技術(shù)
導(dǎo)讀:存儲(chǔ)行業(yè)遵循著摩爾定律,每 18 個(gè)月集成度提升 1 倍,意味著性能提升 1 倍,而單位價(jià)格卻下降一半。
信息存儲(chǔ)的需求基石,來(lái)源于文明傳承與延續(xù),隨著世界數(shù)字化趨勢(shì)而爆發(fā)增長(zhǎng)。按照存儲(chǔ)介質(zhì)的不同,現(xiàn)代數(shù)字存儲(chǔ)主要分為光學(xué)存儲(chǔ)、磁性存儲(chǔ)和半導(dǎo)體存儲(chǔ)三類。從存儲(chǔ)市場(chǎng)規(guī)模來(lái)看,2019 年機(jī)械硬盤市場(chǎng)規(guī)模約為 585 億美元,占據(jù)總體市場(chǎng)的 32%;DRAM 市場(chǎng)規(guī)模約為 603億美元,占 33%;FLASH 市場(chǎng)規(guī)模約為 480 億美元,占 26%。
存儲(chǔ)行業(yè)遵循著摩爾定律,每 18 個(gè)月集成度提升 1 倍,意味著性能提升 1 倍,而單位價(jià)格卻下降一半。半導(dǎo)體存儲(chǔ)產(chǎn)品在過(guò)去的 60 多年里,每一種主流產(chǎn)品的技術(shù)都快速演進(jìn)與迭代,對(duì)于玩家來(lái)說(shuō)既是機(jī)遇也是危險(xiǎn),每一次新技術(shù)的迭代充滿著客戶選擇的未知,需要玩家全力以赴,如果踩準(zhǔn)市場(chǎng)需求,則一個(gè)小玩家也能平地而起,而如果猜錯(cuò)路線,則大玩家也面臨無(wú)情淘汰。
一、存儲(chǔ)行業(yè):文明傳承的基石
從文明誕生以來(lái),人類就一直在尋求能夠更有效存儲(chǔ)信息的方式,從 4 萬(wàn)年前洞穴壁畫、結(jié)繩計(jì)數(shù)、6000 年前泥板上楔形文字、到后來(lái)的書本。直到信息爆炸的現(xiàn)代,存儲(chǔ)模式已經(jīng)發(fā)展為光盤、U 盤、硬盤等等,存儲(chǔ)器的更新?lián)Q代從未停止。
隨著科技的發(fā)展,存儲(chǔ)需求量級(jí)發(fā)生了巨大的增長(zhǎng),也促使存儲(chǔ)量級(jí)及存儲(chǔ)介質(zhì)發(fā)生了深遠(yuǎn)的變化。據(jù) IDC 預(yù)測(cè),全球數(shù)據(jù)圈(每年被創(chuàng)建、采集或復(fù)制的數(shù)據(jù)集合)將從 2018 年的 32ZB 增至 2025 年的 175ZB,增幅超過(guò) 5 倍。其中,中國(guó)數(shù)據(jù)圈增速最為迅速,2018 年,中國(guó)數(shù)據(jù)圈占全球數(shù)據(jù)圈的比例為 23.4%,即 7.6ZB,預(yù)計(jì)到 2025 年將增至 48.6ZB,占全球數(shù)據(jù)圈的 27.8%,中國(guó)將成為全球最大的數(shù)據(jù)圈。數(shù)據(jù)產(chǎn)生量的爆發(fā)式增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)對(duì)存儲(chǔ)需求大幅增長(zhǎng),也促進(jìn)了存儲(chǔ)方式的進(jìn)一步創(chuàng)新和發(fā)展。
▲IDC 預(yù)估 2025 年全球數(shù)據(jù)產(chǎn)生量級(jí)超 175 ZB
▲常見存儲(chǔ)單位
按照存儲(chǔ)介質(zhì)的不同,現(xiàn)代數(shù)字存儲(chǔ)主要分為光學(xué)存儲(chǔ)、磁性存儲(chǔ)和半導(dǎo)體存儲(chǔ)三類。光學(xué)存儲(chǔ)包括 CD、DVD 等常見形式。磁性存儲(chǔ)包含磁帶、軟盤、硬盤等。半導(dǎo)體存儲(chǔ)是存儲(chǔ)領(lǐng)域應(yīng)用最廣、市場(chǎng)規(guī)模最大的存儲(chǔ)器件,包括當(dāng)前主流的易失性存儲(chǔ)器 DRAM,和非易失性存儲(chǔ)器 NAND FLASH、NOR FLASH等等。
隨著技術(shù)的發(fā)展,存儲(chǔ)器尺寸逐漸縮小, 存儲(chǔ)容量大幅提升,單位GB 存儲(chǔ)價(jià)格迅速下降。1960 年代,磁帶平均容量?jī)H為 2.3MB,而每 GB 價(jià)格卻高達(dá) 1791英鎊,1970 年代流行的軟盤價(jià)格更是高達(dá) 2-3 萬(wàn)英鎊/GB。伴隨著硬盤技術(shù)的發(fā)展及普及,存儲(chǔ)價(jià)格迅速下降,1990 年代,單位 GB 存儲(chǔ)價(jià)格跌至 100 英鎊以下,CD-ROM 價(jià)格僅為 6.03 英鎊/GB。21 世紀(jì)開始,DRAM、閃存進(jìn)入人們視野,成為主流存儲(chǔ)方式,存儲(chǔ)價(jià)格進(jìn)一步下降,單位 GB 存儲(chǔ)價(jià)格平均為0.5-0.8 英鎊。
硬盤仍存儲(chǔ)全球大部分?jǐn)?shù)據(jù) ,閃存存儲(chǔ)容量迅速上升。從全球存儲(chǔ)容量來(lái)看,2019 年全球存儲(chǔ)年新增總?cè)萘考s為 1.8ZB,隨著互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展,預(yù)計(jì)到2025 年全球存儲(chǔ)年新增總?cè)萘繉⑦_(dá)到 4.7ZB。盡管半導(dǎo)體存儲(chǔ)器已成為主流存儲(chǔ)器,但全球大部分?jǐn)?shù)據(jù)仍然使用硬盤存儲(chǔ)。閃存存儲(chǔ)容量近年來(lái)大幅提升。2019 年,65.5%數(shù)據(jù)由硬盤存儲(chǔ),而閃存、DRAM、磁帶、光學(xué)存儲(chǔ)器分別為20.0%、0.5%、8.0%、7.0%。由此可見,硬盤仍存儲(chǔ)全球大部分?jǐn)?shù)據(jù),是存儲(chǔ)市場(chǎng)不可或缺的重要存儲(chǔ)方式。
從存儲(chǔ)市場(chǎng)規(guī)模來(lái)看, 2019 為 年機(jī)械硬盤市場(chǎng)規(guī)模約為 585 億美元,占據(jù)總體市場(chǎng)的32.25% ;DRAM 市場(chǎng)規(guī)模約為 603 億美元,占 33.24% ;FLASH 市場(chǎng)規(guī)模約為 規(guī)模約為 480 億美元,占 26.46% 。
▲2010-2025 全球存儲(chǔ)器 全球存儲(chǔ)器 出貨容量趨勢(shì) 容量趨勢(shì)(ZB)
▲2019 年存儲(chǔ) 年存儲(chǔ) 市場(chǎng)規(guī)模(億美元)及占比情況(億美元)及占比情況(%)
半導(dǎo)體行業(yè)可以細(xì)分為存儲(chǔ)芯片、邏輯芯片、模擬芯片、傳感器、分立器件等。存儲(chǔ)器是半導(dǎo)體行業(yè)的一大分支,幾乎所有常見電子設(shè)備都需要使用存儲(chǔ)器,應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。
半導(dǎo)體存儲(chǔ)器市場(chǎng)占半導(dǎo)體市場(chǎng)26% 左右,是半導(dǎo)體行業(yè)一大分支。2003 年以來(lái),全球存儲(chǔ)器市場(chǎng)占半導(dǎo)體市場(chǎng)的份額維持在 20%-25%,其中 2017 年和2018 年高達(dá) 30.07%和33.70%。2019 年,全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模為 4123.07 億美元,存儲(chǔ)器市場(chǎng)規(guī)模為 1064.4 億美元,占據(jù)半導(dǎo)體市場(chǎng)的 25.82%。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器是半導(dǎo)體行業(yè)中極為重要的組成部分。
▲半導(dǎo)體存儲(chǔ)行業(yè)規(guī)模 (億美元) 及同比增速(%)
▲各類半導(dǎo)體存儲(chǔ)器行業(yè)規(guī)模變化(億美元)
存儲(chǔ)器作為半導(dǎo)體的子行業(yè),其周期變化基本和半導(dǎo)體行業(yè)周期變化一致,但存儲(chǔ)器的波動(dòng)性更強(qiáng)。因此,當(dāng)半導(dǎo)體行業(yè)處于景氣周期時(shí),存儲(chǔ)器市場(chǎng)表現(xiàn)更佳,以 2017 年為例,半導(dǎo)體行業(yè)規(guī)模同比增長(zhǎng) 21.62%,存儲(chǔ)規(guī)模同比增長(zhǎng)高達(dá)61.49%。而當(dāng)半導(dǎo)體行業(yè)處于不景氣狀態(tài)時(shí),存儲(chǔ)市場(chǎng)亦會(huì)表現(xiàn)更不理想,以2019 年為例,半導(dǎo)體行業(yè)規(guī)模同比下降 12.05%,但存儲(chǔ)市場(chǎng)下降高達(dá) 32.62%。
2019 年存儲(chǔ)行業(yè)下降速度處于近 20 年來(lái)最快水平,但同時(shí)也為未來(lái)增長(zhǎng)奠定基礎(chǔ)。2019 年由于供需錯(cuò)配導(dǎo)致存儲(chǔ)價(jià)格下降,存儲(chǔ)行業(yè)規(guī)模大幅下降。但隨著服務(wù)器需求穩(wěn)步上升、5G、物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展,未來(lái)半導(dǎo)體行業(yè)將迎來(lái)景氣周期,存儲(chǔ)行業(yè)也將受益。
DRAM 和 和 NAND FLASH 。 是半導(dǎo)體存儲(chǔ)器市場(chǎng)規(guī)模中最大的存儲(chǔ)器。2018 年,DRAM占半導(dǎo)體存儲(chǔ)器市場(chǎng)的 58%,NAND FLASH占 40%。此外,NOR FLASH隨著新興市場(chǎng)的崛起,市場(chǎng)空間將逐步恢復(fù)。
