中金公司：存储行业供需关系有望改善积极关注有关公司投资机会-韭研公社

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中金公司：存储行业供需关系有望改善积极关注有关公司投资机会

戈壁淘金

只买龙头的老司机

2023-05-05 08:41:54

摘要

周期β 1：我们认为AIGC有望成为存储器成长新驱动。1）随着AI算力芯片的增加带来对应显存量的提升。这其中包括单台服务器加速卡数量的增长、单张AI加速卡中显存容量的增长。2）AI服务器中将会有更高的内存满插率及后续CPU新平台有望支持更多的内存模组通道。3）相比于普通服务器固态硬盘占比有望大幅提升。我们测算2023-2025年仅AI即会为存储带来80亿美元增量市场。更长期而言，考虑到AI应用的推广和活跃用户数的大幅提升，推理型服务器市场规模仍有望保持高增长，相应存储器市场需求也会进一步快速提升。

周期β 2：我们判断当前存储板块或处于周期底部区域。1）我们认为智能手机/电脑等终端需求经近一年下滑有望逐步企稳，产业库存经多季度调整有望恢复健康。2）全球几大存储巨头都相继表示23年整体资本开支相对于去年预期有所缩减。3）2Q23以来单周存储颗粒现货价的下降幅度相较于年初明显收窄，我们认为存储行业2H23有望逐步企稳。

赛道α：1）存储模组“千端千面”，“长尾市场”亟待独立模组厂商覆盖。国内公司目前已掌握模组设计/固件开发等相关技术，建立起销售渠道和品牌口碑。2）内存接口芯片及套片领域国内厂商已具备全球竞争力，我们认为CPU新平台切换有望带来DDR5渗透率快速提升。3）存储颗粒占比行业价值量较高。我们认为1）国内巨大下游市场、2）独特IP专利创新等因素有望缩小国内外厂商之间的差距。

风险

AI服务器出货量增长不及预期，服务器/个人电脑/智能手机等终端整体出货量不及预期，DDR5渗透率提升速度不及预期，贸易摩擦加剧风险。

Text

正文

热点话题 1：AIGC如何影响存储需求

AI大模型参数量快速增长趋势明显。参数量是决定模型表现的重要因素，其决定了模型的复杂度和学习能力，参数量增大已经逐渐成为AI模型的发展趋势。随着训练数据集和模型参数的增加，模型解决问题的精确度能够有效提升，同时AI大模型强大的自监督学习能力可以使得模型的通用能力显著提高，并为泛化到多种应用场景从而面对更多可获得性数据。从2018年Google推出BERT系统以来，国内外AI大模型参数指标不断创新高，2023年Google推出的PaLM-E系统参数量已达5,620亿，远超于BERT系统的3亿参数量，呈现指数级增长趋势。

图表1：AI模型参数量及训练数据集快速增长

资料来源：各公司官网，中金公司研究部

技术分析：HBM需求高速增长，CXL有望迎来商用，SSD渗透率提升

AI大模型参数及训练数据量的增长对显存容量有更高的要求。更多的参数量不仅可以提高模型的表现能力，同时也意味着需要大容量、高速的存储支持。在计算的过程中对于显存的消耗主要来自于参数的占用以及模型的输入输出。1）例如在卷积层、Embedding层的参数在模型加载完成后会占用相应的显存容量。此外还应该考虑到数据精度和其他开销对显存的影响，例如float16和float32之间的显存占用量会差一倍之多。2）除了保存参数外还要保存对应的梯度及动量，对于不同的优化器所需的显存容量亦有差异，但一般整体是参数占用显存容量的数倍。3）在计算输入输出的过程中也需要占用相应显存，占用量与批尺寸（batch size）成正比，同时也需要考虑保存输出对应的梯度。

内存带宽限制AI发展，HBM有望成为主流显存方案。为提高数据训练速率，多个 AI/ML 引擎的神经网络得以出现，而在并行训练模型中每一个训练步骤可分为两个阶段，每个阶段受到的带宽限制不尽相同。在第一阶段每个训练的并行引擎将通过它们的训练结果更新其模型副本，因此并行训练的每个芯片在运行完每一次训练迭代后，都会有不同的训练更新，因此这一阶段数据传输到芯片的速度直接取决于内存带宽的大小。而第二阶段需要每个引擎与所有其它引擎交互更新信息，这一阶段的性能主要取决于芯片间链路带宽的限制。随着AI模型的运算数据量发生指数式增长，对更多的内存、更高的带宽提出需求。一方面DRAM技术迭代以满足需求，另一方面高带宽存储器（HBM）提供新的解决方案。

