电子行业动态报告：DRAM是AI时代宠儿，底部反转可期

仅供机构投资者使用证券研究报告|行业动态报告 2023年04月06日 评级及分析师信息 行业评级：推荐行业走势图 30%20%10% 0% -10%-20% 沪深300 SW电子 分析师：刘奕司邮箱：liuys1@hx168.com.cnSACNO：S1120521070001联系电话： DRAM是AI时代宠儿，底部反转可期 分析与判断: ►宏观条件有望企稳，DRAM底部反转可期 根据我们在《美联储转鸽对半导体行业的影响分析》报告中提到，除行业自身供需影响外，美元利率对于半导体行业景气度和股价拐点都有极强的影响。复盘历次DRAM周期，我们可以看到虽然DRAM周期会受到自身的供需影响，但是在宏观波动较大的时期美元利率是更加影响行业供需的因素。随着美联储加息预期的减弱，目前美元利率引导DRAM周期拐点，行业有望迎来底部反转。 ►AI是DRAM行业增长引擎，CXL技术带动计算性能提升目前虽然DRAM行业依然处在下行周期，但是和AI相关的DRAM产品需求却表现出反差需求火热。在AI时时代，DRAM将成为新宠儿，新的增长引擎已经确立。CXL带来的DRAM池化技术可以大大节约数据中心的建设成本（TCO）,同时也将大大带动DRAM的用量，节约下来的成本我们认为将会主要用于对DRAM 的采购。TB级别的DRAM将会在更多通用性服务器中广泛使用。CXL技术有望进一步提高服务器效率，AI时代DRAM受益程度不亚于GPU。 投资建议： 随着美联储加息预期的减弱，DRAM底部反转可期。同时在AI的大时代下，DRAM有望成为继GPU后，另外一重要算力核心，同时DRAM的价值当前也被严重低估。随着CXL的应用渗透率提升，服务器也从传统围绕CPU的设计思路转向为以DRAM为中心的架构。AI将成为DRAM下一增长周期中最重要的增长引擎，我们看好DRAM产业链，相关受益标的：CXL技术产业链相关公司：澜起科技；DRAM及其模组设计相关公司：兆易创新、江波龙；HBM和DRAM封装产业链：通富微电、深科技、长电科技；制造端可提供高深宽比设备厂商：中微公司、北方华创、拓荆科技、微导纳米。 风险提示 美联储加息超预期；CXL渗透率提升低于预期；AI相关需求不及预期。 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 正文目录 1.宏观条件有望企稳，DRAM底部反转可期3 2.AI是DRAM行业增长引擎，CXL技术带动计算性能提升5 3.投资建议9 4.风险提示9 图表目录 图1半导体行业规模与全球GDP的关联性3 图2半导体行业存在“M”周期3 图3半导体行业规模拐点与联储利率以及失业率的关系4 图4DRAM行业景气度与美联储利率相关性5 图52000年前后加息后端叠加失业率上升DRAM行业规模快速下降5 图62006年前后失业率与利率对DRAM行业的影响5 图7HBM增速和占比情况6 图8CXL的三种使用方式7 图9基于CXL的服务器设计思路7 1.宏观条件有望企稳，DRAM底部反转可期 由于半导体应用广泛，下游终端涉及各个领域，所以半导体行业与宏观经济关联性较强，宏观指标影响行业周期。同时半导体又是周期性极强的行业，根据WSTS公布的全球半导体器件销售额数据，全球半导体存在“M”周期规律，即每十年左右会经历两轮上行和下行的周期。 图1半导体行业规模与全球GDP的关联性 半导体年增长率（%）全球GDP增长率（%） 1995199719992001200320052007200920112013201520172019202120232025 50.0%8.0% 40.0% 30.0% 6.0% 20.0%4.0% 10.0% 0.0% 2.0% -10.0%0.0% -20.0% -30.0% -2.0% -40.0%-4.0% 资料来源：WSTS，Wind，华西证券研究所 图2半导体行业存在“M”周期 资料来源：WSTS，华西证券研究所 存储作为半导体行业中大宗品，其周期属性更加明显。