▲存儲(chǔ)價(jià)格趨勢(shì)
存儲(chǔ)行業(yè)遵循著摩爾定律,每 18 個(gè)月集成度提升 1 倍,意味著性能提升 1 倍,而單位價(jià)格卻下降一半 。半導(dǎo)體存儲(chǔ)產(chǎn)品在過(guò)去的 60 多年里,每一種主流產(chǎn)品的技術(shù)都快速演進(jìn)與迭代,對(duì)于玩家來(lái)說(shuō)即是機(jī)遇也是危險(xiǎn),每一次新技術(shù)的迭代充滿著客戶選擇的未知,需要玩家全力以赴,如果踩準(zhǔn)市場(chǎng)需求,則一個(gè)小玩家也能平地而起,而如果猜錯(cuò)路線,則大玩家也面臨無(wú)情淘汰。
總體來(lái)說(shuō),存儲(chǔ)行業(yè)目前有以下三個(gè)特點(diǎn):
1、機(jī)械硬盤 ,雄風(fēng)猶在, 企業(yè)級(jí)應(yīng)用成未來(lái)主戰(zhàn)場(chǎng)。機(jī)械硬盤曾是存儲(chǔ)王者,是計(jì)算機(jī)的主要存儲(chǔ)介質(zhì)。
近年來(lái)由于 SSD(固態(tài)硬盤)集成度更高,HDD(機(jī)械硬盤)逐漸失去消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)份額。隨著云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求增長(zhǎng)較快,HDD 憑借成熟穩(wěn)定、成本更優(yōu)、壽命周期長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì),成為數(shù)據(jù)中心標(biāo)配。近年來(lái) HDD 全球字節(jié)出貨量明顯上升,2019 年達(dá) 1.18ZB,超全球存儲(chǔ)市場(chǎng)字節(jié)出貨量的一半。截止2019 年HDD市場(chǎng) 市場(chǎng)集中度較高 集中度較高 CR4 為79%,領(lǐng)先企業(yè)分別為, 三星、西部數(shù)據(jù)、希捷, 其市場(chǎng)份額為 份額為 33.6%、24.6% 和 15.7%。
2 、DRAM 過(guò)去 50 年多年搏殺慘烈 , 王朝幾經(jīng)更替。在過(guò)去 50 多年里,DRAM市場(chǎng)呈現(xiàn)每 4~5 年單位價(jià)格變?yōu)?1/10,其背后的殺伐異常慘烈。
而縱觀 DRAM發(fā)展歷史,本身 DRAM 產(chǎn)品在成本、技術(shù)、品質(zhì)等為核心競(jìng)爭(zhēng)要素,而背后需要企業(yè)在融資能力、產(chǎn)業(yè)鏈配套及人才梯隊(duì)等全方位儲(chǔ)備,考驗(yàn)企業(yè)系統(tǒng)性的資源調(diào)動(dòng)能力。DRAM 廠商從曾經(jīng)的“百花齊放”形成目前的“三國(guó)鼎立”局,三星、鎂光、 面,三星、鎂光、SK 海力士成為 DRAM 領(lǐng)域最終玩家,三家合計(jì)市場(chǎng)份額達(dá) 領(lǐng)域最終玩家,三家合計(jì)市場(chǎng)份額達(dá)95%, 而各家分別為 43.5% ,29.2%和 和 22.30% 。
3 、FLASH 將為新一代 存儲(chǔ)主力,成兵家必爭(zhēng)之地。近年來(lái)隨著消費(fèi)電子領(lǐng)域的需求增長(zhǎng),F(xiàn)LASH 市場(chǎng)規(guī)模呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì),特別是 NAND FLASH 已成為手機(jī)、筆記本等主力存儲(chǔ)介質(zhì),而價(jià)格方面基本符合摩爾定律的下降趨勢(shì)。NAND 市場(chǎng)格局主要有三星、鎧俠、西部數(shù)據(jù) 市場(chǎng)格局主要有三星、鎧俠、西部數(shù)據(jù) 等企業(yè) 主導(dǎo),分占市場(chǎng)份額的33.5% 、18.9%和 和 14.3% ,行業(yè) CR4 達(dá) 達(dá) 80.2% 。NOR FLASH 主要有旺宏、華邦、兆易創(chuàng)新等,市場(chǎng)份額占 邦、兆易創(chuàng)新等,市場(chǎng)份額占 NOR FLASH 市場(chǎng)的 26% 、25% 、19% 。
二、機(jī)械硬盤 ,雄風(fēng)猶在
HDD(機(jī)械硬盤)是傳統(tǒng)普通硬盤,主要由盤頭、磁片、盤片轉(zhuǎn)軸及控制電機(jī)、磁頭控制器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、接口和緩存等幾個(gè)部分組成。磁頭可沿盤片的半徑方向運(yùn)動(dòng),加上盤片每分鐘幾千轉(zhuǎn)的高速旋轉(zhuǎn),磁頭就可以定位在盤片的指定位置上進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫操作。信息通過(guò)離磁性表面很近的磁頭,由電磁流來(lái)改變極性方式被電磁流寫到磁盤上,信息可以通過(guò)相反的方式讀取。
每個(gè)硬盤的中心都有高速旋轉(zhuǎn)的磁盤,磁盤表面有高速掃過(guò)的記錄磁頭, 每個(gè)磁盤上都覆蓋著一層薄薄的微小的磁化金屬粒,數(shù)據(jù)以一種肉眼無(wú)法分辨的形式存在,很多組微小顆粒形成的磁化圖案記錄形成了數(shù)據(jù),每一組成為比特,所有微粒都按照自身的磁性排列,形成兩種狀態(tài)之一,對(duì)應(yīng) 0 或 1,將比特信息通過(guò)電磁鐵轉(zhuǎn)換成電流,數(shù)據(jù)就能被讀寫在硬盤上。這塊磁鐵會(huì)產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)大磁場(chǎng),足以改變金屬微粒的磁性,當(dāng)信息寫入磁盤,驅(qū)動(dòng)使用磁讀寫器將其還原成有意義的形式。
目前機(jī)械硬盤市場(chǎng)規(guī)模整體約市場(chǎng)規(guī)模整體約 585 億,占總體存儲(chǔ)市場(chǎng)規(guī)模約占總體存儲(chǔ)市場(chǎng)規(guī)模約 32%,位列數(shù)存儲(chǔ)市場(chǎng)規(guī)模第二,年出貨量約為不到 4 億個(gè)。
機(jī)械硬盤出貨量 1996-2010 年穩(wěn)定增長(zhǎng),從 1996 年的 1.05 億個(gè)增長(zhǎng)至 2010年的 6.51 億個(gè),達(dá)到歷史最高點(diǎn)。隨著存儲(chǔ)器的更新迭代,尤其是 SSD(固態(tài)硬盤)技術(shù)的進(jìn)步,機(jī)械硬盤的地位受到挑戰(zhàn),2011 年開始出貨量整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì),截至 2018 年全球機(jī)械硬盤出貨量下降至 3.72 億個(gè)。
2010 以后機(jī)械硬盤廠商數(shù)量逐漸減少。2008 年以前,機(jī)械硬盤市場(chǎng)集中度較低,各廠商競(jìng)爭(zhēng)激烈。而后,市場(chǎng)集中度提升,西部數(shù)據(jù)、希捷等廠商成為機(jī)械硬盤龍頭,占據(jù)全球市場(chǎng)超過(guò) 90%份額。
▲1996-2018 年機(jī)械硬盤出貨量(億)
▲2003-2014 年機(jī)械硬盤市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局變化
總?cè)萘砍鲐浬仙?出貨上升,HDD 成數(shù)據(jù)中心標(biāo)配。云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)等帶來(lái)了旺盛的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求,且對(duì)存儲(chǔ)容量及穩(wěn)定性要求較高。相比 SSD(固態(tài)硬盤),機(jī)械硬盤具有壽命長(zhǎng)、成熟穩(wěn)定、容量大的性能優(yōu)勢(shì),成為數(shù)據(jù)中心的首選。因此,雖然 HDD 產(chǎn)品出貨量近年來(lái)呈現(xiàn)下降趨勢(shì),但總?cè)萘砍鲐浢黠@上升,HDD 2019年機(jī)械硬盤字節(jié)出貨量為 1.18ZB,出貨容量超過(guò)全球存儲(chǔ)年出貨容量的 50%。云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將推動(dòng) HDD 產(chǎn)品持續(xù)增長(zhǎng)。
▲2010-2025 機(jī)械硬盤字節(jié)出貨量(ZB )
機(jī)械硬盤每 每 GB 價(jià)格呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。機(jī)械硬盤面市之初價(jià)格較高,1980 年機(jī)械硬盤每 GB 價(jià)格約為 357.24 美元。隨著技術(shù)的進(jìn)步,機(jī)械硬盤成本下降,價(jià)格也隨之下降,2017 年每 GB 價(jià)格僅為 0.028 美元。
▲1979-2017 年機(jī)械硬盤每 GB 價(jià)格(USD/GB )
▲1980-2017 年機(jī)械硬盤每 GB 價(jià)格變化幅度(%)
現(xiàn)代硬盤雛形誕生于 1956 年,由 IBM 制造,存儲(chǔ)容量?jī)H為 5MB。1973 年,采用“溫氏架構(gòu)”的 IBM 3340 問(wèn)世,標(biāo)志著硬盤基本架構(gòu)的確立。這種硬盤擁有幾個(gè)同軸金屬盤片,盤片上涂有磁性材料。他們與能夠移動(dòng)的磁頭共同密封在一個(gè)盒子中,磁頭從旋轉(zhuǎn)的盤片讀出磁信號(hào)的變化。