HBM（high bandwidth memory）指高带宽内存，本身也是SDRAM芯片，核心思想是通过将多颗相关晶粒堆叠封装来提高带宽。通过TSV堆栈的方式，HBM能达到更高的I/O数量，显存位宽能够达到1,024位，显著提升，此外还具有更低功耗、更小外形等优势。显存带宽显著提升解决了过去AI计算“内存墙”的问题，HBM逐步提高在中高端GPU中的渗透比率。目前主流的GDDR标准为GDDR6，主流的HBM标准为HBM2E，HBM2E的显存带宽约为GDDR6的2x-3x。市场预计到2024年，GDDR7和HBM3将分别成为主流标准，而HBM3在显存带宽方面有望达到GDDR7的4x。

图表2：HBM3 v.s. GDDR7（技术指标对比）

资料来源：SK Hynix官网，中金公司研究部

CXL实现系统运算资源有效整合并提升内存使用效率，适应AI高新能计算发展。CXL全称Compute Expss Link，意为计算快速链接，是一种全新的互联技术标准。1）AI训练需要灵活的调度GPU，FPGA等稀缺计算资源进行异构计算，并结合CPU和内存实现协同调度。而CXL能够实现让CPU与GPU、FPGA或其他加速器之间实现高速高效的互联，从而满足高性能异构计算的要求，并且其维护CPU内存空间和连接设备内存之间的一致性，从而解决了各设备间的存储割裂的问题，能够大大降低内存的分割导致的浪费和性能下降。2）从CXL2.0开始，还能够提高内存的使用率，并降低内存的使用成本。CXL2.0加入了一层Switch，在设备内存不足时，CXL技术能够让设备在内存池里寻找内存空间。在该框架下，跨系统设备实现共享内存池成为可能。DRAM池化技术可以大大节约数据中心的建设成本（TCO），有望带动DRAM的用量。

AI服务器中固态硬盘有望成为主流。SSD采用闪存颗粒存储，由NAND颗粒、主控芯片等构成，其中NAND颗粒占成本的70%，而HDD采用磁性碟片存储。1）与机械硬盘相比，固态硬盘的主要优势在读写速度上，机械硬盘读写速度受限于转盘转速与指针寻址的时间限制，顺序读取速度往往不会超过200MB/s，而固态硬盘读写速度远高于此，可以达到上千兆比特每秒。2）在AI模型进行训练前，需要从本地硬盘读取数据到内存，并做一些预处理，硬盘读取速度会大幅影响训练的效率。因此在训练AI模型时，往往选择固态硬盘。IDC数据显示，企业级SSD全球出货量将从2020年的约4,750万块增长到2021年的5,264万块左右，年均增长率为10.7%，预计到2025年，将增加到7,436万块左右。

市场规模：AIGC有望在2023-2025年为存储器新增80亿美元需求

基于以上分析我们对AI服务器带来的存储价值增量环节进行测算。我们认为相较于普通服务器而言，AI服务器带来的存储增量主要体现在以下几个环节。

►随着AI计算芯片的增加带来的对应显存量的增加。这其中包括单台服务器加速卡数量的增长、单张AI加速卡中显存容量的增长。我们的测算假设单卡80GB的显存容量，单台服务器有8张加速卡。

►更新的CPU平台支持更多的内存模组配比，同时AI服务器中会有更高的满差率：随着AMD和Intel最新的服务器CPU平台的推出，单CPU的内存通道数量有望提升。同时在AI应用场景中会更多的使用分布式计算，有更复杂的调度任务，内存槽满插率亦有望提升。我们假设CPU后续可以配8个或以上DRAM通道，AI服务器满插，此处暂时不考虑基于CXL的内存拓展。

►固态硬盘占比大幅提升。虽然由于SSD价格多年来逐步下滑，性价比优势逐渐提升，但是在普通服务器中HDD仍有相当比例的使用。我们假设在AI服务器中均使用8块3.84TB NVMe企业级SSD。

►我们总体的假设。根据我们此前发布的报告，我们对AI云端算力市场的测算结果如下（2023~2025年合计实现的增量）：训练型AI加速芯片需求增量为60万张，对应训练型服务器需求增量为7.5万台，对应市场规模为149亿美元；推理型AI加速芯片需求增量为140万张，对应推理型服务器需求增量为17.5万台，对应市场规模为348亿美元。

根据以上假设我们计算的结果为23-25年新增存储器市场需求80亿美元，更长期而言，考虑到AI应用的推广和活跃用户数的大幅提升，推理型服务器市场规模仍有望保持高增长，相应存储器市场需求也会进一步快速提升。

热点话题 2：存储器周期现在到哪儿了

需求端：AI服务器出货量高速增长，智能手机/个人电脑2H23有望触底

服务器、个人电脑、智能手机是DRAM、NAND Flash的重要下游应用。过去几年数据中心的大规模建设带来了服务器增长黄金期，但TrendForce预测4Q22全球服务器出货量QoQ-5.7%，开始进入承压阶段，主要是因为经历2Q22（QoQ+15.6%）服务器采购后，短期全球云计算算力供给相对需求略有冗余。展望未来，TrendForce预计2023年全球服务器出货量仅同比增长1.31%至1443万台，主要系受此前服务器存货较高及全球宏观经济承压、企业预算不足的影响。我们基于1）AIGC应用井喷式发展、2）国内互联网企业加速发展等原因，看好2023年全年服务器出货量保持增长。考虑到服务器出货周期性，2023年服务器出货量或呈现前低后高局面，TrendForce亦预计中国服务器出货量2Q23开始回升。同时，随着各厂商积极布局AIGC领域，AI服务器的出货量增长已是确定性事件。如上文所述，单台AI服务器存储器价值量远高于普通服务器，将在结构上推动存储器需求增长。

