存储行业深度报告：把握行业周期反转机会，存储产业链国产替代空间大

请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明1 行业研究/行业深度分析 2024年4月17日 把握行业周期反转机会，存储产业链国产替代空间大 领先大市-A(维持) 存储行业深度报告 半导体 半导体板块近一年市场表现 资料来源：最闻 相关报告： 【山证半导体】HBM需求增长强劲，新技术带来设备、材料端升级-HBM专题报告2023.12.24 分析师：高宇洋 执业登记编码：S0760523050002邮箱：gaoyuyang@sxzq.com 投资要点： 供给端：库存趋于正常化，三大存储原厂资本支出聚焦于HBM、DDR5等高端存储，行业整体产量增长有限。随着三大存储原厂持续降低资本开支、减产调节库存，以控制市场过剩的供应总量，海外存储芯片库存水位正趋于正常化。根据Bloomberg数据，海力士存货较前期的高位水平有所回落，三星、美光库存增速放缓，美光也在此前FY24Q1财报中披露，PC、手机、汽车、工业等终端市场中的存储库存已经处在或者接近正常水位，数据中心的存储库存表现正在改善，预计到2024年上半年接近正常水位。2024年三大存储原厂在HBM、DDR5等高端存储产品的扩产趋势明确，且HBM和现有DDR产品相比，HBM尺寸更大、需要底部缓冲芯片，进一步限制了非HBM存储产品的产量。 需求端：下游市场复苏叠加AI浪潮驱动，提振存储需求，单机搭载容量提升或成为需求增长的主要驱动力。存储下游主要应用市场是智能手机、PC和服务器，新品发布叠加AI新生态推动智能手机迎来换机潮，Canalys预计2024年全球智能手机出货量同比增长4%；PC去库存见效，叠加AIPC刺激，PC市场逐步复苏，Canalys预计2024年全球PC出货量同比增长8%；AI服务器出货量的快速增长正在抵消通用服务器迭代的延迟，根据TrendForce数据，2024年全球服务器出货量预计同比增长2.05%。但DRAM和NAND单机搭载容量提升或成为存储市场需求增长的主要驱动力，根据美光测算，一台AI服务器DRAM使用量是普通服务器8倍，NAND使用量是普通服务器3倍，而随着智能手机渗透率提升、AI端侧应用落地，2024年DRAM和NAND的单机容量预期也有双位数以上增长。 价格上涨趋势明确，存储进入新一轮上行周期，把握行业周期反转机会。上游存储晶圆价格自2023Q3开始触底反弹，2023年9月现货均价低点至2024年3月已上涨30%，上涨趋势明显，上游晶圆价格被拉高后，由于下游模组厂手中库存低于正常季节水准，引发终端抢货，存储模组价格也随之走扬，存储进入新一轮上行周期。考虑到三大存储原厂营业利润率距离历史高点还有很大上升空间，我们认为原厂仍有涨价意愿，以及存储价格在每轮上行周期至少持续6-8个季度上涨，本轮上行周期存储价格仅上涨了2个季度，所以存储涨价趋势或将持续更久。未来随着存储价格持续涨价带来的营业利润率改善，存储厂商有望迎来业绩与估值的戴维斯双击，行业存在较大的反弹空间。 HBM和DDR5高端存储需求提升，长期看好存储产业链国产化。处理 器升级推动DDR5渗透率快速提升，预计2023年DDR5渗透率有望达到25%-30%，2024年年中渗透率可能超过50%。受益于人工智能需求爆发，根据TrendForce数据，预计2024年HBM全球市场规模将达到169亿美元。从工艺角度看，主流厂商已进入到对应10nm/12nm制程节点的贝塔工艺，长鑫已经开始批量生产18.5nm工艺的DRAM芯片，月产量高达10万片晶圆，同时预计将有更多HBM和DDR5相关规划，长存2022年初率先实现232层3DNAND量产，首次领先海外厂商。内存芯片和模组国产化是关键，长鑫和长存的快速发展势必将加速存储产业链的国产化。 重点公司关注：存储仍具有较好成长性，看好行业周期反转的确定机会，及产业链国产化趋势下的投资机遇。