1970-1979 年,IBM 先后發(fā)明了 Merlin 技術(shù)、Thin Film 磁頭,驅(qū)動(dòng)硬盤數(shù)據(jù)定位準(zhǔn)確性、硬盤密度都大幅提升。
1980 年,希捷公司由兩位前 IBM員工創(chuàng)立,開發(fā)并推出第一款 5.25 英寸規(guī)格 5MB 硬盤,這是首款面向個(gè)人用戶的硬盤,它的出現(xiàn)推動(dòng)了計(jì)算機(jī)的誕生。1981 年,希捷又推出第二款容量達(dá)10MB 的硬盤產(chǎn)品,并在市場(chǎng)蔓延開來(lái)。而正是 1981 年,IBM 發(fā)布了 IBM 個(gè)人計(jì)算機(jī),這是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域具有里程碑意義的飛躍。受益于較為小巧的體積,簡(jiǎn)單的操作,IBM 發(fā)布的個(gè)人電腦大受歡迎,隨著個(gè)人電腦普及,也帶動(dòng)了家用 PC 硬盤快速增長(zhǎng)。
曾在 1980 年代末,IBM 已推出 MR(Magneto Resistive磁阻)技術(shù)令磁頭靈敏度大大提升,盤片的存儲(chǔ)密度較之前的 20Mbpsi(bit/每平方英寸)提高了數(shù)十倍,為硬盤容量的巨大提升奠定了基礎(chǔ)。1997 年,GMR(Giant Magneto Resistive)巨磁阻技術(shù)的成功研發(fā)進(jìn)一步提升了存儲(chǔ)密度。如果用 MR 磁頭能夠達(dá)到 3-5Gb/平方英寸的存儲(chǔ)密度,使用 GMR 以后存儲(chǔ)密度可達(dá)到 10-40Gb/平方英寸。
1991 年,IBM 出了首款應(yīng)用 MR 技術(shù)的 3.5 英寸的1GB 硬盤 0663-E12,開創(chuàng)了民用級(jí) GB 硬盤的先河,從此硬盤容量開始進(jìn)入GB 數(shù)量級(jí),3.5 英寸的硬盤規(guī)格也由此成為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)硬盤的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。
2007 年日立環(huán)儲(chǔ)發(fā)布了全球首款 1TB 硬盤,硬盤售價(jià)為 399 美元,平均每美元可購(gòu)得 2.75GB 硬盤空間。該硬盤采用垂直存儲(chǔ)技術(shù),將平行于盤片的磁場(chǎng)方向改變?yōu)榇怪保浞值乩昧舜鎯?chǔ)空間。此外,垂直存儲(chǔ)技術(shù)能耗小,發(fā)熱量減小,改善了數(shù)據(jù)抵抗熱退減的能力,提高了硬盤的可靠性。
硬盤廠商進(jìn)入整合期。2000 年起是硬盤行業(yè)的整合期,希捷、西數(shù)、IBM、三星、邁拓、昆騰、東芝、富士通等各大硬盤廠商競(jìng)爭(zhēng)激烈。2000 年邁拓收購(gòu)昆騰,2003 年日立環(huán)儲(chǔ) IBM 硬盤事業(yè)部,2005 年希捷宣布收購(gòu)邁拓,2009 年,富士通硬盤被東芝收購(gòu),形成希捷、西數(shù)、日立、三星、東芝“春秋五霸”時(shí)代。2011 年西部數(shù)據(jù)收購(gòu)日立環(huán)儲(chǔ)、希捷收購(gòu)三星硬盤,形成“三國(guó)鼎立”局面。
▲2004 年機(jī)械硬盤市場(chǎng)格局
▲2009 年機(jī)械硬盤市場(chǎng)格局
2011年上半年日本發(fā)生地震,下半年泰國(guó)發(fā)生洪水。其中日本廠商是重要的磁頭、磁盤、馬達(dá)等 HDD 配件供應(yīng)商,泰國(guó)是重要的HDD 制造基地,這兩次自然災(zāi)害產(chǎn)生了重大影響,導(dǎo)致 2011 年 HDD 硬盤出貨量銳減,但也讓 HDD 硬盤價(jià)格上升。
▲2006-2011 年 年 HDD 平均售價(jià)
▲2010-2015HDD 出貨量(萬(wàn))
但是,受限于物理結(jié)構(gòu)瓶頸,機(jī)械硬盤體積難以縮小或成本較高,增長(zhǎng)前景顯現(xiàn)停滯。從市場(chǎng)格局來(lái)看,三星的市場(chǎng)份額從 10.0%上升至 2019 年的 33.6%,西部數(shù)據(jù)從 29.6%下降至 24.6%,希捷從 31.4%下降至 15.7%,日立從 16.4%下降至 2.3%,大部分機(jī)械硬盤廠商減少了機(jī)械硬盤的生產(chǎn)。
▲2019 年機(jī)械硬盤市場(chǎng)格局
SSD 崛起,HDD 市場(chǎng)受到?jīng)_擊。固態(tài)硬盤(Solid State Drives)由多個(gè)閃存顆粒和主控芯片組成,沒有運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);而機(jī)械硬盤有碟盤和讀寫磁頭組成。SDD 不僅擁有更快的讀寫速度,而且具有低功耗、防震抗摔性好、發(fā)熱低等優(yōu)勢(shì)。
▲機(jī)械硬盤與固態(tài)硬盤性能對(duì)比
隨著 SSD 平均價(jià)格與 HDD 平均價(jià)格差異的逐漸縮小,以及 SSD 各方面的性 各方面的性能優(yōu)勢(shì),硬盤市場(chǎng)逐漸被 SSD 占領(lǐng),HDD 出貨量從 2013 年開始明顯下降。
▲HDD 出貨量(億)
▲HDD 與 與 SSD 平均價(jià)格對(duì)比($/TB)
隨著云計(jì)算、5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)帶來(lái)的全新發(fā)展,全球正形成以數(shù)據(jù)為核心的生態(tài)圈,企業(yè)級(jí)用戶對(duì)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的大容量需求愈加明顯,將 HDD 在企業(yè)級(jí)領(lǐng)域的發(fā)展推向了新高度。2019 年全球云計(jì)算市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 3556 億美元,2012-2019 年 CAGR 高達(dá) 18.0%,且有望繼續(xù)呈現(xiàn)快速上升趨勢(shì)。與此同時(shí),2019 年全球 IDC(互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心)市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)至 793.1 億美元,2012-2019 年 CAGR 為 17.6%。
▲全球云計(jì)算市場(chǎng)規(guī)模(億美元)及同比增速( 全球云計(jì)算市場(chǎng)規(guī)模(億美元)及同比增速(% )
▲全球 IDC 市場(chǎng)規(guī)模(億美元)及同比增速(% )
成熟穩(wěn)定、成本更優(yōu),HDD 成數(shù)據(jù)中心標(biāo)配。盡管 SSD 可以發(fā)揮閃存性能上帶來(lái)的應(yīng)用加速,但大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)依然需要生命周期更長(zhǎng)、成熟穩(wěn)定、成本更優(yōu)的 HDD 企業(yè)級(jí)大容量硬盤來(lái)支撐。在數(shù)據(jù)中心、云存儲(chǔ)的趨勢(shì)下,HDD大容量硬盤依然是企業(yè)數(shù)據(jù)中心的標(biāo)配,市場(chǎng)需求有望進(jìn)一步增長(zhǎng) 。
三、DRAM 戰(zhàn)場(chǎng),50多年搏殺
動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器( (Dynamic Random Access Memory )DRAM 是一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器, 通常以一個(gè)電容和晶體管為一個(gè)單元排成二維矩陣。DRAM 利用電容內(nèi)存儲(chǔ)電荷情況來(lái)代表二進(jìn)制比特是 1 或 0。由于晶體管電路會(huì)有漏電電流,導(dǎo)致電容上所存儲(chǔ)的電荷數(shù)量并不足以正確地識(shí)別。因此 DRAM 需要周期性地充電,因此被稱為“動(dòng)態(tài)”存儲(chǔ)器。
DRAM 基本的操作機(jī)制分為讀(Read )和寫(Write)。讀的時(shí)候先讓字線(Bitline)充電到操作電壓的一半,開關(guān)晶體管(由位線控制),若電容內(nèi)部存儲(chǔ)的值為 1,則 Bitline 的電壓會(huì)被電荷共享抬高到高于操作電壓的一半;反之,若內(nèi)部存儲(chǔ)的值為 0,則會(huì)把 Bitline 的電壓拉低到低于操作電壓的一半。得到 Bitline 電壓后,經(jīng)過(guò)放大器判別出內(nèi)部值為 0 或 1。寫的時(shí)候把晶體管打開,若要寫 1 時(shí)則把 BL 電壓抬高到操作電壓使電容上存儲(chǔ)著操作電壓,若要寫 0 時(shí)則把 BL 降低到 0 伏特使電容內(nèi)部沒有電荷。
目前 DRAM 市場(chǎng)規(guī)模整體約 603 億,占總體存儲(chǔ)市場(chǎng)規(guī)模約 33%,位列數(shù)字存儲(chǔ)市場(chǎng)規(guī)模第一。 近年來(lái)受益于數(shù)據(jù)資料中心、智能手機(jī)、加密貨幣等市場(chǎng)需求,DRAM 市場(chǎng)規(guī)模總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì),2019 年由于前期擴(kuò)產(chǎn)能和去庫(kù)存等因素,市場(chǎng)規(guī)模有所下降。