根据Canalys数据，1Q23全球个人电脑（台式机和笔记本）出货量为0.54亿台，YoY-33%，连续4个季度以来环比下滑。受美国、欧洲等地区加息影响，无论是个人还是企业均在控制采购经费，消费意愿低迷，目前个人电脑产业链存货水平依然处于高位，各品牌厂商将去库存作为优先级最高的任务。Canalys预计4Q23有望看到个人电脑需求的触底反弹。我们认为1）Windows 11的推出、2）后疫情时代远程办公/在线教育比例的提高、3）宏观经济的复苏有望使得个人电脑需求在2H23、2024年有所回暖。

根据Canalys数据，1Q23全球智能手机出货量YoY-12%，连续5个季度以来环比下滑。受全球宏观经济影响，消费者对智能手机尤其是中低端智能手机购买意愿低迷。不过随着智能手机产业链库存水位的调整，Canalys认为行业生产积极性正在恢复，2Q23存货水平有望恢复到健康水平。我们认为1）5G渗透率提升、2）折叠屏渗透率提升有望使得智能手机需求在2H23开始回暖。除三大主要下游外，近年来汽车电子对存储的需求也在快速增长。

图表4：1Q17-1Q23各季度全球个人电脑出货量

资料来源：Canalys，中金公司研究部

图表5：1Q20-1Q23各季度全球智能手机出货量

资料来源：Canalys，中金公司研究部

供给端：Samsung、SK Hynix、MiCROn等均宣布减小产量缩减开支

随着1H21存储器价格下滑以及2022年消费电子销量承压，无论是存储晶圆厂商还是独立模组厂商库存水位当前均处于高位。1）存储模组厂商在产业链环节中相对下游，较早感知到行业的“寒气”也较早做出反应，目前能够看到威刚科技、宇瞻科技等厂商存货水位初步得到控制；2）存储晶圆厂商由于偏产业链上游且属于重资产商业模式4Q22仍处于上行趋势。

考虑到下游客户去库存及自身存货水平处于高位，3Q22以来Samsung、SK Hynix、MiCROn等全球主要存储晶圆厂商均已经宣布减小产量或缩减资本开支，且降幅显著。历史上看，NAND Flash、DRAM资本开支均具有周期性，存储晶圆原厂在供给侧具有垄断地位，我们认为这些厂商共同控产一方面反映下游需求萎靡客观事实，但另一方面有望为加速存储器价格触底反转。

产品价格：DRAM、NAND Flash价格跌幅均有望在2Q23收窄

3Q21前后，全球半导体产业“全面芯片短缺”转为“部分芯片短缺”。存储器是较早结束短缺状态的产品，4Q21开始价格即进入下行通道。目前来看，经过供需关系的不断调整，无论是DRAM还是NAND Flash，产品价格跌幅在2Q23均有望收窄。

产品价格 1：DRAM

整体上来看，根据TrendForce统计，4Q21-1Q23 DRAM综合价格分别环比下滑3-8%、8-13%、0-5%、10-15%、13-18%、20%，目前综合价格差不多跌至3Q21最高点的60%。TrendForce预计，2Q23 DRAM综合价格仍将继续环比下滑10-15%。虽然今年早些时候TrendForce的预测仍未对DRAM综合价格的触底反转时间给出明确判断，但是4月上旬Samsung宣布存储器减产后，我们观察到市场上已有企业在尝试企稳DRAM产品价格。分产品来看，根据TrendForce统计，1Q23 PC DRAM价格环比下滑15-20%，Server DRAM价格环比下滑20-25%，Mobile DRAM价格环比下滑13-18%，Graphics DRAM价格环比下滑18-23%，Consumer DRAM价格环比下滑18-23%。1Q23高性能计算相关的Server DRAM、Graphics DRAM领跌其他产品，我们认为或和2H22服务器出货量开始承压有关，而个人电脑、智能手机下游此前已经经历类似“阵痛”。不过，我们认为当前AI服务器需求量的增长有望加速Graphics DRAM、Server DRAM价格触底反转。

