存储行业深度报告：存储行业景气度拐点已至，AI／国产化／需求复苏带来新周期240312

存储行业景气度拐点已至，AI/国产化/需求复苏带来新周期 银河证券电子团队 分析师：高峰：gaofeng_yj@chinastock.com.cn分析师登记编码：S0130522040001王子路：wangzilu_yj@chinastock.com.cn分析师登记编码：S0130522050001 核心观点 ⚫存储行业市场规模超千亿，是半导体产业的主要细分市场，DRAM和NAND为当前主流。22/21/20年全球存储市场规模分别为1392/1534/1175亿美金，占半导体规模的比例分为别24%/28%/27%，是全球第二大细分品类，其中DRAM和NANDFlash是最主流的半导体存储器，市场规模占比超过95%。DRAM技术发展方向逐步向高传输速率和低功耗方向发展，在技术节点上，DRAM原厂正逐步向物理极限制程演进；NAND存储主要趋势为向高密度存储和3D堆叠演进，在堆叠层数上，三星预期将在2024年生产超过300层的第九代V-NAND闪存，堆叠层数仍在持续突破。 ⚫从存储芯片来看，3-4年时间约为一个完整周期，AI需求正在创造行业第五轮周期起点。从2000年之后，存储行业周期表现明显，电子消费品的创新能快速提升存储芯片的整体需求，以2000、2009、2017年为例，是互联网时代、移动互联网、云计算大规模投入的三个重要窗口期。而2004年和2020年的PC迭代与手机的换机周期导致市场反弹较为疲软，同时在各个周期环节中，供给端的缩量增价等行为往往滞后于需求的快速爆发，因此在价格周期底部布局能够获得较大弹性。从当前窗口期来看，AI服务器、AI PC、AIMobile等需求快速提升，对于云端和边缘端的存算力均在提升，目前行业的第五轮周期起点已确认。 ⚫供需格局逐步改善，存储芯片价值稳步提升。23H1三星、SK海力士、美光、西部数据和铠侠等厂商纷纷宣布减少产能，厂商降低关于存储业务的资本性支出。各大厂商不约而同的减产计划促使存储周期提前，在存储需求不断扩大的前提下，存储芯片的价格将会上升，提前进入复苏周期。供给端减产持续，供应缺口预期在24Q2到来。目前根据测算，自2023年起，海外厂商的产能利用率和资本支出已显著减少，存储芯片价值稳步提升。 ⚫AIServer、AIPC、AIMobile持续放量，存储市场迎来新发展机遇。PC端AI发展由软硬件协同驱动，2022年ChatGPT开启了AI大模型浪潮，AI应用场景日渐丰富,AIPC的发展正朝着“计算+存储+传感”全面扩展,随着计算和传感性能的提升，存储需求也随之增长，尤其是对内存容量的需求。生成式AI模型，如LLaMA模型，对内存的要求很高。例如，70亿参数的LLaMA模型FP16版本大小约为14GB，而现有的移动设备内存通常不到10GB。在服务器领域，算力芯片带来HBM的需求快速增长，TrendForce数据显示，高端AI服务器GPU普遍采用HBM，预计2023全球HBM需求将增长近60%，达2.9亿GB，2024年再增30%。美光推出最新HBM3Gen2内存样品，速度达1.2TB/s，8高堆栈24GB容量，采用1β制造工.艺。与HBM2E相比，每瓦性能提高2.5倍。 投资建议与风险提示 ⚫投资建议存储芯片赛道属于高成长强周期行业，我们认为现在当下时点是存储芯片赛道下一轮周期的新起点，在AI/国产化/需求复苏叠加数字经济对存力的需求不断抬升的背景下，看好国内存储产业链相关上市公司的投资机遇。建议关注存储芯片设计公司兆易创新、北京君正、澜起科技、东芯股份、聚辰股份、普然股份、恒烁股份、国科微，模组厂商关注江波龙、德明利、朗科科技、佰维存储，关注相关产业链封测厂商深科技、长电科技、通富微电等。 