▲近年來(lái) DRAM 市場(chǎng) 規(guī)模及同比增速
▲2019 年DRAM 在存儲(chǔ)市場(chǎng)規(guī)模及占比
自1966 年IBM 成功研發(fā) MOS 型 RAM 存儲(chǔ)以來(lái), 符合摩爾定律,每 18 個(gè)月集成度提升 1 倍。DRAM 型存儲(chǔ)運(yùn)用的 MOS 技術(shù),不僅能耗少、讀寫速度快且集成度高,因此 DRAM 成為而后數(shù)十年計(jì)算機(jī)內(nèi)存的主流技術(shù)。截至2020年,三星已成功開發(fā)出基于 10nm 線寬的 DRAM 產(chǎn)品。
在過(guò)去 50 多年里,存儲(chǔ)每 GB 價(jià)格總體呈現(xiàn)每 4~5 年價(jià)格變?yōu)?1/10,近年來(lái) ,價(jià)格下降趨勢(shì)有所緩和。1973 年存儲(chǔ)每 GB 價(jià)格約為 3.22 億美元,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)成本極高。隨著存儲(chǔ)技術(shù)的進(jìn)步以及美、日、韓廠商之間的激烈競(jìng)爭(zhēng),存儲(chǔ)成本下降,2018 年每 GB 價(jià)格僅為 7.26 美元。
▲1973-2018 年DRAM 每 GB 價(jià)格(USD/GB )
▲1974-2018 年DRAM 每GB 價(jià)格變化幅度(% )
DRAM 戰(zhàn)場(chǎng)硝煙彌漫,50 多年的搏殺,目前韓國(guó)企業(yè)獨(dú)占鰲頭,三巨頭成鼎立之勢(shì) 。近 10 年來(lái) DRAM 市場(chǎng)集中度逐漸上升。DRAM 廠商從曾經(jīng)的“百花齊放”形成目前的“三國(guó)鼎立”局面,三星、鎂光、SK 海力士成為 DRAM 領(lǐng)域最終玩家。
▲2001-2019 年DRAM 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局趨勢(shì)
▲1975-2000 年DRAM 各國(guó)出貨變化情況
1966 年由 DRAM 之父 IBM 的 羅伯特·登納德博士所在的 IBM Thomas J. Watson 研發(fā)中心成功研發(fā) MOS 型晶體管+電容結(jié)構(gòu)的 DRAM 存儲(chǔ)。1969 年加州的先進(jìn)內(nèi)存系統(tǒng)公司正式商業(yè)推出此款 DRAM。
DRAM 型存儲(chǔ)運(yùn)用的 MOS 技術(shù), 不僅能耗少、讀寫速度快且集成度高 ,幫助存儲(chǔ)形式從笨重的磁鼓結(jié)構(gòu)快速縮小,因此 DRAM 成為而后數(shù)十年計(jì)算機(jī)內(nèi)存的主流技術(shù)。
1970 年代前期Intel 一家獨(dú)大,占據(jù)全球超 80%份額。Intel 研究小組利用 MOS工藝開發(fā)出 1kb DRAM,并通過(guò)解決各項(xiàng)生產(chǎn)工藝缺陷,于 1970 年在其 3 寸晶圓廠成功量產(chǎn) C1103,奠定了 DRAM 快速商業(yè)化的基礎(chǔ)。
由于當(dāng)時(shí)大中型計(jì)算機(jī)使用的磁鼓存儲(chǔ)器笨重昂貴,Intel 向計(jì)算機(jī)用戶大力宣傳 DRAM,1972 年憑借 1K DRAM 取得巨大成功。到 1974 年,Intel 的 DRAM市場(chǎng)份額達(dá) 82.9%。
1970 年代后期,Mostek 擊敗 Intel ,成為 DRAM 市場(chǎng)最大廠商。1973 年美國(guó)其他廠商例如德州儀器、Mostek(由德州儀器的前員工于 1969 年創(chuàng)立)、日本廠商 NEC 等先后進(jìn)入 DRAM 市場(chǎng),德州儀器推出成本更低的 4K DRAM,Mostek推出針腳更少的 4K DRAM,均成為 Intel 的強(qiáng)勁對(duì)手。
1976 年,Mostek 推出的 MK4116 采用了 POLY-II(雙層多晶硅柵工藝),容量達(dá) 16K,大獲成功,占領(lǐng) 75%的 DRAM 市場(chǎng)。而后繼續(xù)持續(xù)推出新產(chǎn)品,進(jìn)一步獲得市場(chǎng)份額,在 70 年代后期,一度占據(jù) DRAM 市場(chǎng) 85%份額。但后來(lái)為應(yīng)對(duì)來(lái)自資本市場(chǎng)的惡意收購(gòu),導(dǎo)致股權(quán)結(jié)構(gòu)大幅變動(dòng),經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略發(fā)生調(diào)整,管理層動(dòng)蕩及技術(shù)人員流失,公司發(fā)展遭遇較大障礙。1978 年四個(gè) Mostek 的離職技術(shù)人員創(chuàng)立了另一個(gè)未來(lái)的存儲(chǔ)巨頭–鎂光。
回顧來(lái)看, 來(lái)看,Intel 由于多線作戰(zhàn) 焦點(diǎn)分散 、技術(shù)路徑選擇及市場(chǎng)預(yù)判失誤,喪失了 DRAM 的技術(shù)先發(fā)優(yōu)勢(shì),DRAM 市場(chǎng)份額呈現(xiàn)較快下降。Intel 的存儲(chǔ)一度風(fēng)光無(wú)限,而后逐步喪失領(lǐng)先,令人唏噓,以后有機(jī)會(huì)再詳細(xì)展開。
1976 年日本 VLSI 聯(lián)合研發(fā)體成立,設(shè)立了 6 個(gè)實(shí)驗(yàn)室,從高精度加工技術(shù)、硅結(jié)晶技術(shù)、工藝處理技術(shù)、監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)技術(shù)、裝置設(shè)計(jì)技術(shù)等方向入手,成功攻克了包括電子束光刻機(jī)、干式蝕刻裝置等半導(dǎo)體核心加工設(shè)備,以及領(lǐng)先的制程工藝和半導(dǎo)體設(shè)計(jì)能力。在VLSI項(xiàng)目的推動(dòng)下,日企1977年研制成功64K DRAM,已成功趕上美企 DRAM 研發(fā)進(jìn)度。
隨后日本 DRAM 產(chǎn)業(yè)進(jìn)入增長(zhǎng)爆發(fā)期。1983 年日本 DRAM 內(nèi)存在美國(guó)市場(chǎng)大獲成功,當(dāng)時(shí)主流提供 256K 內(nèi)存公司中,日本企業(yè)有富士通、日立、三菱、NEC、東芝等多家,而美企僅有摩托羅拉,而僅 NEC 九州工廠的 256K DRAM月產(chǎn)量,就高達(dá) 300 萬(wàn)塊。1984 年,日立生產(chǎn)的 DRAM 內(nèi)存已開始采用 1.5um生產(chǎn)工藝,三菱甚至公開 4M DRAM 關(guān)鍵技術(shù)。到 1986 年,僅東芝一家,每月 1M DRAM 產(chǎn)量就超過(guò) 100 萬(wàn)塊。
▲1980 年代日本 DRAM 崛起
“ 低價(jià) 優(yōu)質(zhì)”日本產(chǎn)品橫掃美國(guó)市場(chǎng), 美國(guó)市場(chǎng),Intel 含恨退出。到 1980s 年代中期,日本廠商的 DRAM 產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)先,產(chǎn)品質(zhì)量更好而價(jià)格卻更低,幾乎橫掃了美國(guó)市場(chǎng)。截至 1986 年,日本存儲(chǔ)器產(chǎn)品的全球市場(chǎng)占有率上升至 65%,而美國(guó)則降低至 30%。1985 年,陷入泥潭的 Intel 不得已宣布退出 DRAM 市場(chǎng)。
▲1980-1989 年 年存儲(chǔ)平均價(jià)格( 存儲(chǔ)平均價(jià)格($/Mbyte )
▲日立 1984-1991 年股價(jià)年漲跌幅(% )
其實(shí)早在日本啟動(dòng)VLSI 研究項(xiàng)目的同時(shí)(1976 年),韓國(guó)政府已在龜尾產(chǎn)業(yè)區(qū)建立韓國(guó)電子技術(shù)研究所(KIET),分為半導(dǎo)體設(shè)計(jì)、制程、系統(tǒng)三大部門,并都交由從美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)回來(lái)的技術(shù)專家負(fù)責(zé),大量招收美國(guó)歸來(lái)的韓系工程師,集中研發(fā)集成電路關(guān)鍵技術(shù)。但直到日本 DRAM 廠商受到打壓,韓國(guó)半導(dǎo)體企業(yè)才真正獲得良機(jī)。
1985 年美國(guó)里根總統(tǒng)開啟了第二屆任期,而隨著美國(guó)與蘇聯(lián)的冷戰(zhàn)威脅減弱,以及美國(guó)政府赤字急劇增加,美國(guó)政府對(duì)日本經(jīng)濟(jì)的扶持政策發(fā)生了轉(zhuǎn)變,日美貿(mào)易摩擦逐步增加,1985年美國(guó)主導(dǎo)的《廣場(chǎng)協(xié)議》開啟了日元升值之路,美國(guó)半導(dǎo)體協(xié)會(huì)也發(fā)起了對(duì)日本半導(dǎo)體等產(chǎn)品的反傾銷訴訟,而后達(dá)成了對(duì)日本半導(dǎo)體產(chǎn)品的價(jià)格監(jiān)督協(xié)議。上述種種,直接導(dǎo)致日本 DRAM 產(chǎn)品價(jià)格大幅提升,產(chǎn)品性價(jià)比快速下降,這給了韓國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)可乘之機(jī)。