图表6：DRAM细分产品季度价格变动

资料来源：TrendForce，中金公司研究部

注：TrendForce发布于1Q23

产品价格 2：NAND Flash

整体上来看，根据TrendForce统计，虽然2Q22 NAND Flash综合价格发生了3-8%的环比增长，但在4Q21、1Q22、3Q22、4Q22、1Q23五个季度分别环比下滑0-5%、10-15%、8-13%、20-25%、10-15%，目前综合价格差不多跌至3Q21最高点的55%。TrendForce预计，2Q23 NAND Flash综合价格跌幅有望缩至5-10%，3Q23产品价格有望进入平稳期，4Q23产品价格有望发生反弹。分产品来看，根据TrendForce统计，1Q23 eMMC&UFS价格环比下滑10-15%，EntERPrise SSD价格环比下滑13-18%，Client SSD价格环比下滑13-18%，3D NAND wafer价格环比下滑3-8%。我们认为SSD价格的领跌或和个人电脑、服务器整体出货承压相关，但随着供需关系的改善尤其是供给侧的减产，2Q23各类NAND Flash产品跌幅均有望降至较小水平，3D NAND wafer价格更是有望企稳。

图表7：NAND Flash细分产品季度价格变动

资料来源：TrendForce，中金公司研究部

注：TrendForce发布于1Q23

细分赛道 1：存储模组

存储模组拆解：存储颗粒、主控芯片、接口芯片是重要原材料

存储模组拆解 1：NAND Flash模组

NAND Flash模组主要产品形态可分为1）固态硬盘（SSD）、2）嵌入式存储、3）移动存储（U盘、移动硬盘、SD/CF卡等）。NAND Flash模组基本结构大同小异，都包含一颗主控芯片和多颗NAND Flash颗粒，部分中高端产品还会搭配DRAM颗粒用于提高缓存性能，具体来看：

► NAND Flash颗粒：起到数据存储与读写作用，占据NAND Flash模组70%以上成本。1）按照存储方式可以分为SLC、MLC、TLC、QLC、PLC五类，从前往后读写速度、使用寿命依次递减，存储密度、性价比优势依次递增，不同下游应用根据不同需求选择不同的种类，SLC、MLC、TLC是目前规模商用的三类，其中工业控制、通信设备等终端主要采用SLC，企业级固态硬盘、车规级电子产品等终端主要采用MLC，消费级固态硬盘及绝大多数消费电子产品等主要采用TLC，QLC技术正逐步成熟有望迎来商用。2）按照存储容量可分为不同的规格，目前较为主流的TLC NAND Flash（3D）容量区间在256Gb至1Tb，MLC NAND Flash（3D/2D）的容量区间在16Gb至512Gb，SLC NAND Flash（2D）的容量区间在1Gb至8Gb。

► NAND Flash主控芯片：约占NAND Flash模组10%成本，但是是整个模组的“大脑”，起到调配闪存颗粒负荷、数据中转、连接闪存芯片和外部接口、控制协议、擦写均衡、ECC校验、电源管理、时钟管理等作用。

► DRAM颗粒：中低端的NAND Flash模组不搭配，采用HMB（host memory buffer）-enabLED技术和主机共享内存，但这会带来挤占主机内存等弊端。因此，中高端NAND Flash模组内部会搭配DRAM颗粒，以免去对主机内存的挤占进一步提高数据读写速度。

针对不同下游应用的NAND Flash产品除在模组尺寸、存储容量等方面有所差异外，重要的不同之处在于接口硬件和通信协议。通常固态硬盘可分为SATA（常见的U.2接口即是其一种）、M.2等接口，SATA 3.0、PCIe 3.0/4.0等协议；嵌入式存储可分为eMMC、UFS等接口，对应eMMC 5.0/5.1、UFS 3.1等协议；移动存储中U盘、移动硬盘采用USB协议，SD、mini SD、miCRO SD卡采用SD协议，CF卡采用cfast协议。

存储模组拆解 2：DRAM模组

和NAND Flash产品主要以模组形式发货给终端厂商不同，一部分DRAM产品以颗粒的形式出货给下游客户，典型的如智能手机使用的LPDDR颗粒、显卡模组使用的GDDR/HBM颗粒。通常，Samsung、SK Hynix、MiCROn这些存储原厂将初步封装好的LPDDR、GDDR、HBM颗粒发往台积电、日月光等制造商，再以ePOP、2.5D、SiP等形式封装为成品芯片出货至终端厂商。

另一部分DRAM产品以模组的形式出货，这部分主要是应用于个人电脑、服务器的内存条。目前主流的内存条均采用DIMM形态：SODIMM主要用于笔记本电脑，UDIMM主要用于台式电脑，RDIMM、LRDIMM主要用于服务器。DRAM颗粒、SPD是消费级SODIMM、UDIMM内存条的主要组成，DDR5内存条还需要搭载PMIC：

► DRAM颗粒：起到数据存储和读写的作用，占据内存条模组成本的绝大比例。1）按协议标准来分，目前DDR4、DDR5颗粒是消费级、企业级内存条的主流配置，且随着Intel、AMD支持DDR5协议CPU的推出，DDR5已经迎来商用未来渗透率将快速提升；2）按存储容量来分，目前DDR颗粒中2Gb、4Gb、8Gb、16Gb、24Gb等规格较为常见。

