存儲器國產(chǎn)化進(jìn)程加速,產(chǎn)業(yè)崛起已成必然(內(nèi)附國產(chǎn)存儲器廠家)
自疫情以來,“缺芯”已成為各大行業(yè)高度關(guān)注的話題,多家國際芯片巨頭陸續(xù)調(diào)高芯片售價,更將這一問題推到風(fēng)口浪尖。
而這種現(xiàn)象一直持續(xù)到2022年下半年,市場需求開始出現(xiàn)疲軟現(xiàn)象,價格下跌,存儲器市場迎來了拐點。
據(jù)最新媒體報道稱,三星將繼續(xù)縮減DDR3芯片產(chǎn)量,在7月份4Gb DDR4內(nèi)存的合同價格就已經(jīng)下降約8% ;
7月22日,SK海力士預(yù)測,今年下半年(7-12月)存儲芯片需求將有所降溫;
8月22日,花旗稱“存儲器廠商下半年定價恐遭下降的風(fēng)險”。
那么,存儲現(xiàn)狀到底對國內(nèi)存儲市場的影響如何?在本文中,我們將從存儲芯片的概況、分類、國內(nèi)外發(fā)展差距以及國產(chǎn)化替代的現(xiàn)狀等幾個方面,簡要探討一下存儲器行業(yè)的現(xiàn)狀與趨勢。
什么是存儲器
存儲器是用來存儲數(shù)據(jù)和指令等的記憶部件,它與中央處理器,邏輯芯片,模擬芯片稱為四類通用芯片,是應(yīng)用面最廣、市場比例最高的集成電路基礎(chǔ)性產(chǎn)品之一。可分為三大類:
光學(xué)存儲,根據(jù)激光等特性進(jìn)行存儲,常見的有DVD/VCD等;
磁性存儲,常見的有磁盤、軟盤等;
半導(dǎo)體存儲器,采用電能存儲,是目前應(yīng)用最多的存儲器。
依照斷電后是否還能保留數(shù)據(jù),還可分為“易失性(VM)”與“非易失性(NVM)”存儲兩大類。
而半導(dǎo)體存儲器主要分為DRAM和FLASH。DRAM按照產(chǎn)品分類主要分為 DDR(Double Data Rate)、LPDDR(Low Power Double Data Rate)和GDDR(Graphics Double Data Rate),其中 DDR 主要應(yīng)用于服務(wù)器和 PC 端、LPDDR 主要應(yīng)用于手機端、GDDR 的主要應(yīng)用領(lǐng)域為圖像處理領(lǐng)域。
FLASH主要包括NOR Flash和NAND Flash。NOR Flash屬于代碼型閃存芯片,可用來提供足夠的地址線來映射整個存儲器范圍,是嵌入式存儲芯片領(lǐng)域主要的應(yīng)用技術(shù)之一。NAND Flash一種非易失性存儲技術(shù),屬于數(shù)據(jù)型閃存芯片即斷電后仍能保存數(shù)據(jù),是海量數(shù)據(jù)的核心,擁有SLC、MLC、TLC、QLC四種不同存儲技術(shù)。
具體分類如表1:
表1數(shù)據(jù)來源:公開資料整理
存儲芯片供應(yīng)鏈“拐點”已至,價格由漲到跌
截止到2022年上半年,DRAM和NAND供應(yīng)仍繼續(xù)保持緊張。西部數(shù)據(jù)已通知客戶上調(diào)閃存的價格;鎧俠已通知NAND芯片合約、現(xiàn)貨價雙漲。其中,價格轉(zhuǎn)為上漲5-10%,現(xiàn)貨價漲幅25%以上。存儲芯片供應(yīng)緊張和持續(xù)強勁的需求使價格保持高位。
具體如表2:
表2 來源:富昌電子
但是在2022下半年出現(xiàn)了拐點,在旺季需求展望不明的狀態(tài)下,部分供應(yīng)商已開始出現(xiàn)較明確的降價意圖。此情況使第三季DRAM價格由原先的季跌3~8%,擴大至近10%。
如美光年初至今,股價跌幅最高超過50%,預(yù)計第四季度營收約為68億至76億美元,遠(yuǎn)低于此前華爾街分析師平均預(yù)期的91.4億美元,出貨量(按比特計算)將環(huán)比下降;