1970 年代中后期開始,韓國(guó)三星,LG、現(xiàn)代和大宇等財(cái)閥,通過(guò)購(gòu)買、引進(jìn) DRAM 技術(shù)專利及加工設(shè)備,對(duì)其進(jìn)行消化吸收并在此基礎(chǔ)上持續(xù)投入研發(fā),以追趕技術(shù)差距。直到 1980 年代后期,家用 PC 電腦興起,且產(chǎn)品換機(jī)時(shí)間大幅縮短為3-5 年,普通消費(fèi)者對(duì)價(jià)格敏感,而對(duì)使用壽命要求不高,且日本半導(dǎo)體產(chǎn)品受到美國(guó)壓制,韓國(guó) DRAM 產(chǎn)品才得以逐步擴(kuò)大市場(chǎng)份額。
此后,三星繼續(xù)提高研發(fā)投入,到 1996 年又開發(fā)出第一個(gè) 1GB DRAM。三星電子 DRAM芯片出口額達(dá)到 62 億美元,位居第一;現(xiàn)代電子居世界第三。截至 2000 年,占 DRAM 份額前五的韓廠有兩家,分別為三星和現(xiàn)代,其中三星占 23.00%,位居第一;現(xiàn)代占 19.36%,位居第三,韓廠領(lǐng)導(dǎo) DRAM 市場(chǎng)。
▲2000 年 DRAM 市場(chǎng)格局
▲1975-2000 年DRAM 市場(chǎng)份額變化情況
三星電子受益 三星電子受益 PC 電腦興起快速成長(zhǎng)。1995 年受益于 Windows95 的帶起電腦銷售熱潮,三星電子營(yíng)收從 1994 年的 143.75 億美元增長(zhǎng)至 1995 年的 242.96億美元,毛利率和凈利率也同比增長(zhǎng)。1996-1998 年間由于 DRAM 價(jià)格下降,公司營(yíng)收也體現(xiàn)出不同程度的下降。
▲三星 1993-1999 年?duì)I收及毛利 、凈利率情況
▲三星 1990-1999 股價(jià)年漲跌幅(% )
在日美韓的 DRAM 廝殺之中,鎂光科技 是為 數(shù)不多的存活下來(lái)美系 DRAM 廠商。1990 年到 1995 年,受益于 PC 的發(fā)展,鎂光營(yíng)收從 3.33 億美元增長(zhǎng)到29.53 億美元,復(fù)合增速達(dá) 54.70%;且毛利率和凈利率均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。然而1996-1998 年間,供過(guò)于求帶來(lái)的 DRAM 價(jià)格跌落驅(qū)動(dòng)公司營(yíng)收逐年下降,毛利率和凈利率也逐年下降,1998 年發(fā)生了虧損。
▲鎂光 1990-1999 年?duì)I收及毛利、凈利情況
▲鎂光科技 1990-1999 股價(jià)年漲跌幅(%)
縱觀 1991-1999 年存儲(chǔ)價(jià)格走勢(shì), 前半場(chǎng)價(jià)格先抑后揚(yáng),后半場(chǎng)加速下跌。1992年住友樹脂廠的爆炸導(dǎo)致內(nèi)存價(jià)格回升,1995 年 Windows95 的發(fā)布也加大了對(duì)內(nèi)存的需求。然而 1995 年底全球各 8 英寸廠產(chǎn)能持續(xù)開出,驅(qū)動(dòng) DRAM 市場(chǎng)由賣方市場(chǎng)變?yōu)橘I方市場(chǎng),造成價(jià)格大幅跌落。各廠商被迫削減 4M DRAM產(chǎn)量,降低 DRAM 廠投資規(guī)模和進(jìn)度,并開始主導(dǎo)推出 16M DRAM 產(chǎn)品。
▲1990-1999 年存儲(chǔ)平均價(jià)格( 存儲(chǔ)平均價(jià)格($/Mbyte )
2000 年全球遭遇互聯(lián)網(wǎng)危機(jī),DRAM 價(jià)格跳水。1996-1998 年由于產(chǎn)能過(guò)剩引起的價(jià)格跌落在 1999、2000 年得到緩解。然而好景不長(zhǎng),2000 年全球遭遇互聯(lián)網(wǎng)危機(jī),PC 市場(chǎng)規(guī)模大幅下降,而三星、鎂光、海力士、英飛凌等龍頭企業(yè)剛經(jīng)歷擴(kuò)產(chǎn),供大于求引起了 DRAM 價(jià)格跳水,2001 年,DRAM 市場(chǎng)規(guī)模從 288 億美元跌至 110 億美元。
2002-2006 年,價(jià)格壟斷和汽車領(lǐng)域 需求增長(zhǎng),驅(qū)動(dòng) DRAM 市場(chǎng)有所恢復(fù)。盡管 2005 年全球 GDP 下滑,PC、手機(jī)產(chǎn)能過(guò)剩導(dǎo)致需求增速放緩,但這一階段整體 DRAM 市場(chǎng)增長(zhǎng)良好。2006 年,三星開發(fā)出世界第一個(gè) 50nm 1GB DRAM;海力士開發(fā)出世界最高速的 200MHz 512MB Mobile DRAM;2009 年三星開發(fā)出世界第一款 40nm DRAM 等等。隨著結(jié)構(gòu)尺寸的縮小,存儲(chǔ)器工作速度增加,功耗降低,提高了自身的性能。
2007-2012 年,金融危機(jī)疊加供過(guò)于求導(dǎo)致 DRAM 市場(chǎng)遭受暴擊 ,行業(yè)面臨洗牌 。2007 年微軟推出 Vista 系統(tǒng),該系統(tǒng)對(duì)內(nèi)存消耗較大,DRAM 廠商預(yù)期內(nèi)存需求大增紛紛增加產(chǎn)能,但 Vista 銷量不及預(yù)期。導(dǎo)致供過(guò)于求。與此同時(shí),三星仍然進(jìn)一步擴(kuò)大產(chǎn)能,加劇了行業(yè)虧損。2008 年,全球金融危機(jī),DRAM價(jià)格更是一路下降,甚至跌破材料成本。經(jīng)過(guò)短暫恢復(fù),各大廠商開始向新工藝發(fā)展、擴(kuò)大產(chǎn)能,2011 年,DRAM 供應(yīng)量再次超過(guò)實(shí)際需求,奇夢(mèng)達(dá)和爾必達(dá)先后宣布破產(chǎn)。
▲20 年代 存儲(chǔ)平均價(jià)格 趨勢(shì)($/Mbyte )
三星、鎂光、海力士成 DRAM 領(lǐng)域最終玩家。經(jīng)歷了 1999 年是內(nèi)存界格局的巨變,現(xiàn)代與 LG 合并,后從現(xiàn)代集團(tuán)拆分改名海力士;鎂光收購(gòu)德州儀器內(nèi)存部門。到 2001 年三星、鎂光、海力士、英飛凌占據(jù)市場(chǎng) 8 成份額。英飛凌因 2008 年金融危機(jī),將內(nèi)存部門拆分出去。直到 2011 年,DRAM 供應(yīng)量再次供大于求,而價(jià)格暴跌。奇夢(mèng)達(dá)和爾必達(dá)先后宣布破產(chǎn),三星、海力士、鎂光成為 DRAM 領(lǐng)域形成三國(guó)鼎立之勢(shì)。
▲2001-2010 年DRAM 市場(chǎng)份額逐步向三巨頭集中
從 DRAM 市場(chǎng) 市場(chǎng) 變化分析對(duì) 對(duì) SK 海力士和鎂光的 海力士和鎂光的 財(cái)務(wù)影響。從 SK 海力士和鎂光科技表現(xiàn)來(lái)看,1999 年和 2000 年兩者營(yíng)收穩(wěn)步上升。但隨后 DRAM 市場(chǎng)價(jià)格跳水,兩者 2001 年?duì)I收大幅下降,且毛利率和凈利率進(jìn)一步下降。隨后市場(chǎng)回暖,2002-2006 年,營(yíng)收呈現(xiàn)溫和上升趨勢(shì),毛利潤(rùn)和凈利潤(rùn)表現(xiàn)有所改善。而 2007 年 Vista 銷量不及預(yù)期疊加 2008 年全球金融危機(jī)再一次給公司營(yíng)收帶來(lái)床上,毛利潤(rùn)甚至為負(fù)。DRAM 市場(chǎng)短暫恢復(fù)后,2011 年供過(guò)于求局面再次出現(xiàn),毛利率和凈利率再次下降。DRAM 領(lǐng)域奇夢(mèng)達(dá)、爾必達(dá)等廠商未能撐過(guò)此次危機(jī),先后宣布破產(chǎn)。
▲SK 海力士 1999-2012 年經(jīng)營(yíng)情況
▲鎂光 1999-2012 年經(jīng)營(yíng)情況
2010 年以后,三星、海力士形成三國(guó)鼎立局面。2014-2015 年,三大DRAM 廠商為提高自身市占率,繼續(xù)大打價(jià)格戰(zhàn),DRAM 價(jià)格不斷下跌。
2017-2018 年,受益于數(shù)據(jù)資料中心、智能手機(jī)市場(chǎng)需求,DRAM 市場(chǎng)迎來(lái)增 長(zhǎng)。服務(wù)器 DRAM、移動(dòng) DRAM 需求成長(zhǎng),DRAM 廠商的供應(yīng)量增長(zhǎng)低于市場(chǎng)需求量,DRAM 價(jià)格一路上揚(yáng)。此外,運(yùn)算加密貨幣所需的繪圖型 DRAM 推動(dòng)了市場(chǎng)供不應(yīng)求加劇。
▲2010 年代 DRAM 市場(chǎng)呈現(xiàn)三足鼎立
▲2013-2017 年存儲(chǔ)平均價(jià)格($/Mbyte)
2019 年,由于前期產(chǎn)能擴(kuò)張和去庫(kù)存因素,存儲(chǔ)芯片價(jià)格下跌較多。 加密貨幣市場(chǎng)價(jià)格崩塌、智能手機(jī)市場(chǎng)進(jìn)入成熟期,驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)進(jìn)一步需求疲軟,DRAM市場(chǎng)規(guī)模下降。最后 DRAM 廠商從曾經(jīng)的“百花齊放”形成目前的“三國(guó)鼎立” 廠商從曾經(jīng)的“百花齊放”形成目前的“三國(guó)鼎立”局面,三星、鎂光、 局面,三星、鎂光、SK 海力士成為 DRAM 領(lǐng)域最終玩家 領(lǐng)域最終玩家 ,三家合計(jì)市場(chǎng)份額達(dá) 95% ,分別為 43.5% ,29.2%和 22.30%。
