存储器模组（包括DRAM与NAND） 头豹词条报告系列

存储器模组（包括DRAM与NAND）行业分类 存储按介质不同可分为光学存储、磁性存储和半导体存储。而存储芯片，又成为半导体存储器。其中， DRAM和NAND是半导体存储中最大的两大品类，两者合计占据市场95%以上的份额。DRAM模组主要应用于客户端（个人电脑等）、服务器（企业级）的内存条，而NAND Flash模组主要应用于大容量存储场景如固态硬 盘，电子移动终端低功耗场景如嵌入式存储，以及便携式存储场景如U盘、移动硬盘等。 主流存储模组分类 即闪存模组，可应用于：1）固态硬盘（应用于大容量存储场景）、2）嵌入式存储（应用于电子移动终端低功耗场景）、3）移动存储（U盘、移动盘等，应用于便携式存储场景）。其内部组成包括主控芯片、NAND Flash颗粒、DRAM颗粒（主要存在于高端SSD）。 NAND Flash模组 存储器模组（包括DRAM与NAND）分类 即内存模组，可应用于：1）客户端（个人电脑等）、 2）服务器（企业级）的内存条。其内部组成包括 DRAM颗粒、SPD Hub（串行检测集线器）、PMIC（电源管理芯片）、接口芯片（RCD+DB）和TS（温度传感器）。 DRAM模组 2022年存储市场在终端需求不振、产业链高库存等不利因素下进入下行周期。在本轮下行周期中，虽然2023年全球存储容量较2022年有所增长，但由于存储单价的价格下滑过大，完全抵消了存储容量的增长所带来 的拉动作用。因此，全球存储市场规模有所萎缩，预计2023年市场规模同比减少38.9%至850亿美元。产业链方面，产业上游存储晶圆的设计与制造具备较高的技术和资本门槛，全球存储晶圆市场长期以来被韩国、美国、日 本的少数企业所主导。随着长江存储、长鑫存储为代表的中国本土厂商崛起，中国独立存储器厂商的上游核心供 应商中，中国国产存储晶圆厂商市占率持续提升。 2023年半导体存储市场规模将同比下降 预计2023年存储市场规模将同比减少38.9%至850亿美元 全球存储产业在本轮下行周期中市场规模有所萎缩。根据CFM闪存市场统计，预计2023年存储市场规模将同比减少38.90%至850亿美元（NAND Flash市场规模约410亿美元，DRAM市场规模约450亿美元）。其 中2023年第一季度存储市场规模下滑至181亿美元，创2014年第二季度以来9年的最低季度水平。虽然2023年全球存储总容量较2022年有所增长，但由于存储单价的价格下滑过大，完全抵消了存储容量的增 长所带来的拉动作用，存储市场规模同比下降。 产业上游存储晶圆市场集中度高 全球存储晶圆市场长期以来，被韩国、美国和日本的少数企业主导 存储晶圆的设计与制造产业具有很高的技术和资本门槛，早期进入存储器领域的全球领先企业通过巨额资 本投入不断积累市场竞争优势。因此，全球存储晶圆市场长期以来，被韩国、美国和日本的少数企业主导。随着长江存储、长鑫存储为代表的中国本土存储晶圆厂商在技术和产能方面的突破，中国独立存储器 厂商的上游核心供应商格局在不断变化，中国国产厂商市占率逐步提升。 DRAM与NAND Flash在2023年Q4开始进入涨价潮 伴随存储原厂积极减产和控制供应，近两个月存储现货行情出现大幅反弹 2022年至2023年上半年，三星、美光、SK海力士、铠侠等存储芯片大厂纷纷宣布减产，降低资本支出以 调整供需关系。进入到2023年Q4，上游原厂减产策略效果显著，终端客户备货意愿加强。根据CFM闪存市场的数据，9月初至10月底，NAND指数涨幅达26.4%，DRAM指数涨幅为11.5%。 [3] 1：https://www.163.c… 2：江波龙，CFM闪存市场 [4] 存储器模组（包括DRAM与NAND）发展历程 自IBM公司、仙童半导体、先进内存系统公司、英特尔在1966年起相继推出首款DRAM芯片，全球存储行 业从此开创了DRAM时代。