半导体存储器行业分析报告( 51页)

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目录

1. 存储器周期复苏或将至，存储器厂商有望获取较大的盈利弹性......7

1.1. 存储器周期在半导体细分领域中波动最大，是影响半导体周期变化的主要因素....... 7

1.2. 存储器价格触底回升，周期复苏或将至...... 8

1.3. 存储器厂商有望在新一轮上行周期中获取较大的盈利弹性...... 11

2. 海外巨头主导全球半导体存储器市场，国内厂商加速发展....12

2.1. 半导体存储器市场以DRAM 和NAND Flash 为主，主要晶圆厂采用IDM 模式.......12

2.2. 海外三巨头主导全球DRAM 颗粒市场，DRAM 晶圆设计与制造行业壁垒高.......13

2.2.1. 海外三巨头主导全球DRAM 颗粒市场，国内厂商积极布局利基型市场.....14

2.2.2. DRAM 晶圆设计与制造行业具有极高的技术和资本壁垒.......16

2.3. NAND Flash 颠覆摩尔定律，NAND Flash 晶圆设计与制造行业壁垒高.......18

2.3.1. NAND Flash 颠覆摩尔定律，全球前五大厂商统治NAND Flash 颗粒市场....18

2.3.2. NAND Flash 晶圆设计与制造行业具有极高的技术和资本壁垒......23

2.4. 全球前三大厂商主导NOR Flash 市场，下游应用领域相对分散.....24

2.5. IDM 厂商主导全球存储器模组市场，国内厂商在第三方模组市场崛起.....27

2.5.1. IDM 厂商聚焦大宗市场，第三方存储器模组厂商定位于细分行业市场客制化需求.....27

2.5.2. IDM 厂商主导全球内存条市场，金士顿在全球第三方市场一家独大，国内厂商正在崛起......28

2.5.3. IDM 厂商主导全球NAND Flash 模组市场，国内厂商已在第三方市场崛起.......31

2.5.4. 国内存储器模组厂商不断建立竞争优势，有望持续提升市场份额.....34

3. AIGC 带动HBM 高速成长，新型存储器推动存算一体技术迭代.......35

3.1. 存储墙限制AI 技术的发展和应用......35

3.2. HBM 突破内存带宽与容量瓶颈，AIGC 推动HBM 高速成长.......37

3.3. 新型存储器推动存算一体技术创新与迭代，迎来黄金发展机遇.......40

3.3.1. 相变存储器性能突出，商业化进展不佳.......42

3.3.2. 国际巨头推动磁性存储器商业化快速发展....43

3.3.3. 阻变存储器是实现存算一体的最佳方案之一，众多知名厂商加速推动商业化进程.....45

3.3.4. 美日厂商推动铁电存储器（FRAM）发展....48

3.3.5. 新型存储器推动存算一体技术创新与迭代....49

4. 投资建议.......50

5. 风险提示.......50

图表目录

图1：2000-2023 年全球半导体市场月度销售额情况..... 7

图2：1999-2022 年全球存储器销售额及占半导体销售额比重情况....... 8

图3：1999-2023 年全球半导体不同细分领域销售额同比增速情况....... 8

图4：2016-2023 年DRAM 现货价格走势情况（美元）.... 9

图5：2016-2023 年NAND Flash 现货/合约价格走势情况（美元）...... 9

图6：2020-2023 年全球智能手机季度出货量情况....... 10

图7：2018-2023 年全球PC 季度出货量情况...... 10

图8：2008Q4-2023Q3 年全球主要存储器厂商毛利率与净利率情况....11

图9：半导体存储器分类图....... 12

图10：2021 年全球半导体存储器细分市场占比情况....... 12

图11：2022 年全球存储器市场需求地区分布情况 ....... 13

图12：存储器产业链结构图 ..... 13

图13：DRAM 存储单元内部结构图...... 14

图14：DRAM 芯片内部架构图 ..... 14

图15：DRAM 分类结构图 .... 14

图16：主要SDRAM 技术演进情况 ...... 15

图17：2018-2022 年不同DRAM 类型应用占比情况 ....... 15

图18：2016-2022 年全球DRAM 市场规模情况 ...... 15

图19：2021 年全球DRAM 颗粒市场竞争格局情况 ..... 16

图20：2018-2021 年全球DRAM 下游市场占比情况 ....... 16

图21：2010-2022 年全球主要 DRAM 晶圆原厂年度固定资产投资及预测（亿美元/年） . 17

图22：全球前三大DRAM 晶圆原厂工艺制程技术发展路线图 .... 17

图23：DRAM 内部结构图 .... 18

图24：DRAM 工艺制程微缩发展及预测 ...... 18

图25： 基于浮栅技术和电荷俘获技术的NAND Flash 存储单元内部结构图 ...... 19

图26：2013-2022 年NAND Flash 价格趋势情况 .... 19

图27：2014-2032 年NAND Flash 存储密度及预测情况 ..... 19

图28： NAND Flash 扩展存储容量的四种途径 ....... 20

图29： NAND Flash 根据工艺技术的分类情况 ....... 20

图30：NAND Flash 根据空间结构的分类情况 ..... 21

图31：美光3D NAND Flash 规划不断提升堆叠层数 ...... 21

图32： 2012-2022 年全球NAND Flash 市场规模情况 ....... 21

图33： 2021 年全球NAND Flash 颗粒市场竞争格局情况 ...... 22

图34： 2018-2021 年全球NAND Flash 市场下游应用领域情况 .... 22

图35： 2017-2024 年全球SLC NAND Flash 市场规模及预测情况 .... 23

