Ps. 这应该是一篇去年三季度的文章，字数太多没发出来 ，补发一下。

本文将分为以下5部分。

1.    存储器件的背景介绍及技术演化。

2.    技术壁垒和市场分析。

3.    催化及机遇。

4.    个股调研。

5.    附录

系列文章：

系列1，在废墟上重建-综述：【龙腾24】半导体新年投资指南1，在废墟上重建-综述 

系列2，次新半导体：【龙腾24】半导体新年投资指南2，次新半导体 

新年回馈链接：【新年礼物系列】半导体24投资指南和礼物 

存储芯片万字复盘补发1：【龙腾24，补】存储芯片~量价齐升趋势启航part1（万字产业长文） 

存储芯片万字复盘补发2：【龙腾24，补】存储芯片~量价齐升趋势启航part2（万字产业长文）

全文主要参考：

东海证券-半导体行业深度报告（二）：存储市场柳暗花明，国产替代未艾方兴-230906

一．  存储器件的背景介绍及技术演化。

本章中我们将简单论述存储器件的背景及其技术演化，包括计算机系统的逻辑架构，及存储器件的分类等。

主要引用：

计算机存储历史，https://www.chinastor.com/history/

冯.诺依曼，https://zhuanlan.zhihu.com/p/136748306

RAM、ROM、硬盘及内存，https://zhuanlan.zhihu.com/p/526554896

硬盘三大种类，https://zhuanlan.zhihu.com/p/63234450

存储系统之闪存，https://zhuanlan.zhihu.com/p/28347814

硬盘三大分类，https://zhuanlan.zhihu.com/p/63234450

1.   存储器件的历史

人类文明的起源离不开记录，记录需要载体，而这种承载了信息的介质就是人们最开始对于存储器件的定义。而存储芯片，也叫半导体存储器，是以半导体电路作为存储媒介的存储器，用于保存二进制数据的记忆设备。存储芯片是半导体产业的重要分支，约占全球半导体市场的四分之一至三分之一。

从文明初期的纸质介质，到第一次工业化结束，人类已经可以利用打孔卡和打孔纸带来进行半自动化的数据存储，这种存储方式一直沿用到1930年，磁带的诞生标志着我们进入了磁性存储的时代，计算机中最初采用的也是磁带化的存储器。

同期的20世纪30年代，磁鼓存储器也诞生了，在磁芯存储器诞生之前，作为40~50年代主流的计算机存储，被认为是硬盘驱动器(HDD，或者机械硬盘)的前身。

40年代末，第一个静电管记忆管(Selectron Tube)诞生，是最早的随机数字存储器(RAM)，到50年代初，延迟线性存储器和磁芯存储器相继诞生，作为随机存取存储器(ROM)的早期版本存在。

50年代末，硬盘驱动器诞生了，至此磁盘存储的时代开始了。

60年代中叶，CD-ROM体系诞生，由数字多用光盘引领的新时代正式进入了人们的视野，开创了全新的盛况。

60年代末，动态随机存储器(DRAM)正式诞生，时至今日，DRAM架构的存储器仍然是世界最常用的随机存储器。而DRAM的问世，主要是基于半导体晶体管和集成电路技术的发展。

80年代，NAND Flash闪存技术和NOR Flash闪存技术问世，不久两类架构分别推出了其商业化生产的芯片。

后续，又相继诞生了数字音频磁带DAT， CF存储卡(COMPACT Flash)，闪存驱动器，MMC存储卡，SD存储卡，USB闪存驱动器（U盘），云存储，DNA存储等。

附. 全球主要存储芯片国的发展历史 

2.   计算机的架构

最早期的计算机只能用于数学计算，并且运行速度非常缓慢。关键原因就在于处理器和存储器之间的信息交互方式。处理器需要从外部的机械存储器中读取信息，运算之后再写入外部存储器。这个数据传输的过程，极大的拖累了整体的运算速度。

其缘由是，早期的计算机设计中，程序和数据是俩个截然不同的概念，数据放在存储器中，而程序作为控制器的一部分，这样的计算机计算效率低，灵活性较差。一旦需要修改程序功能，就要重新组装电路板，所以早期的计算机程序是硬件化的！

后来，美籍匈牙利数学家：冯.诺依曼提出了计算机“存储程序”的计算机设计理念，即将计算机指令进行编码后存储在计算机的存储器中，需要的时候可以顺序地执行程序代码，从而控制计算机运行，这就是冯.诺依曼计算机体系的开端。

冯.诺依曼结构中，将程序和数据一样看待，将程序编码为数据，然后与数据一同存放在存储器中，这样计算机就可以调用存储器中的程序来处理数据了。冯.诺依曼结构的灵魂所在正是这里：减少了硬件的连接，这种设计思想导致了硬件和软件的分离，即硬件设计和程序设计可以分开执行！！！这就催生了程序员这个职业的诞生！！！

概括的来讲，冯.诺依曼结构消除了原始计算机体系中，只能依靠硬件控制程序的状况（程序作为控制器的一部分，作为硬件存在），将程序编码存储在存储器中，实现了可编程的计算机功能，实现了硬件设计和程序设计的分离，极大促进了计算机的发展。