SK海力士預(yù)期下半年出貨量將不如預(yù)期,下調(diào)了下半年出貨量;
三星預(yù)計第三季度的DRAM出貨量(按比特計算)將與第二季度持平;
NAND Flash 預(yù)估跌幅也將由原先預(yù)估的15~20%,擴大至30~35%,在庫存攀高、需求急凍的情況下,跌幅持續(xù)擴大的可能性仍在。
存儲器芯片市場風(fēng)云迭起 機遇與挑戰(zhàn)并存
目前來看,存儲器中的DRAM和NAND對整個半導(dǎo)體市場具有重大影響,占全球半導(dǎo)體行業(yè)的約25%。而在PC、移動和企業(yè)(數(shù)據(jù)中心/服務(wù)器)方面約占所有DRAM和NAND需求的80%。它們總共加起來是一個價值超過1000億美元的行業(yè),受供需驅(qū)動影響,周期性也很強??傮w而言,存儲器行業(yè)預(yù)計將繼續(xù)增長,以滿足消費電子、超大型數(shù)據(jù)中心、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、自主等方面的需求。
如圖1,2020年DRAM市場規(guī)模約659億美元,預(yù)計將于2025年達(dá)到925億美元。如圖2,NAND Flash于2020年市場規(guī)模為534.1億美元,預(yù)計2025年將達(dá)到931.9億美元規(guī)模。
如圖3,2020 年至 2022 年市場上商業(yè)化的 D1z 和 D1a DRAM 產(chǎn)品。到 2030 年,將生產(chǎn)出D1d(或 1δ)、D0a(或 0α)和D0b(或 0β)等幾代產(chǎn)品。
如圖4,2021 年和 2022 年上市的 112L/128L 和 162L/176L 產(chǎn)品。用于 SCM 或fast-NAND 應(yīng)用的Z-NAND、XL-FLASH 和XPoint 已添加到路線圖中。
數(shù)據(jù)密度、帶寬能力和電源管理方面的持續(xù)改進(jìn)仍然是內(nèi)存和存儲行業(yè)的優(yōu)先選擇。這些優(yōu)先選擇將結(jié)合2.5D和3D支持的新計算架構(gòu)和模式,來實現(xiàn)更先進(jìn)的系統(tǒng)芯片(SoC)和封裝解決方案。
隨著DRAM擴展的物理極限逼近,出現(xiàn)了顛覆性技術(shù)轉(zhuǎn)型的機會。雖然目前已經(jīng)探索了相當(dāng)多的取代DRAM的各種類型的內(nèi)存技術(shù),但還沒有一種技術(shù)能夠在速度、可靠性和可擴展性方面與DRAM競爭。如基本壟斷全球三大廠家內(nèi)存芯片已進(jìn)入第四階段1anm(10nm)的研發(fā),而國內(nèi)長鑫存儲目前還處于1Xnm(16nm-19nm)階段,與龍頭大廠還是有一定的差距。
NAND閃存體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)遷移到3D,F(xiàn)LASH每一個連續(xù)的新一代3D NAND驅(qū)動器都會通過添加更多的存儲層來增加位的面積密度,降低每個新3D節(jié)點提供的越來越便宜的存儲器能力。與DRAM類似,隨著行業(yè)發(fā)展到數(shù)百甚至數(shù)千層,工藝變得越來越復(fù)雜,單片3D NAND解決方案還需要巨大的未來創(chuàng)新。如長江存儲的128層堆疊的NAND閃存,雖在容量、位密度和I/O速度方面實現(xiàn)了行業(yè)領(lǐng)先的新標(biāo)準(zhǔn),但是相對于過三星、美光來說還是需要繼續(xù)加快腳步實現(xiàn)更高的性能。
厚積爆發(fā),國產(chǎn)存儲芯片加速崛起
