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存储板块跟踪报告(九):周期复苏叠加AI拉动,存储模组行情有望渐行渐盛

电子设备2024-07-19罗通开源证券Z***
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存储板块跟踪报告(九):周期复苏叠加AI拉动,存储模组行情有望渐行渐盛

存储模组厂:锚定广阔细分赛道,国产替代破风前行 在存储芯片市场中,原厂一般聚焦手机、PC和服务器领域具有大宗数据存储需求的客户,模组厂则面向更为广阔的细分市场,为客户提供多样的客制化需求,扩展了存储器的应用场景,提高了适用性,是产业链承上启下的重要环节。产品划分方面,存储模组产品一般分为闪存模组和内存模组两类:(1)在闪存模组中,固态硬盘市场规模增速可观,CAGR达15%,市场份额主要被三星、西部数据等海外大厂占领,国产替代空间广阔;(2)在内存模组中,DDR5为当前主要发展方向,市场规模有望于2028年增长至40亿美元,CAGR达28%。格局方面,金士顿为内存模组厂商中的绝对龙头,中国大陆模组品牌正加速崛起。 2022-2028 2022-2028 行业现状:AI带动需求复苏,产品价格全年看涨 (1)需求方面,手机、PC和服务器市场经过2023的低谷期之后,在2024年内均迎来明显复苏;此外,随着技术日益成熟,AI有望加快赋能终端应用升级,促进相关产品渗透率的迅速提升,并带动内存搭载容量的明显提升,助力存储芯片市场的需求复苏。(2)供给方面,2022年底-2023年底,几大原厂明显减少资本支出,开启减产计划,产品供给端得以明显收缩,尤其是产能占比较大的成熟制程产品;2024年初至今,随着下游需求转佳,库存逐渐去化,为扩大市占率,三大原厂集体调升稼动率,且将资本支出和产出聚焦于HBM和DDR5,加注AI浪潮发展与行业复苏。(3)价格方面,2023H2以来,随着行业供需格局的逐渐改善,DRAM/NAND价格指数已出现明显复苏,分别从低点反弹25.90%/82.85%(截至2024/7/2),反弹力度可观;未来,TrendForce预计DRAM/NAND价格2024Q3将继续上涨,反弹有望全年延续。 未来看点:战略备货助力业绩增长,产业延伸优化长期发展 (1)短期来看,随着产品价格逐渐下滑,国内存储模组厂自2023Q1起加速战略备货、囤积低价芯片库存,连续五季度呈现较高增速,战略备货规模充足。 未来随着产品价格的持续回暖,模组厂在本轮周期中囤积的低价库存有望转化为可观收益,业绩增长潜力可观。(2)中长期来看,中国存储芯片市场规模庞大,但自给率较低。未来随着国产替代进程加速,存储模组厂商有望迎来重要发展机遇;此外,国内模组厂还善于寻找产业链上下游布局良机,未来有望协同现有业务,进一步提高公司整体竞争力与盈利水平。受益标的:江波龙、德明利、佰维存储、协创数据、朗科科技和香农芯创等厂商。 风险提示:需求复苏不及预期;国内厂商产品研发、迭代不及预期;地缘政治 1、存储模组厂:锚定细分赛道,国产替代破风前行 1.1、存储芯片:半导体产业重要分支,产品以DRAM和NAND为主 存储芯片市场:半导体产业的重要分支。存储芯片,是以半导体电路作为存储媒介的存储器,用于保存二进制数据的记忆设备,是集成电路产业的重要分支,2022年全球销售额为1297.7亿美元,约占集成电路全年销售额的27.4%。常见的存储芯片包括DRAM、NAND闪存芯片和NOR闪存芯片等,主要应用在消费电子、信息通信、汽车电子等多个领域。 存储芯片:大致分为易失性存储器和非易失性存储器。依据功能和数据存储的原理,存储芯片可大致分为易失性存储器和非易失存储器两类。易失性存储芯片在所在电路断电后,将无法保存数据,代表性产品有DRAM和SRAM。非易失性存储芯片在所在电路断电后,仍能保有数据,代表性产品为NAND FLASH和NOR FLASH。 图1:存储芯片分为易失性存储器和非易失性存储器 DRAM:易失性存储器的主流产品。