▲2010-2019 年DRAM 資本開支及同比增速
▲2011-2019 年全球 DRAM 市場(chǎng)規(guī)模
從鎂光和 SK 海力士的經(jīng)營(yíng)情況看,2015-2016 年 DRAM 價(jià)格下降較快,兩者毛利率均比較低迷。2017-2018 年受益于數(shù)據(jù)資料中心、智能手機(jī)等需求的增長(zhǎng),以及廠商對(duì)供應(yīng)量的控制,DRAM 量?jī)r(jià)齊升,營(yíng)收增長(zhǎng),毛利率增長(zhǎng)。2019年?duì)I業(yè)收入同比下降,主要原因是前期產(chǎn)能擴(kuò)張和去庫(kù)存等。
▲2013-2019 年?duì)I收情況(億美元)
▲2013-2019 年毛利率趨勢(shì)(% )
在過(guò)往歷史中,中國(guó)臺(tái)灣也與韓國(guó)同時(shí)期發(fā)力 DRAM 產(chǎn)業(yè) 產(chǎn)業(yè) ,最終發(fā)展三十 多年來(lái)卻成效不大 ,值得中國(guó)企業(yè)引以為戒 。產(chǎn)業(yè)認(rèn)為一方面原因在于臺(tái)灣政府對(duì)DRAM 產(chǎn)業(yè)支持力度有限,缺乏產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)能力,導(dǎo)致臺(tái)灣 DRAM 產(chǎn)業(yè)始終小而散,無(wú)法建立起足夠的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),失去了寶貴的時(shí)機(jī)。另一方面,由于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)門檻高、周期強(qiáng),只有擁有強(qiáng)大融資能力及產(chǎn)業(yè)定力的企業(yè),在產(chǎn)業(yè)低谷時(shí)才能抵御虧損的壓力,而在平常時(shí)候,又需要持續(xù)高強(qiáng)度的資本支出保持技術(shù)及規(guī)模優(yōu)勢(shì),而小而散的企業(yè),往往抵御風(fēng)險(xiǎn)能力不強(qiáng),投資資本強(qiáng)度也不夠,從而一直處于被動(dòng)和落后的狀態(tài)。
縱觀、 美國(guó)、 日本 、韓國(guó)與中國(guó)臺(tái)灣半導(dǎo)體 發(fā)展史 , 可以有幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)分享與探討。
1 、 半導(dǎo)體行業(yè), 具有一定程度的后發(fā)優(yōu)勢(shì) ,核心設(shè)備的迭代至關(guān)重要 。由于半導(dǎo)體工藝、設(shè)備及材料進(jìn)步非常快,而新玩家進(jìn)入半導(dǎo)體行業(yè)時(shí),沒有歷史資產(chǎn)及折舊包袱,并有機(jī)會(huì)用新設(shè)備及新材料,從而達(dá)到更好的產(chǎn)出率及更高的產(chǎn)品良率,故有一定的“后發(fā)優(yōu)勢(shì)”。從日、美、韓的經(jīng)驗(yàn)顯現(xiàn),中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)希望實(shí)現(xiàn)反超,離不開關(guān)鍵設(shè)備的迭代能力,但若希望基業(yè)長(zhǎng)青,設(shè)備自主創(chuàng)新能力就至關(guān)重要。
2、半導(dǎo)體產(chǎn) 業(yè) , 初期成長(zhǎng),需要擁有較為可靠的電子中游制造及品牌 終端予以支持。日本、韓國(guó)能實(shí)現(xiàn)后發(fā)而先至,在成長(zhǎng)初期,都基于已經(jīng)擁有較好的電子中游制造能力及品牌終端需求支持,兩者缺一不可,這也是為什么除德國(guó)以外,其他國(guó)家始終沒有較大的 DRAM 廠商進(jìn)入歷史舞臺(tái)。而中國(guó)目前迎來(lái)了較好的時(shí)機(jī),也即是中國(guó)強(qiáng)大的電子中游制造能力及本土品牌終端的崛起,給予中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)良好的成長(zhǎng)土壤。
3、 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),需要人才,需要資金,更需要產(chǎn)業(yè)定力。從日本、韓國(guó)等 DRAM發(fā)展歷史經(jīng)驗(yàn)顯示,舉國(guó)體制、單點(diǎn)突破及以點(diǎn)帶面是發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的有效方式。當(dāng)前的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)需要數(shù)以千億計(jì)的資本實(shí)力、以數(shù)十年計(jì)的產(chǎn)業(yè)定力,才能形成合力并堅(jiān)持到產(chǎn)業(yè)的黎明。而從中國(guó)臺(tái)灣 DRAM 廠經(jīng)驗(yàn)中了解,若沒有此時(shí)此地的魚死網(wǎng)破及孤注一擲,也很難看到彼時(shí)彼地的美好未來(lái)與錦繡明天,一旦選擇開始,則必須全力以赴,沒有退路。
四、FLASH:新一代存儲(chǔ)主力
閃存(Flash) 是屬于內(nèi)存器件的一種,其具有非易失性( Non-Volatile )。在沒有電流供應(yīng)的條件下也能夠長(zhǎng)久地保持?jǐn)?shù)據(jù),其存儲(chǔ)特性相當(dāng)于硬盤,這項(xiàng)特性正是閃存得以成為各類便攜型數(shù)字設(shè)備的存儲(chǔ)介質(zhì)的基礎(chǔ)。
閃存是一種電壓控制型器件,其存儲(chǔ)單元類似 MOSFET(金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)的三端器件,有源極、漏極和柵極。而其在柵極與硅襯底之間有額外一層?xùn)艠O,用以存儲(chǔ)電荷,名稱為“浮置柵極”其外部包裹二氧化硅絕緣層,因此電荷不會(huì)泄漏,所以閃存具有記憶能力。
NAND FLASH 和 NOR FLASH 是閃存的兩大主要產(chǎn)品。NAND 擦和寫均是基于隧穿效應(yīng),電子穿過(guò)浮置柵極與硅基層之間的絕緣層,對(duì)浮置柵極進(jìn)行充電(寫數(shù)據(jù))或放電(擦除數(shù)據(jù));NOR 在擦除數(shù)據(jù)時(shí)也基于隧穿效應(yīng),但在寫入時(shí)采用熱電子注入方式。這一不同點(diǎn)也驅(qū)動(dòng) NOR 的工作功耗高于 NAND。
NAND FLASH 寫入速度方便,而 NOR FLASH 讀取速度快。FLASH 器件在寫入操作前必須先執(zhí)行擦除,NAND 擦除操作簡(jiǎn)便,而 NOR 則要求在進(jìn)行擦除前先要將目標(biāo)塊內(nèi)所有的位都寫入數(shù)據(jù),然后才能做擦除,因此 NAND 寫入速度比 NOR 快很多。
NOR FLASH 應(yīng)用簡(jiǎn)便。NOR 帶有通用的 SRAM 接口,可輕松掛接在 CPU 地址、數(shù)據(jù)總線上,應(yīng)用程序可以直接在閃存內(nèi)執(zhí)行。而 NAND 則使用復(fù)雜的 I/O口來(lái)串行讀取數(shù)據(jù)。另外,由于 NAND 共用地址和數(shù)據(jù)總線,需要額外聯(lián)結(jié)一些控制的輸入輸出。
▲2019 年 FLASH 在存儲(chǔ)市場(chǎng)規(guī)模及占比
FLASH MEMORY 市場(chǎng)規(guī)模整體約 460 億~480 億美元, 占總體存儲(chǔ)市場(chǎng)規(guī)模約 26% ,位列數(shù)字存儲(chǔ)市場(chǎng)規(guī)模第三。其中 NAND FLASH 約為 440 億美元,Nor FLASH 約為 20 億美元。
NAND FLASH 市場(chǎng)規(guī)模整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。NAND 技術(shù)不斷進(jìn)步,2D NAND向 3D NAND 轉(zhuǎn)變, 3D NAND 堆疊層數(shù)提升,存儲(chǔ)容量增長(zhǎng)。隨著消費(fèi)類產(chǎn)品如智能手機(jī)以及企業(yè) SSD 需求的增長(zhǎng),NAND 市場(chǎng)規(guī)模呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。
NAND FLASH 市場(chǎng)集中度較高。2019 年形成三星、鎧俠、西部數(shù)據(jù)、鎂光、SK 海力士、Intel 主導(dǎo)的 NAND FLASH 市場(chǎng)格局,分占市場(chǎng)份額的 33.5%、18.9%、14.3%、13.5%、9.7%和 9.5%,行業(yè) CR4 達(dá) 80.2%。
▲2010-2020 年 NAND 市場(chǎng)規(guī)模
▲2001-2019 年 NAND 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局趨勢(shì)
