
信息存储的需求基(ji)石,来(lai)源(yuan)于文明传承与延续,随着世界数(shu)字(zi)化趋势而(er)爆(bao)发增长。按(an)照存储介(jie)质的不同,现代数(shu)字(zi)存储主要分为光学(xue)存储、磁性存储和半(ban)导(dao)体(ti)存储三类。从存储市场规(gui)模来(lai)看(kan),2019 年(nian)机械硬盘市场规(gui)模约为 585 亿(yi)美(mei)元,占据总(zong)体(ti)市场的 32%;DRAM 市场规(gui)模约为 603亿(yi)美(mei)元,占 33%;FLASH 市场规(gui)模约为 480 亿(yi)美(mei)元,占 26%。
存储行业遵循着摩尔定律,每(mei) 18 个月集成(cheng)度提升(sheng) 1 倍,意(yi)味(wei)着性(xing)能(neng)提升(sheng) 1 倍,而单位价格却下(xia)降一(yi)(yi)半。半导体存储产品在过去的 60 多年里,每(mei)一(yi)(yi)种主流产品的技(ji)术都快(kuai)速演进(jin)与迭代,对(dui)于玩家来说既是机遇也是危险(xian),每(mei)一(yi)(yi)次新技(ji)术的迭代充满着客户选择的未(wei)知,需要玩家全力以赴,如(ru)果踩(cai)准市场需求,则一(yi)(yi)个小玩家也能(neng)平(ping)地而起,而如(ru)果猜错路线(xian),则大玩家也面临无情(qing)淘汰。
本期的(de)智(zhi)能内参,我们推荐国信证(zheng)券的(de)报告(gao)《存储60年(nian) :观历(li)史,聊兴衰》,从机(ji)械(xie)硬盘、DRAM和(he)FLASH三方面展开,还原存储行业的(de)发展历(li)程。
本(ben)期内参来源:国信证券
原标题:
《存储60年 :观历史,聊兴衰》
作者:许亮 唐泓翼
一、存储行业:文明传承的基石
从(cong)文明诞(dan)生以来,人类就一直在寻求能够更(geng)有效存储信息的(de)方式,从(cong) 4 万年前(qian)洞穴壁画、结(jie)绳(sheng)计(ji)数、6000 年前(qian)泥(ni)板上楔形文字、到(dao)后来的(de)书本。直到(dao)信息爆炸的(de)现(xian)代(dai)(dai),存储模式已经发展为光盘、U 盘、硬盘等等,存储器的(de)更(geng)新换(huan)代(dai)(dai)从(cong)未停止。
随着科技的发展,存储需求量级发生了巨大的增长,也促使存储量级及存储介质发生了深远的变化。据 IDC 预测,全球数据圈(每年被创建、采集或复制的数据集合)将从 2018 年的 32ZB 增至 2025 年的 175ZB,增幅超过 5 倍。其中,中国数据圈增速最为迅速,2018 年,中国数据圈占全球数据圈的比例为 23.4%,即 7.6ZB,预计到 2025 年将增至 48.6ZB,占全球数据圈的 27.8%,中国将成为全球最大的数据圈。数(shu)据产生量的(de)爆发(fa)式增(zeng)长驱动对存(cun)(cun)储需求大幅增(zeng)长,也促(cu)进(jin)了(le)存(cun)(cun)储方式的(de)进(jin)一步创新和发(fa)展。
▲ IDC 预估 2025 年全(quan)球数据产(chan)生量级超 175 ZB
▲ 常见存储单位
按照存储介质的不同,现代数字存储主要分为光学存储、磁性存储和半导体存储三类。光学存(cun)储包括(kuo) CD、DVD 等常(chang)见形式。磁性存(cun)储包含磁带、软盘、硬盘等。半(ban)导体存(cun)储是存(cun)储领域应用最(zui)广、市场规模(mo)最(zui)大(da)的存(cun)储器(qi)件,包括(kuo)当前主流的易(yi)失性存(cun)储器(qi) DRAM,和非易(yi)失性存(cun)储器(qi) NAND FLASH、NOR FLASH等等。
随着(zhe)技术(shu)的(de)发展,存储(chu)(chu)器尺寸逐渐(jian)缩小, 存储(chu)(chu)容(rong)量大幅提升,单位GB 存储(chu)(chu)价(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)(ge)迅速下(xia)降(jiang)(jiang)。1960 年(nian)代,磁带平均(jun)容(rong)量仅为 2.3MB,而(er)每 GB 价(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)(ge)却高(gao)达 1791英(ying)(ying)镑,1970 年(nian)代流行的(de)软盘价(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)(ge)更是高(gao)达 2-3 万英(ying)(ying)镑/GB。伴随着(zhe)硬盘技术(shu)的(de)发展及(ji)普及(ji),存储(chu)(chu)价(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)(ge)迅速下(xia)降(jiang)(jiang),1990 年(nian)代,单位 GB 存储(chu)(chu)价(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)(ge)跌至(zhi) 100 英(ying)(ying)镑以(yi)下(xia),CD-ROM 价(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)(ge)仅为 6.03 英(ying)(ying)镑/GB。21 世纪开始,DRAM、闪存进(jin)入人们视(shi)野,成为主流存储(chu)(chu)方式,存储(chu)(chu)价(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)(ge)进(jin)一(yi)步(bu)下(xia)降(jiang)(jiang),单位 GB 存储(chu)(chu)价(jia)(jia)(jia)格(ge)(ge)(ge)平均(jun)为0.5-0.8 英(ying)(ying)镑。
硬盘仍存储全球大部分数据 ,闪存存储容量迅速上升 。从(cong)全(quan)球(qiu)存(cun)(cun)储(chu)(chu)容量来(lai)看,2019 年全(quan)球(qiu)存(cun)(cun)储(chu)(chu)年新增总容量约为(wei) 1.8ZB,随(sui)着互联网的(de)进(jin)一步发展,预计(ji)到(dao)2025 年全(quan)球(qiu)存(cun)(cun)储(chu)(chu)年新增总容量将达到(dao) 4.7ZB。尽管(guan)半(ban)导(dao)体存(cun)(cun)储(chu)(chu)器已成(cheng)为(wei)主流(liu)存(cun)(cun)储(chu)(chu)器,但(dan)全(quan)球(qiu)大部(bu)分数据仍(reng)然使用硬(ying)盘存(cun)(cun)储(chu)(chu)。闪存(cun)(cun)存(cun)(cun)储(chu)(chu)容量近年来(lai)大幅提升(sheng)。2019 年,65.5%数据由硬(ying)盘存(cun)(cun)储(chu)(chu),而(er)闪存(cun)(cun)、DRAM、磁带、光学(xue)存(cun)(cun)储(chu)(chu)器分别(bie)为(wei)20.0%、0.5%、8.0%、7.0%。由此(ci)可见(jian),硬(ying)盘仍(reng)存(cun)(cun)储(chu)(chu)全(quan)球(qiu)大部(bu)分数据,是存(cun)(cun)储(chu)(chu)市场(chang)不可或(huo)缺的(de)重要存(cun)(cun)储(chu)(chu)方式。
从存储市场规模来看, 2019 为 年机械硬盘市场规模约为 585 亿美元,占据总体市场的32.25% ;DRAM 市场规模约为 603 亿美元,占 33.24% ;FLASH 市场规模约为 规模约为 480 亿美元,占 26.46% 。
▲2010-2025 全球(qiu)(qiu)存储器(qi)(qi) 全球(qiu)(qiu)存储器(qi)(qi) 出货容(rong)(rong)量趋势(shi) 容(rong)(rong)量趋势(shi)(ZB)
▲2019 年(nian)存储 年(nian)存储 市场规(gui)模(亿(yi)美元)及占比情况(亿(yi)美元)及占比情况(%)
半(ban)导(dao)体(ti)行业(ye)可以细分为存(cun)(cun)(cun)储芯(xin)片(pian)、逻(luo)辑芯(xin)片(pian)、模拟芯(xin)片(pian)、传(chuan)感器(qi)、分立(li)器(qi)件等。存(cun)(cun)(cun)储器(qi)是半(ban)导(dao)体(ti)行业(ye)的一大分支,几乎所有常(chang)见电子设备都需要使用存(cun)(cun)(cun)储器(qi),应用领域(yu)广泛。
半导(dao)(dao)体(ti)(ti)存储(chu)器市(shi)(shi)场(chang)占(zhan)(zhan)半导(dao)(dao)体(ti)(ti)市(shi)(shi)场(chang)26% 左右,是半导(dao)(dao)体(ti)(ti)行(xing)业一大(da)分(fen)支。2003 年以来,全(quan)球存储(chu)器市(shi)(shi)场(chang)占(zhan)(zhan)半导(dao)(dao)体(ti)(ti)市(shi)(shi)场(chang)的份(fen)额维持在 20%-25%,其中(zhong) 2017 年和2018 年高达 30.07%和33.70%。2019 年,全(quan)球半导(dao)(dao)体(ti)(ti)市(shi)(shi)场(chang)规模(mo)为 4123.07 亿(yi)美元,存储(chu)器市(shi)(shi)场(chang)规模(mo)为 1064.4 亿(yi)美元,占(zhan)(zhan)据半导(dao)(dao)体(ti)(ti)市(shi)(shi)场(chang)的 25.82%。半导(dao)(dao)体(ti)(ti)存储(chu)器是半导(dao)(dao)体(ti)(ti)行(xing)业中(zhong)极为重要的组成部分(fen)。
▲半导体(ti)存储行业规模 (亿美元) 及(ji)同比增速(su)(%)
▲ 各类半导体(ti)存储器(qi)行业规(gui)模(mo)变(bian)化(hua)(亿美(mei)元)
存(cun)(cun)储器作为半(ban)(ban)导体(ti)(ti)的子行(xing)(xing)业,其周(zhou)(zhou)期(qi)变化基(ji)本和半(ban)(ban)导体(ti)(ti)行(xing)(xing)业周(zhou)(zhou)期(qi)变化一致,但存(cun)(cun)储器的波(bo)动性更强。因此(ci),当(dang)半(ban)(ban)导体(ti)(ti)行(xing)(xing)业处于景(jing)气周(zhou)(zhou)期(qi)时(shi)(shi),存(cun)(cun)储器市(shi)(shi)(shi)场(chang)表现更佳,以 2017 年(nian)(nian)为例,半(ban)(ban)导体(ti)(ti)行(xing)(xing)业规(gui)模同(tong)比(bi)增长(zhang) 21.62%,存(cun)(cun)储规(gui)模同(tong)比(bi)增长(zhang)高达(da)61.49%。而(er)当(dang)半(ban)(ban)导体(ti)(ti)行(xing)(xing)业处于不景(jing)气状态时(shi)(shi),存(cun)(cun)储市(shi)(shi)(shi)场(chang)亦会表现更不理想,以2019 年(nian)(nian)为例,半(ban)(ban)导体(ti)(ti)行(xing)(xing)业规(gui)模同(tong)比(bi)下(xia)降 12.05%,但存(cun)(cun)储市(shi)(shi)(shi)场(chang)下(xia)降高达(da) 32.62%。
2019 年(nian)(nian)(nian)存(cun)(cun)储(chu)(chu)(chu)行业(ye)(ye)下降(jiang)(jiang)速度处于近 20 年(nian)(nian)(nian)来最快水(shui)平,但(dan)同时也(ye)为未(wei)(wei)来增(zeng)长(zhang)奠定基础。2019 年(nian)(nian)(nian)由(you)于供需(xu)(xu)错(cuo)配(pei)导致(zhi)存(cun)(cun)储(chu)(chu)(chu)价格下降(jiang)(jiang),存(cun)(cun)储(chu)(chu)(chu)行业(ye)(ye)规模大(da)幅(fu)下降(jiang)(jiang)。但(dan)随(sui)着服务(wu)器(qi)需(xu)(xu)求稳(wen)步上升、5G、物(wu)联网进一步发展,未(wei)(wei)来半导体行业(ye)(ye)将迎来景(jing)气周期,存(cun)(cun)储(chu)(chu)(chu)行业(ye)(ye)也(ye)将受益(yi)。
DRAM 和 和 NAND FLASH 。 是半(ban)导体存储器市场规(gui)模中最(zui)大的(de)(de)存储器。2018 年(nian),DRAM占半(ban)导体存储器市场的(de)(de) 58%,NAND FLASH占 40%。此外,NOR FLASH随着新(xin)兴市场的(de)(de)崛起(qi),市场空间将逐步恢复(fu)。
▲ 存储价格趋势
存储行业遵循着摩尔定律,每 18 个月集成度提升 1 倍,意味着性能提升 1 倍,而单位价格却下降一半 。半导体(ti)存储产品在过去的 60 多(duo)年里,每(mei)一(yi)(yi)种主流产品的技术都快速演进与迭(die)代(dai),对于玩(wan)家(jia)(jia)来说即是(shi)机遇(yu)也(ye)是(shi)危险,每(mei)一(yi)(yi)次新技术的迭(die)代(dai)充满着客户选(xuan)择的未知(zhi),需要玩(wan)家(jia)(jia)全力以赴(fu),如果(guo)踩准市场需求,则(ze)一(yi)(yi)个小玩(wan)家(jia)(jia)也(ye)能平(ping)地而起,而如果(guo)猜错(cuo)路线,则(ze)大玩(wan)家(jia)(jia)也(ye)面临(lin)无情淘(tao)汰。
总体来说,存储行(xing)业目前有以下三(san)个特点:
1、机械硬盘 ,雄风犹在, 企业级应用成未来主战场 。机(ji)械硬盘曾是存储(chu)王(wang)者(zhe),是计(ji)算机(ji)的主要存储(chu)介质。
