B体育逻辑、存储芯片产业作为半导体两大核心赛道,目前我们已经在逻辑芯片赛道上失了先机,那么,在存储芯片赛道上能否扳回一城呢?
今年初,对美光公司在华销售产品,网络安全审查办公室作出不予通过网络安全审查的结论,国内关键信息基础设施的运营者应停止采购美光公司产品。
这次反制措施是在国内弱势半导体产业链,而且还是终端存储芯片产品,是不是表明在存储芯片领域,国内有能力保证自身供应链的稳定与发展,从而让监管层有信心提升安全因素权重。
据美国半导体协会统计,2022年半导体行业销售额为5740亿美元,存储芯片销售额为1298亿元,占比22.61%,而这还是相关存储产品降价后的结果,可以看得出来,存储芯片占据半导体产业链四分之一左右的市场份额,在半导体所有子赛道中,仅次于逻辑芯片。
存储器品类繁多B体育,分为光学存储器(DVD、CD)、半导体存储器、磁性存储器(磁带、机械硬盘等),由于光学、磁性存储器容量小、速度慢等缺点影响,已经逐渐被市场淘汰,现在主流的存储行业中以半导体存储器为主。如图表1所示,半导体存储器根据断电后是否丢失数据,分为易失型存储和非易失型存储,其中,易失型存储有SRAM(静态随机存取存储器)、DRAM(动态随机存取存储器)、FRAM(铁电存储器)等,非易失型存储有FLASH(闪存,可分为NOR、NAND两种类别)、EEPROM(带电可擦可编程只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)等。
1950年附近,美国半导体产业在全球拥有着先发优势,英特尔、德州仪器、美光为代表的美国企业在存储芯片掌控着主导地位,随后,日本举国之力攻克相关技术,在成本和性能方面开始领先美国厂商,导致在上世纪80年代开始,存储芯片行业逐步向日本转移,NEC、日立、富士通为代表的日企开始崛起B体育,上世纪末,日本经济泡沫严重,同期韩国开始加大存储芯片行业的资本投入,存储产业开始向韩国转移,铸就三星、SK海力士等韩企辉煌时刻,此外,中国台湾地区以特殊代工模式也抢占了一部分市场份额。
在存储芯片产业每一次跃迁中,均可发现“制”的身影,如今,中国同样举全国之力发展存储芯片产业,在新一轮产业转移中,有望复刻跃迁历史。
当下,在存储芯片小众赛道上,国内的技术优势及市场份额均处于全球前列位置。比如,NOR FLASH领域,兆易创新(603986.SH)全球排名第三,相关产品容量多达16种,涵盖512KB至2GB,其工艺制程为55nm。EEPROM领域,聚辰股份(688123.SH)相关产品在智能手机摄像头、液晶面板、计算机及周边等细分领域里拥有领先优势,正逐步切入工业控制、通讯、汽车级EEPROM竞争领域,据测算,全球市占率在前三位置。SRAM领域,北京君正(300223.SZ)通过收购和自身持续研发,同样在该领域里建立了技术优势,据Omdia统计,2022年公司SRAM产品收入在全球市场中位居第二位。
存储芯片小众赛道目前国内已经奠定了第三次产业转移格局,然而,这些小众赛道合计收入才占据了整个存储芯片行业收入3%左右,余下的基本由DRAM和NAND Flash两个大赛道产品瓜分了,那么,在主流的存储市场中,中国企业又呈现怎样的市场格局?
现代计算机体系中,DRAM属于二级存储,根据应用场景不同,DRAM可分为DDR、LPDDR和GDDR三个系列,其中DDR主要运用在电脑、服务器领域,量产产品已经迭代至14nm DDR5,单个内存条容量可达64GB。LPDDR主要运用在智能手机上,相比DDR,该产品在功耗、尺寸、低电压等方面做出了更大优化,量产产品已经迭代至LPDDR5X,GDDR则主要运用在专业图形应用程序上,目前迭代至GDDR6。根据statsta数据,全球DRAM主流市场几乎由三星、SK海力士和美光所垄断,其合计市场占有率超95%B体育,国内相关厂商正奋起直追,合肥长鑫已经能够量产17nm DRAM,但距离国际厂商还存在一定技术差距。在落后产能方面,随着国际厂商第二、三代产能的退出,国内相关DRAM产品份额将缓慢提升。
另外,人工智能、超级计算机的快速发展也促进了DRAM技术的升级,在高算力需求带动下,DRAM衍生出的HBM(High Bandwidth Memory,高带宽内存)技术深受市场追捧,这是一种将多个DDR芯片堆叠在一起后和GPU封装在一起的新技术,有效打破二、三级之间“存储墙”制约,能够实现大容量,高位宽的DDR组合阵列,韩国的SK海力士与三星公司是该领域里的领军企业,目前技术已经迭代至HBM3,而国内企业在该领域的布局仍旧处于空白阶段。
由于低成本、大容量、较优的响应速度等特性影响、NAND Flash成为了当下非易失型存储的主流解决方案。根据闪存颗粒存储密度不同,NAND Flash又可分为SLC、MLC、TLC和QLC四大类,从左往右对比B体育,其单位存储容量快速扩大,但相应的使用寿命也在持续减少,因此,对可靠性、稳定性及耐用性有较高的行业,比如航天航空、军工、通信等领域会使用SLC类闪存,而日常消费级产品一般使用的是TCL类闪存,往后随着技术升级,将迭代至QLC类闪存。
在上述技术基础下,为了实现更高容量、性能和更低功耗,半导体厂商都是往着更先进制程工艺迭代发展,力求在同样面积下装下更多基础单位容量,但是闪存单元格参数只能缩小至一定尺寸,若是继续迭代更先进工艺,其成本非常昂贵,不具备经济效益,为此,相关厂商给出的解决方案是3D堆叠,在平面发展经济效益低情况下,通过立体堆叠来实现高性能、高容量、低功耗目标。
现阶段,NAND Flash市场依旧是海外厂商垄断,市场前三大厂商分别是三星、铠侠和SK海力士,合计市占率约为65%,相比DRAM市场格局,NAND Flash市场垄断地位有所下降。从产能结构看,美光量产产能开始转向176层,其他厂商基本停留在128层,国内长江存储NAND工艺也处于128层,基本赶上了国际先进水平。
整体而言,在小众存储领域里,国内相关企业技术已经达到了国际先进水平,而在主流存储市场里,NAND Flash市场格局要好于DRAM市场B体育,若是不考虑高端市场运用,则现阶段基本可以实现国产替代。