存儲芯片的難點在于IP和制造,存儲芯片的IP集中度要比處理器低一些。DRAM的IP方面,國內(nèi)廠商由于起步較晚,因此專利的積累相對薄弱。但是由于 DRAM 領(lǐng)域發(fā)展已相對成熟,為實現(xiàn)國產(chǎn)替代提供了機會。
NAND的IP方面,3D NAND堆疊技術(shù)是從2D平面技術(shù)升級而來,我國3D NAND堆疊技術(shù)與國際各大廠商的差距相對DRAM領(lǐng)域較小,原因是DRAM已經(jīng)相對成熟,而3D NAND堆疊技術(shù)為近年來出現(xiàn)的新技術(shù),因此我國的技術(shù)與世界領(lǐng)先技術(shù)差距也不是太大。
隨著國產(chǎn)廠家長江存儲、合肥長鑫、兆易創(chuàng)新、東芯半導(dǎo)體、長鑫存儲等的逐漸崛起,國產(chǎn)存儲實現(xiàn)了從無到有的突破,打破了長期被壟斷的局面,開創(chuàng)了國產(chǎn)存儲的新局面。
合肥長鑫2021年已達(dá)6萬晶圓/月,預(yù)計2022年產(chǎn)能翻倍,達(dá)到12萬晶圓/月的水平,同時還會有更先進(jìn)的17nm工藝DDR5/LPDDR5等內(nèi)存芯片開始投入量產(chǎn)。
2021年,長江存儲主要有128層3DNAND存儲芯片,如果2023年和2024年開發(fā)進(jìn)展順利,可能會轉(zhuǎn)向196層或232層3D NAND閃存,預(yù)計到2023年長江存儲的全球市占率將達(dá)到約6%。在DRAM方面,其產(chǎn)能將從2021年初4萬片/月擴張至2022-2023年12.5萬片/月,加速趕超國外廠商先進(jìn)技術(shù)。
據(jù)相關(guān)報道如蘋果公司將長江存儲(YTMC)納入供應(yīng)商名單,通過使供應(yīng)商多樣化來降低NAND閃存的價格。
兆易創(chuàng)新終端智能化需求和供應(yīng)鏈本土化趨勢越發(fā)明顯,產(chǎn)品市場需求持續(xù)旺盛,2022年一季度實現(xiàn)營業(yè)收入為22.29億元,同比增長39.02%,位列NOR Flash市場前三。
國產(chǎn)存儲器具體廠商
國內(nèi)主要廠家已經(jīng)有相當(dāng)規(guī)模,不少廠家存儲芯片性能規(guī)格也在穩(wěn)定性迭代中,逐漸占領(lǐng)高端市場,具體廠家如下(排名不分先后):
存儲器IDM:長江存儲(3D NAND閃存)、長鑫存儲(DRAM)
存儲器FABLESS:兆易創(chuàng)新(NOR/NAND FLASH/DRAM)、北京君正(DRAM/SRAM/FLASH)、東芯半導(dǎo)體(DRAM/FLASH)、恒爍半導(dǎo)體(FLASH)、聚辰半導(dǎo)體(EEPROM)、紫光國芯(DRAM)、芯天下(FLASH)、輝芒微(EEPROM)
存儲主控芯片F(xiàn)ABLESS:國科微、聯(lián)蕓科技、英韌科技、衡宇科技、芯邦科技
存儲主控芯片和存儲產(chǎn)品廠商:瀾起科技(內(nèi)存接口芯片/內(nèi)存模組)、華瀾微、得一微、憶芯科技、山東華芯、得瑞領(lǐng)新、大唐存儲、寶存科技、宏芯宇、大普微電子、華存電子、
存儲芯片封裝和存儲產(chǎn)品廠商:江波龍、佰維存儲、嘉合勁威
在國產(chǎn)替代的趨勢下,國內(nèi)廠商存儲器技術(shù)的逐漸成熟,國產(chǎn)品牌開始迅速壯大。目前我國外部存儲器市場上國產(chǎn)品牌已經(jīng)占據(jù)約 60%的市場份額。其中,華為目前排名第一,市場占有率約為20%,Dell EMC 排名第二,市占率 14%,第三到六名分別是??低?、IBM、曙光和浪潮。除此之外,主要的國內(nèi)廠商還包括:長江存儲、兆易創(chuàng)新、東芯半導(dǎo)體、江波龍等。
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