金融报国•客户至上⚫风险提示下游市场需求不及预期的风险；存储类新技术研发不及预期的风险；下游客户拓展不及预期的风险；IC设计厂商上游晶圆厂价格波动的风险； 目录----------------CONTENTS--------01存储芯片千亿市场规模，DRAM和NAND为主流品类02多轮周期嵌套，AI需求正在创造行业第五轮周期起点03供需格局逐步改善，存储芯片价值稳步提升04国内各领域均有厂商布局，关注优质国内存储厂商05投资建议与风险提示 PART 存储芯片千亿市场规模，DRAM和NAND为主流品类 1.1信息储存媒介不断变化，NAND和DRAM为当前主流 ⚫上世纪60年代，ICT产业不断发展，存储芯片行业萌芽。当时主要产品是超低容量DRAM芯片，用于计算机内存。70年代，EPROM和EEPROM芯片问世。这一阶段信息产业呈现“低基数高增速”发展，数据存储需求较小，仅数十亿美元市场规模。 ⚫90年代开始，NOR Flash芯片崛起，用于存储固件和数据。NOR Flash与DRAM形成存储芯片市场的两大支柱。总体市场规模达数百亿美元。 ⚫21世纪以来，NAND Flash迅猛发展，用于固态硬盘等大容量存储。NAND Flash与DRAM并驾齐驱，共同主导存储芯片市场。同时，NOR Flash市场地位被NAND Flash取代，存储芯片市场规模已达到近千亿美元。 资料来源：CFM,中国银河证券研究院 资料来源：Cambridge Core,中国银河证券研究院 1.1信息储存媒介不断变化，NAND和DRAM为当前主流 ⚫存储行业市场规模超千亿，是半导体产业的主要细分市场。22/21/20年全球存储市场规模分别为1392/1534/1175亿美金，占半导体规模的比例分别为24%/28%/27%，是全球第二大细分品类。 ⚫半导体产业中，存储行业的周期波动大。存储的周期性与全球半导体整体周期性走势一致，但波动性远大于其他细分品类。 资料来源：WSTS，中国银河证券研究院 1.1信息储存媒介不断变化，NAND和DRAM为当前主流 ⚫存储芯片主要可分为易失性存储芯片（RAM）和非易失性存储芯片（ROM）。 ⚫RAM为随机存储器，断电后不会保存数据，主要产品包括SRAM和DRAM。ROM是一种存储固定信息的存储器，主要包括EEPROM（带电可擦可编程只读存储器）、Flash (闪存芯片)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)等 1.1信息储存媒介不断变化，NAND和DRAM为当前主流 ⚫在存储行业产品的市场占有率方面，DRAM以超过50%的份额稳居第一，紧随其后的是NAND，占比约为35%。Nor产品则保持稳定，维持着约2%左右的市场份额。其他产品如EEPROM和SRAM等则各自占据约1%的市场份额。 ⚫DRAM：是一种动态随机存取存储器，它使用电容来存储数据。DRAM需要周期性地刷新数据 ⚫FLASH：是一种非易失性存储器，它使用浮动栅电容来存储数据。 资料来源：WSTS，中国银河证券研究院 1.1信息储存媒介不断变化，NAND和DRAM为当前主流 ⚫在存储行业，市场集中度较高。主要是由于几家大型半导体公司掌握了大部分市场份额。DRAM（动态随机存取存储器）和NANDFLASH是存储行业的两个主要细分市场。 ⚫2023年的DRAM市场中，三星和SK海力士合计共占比约67%的市场份额，美光占比28.5%，剩余不到10%的市场份额由南亚、华邦等厂商占据。 ⚫2023年的NAND FLASH市场中，三星和SK海力士共占比49.5%的市场份额，铠侠占比21.6%，美光占比10.3% 资料来源：闪存市场,中国银河证券研究院 资料来源：TrendForce,中国银河证券研究院 资料来源：闪存市场,中国银河证券研究院 1.2 DRAM发展路径：向传输高速、低功耗演进 ⚫DRAM自上世纪六十年代问世以来，一直在电子行业中扮演着至关重要的角色。这种存储技术通过存储托盘在电容器的状态来实现存储数据，具有高密度和相对密度的优势。⚫在发展过程中，按照应用场景，DRAM分成标准DDR、LPDDR、GDDR三类。