► SPD（串行检测集线器）：本质是一颗EEPROM，用于存储内存模组的相关信息以及模组上内存颗粒和相关器件的所有配置，是内存管理系统的关键组成部分。DDR5内存条SPD升级为支持I3C总线，大幅优化对内存条的服务支持。

► PMIC（电源管理芯片）：过去内存条采用的PMIC位于主板之上，DDR5内存条将PMIC安装于内存条上，能够降低主板的复杂性、提升电源转换的效率。

企业级RDIMM、LRDIMM内存条在上述基础上还需要增加内存接口芯片（RCD+DB）、TS（DDR5内存条新增）：

► 内存接口芯片（RCD寄存时钟驱动器+DB数据缓冲器）：位于CPU到内存模组存储颗粒的命令地址总线通路和数据总线通路上，是内存模组的核心控制芯片。内存接口芯片主要作用是提升内存数据访问的速度及稳定性，满足服务器CPU对内存模组日益增长的高性能及大容量需求。

► TS（温度传感器）：通常企业级DDR5内存条两侧各搭配一颗TS，实现对内存条温度的实时监控，再通过SPD向外部反馈，进而调整风扇速度、改变DRAM刷新率来减少内存条热量。

存储模组产业地图：存储原厂聚焦标准化市场，独立模组厂覆盖长尾市场

通过上文对存储模组的剖析，我们旨在说明存储模组针对不同的下游的应用呈现“千端千面”的特点。存储器的功能特性须通过存储介质应用技术及芯片封测等产业链后端环节实现：通过不同类别的晶圆选型、封测技术和应用技术的组合，为终端客户提供在容量、带宽、时延、寿命、尺寸、性价比等方面各异的“千端千面”的存储器产品。在存储模组环节除存储晶圆原厂，还诞生了独立模组厂商，两类企业共同参与市场，以满足不同应用的需要。

► 存储晶圆厂商凭借IDM模式向下游存储器产品领域渗透，其竞争重心在于提升晶圆制程和市场占有率，在应用领域主要聚焦通用化、标准化的存储器产品，重点服务智能手机、个人电脑及服务器等行业的头部客户。

►除该等通用型存储器应用外，仍存在广泛的应用场景和市场需求，包括细分行业存储需求（如工业控制、商用设备、汽车电子、网络通信设备、家用电器、影像监控、物联网硬件等）以及主流应用市场里中小客户的需求。无晶圆制造的存储器厂商面向下游细分行业客户的客制化需求，进行介质晶圆特性研究与选型、主控芯片选型与定制、固件开发、封装设计与制造、芯片测试、提供后端的技术支持等，将标准化存储晶圆转化为“千端千面的存储器”产品，扩展了存储器的应用场景，提升了存储器在各类应用场景的适用性，推动实现存储晶圆的产品化和商业化，是存储器产业链承上启下的重要环节。领先的存储器厂商在存储晶圆产品化的过程中形成品牌声誉，进而提升市场表现，获得资源进一步加强对核心优势的投入，形成良性循环。

全球比较典型的存储晶圆原厂有Samsung、SK Hynix、MiCROn、Kioxia、Western Digital、长江存储、长鑫存储等企业；比较典型的独立模组厂商有Kingston、威刚科技、群联电子、江波龙、佰维存储、德明利等企业。存储晶圆原厂、独立模组厂商在存储模组环节提供的核心价值为包括存储颗粒/主控芯片的选型/定制、固件开发等在内的模组整体设计能力，一些企业拥有自建封测基地，一些企业也选择将模组的制造外包给专业的封装测试厂商，在存储领域布局较深的封测厂较为典型的有华泰电子、深科技等。

图表8：NAND Flash模组产业链

资料来源：各公司官网，中金公司研究部

图表9：DRAM模组产业链

资料来源：各公司官网，中金公司研究部

存储模组市场格局：把握细分市场机遇，国产厂商份额逐步提升

NAND Flash模组市场格局：固态硬盘（SSD）

目前，全球固态硬盘市场中以Samsung为首的五大原厂占据大部分份额，第三方品牌厂中Kingston一家独大。根据Statista数据，1Q21全球固态硬盘市场中Samsung占比25.3%、WDS占比18.2%、Kioxia占比13.3%、SK Hynix占比11.8%、MiCROn占比8.4%、Kingston占比8.2%。根据TrendForce数据，2021年全球第三方品牌固态硬盘市场中Kingston占比26%，远高于第二名威刚（占比8%）、第三名金泰克（占比7%）；内资品牌Lexar在第三方市场中占比6%，朗科科技占比6%，嘉合劲威占比4%。

