，2021年存储大厂三星、美光、海力士分别占据40%、23%、4%份额，台系南亚、华邦的市占率分别为22%、5%，三星和海力士今明两年陆续退出，台系厂商扩产有限，行业格局优化。我们也从制程演进、料号数量角度对比海内外发展进度：从制程看，三大原厂DDR3制程为 20nm ，南亚为 20nm ，华邦为 25nm ，兆易DDR3采用长鑫 17nm 制程，北京君正（ISSI）和东芯股份采用力晶 25nm 制程，由此可见在DDR3领域，兆易DDR3产品制程最为先进；从料号布局看，三大原厂DDR4料号数量遥遥领先，中国台湾厂商利基产品料号数量瞩目，大陆兆易、君正、东芯主要发力DDR3和小容量DDR4，其中东芯布局较为完善，兆易料号增加速度明显。 应用：主流以手机+PC+服务器三大市场为主，利基偏重长尾市场。主流DRAM市场，2021年手机、服务器、PC依次占比39%、34%、13%，合计占比86%，三大市场推动发展。利基DDR3市场，消费电子占比79%，是第一大应用，工业占比12%，汽车占比9%，整体看主要应用于对容量、速率要求低的领域。从应用形式看，DDR3主要是与主控芯片（如MCU、MPU、Soc）配套使用，满足主控芯片的存储需求。在TI、高通、瑞萨、Mobileye、安霸、NXP的主控芯片中都有配臵DDR3，NXP在MCU等主控芯片领域是领先者，我们详细梳理了NXP官网列示的8175款配有DDR3的主控芯片的下游应用情况（截至2022/4），DDR3广泛应用于消费电子、通讯基础设施、工业和汽车中，其中配臵DDR3的应用于消费电子及通讯基础设施的主控芯片达4702款，占比58%，工业控制主控芯片1869款，占比23%，汽车电子主控芯片1586款，占比19%，一般在1款主控芯片中根据存储需求配臵1-2颗DDR3。结构优化叠加长尾市场，DDR3价格表现优于其他DRAM产品，且与同容量的DDR4产品价格出现倒挂。 长鑫引领大陆DRAM产业发展，大陆积极布局DDR3市场。大陆厂商聚焦利基产品，在利基DRAM、SLC NAND、Nor Flash、EEPROM等利基产品全面布局，多为fabless模式，长鑫定位IDM、发力主流DRAM，另外北京君正、兆易创新、东芯股份等均在DDR3领域有所布局。兆易创新早于2016年开始布局DRAM领域，2021年6月量产首款自研19nm 4G DDR4产品，2022年拟推出17nm DDR3产品，从2022年产品手册可见，2Gb DDR3料号数量12种，4Gb料号数量12种，聚焦商规和工规。北京君正通过收购ISSI迅速切入存储芯片领域，目前在大陆DRAM领域布局最为全面，通过官网统计可见，DDR1、DDR2、DDR3、DDR4均有布局，其中料号分布依次为26%、21%、44%、9%，公司也是全球车规DRAM领先企业，市占率15%，为第二大厂商。 东芯股份为大陆SLC NAND龙头，收购韩国Fidelix，加速DRAM研发过程。2021年东芯DRAM营收0.79亿元，占公司总营收比例为7%，yoy+67%，是增速最快的产品线。2020年，DDR3占营收的比例为2%，1Gb、2Gb、4Gb料号数量分别为3、3、4，消费电子是主要下游应用。 投资建议：DDR3全球市场超70亿美金，海外及台系厂商高度垄断。2021年三大原厂三星、美光、海力士分别占据40%、23%、4%份额，台系厂商南亚、华邦的市占率分别为22%、5%。目前，韩系龙头三星、海力士逐渐淡出市场，转向DDR4、DDR5，中国台湾厂商新增产能有限，DDR3行业竞争格局优化。大陆厂商以在DDR3领域有所布局。建议关注：兆易创新（Nor全球第三、大陆第一，DRAM大力发展，DDR3今年量产）、北京君正（车载存储全球第二、大陆龙头，DDR3产品丰富）、东芯股份（大陆SLC NAND龙头，DDR3有所布局）。 风险提示：下游需求不及预期、产能瓶颈的束缚、大陆厂商技术进步不及预期、中美贸易摩擦加剧、研报使用的信息更新不及时、市场测算不及预期、统计误差风险。 1、利基DRAM主要产品，全球市场超70亿美金 1.1 DDR3隶属利基DRAM，十五年发展历经辉煌与没落 存储是半导体第二大细分品类，周期波动性最强，历史成长性最好。 1）市场规模：2021/2020/2019年全球存储市场规模为1534/1175/1064亿美金，占半导体规模的比例为28%/27%/26%，是全球第二大细分品类。 2）周期波动：存储的周期性与全球半导体整体周期性走势一致，但波动性远大于其他细分品类。 3）成长性：2002-2021年、2011-2021年、2016-2021年存储CAGR分别为9.5%、9.7%、14.9%，均为半导体成长性最优细分产品，且近5年增速显著高于近十年和近二十年增速，成长性显著提升。 图1：半导体市场规模（亿美金） 图2：半导体细分市场占比 图3：半导体细分市场增速 图4：半导体细分市场CAGR DRAM是存储器第一大市场，周期波动性最强，历史成长性最优。 1）市场规模：2021/2020/2019年全球DRAM市场规模为930/643/625亿美金，占存储的比例为61%/55%/59%，是存储第一大细分品类。 2）周期波动：DRAM>NAND>Nor及其他，DRAM周期波动性大于存储平均水平，是存储细分市场中周期性波动最大细分市场。 