相变存储器行业：重塑数据宇宙，赋能数字经济转型 头豹词条报告系列

Leadleo.com 相变存储器行业：重塑数据宇宙，赋能数字经济转型头豹词条报告系列 饶立杰·头豹分析师 2024-05-24未经平台授权，禁止转载 版权有问题？点此投诉 制造业/专用设备制造业/电子和电工机械专用设备制造/半导体器件专用设备制造 信息科技/半导体 行业： 存储器 PCM 关键词： 行业定义 相变存储器（PCM）是一种独特的非易失性存储技术… AI访谈 行业分类 按照材料特性的分类方式，相变存储器行业可以分为… AI访谈 行业特征 相变存储器行业的特征包括技术先进性、应用领域广… AI访谈 发展历程 相变存储器行业 目前已达到2个阶段 AI访谈 产业链分析 上游分析中游分析下游分析 AI访谈 行业规模 相变存储器行业规模暂无评级报告 AI访谈SIZE数据 政策梳理 相变存储器行业相关政策5篇 AI访谈 竞争格局 AI访谈数据图表 摘要相变存储器（PCM）是一种利用特殊材料在晶态和非晶态之间导电性差异来存储数据的非易失性存储技术。其以高速、低功耗和紧凑性在存储行业占据重要地位，被应用在人工智能、大数据、物联网和消费电子等领域。PCM具有快速读写速度、高存储密度和低功耗等优势，是下一代存储器的候选者之一。随着物联网、人工智能等前沿技术的迅猛发展，对存储器的性能要求不断提高，PCM正逐渐成为理想存储解决方案。然而，PCM在成本和制造方面尚未展现出明显优势，需通过研发新型制造工艺等方式降低成本和提高生产效率。未来，随着技术的不断进步和应用场景的日益丰富，PCM的应用领域将进一步扩大，为各类智能设备提供更高效、更稳定的存储支持。同时，中国智能手机和安防行业的快速发展以及未来5G通信和卫星通信市场的增长，将驱动PCM行业规模的增长。 相变存储器行业定义[1] 相变存储器（PCM）是一种独特的非易失性存储技术，其利用特殊材料（如硫族化合物）在晶态和非晶态之间的导电性差异来存储数据。特殊材料在特定条件下能够在固态和液态之间转变，通过精确控制这种相变过程实现数据的写入和读取。由于PCM技术以其高速、低功耗和紧凑性在存储行业占据重要地位，被应用在人工智能、大数据、物联网和消费电子等领域，并被视为未来存储技术的重要发展方向之一。 [1]1：中国知网 相变存储器行业分类[2] 按照材料特性的分类方式，相变存储器行业可以分为如下类别： 相变存储器行业基于材料特性的分类 相变存储器分类 基于硫系化合物相变存储器 基于氧化物相变存储器 基于硫系化合物相变存储器是一种利用硫族化合物在晶态和非晶态之间巨大的导电性差异来存储数据的非易失性存储器。其核心功能层通常由硫系化合物材料构成，例如锗锑碲合金。硫系化合物相变存储器具有众多优点，其一是即使面临设备断电，存储的数据可保持不变。其二，信息可直接写入而无需擦除过程。 基于氧化物相变存储器是一种采用氧化物玻璃作为相变材料的非易失性存储器。基于氧化物相变存储器的基本结构包括一个相变材料层和两个电极。通过在相变材料层上施加电流，可改变材料的相变态，并通过两个电极来读取存储的数据。此外，相变材料的形态（如孔径横向结构、线条结构和三维组成结构）会影响存储器的读取速度、数据密度和功耗等性能。 [2]1：中国知网 相变存储器行业特征[3] 相变存储器行业的特征包括技术先进性、应用领域广阔、成本及制造效率待提升。 1技术先进性 相变存储器采用电热致相变的原理，该新型存储技术使得数据可在非易失性的状态下被存储和读取。其具有快速读写速度、高存储密度和低功耗等优势，是下一代存储器的候选者之一，同时被认为是目前技术上最成熟的下一代存储器。 2应用领域广阔 启动期2012~2024 2012年，中科院上海微系统所与艾派克携手展开深度合作。 2016年，艾派克等三方共同设计的Kb级打印机专用相变存储器芯片成功实现产业化生产。截至2017年6月，艾派克销售打印机专用相变存储器芯片1,600万颗。 