近年来由(you)于 SSD(固(gu)态硬盘(pan)(pan))集(ji)成(cheng)(cheng)度更高,HDD(机械硬盘(pan)(pan))逐渐(jian)失去消费级市场(chang)份(fen)额。随着云计算、互联(lian)网的(de)发(fa)展,企业级数(shu)(shu)据存储(chu)需求(qiu)增长(zhang)较(jiao)快(kuai),HDD 凭借成(cheng)(cheng)熟稳定、成(cheng)(cheng)本更优、寿命周期长(zhang)等优势,成(cheng)(cheng)为(wei)数(shu)(shu)据中(zhong)心标配。近年来 HDD 全(quan)球(qiu)字节出货(huo)量明显(xian)上升(sheng),2019 年达 1.18ZB,超全(quan)球(qiu)存储(chu)市场(chang)字节出货(huo)量的(de)一半。截止2019 年HDD市场(chang) 市场(chang)集(ji)中(zhong)度较(jiao)高 集(ji)中(zhong)度较(jiao)高 CR4 为(wei)79%,领先企业分别(bie)为(wei), 三(san)星、西部(bu)数(shu)(shu)据、希(xi)捷, 其市场(chang)份(fen)额为(wei) 份(fen)额为(wei) 33.6%、24.6% 和 15.7%。
2 、DRAM 过去 50 年多年搏杀惨烈 , 王朝几经更替。在过(guo)去 50 多年(nian)里(li),DRAM市(shi)场呈(cheng)现每 4~5 年(nian)单(dan)位价格变为 1/10,其背后(hou)的杀伐异常惨烈。
而纵观 DRAM发展历史,本身(shen) DRAM 产品在(zai)成(cheng)本、技术、品质等(deng)(deng)为(wei)核心竞(jing)争要(yao)素,而背后(hou)需要(yao)企业在(zai)融资能(neng)力、产业链配套及人才梯队等(deng)(deng)全方位(wei)储备,考验企业系(xi)统(tong)性的(de)(de)资源调(diao)动能(neng)力。DRAM 厂(chang)商从曾(ceng)经的(de)(de)“百花齐放”形(xing)成(cheng)目前的(de)(de)“三国鼎(ding)立”局(ju),三星(xing)、镁光、 面,三星(xing)、镁光、SK 海力士成(cheng)为(wei) DRAM 领域最终玩(wan)家,三家合计(ji)市(shi)场(chang)(chang)份(fen)额达(da) 领域最终玩(wan)家,三家合计(ji)市(shi)场(chang)(chang)份(fen)额达(da)95%, 而各家分别为(wei) 43.5% ,29.2%和(he) 和(he) 22.30% 。
3 、FLASH 将为新一代 存储主力,成兵家必争之地。近年来随着消(xiao)费电子(zi)领域的需(xu)求增(zeng)长(zhang),FLASH 市(shi)场(chang)(chang)规模呈现快(kuai)速增(zeng)长(zhang)趋(qu)势,特别是 NAND FLASH 已成为(wei)手机(ji)、笔记本等主(zhu)(zhu)力存储介质,而价格(ge)方面基(ji)本符合摩尔定律的下降趋(qu)势。NAND 市(shi)场(chang)(chang)格(ge)局(ju)主(zhu)(zhu)要有(you)三星、铠侠、西部数据 市(shi)场(chang)(chang)格(ge)局(ju)主(zhu)(zhu)要有(you)三星、铠侠、西部数据 等企业 主(zhu)(zhu)导(dao),分占市(shi)场(chang)(chang)份(fen)额(e)(e)的33.5% 、18.9%和(he) 和(he) 14.3% ,行业 CR4 达(da) 达(da) 80.2% 。NOR FLASH 主(zhu)(zhu)要有(you)旺宏、华邦(bang)、兆易创(chuang)新(xin)等,市(shi)场(chang)(chang)份(fen)额(e)(e)占 邦(bang)、兆易创(chuang)新(xin)等,市(shi)场(chang)(chang)份(fen)额(e)(e)占 NOR FLASH 市(shi)场(chang)(chang)的 26% 、25% 、19% 。
二、机械硬盘 ,雄风犹在
HDD(机(ji)械硬(ying)盘(pan)(pan))是传统普通硬(ying)盘(pan)(pan),主要由盘(pan)(pan)头、磁(ci)(ci)片(pian)、盘(pan)(pan)片(pian)转轴及控(kong)制电机(ji)、磁(ci)(ci)头控(kong)制器(qi)、数据(ju)转换(huan)器(qi)、接口和缓存等(deng)几(ji)个部分(fen)组成。磁(ci)(ci)头可沿盘(pan)(pan)片(pian)的(de)半径(jing)方(fang)向运动,加上盘(pan)(pan)片(pian)每分(fen)钟几(ji)千(qian)转的(de)高速旋转,磁(ci)(ci)头就可以定(ding)位(wei)(wei)在(zai)盘(pan)(pan)片(pian)的(de)指(zhi)定(ding)位(wei)(wei)置上进行数据(ju)的(de)读(du)写(xie)操作。信(xin)息通过离磁(ci)(ci)性表(biao)面很近的(de)磁(ci)(ci)头,由电磁(ci)(ci)流(liu)来改变(bian)极性方(fang)式被电磁(ci)(ci)流(liu)写(xie)到磁(ci)(ci)盘(pan)(pan)上,信(xin)息可以通过相反的(de)方(fang)式读(du)取。
每个硬盘的(de)中心都有(you)高(gao)速(su)旋(xuan)转的(de)磁(ci)(ci)盘,磁(ci)(ci)盘表(biao)面有(you)高(gao)速(su)扫过(guo)的(de)记录磁(ci)(ci)头, 每个磁(ci)(ci)盘上都覆盖着一层薄薄的(de)微(wei)小的(de)磁(ci)(ci)化金属(shu)粒(li)(li),数据以一种肉眼无法分辨(bian)的(de)形(xing)式存在,很多组微(wei)小颗粒(li)(li)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)磁(ci)(ci)化图(tu)案(an)记录形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)了数据,每一组成(cheng)(cheng)(cheng)为比(bi)特(te),所有(you)微(wei)粒(li)(li)都按照自(zi)身的(de)磁(ci)(ci)性排列,形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)两种状态之一,对应 0 或 1,将比(bi)特(te)信(xin)息通过(guo)电(dian)磁(ci)(ci)铁(tie)转换成(cheng)(cheng)(cheng)电(dian)流,数据就能被(bei)读写在硬盘上。这(zhei)块磁(ci)(ci)铁(tie)会产生一个强(qiang)大磁(ci)(ci)场(chang),足以改变金属(shu)微(wei)粒(li)(li)的(de)磁(ci)(ci)性,当(dang)信(xin)息写入磁(ci)(ci)盘,驱动(dong)使用磁(ci)(ci)读写器将其(qi)还原成(cheng)(cheng)(cheng)有(you)意义的(de)形(xing)式。
目前(qian)机(ji)械硬盘市(shi)(shi)(shi)场规(gui)(gui)模(mo)整(zheng)体约市(shi)(shi)(shi)场规(gui)(gui)模(mo)整(zheng)体约 585 亿(yi),占(zhan)总体存储市(shi)(shi)(shi)场规(gui)(gui)模(mo)约占(zhan)总体存储市(shi)(shi)(shi)场规(gui)(gui)模(mo)约 32%,位列数存储市(shi)(shi)(shi)场规(gui)(gui)模(mo)第二,年(nian)出(chu)货(huo)量约为不到 4 亿(yi)个(ge)。
机械(xie)硬(ying)(ying)盘出(chu)(chu)货量(liang) 1996-2010 年(nian)稳(wen)定(ding)增(zeng)长,从 1996 年(nian)的(de) 1.05 亿个增(zeng)长至(zhi)(zhi) 2010年(nian)的(de) 6.51 亿个,达到历史最(zui)高点。随着(zhe)存储器的(de)更新迭代(dai),尤其是 SSD(固态硬(ying)(ying)盘)技(ji)术的(de)进步(bu),机械(xie)硬(ying)(ying)盘的(de)地位受到挑战,2011 年(nian)开(kai)始出(chu)(chu)货量(liang)整(zheng)体呈现下降趋势(shi),截至(zhi)(zhi) 2018 年(nian)全球机械(xie)硬(ying)(ying)盘出(chu)(chu)货量(liang)下降至(zhi)(zhi) 3.72 亿个。
2010 以后(hou)机械硬盘(pan)(pan)(pan)厂(chang)(chang)商数量逐渐(jian)减少。2008 年以前,机械硬盘(pan)(pan)(pan)市(shi)场集(ji)中(zhong)度(du)较低,各(ge)厂(chang)(chang)商竞(jing)争(zheng)激烈(lie)。而(er)后(hou),市(shi)场集(ji)中(zhong)度(du)提升,西部数据(ju)、希捷等厂(chang)(chang)商成(cheng)为机械硬盘(pan)(pan)(pan)龙头,占据(ju)全(quan)球(qiu)市(shi)场超过 90%份额(e)。
▲1996-2018 年机械硬盘(pan)出货量(liang)(亿)
▲2003-2014 年(nian)机(ji)械硬盘(pan)市(shi)场竞(jing)争格(ge)局变化
总容(rong)量(liang)(liang)(liang)出(chu)货(huo)(huo)上(shang)升, 出(chu)货(huo)(huo)上(shang)升,HDD 成(cheng)(cheng)数(shu)据中心标(biao)配。云(yun)(yun)计算、互联(lian)网等(deng)带(dai)来了旺盛的(de)数(shu)据存(cun)(cun)储需求,且(qie)对(dui)存(cun)(cun)储容(rong)量(liang)(liang)(liang)及(ji)稳定性(xing)要求较高。相比 SSD(固态硬(ying)(ying)盘),机械(xie)硬(ying)(ying)盘具有寿命长(zhang)、成(cheng)(cheng)熟稳定、容(rong)量(liang)(liang)(liang)大(da)的(de)性(xing)能优势(shi),成(cheng)(cheng)为数(shu)据中心的(de)首选。因此,虽然 HDD 产品出(chu)货(huo)(huo)量(liang)(liang)(liang)近年来呈现下降(jiang)趋势(shi),但总容(rong)量(liang)(liang)(liang)出(chu)货(huo)(huo)明显上(shang)升,HDD 2019年机械(xie)硬(ying)(ying)盘字节出(chu)货(huo)(huo)量(liang)(liang)(liang)为 1.18ZB,出(chu)货(huo)(huo)容(rong)量(liang)(liang)(liang)超(chao)过全球存(cun)(cun)储年出(chu)货(huo)(huo)容(rong)量(liang)(liang)(liang)的(de) 50%。云(yun)(yun)计算、互联(lian)网的(de)发(fa)展(zhan)将(jiang)推(tui)动(dong) HDD 产品持续增长(zhang)。
▲2010-2025 机械硬盘字节出货量(ZB )
机(ji)械(xie)硬(ying)盘(pan)每 每 GB 价(jia)(jia)格(ge)(ge)呈现下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)趋(qu)势。机(ji)械(xie)硬(ying)盘(pan)面市(shi)之(zhi)初价(jia)(jia)格(ge)(ge)较(jiao)高(gao),1980 年(nian)机(ji)械(xie)硬(ying)盘(pan)每 GB 价(jia)(jia)格(ge)(ge)约为 357.24 美(mei)元(yuan)。随着技术的(de)进步,机(ji)械(xie)硬(ying)盘(pan)成(cheng)本下(xia)(xia)降(jiang)(jiang),价(jia)(jia)格(ge)(ge)也随之(zhi)下(xia)(xia)降(jiang)(jiang),2017 年(nian)每 GB 价(jia)(jia)格(ge)(ge)仅为 0.028 美(mei)元(yuan)。
▲1979-2017 年机(ji)械硬(ying)盘每 GB 价格(ge)(USD/GB )
▲1980-2017 年机械硬盘每 GB 价格(ge)变化幅度(du)(%)
现代(dai)硬(ying)盘(pan)(pan)雏形诞生(sheng)于 1956 年,由 IBM 制造,存储容量仅为(wei) 5MB。1973 年,采(cai)用“温氏架构(gou)”的(de)(de)(de) IBM 3340 问(wen)世,标志(zhi)着(zhe)硬(ying)盘(pan)(pan)基本架构(gou)的(de)(de)(de)确立。这种硬(ying)盘(pan)(pan)拥(yong)有(you)几个(ge)(ge)同轴金属盘(pan)(pan)片,盘(pan)(pan)片上涂有(you)磁性材(cai)料。他们(men)与能够移动的(de)(de)(de)磁头共同密封在(zai)一个(ge)(ge)盒子中,磁头从旋转的(de)(de)(de)盘(pan)(pan)片读出磁信号的(de)(de)(de)变化(hua)。
1970-1979 年,IBM 先后(hou)发明(ming)了 Merlin 技术、Thin Film 磁头(tou),驱动(dong)硬盘数据定位准确(que)性、硬盘密度都大幅(fu)提升。
1980 年(nian),希捷(jie)公司(si)由两(liang)位前 IBM员工(gong)创立,开发并(bing)推(tui)(tui)出第一款 5.25 英寸规格 5MB 硬盘(pan),这(zhei)是首款面(mian)向(xiang)个(ge)人用(yong)户的(de)(de)硬盘(pan),它的(de)(de)出现(xian)推(tui)(tui)动了(le)(le)计算(suan)(suan)机的(de)(de)诞生。1981 年(nian),希捷(jie)又推(tui)(tui)出第二款容量(liang)达10MB 的(de)(de)硬盘(pan)产品,并(bing)在市场蔓延开来。而正是 1981 年(nian),IBM 发布(bu)了(le)(le) IBM 个(ge)人计算(suan)(suan)机,这(zhei)是计算(suan)(suan)机领域具有(you)里(li)程碑意义的(de)(de)飞跃。受益于较为小巧的(de)(de)体积,简单(dan)的(de)(de)操作,IBM 发布(bu)的(de)(de)个(ge)人电(dian)脑大受欢迎,随着个(ge)人电(dian)脑普(pu)及,也(ye)带(dai)动了(le)(le)家用(yong) PC 硬盘(pan)快速增长。
曾在 1980 年代末(mo),IBM 已推出 MR(Magneto Resistive磁(ci)(ci)阻(zu))技术令磁(ci)(ci)头(tou)灵敏度大大提(ti)升(sheng)(sheng),盘(pan)片的存(cun)储(chu)(chu)密度较之(zhi)前(qian)的 20Mbpsi(bit/每(mei)平方(fang)英(ying)寸(cun))提(ti)高(gao)了数十倍,为硬盘(pan)容量(liang)的巨大提(ti)升(sheng)(sheng)奠定了基础。1997 年,GMR(Giant Magneto Resistive)巨磁(ci)(ci)阻(zu)技术的成功研发进一步提(ti)升(sheng)(sheng)了存(cun)储(chu)(chu)密度。如(ru)果用 MR 磁(ci)(ci)头(tou)能(neng)够(gou)达到(dao) 3-5Gb/平方(fang)英(ying)寸(cun)的存(cun)储(chu)(chu)密度,使用 GMR 以(yi)后存(cun)储(chu)(chu)密度可达到(dao) 10-40Gb/平方(fang)英(ying)寸(cun)。