建议关注：1）存储模组：佰维存储、德明利、江波龙；2）存储芯片设计：兆易创新、北京君正、东芯股份、普冉股份；3）模组侧配套芯片：澜起科技、聚辰股份；4）HBM产业链：长电科技、通富微电、甬矽电子；赛腾股份、精智达；华海诚科、联瑞新材（化工组覆盖）；香农芯创。 风险提示：下游需求复苏不及预期风险、技术研发进程不及预期风险、国产替代不及预期风险、地缘政治风险。 目录 1.存储芯片具有强周期属性7 1.1存储芯片周期性强，且其周期波动大于半导体整体7 1.2供需关系是存储周期的研究核心9 2.存储进入新一轮上行周期，把握行业反转机会10 2.1供给端：库存水位趋于正常，资本支出聚焦高端存储10 2.2需求端：下游市场复苏+AI需求提振13 2.2.1智能手机、PC和服务器是存储的三大应用市场13 2.2.2下游市场复苏叠加AI浪潮驱动，提振存储需求14 2.3价格上涨趋势明确，存储进入新一轮上行周期20 3.长期：存储产业链国产替代空间大25 3.1存储芯片：大陆积极布局利基市场，长鑫长存加速国产替代25 3.2HBM：先进封装成重点升级方向32 3.3模组：完善产业链布局，国产模组厂商市场份额有望提升35 3.4模组侧配套芯片：DDR5渗透率提升驱动需求增长38 4.投资建议和风险提示40 4.1投资建议：优先关注存在价格弹性的模组厂商40 4.2受益标的梳理41 4.3风险提示42 图表目录 图1：全球半导体产业周期复盘7 图2：半导体及部分细分市场规模历年增速（%）8 图3：2012年至今，存储主要经历了三轮周期（单位：亿美元）9 图4：存储的周期性研究框架10 图5：三大存储原厂的资本开支11 图6：海外存储三大原厂存货13 图7：国内存储厂商存货（单位：亿元）13 图8：2020年DRAM主要应用是智能手机、PC和服务器13 图9：2020年NAND主要应用是智能手机和SSD固态硬盘13 图10：全球智能手机需求正在复苏14 图11：全球智能手机NAND闪存平均容量（GB）15 图12：2023年第四季度全球PC厂商单位出货量（单位：千台）16 图13：2021-2027年汽车存储市场增速和存储产品分布16 图14：硬件峰值计算能力和内存、带宽增长趋势17 图15：2018-2027E全球服务器出货量18 图16：2022-2026F全球AI服务器季度出货量18 图17：DRAMWafer现货均价上涨趋势明显（单位：美元）20 图18：NANDFlash512GbTLC行情走势（美元）21 图19：NANDFlashMLC现货平均价日度数据跟踪21 图20：三大存储原厂营业利润率上涨空间大23 图21：存储价格上涨周期至少持续6-8个季度23 图22：行业弹性空间24 图23：模组厂与原厂季度营收同比增速变化24 图24：半导体存储产业链25 图25：2022年存储芯片市场结构26 图26：2023Q4全球DRAM竞争格局26 图27：2023Q4全球NAND竞争格局26 图28：DDR需求从DDR4向DDR5迁移27 图29：以兆易创新为例，2016年开始兆易出货量倍数扩张28 图30：存储厂商DRAM技术路线图30 图31：存储厂商3DNAND技术路线图31 图32：长鑫存储在工艺制程上加快追赶三大原厂32 图33：长江存储232层3DNAND32 图34：HBM技术示意图32 图35：HBM结构图32 图36：先进封装在整个封装市场的占比正在逐步提升33 图37：HBM3D封装成本拆分(99.5%键合良率)33 图38：HBM3D封装成本拆分(99%键合良率)33 图39：TSV技术工艺流程34 图40：EMC应用场景35 图41：底部填充胶用于FC封装工艺35 图42：CoWoS工艺RDL布线中的PSPI35 图43：存储模组的构成及分类36 图44：2022年全球内存模组厂市场份额38 图45：2022年全球SSD模组厂自有品牌市场份额38 图46：内存接口芯片及内存模组配套芯片39 