相变存储器在电子产品、无线通信、人工智能等领域展现出广泛的应用前景。随着物联网、人工智能等前沿技术的迅猛发展，对存储器的性能要求在不断提高，相变存储器以其独特的优势，如高速读写、高可靠性以及长寿命等，正逐渐成为以上领域中的理想存储解决方案。未来，随着技术的不断进步和应用场景的日益丰富，相变存储器的应用领域将进一步扩大，为各类智能设备提供更高效、更稳定的存储支持。 3成本及制造效率待提升 与Flash等传统存储技术相比，相变存储器在成本和制造方面尚未展现出明显的优势。为推动相变存储器的广泛应用，需通过研发新型制造工艺、优化材料选择和结构设计、提高生产自动化程度等方式，进而降低制造成本和提高生产效率。同时，随着技术的不断进步和市场的扩大，相变存储器的成本有望逐渐降低，并进一步提高其竞争力。 [3]1：中国知网 相变存储器发展历程[4] 萌芽期2003~2011 2003年，中科院上海微系统所研究院宋志棠团队率先开展相变存储器的研发。 2007年，中科院上海微系统所和中芯国际合作，共同搭建8—12英寸相变存储器研发平台，并实现相变材料制备工艺与其180nm至28nm标准CMOS工艺的无缝对接。2010年，北京时代全芯存储技术股份有限公司开始进入相变存储领域。 中科院上海微系统所率先引领相变存储器研发，推动中国相变存储器技术的产业化进程，为后续存储 技术领域的创新与发展奠定坚实基础。 相变存储器行业可以分为两个阶段，萌芽期（2003-2011年），中国研究院和企业陆续开始研究相变存储器，同时行业实现初步探索到技术突破；启动期（2012年至今），中国实现相变存储器技术的产业化转化，并提升其市场影响力与商业价值。 2022年，中科院上海微系统所凭借创新的GNR边缘接触技术，成功制备出当前全球最小尺寸的相变存储单元器件。 中国相变存储器行业呈现出从技术研发到产业应用转化的明显趋势，特别是与打印机行业的深度融合，标志着相变存储技术已逐渐从实验室走向市场。 [4]1：https://www.cas.c… 2：https://www.cas.cn… 3：中国科学院 相变存储器产业链分析 [12 相变存储器行业产业链上游为原材料供应环节，主要包括硫系化合物、稀有金属、硅片、光刻胶、抛光材料、电子气体等；产业链中游为芯片设计与制造环节，主要负责设计、生产相变存储器；产业链下游为应用环节，主要包括电子产品、智能家居、医疗器械、交通物流、安防监控、卫星通信等领域。[6] 相变存储器行业产业链主要有以下核心研究观点：[6] 由于相变存储器是目前产业化、商业化进展最快的新型存储器，面临较小的替代风险。 在新型存储领域中，已涌现出3种相对成熟的技术路线，主要包括相变存储器（PCM）、磁变存储器（MRAM）以及阻变存储器（RRAM）。其中，相变存储器已形成产业化和商业化。早在2015年，英特尔与美光共同研发PCM技术，并成功量产首款具有商业价值的128Gb3DXpoint芯片。其次，MRAM已经进入产业化阶段，并主要用于嵌入式存储。以三星为例，三星的嵌入式MRAM已经应用于华为GT2智能手表的卫星定位模块中。反观RRAM的产业化进展，截至目前其尚无大规模商业应用。这表明相变存储技术相对于其他2种新型存储技术更成 熟，更被市场看好，进而相变存储器面临替代品的竞争风险较小。 未来数据量增长迅速，将有大量数据存储需求。 随着各行各业的数字化转型以及生成式AI等行业的快速发展，其对数据的需求和依赖程度日益增加。在未来十年中，全球数据的年复合增长率预计将接近40%。预计到2030年，全球每年新增的数据量将达到1YB（即1万亿亿字节），并将有接近50ZB（即50万亿亿字节）的价值数据需被存储，相比2020年增长23倍。随着数据类型的日益多样化，以及面对存储成本高、功耗大以及持久性差等挑战，新型多元化存储介质的需求愈发凸显。可见，相 变存储器在未来将有不可或缺的需求。