1991 年,IBM 出了首款应用(yong)(yong) MR 技术的(de) 3.5 英寸的(de)1GB 硬盘(pan) 0663-E12,开创了民用(yong)(yong)级 GB 硬盘(pan)的(de)先河,从此硬盘(pan)容量(liang)开始(shi)进入GB 数量(liang)级,3.5 英寸的(de)硬盘(pan)规格(ge)(ge)也由此成为(wei)现代计算(suan)机硬盘(pan)的(de)标(biao)准规格(ge)(ge)。
2007 年日立环(huan)储发(fa)布了(le)(le)全(quan)球首款 1TB 硬(ying)盘(pan),硬(ying)盘(pan)售价为 399 美元(yuan)(yuan),平(ping)均每美元(yuan)(yuan)可(ke)购得 2.75GB 硬(ying)盘(pan)空(kong)间(jian)。该硬(ying)盘(pan)采用(yong)(yong)垂直存(cun)储技(ji)术(shu),将(jiang)平(ping)行于盘(pan)片的磁(ci)场方向改(gai)变为垂直,更充(chong)分地(di)利用(yong)(yong)了(le)(le)存(cun)储空(kong)间(jian)。此外(wai),垂直存(cun)储技(ji)术(shu)能耗(hao)小(xiao),发(fa)热量减小(xiao),改(gai)善了(le)(le)数据抵抗热退减的能力,提(ti)高了(le)(le)硬(ying)盘(pan)的可(ke)靠性。
硬(ying)(ying)(ying)盘厂商(shang)(shang)进入整(zheng)合(he)期。2000 年起(qi)是硬(ying)(ying)(ying)盘行业的整(zheng)合(he)期,希捷、西数、IBM、三星、迈(mai)(mai)拓、昆腾、东(dong)芝、富士(shi)通等各大硬(ying)(ying)(ying)盘厂商(shang)(shang)竞争激(ji)烈。2000 年迈(mai)(mai)拓收购(gou)昆腾,2003 年日(ri)立(li)(li)(li)环(huan)(huan)储(chu) IBM 硬(ying)(ying)(ying)盘事业部,2005 年希捷宣(xuan)布收购(gou)迈(mai)(mai)拓,2009 年,富士(shi)通硬(ying)(ying)(ying)盘被东(dong)芝收购(gou),形(xing)成希捷、西数、日(ri)立(li)(li)(li)、三星、东(dong)芝“春秋五霸”时代。2011 年西部数据收购(gou)日(ri)立(li)(li)(li)环(huan)(huan)储(chu)、希捷收购(gou)三星硬(ying)(ying)(ying)盘,形(xing)成“三国(guo)鼎立(li)(li)(li)”局面。
▲2004 年(nian)机械(xie)硬盘市场格局(ju)
▲2009 年机(ji)械硬盘市(shi)场格局
2011年(nian)(nian)上(shang)半年(nian)(nian)日(ri)本(ben)发生地震,下半年(nian)(nian)泰国(guo)发生洪水。其中(zhong)日(ri)本(ben)厂商是(shi)重要的磁头、磁盘(pan)、马达(da)等 HDD 配(pei)件(jian)供应商,泰国(guo)是(shi)重要的HDD 制造基(ji)地,这两次自然灾(zai)害产生了重大(da)影响(xiang),导致 2011 年(nian)(nian) HDD 硬盘(pan)出货量锐减,但也(ye)让(rang) HDD 硬盘(pan)价格上(shang)升。
▲2006-2011 年(nian) 年(nian) HDD 平均售价(jia)
▲2010-2015HDD 出货量(万)
但是(shi),受限于物理结构瓶颈(jing),机械(xie)硬盘(pan)(pan)体积难(nan)以缩小或成本较(jiao)高,增(zeng)长前(qian)景显现停滞。从(cong)市(shi)(shi)场格局来看,三星(xing)的市(shi)(shi)场份额从(cong) 10.0%上升至 2019 年(nian)的 33.6%,西部数据从(cong) 29.6%下降至 24.6%,希捷从(cong) 31.4%下降至 15.7%,日立(li)从(cong) 16.4%下降至 2.3%,大部分机械(xie)硬盘(pan)(pan)厂商(shang)减少了机械(xie)硬盘(pan)(pan)的生(sheng)产(chan)。
▲2019 年机(ji)械硬盘市场格(ge)局
SSD 崛起,HDD 市场受到冲击。固态硬(ying)盘(pan)(pan)(Solid State Drives)由多个闪存颗粒和(he)主控芯片组成(cheng),没有(you)运动结构(gou)设计;而(er)(er)机械硬(ying)盘(pan)(pan)有(you)碟盘(pan)(pan)和(he)读写(xie)磁(ci)头组成(cheng)。SDD 不(bu)仅拥有(you)更快的读写(xie)速度(du),而(er)(er)且具有(you)低功耗、防震抗摔(shuai)性好、发热低等优势。
▲机械硬(ying)盘(pan)与固态(tai)硬(ying)盘(pan)性能对(dui)比
随着(zhe) SSD 平(ping)均价格(ge)与 HDD 平(ping)均价格(ge)差异(yi)的逐(zhu)渐(jian)缩小,以及 SSD 各方(fang)面的性 各方(fang)面的性能优势,硬(ying)盘市(shi)场逐(zhu)渐(jian)被 SSD 占领,HDD 出货量从 2013 年开始(shi)明(ming)显(xian)下降(jiang)。
▲HDD 出货(huo)量(亿)
▲HDD 与 与 SSD 平均价(jia)格对比($/TB)
随(sui)着(zhe)云计算、5G、物联(lian)网(wang)、人工(gong)智能、大数(shu)据(ju)带(dai)来的全(quan)(quan)(quan)新发(fa)展,全(quan)(quan)(quan)球(qiu)(qiu)(qiu)正(zheng)形成(cheng)以数(shu)据(ju)为核心的生态圈,企业(ye)级用户(hu)对于数(shu)据(ju)存(cun)储的大容量需求(qiu)愈加明(ming)显,将 HDD 在企业(ye)级领(ling)域的发(fa)展推向了(le)新高度。2019 年(nian)全(quan)(quan)(quan)球(qiu)(qiu)(qiu)云计算市场规(gui)模达(da) 3556 亿美元,2012-2019 年(nian) CAGR 高达(da) 18.0%,且有望继(ji)续呈现快速上升趋势。与此同时,2019 年(nian)全(quan)(quan)(quan)球(qiu)(qiu)(qiu) IDC(互联(lian)网(wang)数(shu)据(ju)中心)市场规(gui)模增(zeng)长(zhang)至 793.1 亿美元,2012-2019 年(nian) CAGR 为 17.6%。
▲全(quan)球云计(ji)算市(shi)场规(gui)模(mo)(亿美元)及(ji)同比增速(su)( 全(quan)球云计(ji)算市(shi)场规(gui)模(mo)(亿美元)及(ji)同比增速(su)(% )
▲全球 IDC 市场规模(亿美(mei)元)及同(tong)比(bi)增速(% )
成(cheng)(cheng)熟稳定(ding)、成(cheng)(cheng)本更优,HDD 成(cheng)(cheng)数据中心(xin)标配(pei)。尽管 SSD 可以发挥闪存性能上带来(lai)的(de)(de)应用加(jia)速,但大(da)量的(de)(de)数据存储依(yi)然需要生命周期更长(zhang)(zhang)、成(cheng)(cheng)熟稳定(ding)、成(cheng)(cheng)本更优的(de)(de) HDD 企业级大(da)容(rong)量硬(ying)盘(pan)来(lai)支撑(cheng)。在数据中心(xin)、云存储的(de)(de)趋势下,HDD大(da)容(rong)量硬(ying)盘(pan)依(yi)然是(shi)企业数据中心(xin)的(de)(de)标配(pei),市(shi)场需求有望(wang)进一步增长(zhang)(zhang) 。
三、DRAM 战场,50多年搏杀
动(dong)态随机存取存储(chu)器(qi)( (Dynamic Random Access Memory )DRAM 是一种半导(dao)体(ti)(ti)存储(chu)器(qi), 通常以一个电(dian)(dian)容和晶(jing)体(ti)(ti)管为(wei)一个单元(yuan)排成二(er)维矩阵。DRAM 利用电(dian)(dian)容内存储(chu)电(dian)(dian)荷(he)情(qing)况来代表二(er)进制比特是 1 或 0。由于(yu)晶(jing)体(ti)(ti)管电(dian)(dian)路会(hui)有漏电(dian)(dian)电(dian)(dian)流,导(dao)致电(dian)(dian)容上所存储(chu)的(de)电(dian)(dian)荷(he)数量并不足以正确地(di)识(shi)别。因此(ci) DRAM 需要(yao)周期性地(di)充(chong)电(dian)(dian),因此(ci)被称为(wei)“动(dong)态”存储(chu)器(qi)。
DRAM 基本的(de)(de)(de)(de)操(cao)(cao)作机制(zhi)分(fen)为(wei)读(Read )和写(xie)(Write)。读的(de)(de)(de)(de)时(shi)候先(xian)让字线(xian)(Bitline)充(chong)电到(dao)操(cao)(cao)作电压(ya)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半(ban),开关晶体(ti)管(由位线(xian)控制(zhi)),若电容(rong)内(nei)部(bu)存(cun)储的(de)(de)(de)(de)值(zhi)(zhi)为(wei) 1,则 Bitline 的(de)(de)(de)(de)电压(ya)会(hui)被电荷共享(xiang)抬高到(dao)高于操(cao)(cao)作电压(ya)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半(ban);反(fan)之,若内(nei)部(bu)存(cun)储的(de)(de)(de)(de)值(zhi)(zhi)为(wei) 0,则会(hui)把 Bitline 的(de)(de)(de)(de)电压(ya)拉(la)低到(dao)低于操(cao)(cao)作电压(ya)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半(ban)。得到(dao) Bitline 电压(ya)后,经过放大器判别(bie)出内(nei)部(bu)值(zhi)(zhi)为(wei) 0 或 1。写(xie)的(de)(de)(de)(de)时(shi)候把晶体(ti)管打开,若要写(xie) 1 时(shi)则把 BL 电压(ya)抬高到(dao)操(cao)(cao)作电压(ya)使(shi)(shi)电容(rong)上存(cun)储著操(cao)(cao)作电压(ya),若要写(xie) 0 时(shi)则把 BL 降低到(dao) 0 伏特使(shi)(shi)电容(rong)内(nei)部(bu)没有(you)电荷。
目前 DRAM 市场规模整体约 603 亿,占总体存储市场规模约 33%,位列数字存储市场规模第一。 近年来(lai)受益于数据(ju)资料中(zhong)心、智能手机、加密货币(bi)等(deng)市场(chang)需求,DRAM 市场(chang)规模(mo)总体呈(cheng)现(xian)上升趋势,2019 年由于前期扩产能和(he)去库存等(deng)因(yin)素(su),市场(chang)规模(mo)有(you)所下降(jiang)。
▲近年来 DRAM 市场 规(gui)模及同(tong)比增速
▲2019 年(nian)DRAM 在存储市场规模(mo)及占比
自1966 年IBM 成(cheng)(cheng)功研发(fa) MOS 型 RAM 存储(chu)以来, 符合(he)摩尔定律,每 18 个(ge)月集成(cheng)(cheng)度提(ti)升 1 倍。DRAM 型存储(chu)运用的 MOS 技术,不仅(jin)能(neng)耗少、读写速(su)度快且集成(cheng)(cheng)度高(gao),因此 DRAM 成(cheng)(cheng)为而后数(shu)十年计算机内存的主流技术。截(jie)至2020年,三星已成(cheng)(cheng)功开发(fa)出基于 10nm 线宽(kuan)的 DRAM 产品。
在过(guo)去 50 多年(nian)里,存(cun)储(chu)每(mei)(mei) GB 价(jia)格(ge)总(zong)体(ti)呈现每(mei)(mei) 4~5 年(nian)价(jia)格(ge)变(bian)为(wei) 1/10,近年(nian)来(lai) ,价(jia)格(ge)下(xia)降趋势(shi)有所(suo)缓和。1973 年(nian)存(cun)储(chu)每(mei)(mei) GB 价(jia)格(ge)约为(wei) 3.22 亿美元,数据(ju)存(cun)储(chu)成本极高(gao)。随(sui)着存(cun)储(chu)技术的(de)进步以及美、日(ri)、韩厂商之间的(de)激烈竞争,存(cun)储(chu)成本下(xia)降,2018 年(nian)每(mei)(mei) GB 价(jia)格(ge)仅为(wei) 7.26 美元。
▲1973-2018 年DRAM 每 GB 价格(USD/GB )
▲1974-2018 年DRAM 每GB 价(jia)格(ge)变化幅度(% )
DRAM 战(zhan)场硝烟弥漫,50 多年(nian)的(de)(de)(de)搏杀,目前韩国(guo)企业(ye)独(du)占(zhan)鳌头,三(san)巨头成(cheng)鼎(ding)立之势 。近 10 年(nian)来(lai) DRAM 市场集中度(du)逐(zhu)渐上升。DRAM 厂商(shang)从曾(ceng)经的(de)(de)(de)“百(bai)花(hua)齐放”形成(cheng)目前的(de)(de)(de)“三(san)国(guo)鼎(ding)立”局(ju)面,三(san)星、镁光、SK 海力士成(cheng)为 DRAM 领(ling)域最终(zhong)玩(wan)家。
▲2001-2019 年DRAM 市场(chang)竞争(zheng)格局趋势
▲1975-2000 年DRAM 各国出货变(bian)化情况
1966 年由(you) DRAM 之父 IBM 的(de) 罗伯特·登纳德博士所(suo)在的(de) IBM Thomas J. Watson 研发中(zhong)心成功研发 MOS 型晶体管+电容结构(gou)的(de) DRAM 存(cun)储。1969 年加州(zhou)的(de)先进内存(cun)系(xi)统公司正式商业推出此(ci)款 DRAM。