固态硬盘可细分为企业级（服务器）、消费级（个人电脑）两大市场。企业级固态硬盘可靠性要求更高、验证门槛更高，原厂在其中占据绝对主导优势。根据TrendForce数据，4Q22全球企业级固态硬盘市场中仅Samsung一家原厂即占据44%份额。Kingston、江波龙等第三方厂商主要参与消费级固态硬盘市场。根据Omidia数据，3Q20 Kingston在全球消费级固态硬盘市场中占比9%。

NAND Flash模组市场格局：嵌入式存储

嵌入式存储下游应用较广，包括但不限于智能手机、智能电视、平板电脑、可穿戴设备、智慧家居、汽车电子等产品。智能手机等终端是嵌入式存储中相对较难进入的下游，尤其是中高端的产品，凭借在这些领域的布局，原厂在嵌入式存储市场中占据较高份额。根据中国闪存市场（CFM）数据，2021年全球eMMC及UFS模组市场中Samsung占据41%份额。但下游较多也导致嵌入式存储市场“千端千面”，是典型的“长尾市场”，给了第三方厂商较多的机遇。据中国闪存市场（CFM）数据，2021年全球eMMC及UFS模组市场中江波龙占据7%份额，Kingston占据5%份额，佰维存储占据2%份额。

NAND Flash模组市场格局：移动存储

根据中国闪存市场（CFM）数据，2020年国内电商平台存储卡市场美国厂商占比78%，中国大陆厂商占比10%，韩国厂商占比8%，日本厂商占比4%，排名前三的品牌为SanDisk、Kingston、Samsung，且SanDisk几乎一家独大，中国大陆的Lexar、朗科排名第四、第五；2020年国内电商平台U盘市场美国厂商占比66%，中国大陆厂商占比32%，排名前三的品牌为Kingston、SanDisk、爱国者；2020年国内电商平台移动硬盘市场美国厂商占比78%，日本厂商占比12%，韩国厂商占比5%，中国大陆厂商占5%，排名前三的品牌为Western Digital、Seagate、Toshiba，国内厂商中份额最高的联想排名第六。我们发现在技术壁垒相对较低的U盘领域，中国大陆厂商有31%的份额；但在技术壁垒较高的存储卡和移动硬盘领域，中国大陆品牌只有10%、5%的份额，仍有较大的提升空间。

DRAM模组市场格局：内存条

和固态硬盘类似，内存条也分为企业级产品和消费级产品。通常，服务器内存条在存储方面要高于个人电脑内存条，并且需要具备热插拔能力，最为重要的是需要具备成倍提升的ECC数据纠错能力，因此进入壁垒较高，原厂在这一领域占据垄断地位。根据Yole，Samsung、SK Hynix、MiCROn为主的存储原厂在内存条市场占据约90%份额。在第三方厂中，Kingston份额一家独大。根据TrendForce数据，2021年第三方品牌厂内存条市场中Kingston占比81%。目前，内资厂商嘉合劲威是中国大陆规模最大的内存条厂商，但根据TrendForce数据其份额仍只有约2%，内资品牌存在较大提升空间。

细分赛道 2：内存接口芯片及套片

内存接口芯片市场格局：DDR4时代，国产厂商后来者居上

内存接口芯片发展初期，在DDR2阶段，行业的参与者超过10家企业。随着内存接口芯片技术的发展和行业精细化分工，行业集中度逐步提升，到DDR3阶段，行业主要参与者明显减少。而进入DDR4阶段，全球范围内从事研发并量产服务器内存接口芯片的公司主要为澜起科技、IDT、Rambus三家。目前来看，凭借积极的研发布局以及良好的合作关系，澜起科技和Rambus有望在DDR5时代占据先机。

内存接口芯片及套片发展趋势：DDR5时代，市场规模迎高速增长

DDR5内存标准于2020年7月由JEDEC发布，经过晶圆厂、模组厂、CPU厂近2年的时间准备，生态链已经完善，随着2H22开始Intel、AMD陆续发布支持DDR5内存条的CPU，已经开始规模商用。3Q22 Intel发布了支持DDR5第十二代Core台式机/笔记本CPU（Core i9、Core i7、Core i5、Core i3、Core Pentium Gold、Celeron）；3Q22 AMD发布了支持DDR5的Ryzen 7000系台式机CPU，4Q22公司发布了支持DDR5的Ryzen 6000系列笔记本CPU及支持DDR5的第四代EPYC（Genoa）服务器CPU；1Q23 Intel发布了支持DDR5的Sapphire Rapids Xeon服务器CPU。

根据Statista数据，DDR4标准在2014年投入商用后，2017年其渗透率达到57%，2020年其渗透率达到80%。参照以往的规律，我们预计DDR5在投入商用后3年时间内渗透率有望突破50%，5年时间足有渗透率有望接近80%。根据Yole预测，2022年DDR5内存条出货量0.11亿条，预计到2028年其出货量有望达到6.42亿条，CAGR+97%，呈高速增长趋势。