图36：2010-2022 年全球主要NAND Flash 晶圆原厂年度固定资产投资及预测（亿美元/年）...... 23

图37：存储单元不同存储数位量每个存储状态的电子数量情况 ...... 24

图38：全球前五大NAND Flash 厂商技术路线情况 .... 24

图39：3D NAND Flash 制造挑战..... 24

图40：NOR Flash 内部的布线和结构 ...... 25

图41：NAND Flash 内部的布线和结构 .... 25

图42：ETOX 工艺存储单元内部结构图 ...... 25

图43：SONOS 工艺存储单元内部结构图 .... 25

图44：2015-2021 年全球NOR Flash 市场规模情况 ....... 26

图45：2018-2020 年NOR Flash 主要厂商市场份额情况 .... 26

图46：2018-2021 年全球NOR Flash 下游市场占比情况 .... 27

图47：DRAM 模组产业链结构图 ..... 28

图48：NAND Flash 模组产业链结构图 .... 28

图49：DRAM 颗粒在手机主板应用示意图....... 29

图50：内存条在PC 上应用示意图 ....... 29

图51：PC DDR5 内存条结构图 ....... 29

图52：服务器DDR5 内存条结构图 ..... 29

图53：2018-2021 年全球第三方内存条市场规模情况 ..... 30

图54：2022-2028 年全球内存条出货量预测（百万支） ..... 30

图55：2023 年618 器件光威内存条销量突破10 万支 .... 31

图56：光威32GB DDR5 6400 内存条具有较高性价比 ....... 31

图57：2021-2028 年全球内存接口芯片及配套芯片市场规模预测情况 ....... 31

图58：2018-2021 年全球NAND Flash 主要产品形态市场规模占比情况.... 32

图59：SATA 接口固态硬盘内部结构图 .... 32

图60：eMMC 内部结构示意图 ..... 32

图61：2022-2028 年全球固态硬盘出货量预测情况..... 32

图62：2022 年全球消费级与企业级SSD 出货量占比情况 ...... 32

图63：2021 年全球固态硬盘市场份额情况...... 33

图64：2021 年全球第三方固态硬盘市场份额情况 ....... 33

图65： 2021 年全球eMMC 及UFS 市场份额情况 ..... 33

图66： 2021-2027 年全球NAND Flash 主控芯片市场规模预测 .... 34

图67：2021-2027 年全球NAND Flash 主控芯片市场IDM 厂商与第三方主控芯片厂商市场份额预测情况 .... 34

图68：2021 年全球第三方NAND Flash 主控芯片厂商市场份额情况 ..... 34

图69：冯诺伊曼架构示意图 ..... 36

图70：现代计算系统存储器结构及存储墙 ....... 36

图71：处理器性能进步受到存储器传输数据能力的阻碍 ..... 36

图72：AI 大模型训练数据量呈指数级增长....... 37

图73：ChatGPT 工作原理 ....... 37

图74：AI 大模型的参数量与GPU 内存容量的增长趋势 ...... 37

图75：GPU 的计算能力与传输带宽的增长趋势 ...... 37

图76：AMD GPU 上HBM 应用3D 示意图 ...... 38

图77：HBM 与GDDR5 性能参数比较 ..... 38

图78：DRAM 裸片之间用TSV 技术连接示意图 ...... 38

图79：HBM 与GDDR5 相比面积更小、离GPU 更近..... 38

图80：SK 海力士四代HBM 产品规格比较 ...... 39

图81：2022-2024 年各代HBM 产品市场需求占比情况 ...... 39

图82：美光DRAM 技术路线情况 .... 39

图83：三星DRAM 技术路线情况 .... 39

图84： 2022 年全球HBM 市场竞争格局情况 ..... 40

图85：2022-2026 年全球AI 服务器出货量预测情况 ....... 40

图86：2023-2024 年全球HBM 市场规模预测情况 ...... 40

图87：存储器的技术演进路线主要取决于应用场景的变化 ...... 41

图88： 4 种新型存储器参数对比 ..... 41

图89：PCM 原理 ...... 42

图90：集成在ST MCU 中的嵌入式 PCM 内部结构示意图 ..... 42

图91：3D XPoint 工作原理示意图 ....... 42

图92：磁隧道结的核心结构及隧穿磁阻效应 .... 43

图93：MRAM 原理图 ....... 43

图94：eMRAM 与eFlash 相比性能突出 ...... 44

图95：MRAM 的发展现状 .... 44

图96：MRAM 的4 大应用领域 .... 45

图97：2020-2026 年嵌入式MRAM 的市场规模 ...... 45

图98：ReRAM 原理 ..... 46

图99：Crossbar ReRAM 的电阻切换机制 ....... 46

图100：Crossbar 的新型3D 堆叠ReRAM ...... 46

图101：ReRAM 应用于计算单元构建存算一体架构应用示意图 ..... 47

图102：使用ReRAM 实现边缘 AI 推理单芯片解决方案 .... 47

图103：FRAM 原理 ..... 48

图104：FRAM 内部结构图 ...... 48

图105：FRAM 应用场景广泛 ....... 49

图106：新型存储器为实现存算一体解决方案之一 ...... 49

表1：本轮下行周期海外存储龙头厂商产出及资本支出调整计划情况...... 10

表2：2021 年全球第三方内存条供应商市场竞争格局情况 ...... 30

表3：国内主要存储模组厂商竞争优势比较情况 ...... 35