DRAM 型存(cun)储(chu)运用的 MOS 技术, 不仅能耗少、读写速度快且集成度高 ,帮助存(cun)储(chu)形式从笨重(zhong)的磁鼓(gu)结构快速缩小,因此 DRAM 成为而后数十(shi)年(nian)计算机内存(cun)的主流(liu)技术。
1970 年代前期(qi)Intel 一家独大(da),占据(ju)全(quan)球超(chao) 80%份额(e)。Intel 研究(jiu)小组利用 MOS工艺开发出 1kb DRAM,并通过解决(jue)各项生产(chan)工艺缺陷(xian),于(yu) 1970 年在其 3 寸(cun)晶(jing)圆厂(chang)成(cheng)功量产(chan) C1103,奠定(ding)了 DRAM 快速商(shang)业化的基础。
由于(yu)当(dang)时大(da)(da)中型计(ji)算机使用的磁鼓存储器(qi)笨重昂(ang)贵(gui),Intel 向计(ji)算机用户大(da)(da)力宣(xuan)传 DRAM,1972 年凭借 1K DRAM 取得(de)巨大(da)(da)成功。到 1974 年,Intel 的 DRAM市(shi)场份额达(da) 82.9%。
1970 年代后(hou)期(qi),Mostek 击(ji)败 Intel ,成为(wei) DRAM 市(shi)场最大厂(chang)商(shang)(shang)。1973 年美国其(qi)他厂(chang)商(shang)(shang)例如德(de)州仪(yi)器(qi)、Mostek(由德(de)州仪(yi)器(qi)的前员工于 1969 年创立)、日(ri)本(ben)厂(chang)商(shang)(shang) NEC 等先(xian)后(hou)进(jin)入(ru) DRAM 市(shi)场,德(de)州仪(yi)器(qi)推出(chu)成本(ben)更低的 4K DRAM,Mostek推出(chu)针脚更少的 4K DRAM,均成为(wei) Intel 的强劲对手。
1976 年(nian),Mostek 推(tui)出的(de) MK4116 采用了 POLY-II(双层多晶硅栅工艺),容量(liang)达 16K,大(da)获成功,占领 75%的(de) DRAM 市(shi)场(chang)(chang)。而后继续持续推(tui)出新产品(pin),进一(yi)步获得市(shi)场(chang)(chang)份(fen)额,在(zai) 70 年(nian)代后期,一(yi)度占据 DRAM 市(shi)场(chang)(chang) 85%份(fen)额。但后来(lai)为(wei)应对来(lai)自资(zi)本市(shi)场(chang)(chang)的(de)恶意收购,导致股(gu)权结构大(da)幅变(bian)动,经营战(zhan)略发生调整,管理层动荡及技(ji)(ji)术人员(yuan)流(liu)失,公司发展遭遇较(jiao)大(da)障碍。1978 年(nian)四个 Mostek 的(de)离(li)职(zhi)技(ji)(ji)术人员(yuan)创立了另一(yi)个未来(lai)的(de)存储巨头–镁(mei)光。
回顾来(lai)看, 来(lai)看,Intel 由于多线(xian)作战 焦(jiao)点分(fen)散 、技术路(lu)径(jing)选(xuan)择及市(shi)场预判失(shi)误,丧失(shi)了 DRAM 的(de)技术先(xian)发优(you)势,DRAM 市(shi)场份额(e)呈现较快下降。Intel 的(de)存储(chu)一度风光无(wu)限,而(er)后(hou)逐步丧失(shi)领先(xian),令(ling)人唏(xi)嘘,以(yi)后(hou)有(you)机会再详细展开。
1976 年日本 VLSI 联合研(yan)发体(ti)成立(li),设(she)(she)立(li)了 6 个实验(yan)室,从高精度加工(gong)技(ji)术、硅结(jie)晶技(ji)术、工(gong)艺处(chu)理技(ji)术、监测评价技(ji)术、装(zhuang)置(zhi)(zhi)设(she)(she)计技(ji)术等(deng)方向入手,成功攻克了包括电(dian)子束(shu)光刻(ke)(ke)机(ji)、干(gan)式蚀刻(ke)(ke)装(zhuang)置(zhi)(zhi)等(deng)半导(dao)(dao)体(ti)核心加工(gong)设(she)(she)备,以及领先的(de)(de)制程工(gong)艺和(he)半导(dao)(dao)体(ti)设(she)(she)计能力。在VLSI项目的(de)(de)推(tui)动(dong)下,日企1977年研(yan)制成功64K DRAM,已成功赶上美企 DRAM 研(yan)发进度。
随后日(ri)本 DRAM 产业(ye)进入增长爆发期(qi)。1983 年(nian)日(ri)本 DRAM 内存在美(mei)国市场(chang)大获成功(gong),当时(shi)主流提(ti)供(gong) 256K 内存公司中(zhong),日(ri)本企(qi)业(ye)有富士通、日(ri)立、三(san)菱、NEC、东芝等多家,而美(mei)企(qi)仅有摩托罗拉(la),而仅 NEC 九州工厂的(de) 256K DRAM月产量(liang),就高达 300 万块。1984 年(nian),日(ri)立生产的(de) DRAM 内存已开(kai)始采(cai)用 1.5um生产工艺,三(san)菱甚至公开(kai) 4M DRAM 关键技术。到 1986 年(nian),仅东芝一家,每月 1M DRAM 产量(liang)就超过 100 万块。
▲1980 年(nian)代日本 DRAM 崛起
“ 低价 优质”日本(ben)(ben)产(chan)品(pin)(pin)横扫美(mei)(mei)国市场, 美(mei)(mei)国市场,Intel 含(han)恨退出(chu)。到 1980s 年(nian)代(dai)中期,日本(ben)(ben)厂(chang)商(shang)的 DRAM 产(chan)品(pin)(pin)技术(shu)领先,产(chan)品(pin)(pin)质量更好而价格却更低,几乎横扫了美(mei)(mei)国市场。截(jie)至 1986 年(nian),日本(ben)(ben)存储器产(chan)品(pin)(pin)的全球(qiu)市场占(zhan)有率上升(sheng)至 65%,而美(mei)(mei)国则降低至 30%。1985 年(nian),陷入泥潭的 Intel 不得(de)已(yi)宣布退出(chu) DRAM 市场。
▲1980-1989 年(nian) 年(nian)存储平均价格(ge)( 存储平均价格(ge)($/Mbyte )
▲日(ri)立(li) 1984-1991 年股价年涨(zhang)跌幅(% )
其(qi)实早在日本(ben)启动VLSI 研(yan)究(jiu)项(xiang)目的(de)同(tong)时(1976 年(nian)),韩(han)国(guo)(guo)政府已在龟尾产(chan)业区建(jian)立(li)韩(han)国(guo)(guo)电子技(ji)术研(yan)究(jiu)所(suo)(KIET),分(fen)为半导体设(she)计、制程、系(xi)统三大(da)部门,并(bing)都交由从(cong)美国(guo)(guo)半导体产(chan)业回来(lai)的(de)技(ji)术专家负(fu)责,大(da)量(liang)招(zhao)收(shou)美国(guo)(guo)归(gui)来(lai)的(de)韩(han)系(xi)工程师,集中研(yan)发集成(cheng)电路关键技(ji)术。但直到日本(ben) DRAM 厂商受(shou)到打压,韩(han)国(guo)(guo)半导体企业才真(zhen)正获得良机。
1985 年(nian)美(mei)国(guo)里根总统开启(qi)了(le)(le)第(di)二届任期,而随着美(mei)国(guo)与苏联(lian)的(de)(de)冷战威胁减弱,以(yi)及美(mei)国(guo)政(zheng)府赤字(zi)急剧增(zeng)加,美(mei)国(guo)政(zheng)府对日(ri)本(ben)(ben)(ben)经济的(de)(de)扶持政(zheng)策发生了(le)(le)转变(bian),日(ri)美(mei)贸易摩擦(ca)逐步增(zeng)加,1985年(nian)美(mei)国(guo)主导的(de)(de)《广(guang)场协(xie)议(yi)》开启(qi)了(le)(le)日(ri)元(yuan)升值之路,美(mei)国(guo)半(ban)导体(ti)协(xie)会也发起了(le)(le)对日(ri)本(ben)(ben)(ben)半(ban)导体(ti)等(deng)产(chan)品的(de)(de)反倾销诉(su)讼(song),而后达成了(le)(le)对日(ri)本(ben)(ben)(ben)半(ban)导体(ti)产(chan)品的(de)(de)价格监督协(xie)议(yi)。上述种(zhong)种(zhong),直接导致日(ri)本(ben)(ben)(ben) DRAM 产(chan)品价格大幅(fu)提升,产(chan)品性价比(bi)快速(su)下降,这给了(le)(le)韩国(guo)半(ban)导体(ti)产(chan)业可乘(cheng)之机。
1970 年(nian)代中后期(qi)开始(shi),韩(han)国三星(xing),LG、现(xian)代和(he)大(da)宇等财阀,通过购(gou)买、引进 DRAM 技术(shu)专利及加工设备,对其进行消(xiao)化吸收并在此(ci)基础(chu)上持(chi)续投入研发,以(yi)追赶技术(shu)差距。直到 1980 年(nian)代后期(qi),家用(yong) PC 电脑兴起,且产(chan)品换机时间(jian)大(da)幅(fu)缩短为3-5 年(nian),普通消(xiao)费者对价格敏感,而对使用(yong)寿命要求不高,且日本半(ban)导体(ti)产(chan)品受到美国压制,韩(han)国 DRAM 产(chan)品才得以(yi)逐步扩(kuo)大(da)市场份额。
此后,三星(xing)继续提高研发投入(ru),到(dao) 1996 年又(you)开发出(chu)第一(yi)个 1GB DRAM。三星(xing)电子 DRAM芯片(pian)出(chu)口额达到(dao) 62 亿美元(yuan),位居(ju)第一(yi);现代电子居(ju)世界第三。截至(zhi) 2000 年,占(zhan) DRAM 份额前五(wu)的(de)韩厂有两(liang)家,分别(bie)为三星(xing)和现代,其中三星(xing)占(zhan) 23.00%,位居(ju)第一(yi);现代占(zhan) 19.36%,位居(ju)第三,韩厂领导(dao) DRAM 市场。
▲2000 年 DRAM 市场格局
▲1975-2000 年(nian)DRAM 市场份额变化情况
三星(xing)电(dian)子受益(yi)(yi) 三星(xing)电(dian)子受益(yi)(yi) PC 电(dian)脑兴起(qi)快(kuai)速成长(zhang)。1995 年(nian)受益(yi)(yi)于 Windows95 的带起(qi)电(dian)脑销售(shou)热潮,三星(xing)电(dian)子营(ying)(ying)收(shou)从(cong) 1994 年(nian)的 143.75 亿美元增(zeng)长(zhang)至 1995 年(nian)的 242.96亿美元,毛利率(lv)和净利率(lv)也(ye)(ye)同比增(zeng)长(zhang)。1996-1998 年(nian)间由(you)于 DRAM 价(jia)格(ge)下降(jiang),公司营(ying)(ying)收(shou)也(ye)(ye)体(ti)现出不同程(cheng)度的下降(jiang)。
▲三星 1993-1999 年(nian)营收及(ji)毛(mao)利 、净利率情(qing)况
▲三星 1990-1999 股价年涨跌幅(% )
在日(ri)美韩的(de)(de) DRAM 厮杀之(zhi)中,镁光科技 是为 数(shu)不多(duo)的(de)(de)存(cun)活下(xia)来美系 DRAM 厂商。1990 年(nian)(nian)到 1995 年(nian)(nian),受(shou)益于 PC 的(de)(de)发(fa)展,镁光营收(shou)从 3.33 亿美元增长到29.53 亿美元,复(fu)合增速达(da) 54.70%;且毛利率和净(jing)利率均(jun)呈现上升趋势。然(ran)而(er)1996-1998 年(nian)(nian)间,供过于求带来的(de)(de) DRAM 价格(ge)跌落驱动公司营收(shou)逐年(nian)(nian)下(xia)降,毛利率和净(jing)利率也(ye)逐年(nian)(nian)下(xia)降,1998 年(nian)(nian)发(fa)生了(le)亏(kui)损(sun)。
▲ 镁光(guang) 1990-1999 年(nian)营收及毛(mao)利、净利情况
▲镁光科技 1990-1999 股价年涨跌幅(%)
纵观 1991-1999 年(nian)(nian)存(cun)储价(jia)格(ge)走势, 前(qian)半场(chang)价(jia)格(ge)先抑(yi)后(hou)扬,后(hou)半场(chang)加速下跌。1992年(nian)(nian)住友树脂厂的爆炸导致内存(cun)价(jia)格(ge)回升,1995 年(nian)(nian) Windows95 的发布也(ye)加大了对内存(cun)的需(xu)求。然而 1995 年(nian)(nian)底全球各 8 英(ying)寸厂产能持(chi)续开(kai)出(chu),驱动 DRAM 市场(chang)由卖方市场(chang)变为买方市场(chang),造成价(jia)格(ge)大幅(fu)跌落。各厂商被迫削(xue)减 4M DRAM产量(liang),降低 DRAM 厂投资规(gui)模和(he)进(jin)度,并(bing)开(kai)始主导推(tui)出(chu) 16M DRAM 产品(pin)。
▲1990-1999 年存(cun)储(chu)平(ping)均价(jia)格(ge)( 存(cun)储(chu)平(ping)均价(jia)格(ge)($/Mbyte )
2000 年全球遭(zao)遇互联网危机,DRAM 价(jia)格跳水(shui)。1996-1998 年由于产能过剩(sheng)引(yin)起(qi)的价(jia)格跌落在 1999、2000 年得(de)到缓解。然而好(hao)景不长,2000 年全球遭(zao)遇互联网危机,PC 市(shi)场(chang)规模大(da)幅下降(jiang),而三星、镁光(guang)、海力士(shi)、英飞凌等(deng)龙头企(qi)业刚经历扩产,供大(da)于求引(yin)起(qi)了 DRAM 价(jia)格跳水(shui),2001 年,DRAM 市(shi)场(chang)规模从(cong) 288 亿美元跌至 110 亿美元。