在冯.诺依曼体系中，“计算机结构”确立为五大部件：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。本文中我们的目光将会聚焦在存储器一环节。

存储器的主要功能是存储程序和各种数据，并且能够在计算机运行过程高速、自动地完成程序或者数据的存储。存储器是有记忆的设备，而且采用俩种稳定状态的物理器件来记录存储信息，所以计算机中的程序和数据都要转换为二进制代码才可以存储和操作。

根据具体的功能，可以将计算机中的存储器细分为寄存器、高速缓存、主存储器、磁盘缓存、固定磁盘、可移动存储介质等6 层。

从CPU Cache、内存到SSD 和HDD，构成了计算机的存储体系，各层只和相邻的层交换数据，随着层级由高到低，设备容量变大、离CPU 距离变远、访问速度变慢、传输时间变长，并且每字节的造价成本也越来越便宜。CPU 中的寄存器位于最顶部，记为L0，它使用SRAM 芯片做成，集成在CPU 的内部，其容量有限、速度极快、和CPU 同步；缓存是一种小而快的存储器，一般作为DRAM 的缓冲，采用SRAM 技术实现，通常也会被集成在CPU 内部；主存一般由DRAM 组成，和SRAM 不同，其存储密度更高，容量更大，价格更低，速度也更慢。综合来看，SRAM 价格贵、速度快，DRAM 价格便宜、容量更大，SSD 和HDD 硬盘作为外部存储设备容量更大、成本更低、离CPU 更远、访问速度更慢。

如下图中所示，为通用的高速计算机存储架构。

下图则展示的是一种更新式Memory Hierarchy（存储等级架构）。

下图展示的是各级存储的响应时间：

存储器可根据用途又可以分为内部存储器（内存）和外部存储器，俩者在计算机系统中各有用处，下面大概介绍一下俩种存储器的特点：

l  内部存储

内部存储器称为内存或者主存，是用来存放欲执行的程序和数据。

在计算机内部，程序和数据都是以二进制代码的形式存储的，它们均以字节为单位（8位）存储在存储器中，一个字节占用一个存储单元，并且每个存储单元都有唯一的地址号，而CPU可以直接使用指令对内部存储器按照地址进行读写俩种操作。

内存的存取速度会直接影响计算机的运算速度，由于CPU是高速器件，但是CPU的速度是受制于内存的存取速度的，所以为了解决CPU和内存速度不匹配的问题，在CPU和内存直接设置了一种高速缓冲存储器Cache。Cache是计算机中的一个高速小容量存储器，其中存放的是CPU近期要执行的指令和数据，其存取速度可以和CPU的速度匹配，一般采用静态RAM充当Cache。

内存按工作方式的不同又可以分为俩部分：

RAM：随机存储器，可以被CPU随机读取，一般存放CPU将要执行的程序、数据，断电丢失数据

ROM：只读存储器，只能被CPU读，不能轻易被CPU写，用来存放永久性的程序和数据，比如：系统引导程序、监控程序等。具有掉电非易失性。

l  外部存储

外部存储器主要来存放“暂时”用不着的程序和数据，可以和内存交换数据。

一般是磁盘、光盘、U盘、硬盘等。

3.   计算机存储的分类

存储设备是计算机系统中用于存储和读取数据的硬件组件，按存储介质不同可分为光学存储、磁性存储和半导体存储。

其中光学存储主要是软盘，是利用光学方法从光存储媒体上读取和存储数据的戒指设备，一般代指光盘机、光带机、光卡机等。

磁性存储就是我们前文提到的磁盘，目前广泛应用于PC硬盘、移动硬盘等领域。

存储芯片，又称为半导体存储器，是指利用电能方式存储信息的半导体介质设备，其存储与读取过程体现为电子的存储或释放，广泛应用于内存、U 盘、消费电子、智能终端、固态存储硬盘等领域。

Anyway，在此处我们讲解的是最基础的存储架构概念，我们只需要了解前两节钟提到的部分概念就足够了，我们这里先对他们做简单的介绍，分别是：

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l  RAM(Random Access Memory)-随机数字存储器：作为计算机内部存储器中的一种，也是其中最重要的，计算机和手机中一般把其叫做（运行）内存，它的速度要比硬盘快得多，所以用运行程序在RAM中，而存放运行时不用的数据则在硬盘中，什么时候需要数据，便把数据从硬盘中拿到内存，但同时RAM断电会丢失数据，所以我们电脑如果断电了就会丢失原来正在运行的数据。所以，手机中的RAM和电脑中的RAM的概念是相同的，RAM即内存越大，能同时在内存中执行的程序就越多，性能一般是越好的。

RAM分为SRAM与DRAM，静态RAM(SRAM)常做cache（即缓存，可以用linux系统top查看的缓存空间），动态RAM(DRAM)常做主存（内存条），常用RAM指内存，内存条那个内存，主内存。（我们现在配电脑时插的那种16G，32G的ddr4-dram/ddr5-dram就是这样）。