3）成长性：从2009-21年、2011-21年、2016-21年存储器各细分品类CAGR看，DRAM>NAND>Nor及其他，DRAM成长性大于存储平均水平，且近5年增速显著高于近十年增速，成长性显著提升。 图5：存储器各细分市场占比 图6：存储器细分市场增速 图7：存储器细分市场CAGR DRAM属于半导体存储器，是易失性存储器的一种，主要用于电子设备的内存。半导体存储器分为非易失性存储器和易失性存储器，非易失性存储器在断电时仍然可以保存数据，包括NAND Flash、NOR Flash等，易失性存储器在断电状态下数据会丢失，包括动态随机存储器（DRAM）和静态随机存储器（SRAM）。在易失性存储器中，DRAM和SRAM的应用场景各有不同。SRAM的读写速度在所有的存储器中最快，但同时制造成本高，常用于对容量要求较小的高速缓冲存储器，如CPU的一级、二级缓存等。DRAM利用电容储存电荷的多少存储数据，需要定时刷新电路克服电容的漏电问题，读写速度比SRAM慢，但快于所有的只读存储器（ROM），且集成度高、功耗低、体积小，制造成本低，常用于容量较大的主存储器，如计算机、智能手机、服务器的内存等。除半导体存储器外，按照存储介质的不同，存储器还包括光学存储器和磁性存储器。光学存储器根据激光等特性进行数据存储，常见的有DVD、CD等，磁性存储器利用磁性特征进行数据存储，常见的有磁盘、软盘等。 图8：DRAM是易失性存储器的一种（2021年的市场规模） 图9：DRAM属于临时存储区域 图10：DRAM与CPU、SSD的传输关系 图11：DRAM所处位置示意图（以三星4GB HBM2为例） 表1：SRAM和DRAM的性能比较 同步DRAM速度更快，替代异步DRAM。按照RAM和CPU是否同频，DRAM可分为同步DRAM（Synchronous DRAM， 简称SDRAM） 和异步DRAM（Asynchronous DRAM）。在异步DRAM中，CPU与RAM之间没有公共的时钟信号，当RAM不能及时提供数据时，CPU需等待内存数据，这严重影响性能。为解决该问题，同步DRAM应运而生，在RAM中加入时钟输入引脚，使得CPU与RAM之间有公共的时钟信号、实现同步，此时CPU无需等待数据，读写速度加快、数据的传输效率大幅提升。异步DRAM通常适用于低速存储系统，但不适用于现代高速存储系统，在1996-2002年期间，同步DRAM逐步取代了异步DRAM，逐步占领了内存市场。 同步DRAM不断迭代，新DDR逐步替换老DDR是行业规律。根据时钟边沿读取数据，同步DRAM分为SDR（Single Data Rate）和DDR(Double Data Rate)技术，在2003年之后，SDRSDRAM（有时也简称为SDRAM）逐渐被存取速度更快的DDR SDRAM取代。DDRSDRAM已经发展至第五代，分别是：第一代DDR SDRAM，第二代DDR2 SDRAM，第三代DDR3 SDRAM，第四代DDR4 SDRAM，第五代DDR5SDRAM。每一次迭代，基本都能实现芯片性能翻倍，当新一代性能更好的DDR出现时，老一代DDR会逐渐被替代。 图12：不同代际DRAM标准的发布时间 代数越高，功耗越低，传输速率和理论容量越高，每一代较前一代性能翻倍。相较1997年发布的SDRSDRAM，后面每一代DDRSDRAM在功耗、容量和传输速率上都不断改进，顺应电子设备大容量、省电、低功耗的发展趋势。其中，容量提升是来自芯片集成度的提高，传输速率的提升主要是来自预取倍数的增加。1）功耗方面，从SDR支持的3.3V降低到DDR5的1.1V，功耗降低67%。2）容量方面，随着芯片制程的缩小，存储器的集成度提高，DDR5单颗密度将从8GB起步，理论密度最高可达64GB，是SDR单颗容量的8倍不止。3）传输速率方面，通过增加预取倍数、Bank Group、DDR等技术，DDR5可以轻松实现4266MT/s的高运行速率，最高运行速率可达6400MT/s，是SDR的40倍。 表2：不同代的标准DDR的对比 技术实现路径：内部时钟频率提升不大，每一代主要通过翻倍预取来实现数据的传输速度的提升。DDR中有两个时钟频率，一个是内部时钟频率（也称为核心频率），是内存收到指令到将数据的传输到I/O接口上所需要的反应速度，这主要由存储单元内部的电容、晶体管、放大器等微观结构决定，提升难度大，所以从SDR到DDR5，内部时钟频率虽有提升但提升幅度不大；另一个是外部时钟频率（也称为I/O时钟频率），外部时钟频率在核心时钟频率的基础上，通过翻倍预取提高速度。 1）SDRSDRAM：在一个时钟周期里只在上升沿传输数据，所以SDR也叫Single Data RateSDRAM，此时数据的传输速率的提升主要是靠提升内部时钟频率。 2）DDR1SDRAM：内部时钟频率提升难度大,因此通过在时钟周期的上升沿和下降沿各输出一次数据，相当于在一个时钟周期需要预取2倍数据，即每当读取一笔数据的时候，都会一共读取2笔的数据。因此在内部时钟频率不变的情况下，DDR1的数据的传输速率实现翻倍。 3）DDR2SDRAM：预取4倍数据，数据的传输速率达到内部时钟频率的4倍，较DDR1提升2倍。 4）DDR3SDRAM：预取8倍数据，此时数据的传输速率达到内部时钟频率的8倍，较DDR2提升2倍。 5）DDR4SDRA