2002-2006 年(nian),价格垄断和汽车领(ling)域 需(xu)求增(zeng)长(zhang),驱动 DRAM 市场有所恢复。尽管 2005 年(nian)全球 GDP 下滑,PC、手(shou)机产(chan)能过剩导致需(xu)求增(zeng)速(su)(su)放缓,但这一(yi)(yi)阶(jie)段整体(ti) DRAM 市场增(zeng)长(zhang)良好。2006 年(nian),三星开(kai)(kai)发(fa)出世(shi)界第一(yi)(yi)个 50nm 1GB DRAM;海力士开(kai)(kai)发(fa)出世(shi)界最高(gao)速(su)(su)的(de) 200MHz 512MB Mobile DRAM;2009 年(nian)三星开(kai)(kai)发(fa)出世(shi)界第一(yi)(yi)款 40nm DRAM 等(deng)等(deng)。随(sui)着(zhe)结构尺寸的(de)缩小,存储器工作速(su)(su)度(du)增(zeng)加,功(gong)耗降低(di),提高(gao)了自身(shen)的(de)性能。
2007-2012 年(nian),金融(rong)(rong)危(wei)机(ji)叠加供过(guo)(guo)于(yu)求(qiu)导(dao)(dao)致 DRAM 市(shi)场遭受暴击 ,行(xing)业面临洗(xi)牌 。2007 年(nian)微软推出 Vista 系统,该系统对内存消耗较大(da),DRAM 厂(chang)商预期内存需求(qiu)大(da)增纷纷增加产能(neng)(neng)(neng),但 Vista 销量(liang)不(bu)及预期。导(dao)(dao)致供过(guo)(guo)于(yu)求(qiu)。与此同时,三星仍然进一(yi)步扩大(da)产能(neng)(neng)(neng),加剧了行(xing)业亏损(sun)。2008 年(nian),全(quan)球金融(rong)(rong)危(wei)机(ji),DRAM价格更是一(yi)路下降,甚至跌破(po)材料成本(ben)。经过(guo)(guo)短(duan)暂恢复,各(ge)大(da)厂(chang)商开始向新工艺发(fa)展、扩大(da)产能(neng)(neng)(neng),2011 年(nian),DRAM 供应量(liang)再次超过(guo)(guo)实际(ji)需求(qiu),奇梦达(da)和(he)尔必达(da)先(xian)后宣布破(po)产。
▲20 年代(dai) 存储平均价(jia)格 趋(qu)势($/Mbyte )
三星、镁光、海力(li)士成(cheng) DRAM 领域最终(zhong)玩(wan)家。经(jing)历了(le) 1999 年是内(nei)存界格局(ju)的(de)巨变,现代(dai)与 LG 合并,后从现代(dai)集(ji)团拆(chai)分改名海力(li)士;镁光收购德州仪(yi)器内(nei)存部门(men)。到(dao)(dao) 2001 年三星、镁光、海力(li)士、英飞凌(ling)占据市场(chang) 8 成(cheng)份额。英飞凌(ling)因 2008 年金融(rong)危机(ji),将(jiang)内(nei)存部门(men)拆(chai)分出去。直到(dao)(dao) 2011 年,DRAM 供(gong)(gong)应量再次供(gong)(gong)大于求,而(er)价格暴跌。奇梦达和尔必(bi)达先后宣布(bu)破产(chan),三星、海力(li)士、镁光成(cheng)为 DRAM 领域形成(cheng)三国鼎立之势。
▲2001-2010 年DRAM 市场份额逐(zhu)步向三巨头集中
从 DRAM 市(shi)场 市(shi)场 变化分析对(dui) 对(dui) SK 海(hai)力士(shi)和(he)镁(mei)光(guang)的(de) 海(hai)力士(shi)和(he)镁(mei)光(guang)的(de) 财务影响。从 SK 海(hai)力士(shi)和(he)镁(mei)光(guang)科技表(biao)(biao)现来(lai)看,1999 年(nian)和(he) 2000 年(nian)两者(zhe)营(ying)收(shou)稳步上升。但随后(hou)(hou) DRAM 市(shi)场价格跳水,两者(zhe) 2001 年(nian)营(ying)收(shou)大(da)幅(fu)下降(jiang),且毛(mao)(mao)利率和(he)净利率进一步下降(jiang)。随后(hou)(hou)市(shi)场回(hui)暖,2002-2006 年(nian),营(ying)收(shou)呈(cheng)现温和(he)上升趋势,毛(mao)(mao)利润和(he)净利润表(biao)(biao)现有所改善。而 2007 年(nian) Vista 销量不及预期叠加 2008 年(nian)全球金(jin)融(rong)危机(ji)再一次给公司营(ying)收(shou)带(dai)来(lai)床上,毛(mao)(mao)利润甚至为负。DRAM 市(shi)场短暂恢复后(hou)(hou),2011 年(nian)供过于求(qiu)局(ju)面再次出(chu)现,毛(mao)(mao)利率和(he)净利率再次下降(jiang)。DRAM 领域奇梦达(da)、尔必达(da)等厂(chang)商未能(neng)撑过此次危机(ji),先后(hou)(hou)宣布破产。
▲SK 海力士(shi) 1999-2012 年经营(ying)情(qing)况
▲镁光 1999-2012 年(nian)经(jing)营情况
2010 年(nian)以后,三星、海(hai)力士形成三国鼎立(li)局面。2014-2015 年(nian),三大DRAM 厂商(shang)为提高自身市占率,继续大打(da)价格战,DRAM 价格不断(duan)下跌(die)。
2017-2018 年,受益于数(shu)据资(zi)料中(zhong)心、智能手机市(shi)场(chang)需(xu)(xu)求(qiu),DRAM 市(shi)场(chang)迎来增 长。服务(wu)器 DRAM、移(yi)动 DRAM 需(xu)(xu)求(qiu)成(cheng)长,DRAM 厂(chang)商的(de)供应量增长低于市(shi)场(chang)需(xu)(xu)求(qiu)量,DRAM 价格一路(lu)上扬。此外,运算加密货币(bi)所需(xu)(xu)的(de)绘图型 DRAM 推(tui)动了市(shi)场(chang)供不应求(qiu)加剧。
▲2010 年(nian)代(dai) DRAM 市(shi)场呈(cheng)现三足鼎立
▲2013-2017 年存(cun)储平(ping)均价(jia)格(ge)($/Mbyte)
2019 年,由于前(qian)(qian)期(qi)产能扩张和去库存因素(su),存储芯片价格下(xia)跌较多。 加密货币市(shi)场价格崩塌(ta)、智能手机市(shi)场进(jin)入成(cheng)熟期(qi),驱动市(shi)场进(jin)一步需求疲软,DRAM市(shi)场规模下(xia)降。最(zui)(zui)(zui)后(hou) DRAM 厂商(shang)从(cong)曾(ceng)经(jing)的“百花齐放(fang)”形成(cheng)目前(qian)(qian)的“三(san)国鼎(ding)立(li)” 厂商(shang)从(cong)曾(ceng)经(jing)的“百花齐放(fang)”形成(cheng)目前(qian)(qian)的“三(san)国鼎(ding)立(li)”局(ju)面,三(san)星、镁光、 局(ju)面,三(san)星、镁光、SK 海力(li)士成(cheng)为(wei) DRAM 领(ling)域(yu)最(zui)(zui)(zui)终玩(wan)家(jia) 领(ling)域(yu)最(zui)(zui)(zui)终玩(wan)家(jia) ,三(san)家(jia)合计市(shi)场份额(e)达 95% ,分别为(wei) 43.5% ,29.2%和 22.30%。
▲2010-2019 年DRAM 资本开支及同(tong)比增速(su)
▲2011-2019 年全球 DRAM 市(shi)场规模
从镁(mei)光和 SK 海力士的经营情况(kuang)看,2015-2016 年 DRAM 价格下(xia)降(jiang)较快,两者毛利率(lv)(lv)均比较低迷。2017-2018 年受益于(yu)数据资料中心、智能手机等需求(qiu)的增长,以及厂商(shang)对供应量的控制,DRAM 量价齐升,营收增长,毛利率(lv)(lv)增长。2019年营业(ye)收入同比下(xia)降(jiang),主要原因是前期产能扩张和去(qu)库存等。
▲2013-2019 年营收情况(亿(yi)美元)
▲2013-2019 年毛利率趋势(shi)(% )
在(zai)过往(wang)历史(shi)中(zhong),中(zhong)国台湾也与韩(han)国同时(shi)期发力(li) DRAM 产(chan)业(ye)(ye)(ye) 产(chan)业(ye)(ye)(ye) ,最终发展三十 多年来却(que)成效不(bu)大(da) ,值(zhi)得中(zhong)国企业(ye)(ye)(ye)引(yin)以为戒(jie) 。产(chan)业(ye)(ye)(ye)认为一方面(mian)(mian)原因在(zai)于(yu)台湾政府(fu)对(dui)DRAM 产(chan)业(ye)(ye)(ye)支持(chi)力(li)度有限,缺乏产(chan)业(ye)(ye)(ye)主导(dao)能(neng)(neng)(neng)力(li),导(dao)致台湾 DRAM 产(chan)业(ye)(ye)(ye)始终小(xiao)而(er)散,无法建立(li)起足够(gou)的竞(jing)争优(you)势,失去了宝贵的时(shi)机。另(ling)一方面(mian)(mian),由于(yu)半导(dao)体产(chan)业(ye)(ye)(ye)门槛高、周期强(qiang),只有拥有强(qiang)大(da)融资(zi)能(neng)(neng)(neng)力(li)及产(chan)业(ye)(ye)(ye)定力(li)的企业(ye)(ye)(ye),在(zai)产(chan)业(ye)(ye)(ye)低(di)谷时(shi)才能(neng)(neng)(neng)抵御(yu)亏损的压力(li),而(er)在(zai)平常时(shi)候,又需要持(chi)续高强(qiang)度的资(zi)本支出保持(chi)技术及规模优(you)势,而(er)小(xiao)而(er)散的企业(ye)(ye)(ye),往(wang)往(wang)抵御(yu)风险能(neng)(neng)(neng)力(li)不(bu)强(qiang),投(tou)资(zi)资(zi)本强(qiang)度也不(bu)够(gou),从而(er)一直处(chu)于(yu)被动和(he)落后的状态。
纵(zong)观、 美国(guo)(guo)、 日(ri)本(ben) 、韩国(guo)(guo)与中国(guo)(guo)台湾半(ban)导体(ti) 发(fa)展(zhan)史 , 可以有几点经验分享与探讨。
1 、 半(ban)导体(ti)(ti)行(xing)业, 具(ju)有(you)一定(ding)(ding)程度的(de)(de)后(hou)发(fa)(fa)优(you)势(shi) ,核心设(she)(she)(she)备的(de)(de)迭代至(zhi)关重要(yao) 。由(you)于半(ban)导体(ti)(ti)工(gong)艺、设(she)(she)(she)备及(ji)材(cai)料(liao)进步(bu)非常快(kuai),而(er)新玩家进入半(ban)导体(ti)(ti)行(xing)业时(shi),没有(you)历史资产及(ji)折旧包袱,并有(you)机(ji)会用新设(she)(she)(she)备及(ji)新材(cai)料(liao),从而(er)达到更好的(de)(de)产出率及(ji)更高(gao)的(de)(de)产品良率,故有(you)一定(ding)(ding)的(de)(de)“后(hou)发(fa)(fa)优(you)势(shi)”。从日、美、韩的(de)(de)经验显现(xian),中国(guo)半(ban)导体(ti)(ti)产业希望(wang)实现(xian)反(fan)超,离不(bu)开关键设(she)(she)(she)备的(de)(de)迭代能力(li),但若(ruo)希望(wang)基业长青,设(she)(she)(she)备自(zi)主创(chuang)新能力(li)就(jiu)至(zhi)关重要(yao)。
2、半(ban)导体产 业 , 初期(qi)(qi)成(cheng)(cheng)长,需要拥有(you)较为可(ke)靠的(de)(de)(de)电子中游(you)制造(zao)(zao)及(ji)品牌 终端(duan)予(yu)以支(zhi)持(chi)(chi)。日本、韩国(guo)能(neng)实现(xian)后发而(er)先至,在成(cheng)(cheng)长初期(qi)(qi),都基于已(yi)经拥有(you)较好的(de)(de)(de)电子中游(you)制造(zao)(zao)能(neng)力及(ji)品牌终端(duan)需求(qiu)支(zhi)持(chi)(chi),两者缺一不可(ke),这也是为什么除德国(guo)以外,其他国(guo)家始终没有(you)较大的(de)(de)(de) DRAM 厂(chang)商进(jin)入历史舞台。而(er)中国(guo)目前迎来了较好的(de)(de)(de)时机,也即是中国(guo)强大的(de)(de)(de)电子中游(you)制造(zao)(zao)能(neng)力及(ji)本土品牌终端(duan)的(de)(de)(de)崛起,给予(yu)中国(guo)半(ban)导体产业良好的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)长土壤。
3、 半导(dao)体(ti)产(chan)业(ye),需要人(ren)才,需要资金,更需要产(chan)业(ye)定力。从日本(ben)、韩国(guo)(guo)等(deng) DRAM发(fa)(fa)展历(li)史经(jing)验显示(shi),举国(guo)(guo)体(ti)制(zhi)、单点(dian)突破及(ji)以点(dian)带面是(shi)发(fa)(fa)展半导(dao)体(ti)产(chan)业(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)有效方式。当前(qian)的(de)(de)(de)(de)(de)半导(dao)体(ti)产(chan)业(ye)需要数以千亿计的(de)(de)(de)(de)(de)资本(ben)实力、以数十年计的(de)(de)(de)(de)(de)产(chan)业(ye)定力,才能(neng)形成合(he)力并坚持(chi)到产(chan)业(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)黎明(ming)(ming)。而从中(zhong)国(guo)(guo)台湾 DRAM 厂经(jing)验中(zhong)了解,若没有此时此地(di)的(de)(de)(de)(de)(de)鱼死(si)网破及(ji)孤注一掷,也很难看到彼时彼地(di)的(de)(de)(de)(de)(de)美好未来(lai)与(yu)锦绣(xiu)明(ming)(ming)天(tian),一旦选择开始,则必(bi)须(xu)全力以赴(fu),没有退路。
四、FLASH:新一代存储主力
闪存(cun)(Flash) 是属于内存(cun)器件的(de)一种(zhong),其(qi)具有(you)(you)非易失性(xing)( Non-Volatile )。在没有(you)(you)电流供应的(de)条件下也能(neng)够长久地保持数(shu)据,其(qi)存(cun)储(chu)特(te)性(xing)相当于硬盘,这项(xiang)特(te)性(xing)正是闪存(cun)得以成为(wei)各类便携型数(shu)字设备的(de)存(cun)储(chu)介质(zhi)的(de)基础。