JEDEC定义并开发了这三类标准，以帮助设计人员满足其目标应用的功率、性能和尺寸要求。⚫同时，多年来各类型内存技术随着市场需求创新迭代，同时也在这个过程中不断衍生出新的技术品类，比如HBM、LPCAMM等，驱动DRAM行业持续向前。图11：DRAM结构图图12：DRAM供给需求产链 1.2 DRAM发展路径：向传输高速、低功耗演进 ⚫1）DDR：即DDR SDRAM，又称双倍数据率同步动态随机存取存储器，它可以在一个时钟读写两次数据，这样就使得数据传输速度得以加倍。在性能和成本优势下，DDR SDRAM成为了目前电脑和服务器中用的最多的内存。从DDR的发展进度来看，“性能”和“成本”始终在不断权衡中不断跌打，在频率和多通道上发展，追赶计算核心的性能。 ⚫从1998年三星生产出最早的商用DDR SDRAM芯片到现在，已经过去了20多年，DRAM内存市场一直在发展，从最早的128MbpsDDR到DDR2、DDR3、DDR4，到目前市场主流的6400Mbps的DDR5，每一代DDR的数据速率都翻倍增长。 ⚫在DDR5内存刚成为主流不久，三星又率先开始了下一代DDR6内存的早期开发，并预计在2024年之前完成设计。 资料来源：yole，中国银河证券研究院 1.2 DRAM发展路径：向传输高速、低功耗演进 ⚫2）LPDDR：低功耗双数据速率同步动态随机存取内存的缩写，经历了多个版本的发展，2006年LPDDR1代版本首次推出，主要用于早期移动设备，提供低功耗和高性能存储产品，后续不断迭代，电压逐步降低，频率稳步提升。 ⚫LPDDR产品减少通道带宽以及降低输出频率，达到在移动端设备最为适合的体积和工号，主要用于智能手机、笔记本电脑和部分工业场景。目前LPDDR5由JEDEC协会重新定制，转向最高16 Bank可编程和多时钟体系结构，目前LPDDR5产品在移动端设备渗透率已达50%以上，在智能手机更高性能和容量需求情况下，是三星电子、SK海力士以及美光三家内存巨头在全球LPDDR5X这一最新技术领域的激烈竞争。 1.2 DRAM发展路径：向传输高速、低功耗演进 ⚫3）GDDR：（Graphics DDR，绘图用双信道同步动态随机存取内存）是为了设计高端显卡而特别设计的高性能DDR存储器规格，其有专属的工作频率、时钟频率、电压。GDDR与一般DDR不能共用，时钟频率更高，发热量更小，一般用于面向需要极高吞吐量的数据密集型应用程序，例如图形相关应用程序、数据中心加速和AI。 资料来源：半导体行业观察，电子发烧友，中国银河证券研究院 1.2 DRAM发展路径：向传输高速、低功耗演进 ⚫高传输速率和低功耗是未来DRAM发展的方向。可以看到，最新一代DDR5拥有超高频宽及低功耗优势，不仅传输速率能增加50％，工作电压亦由DDR4的1.2V下降至DDR5的1.1V，能够提高整体系统能源效率。此外，DDR5模块配置电源管理IC，直接单独在DIMM模块上执行电源控制，能够获得更加稳定的电源，并具备较佳的讯号完整性，进而优化能源效率。 ⚫在技术节点上，厂商正逐步极限物理制程演进。在DRAM技术方面，美光推出1β（1-beta）制程技术应用于16Gb容量版本的DDR5内存。美光1β DDR5 DRAM在系统内的速率高达7,200 MT/s，现已面向数据中心及PC市场的所有客户出货。基于1β节点的美光DDR5内存采用先进的High-K CMOS器件工艺、四相时钟和时钟同步技术，相比上一代产品，性能提升高达50%，每瓦性能提升33%。 资料来源：TechInsights，中国银河证券研究院 1.2 DRAM发展路径：向传输高速、低功耗演进 ⚫未来DRAM有两种发展路径： ⚫其一，基于现有DRAM技术，堆叠多芯片，高带宽存储器（HBM）的高级封装方式。常见HBM层数4/8，即将达到16层。虽封装成本高，但适合高内存需求应用，如人工智能。 ⚫其二，单片堆叠DRAM是另一选择，是所有厂商的终极目标。单片堆叠