图表21：2010-2020年DDR2/DDR3/DDR4占内存条出货占比

资料来源：Statista，中金公司研究部

图表22：2022-2028E全球内存条出货量按DDR3/DDR4/DDR5/DDR6拆分（含预测，百万条）

资料来源：Yole，中金公司研究部

如前面的章节拆解所述，DDR5内存条除了内存颗粒的升级外，也带来RCD、DB、SPD的升级，并且新增了PMIC、TS的必选需求，为接口芯片及套片市场规模带来确定性增长。根据Yole数据，2021年接口芯片及套片市场规模约7.10亿美元，其中RCD占比89%约6.32亿美元，DB占比4%约0.28亿美元，PMIC占比3%约0.21亿美元，SPD占比3%约0.21亿美元，TS占比1%约0.06亿美元；2022年该市场规模增长为11亿美元，其中RCD占比58%约6.38亿美元，DB占比2%约0.22亿美元，PMIC占比20%约2.20亿美元，SPD占比16%约1.76亿美元，TS占比4%约0.44亿美元；预计到2028年该市场规模增长至40亿美元（2021-2028年CAGR+28%），其中RCD占比38%约15.20亿美元，PMIC占比28%约11.20亿美元，SPD占比24%约9.60亿美元，TS占比10%约4.00亿美元。

澜起科技目前已经推出符合JEDEC标准的全套DDR5内存接口芯片，包括RCD、DB、SPD Hub、TS及PMIC，其中SPD系与合作伙伴聚辰股份合作完成。这些芯片能够适配于RDIMM、LRDIMM、UDIMM、SODIMM等内存条，满足下游服务器、台式机、笔记本电脑需求。

细分赛道 3：NAND Flash主控芯片

主控芯片战略地位：主控芯片是NAND Flash模组的“大脑”

根据Business Research Insights数据，2021年全球NAND Flash主控芯片市场规模在26亿美元左右。Business Research Insights预计2022-2028年全球NAND Flash主控芯片市场规模能实现CAGR 为8%的增长，在2028年达到51亿美元，较2021年实现翻倍。市场规模驱动因素有：1）物联网设备的不断增长；2）汽车智能化的发展趋势；3）数据中心带动的企业级固态硬盘上量等。根据产业链调研，我们测算固态硬盘主控芯片在其中占比40%，嵌入式存储主控芯片在其中占比40%，剩下主要为移动存储主控芯片。

虽然NAND Flash主控芯片市场规模不算太大，但是其战略地位显著。作为NAND Flash存储模组核心部件之一（少数NAND Flash模组不含主控芯片，由外部芯片如CPU起到主控芯片的作用，但这只是少数），主控芯片起到中枢控制和管理调度的作用，是存储模组产品中的“中央处理器”，也是存储颗粒快速商业化落地的关键因素。

NAND Flash主控芯片架构可以分为前端和后端两大部分：前端（Host Interface Controller，主机接口控制器）负责和主机通信，接口可以是SATA、PCIe、SAS等；后端（Flash Controller，闪存控制器）负责和NAND Flash颗粒通信并完成数据编解码和ECC（数据纠错）；除此之外还有内部缓冲（Buffer）并在外部搭配DRAM颗粒（非必须）。虽然NAND Flash主控芯片架构大同小异，但是模组产品的“千端千面”以及存储协议的优化升级催使着主控芯片厂商需要针对应用场景多样化的需求，融合自身对各类存储颗粒和存储协议的理解不断推出新的产品。

在此基础上，固件（Firmware）算法运行在主控芯片的CPU上（CPU通常采用ARM架构，常见的有Cortex-R系列，近几年来RISC-V架构占比也在快速提升）。固件算法对于主控芯片至关重要，它能够驱动控制器，实现Mapping（逻辑地址到物理地址的映射）、Trim（硬盘空间配置）、WL（wear leveling，磨损平衡）、GC（garbage collection，垃圾回收）等功能，哪怕是采用相同存储颗粒和主控芯片的模组产品也会因固件算法的不同导致使用寿命、读写性能存在巨大差异。一款NAND Flash模组产品固件算法的开发可以由模组厂商（存储原厂、独立厂商）牵头，也可以由主控芯片公司自己主导。

主控芯片市场格局：信息安全趋势下，国产厂商有望快速崛起

早期，NAND Flash主控芯片主要由NAND Flash原厂生产。但随着下游应用的增多、制程节点的进步，主控芯片开发复杂难度逐步加大，越来越多的原厂开始寻求第三方采购，独立NAND Flash主控芯片厂商由此渐渐崛起。根据中国闪存市场（CFM）数据，2022年第三方NAND Flash主控芯片厂商市场份额已经超过一半达到55%。独立主控芯片厂商的代表有美国的Marvell、MiCROchip以及中国台湾的慧荣科技、群联电子等。

► 全球NAND Flash主控芯片厂商中，Samsung约占35%市场份额，其存储产品几乎都采用自家主控芯片；Intel（Solidigm）企业级产品采用自研主控，消费级产品采用外购主控；SK Hynix、MiCROn、Kioxia等原厂部分主控自研，部分主控外采。