根据我们在《美联储转鸽对半导体行业的影响分析》报告中提到，除行业自身供需影响外，美元利率对于半导体行业景气度和股价拐点都有极强的影响，在宏观波动较大的情况下尤为明显。因为半导体行业与宏观经济极为耦合，所以其周期拐点与美元利率挂钩。通常来说，在宏观波动大的时间段，联储利率对于半导体行业的影响主要体现在：半导体行业衰退阶段通常会出现在加息尾声或失业率攀升的阶段，行业会出现量价齐跌的情况。 图3半导体行业规模拐点与联储利率以及失业率的关系 资料来源：WSTS，Wind，华西证券研究所 美元利率引导DRAM周期拐点，行业有望迎来底部反转。复盘历次DRAM周期，我们可以看到虽然DRAM周期会受到自身的供需影响，但是在宏观波动较大的时期美元利率是更加影响行业供需的因素。可以看到2000年前后、2006年前后以及19年和当下，DRAM周期都受到了美元利率的影响。我们可以看到美元利率是引领DRAM最先行的指标，行业库存等中观指标在当下时点并不能成为指引市场的预期指标。 美元利率波动 DRAM收入同比 美联储利率(%) 100.0% 伴随DRAM周期 美元利率波动 伴随DRAM周期 7.0% 80.0% 低利率时代成就DRAM大繁荣 6.0% 60.0% 5.0% 40.0% 4.0% 20.0% 3.0% 0.0% 1Q991Q001Q011Q021Q031Q041Q051Q061Q071Q081Q091Q101Q111Q121Q131Q141Q151Q161Q171Q181Q191Q201Q211Q22 2.0% 图4DRAM行业景气度与美联储利率相关性 -20.0%-40.0% 1.0% -60.0% 0.0% 资料来源：DRAMeXchange，Wind，华西证券研究所 通常DRAM下行周期会发生在加息后端和失业率攀升两个阶段。在加息尾声DRAM价格开始出现下跌，行业增速收窄，在失业率攀升期间DRAM出现量价齐跌的情况，行业规模快速下降进入衰退阶段。随后经过库存调整等动作，DRAM会出现价格反弹，行业会进入上行周期。虽然DRAM依然处于下行周期的去库存阶段，但随着美联储加息尾声的临近，目前已经完全可以预期DRAM的底部周期拐点。 图52000年前后加息后端叠加失业率上升DRAM行业规图62006年前后失业率与利率对DRAM行业的影响模快速下降 价格下降进入衰退 量价齐跌快速衰退 量价齐跌快速衰退 量价齐跌快速衰退 资料来源：DRAMeXchange，Wind，华西证券研究所资料来源：DRAMeXchange，Wind，华西证券研究所 2.AI是DRAM行业增长引擎，CXL技术带动计算性能提升 目前虽然DRAM行业依然处在下行周期，但是和AI相关的DRAM产品需求却表现出反差需求火热。随着AI服务器的增加，加速器的需求日益增加，与之匹配的HBM也随之增加。根据Omdia数据显示，HBM产品增速在2022年增长超过40%。随着Chatgpt产品用户量的暴增，HBM23年增速有望同比增加50%。虽然目前HBM在整体DRAM占比较低约为2%-3%，但预计25-26年占比有望翻倍。 图7HBM增速和占比情况 资料来源：Omdia，华西证券研究所 CXL技术有望进一步提高服务器效率，AI时代DRAM受益程度不亚于GPU。 在AI的时代下，异构计算是必不可少的，如何解决直接的互联问题将成为行业亟待解决之问题。CXL全称为ComputeExpressLink，作为一种全新的互联技术标准，其能够让CPU与GPU、FPGA或其他加速器之间实现高速高效的互联，从而满足高性能异构计算的要求，并且其维护CPU内存空间和连接设备内存之间的一致性，从而解决了各设备间的存储割裂的问题，可以大大降低内存的分割导致的浪费和性能下降。 CXL主要由INTEL提出，随后Nvidia的NVLink、AMD的GenZ和ARM支持的CCIX也都曾推向过市场。