表1：部分存储厂商产能与资本支出规划12 表2：HBM目前已经成为AI服务器的搭载标配18 表3：2024年HBM营收预估（百万美元）19 表4：2024年存储需求增量预估20 表5：DRAM、NANDFlash产品季度合约价涨幅预测22 表6：DDR1-DDR5主要指标比较27 表7：大陆存储芯片厂商产品布局29 表8：国内模组厂商业务布局37 表9：内存迭代带来内存接口芯片、配套芯片量的增长39 表10：内存接口芯片世代发展中三足鼎立格局逐渐清晰40 表11：重点公司估值表（数据截至2024年3月27日）41 1.存储芯片具有强周期属性 1.1存储芯片周期性强，且其周期波动大于半导体整体 复盘全球半导体产业周期，2000年以来半导体产业经历了6轮周期。结合半导体行业销售额规模和增速来看，从2000年起，半导体产业共经历了6轮周期，每轮周期约4年左右， 上行周期通常为2-3年，下行周期通常为1-1.5年。2019年，受需求不振及存储器价格大幅下跌影响，全球半导体行业进入下行周期。2019Q3见底后，5G、新能源车等领域爆发驱动半导体需求增长，至2021Q3行业景气度持续上行，并形成全球范围内的“缺芯潮”。2021Q3后，半导体下游需求出现结构性分化，消费电子增速放缓。2022Q2以来受疫情影响，经济增速放缓，全球半导体行业进入下行周期。随着新一轮来自人工智能、数字经济和智能汽车的创新催化，全球半导体销售额增速在2023Q2出现拐点，我们判断全球半导体产业进入新一轮向上周期。 图1：全球半导体产业周期复盘 资料来源：WSTS，山西证券研究所 存储芯片呈现较强的周期性，且其周期波动大于半导体及其他细分市场。存储芯片作为半导体市场标准化程度最高的产品，同类产品可替代性强，受行业景气度供需关系影响较大，加上当前存储行业已形成垄断格局，头部厂商在产能规划和产品定价方面步调相对一致，因此行业周期性更强。根据半导体行业及其细分市场的销售额增速来看，存储和半导体市场的周期性 趋同，但存储的行业周期波动大于其他半导体细分市场，弹性更强。在半导体行业处于下行周期时，存储市场往往会受到更高的冲击，而相应地若处于从低谷持续回暖的上行周期，存储市场也会受益更多。 图2：半导体及部分细分市场规模历年增速（%） 资料来源：WSTS，山西证券研究所 存储通常3-4年一个周期，上行期与下行期均约2年。2012年至今，存储主要经历了三轮周期： 第一轮周期（2012-2015年）：2012年，在移动互联网的普及推动下，智能手机加速渗透，4G网络带来的换机潮在提升全球手机销量的同时，也提高了手机的单机存储容量，存储芯片需求增长，存储行业开启上行周期。2014年，三大厂商大幅扩产导致供大于求，存储行业景气度下行。 第二轮周期（2016-2019年）：2016年，互联网云厂商加大资本开支叠加比特币市场繁荣，驱动服务器出货量快速增长；2017年，手机、服务器销量跨上历史高点，但DRAM厂商将部分产能转移至3DNAND，供需错配下DRAM颗粒缺货严重，价格呈上升趋势，存储行业景气度持续上行。2018年，存储大厂开始扩产增加供给，同时手机、服务器需求逐渐疲软，存储价格滑落，行业进入下行区间。 第三轮周期（2020-2023年）：2020年疫情带动PC、平板电脑、服务器需求上升，同时5G催生终端容量增长，但全球疫情又使得存储厂商产能供应不足，存储价格一路向上，于2022年一季度价格见顶。2021年末随着厂商新一轮产能投产，全球经济低迷导致下游消费需求疲 软，存储价格持续下跌，2022年供需差距拉大导致存储底部周期拉长。 图3：2012年至今，存储主要经历了三轮周期（单位：亿美元） 资料来源：WSTS，山西证券研究所 1.2供需关系是存储周期的研究核心 通过建立存储的周期性研究框架，我们发现供需关系是存储周期的研究核心。大厂资本开支降低，下游消费需求增长，供不应求，库存开始下降，价格上升，行业进入上行周期；大厂资本开支增加，下游需求下降，供过于求，库存开始增