海外存储龙头系列：SK海力士二十年复盘，涅槃重生的存储巨头之路

证券研究报告 行业专题报告 海外存储龙头系列：SK海力士二十年复盘，涅槃重生的存储巨头之路 评级：强于大市 长城证券产业金融研究院科技首席：唐泓翼 执业证书编号：S10705211200012024.06.14 一张图看懂存储——AI助推需求高增长，半导体存储周期拐点已现 （注：图中为2022年市场规模） 行业概 况 产业链及产业周期 供需格 局 公司分 类 半导体存储关键技术进展：NAND+DRAM 存储器分类：光学+磁性+半导体存储市场呈现海外寡头垄断格局，CR3/CR5高达90+% 存储器 光学存储 CDDVD 磁盘 NANDFlash DRAM:CR3达95% 791亿美元 旺宏旺宏$,93亿3% (占33%) 华邦,35% 37亿美元 其他,9% 华邦 美光, 12% (占33%)(占323%) 601亿美元 其他,5% 三海星力士,Kioxia/WDC $19189亿%$19三2亿星, 3DNAND 321L 通过电子隧穿进浮栅 NAND Flash 技术路径 关键制程节点 原理示意图 性能分类 NANDFlash:CR5达96%NORFlash:CR3达91% 791亿美元 23% (占35%) 兆易创新, $10亿 其他, 磁性存储软盘 (占比42%) 通过电容存储电荷 DRAM NORFlash 三星5% 美$3光40,亿 SK海力士三星$,221亿 CXL 10nm(1β) 半导体存储约占半导体市场规模的1/4 机械硬盘非易失性存储易失性存储 (占比2%)EEPROM等 (占比1%) DRAM (占比55%) SRAM 2(占5%43%) HBM,CXL 海力士,28% 美光 $198亿(占25%) 43%(占28%) Kioxia/WDC,32% 其他 $3亿 (占9%) 兆易创新 $7亿 (占23%) 其他 美光 $72亿 (占12%) SK海力士 $114亿(占19%) 其他 硅片 PCB 存储产业链结构 上游-原材料+设备 光刻机薄膜沉积设备 CMP设备封测设备 产业周期：存储周期通常为3-4年，是半导体风向标 同比YoY 存储芯片平均单价(美元/颗，3MMA) 存储价格：终端需求回暖，当前价格仍处上涨阶段 80% 60% 40% 20% 0% -20% -40% -60% -80% 供给侧：各原厂积极扩产HBM，24年资本开支预计高于原计划 存储原厂 2023年(减产/降低投资) 2024年(扩产/提高投资) 铠侠 2022年9月宣布将减少NANDFlash30%3月NANDFlash产能利用率恢产量复至90% 西部数据2023年1月宣布NANDFlash减产30%；2024年将继续严格控制资本 2023年资本开支下调15%至23亿美元 开支 宣布减少20%的NANDFlash和DRAM 预计2024财年资本支出75~80 美光 晶圆产出；2023年资本开支同比下滑 亿美元(高于此前规划)，同比 40+%至约70-75亿美元 略增，主要支持HBM3E扩产 将对收益较低的存储产品进行减产； 为满足HBM扩产和M15X的 SK海力士2023年资本开支将从2022年的19万亿韩新投资决定，2024年资本支 元下调50%以上 出预计将高于此前的原计划 三星 2023年4月宣布将减少存储器产量；灵将超过20%的DRAM生产线活调整2023年设备资本支出转换为HBM生产线 同比YoY 存储芯片市场规模(亿美元，3MMA) 市场规模：存在周期性波 电阻/电容/电感 刻蚀设备 160 140 120 100 动，当前已进入上行周期 150%12 100%10 50%8 NANDFlash: 主控芯片 中游-存储器模组制造 存储芯片设计存储晶圆制造 Fabless 模组厂商 80 60 40 20 IDM0 1992/01 1994/01 1996/01 1998/01 2000/01 2002/01 2004/01 2006/01 2008/01 2010/01 2012/01 2014/01 2016/01 2018/01 2020/01 2022/01 2024/01 (原厂) 6 0%4 -50%2 1992/01 1994/01 1996/01 1998/01 2000/01 2002/01 2004/01 2006/01 2008/01 2010/01 2012/01 2014/01 2016/01 2018/01 2020/01 2022/01 2024/01 -100%0 移动终端 器件/模组封测 下游-应用领域 &封测厂商 需求侧1：AI服务器存储量价齐升，AI算力催化HBM需求激增需求侧2：单机平均存储容量翻2/4倍，将带动总需求数倍增长 AI手机/AIPC对存储需求升级→单机平均容量翻2/4倍+移动终端出货量稳定 →总存储容量需求数倍增长 行业规律：单台AI服务器上每投资1美金GPU算力→对应投资0.6美金存储Yole预计25年全球HBM位元出货量达16.96亿GB→市场规模将达199亿美元 占DRAM市场比重(%) 19% 18% 10% 4% 14.1 19.9 2.7 5.5 摄影/监控 481亿美元76亿美元 … 据测算：较普通服务器相比，AI服务器 需求的HBM单机价值量达1.8万美元 据Yole预测：2025年全球HBM位元出货量 达16.96亿GB，市场规模将达199亿美元 手机单机平均NAND容量： 全球智能手机和PC出货量(单位：亿) 零件类型 硬盘SSD+RAID DRAM 存储 显存HBM 18000 AI服务器成本占比普通服务器成本占比价值量提升金 (美元)(%)(美元)(%)额(美元) 40HBM市场规模(十亿美元) 40% 128GB→256GB\512GB 2014.7 智能手机PC 电脑/服务器 汽车电子 30PC单机平均NAND容量： 12400 10400 