盡管 NOR FLASH 寫入和擦除速度較慢,但讀取速度較快。初期電腦、筆記本以及功能手機(jī)等均應(yīng)用 NOR Flash 產(chǎn)品,主要需求在于系統(tǒng)底層程序讀取,而對(duì)寫入和擦除要求不高,因此在功能手機(jī)時(shí)代,NOR FLASH 風(fēng)靡一時(shí)。2005-2016 年智能手機(jī)快速崛起,NAND FLASH 的高密度存儲(chǔ)優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn),大規(guī)模替代 NOR FLASH。2016 年 NOR FLASH 市場(chǎng)規(guī)模跌入谷底。
近年來(lái), NOR FLASH 市場(chǎng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大。 當(dāng)電子設(shè)備啟動(dòng)時(shí),需要從存儲(chǔ)芯片內(nèi)讀取系統(tǒng)信息并運(yùn)行,該存儲(chǔ)芯片需要滿足可執(zhí)行運(yùn)行程序且掉電后存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不丟失。DRAM 掉電后數(shù)據(jù)會(huì)丟失,而 NAND FLASH 無(wú)法執(zhí)行程序,因此 NOR FLASH 應(yīng)用極其廣泛。以 TWS 耳機(jī)為代表的可穿戴設(shè)備、手機(jī)屏幕顯示的 AMOLED 和 TDDI 技術(shù),以及功能越來(lái)越強(qiáng)大的車載電子領(lǐng)域,成為NOR FLASH 市場(chǎng)空間獲得重新增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿Γ?016 年開始,NOR FLASH市場(chǎng)規(guī)模逐步擴(kuò)大。
近年來(lái)中國(guó)臺(tái)灣廠商 NOR FLASH 份額較高 大陸 廠商兆易創(chuàng)新位列第 兆易創(chuàng)新位列第 3。 臺(tái)灣旺宏、華邦和大陸的兆易創(chuàng)新在 NOR FLASH 的市場(chǎng)份額逐漸上升,而三星、美光等半導(dǎo)體大廠逐漸退出。2020年,旺宏、華邦、兆易創(chuàng)新分別占NOR FLASH市場(chǎng)的 26%、25%、19%。
▲2006-2019 年全球 NOR FLASH市場(chǎng)規(guī)模(億美元)
▲Nor flash 市場(chǎng)格局變化趨勢(shì)整理
FLASH 單位 GB 價(jià)格不斷下降。2003 年 FLASH 價(jià)格約為 228 美元,到 2017年該價(jià)格下降至 0.22 美元。隨著 2D NAND、3D NAND 的陸續(xù)出現(xiàn)及技術(shù)的成熟,F(xiàn)LASH 單位 GB 價(jià)格不斷下降。
▲2001-2018 年FLASH 每GB價(jià)格(USD/GB )
▲2001-2018 年FLASH 每GB價(jià)格變化幅度(%)
Flash Memory(閃存)由東芝公司的當(dāng)時(shí)舛岡富士雄博在 1980 年申請(qǐng)叫做simultaneously erasable EEPROM 的專利,但東芝剛開始疏忽了它。1984 年,舛岡富士雄博在 IEEE 國(guó)際電子元件會(huì)議上正式發(fā)表了這項(xiàng)發(fā)明。
1986 年,Intel 迅速注意到這項(xiàng)發(fā)明的巨大潛力,并成立專注于 SSD 的部門;
1988 年,Intel 根據(jù)這個(gè)發(fā)明,進(jìn)而生產(chǎn)了第一款 256Kbit NOR 閃存芯片。
1987 年,舛岡富士雄博士又發(fā)明了 NAND 閃存。NAND 閃存憑借更快的寫入效率、和更低的生產(chǎn)成本,很快成為手機(jī)等主流存儲(chǔ)介質(zhì)。
從后期發(fā)展來(lái)看, 從后期發(fā)展來(lái)看,NAND 集成度高、成本較低,讀寫速率適中,非常適合用于 集成度高、成本較低,讀寫速率適中,非常適合用于消費(fèi)電子設(shè)備的大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì), 隨著手機(jī) 、筆記本電腦 等 市場(chǎng)需求 ,市場(chǎng)規(guī)模 迅速增長(zhǎng) 。而 NOR Flash 物理底層架構(gòu)導(dǎo)致單位成本較高,因此沒有大范圍成為存儲(chǔ)主流介質(zhì)。
而 NOR Flash 具有較高的讀取效率,較低的擦/寫速度,因此運(yùn)用場(chǎng)景更像只讀 ROM 的一種,特點(diǎn)是寫入一次,基本上就不再擦寫,只用于讀取,且可以直接掛在數(shù)據(jù)總線上,運(yùn)行程序效率異常高,用于各種嵌入式體系的基礎(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)。
1988 年起, 多家廠商推出閃存產(chǎn)品, 便攜式電腦 推動(dòng)閃存第一波成長(zhǎng)。1988年,Intel 推出首款商用閃存芯片,主要用于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)。同年閃迪成立。此后,閃迪、Intel、西部數(shù)據(jù)、三星、東芝等廠商都推出了閃存產(chǎn)品。閃存市場(chǎng)呈現(xiàn)較快增長(zhǎng)。
在 1991 年規(guī)模達(dá)到 1.35 億美元,1992 年達(dá)到 2.70 億美元,1993年升至 6.40 億美元。1994 年年中,Intel 推出的奔騰處理器以及同步推出的筆記本大受市場(chǎng)歡迎,閃存市場(chǎng)在 1994 年規(guī)模達(dá)到 8.65 億美元,1995 年直接增長(zhǎng)至 18.60 億美元。
1997 年起 ,手機(jī)帶動(dòng)消費(fèi)級(jí)閃存市場(chǎng) ,迎來(lái)再次爆發(fā) 。1996 年。東芝推出了SmartMedia 存儲(chǔ)卡,也稱為固態(tài)軟盤卡。三星開始發(fā)售 NAND 閃存。SanDisk推出了采用 MLC 串行 NOR 技術(shù)的第一張閃存卡。1997 年,第一部手機(jī)開始配置閃存,消費(fèi)級(jí)閃存市場(chǎng)就此打開。1999 年,受益于手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、便攜式攝像機(jī)、PC 機(jī)外存、MP3 播放器等新生代信息電器,F(xiàn)LASH 憑借其性能可靠性和應(yīng)用靈活性,市場(chǎng)規(guī)模迅猛提升,到 1999 年,市場(chǎng)規(guī)模上升至 45.61億美元。
▲1990-1999 FLASH 市場(chǎng)規(guī)模(億美元)
1991 年,僅有 Intel 決定全新投入閃存業(yè)務(wù),但 AMD、SGS-Thomson、富士通等在注意到 Intel 的轉(zhuǎn)變后,也進(jìn)入了閃存的生產(chǎn)。1992 年,Intel 一家占據(jù) FLASH 市場(chǎng)份額的 75%,AMD為第二大廠商,占據(jù) 10%。然而到 1999 年底,Intel 的市場(chǎng)份額下滑到 26%,AMD 占 16%,富士通占 15%,夏普占 13%。
▲1992 年FLASH 市場(chǎng)格局
▲1999 年 FLASH 市場(chǎng)格局
NAND 產(chǎn)品性價(jià)比提升, 固態(tài)硬盤開始加速發(fā)展。2004 年,NAND 價(jià)格首次低于基于同等密度的 DRAM 價(jià)格,固態(tài)硬盤開始大范圍進(jìn)軍筆記本電腦市場(chǎng)。2005 年,三星率先采用 70nm 制程量產(chǎn) NAND 閃存,鎂光也推出 NAND 產(chǎn)品,NAND 總發(fā)售容量超過(guò) DRAM。繼 2006 年,希捷和三星推出混合硬盤后,各廠商陸續(xù)推出固態(tài)硬盤產(chǎn)品,戴爾、蘋果對(duì)自身筆記本電腦配置 SSD,帶動(dòng)了SSD 的需求,也促進(jìn)了 SSD 技術(shù)的發(fā)展。
市場(chǎng)需求日益增長(zhǎng),多家半導(dǎo)體廠商進(jìn)入閃存市場(chǎng)。1990 年代末,閃存市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大,現(xiàn)存的閃存廠商無(wú)法完全滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求,三星、東芝、閃迪等半導(dǎo)體廠商抓住市場(chǎng)擴(kuò)大機(jī)會(huì),進(jìn)入閃存市場(chǎng)。此外,由于 FLASH 平均價(jià)格高于 DRAM 平均價(jià)格,部分生產(chǎn) DRAM 的公司也紛紛將 DRAM 產(chǎn)線轉(zhuǎn)移至 FLASH。截至 2005 年末,閃存廠商已從 1995 年的少于 15 家增長(zhǎng)至至少28 家。
▲2001-2014 年FLASH 市場(chǎng)格局
▲2001-2005 FLASH 和 和 DRAM 平均價(jià)格(USD/unit)
2005 年,F(xiàn)LASH 價(jià)格大幅下降,一方面是由于數(shù)碼相機(jī)市場(chǎng)的衰退導(dǎo)致需求急劇減少;另一方面是因?yàn)檫M(jìn)入閃存市場(chǎng)廠家增多,價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)日益激化。