这里还要引入一个DRAM有关概念（其他存储芯片通用）：利基型DRAM（中低端）和主流DRAM（高端）。其中前者代表对特定小众领域市场或主流市场的某些型号特化定制的DRAM，如兆易创新，通过长鑫代工保证稳定增长的产能，主要面向机顶盒、电视、监控、网络通信、平板电脑、智慧家庭、车载影音系统等诸多利基型市场。而后者则主要面向PC、手机、服务器三大主流市场。

另一方面，DRAM又可按照技术路线细分为，面向与PC、服务器、家电等市场的DDR、面向于移动终端的LPDDR，面向于图形计算市场（GPU和AI训练卡）的GDDR。

另一方面，HBM(High Bandwidth Memory)，作为最新式的面向图形计算市场的存储类型（GDDR的升级版），将在AI时代迎来全新的增量，更多技术细节见后文文。

关于缓存的更多内容（包括引入原因）请参考附录1中展示。

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l  ROM(Read-Only Memory)只读存储器，也是计算机内部存储器中的一种，而硬盘是外部存储器（不要混淆），开始的ROM在存储信息后就不能更改，如ROM与PROM。之后的发展的ROM能更改存储信息，但非常麻烦。目前ROM主要用来存放不可更改的电脑的出厂信息，电脑主板中就有rom，存放信息有利于保修，鉴别真伪，不同与RAM（一般指内存）断电后数据仍不会丢失。

ROM主要分为：

i.               ROM：

只读存储器（Read-Only Memory）是一种只能读取资料的存储器。在制造过程中，将资料以一特制光罩（mask）烧录于线路中，其资料内容在写入后就不能更改，又称为“光罩式只读内存”（mask ROM）。

ii.             PROM：

可编程程序只读存储器（Programmable ROM，PROM），内部有行列式的熔丝，是需要利用电流将其烧断，写入所需的资料，但仅能写录一次。 PROM在出厂时，存储的内容全为1，用户可以根据需要将其中的某些单元写入数据0， 以实现对其“编程”的目的。

iii.           EPROM：（60年代中）

可抹除可编程只读存储器（Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM）可利用高电压将资料编程写入，抹除时将线路曝光于紫外线下，则资料可被清空，并且可重复使用。通常在封装外壳上会预留一个石英透明窗以方便曝光。

iv.           OTPROM：

一次编程只读存储器（One Time Programmable Read Only Memory, OTPROM）之写入原理同EPROM，但是为了节省成本，编程写入之后就不再抹除，因此不设置透明窗。

v.             EEPROM：

电子式可抹除可编程只读存储器（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory，EEPROM）之运作原理类似EPROM，但是抹除的方式是使用高电场来完成，因此不需要透明窗。（11亿美元）

vi.           Flash ROM（在下一小节具体介绍）：

严格来说，Flash属于广义的EEPROM，因为它也是电擦除的ROM。但是为了区别于一般的按字节为单位的擦写的EEPROM，我们都叫它Flash。通常，单片机里的Flash都用于存放运行代码，在运行过程中不能改；EEPROM是用来保存用户数据，运行过程中可以改变，但最大区别是其实是：FLASH按扇区操作，EEPROM则按字节操作，二者寻址方法不同，存储单元的结构也不同。

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l  Flash(Flash EEPROM Memory)存储器又称快闪，是一种电可擦可编程只读存储器的形式，允许在操作中被多次擦或者写，和EEPROM与高速RAM共同组成当前最常用切发展最快的三类存储器技术，计算机的BIOS、数字照相机、SM卡等存储卡钟都使用闪存，我们平时用的U盘也运用到闪存技术。Flash存储器的主要特点是在不掉电的情况下能长期保持存储信息，其本质仍属于制度存储器EEPROM。

Flash存储器主要分为NAND和NOR两类，简单点说，技术层面区别是：1、两者区别在于存储单元连接方式不同，导致两者读取方式不同，NAND 由于引脚上复用，因此读取速度比NOR 慢一点，但是擦除和写入速度比NOR 快很多；NAND内部电路更简单，因此数据密度大，体积小，成本也低（相同容量）， NAND 的擦写次数是NOR 的十倍；NAND 的擦除和写入速度比NOR 快，读取速度比NOR 稍慢； 2、 NAND 和NOR 的读都可以以字节为单位，但NAND 的写以page 为单位，而NOR 可以随机写每一个字节。

NOR Flash 的读取和我们常见的 SDRAM 的读取是类似的，用户可以直接运行装载在 NOR FLASH 里面的代码，这样可以减少 SRAM 的容量从而节约成本。

Nand-Flash存储器具有容量较大，改写速度快等优点，适用于大量数据的存储，因而在业界得到了越来越广泛的应用，如嵌入式产品中包括数码相机、MP3随身听记忆卡、体积小巧的U盘等。