[6] 生产制造端 原材料供应商 上游厂商 上 产业链上游 中 中国矿产有限责任公司 万宝矿产有限公司 查看全部 河南有色地质矿产集团有限公司 产业链上游说明 中国碲矿资源居世界前列，以伴生矿为主，且产量位于全球首位。 中国是全球最大的碲资源国、消费国和生产国。目前，中国碲矿资源储量达3,024.5吨，并主要集中在江西和甘肃两省。在自然界中，碲以单独矿床形态存在的现象较少，主要伴生于铜、铅、锌等有色金属资源中。其中，铜冶炼过程产生的阳极泥中碲含量可达1%-10%。值得一提的是，中国碲产量占全球总产量的61.7%。同时，碲是高科技产业发展不可缺少的半导体材料之一。中国近80%的碲消费量用于新兴产业，如薄膜太阳能、半导体制造以及红外探测技术等前沿领域。可见，相变存储器生产商有大量碲资源的需求。 随着电子产品市场的复苏，集成电路对电子气体的需求增长。 随着智能手机、平板电脑、笔记本电脑等消费电子产品需求的回暖，直接带动集成电路制造业的快速发展。集成电路作为电子产品的核心部件，其产量的增加对电子气体的需求将呈现出爆发式的增长。2023年，中国智能手机出货量为2.8亿部，同比增长4.8%。同年，中国集成电路产量为3,514亿块，相较上年增加272亿块。值得注意的是，2022年电子气体市场规模约为40亿美元，并预计到2030 年，其市场规模将达74亿美元，年均复合增长率为9.5%。 品牌端 相变存储器生产商 中游厂商 查看全部 紫光国芯微电子股份有限公司 兆易创新科技集团股份有限公司 东芯半导体股份有限公司 产业链中游说明 中国芯片产量及国产化提高，同时进口量减少，促使其对外依存度降低。 近年来，中国芯片产业取得显著的发展。2023年，中国集成电路产量为3,514亿块，同比增长6.9%，其中包括存储芯片、逻辑芯片等。与此同时，中国芯片的进口量呈现出减少的趋势。同年，中国集成电路进口量为4,795亿块，同比下降10.8%，且进口金额为3,494亿美元，同比下降15.4%。随着芯片 产业链中游 产量及国产化提高和进口量减少，中国在芯片领域的对外依存度在逐步降低。这意味着中国在全球芯 片产业中的地位正在提升，同时相变存储器生产商能更好地应对外部挑战和风险。 由于相变存储器是目前产业化、商业化进展最快的新型存储器，面临较小的替代风险。 在新型存储领域中，已涌现出3种相对成熟的技术路线，主要包括相变存储器（PCM）、磁变存储器 （MRAM）以及阻变存储器（RRAM）。其中，相变存储器已形成产业化和商业化。早在2015年，英特尔与美光共同研发PCM技术，并成功量产首款具有商业价值的128Gb3DXpoint芯片。其次，MRAM已经进入产业化阶段，并主要用于嵌入式存储。以三星为例，三星的嵌入式MRAM已经应用于华为GT2智能手表的卫星定位模块中。反观RRAM的产业化进展，截至目前其尚无大规模商业应用。这表明相变存储技术相对于其他2种新型存储技术更成熟，更被市场看好，进而相变存储器面临 替代品的竞争风险较小。 渠道端及终端客户 应用领域 渠道端 华为投资控股有限公司 查看全部 中国联合网络通信集团有限公司 中国移动通信集团有限公司 下 产业链下游 产业链下游说明 未来数据量增长迅速，将有大量数据存储需求。 随着各行各业的数字化转型以及生成式AI等行业的快速发展，其对数据的需求和依赖程度日益增加。在未来十年中，全球数据的年复合增长率预计将接近40%。预计到2030年，全球每年新增的数据量将达到1YB（即1万亿亿字节），并将有接近50ZB（即50万亿亿字节）的价值数据需被存储，相比2020年增长23倍。随着数据类型的日益多样化，以及面对存储成本高、功耗大以及持久性差等挑 战，新型多元化存储介质的需求愈发凸显。可见，相变存储器在未来将有不可或缺的需求。 中国医疗影像设备行业规模扩张带动相变存储器的需求。 近年来，中国医疗影像设备市场规模实现显著增