易失性存储器(RAM)通常是作为操作系统或其它程序的临时存储介质,主要分为DRAM(动态随机存取内存)和SRAM(静态随机存取存储器)两类产品,其中DRAM是绝对主流,SRAM虽然读写速度较快,但因为集成度较低,价格相对昂贵,因此多用于CPU的一、二级缓存。 表1:DRAM具有集成度高、成本低和结构简单等特点 NANDFLASH:非易失性存储器的主流选择。FLASHmemory(快闪存储器)是非易失性存储器(ROM)的主流产品,在嵌入式系统中通常用于存放系统、应用和数据等。在PC系统中,则主要应用在固态硬盘以及主板BIOS中。根据硬件上存储原理的不同,FLASH主要可以分为NOR Flash和NAND FLASH两类。相比之下,NANDFLASH写入与擦除的速度更快,在大容量下成本较低,体积也更小,为当前主流选择。 图2:NANDFLASH具有写入与擦除速度快、成本低等特点 产品占比:DRAM和NAND占全球存储芯片市场96%。据Yole数据统计,在2021年全球存储芯片市场中,DRAM和NANDFLASH分别占据56%和40%的市场份额,两者合计占比约为96%,是存储市场的最主要构成。市场占比排名第三的产品是NORFLASH,市场份额仅为2%,与前两者差距较大。 图3:DRAM和NAND占据全球存储芯片96%的市场份额 1.2、模组厂:满足多样客制化需求,国产品牌崛起正当时 产业模式:IDM模式为主,后端环节辅助产品落地。与逻辑芯片产业不同,存储芯片产业由于布图设计与晶圆制造的技术结合更为紧密,半导体存储主要晶圆厂仍采用IDM模式经营。同时,半导体存储器核心功能即为数据存储,存储晶圆标准化程度高,应用场景所需的功能则在主控芯片设计、固件开发以及SiP封装等产业链后端环节实现。因此存储原厂完成晶圆制造后,仍需开发大量应用技术以实现从标准化存储晶圆到具体存储产品的转化。 存储原厂:面向主流市场头部客户,专注创新设计与制程提升。存储原厂主要指采取IDM经营模式进行存储晶圆设计与制造的企业,主要包括三星电子、美光科技、SK海力士等。该类厂商的竞争重心在于创新晶圆IC设计与提升晶圆制程,在产品应用领域,囿于产品化成本等要素限制,原厂仅能聚焦具有大宗需求的客户(如智能手机、PC及服务器行业的头部客户)。存储原厂的目标市场之外,仍存在极为广泛的应用场景和市场需求,包括细分行业存储需求(如工业控制、商用设备、汽车电子、网络通信设备、家用电器等)以及主流应用市场中小客户的需求。 存储模组厂:面向细分赛道,满足多样的客制化需求。为满足下游细分行业客户存在的客制化需求,存储模组厂通过晶圆分析、主控芯片选型与定制、固件开发、封装设计等环节,将标准化存储晶圆转化为存储产品,扩展了存储器的应用场景,提升了产品在各类场景中的适用性,是产业链承上启下的重要环节。领先的模组厂商在存储晶圆产品化的过程中形成品牌声誉,推动存储产品企业塑造自身的品牌形象,进而巩固其市场地位并改善利润空间,推动其增加研发投入,形成良性循环。 图4:存储模组厂面向广泛市场,满足多样化客制需求 闪存(NAND Flash)模组分类:主要分为固态硬盘、嵌入式存储和移动存储。 (1)固态硬盘(SSD):是按照JEDEC有关接口标准制造的NAND Flash存储器,一般应用于大容量存储场景; (2)嵌入式存储:通常指固定内嵌于电子产品主系统内、具有嵌入式接口的半导体存储器,主要应用于电子移动终端低功耗场景; (3)移动存储:指USB闪存盘(“U盘”)、存储卡及便携式移动固态硬盘等便携式移动存储器,主要应用于安防监控、车载应用、高清摄影、智能终端等领域。 图5:闪存模组主要分为固态硬盘、嵌入式和移动存储 图6:嵌入式存储和SSD占据闪存模组市场主要份额 闪存模组构成:主要由主控芯片、NAND Flash颗粒和DRAM颗粒构成。 (1)主控芯片:一方面合理调配数据在各个闪存颗粒的负荷,另一方面承担整体数据中转,连接闪存芯片和外部SATA接口。此外,主控还负责纠错、耗损平衡、坏块映射、读写缓存、垃圾回收以及加密等一系列功能算法。 (2)NAND Flash颗粒:起数据存储与读写作用,按照密度差异可以分为SLC、MLC、TLC、QLC、PLC,从前至后读写速度、存储稳定性、使用寿命依次递减,存储密度、价格性价比依次递增。 (3)DRAM颗粒(主要存在于中高端SSD):可提高输入/输出性能和耐用性,用于临时保存从闪存读取的数据、要写入闪存的数据或地址映射表。目前,中低端的SSD为节省成本选择不配备DRAM颗粒,采用HMB(Host Memory Buffer,主机内存缓冲技术)技术和主机共享内存,也可满足使用要求。 图7:SSD主要由主控芯片、闪存芯片和缓存(非必需)构成 SSD市场:市场增速可观,国产替代空间广阔。Yole数据,全球SSD市场规模预计将从2022年的290亿美元增长到2028年的670亿美元,CAGR(2022-2028)约为15%,增速可观;出货量方面,SSD则有望从2022年的3.52亿台,增长至2028年的4.72亿台,CAGR(2022-2028)约为5%。市场份额方面,按2021年出货量测算 , 市场前五大品牌分别是三星 (25%) 、 西部数据 (16%) 、 铠侠(15%)、SK海力士(13%)和金士顿(9%),CR5达78%,海外大厂占据主要份额,国产替代空间广阔。 图8:2022-2028年SSD市场出货量有望稳健增长 图9:2021年SSD市场CR5达78%(按出货量测算) 内存 (DRAM) 模组分类 : 主要分为RDIMM、LRDIMM、UDIMM和SODIMM。 (1)UDIMM:Unbuffered DIMM(无缓冲双列直插内存模组),是最常见的内存类型。UDIMM内存不使用缓冲,因此具有较低的延迟和更高的内存带宽,一般用于低端服务器和桌面计算机。 (2)RDIMM:Registered DIMM(寄存式双列直插内存模组)可以在大内存容量环境下提供更好的稳定性。与UDIMM不同,RDIMM使用内置缓冲处理信号传输,这可以减少电信号反弹和延迟,一般用于服务器。 (3)LRDIMM:Load Reduced DIMM(减载双列直插内存模组)使用缓冲器减少信号传输的工作负载,可以允许更多的存储单元和更低的时钟速率,一般用于服务器。 (4)SODIMM:Small Outline DIMM(小型双列直插内存模组)的体积更小,大约是常规DIMM的一半,一般用于笔记本电脑。 表2:内存模组主要分为RDIMM、LRDIMM、UDIMM和SODIMM 内存模组构成:主要由DRAM颗粒、SPD、PMIC和接口芯片等部分构成 (1)DRAM颗粒:起数据存储和读写的作用,占据内存条成本的绝大部分。 (2)SPD Hub(串行检测集线器):用于存储内存模组的相关信息和参数配置,管理对外部控制器的访问,并将内部总线的内存负载与外部分离。 (3)PMIC(电源管理芯片):起电源转化和管理的作用,为其他芯片提供电源支持。DDR5内存条将PMIC集成在内存模组上(前几代将PMIC放在主板端),从而降低主板的复杂性,带来更高的兼容性和信号完整度,并减少噪音。此外在服务器(企业级)内存条上还需要增加内存接口芯片(RCD寄存时钟驱动器+DB数据缓冲器)、TS(温度传感器,DDR5新增)。 (4)接口芯片(RCD+DB):RCD用来缓冲来自内存控制器的地址、命令及控制信号,DB用来缓冲来自内存控制器或内存颗粒的数据信号。其主要作用是提升内存数据访问的速度及稳定性,以匹配CPU日益提高的运行速度及性能。 (5)TS(温度传感器):对内存条温度监控,从而更精细地控制系统散热。 图10:内存模组主要由DRAM颗粒、SPD Hub、PMIC等部分构成 内存模组市场:出货量有望稳健增长,DDR5为主要发展方向。据Yole数据显示,DRAM模组全球出货量有望从2022年的5.1亿条增长至2028年的6.5亿条,CAGR(2022-2028)有望达4%,增长稳健,主要受服务器板块的成长带动;在DDR世代中,DDR5是未来最被看好的方向,至2028年市场规模有望增长至40亿美元,CAGR(2022-2028)约为28%,出货