一般而言，并行接口的Parallel Flash是基于NOR Flash的；而SSD硬盘，U盘，SD卡，eMMC等通常是基于NAND Flash的。NOR Flash一般容量较小，随机读写的速度比较快，支持XIP（Excution In Place），但是单位容量成本较高，一般用作代码存储，比如嵌入式系统中的启动代码U-Boot通常存在Parallel NOR Flash中，曾经的功能型手机也是NOR型闪存的大户。NAND Flash一般容量大，支持整页（Page）读写/编程，而且单位容量成本更低，但是随机读写速度较慢，而且不支持XIP（需要将代码拷贝到内部RAM才能可以执行），一般用来存放大容量的数据，比如手机中的视频照片等一般存在eMMC/SD卡中，eMMC/SD卡中除了NAND Flash之外，还有一个控制管理芯片，用来进行接口协议转换，坏块管理，错误校验等。

当然NAND也会划分主流市场和利基市场：

主流型NAND：是指容量大于4Gb的MLC/TLC NAND，该市场以国外三星、美光、海力士为主，国内只有长鑫存储上榜。（高端）

利基型NAND：主要包括SLC NAND、容量小于4Gb的MLC/TLC NANDM等。是更小众和动态、格局更分散的成熟市场。（中低端）

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l  磁盘存储器，也是计算机内部存储器中的一种，磁盘是外部存储器，包含硬盘和软盘两种。硬盘一般都装在机箱里，容量比较大，存放的文件较多；而软盘则并不是装在电脑里而是可移动的，一般用来存储文件和在不同电脑之间进行文件拷贝，从功能上来说类似于U盘，只是外形、存储原理不一样。

i.               软盘：

软盘(Floppy Disk)类似于DVD，是个人计算机(PC)中最早可以使用的可移动介质，软盘的读写是由软盘驱动器完成的。

随着时代的发展，软盘这一移动存储介质已经逐渐被时代所淘汰。

ii.             硬盘：

电脑上最主要的存储设备，硬盘（港台称之为硬碟，英文名：Hard Disk Drive，简称HDD全名温彻斯特式硬盘）由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。这些碟片外覆盖有铁磁性材料。

后来在最基础的HDD基础上，还演化出了固态硬盘(SSD, Solid State Drieve)以及混合硬盘(HHD, Hybrid Harddrive)。

i.               HHD

HDD又称机械硬盘，机械硬盘即是传统普通硬盘，主要由：盘片，磁头，盘片转轴及控制电机，磁头控制器，数据转换器，接口，缓存等几个部分组成。

磁头可沿盘片的半径方向运动，加上盘片每分钟几千转的高速旋转，磁头就可以定位在盘片的指定位置上进行数据的读写操作。信息通过离磁性表面很近的磁头，由电磁流来改变极性方式被电磁流写到磁盘上，信息可以通过相反的方式读取。硬盘作为精密设备，尘埃是其大敌，所以进入硬盘的空气必须过滤。

与固态硬盘(SSD)相比：机械硬盘的存储介质是磁盘扇区，需要稳定的外部运行环境，且容易受到翻转震动和尘埃污染的影响；存储速度较慢；功耗较高；重量和噪声均显著高于固态硬盘。

严格来说，机械硬盘不属于半导体存储器，其应用的是巨磁电阻效应，主要的存储介质也非半导体，不过其中控电路部分依然需要依赖于半导体器件。

i.               SSD（NAND模组）

SSD即固态硬盘，又称固态驱动器，是用固态电子存储芯片阵列制成的硬盘。

固态硬盘，因为台湾的英语里把固体电容称为Solid而得名。SSD由控制单元和存储单元（FLASH芯片、DRAM芯片）组成。

固态硬盘在接口的规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的完全相同，在产品外形和尺寸上基本与普通硬盘一致（新兴的U.2，M.2等形式的固态硬盘尺寸和外形与SATA机械硬盘完全不同）。

基于存储介质的不同，固态硬盘可以区分为基于Flash芯片存储介质的SSD和基于DRAM芯片存储介质的SSD两类。前者通常是主流应用的SSD类型，可以移动，而且数据保护不受电源控制，能适应于各种环境，适合于个人用户使用。后者是一种高性能的存储器，理论上可以无限写入，美中不足的是需要独立电源来保护数据安全，DRAM固态硬盘属于比较非主流的设备。

最新的还有基于英特尔的3D磁存储器(3D XPoint)颗粒技术的固态硬盘，原理上接近DRAM，但是属于非易失存储，读取延时极低，可轻松达到现有固态硬盘的百分之一，并且有接近无限的存储寿命。缺点是密度相对NAND较低，成本极高，多用于发烧级台式机和数据中心。

值得一提的是长江存储的的Xtacking技术（三维闪存）从性能上可以pick英特尔与美光共同开发的3D XPoint。

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l  存储颗粒（即存储芯片）：除了前文所述的各类分立存储芯片，我们还需要了解以一下最基础的存储颗粒。无论是内存还是闪存都需要用到存储颗粒，颗粒是半导体存储芯片最核心的器件，是内存的储存介质可以直接关系到内存的性能。