在1984年东芝公司工程师舛冈富士雄首先提出了快速闪存存储器的概念后，在英特尔的支持下，于1994年将NAND实现产业化。中国存储产业自2016年起进入产业发展元年，在此后的3年间， 中国本土厂商长江存储和合肥长鑫相继攻克了3D NAND Flash和DRAM技术，解决了中国存储产业从无到有的 萌芽期 1966年，IBM公司托马斯·沃森研究中心（Thomas Watson Research Center）的研究人员时年34 岁的罗伯特·登纳德（Robert Dennard）博士提出了用金属氧化物半导体（MOS）晶体管，来制作存储器芯片的设想，同年研发成功1T/1C结构（一个晶体管加一个电容）的DRAM，并在1968年获 得专利。1968年仙童半导体（Fairchild）推出首个DRAM，其字节只有256bit；1969年先进内存系统公司（Advanced Memory System Inc.）正式推出首款1K DRAM；1970年英特尔推出首款可大 规模生产的1K DRAM芯片C1103，使得1bit只要1美分。 IBM公司、仙童半导体、先进内存系统公司、英特尔相继推出首款DRAM芯片，从此开创了DRAM时 代。 启动期 1984~2015 1984年东芝公司工程师舛冈富士雄（Fujio Masuoka）首先提出了快速闪存存储器（Flash Memory）的概念，未得到东芝及日本社会的重视。英特尔看到了快速闪存存储器的潜力，与东芝签 订了交叉授权许可协议，改良了舛冈富士雄发明的技术，在1988年成功实现NOR批量生产和低价格；舛冈富士雄在1987年再次提出NAND的概念，仅3年时间就获得成功，1994年东芝将NAND实 现产业化。2015年开始从2D NAND进入3D NAND时代。 存储行业经过50余年的发展，全球存储器玩家由上百家到如今的寡头局面，只剩下东芝、三星、SK海力士、美光、英特尔等五大大厂商，以及华邦、华亚、旺宏等几个小厂商。 高速发展期 2016~2023 2016年是中国大陆存储器产业发展的元年，晋华集成、合肥长鑫和长江存储分别成立于2月26日、6月13日、7月26日，短短5个月，中国大陆三大存储器公司相继成立。而2019年可谓是中国大陆公司 全面进军存储器市场的元年。首先是长江存储32层3D NAND Flash进入量产阶段，接着在9月2日宣 布64层3D NAND Flash投产；然后是9月20日合肥长鑫宣布中国大陆第一座12英寸DRAM工厂投产，并宣布首个19纳米工艺制造的8Gb DDR4。 中国存储市场自2016年进入发展元年，中国本土厂商长江存储和合肥长鑫相继攻克了3D NAND Flash和DRAM技术，解决了中国市场存储器从0到1的问题。 存储器模组（包括DRAM与NAND）产业链分析 存储器上游为存储晶圆厂和主控芯片厂，分别提供存储晶圆与主控芯片的设计和制造；中游为存储模组厂， 将标准化存储晶圆转化为存储产品；下游为产品应用领域，包括智能终端、电脑/服务器、汽车电子等。关于存 储器模组产业链主要有以下三个研究观点： 1.预计2023年全球主流存储晶圆厂难以实现盈亏平衡。自2022年起，以智能手机、PC为代表的消费电子市场需求快速下跌，导致存储市场量价齐跌，并延续至2023年上半年。2023年Q4，全球存储进入涨价周期，自10 月份以来，现货市场NAND Flash价格指数涨幅已达40%。然而，由于此前跌幅过深，加上存储原厂减产导致成本压力巨大，预计全球主流存储晶圆厂在2023年年底仍难以实现盈亏平衡。2.中游存储模组厂业务向上游延伸趋 势显著，具备主控芯片自研能力的模组厂具备独特优势。同时兼具存储模组和主控芯片生产的厂商，可通过自研 技术加成最大限度降低存储模组应用产品成本，提升自身毛利率。同时，具备主控芯片自研能力的模组厂更有机会与存储原厂建立更深层次的合作关系，进一步稳定上游晶圆获取能力。