闪存(cun)是一(yi)(yi)种电压控制型器(qi)件(jian)(jian),其(qi)存(cun)储单(dan)元类似 MOSFET(金属(shu)-氧化物半(ban)导体(ti)场(chang)效应管)的三端(duan)器(qi)件(jian)(jian),有(you)源极、漏(lou)极和栅极。而其(qi)在栅极与硅(gui)衬底之(zhi)间有(you)额外一(yi)(yi)层栅极,用以(yi)存(cun)储电荷,名(ming)称(cheng)为“浮置(zhi)栅极”其(qi)外部包裹二氧化硅(gui)绝缘层,因此电荷不(bu)会泄(xie)漏(lou),所以(yi)闪存(cun)具有(you)记(ji)忆能力(li)。
NAND FLASH 和(he)(he) NOR FLASH 是闪存的两大主(zhu)要产(chan)品。NAND 擦和(he)(he)写(xie)均是基(ji)于隧(sui)穿(chuan)效应(ying),电子(zi)穿(chuan)过浮置栅极与硅基(ji)层(ceng)之间的绝(jue)缘层(ceng),对(dui)浮置栅极进行充(chong)电(写(xie)数据)或放电(擦除(chu)数据);NOR 在(zai)擦除(chu)数据时也(ye)基(ji)于隧(sui)穿(chuan)效应(ying),但在(zai)写(xie)入时采用热电子(zi)注入方式。这一不同(tong)点也(ye)驱动 NOR 的工(gong)作(zuo)功(gong)耗(hao)高于 NAND。
NAND FLASH 写入(ru)(ru)速度(du)(du)方便,而 NOR FLASH 读(du)取速度(du)(du)快(kuai)。FLASH 器件(jian)在写入(ru)(ru)操作(zuo)前(qian)必须先(xian)执行擦除(chu)(chu),NAND 擦除(chu)(chu)操作(zuo)简便,而 NOR 则要求在进行擦除(chu)(chu)前(qian)先(xian)要将(jiang)目标块内所有的(de)位都写入(ru)(ru)数据,然后才能做擦除(chu)(chu),因(yin)此 NAND 写入(ru)(ru)速度(du)(du)比(bi) NOR 快(kuai)很多(duo)。
NOR FLASH 应用简便。NOR 带有通用的 SRAM 接(jie)口,可轻松挂接(jie)在 CPU 地址、数据总(zong)(zong)线上,应用程序可以直(zhi)接(jie)在闪存内执行(xing)。而 NAND 则使用复杂的 I/O口来串行(xing)读取数据。另外,由于 NAND 共用地址和数据总(zong)(zong)线,需(xu)要额(e)外联结一(yi)些控制的输入输出(chu)。
▲2019 年 FLASH 在存储市场规模(mo)及占比
FLASH MEMORY 市场规(gui)模整体(ti)约(yue) 460 亿~480 亿美元(yuan), 占(zhan)总体(ti)存储市场规(gui)模约(yue) 26% ,位列数字存储市场规(gui)模第三(san)。其(qi)中(zhong) NAND FLASH 约(yue)为 440 亿美元(yuan),Nor FLASH 约(yue)为 20 亿美元(yuan)。
NAND FLASH 市(shi)场规模(mo)整体呈(cheng)(cheng)现上(shang)升趋势。NAND 技(ji)术不(bu)断进步,2D NAND向 3D NAND 转变(bian), 3D NAND 堆叠层数提升,存储容量(liang)增长(zhang)(zhang)。随着消费类(lei)产品如智能手机以及企业 SSD 需求的增长(zhang)(zhang),NAND 市(shi)场规模(mo)呈(cheng)(cheng)现上(shang)升趋势。
NAND FLASH 市(shi)场(chang)集中度较(jiao)高(gao)。2019 年形成(cheng)三(san)星、铠侠、西部(bu)数据、镁光、SK 海力士、Intel 主(zhu)导的(de) NAND FLASH 市(shi)场(chang)格(ge)局,分占市(shi)场(chang)份额的(de) 33.5%、18.9%、14.3%、13.5%、9.7%和 9.5%,行业 CR4 达 80.2%。
▲2010-2020 年 NAND 市场规模
▲2001-2019 年(nian) NAND 市场竞(jing)争格局趋势
尽(jin)管 NOR FLASH 写入和(he)擦除速度较慢(man),但读取速度较快。初(chu)期(qi)电脑(nao)、笔记(ji)本(ben)以及功能手(shou)(shou)(shou)机等均(jun)应用 NOR Flash 产品,主要需求在于系统底层程序读取,而对写入和(he)擦除要求不高(gao)(gao),因此在功能手(shou)(shou)(shou)机时(shi)代,NOR FLASH 风靡(mi)一时(shi)。2005-2016 年智(zhi)能手(shou)(shou)(shou)机快速崛(jue)起,NAND FLASH 的高(gao)(gao)密(mi)度存储优势逐(zhu)渐显(xian)现,大规模替代 NOR FLASH。2016 年 NOR FLASH 市场规模跌入谷底。
近年来(lai), NOR FLASH 市场规(gui)模逐(zhu)渐扩大。 当(dang)电(dian)子设(she)备启动时,需要(yao)从存储(chu)芯片内(nei)读取系统信息并运行,该存储(chu)芯片需要(yao)满(man)足(zu)可执(zhi)行运行程(cheng)序且(qie)掉电(dian)后(hou)存储(chu)的(de)(de)数据(ju)不(bu)丢失(shi)。DRAM 掉电(dian)后(hou)数据(ju)会丢失(shi),而 NAND FLASH 无法(fa)执(zhi)行程(cheng)序,因此 NOR FLASH 应用极其(qi)广泛。以(yi) TWS 耳机(ji)为代(dai)表的(de)(de)可穿戴设(she)备、手机(ji)屏(ping)幕显示的(de)(de) AMOLED 和 TDDI 技(ji)术,以(yi)及功能越来(lai)越强大的(de)(de)车载电(dian)子领域,成为NOR FLASH 市场空间获得重新(xin)增长(zhang)的(de)(de)主要(yao)动力,2016 年开(kai)始,NOR FLASH市场规(gui)模逐(zhu)步扩大。
近年来(lai)中(zhong)国台(tai)(tai)湾(wan)厂商(shang) NOR FLASH 份额(e)较高 大(da)陆 厂商(shang)兆易(yi)创(chuang)新(xin)位(wei)列第 兆易(yi)创(chuang)新(xin)位(wei)列第 3。 台(tai)(tai)湾(wan)旺宏(hong)、华邦和大(da)陆的兆易(yi)创(chuang)新(xin)在 NOR FLASH 的市(shi)场份额(e)逐渐上升,而三星、美光等(deng)半导体(ti)大(da)厂逐渐退出。2020年,旺宏(hong)、华邦、兆易(yi)创(chuang)新(xin)分别占NOR FLASH市(shi)场的 26%、25%、19%。
▲2006-2019 年全球 NOR FLASH 市(shi)场规模(亿(yi)美元(yuan))
▲Nor flash 市(shi)场格局变化趋势整理
FLASH 单(dan)位(wei)(wei) GB 价格(ge)不(bu)断(duan)下(xia)降(jiang)。2003 年(nian) FLASH 价格(ge)约为 228 美元,到(dao) 2017年(nian)该价格(ge)下(xia)降(jiang)至 0.22 美元。随着 2D NAND、3D NAND 的(de)陆续出现及技术的(de)成熟,FLASH 单(dan)位(wei)(wei) GB 价格(ge)不(bu)断(duan)下(xia)降(jiang)。
▲2001-2018 年FLASH 每(mei)GB价格(USD/GB )
▲2001-2018 年FLASH 每GB价(jia)格变化幅度(du)(%)
Flash Memory(闪(shan)存)由东(dong)芝公司的当时(shi)舛冈富士(shi)雄博在 1980 年申请叫做simultaneously erasable EEPROM 的专利,但东(dong)芝刚开始疏(shu)忽了(le)(le)它。1984 年,舛冈富士(shi)雄博在 IEEE 国际(ji)电子元件会议上(shang)正式(shi)发表了(le)(le)这(zhei)项发明。
1986 年,Intel 迅速(su)注意到这项发明的巨(ju)大潜力,并(bing)成立专注于 SSD 的部门;
1988 年,Intel 根(gen)据这个发明,进而生产了(le)第一款 256Kbit NOR 闪存芯片。
1987 年,舛冈(gang)富士雄博士又发明(ming)了 NAND 闪(shan)存(cun)。NAND 闪(shan)存(cun)凭借(jie)更(geng)快的写入效率、和更(geng)低的生(sheng)产(chan)成(cheng)本(ben),很(hen)快成(cheng)为手机等主流存(cun)储介(jie)质。
从后(hou)(hou)期发展(zhan)来看, 从后(hou)(hou)期发展(zhan)来看,NAND 集(ji)成(cheng)度(du)高、成(cheng)本较低,读写(xie)速率(lv)(lv)适中(zhong),非(fei)常(chang)适合用(yong)于 集(ji)成(cheng)度(du)高、成(cheng)本较低,读写(xie)速率(lv)(lv)适中(zhong),非(fei)常(chang)适合用(yong)于消费电子设备的(de)大量数(shu)据存储介(jie)质, 随着手(shou)机 、笔记(ji)本电脑 等(deng) 市场(chang)需求(qiu) ,市场(chang)规模 迅速增(zeng)长 。而 NOR Flash 物理底层架构导(dao)致单位成(cheng)本较高,因此(ci)没有大范围成(cheng)为存储主流介(jie)质。
而 NOR Flash 具(ju)有(you)较高(gao)的读取效(xiao)率,较低的擦(ca)/写(xie)速度,因此(ci)运用(yong)场景更像(xiang)只读 ROM 的一(yi)种,特点(dian)是写(xie)入(ru)一(yi)次,基本上就不再擦(ca)写(xie),只用(yong)于(yu)读取,且可(ke)以直接挂(gua)在数据总线(xian)上,运行程(cheng)序效(xiao)率异常高(gao),用(yong)于(yu)各种嵌入(ru)式体(ti)系的基础系统存储。
1988 年(nian)(nian)起(qi), 多(duo)家厂商(shang)(shang)推(tui)出闪(shan)存产品, 便(bian)携式电(dian)脑 推(tui)动闪(shan)存第(di)一(yi)波成(cheng)长。1988年(nian)(nian),Intel 推(tui)出首款商(shang)(shang)用闪(shan)存芯片,主要(yao)用于计算机存储。同年(nian)(nian)闪(shan)迪成(cheng)立。此(ci)后(hou),闪(shan)迪、Intel、西部(bu)数据(ju)、三星、东芝等厂商(shang)(shang)都推(tui)出了闪(shan)存产品。闪(shan)存市场呈现较快增长。
在 1991 年规模达(da)(da)到 1.35 亿(yi)(yi)美(mei)(mei)(mei)元(yuan),1992 年达(da)(da)到 2.70 亿(yi)(yi)美(mei)(mei)(mei)元(yuan),1993年升(sheng)至(zhi)(zhi) 6.40 亿(yi)(yi)美(mei)(mei)(mei)元(yuan)。1994 年年中,Intel 推出(chu)(chu)的奔腾处理(li)器以及同步推出(chu)(chu)的笔记(ji)本大(da)受(shou)市场(chang)(chang)欢迎,闪存市场(chang)(chang)在 1994 年规模达(da)(da)到 8.65 亿(yi)(yi)美(mei)(mei)(mei)元(yuan),1995 年直接增长至(zhi)(zhi) 18.60 亿(yi)(yi)美(mei)(mei)(mei)元(yuan)。
1997 年(nian)(nian)(nian)起(qi) ,手机(ji)(ji)(ji)带动消费级闪(shan)(shan)存(cun)(cun)(cun)(cun)市场(chang) ,迎来再次爆发 。1996 年(nian)(nian)(nian)。东芝推(tui)出了(le)SmartMedia 存(cun)(cun)(cun)(cun)储卡,也称(cheng)为固态(tai)软盘卡。三星开(kai)始发售 NAND 闪(shan)(shan)存(cun)(cun)(cun)(cun)。SanDisk推(tui)出了(le)采用 MLC 串行 NOR 技术的第一(yi)张(zhang)闪(shan)(shan)存(cun)(cun)(cun)(cun)卡。1997 年(nian)(nian)(nian),第一(yi)部手机(ji)(ji)(ji)开(kai)始配置闪(shan)(shan)存(cun)(cun)(cun)(cun),消费级闪(shan)(shan)存(cun)(cun)(cun)(cun)市场(chang)就此打(da)开(kai)。1999 年(nian)(nian)(nian),受益于(yu)手机(ji)(ji)(ji)、数码(ma)相机(ji)(ji)(ji)、便携式(shi)摄像机(ji)(ji)(ji)、PC 机(ji)(ji)(ji)外(wai)存(cun)(cun)(cun)(cun)、MP3 播放器等新生代信息(xi)电器,FLASH 凭借其性能可靠(kao)性和应用灵活性,市场(chang)规模(mo)(mo)迅猛提升(sheng),到 1999 年(nian)(nian)(nian),市场(chang)规模(mo)(mo)上升(sheng)至 45.61亿美元。
▲1990-1999 FLASH 市场(chang)规模(亿美元)
1991 年(nian),仅有(you) Intel 决(jue)定全新投(tou)入闪存业务(wu),但 AMD、SGS-Thomson、富士通等(deng)在(zai)注意(yi)到(dao) Intel 的(de)(de)转变后,也进入了闪存的(de)(de)生(sheng)产。1992 年(nian),Intel 一家(jia)占据 FLASH 市场(chang)份额的(de)(de) 75%,AMD为第二大厂商,占据 10%。然而到(dao) 1999 年(nian)底,Intel 的(de)(de)市场(chang)份额下滑(hua)到(dao) 26%,AMD 占 16%,富士通占 15%,夏普占 13%。
▲1992 年FLASH 市(shi)场格局
▲1999 年(nian) FLASH 市场格局
NAND 产品(pin)(pin)(pin)性价比提升, 固态硬盘(pan)开始(shi)加速发展。2004 年,NAND 价格(ge)(ge)首次(ci)低于(yu)基(ji)于(yu)同等密度的(de) DRAM 价格(ge)(ge),固态硬盘(pan)开始(shi)大(da)范围进军笔记本电(dian)脑市场(chang)。2005 年,三(san)星率(lv)先采用 70nm 制程量产 NAND 闪存,镁光(guang)也推出(chu) NAND 产品(pin)(pin)(pin),NAND 总(zong)发售容量超过 DRAM。继 2006 年,希捷和三(san)星推出(chu)混合硬盘(pan)后,各厂商陆续推出(chu)固态硬盘(pan)产品(pin)(pin)(pin),戴(dai)尔(er)、苹果对自(zi)身笔记本电(dian)脑配(pei)置 SSD,带动了(le)SSD 的(de)需求,也促进了(le) SSD 技术的(de)发展。