颗粒的叫法还有所渊源，对于一块存储芯片，生产出来还没切割的叫晶圆(wafer)。切割出来还没封装的叫裸die(bare die)。封装好的叫颗粒(component)。做成内存条后叫模组(module)。

存储器件一般是多个 die stack 或者sip的，每个die就像一个基本单元模块，就像把很多颗粒拼成一个大芯片一样。

无论是DRAM还是SRAM亦或是NAND Flash和NOR Flash都需要用到颗粒（ROM和RAM颗粒，主要包含内存颗粒和闪存颗粒）。主流的内存颗粒厂包括世界三大存储厂：三星、海力士、美光，我国主要的颗粒就是两大存储厂：长鑫和长存。

内存颗粒，通常指的就是DRAM颗粒，原理类似于电容器，是焊在PCB上的，阶段性的充放电存储信息。而闪存颗粒，通常指的就是NAND颗粒，原理就是电子具有导电性。如果要写入0，就析出电子，如果要写入1就释放电子。如果要读取，就加电压，如果导通就说明里面有电子，就是1，不导通就说明没有电子，就是0。

因为NAND颗粒需要调整电子数量，这玩意和金属一样，搞多了会疲劳，所以有寿命。而DRAM颗粒因为其内部是晶体管，所以没有实体写入，也就没有所谓的寿命。从这个角度上说，DRAM器件的使用期限更长。

i．                   NAND颗粒：

其中NAND的主流解决技术按照密度差异可以分为 SLC、 MLC、TLC、QLC、PLC，从前至后读写速度、存储稳定性、使用寿命依次递减，存储密度、价格性价比依次递增。

SLC的擦写寿命是5种颗粒中最长的，能够达到约10万次。另外SLC也是五种颗粒类型中读写速度最快、读写数据最精确、质量最好同时造价也是最贵的颗粒，目前基本上只用于企业级高端固态硬盘中，也有极少部分高端消费级SSD在使用。

ii．                  DRAM颗粒（制程10~20nm）

内存方向，由于下游的需求不同，各家厂商的技术面有所差异，所用技术细节有所差异性能也不尽相同，整体性能如下图中内存颗粒天梯图排行所示。

DRAM 颗粒（主要存在于中高端 SSD），可提高输入/输出性能和耐用性，用于临时保存从闪存读取的数据、要写入闪存的数据或地址映射表。 目前，中低端的新品 SSD为节省成本选择不配备 DRAM 颗粒，采用HMB （Host Memory Buffer，主机内存缓冲技术）技术和主机共享内存，也可满足使用要求。

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l  存储模组： 如前文所述，存储模组可以简单的理解为由存储芯片或者叫做颗粒集成的元件。

这里需要区分一下，如DRAM（动态随机存取存储器）和DRAM芯片（颗粒）存在着区别，前者我们往往指的是集成后的模组。当然这些存储器的集成度也因为用途的不同而存在着差异。

简单的讨论一下主流的模组：

i.               NAND模组：

其应用场景主要分为三类：1）固态硬盘（应用于大容量存储场景）、2）嵌入式存储（应用于电子移动终端低功耗场景）、3）移动存储（U 盘、移动硬盘等，应用于便携式存储场景）。

主控芯片，一方面合理调配数据在各个闪存颗粒的负荷，另一方面承担整体数据中转，连接闪存芯片和外部SATA 接口。此外，主控还负责纠错、耗损平衡、坏块映射、读写缓存、垃圾回收以及加密等一系列功能算法。NAND Flash 颗粒，起数据存储与读写作用。

ii.             DRAM模组：

主要应用于客户端（个人电脑等）、服务器（企业级）的内存条。

其内部主要组成包括 : DRAM 颗粒，起数据存储和读写的作用，占据内存条模组成本的绝大部 分。

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l  嵌入式系统（集成处理器）：将存储器件与CPU等其他电路元件一起集成，就可以得到嵌入式系统，一般的嵌入式系统。其构成主要包括：嵌入式处理器、存储器、模拟电路、电源、接口控制器、接插件等。

嵌入式系统作为重要的存储芯片集成器件，很多存储公司都会覆盖有嵌入式系统业务。

按照集成元件的不同，嵌入式系统主要包括嵌入式微控制器(MCU)和嵌入式微处理器(MPU)两类，其主要差异在于微处理器只是一个集成电路，没有RAM，ROM或输入/输出引脚。 基于冯诺伊曼框架，它基本上是指计算机系统的中央处理单元大部分没有存储器，该中央处理单元获取，解释和执行传递给计算机系统的命令。而微控制器除了 I/O 组件和内部存储器之外还拥有处理器，基于哈弗框架，拥有一个中央处理单元，仅拥有限的处理指令的能力。