但由于Intel在服务器中市占率的绝对地位，很难绕开Intel去推广，所以我们认为在解决内存以及互联的问题中，CXL将成为行业主流解决方案。 CXL事务层由汇总到单个链路的三个动态多路通信子协议组成。这些协议分别称为CXL.io、CXL.cache和CXL.mem。CXL设备连接到CXL主机时，通过CXL.io协议进行发现、枚举、配置和管理。CXL.cache支持CXL设备访问处理器内存，CXL.mem则支持处理器访问CXL设备存储器。CXL.cache和CXL.mem协议栈已通过优化实现低延迟。 图8CXL的三种使用方式 资料来源：三星，华西证券研究所 DRAM池化将改变现在服务器现状，未来有望围绕DRAM进行设计。在传统数据中心中存在大量内存问题。自2012年以来，核心数量迅速增长，但每个内核的内存带宽和容量并未相应增加。DRAM成本一直是计算中心的大头，微软表示，50%的服务器总成本来自DRAM。同时DRAM的使用效率也不高，造成了严重的浪费。如果引入DRAM池化，做到按需分配则可以大大提高使用效率，CXL目前已经完全支持池化技术。如果该理念得到广泛应用，内存将成为提高服务器性能另外的重要手段之一。同时服务器的设计理念也有望从以CPU为核心转向以DRAM为核心进行设计。 在AI时时代，DRAM将成为新宠儿，新的增长引擎已经确立。CXL带来的DRAM池化技术可以大大节约数据中心的建设成本（TCO）,同时也将大大带动DRAM的用量，节约下来的成本我们认为将会主要用于对DRAM的采购。TB级别的DRAM将会在更多通用性服务器中广泛使用。 图9基于CXL的服务器设计思路 资料来源：半导体产业纵横，华西证券研究所 各大厂商积极布局CXL，拥抱大AI时代。 根据全球半导体观察的信息显示，各大厂家均在抢先布局CXL。澜起科技： 2022年5月6日公司发布全球首款CXL内存扩展控制器芯片（MXC）。官方资料显示，这款MXC芯片是一款CXLDRAM内存控制器，属于CXL协议所定义的第三种设备类型，按照CXL2.0规范设计，支持PCIe5.0规范速度，专为内存AIC扩展卡、背板及EDSFF内存模组而设计，可大幅扩展内存容量和带宽，满足高性能计算、人工智能等数据密集型应用日益增长的需求。今年1月初，公司宣布，其PCIe5.0/CXL 2.0Retimer芯片成功实现量产。据悉，该芯片是公司现有PCIe4.0Retimer产品的升级，可为业界提供稳定可靠的高带宽、低延迟PCIe5.0/CXL2.0互连解决方案。 Marvell： 公司正在进行以数据中心为重点的投资来扩大潜在市场。2022年5月9日，美满电子宣布将收购先进CXL技术领先开发商Tanzanite，加速实现完全可组合的云基础架构的愿景。Marvell存储业务事业部执行副总裁DanChristman表示：“我们相信CXL将成为实现下一代数据中心最佳资源利用的重大变革者，而收购Tanzanite将提高我们解决客户最具挑战性问题的能力。” Rambus： 2021年6月，Rambus推出了CXL内存互连计划，并宣布与包括云、系统和内存企业在内的生态体系达成合作，以加快CXL内存互连解决方案的开发和落地。当年10月，Rambus发布了CXL2.0控制器。 除了新产品动态之外，Rambus在并购方面也有新进展。2021年6月，Rambus宣布完成对AnalogX和PLDA的收购，增强了公司在服务器内存接口芯片方面的领先地位，加速了为下一代数据中心提供创新CXL互连解决方案的路线图。 AMD： AMD的EPYCGenoa支持DDR5、PCIe5.0以及CXL1.1接口。并且，其另一产品Bergamo拥有更高的电源效率和每插槽性能，它将会和Genoa采用相同的CPU接口，所以PCIe5.0和DDR5以及CXL1.1都是支持的，预计将会在2023年推出。 SK： 2022年10月，SK海力士成功开发行业首款将计算