电子行业专题：存储行业景气度持续上行，深度受益生成式AI产业浪潮

2024年07月19日 电子 证券研究报告 存储行业景气度持续上行，深度受益生成式AI产业浪潮 投资评级领先大市-A维持评级 存储芯片是半导体的重要品类，2024-2025年市场规模有望快速增长。据WSTS数据，2023年全球半导体市场规模约为5269亿美元，其中存储器芯片市场规模约为923亿美元，占比约18%。据2024年6月份WSTS预测数据，2024-2025年全球半导体市场规模为6112亿、6874亿美元，其中存储芯片市场规模1632亿、2043亿美元，占比约27%、30%，增速远高于其他半导体品类。 首选股票目标价（元）评级 存储产业经历“美—>日—>韩”的变迁，未来十年是中国存储的黄金十年。全球存储产业经历了两轮大的产业变迁，目前三星、海力士、美光等扮演重要角色；2016年，随着合肥长鑫、长江存储相继成立，中国大陆参与全球大宗DRAM、NAND FLASH产业角逐。我们认为，DRAM和NAND FLASH作为半导体领域的两个重要大宗品，在众多IC品类中属于“单一大料号”，对资本开支要求高，且制造属性相对较强。随着国内企业近几年的技术持续攻关，国家大基金等产业资本的重点扶持，且我国在手机、PC、新能源汽车等终端领域构建的全球优势，待国产存储芯片的产品力达到临界点后，渗透率有望加速提升。 马良分析师SAC执业证书编号：S1450518060001maliang2@essence.com.cn 竞争格局较好，供给收缩助力价格快速反弹。2022Q4开始，受下游需求不景气影响，三星、海力士、美光等龙头企业经营毛利率转负，随后经历了较为严重的亏损。根据Trendforce数据，三星、海力士的稼动率从2022Q4的100%，分别下降到2023Q3的73%、81%，供给收缩带来价格的快速反弹，国内存储模组厂商同步受益低价颗粒库存，2024H1盈利效应明显。我们认为，以DRAM领域为例，2023年CR3企业全球市占率约96%，龙头企业有能力、有意愿在未来的景气周期中充分盈利，以弥补此前下行期的经营亏损，并为未来的资本开支做好准备。 吕众分析师SAC执业证书编号：S1450524040001lvzhong@essence.com.cn 相关报告 Robotaxi商业化提速，多家企业加速布局无人驾驶2024-07-14国产AI大模型应用有望提速，三星24Q2利润同比增长近15倍2024-07-07硬科技自主可控大有可为，美光FY24Q3业绩略超预期2024-06-30HarmonyOSNEXT打造AI新体验，“科创板八条”助力硬科技创新2024-06-23AIiPhone时代开启，半导体产业景气周期向上2024-06-16 生成式AI对数据吞吐速度有刚性需求，HBM成为算力发挥的瓶颈因素之一，HBM的大幅扩产、对晶圆的高消耗会显著挤压传统DRAM产能。HBM成为算力芯片的带宽瓶颈因素，海力士、三星、美光正加大HBM3e/4等技术研发及扩产力度，美光称在同一节点生产同等容量的情况下，HBM3e内存对晶圆量的消耗是标准DDR5的三倍。2024年5月份，高盛上调24-26年HBM市场规模预测值到150亿、230亿、300亿美元。 生成式AI在终端的落地，有望缩短手机、PC换机周期，且端侧单机存储容量会显著提升。根据集邦咨询数据，23年手机/PC/服务器对DRAM消耗分别占比36.7%/12.5%/37.2%，单机平均容量分别为6.2GB/10.6GB/611.2GB。20/21年受疫情等因素影响，PC/手机迎来换机小高峰，至今大部分产品已到产品生命周期末端。 一方面，受换机周期、Windows新系统推出、AI赋能等因素影响，终端设备的换机周期有望大幅缩短：近期，Morgan Stanley预测,PC换机周期乐观估计从2023年的4.8年缩短至2026年的3.5年，IPhone的换机周期乐观估计从2024年的4.8年缩短至26年的4.0年。另一方面，单机存储用量也会显著增加：1B（10亿）int8精度(1 Byte)模型参数在未压缩情况下，仅存储即需要1GBDRAM，手机厂商研发模型参数在数十至数百亿间。根据产业调研情况，苹果AI功能对DRAM的要求或许是至少8GB/单机，安卓手机旗舰机型普遍高于12GB/单机，AI PC有望提升至32GB/单机。同时，生成式AI对训练及推理生成数据量需求提升，也会增加NAND Flash用量提升；耳机、手表、AR眼镜等AIOT设备的渗透率有望提升，NOR Flash等用量也会增加。 存储产业的投资逻辑，总结如下：1）供给侧：一是龙头企业下行期亏损严重，盈利意愿强，减产效果明显；二是HBM等结构性扩产并挤压部分传统产能，DDR5渗透率提升，以及CXL、存算一体等新技术方向。2）需求侧：一是AI服务器对HBM等需求增量明显，二是手机/PC换机周期缩短、AIoT渗透率提升且单机用量增加。3）国产品牌竞争力迅速提升，设计、制造、模组、分销等全产业链条的国产替代进程有望加速。 产业链相关标的：兆易创新、澜起科技、北京君正、普冉股份、东芯股份、聚辰股份、恒烁股份、江波龙、佰维存储、德明利、香农芯创、通富微电、赛腾股份、朗科科技、万润科技、同有科技、深科技、精智达、雅克科技、华海诚科、江丰电子、协创数据等。 风险提示：AI产业化进程不及预期，应用迟迟无法落地，商业模式闭环迟滞；国产替代进程不及预期，高端品类的产品推出速度不及下游需求迭代速度。 内容目录 1.存储行业百花齐放，DRAM和NAND备受关注.....................................51.1.存储芯片种类丰富，不同芯片各有所长...................................51.2.