微控制器可以片面的理解为放置在玩具车、电子锁等电子设备中的芯片，而微处理器在消费电子领域多用于数字播放器、游戏机等产品。

另一方面就成本而言，MCU的成本远低于MPU的成本，MPU更多的面向于计算任务，而MCU多用于便携式设备中的中控环节。

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l  小结，简单的总结一下，在上述章节中我们简单的陈述了存储器的历史组成和职能，相较而言目前市面上主流的半导体存储器可以概括为：RAM主要包括DRAM和SRAM，ROM主要包括EEPROM，其中EEPROM又可以进一步延展为NOR Flash和NAND Flash。最主要的市场空间来自于DRAM和NAND Flash，两者几乎共占了存储市场的半壁江山。

l  三类主要的存储产品的性能差异性：

在下文中我们将进一步在此基础上进行市场分析。

二．  技术壁垒和市场分析。

本章中我们将讨论半导体存储器的总体市场空间。

主要引用。

东海证券-半导体行业深度报告（二）：存储市场柳暗花明，国产替代未艾方兴-230906。

全球存储市场趋势分析http://www.leadingir.com/trend/view/7530.html

中信证券-DRAM价格全线上涨 看好后市高端产品涨价持续性

部分信息来源：中商产业研究院。

1.   半导体存储器市场分析。（主要摘录自东海证券存储芯片深度报告）

第一部分中我们首先分析半导体存储器的总体市场。

根据WSTS 的数据，2022 年全球半导体市场规模约为5735亿美元，集成电路占比达83%，其中存储芯片市场规模为1392亿美元（约合9300e人民币），占整个半导体行业的24%，由此可以看出，存储芯片和逻辑芯片在整个半导体产业链中贡献的价值量最大。

具体的产品占比中，存储芯片产品以DRAM和NAND Flash为主，以2021年为例，DRAM市场规模约为942亿美元，约占比56%；NAND Flash市场规模约为675亿美元，约占比40.1%。正如我们在前文聊过的，两者整体市场之和约占整体存储芯片的97%左右，剩下包含35亿美元的NOR Flash市场，约占10亿美元的EEPROM等其他ROM市场，约占7亿美元的Emerging NVM市场，和3~4亿美元的SRAM市场和2~3亿美元的FRAM市场。

Tips. Sram市场小的原因见附录。

存储芯片是半导体标准化程度最高的市场，周期性表现显著、市场弹性较强。半导体产业中，存储芯片的市场规模仅次于逻辑芯片，行业景气度受供需关系影响较大，呈现出较强的周期性，被视为半导体产业周期的风向标。

需要注意的是，此处的存储芯片主要是由：SRAM、DRAM、EEPROM、NOR Flash和NAND Flash五类芯片贡献的。

截至今天，存储芯片又将迎来一个新的上升周期。从历史数据大致可以得出，半导体整体市场周期和存储芯片市场周期趋通，但存储行业本身的内部周期波动要显著高于半导体整体（具体原因见附录2）。

Tips. 下两图中，图二为中商最新预测，图一为2019年中商产业研究院的预测，在东海证券最新研报中被引用，其2022E，2023E的数据均存在较大的偏差（没有考虑到服务器的增量），这点需要注意！。

仅为了展示存储芯片和整个半导体市场的关联性以及存储市场大波动引入！！！

在这个全新的上升周期（大致是2024~2026三年）内，存储芯片将于2023年下半年触底，并且随着人工智能、物联网、大数据等领域的发展，行业迎来全新的市场增量。

预期2025年，全球存储市场规模将再创新高，达到1600~1700亿美元（2025E）。

与之相比的是我国的存储市场规模，随着人工智能、云计算技术的推进，国内电子制造水平不断提升，对存储芯片的需求逐步攀升。国内存储芯片制造商积极投入存储芯片研发和制造领域，努力实现技术自主创新，提升本土产业竞争力，降低进口依赖。

2018~2022年，我国的存储行业市场规模呈现上升态势，截至2022年国内的存储芯片行业市场规模约为5170亿元（PS. 这个数字并非5938亿元，很多研报中混用了19年的数据预期，如前文东海证券研报），预期2023年将达到5400~5800亿元（世界整体市场规模约在9000~9500亿元左右），到2024年有望达到6300亿元，而2025年更是有望快速增长至7000亿元。

虽然整个国内存储市场规模庞大，且快速增长，但是国产替代率极低，以2021-2022年数据，整个DRAM行业的国产替代率尚不足5%，而NAND Flash的国产化率尚在1%左右替代空间巨大。

下面我们将更进一步的讨论主要细分市场，包括DRAM、NAND Flash、NOR Flas和、存储模组以及MCU四部分。

如下图所示，为存储芯片的整个生产流程图：

2.   细分市场。

l  DRAM

如前文所使，DRAM占总体存储市场的60%左右份额巨大。

其主要下游应用市场（2021年数据）可以划分为：

i.               芯片（颗粒）生产情况：

截止至2016年，我国都没有可以独立量产DRAM的能力（主要是由于DRAM颗粒的问题），这种状况一直延续到合肥长鑫存储的建立（2016年5月）。

与同时期成立的长江存储相比，长鑫存储从设立之初便专注于DRAM的设计、研发、生产和销售（值得一提的是同期的长存则是专注于NAND），其其母公司睿力集成电路有限公司持股100%，注册资金达到238.876亿人民币，是当之无愧的存储巨无霸。