3.受益于信创加速推广，中游国产存储 模组厂商市占率有望提升。信创的加速推广将推动中国国产操作系统、基础软件、云服务软件、服务器、存储模组与底层芯片等硬件的国产化，届时，中国国产服务器厂商与PC厂商将开放导入国产存储模组，中国国产厂商份 额有望进一步提升。 上 产业链上游 生产制造端 存储晶圆厂 上游厂商 三星（中国）半导体有限公司 美光半导体技术（上海）有限公司 SK海力士半导体（中国）有限公司 查看全部 产业链上游说明 1.由于半导体存储器的布图设计和晶圆制造的技术结合更为紧密，因此半导体存储主要晶圆厂仍采用 IDM模式经营。传统半导体产业中，主流的IDM（设计-制造垂直整合）模式逐渐向产业链分工模式切换，Fabless（设计）、Foundry（制造）、Test（测试）各环节开始独立，产业链纵向分化。而半 导体存储器产业由于晶圆设计和制造环节关系紧密，主流存储原厂仍采用IDM模式经营。 2.存储晶圆的设计与制造具有较高的技术门槛，前沿技术主要被美、日、韩三国的少数企业所主导。 早期进入存储器领域的海外厂商通过巨额的资本投入不断积累市场竞争优势，凭借着多年的技术积累，不断提升晶圆制程以提高单位面积的存储密度和降低存储芯片功耗。以DRAM为例，目前 DRAM先进制程技术已发展至第五代，10nm级别，美光称之为1β DRAM，三星等厂商称之为1b DRAM。2023年10月，美光宣布已将业内领先的1β制程技术应用于16Gb容量版本的DDR5内存，并 已向数据中心及PC市场的客户出货。美光1β DDR5 DRAM相比上一代产品，性能提升50%，每瓦性能提升33%；2023年5月，三星量产12nm级16Gb DDR5 DRAM，并正在开发业内领先的11nm级 DRAM芯片；SK海力士于2023年5月完成第五代10nm工艺1bnm技术研发，与1a DDR5 DRAM相比功耗减少20%以上；中国本土DRAM头部厂商长鑫存储目前正试产17nm工艺DDR5，良率已达 40%，尚未实现量产。 3.全球存储晶圆市场集中度高，DRAM与NAND Flash市场CR5连续多年均超过90%。具体来看， 2023年Q3全球NAND Flash市场主要由三星、SK海力士、铠侠、西部数据和美光所主导，市占率分别为30.2%、19.2%、17.2%、15.9%和12.3%；2023年Q3全球DRAM市场主要由三星、SK海力 士、美光、南亚科技和华邦电子所主导，市占率分别为39.3%、35.7%、21.1%、1.9%和0.9%。 4.2023年上半年全球存储晶圆行业利润水平不佳，厂商纷纷减产以减少库存和维稳价格。从利润水平来看，三星电子、SK海力士、美光、铠侠和西部数据这五家存储原厂在2023年上半年亏损已超过 185亿美元。2023年上半年，受下游终端需求不振的影响，全球存储价格触底，“提价”和“减产”成为各家存储原厂的共识。2023年Q4，全球存储进入涨价周期，自10月份以来，现货市场NAND Flash价格指数涨幅已达40%。然而，由于此前跌幅过深，加上减产导致成本压力巨大，预计2023年全球主流存储原厂仍难以实现盈亏平衡。 生产制造端 存储主控芯片厂 上游厂商 群聯電子股份有限公司 慧榮科技股份有限公司 Marvell Technology Hong Kong Limited 查看全部 产业链上游说明 1.存储主控芯片为NAND模组的“大脑”，其性能与品质直接影响储存产品的实际体验和使用寿命。 随着3D NAND已进入200层堆叠时代，且单个存储单元bit数量增加，bit出错概率随之增加。主控不断演进的强大纠错功能可提高3D NAND的稳定性，并弥补QLC NAND的寿命短板。 2.存储主控芯片产品毛利率较高，约为40%，成长性主要依靠企业的技术创新能力。存储主控芯片厂商由于其自身为上游的Fabless集成电路设计企业，具备较高芯片设计和研发能力，