国产存储奋起直追，中国企业有望在全球扮演重要角色.....................71.3. DRAM和NAND市场份额占比最大，竞争格局相对集中........................81.3.1. DRAM和NAND Flash占剧超95%市场份额.............................81.3.2. DRAM市场三大巨头垄断，中美为主力市场...........................91.3.3. NAND供给格局相对分散，市场竞争相对激烈........................101.3.4.其他芯片产品市场规模小，业内厂商布局分散.......................101.4. DRAM分类繁多，海外技术迭代迅速......................................111.4.1. DDR5取代DDR4逐渐成为市场主流，HBM受益AI需求快速增长.........111.4.2. DRAM技术持续迭代，进入10nm时代...............................121.5. NAND堆叠层数取得重大突破，国内厂商奋起直追..........................121.6. NOR FLASH技术及产业演进方向.........................................142.存储行业周期特点显著，供需共同发力推动市场进入上行通道....................152.1.主流产品市场规模周期性波动显著，疫情催生需求上行....................152.2.智能手机、PC、AI服务器为主要需求市场，三方新需求带动市场发展........162.3.海外大厂去库存初具成效，存储价格逐步回暖............................193. HBM技术带来内存升级，突破AI训练算力瓶颈.................................213.1. AI算力需求持续增长，传统内存方案受限................................213.2.工作原理及加工工艺..................................................233.3.龙头企业加速技术迭代，市场规模快速提升..............................244.终端AI不断优化，DDR需求有望增长.........................................265.其它产业及技术趋势........................................................295.1.传统体系结构限制存算性能，存算一体架构成为未来主流方案..............295.2. CXL技术突破“存储墙”限制，内存使用效率进一步提高...................316.产业链相关标的............................................................347.风险提示..................................................................35 图表目录 图1.存储芯片分类............................................................5图2. DRAM产品三星DDR5.......................................................6图3. NAND和NOR的区别........................................................6图4. 2023年存储芯片市场份额..................................................9图5. 2023Q4 DRAM+NAND全球市场份额............................................9图6.全球半导体主要品类市场规模..............................................9图7. 2020-2024Q1分季度全球DRAM市场规模(亿美元)............................10图8. 2023年全球DRAM厂商市场份额............................................10图9. 2020-2024Q1全球NAND Flash市场规模(亿美元)............................10图10. 2023年全球NAND Flash厂商市场份额.....................................10图11.海力士HBM 3外观......................................................11图12.美光HBM3E外观........................................................11图13.内存厂商路线图........................................................12图14.闪存供货商技术进程....................................................13图15.美光（存储IC代表）、亚德诺（模拟IC代表）毛利率波动情况...............15 图16.全球手机销量数据（亿部）..............................................17图17.历年Q2全球主要手机品牌销量占比及变化.................................17图18.主要手机厂商终端AI模型