在产品方面，长鑫存储DRAM产品的最终用途完全归于民用领域。

与长江存储类似，长鑫存储从设立之初便采用IDM的运营模式，这也正是我国其他存储公司的问题所在，从fabless出发的厂商介入IDM非常困难，而IDM模式可以维持完整的生态。

目前，长鑫存储目前的DRAM生产工艺处于14nm-19nm阶段，与三星、SK海力士等国际领先水平相比，大致落后5-6年。

但是，根据Digitimes的报道，专业分析机构Techinsights的拆解结果对比表明，长鑫存储19nm DRAM产品的性能与三巨头15nm以下DRAM产品性能相当。

当然，长鑫的产线问题也是存在的，由于制裁因素，致长鑫产线中无法导入EUV光刻机，因此在制程方面严重受限。

Tips. 绝大多数人都只听过长鑫和长存，实际上这里还有一家神秘的公司 ，福建晋华。晋华集成电路与台湾联华电子开展技术合作，专注于随机存取存储器（DRAM）领域。企业用地面积约600亩，一期总投资370亿元。工程建设方面，采取EPC总承包模式，交叉推进设计、采购、施工各个环节；项目运作模式为边建设、边引才、边研发。项目位列我国“十三五”集成电路重大生产力布局规划。

作为和长鑫（安徽省队）/长存（国家队）同时期建立的福建存储省队，福建晋华曾经因与美光之争被众人所知。

2017年美光将晋华和联华告上法庭，理由是其工程师窃取了美光的技术。联华被告后，不敢继续合作，晋华似乎也失去技术来源。原计划到2018年投产的项目彻底停下来，外界都认为晋华的出路似乎只有出售设备，然后走向破产。

然而实际上，这家公司却还是艰难的进行了投产。2021年1月份，福建工业和信息化厅公布的消息显示，晋华已经研发和生产出25nm制程存储器芯片（对应为利基型的DRAM）。

就市场而言，国内厂商除了长鑫存储/福建晋华外，仅有紫光国微有一定的内存颗粒生产能力。

目前关于福建晋华的经营状况信息也仅能从网上得知，通过晋江产业发展投资集团的年报，我们可以得知截至至2022年，福建晋华的股本成本约为200e，其22年的营收为13.05亿左右，而亏损高达9.94亿，虽然和2021年度整体的1.12亿营收相比有了大幅改善，但依然前途未卜。（更多有关信息见附录——三小龙的比较）

就市场而言，国内厂商除了长鑫存储/福建晋华外，仅有紫光国微有一定的内存颗粒生产能力。

ii.             DRAM行业现状：

整个DRAM及模组器件生产流程中，设计厂/模组厂的利润率较为稳定，但是IDM模式的公司单fab厂与中芯国际等晶圆厂类似，其毛利率波动受上下游影响较大，整体毛利波动可以达到20%~30%。

如前文所提，2022年DRAM市场整体规模约为800亿，另一方面，2022年DRAM模组的市场规模约为173亿美元，除此之外均为组件。

2023年券商预测，受存储周期影响，DRAM市场将有所萎缩，至760亿~790亿区间，而2024和2025将受益于AI带来的全新增量，市场规模分别达到850亿以上和950亿以上，22-25年间CGARs达到5.5%。

下图为券商22年度给出的产能周期表，主流厂商除美光外均存在着小幅扩产也是导致上半年（23年H1）存储芯片陷入十分困难境地的重要原因，而随着实际投产产能的所见库存的降低，主流DRAM市场以及迎来了拐点。

当然这里还需注意一点，虽然三星和SK在22年下半年逆势扩产，但这些扩产计划有半数被搁置（原因正是上半年恶劣的存储市场环境），所以上述研报内容存在着一定的不准确性。

整体来看，至23年低，各家存储厂商的实际上限产能将会比22年底小幅度上升约5%，整体市场仍存在10%左右的扩产空间（对应AI带来的Alpha增量）。

iii.           DRAM量价分析：

在上半年，主流投资机构认为DRAM的拐点将会出现在Q2中旬，然而实际情况却是，DRAM实际的拐点出现在了Q3上旬，自今年4月三星/SK海力士/美光相继宣布减产同时宣布停止签订更低价的合约，标志着持续了一年办的DRAM下行周期迎来了磨底阶段，这样的情况一直持续到8月底，DRAM合约出现阶段性涨价。

当然其实早在4月中旬，部分紧缺的DRAM料号就出现了涨价的情况。

TrendForce发布了新的调查报告表示：自2024年第四季度起，DRAM和NAND闪存均价开始全面上涨。其中DRAM预计按季度上涨3~8%，涨势是否能够延续还要看供应商是否坚持减产策略，以及市场的回暖程度，重点在于通用型服务器领域。

PC DRAM方面，2023年第三季度就已经开始涨价，加上为新款CPU备货，预期会带动DDR5内存需求上升。由于原厂配件库存仍处于高位，且没有出现缺货的情况，迫使三星再度扩大减产幅度，同时厂商也不愿意再降低DRAM产品价格，甚至打算提价。预计2023年第四季度DDR4价格环比增长0~5%，DDR5价格环比增长3~8%，PC DRAM合约价季涨幅约3~8%，合约10%。

附：DRAM涨价图谱，TrendForce.