市场(chang)(chang)(chang)需(xu)求日益增长(zhang),多家(jia)半(ban)导体(ti)厂商(shang)进入闪存(cun)(cun)市场(chang)(chang)(chang)。1990 年(nian)代(dai)末(mo),闪存(cun)(cun)市场(chang)(chang)(chang)规模持续扩(kuo)大,现(xian)存(cun)(cun)的(de)(de)闪存(cun)(cun)厂商(shang)无法(fa)完全满(man)足日益增长(zhang)的(de)(de)市场(chang)(chang)(chang)需(xu)求,三星、东芝(zhi)、闪迪等半(ban)导体(ti)厂商(shang)抓住市场(chang)(chang)(chang)扩(kuo)大机会,进入闪存(cun)(cun)市场(chang)(chang)(chang)。此外(wai),由(you)于(yu)(yu) FLASH 平(ping)均价(jia)格高于(yu)(yu) DRAM 平(ping)均价(jia)格,部分(fen)生产 DRAM 的(de)(de)公司(si)也纷(fen)纷(fen)将 DRAM 产线转(zhuan)移(yi)至 FLASH。截(jie)至 2005 年(nian)末(mo),闪存(cun)(cun)厂商(shang)已从 1995 年(nian)的(de)(de)少于(yu)(yu) 15 家(jia)增长(zhang)至至少28 家(jia)。
▲2001-2014 年FLASH 市场格局
▲2001-2005 FLASH 和(he) 和(he) DRAM 平均价格(USD/unit)
2005 年,FLASH 价(jia)格(ge)大幅下降(jiang),一(yi)方(fang)面是由于数(shu)码相(xiang)机市(shi)场的衰退导致需求急剧(ju)减少;另一(yi)方(fang)面是因为(wei)进入(ru)闪(shan)存市(shi)场厂家增多,价(jia)格(ge)竞(jing)争日(ri)益激化(hua)。
▲2000-2010 年 FLASH 市场规(gui)模(亿美(mei)元)
▲2001-2010 FLASH 平均价(jia)格
3D NAND 技(ji)术不(bu)断提升,SSD 面向企业(ye)级 应用发(fa)展。2012 年(nian)(nian),三星创造了3D NAND,推(tui)出第一代 3D NAND 闪存芯片。随后,闪迪、东(dong)芝(zhi)、Intel、西(xi)部(bu)数据发(fa)售(shou) 3D NAND 产品(pin)。3D NAND 技(ji)术不(bu)断发(fa)展,堆叠层(ceng)数不(bu)断提升,容量(liang)越(yue)来越(yue)大。2014 年(nian)(nian),闪迪推(tui)出企业(ye)级 SSD。Intel 着手(shou)向企业(ye)级市场发(fa)售(shou) 3DNAND 产品(pin),而镁光则改道消费(fei)级市场发(fa)售(shou) SSD。
▲企(qi)业(ye)级(ji) SSD 出货量走势(万个)
通(tong)过整合并购(gou),NAND FLASH 市场集中度逐步提(ti) 高,由三星、铠(kai)侠、西(xi)部(bu)数据、 镁光、海力士等主导(dao)。2011 年(nian)起,LSI 收(shou)(shou)(shou)购(gou) Sandforce、SanDisk 收(shou)(shou)(shou)购(gou) IMFT、苹果(guo)收(shou)(shou)(shou)购(gou) Anobit、Fusion-io 收(shou)(shou)(shou)购(gou) IO Turbine。此后。2011-2019 年(nian)间(jian),收(shou)(shou)(shou)购(gou)事件不断,2016 年(nian)西(xi)部(bu)数据收(shou)(shou)(shou)购(gou) Sandisk。到 2019 年(nian)形成三星、铠(kai)侠、西(xi)部(bu)数据、镁光、SK 海力士、Intel 主导(dao)的(de) NAND FLASH 市场格(ge)局(ju),分占市场份额的(de) 33.5%、18.9%、14.3%、13.5%、9.7%和 9.5%,CR6 高达(da) 99.4%。
▲2019 年 NAND FLASH 市场竞争格局
2016 年和 2017 年,NAND 价格迎来翻(fan)倍。当时处(chu)于 2D NAND 向 3D NAND切换空窗期(qi),NAND FLASH 供应(ying)减少,而需(xu)求端智能(neng)型手(shou)机和 SSD 容量(liang)需(xu)求依然增长(zhang),导致供不应(ying)求,引起(qi) NAND FLASH 价格增长(zhang)一倍多。2018 年原厂不断扩大(da) 64 层/72 层 3D NAND 产量(liang),导致市场供过于求,价格下降(jiang)。
▲NAND FLASH 单(dan)位出货价格趋势 ($/unit)
▲NAND 闪存市场规模(亿(yi)美元)
SSD 在 消费类(lei)、数据中心以(yi)及行(xing)业(ye)应(ying)用需求强劲。SSD 全(quan)球出(chu)货量从 2015 年(nian)(nian)的 1.3 亿台(tai)增长至 2020 年(nian)(nian)的 3.21 亿台(tai),复合(he)增速高达 19.82%。全(quan)球 SSD 市场消耗的产能已(yi)从 2016 年(nian)(nian)的 38%上升到(dao) 43%,尤其是企业(ye)级 SSD。
SSD 抢占(zhan) HDD 市场,价格(ge)下(xia)滑是其(qi)成(cheng)长(zhang)动力(li),尤其(qi)是在消费(fei)类(lei)市场。2016 年(nian)(nian)和 2017 年(nian)(nian)由于 NAND FLASH 缺货,SSD 价格(ge)上涨,抑(yi)制了市场需求的(de)增长(zhang)。2018年(nian)(nian)以(yi)来,SSD价格(ge)持续下(xia)滑,其(qi)中240GB和480GB价格(ge)累积跌幅达(da)45%、52%,也正因(yin)为价格(ge)的(de)下(xia)滑大(da)(da)大(da)(da)刺(ci)激(ji)了市场需求向更大(da)(da)容量的(de) 240GB、480B、960GB 普(pu)及。
▲2015-2020 年 SSD 出(chu)货(huo)量(亿)
▲2013-2017 SSD 平均价格
NOR FLASH 历经十年(nian)低迷,新应用催生新增(zeng)长(zhang)(zhang) 历经十年(nian)低迷,新应用催生新增(zeng)长(zhang)(zhang)。尽(jin)管 NOR FLASH 写入和(he)擦除(chu)效(xiao)率较低,但读取(qu)速度较快。功能(neng)(neng)手(shou)机主要需求(qiu)在于(yu)内(nei)存数(shu)据(ju)读取(qu),而对写入和(he)擦除(chu)要求(qiu)不高,因此(ci)在功能(neng)(neng)手(shou)机时代(dai)(dai),NOR FLASH 风靡(mi)一时。2005-2016年(nian)智能(neng)(neng)手(shou)机快速崛起,NAND FLASH 的高密度存储优势逐渐显现,大(da)规(gui)模替代(dai)(dai)NOR FLASH。2016 年(nian) NOR FLASH 市场规(gui)模跌(die)入谷(gu)底。
近年来, NOR FLASH 市场(chang)规模逐渐扩大(da)。当电(dian)子(zi)设(she)备(bei)启动(dong)时,需要(yao)从存储(chu)(chu)芯片内读取系统(tong)信息(xi)并运行,该存储(chu)(chu)芯片需要(yao)满足可(ke)(ke)执(zhi)(zhi)行运行程(cheng)序且(qie)掉(diao)电(dian)后存储(chu)(chu)的(de)数据(ju)不丢失(shi)。RAM 掉(diao)电(dian)后数据(ju)会丢失(shi),而(er) NAND FLASH 无法执(zhi)(zhi)行程(cheng)序,因此 NOR FLASH 应用极其广泛。以(yi)(yi) TWS 耳机(ji)为(wei)代表的(de)可(ke)(ke)穿戴设(she)备(bei)、手(shou)机(ji)屏幕显示(shi)的(de) AMOLED 和 TDDI 技术,以(yi)(yi)及(ji)功能越来越强(qiang)大(da)的(de)车(che)载(zai)电(dian)子(zi)领(ling)域,成(cheng)为(wei)NOR FLASH 市场(chang)空间获得重新增(zeng)长的(de)主要(yao)动(dong)力(li),2016 年开始(shi),NOR FLASH市场(chang)规模逐步扩大(da)。
新(xin)(xin)(xin)兴(xing)厂商进入(ru),主攻 NOR FLASH 。不(bu)同于 NAND FLASH,NOR FLASH 市(shi)(shi)场(chang)出现(xian)了很多相对较小的(de)(de)厂商。2018 年,旺宏(hong)、赛普拉斯、华邦、镁光(guang)、兆(zhao)易创新(xin)(xin)(xin)分占 NOR FLASH 市(shi)(shi)场(chang)闺规模的(de)(de) 21%、21%、21%、18%、11%。2021 年第一(yi)季度(du)旺宏(hong)的(de)(de)市(shi)(shi)场(chang)份额上(shang)升至(zhi) 26%,华邦上(shang)升至(zhi) 25%、兆(zhao)易创新(xin)(xin)(xin)上(shang)升至(zhi) 18%,而镁光(guang)退出前四大(da) NOR FLASH 公司。
▲2006-2019 年全球 NOR FLASH
▲2018 年 NOR FLASH 市场(chang)格(ge)局(ju)
长(zhang)江存储(chu)(chu)的自主开(kai)发(fa) 3D NAND 快速量产,将迎来(lai)收获(huo)期(qi)快速量产,将迎来(lai)收获(huo)期(qi)。2016 年(nian) 3 月 28 日国家(jia)(jia)存储(chu)(chu)器基地(di)在武汉启动,同(tong)年(nian) 7 月 26 日,总投资约 1600 亿(yi)的长(zhang)江存储(chu)(chu)科技有(you)限责任公司(si)正式成立,长(zhang)江存储(chu)(chu)项目(mu)是 2016 年(nian)国家(jia)(jia)大基金单笔出资最大的项目(mu)。公开(kai)资料(liao)显(xian)示,截至目(mu)前长(zhang)江存储(chu)(chu)已在武汉、上(shang)海、北(bei)京等地(di)设有(you)研发(fa)中心,全球共有(you)员工 6000 余人,其中资深研发(fa)工程师约 2200 人。通(tong)过不懈努(nu)力和(he)科技创新(xin),长(zhang)江存储(chu)(chu)致(zhi)力于成为全球领先 NAND 闪存解决方案提供者。
2020 年(nian) 3 月,大(da)基金二期表(biao)示积极支持湖北产业(ye)发展(zhan),将投资 800 亿元左右于(yu)长(zhang)江(jiang)存(cun)储(chu)。此外,2020 年(nian),长(zhang)江(jiang)存(cun)储(chu)宣布 128 层 TLC/QLC 两款产品研发成(cheng)功(gong),且推(tui)出致钛系(xi)列两款消费级 SSD 新品。据(ju)日经社(she)报道,长(zhang)江(jiang)存(cun)储(chu)有望在 2021年(nian)底(di)占据(ju)全球(qiu) NAND 市场份额的 7%。
五、国内存储产业链
随着半(ban)导(dao)体产业(ye)(ye)(ye)东移,我国(guo)(guo)(guo)相关行(xing)业(ye)(ye)(ye)玩家(jia)(jia)近些年成为了国(guo)(guo)(guo)际半(ban)导(dao)体产业(ye)(ye)(ye)链不可或缺(que)的(de)环节,并且我国(guo)(guo)(guo)又是半(ban)导(dao)体消(xiao)费大国(guo)(guo)(guo),国(guo)(guo)(guo)内(nei)需求基(ji)础(chu)坚实(shi)。以下我们(men)来梳理(li)下存储行(xing)业(ye)(ye)(ye)国(guo)(guo)(guo)内(nei)的(de)主要玩家(jia)(jia):
存储制造端: 长江存储、长鑫存储。
武汉长江(jiang)存(cun)储(chu):自研 3D NAND 堆叠工艺(yi),引领全球。计划(hua)总投资约 1600 亿(yi),全球员工已超(chao) 6000 余人,其中资深研发(fa)工程师约 2200人,已宣(xuan)布 128 层 TLC/QLC 两款产(chan)(chan)品研发(fa)成功,且进入加速扩产(chan)(chan)期(qi),目前(qian)产(chan)(chan)能约 7.5 万(wan)片(pian)/月。
合肥长(zhang)鑫存(cun)(cun)(cun)储:DRAM 大(da)(da)厂产能快速建设。计(ji)(ji)划总投资(zi)(zi)超(chao)过(guo) 2200 亿元,已经建立了一(yi)支拥有(you)自主研发实力(li)、工作经验丰富的成建制(zhi)国际化团队,员(yuan)工总数超(chao)过(guo) 2700 人,核心技术人员(yuan)超(chao)过(guo) 500。 2020年 11 月(yue),大(da)(da)基金(jin)等产业(ye)资(zi)(zi)本增资(zi)(zi)长(zhang)鑫母(mu)公司(si) 149 亿,且产业(ye)链预计(ji)(ji)长(zhang)鑫存(cun)(cun)(cun)储17nm 内存(cun)(cun)(cun)有(you)望明年问世,目前(qian)预计(ji)(ji)产能可达 12 万片/月(yue)。
存储芯片设计公司 :兆易创新、澜起科技。
兆易创新(xin):Nor Flash 领(ling)先企业,积(ji)极布(bu)局(ju) NAND 、DRAM 领(ling)域,打开成(cheng)长(zhang)天(tian) 领(ling)域,打开成(cheng)长(zhang)天(tian)花(hua)板。2019 年(nian)公(gong)司(si)存储芯(xin)片营收(shou) 25.56 亿元(yuan)(yuan),历年(nian)闪存芯(xin)片累计出货(huo)超 100 亿颗;研发实力突出,已(yi)积(ji)累 638 项(xiang)授权专利。Nor Flash 全球第三(san),38nm SLC NAND制程(cheng)产(chan)品稳定(ding)量(liang)产(chan)。与长(zhang)鑫存储合作开发 DRAM,2021 年(nian)计划(hua)采购 DRAM 产(chan)品 19.33 亿元(yuan)(yuan),并(bing)投入 3000 万元(yuan)(yuan)于产(chan)品联合开发平台。