9%660017% 18000 0% - 512GB→1TB 13.014.3 10.0 10 14.614.113.712.913.412.211.511.9 9% 676亿美元 …51亿美元 17000 19000 10% 总成本 (其中，AI服务器以英伟达DGXA100为例) 20 6600 31% 10 200000100%40000100%160000 0 2022202320242025 20% 0% 3.13.12.82.62.62.62.73.03.52.92.52.7 0 长江存储长鑫存储 美光三星 SK海力士 中国大陆 海外 存储晶圆 Kingston江波龙佰维存储德明利朗科科技 三星兆易创新 铠侠北京君正 SK海力士东芯股份 普冉股份 北方华创中微公司 LamTELAMAT 刻蚀设备 薄膜沉积设备 海外 中国大陆 TEL应用材料 拓荆科技北方华创 光刻机 海外 中国大陆 ASML 尼康佳能 华卓精科 主控芯片 海外 中国大陆 Marvell 慧荣科技 联芸科技得一微 封装测试 海外 中国大陆 日月光 深科技华天科技长电科技通富微电 存储芯片设计存储模组 中国大陆 海外 海外 中国大陆 海外 中国大陆 一张图看懂23年DRAM与NANDFlash价格风云：供需博弈下的周期之舞 ●价格周期的复盘：供给(技术+产能+产能利用率+市场集中度)VS需求(新兴下游应用驱动) 历史存储芯片平均单价3MMA变化(美元/颗)： NANDFlash平均单价(3MMA)(美元/颗) 20 供给＞需求：价格下跌 供给＜需求：价格上涨 NAND价格下跌(-74.6%) 18原因:NAND技术爆发期，产量增加+规模效应(NAND出货量+38倍) NAND价格下跌(-10.7%) 原因:由MLC→TLC技术升级+下游需求增速下降 NAND价格上涨(+56.4%) 原因:由2D→3DNAND技术升级+新兴市场需求增长 01年， 16机顶盒等数字家电市场 14需求低迷， NAND价格 12下降 04年NAND主 流厂商由2家变成4家(CR4超90%)，三星等原 厂将DRAM产能转产NAND 04-05年 三星NAND晶圆月产能从50万片(8英寸)，增长至70万片 06年随着扩张产能落地，NAND供 过于求 07年1月，苹 果推出iPhone；7 月，戴尔笔记本引入SSD；智能手机+PC需求推动NAND价格上涨 09年随着厂商积极削减产能，NAND供应减少，价格走高 10年起，随着制程微缩、三星、东芝等率先进入TLC技术世代，NAND价格两极分化：低容量NAND价格持续下降，高容量NAND新增产能有限，NAND价格整体下降 13-16年，全球PC出货量负增长，全球智能手机出货量增速从40%降至2%，NAND价格持续下跌 17年，2D→3DNAND技术升级，出现产能空档，同时 智能手机和SSD容量需求依然增长，NAND价格上涨 20年疫情下，居家办公等需求拉动服务器 \PC出货激增， 带动NAND价格回升 21年，手机厂商因提前扩容、抢占华为市场加大备货，主控短缺及Win11发布带动PC需求，NAND价格上涨 22年全球宏观经济下行、消费需求低迷，供过于求加剧 10 8 6 4 03年MP3、数 2码相机需求增长， NAND价格上涨 0 05年1月和9月，苹果推出iPodshuffle和iPodnano，价格上涨 原厂快速产能扩张，08年NAND出货量约33亿颗，较06年增长91%。由于07年微软Vista销量不及预期+07年8月美国次贷危机、08年9月金融危机，NAND价格一路下降 19年，随着原厂3DNAND良率提升+大幅扩产落地，导致市场供过于求 20Q3数据中心需求减弱，供过于求 23Q2起伴随各大原厂减产，价格有望回升 2001/012002/012003/012004/012005/012006/012007/012008/012009/012010/012011/012012/012013/012014/012015/012016/012017/012018/012019/012020/012021/012022/012023/012024/01 DRAM平均单价(3MMA)(美元/颗) 14DRAM价格下跌(-78.2%) 原因:DRAM投资产能落地，供给过剩(DRAM出货量+2.4倍) 12 DRAM价格上涨(+96.5%) 原因:奇梦达、尔必达破产倒闭，市场竞争格局优化(从CR5~85%→CR3~94%) DRAM价格上涨(+61.4%) 原因:DRAM阶段性产能短缺+新兴市场需求增长 自00年3月 10日起，互联 10网泡沫破碎+ 前期扩产导致 8供过于求，价格跳水 03年，价格垄断+汽车等需求增长，DRAM 市场有所恢复 06-07年三 星DRAM晶圆月产能从120万片(8英寸)，增长至150万片 伴随原厂扩产，08年DRAM出货136亿颗，较 06年增长72%。07年微软 Vista销量不及预期+07年8月次贷危机、08年9月金融危机，DRAM价格下降 09年1 月，德国奇梦达破产倒闭， DRAM价 格上涨 12年2月，日本尔必达破产倒闭；且受益于智 能手机、数据中心市场需求爆发，DRAM价格上扬 15、16 年PC出货量分别下降11%/6%，使DRAM 价格下降 17年因美光、三 星、SK海力士等原厂将DRAM产能转产3DNANDFlash，17年DRAM出货量同比 -0.7%，价格上行 20年疫情下，居家办公等需求拉动服务器 \PC出货激增， 带动DRAM价格回升 因20年底美光DRAM工厂断电、台湾地震导致DRAM 工厂产能损失， 21Q1价格上涨 从21Q3起，全球宏观经济下行，消费电子需求低迷，DRAM价格下 降 6 4 202年，PC行业需求DDR 内存替代SDR+原厂价格操 纵，DRAM价格推高 0 06年，PC需求DDR2内存，部分厂商90nm工艺转换困难，导致DRAM