► 在独立主控芯片厂商中，Marvell约占30%市场份额，慧荣、群联合计约占30%：

•移动存储主控芯片（中低端市场）：SD卡/PD卡/TF卡/U盘等消费级移动存储产品的主控芯片门槛相对较低，参与企业较多。SD卡主控芯片全球约有10余家企业参与，U盘主控芯片全球约有20余家企业参与。

• 嵌入式存储/固态存储主控芯片（中高端市场）：工业级、企业级市场主要由美国厂商Marvell、MiCROchip占据；消费级市场主要由中国台湾厂商慧荣科技、群联电子占据。

近年来，中国大陆诞生了得一微、联芸科技、华澜微、忆芯科技、英韧科技等独立NAND Flash主控芯片厂商，江波龙、国科微等企业也在原有业务的基础上布局NAND Flash主控芯片领域。客观上，由于中国大陆企业起步较晚，整体和境外同行仍然存在一定差距。但考虑到主控芯片和存储模组信息安全具有较强关联性，在产业链安全日益受到重视趋势下，我们认为国内企业有望得到快速发展。

细分赛道 4：存储颗粒

存储颗粒发展趋势：NAND Flash进入200+L时代，DRAM迈向1β时代

NAND Flash方面，Samsung、SK Hynix、Kioxia（含Western Digital）、Solidigm、MiCROn等海外厂商2023年以来开始覆盖236L、256L甚至更高层数的工艺。1H22，Samsung和MiCROn已开始量产176L 3D NAND Flash颗粒；2H22以来，NAND Flash进入200L+时代，MiCROn和SK Hynix分别发布232L、238L 3D NAND产品，Samsung、Kioxia（含Western Digital）也紧跟其后宣布突破200+L。国内存储企业长江存储后来者居上，目前也已经掌握了200+L技术。

DRAM方面，Samsung、SK Hynix、MiCROn三大家目前正向1β制程迈进。2022年底，Samsung成功开发出12nm制程的16GB DDR5颗粒，最高速率可达7.2Gbps，并计划于2023年量产；SK Hynix采用1αnm制程的DDR5颗粒已于2022年底取得企业级客户验证，同时2023年年初成功开发出了最高容量24GB的12Hi HBM3堆栈，预计将在1H23完成量产准备；MiCROn于2022年底推出了全球最先进的1βnm制程DRAM颗粒，相较前代可将能效提高约15%，内存密度提升35%以上。

存储颗粒市场格局：道阻且长，国产厂商行则目的地将至

全球NAND Flash市场以Samsung、SK Hynix（含收购自Intel的Solidigm）、Kioxia（含Western Digital）、MiCROn几家厂商为主。根据Statista数据，3Q22上述五家企业市占率分别为31.4%、20.6%、18.5%、2.6%、12.3%。国内厂商长江存储近年来市场份额提升迅速，我们测算其市占率在3-5%左右。全球DRAM市场Samsung、SK Hynix、MiCROn三分天下。根据Yole Development数据，2021年上述三家企业市占率分别为43%、28%、23%。国内厂商长鑫存储经过近几年的努力已初步具有一定市场份额，我们测算其市占率在1-3%左右。当前，存储器周期下行及其他外部因素的负面影响为长江存储、长鑫存储等国内存储晶圆厂发展带来挑战，但我们认为1）国内巨大下游市场、2）追赶阶段后发优势、3）独特IP专利创新等因素有望驱动国内厂商不断缩小与海外厂商缩小差距。

图表29：2020-3Q22全球NAND Flash颗粒市场格局

资料来源：Statista，中金公司研究部

图表30：2021年全球DRAM颗粒市场格局

资料来源：Yole Development，中金公司研究部

截至2022年底，长江存储已有超过10万片/月产能，用于生产128L/232L NAND Flash等晶圆。公司规划的30万片/月产能中，一期厂房目前已经达到建成状态。堆叠层数是NAND Flash核心技术指标之一。除了堆叠层数，接口速度、可靠性、随机读取性能、能耗等参数以及工艺的成本、良率都是厂商竞争的关键因素。我们看到凭借和海外大厂不断缩小差距的堆叠层数以及自主研发的Xtacking架构（目前已升级至3.0版），长江存储的产品已经形成竞争力。

截至2022年底，长鑫存储已有超过12万片/月产能，用于生产DDR4/LPDDR4/LPDDR4X颗粒晶圆。目前一期项目已经达到建成状态，公司总共规划了36万片/月产能。对于DRAM颗粒而言，更先进的制程意味着更优的成本和更好的性能。我们认为当前长鑫存储在制程上和海外大厂仍存在差距，但是一方面通过在工艺方面的提升公司有望缩小差距，另一方面公司凭借高性价比、高保密性优势已经在一些“长尾市场”初步获得一定市场份额。