澜(lan)起科技(ji):内存接口(kou)芯片全球前三, DDR5 蓄势待发。
2020 年(nian)公司(si)内存(cun)接口芯片营收 17.94 亿元。公司(si)研发(fa)实(shi)力(li)雄厚,发(fa)明的 DDR4全缓冲“1+9”架构被采纳(na)为(wei)国际(ji)标准;且是 JEDEV 固态(tai)技术协会(hui)董事(shi)会(hui)成员,具有(you)重要话语权。已(yi)完成第(di)一(yi)子代 DDR5 RCD 研发(fa),完成小(xiao)批量(liang)出货。拓展配(pei)套电源管(guan)理芯片、温(wen)度传感器、串(chuan)行检(jian)测芯片,力(li)争(zheng)提供一(yi)站式(shi)解决(jue)方(fang)案。预计 2021 年(nian)下半年(nian)实(shi)现 DDR5 上量(liang)。
存储涉及设备类公司:中微公司、北方华创等。
中微公司:国产 CCP 刻蚀龙头,ICP 刻蚀机进入验证期。2020 年公司刻蚀设备收入 12.89 亿元。核心技术人员超 400 人,是国产替代化进程领跑者。CCP 刻蚀设备可应用于 64 层 3D NAND 量产,并正在开发新一
代 128 层关键刻(ke)蚀(shi)产品。ICP 刻(ke)蚀(shi)设备已进入验(yan)证(zheng)期(qi),且继续研发 1Xnm DRAM芯片(pian)和 128 层以(yi)上 3D NAND 芯片(pian)的刻(ke)蚀(shi)需求。2020 年定增 100 亿元,扩(kuo)张产能加(jia)强研发;投资上海睿励检测设备公(gong)司,丰富(fu)产品线(xian)。
北方华(hua)创(chuang):半导体设备(bei)领先(xian)企业,刻(ke)(ke)蚀(shi)、薄(bo)膜(mo)沉积多产品发(fa)展。2019 年公司电子工艺装备(bei) 31.91 亿元,涉及刻(ke)(ke)蚀(shi)机(ji)、薄(bo)膜(mo)沉积设备(bei)、清洗(xi)机(ji)等多种存储(chu)所需设备(bei)。技(ji)术和人(ren)才竞争优势(shi)显著,研发(fa)人(ren)员超 1000 人(ren),先(xian)后完(wan)成 12 寸 90-28nm 制程刻(ke)(ke)蚀(shi)机(ji)公关(guan)工作,PVD、CVD、PVD 技(ji)术储(chu)备(bei)均达28/14nm 节点。14nm 制程刻(ke)(ke)蚀(shi)机(ji)设备(bei)已交付(fu)验(yan)证,将持续推进(jin)对先(xian)进(jin)制程设备(bei)的研发(fa)。
精测(ce)电(dian)子(zi):从 0 到 到 1 ,全(quan)面布(bu)局(ju)半(ban)(ban)导(dao)(dao)体前道(dao)、后道(dao)检测(ce)领(ling)域。2019 年公司(si)在半(ban)(ban)导(dao)(dao)体设(she)备板块(kuai)实现(xian)零的(de)突破,实现(xian)营收(shou) 469.56 万元(yuan),已(yi)基本形成在半(ban)(ban)导(dao)(dao)体检测(ce)前道(dao)、后道(dao)全(quan)领(ling)域的(de)布(bu)局(ju)。国(guo)产化研发进程快(kuai),已(yi)取得 934项专利(li)(li)。合(he)资(zi)武汉精鸿(hong)聚焦 ATE 领(ling)域,有效利(li)(li)用 IT&T 存(cun)储(chu)领(ling)域积(ji)累,加(jia)快(kuai)研发进程,已(yi)实现(xian)小批量订单。定增投资(zi)上海精测(ce) 7.43 亿元(yuan),膜厚产品已(yi)取得批量重复(fu)订单,预计电(dian)子(zi)显微(wei)镜等相关设(she)备将推向市场。
盛美半(ban)导体:单晶(jing)(jing)圆清(qing)洗(xi)设备(bei)龙头(tou),承担清(qing)洗(xi)设备(bei)国产化重任。2020 年(nian)实现营收 1.57 亿(yi)美元。公(gong)司拥有自(zi)主研发的(de) SAPS 和 TEBO 两项(xiang)清(qing)洗(xi)技术,推出的(de) Ults Tachoe 清(qing)洗(xi)设备(bei)可将硫(liu)酸使(shi)用(yong)量降低(di)十(shi)倍(bei)。2021 年(nian) 1 月 8日,首台应用(yong)于大(da)功率半(ban)导体器件制造的(de)新款 12 寸单晶(jing)(jing)圆薄片清(qing)洗(xi)设备(bei)通(tong)过量产要求,提前(qian)验收。总(zong)投资 8.8 亿(yi)元的(de)盛美临港项(xiang)目,计划于 2023 年(nian)竣工并开始试(shi)营,2026 年(nian)将达产 130 台。
沈阳拓(tuo)荆:国内 PECVD 行业翘楚。公(gong)司已(yi)形(xing)成具有资深(shen)经验的国内外专(zhuan)家团(tuan)队(dui),通(tong)过多年技术积(ji)累,累计(ji)申请专(zhuan)利 453 项。12 寸 PECVD 设(she)备(bei) PT-300 是我国首台自主研发的大(da)规模集(ji)成电路专(zhuan)用薄膜生产设(she)备(bei)。3D NAND PECVD 设(she)备(bei)可实(shi)现超过 128 对的 SiO2、SiN多层薄膜堆叠结构,已(yi)出(chu)厂至客户端(duan)。2019 年获立霸股份 1.33 亿元投资,将进一步加快(kuai)对 PECVD 的研发。
华海(hai)清科:首个国(guo)产 CMP 制造(zao)商(shang)。2019 年 CMP 设(she)(she)备营(ying)收(shou) 1.95 亿(yi)元,建立稳定高(gao)效研(yan)发(fa)体系,授权(quan)及发(fa)明专利200 余项。作为国(guo)内唯一实(shi)现(xian)量(liang)(liang)产的 12 英(ying)寸 CMP 供应商(shang),设(she)(she)备已取得(de)量(liang)(liang)产应用(yong),累计出货 43 台。CMP 设(she)(she)备在(zai) 3D NAND 已突(tu)破(po)至 128 层,DRAM 领域突(tu)破(po)至 1X/1Ynm。2020 年开始(shi)科创(chuang)板(ban)上市进(jin)程(cheng),拟募资 3.5 亿(yi)元用(yong)于(yu) CMP 设(she)(she)备的进(jin)一步(bu)研(yan)发(fa)。
存储涉及材料类公司:沪硅产业、鼎龙股份、安集科技等。
沪硅产(chan)业:大硅片(pian)(pian)(pian)国家(jia)队,定(ding)增发(fa)力 300mm 硅片(pian)(pian)(pian)。2020 年实(shi)现(xian)营收 18.11 亿元(yuan)。技术优(you)势显著(zhu),300mm 大硅片(pian)(pian)(pian)和(he)(he) 200mm 及以下半导体硅片(pian)(pian)(pian)认(ren)证(zheng)产(chan)品数量持续增加。认(ren)证(zheng) 300mm 硅片(pian)(pian)(pian)累(lei)计超过 50 种,实(shi)现(xian)了 64 层 3D NAND 产(chan)品验证(zheng),19nm DRAM 芯片(pian)(pian)(pian)和(he)(he) 128 层 3D NAND 产(chan)品正处于认(ren)证(zheng)和(he)(he)研发(fa)中。2021 年 2 月 25 日(ri),定(ding)增募集 50 亿元(yuan),拟(ni)使(shi)用 15 亿元(yuan)用于300mm 高端(duan)硅片(pian)(pian)(pian)研发(fa)与芯片(pian)(pian)(pian)制造(zao),预(yu)计将新(xin)增 30 万片(pian)(pian)(pian)/月可(ke)应用于先进(jin)制程(cheng)的(de)300mm 半导体硅片(pian)(pian)(pian)产(chan)能。
鼎龙股份:抛光(guang)(guang)垫半导(dao)体材料龙头(tou),延(yan)续良好(hao)态势。 2019 年(nian) CMP 抛光(guang)(guang)垫业(ye)务实(shi)现营收(shou) 1233 万(wan)元(yuan)。公(gong)司(si)研(yan)发(fa)实(shi)力雄(xiong)厚,拥有(you)专利500 余项(xiang)。CMP 抛光(guang)(guang)垫产(chan)品(pin)(pin)布(bu)局完(wan)善,成熟制(zhi)(zhi)程产(chan)品(pin)(pin)持续开(kai)拓市场,先进(jin)制(zhi)(zhi)程产(chan)品(pin)(pin)已获(huo)得(de)客户订单。清洗液产(chan)品(pin)(pin)研(yan)发(fa)进(jin)展良好(hao),已向客户推介。2021 年(nian) 1 月15 日(ri)公(gong)告拟投(tou)资 1.67 亿元(yuan)建(jian)设集成电路 CMP 抛光(guang)(guang)垫项(xiang)目(mu),目(mu)标(biao)抛光(guang)(guang)垫年(nian)产(chan)能50 万(wan)片(pian),投(tou)资 2 亿元(yuan)建(jian)设年(nian)产(chan) 1 万(wan)吨集成电路制(zhi)(zhi)造清洗液项(xiang)目(mu)。
安集科技(ji):抛(pao)(pao)光(guang)(guang)液新产(chan)(chan)(chan)品放量。2019 年抛(pao)(pao)光(guang)(guang)液实现营收 2.36 亿元。公司持续加大研发(fa)(fa)投(tou)入(ru),技(ji)术人员(yuan)稳定(ding)增长,已(yi)(yi)获(huo)得 199 项(xiang)发(fa)(fa)明专利,另有 216 项(xiang)发(fa)(fa)明专利申(shen)请已(yi)(yi)获(huo)受理。钨抛(pao)(pao)光(guang)(guang)液已(yi)(yi)有多款产(chan)(chan)(chan)品应用(yong)到(dao) 3D NAND 先进(jin)制程,介电材料抛(pao)(pao)光(guang)(guang)液已(yi)(yi)在 3D NAND 先进(jin)制程中(zhong)(zhong)按(an)计划(hua)进(jin)行(xing)验证。2019 年 IPO 募投(tou)中(zhong)(zhong) 1.2 亿元用(yong)于(yu) CMP 抛(pao)(pao)光(guang)(guang)液生产(chan)(chan)(chan)线(xian)扩建,2020 年前(qian)期研发(fa)(fa)产(chan)(chan)(chan)品受到(dao)客户(hu)青睐,用(yong)量明显上(shang)升(sheng)。
封测端:深科技、华天科技等。
深科技:拟(ni)整合(he)业(ye)务,聚焦存(cun)储(chu)(chu)(chu)半(ban)导体封测(ce)。公(gong)(gong)司拥有 1600 余名技术人(ren)员,是国内最(zui)大(da)的(de)专业(ye) DRAM 内存(cun)芯(xin)片(pian)封测(ce)企业(ye),能够实现(xian)封测(ce)技术自主可控。2020 年 10 月(yue),公(gong)(gong)司公(gong)(gong)告(gao)与大(da)基金二期设(she)立(li)合(he)资公(gong)(gong)司,加码存(cun)储(chu)(chu)(chu)封测(ce)和(he)模(mo)组制造,投资 30.67 亿元建(jian)设(she) DRAM 存(cun)储(chu)(chu)(chu)芯(xin)片(pian)封测(ce)/存(cun)储(chu)(chu)(chu)模(mo)组/NAND Flash 存(cun)储(chu)(chu)(chu)芯(xin)片(pian)封装业(ye)务,以及产(chan)能分别(bie)达 4800 万颗(ke)/246 万条(tiao)/320 万颗(ke)。2021 年 2 月(yue) 24 日,公(gong)(gong)告(gao)称拟(ni)整合(he)通(tong)讯与消(xiao)费(fei)电子业(ye)务,聚焦存(cun)储(chu)(chu)(chu)半(ban)导体封测(ce)。
华天科技(ji)(ji):定(ding)增扩产(chan),提高封(feng)装(zhuang)(zhuang)(zhuang)技(ji)(ji)术。2019 年集成电(dian)路(lu)业(ye)务(wu)实现营收 78.61 亿(yi)(yi)元。公司(si)拥有(you) 2500 余名研(yan)发人(ren)员(yuan),持(chi)续开(kai)展集成电(dian)路(lu)先进(jin)封(feng)装(zhuang)(zhuang)(zhuang)技(ji)(ji)术和(he)产(chan)品研(yan)发,已开(kai)发 3D NAND 存储器 16 层叠层封(feng)装(zhuang)(zhuang)(zhuang)技(ji)(ji)术。2021 年 1 月 20 日,定(ding)增募资中(zhong) 15 亿(yi)(yi)元用于(yu)存储及射频(pin)类集成电(dian)路(lu)封(feng)测产(chan)业(ye)化(hua)项目(mu),将(jiang)形成年产(chan) BGA、LGA 系列集成电(dian)路(lu)封(feng)装(zhuang)(zhuang)(zhuang)测试产(chan)品 13 亿(yi)(yi)只的生产(chan)能力。
智东西认为,中(zhong)(zhong)国(guo)是(shi)全球(qiu)数据(ju)增长最快(kuai)的(de)(de)国(guo)家之一(yi),2019年(nian)大数据(ju)储(chu)量高达9.3ZB,2020年(nian)预计达到(dao)12ZB。而在这海量数据(ju)快(kuai)速增长的(de)(de)背后,是(shi)对(dui)信息存(cun)储(chu)市场需求的(de)(de)快(kuai)速增长。国(guo)存(cun)储(chu)芯片发(fa)展较晚,2016年(nian)以(yi)前行(xing)业几乎没有生产能力,存(cun)储(chu)芯片极度(du)依赖于进口。面对(dui)国(guo)外(wai)企(qi)业在存(cun)储(chu)芯片行(xing)业所拥有的(de)(de)垄断优势,近年(nian)来(lai)中(zhong)(zhong)国(guo)开始在存(cun)储(chu)芯片行(xing)业投入巨资, 加上国(guo)内厂商奋力追赶,已在部分(fen)领(ling)域实现(xian)突破,逐步缩小与(yu)国(guo)外(wai)原厂的(de)(de)差距(ju)。