另一方面在需求量方面，算力中心的建设带来的高速服务器用DRAM的增长也是市场大幅度改善的重要原因。

　行业周期角度，海外大厂稼动控制下存储供需逐渐改善，主流存储价格23Q3起持续回暖，看好产业链公司23H2业绩底部复苏，及24全年持续改善。国内厂商主要布局利基存储设计或主流存储模组环节，23Q2大部分存储厂商毛利率已至近年低位，库存见顶，营收/出货量出现环比增长，部分厂商利润端环比改善。我们预计23H2随库存去化，需求逐步回归，未来行业细分龙头有望迎来业绩修复机会，看好国内存储产业链周期复苏叠加国产化趋势下的投资机遇。（中信证券 ）

当然与利基市场相比，未来主要的DRAM市场增量来自于三大主流市场中的服务器环节（这一环节也囊括部分利基DRAM在内），除此之外部分细分赛道也将迎来巨大的增量，如5.5G通讯建设等。

iv.           DRAM的细分

按照DRAM的技术类型和存储速度的不同可以将其区分为，DDR（全称是DDR—SDRAM内存条）系列，GDDR系列，HBM系列等。

HBM为专为AI芯片设计的DRAM芯片，通过TSV技术进行先进封装（chiplet），将原本一维的存储器布局扩展到三维，大幅度提高了片上存储器的密度，使AI进入新的发展阶段。其性能具有优越性，实现低功耗、超宽带通信通道，相比GDDR5减少了通信成本，单位带宽能耗更低，制作工艺更高，所以极大减少晶元空间。但加工成本更高。

而GDDR为专为GPU设计的DRAM芯片，用于GPU缓存。GDDR与HBM主要的区别在于封装方式的不同。

HBM比之GDDR比之DDR，具有更高的带宽，更低的功耗，更快的传输速率。目前主流的AI算力芯片需求为GDDR6芯片和HBM芯片，而DDR则应用在算力服务器中沟通AI芯片和存储空间的主频内存（DDR6芯片）。

当然消费级市场一般采用DDR（PC、手机中的LPDDR-移动专用的低电压DDR）系列，目前的市场主流是DDR4，下一个时代则是DDR5。

当然整个市场占比方面：到2023年底，DDR5市场占比约为24%，而DDR4的市场份额将剩余25%左右，更低端的DDR3市场规模在 7%左右，而DDR2及以下占比在3~4%，而GDDR的市占率则约为6%（未来有望提升至12%），LPDDR占比约为30%左右。

v.             国产替代和技术壁垒：

目前整个DRAM市场，以2021年数据为例，整体国产替代率尚且不足5%，且主要集中在中低端产品（受限于制程），当然这些归根结底都是由于设备的封锁，先进制程的存储颗粒也同样被封锁，导致了目前的局面。

目前市场上DRAM的主流制程在10-20nm共六代，分别是：第一代1Xnm约16-19nm，第二代1Ynm约14-16nm，第三代1Znm约12-14nm，第四代1a（约13nm，1Znm的增强版），第五代1b（约12nm，1a的增强版），第六代1g（约11nm，1b的增强版）。

20nm及其以下多为利基型。

目前我们能做到的极限只有长鑫存储的14nm颗粒，而14nm以下也处于封锁状态，处于DRAM制程的第二代。14nm以下DRAM颗粒的生产正式迈入了EUV时代。

当然，EUV生产的DRAM也具有竞争优势：

三星电子的1Znm节点DRAM量产结果表明，相比于DUV浸没式光学光刻机，EUV光刻机极大简化了制造流程，不仅可以大幅度提高光刻分辨率和DRAM性能，而且可以减少所使用的掩模数量，从而减少流程步骤的数量，减少缺陷、提高存储密度，并大幅度降低DRAM生产成本，缩短生产周期。

当然这样的格局也并不是无解状态，美光一直不希望在DRAM的生产中引入EUV光刻机。

2022年11月1日，美光公司突然宣布，无需借助EUV光刻机，仍然采用原有的193nm浸没式光学光刻结合多重图形曝光技术，美光公司跨越了1Xnm、1Ynm、1Znm、1a四个节点，全球率先进入了1β节点。再一次确立了其全球领先的技术地位。

当然最近的华为为5G手机中也采用了多重曝光技术，这也从侧面印证了，我们有能力跨入1β节点。

此外，颗粒的生产能力有限导致的供应链问题也是重要限制之一，存储方向主流厂商均采用IDM模式，我们也仅可以采用fabless模式布局一些利基市场。

目前长鑫存储已经可以实现17nm完全自主的ddr5产线。

实现DRAM的国产替代任重而道远。

本文仅为投资逻辑参考，

不构成直接投资意见！

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