▲2000-2010 年 FLASH 市場(chǎng)規(guī)模(億美元)
▲2001-2010 FLASH 平均價(jià)格
3D NAND 技術(shù)不斷提升,SSD 面向企業(yè)級(jí) 應(yīng)用發(fā)展。2012 年,三星創(chuàng)造了3D NAND,推出第一代 3D NAND 閃存芯片。隨后,閃迪、東芝、Intel、西部數(shù)據(jù)發(fā)售 3D NAND 產(chǎn)品。3D NAND 技術(shù)不斷發(fā)展,堆疊層數(shù)不斷提升,容量越來(lái)越大。2014 年,閃迪推出企業(yè)級(jí) SSD。Intel 著手向企業(yè)級(jí)市場(chǎng)發(fā)售 3DNAND 產(chǎn)品,而鎂光則改道消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)發(fā)售 SSD。
▲企業(yè)級(jí) SSD 出貨量走勢(shì)(萬(wàn)個(gè))
通過(guò)整合并購(gòu),NAND FLASH 市場(chǎng)集中度逐步提 高,由三星、鎧俠、西部數(shù)據(jù)、 鎂光、海力士等主導(dǎo)。2011 年起,LSI 收購(gòu) Sandforce、SanDisk 收購(gòu) IMFT、蘋果收購(gòu) Anobit、Fusion-io 收購(gòu) IO Turbine。此后。2011-2019 年間,收購(gòu)事件不斷,2016 年西部數(shù)據(jù)收購(gòu) Sandisk。到 2019 年形成三星、鎧俠、西部數(shù)據(jù)、鎂光、SK 海力士、Intel 主導(dǎo)的 NAND FLASH 市場(chǎng)格局,分占市場(chǎng)份額的 33.5%、18.9%、14.3%、13.5%、9.7%和 9.5%,CR6 高達(dá) 99.4%。
▲2019 年 NAND FLASH 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局
2016 年和 2017 年,NAND 價(jià)格迎來(lái)翻倍。當(dāng)時(shí)處于 2D NAND 向 3D NAND切換空窗期,NAND FLASH 供應(yīng)減少,而需求端智能型手機(jī)和 SSD 容量需求依然增長(zhǎng),導(dǎo)致供不應(yīng)求,引起 NAND FLASH 價(jià)格增長(zhǎng)一倍多。2018 年原廠不斷擴(kuò)大 64 層/72 層 3D NAND 產(chǎn)量,導(dǎo)致市場(chǎng)供過(guò)于求,價(jià)格下降。
▲NAND FLASH 單位出貨價(jià)格趨勢(shì) ($/unit)
▲NAND 閃存市場(chǎng)規(guī)模(億美元)
SSD 在 消費(fèi)類、數(shù)據(jù)中心以及行業(yè)應(yīng)用需求強(qiáng)勁。SSD 全球出貨量從 2015 年的 1.3 億臺(tái)增長(zhǎng)至 2020 年的 3.21 億臺(tái),復(fù)合增速高達(dá) 19.82%。全球 SSD 市場(chǎng)消耗的產(chǎn)能已從 2016 年的 38%上升到 43%,尤其是企業(yè)級(jí) SSD。
SSD 搶占 HDD 市場(chǎng),價(jià)格下滑是其成長(zhǎng)動(dòng)力,尤其是在消費(fèi)類市場(chǎng)。2016 年和 2017 年由于 NAND FLASH 缺貨,SSD 價(jià)格上漲,抑制了市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)。2018年以來(lái),SSD價(jià)格持續(xù)下滑,其中240GB和480GB價(jià)格累積跌幅達(dá)45%、52%,也正因?yàn)閮r(jià)格的下滑大大刺激了市場(chǎng)需求向更大容量的 240GB、480B、960GB 普及。
▲2015-2020 年 SSD 出貨量(億)
▲2013-2017 SSD 平均價(jià)格
NOR FLASH 歷經(jīng)十年低迷,新應(yīng)用催生新增長(zhǎng) 歷經(jīng)十年低迷,新應(yīng)用催生新增長(zhǎng)。盡管 NOR FLASH 寫入和擦除效率較低,但讀取速度較快。功能手機(jī)主要需求在于內(nèi)存數(shù)據(jù)讀取,而對(duì)寫入和擦除要求不高,因此在功能手機(jī)時(shí)代,NOR FLASH 風(fēng)靡一時(shí)。2005-2016年智能手機(jī)快速崛起,NAND FLASH 的高密度存儲(chǔ)優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn),大規(guī)模替代NOR FLASH。2016 年 NOR FLASH 市場(chǎng)規(guī)模跌入谷底。
近年來(lái), NOR FLASH 市場(chǎng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大。當(dāng)電子設(shè)備啟動(dòng)時(shí),需要從存儲(chǔ)芯片內(nèi)讀取系統(tǒng)信息并運(yùn)行,該存儲(chǔ)芯片需要滿足可執(zhí)行運(yùn)行程序且掉電后存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不丟失。RAM 掉電后數(shù)據(jù)會(huì)丟失,而 NAND FLASH 無(wú)法執(zhí)行程序,因此 NOR FLASH 應(yīng)用極其廣泛。以 TWS 耳機(jī)為代表的可穿戴設(shè)備、手機(jī)屏幕顯示的 AMOLED 和 TDDI 技術(shù),以及功能越來(lái)越強(qiáng)大的車載電子領(lǐng)域,成為NOR FLASH 市場(chǎng)空間獲得重新增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿Γ?016 年開始,NOR FLASH市場(chǎng)規(guī)模逐步擴(kuò)大。
新興廠商進(jìn)入,主攻 NOR FLASH 。不同于 NAND FLASH,NOR FLASH 市場(chǎng)出現(xiàn)了很多相對(duì)較小的廠商。2018 年,旺宏、賽普拉斯、華邦、鎂光、兆易創(chuàng)新分占 NOR FLASH 市場(chǎng)閨規(guī)模的 21%、21%、21%、18%、11%。2021 年第一季度旺宏的市場(chǎng)份額上升至 26%,華邦上升至 25%、兆易創(chuàng)新上升至 18%,而鎂光退出前四大 NOR FLASH 公司。
▲2006-2019 年全球 NOR FLASH
▲2018 年 NOR FLASH 市場(chǎng)格局
長(zhǎng)江存儲(chǔ)的自主開發(fā) 3D NAND 快速量產(chǎn),將迎來(lái)收獲期快速量產(chǎn),將迎來(lái)收獲期。2016 年 3 月 28 日國(guó)家存儲(chǔ)器基地在武漢啟動(dòng),同年 7 月 26 日,總投資約 1600 億的長(zhǎng)江存儲(chǔ)科技有限責(zé)任公司正式成立,長(zhǎng)江存儲(chǔ)項(xiàng)目是 2016 年國(guó)家大基金單筆出資最大的項(xiàng)目。公開資料顯示,截至目前長(zhǎng)江存儲(chǔ)已在武漢、上海、北京等地設(shè)有研發(fā)中心,全球共有員工 6000 余人,其中資深研發(fā)工程師約 2200 人。通過(guò)不懈努力和科技創(chuàng)新,長(zhǎng)江存儲(chǔ)致力于成為全球領(lǐng)先 NAND 閃存解決方案提供者。
2020 年 3 月,大基金二期表示積極支持湖北產(chǎn)業(yè)發(fā)展,將投資 800 億元左右于長(zhǎng)江存儲(chǔ)。此外,2020 年,長(zhǎng)江存儲(chǔ)宣布 128 層 TLC/QLC 兩款產(chǎn)品研發(fā)成功,且推出致鈦系列兩款消費(fèi)級(jí) SSD 新品。據(jù)日經(jīng)社報(bào)道,長(zhǎng)江存儲(chǔ)有望在 2021年底占據(jù)全球 NAND 市場(chǎng)份額的 7%。
五、國(guó)內(nèi)存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)鏈
隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)東移,我國(guó)相關(guān)行業(yè)玩家近些年成為了國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈不可或缺的環(huán)節(jié),并且我國(guó)又是半導(dǎo)體消費(fèi)大國(guó),國(guó)內(nèi)需求基礎(chǔ)堅(jiān)實(shí)。以下我們來(lái)梳理下存儲(chǔ)行業(yè)國(guó)內(nèi)的主要玩家:
存儲(chǔ)制造端: 長(zhǎng)江存儲(chǔ)、長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)。
武漢長(zhǎng)江存儲(chǔ):自研 3D NAND 堆疊工藝,引領(lǐng)全球。計(jì)劃總投資約 1600 億,全球員工已超 6000 余人,其中資深研發(fā)工程師約 2200人,已宣布 128 層 TLC/QLC 兩款產(chǎn)品研發(fā)成功,且進(jìn)入加速擴(kuò)產(chǎn)期,目前產(chǎn)能約 7.5 萬(wàn)片/月。
合肥長(zhǎng)鑫存儲(chǔ):DRAM 大廠產(chǎn)能快速建設(shè)。計(jì)劃總投資超過(guò) 2200 億元,已經(jīng)建立了一支擁有自主研發(fā)實(shí)力、工作經(jīng)驗(yàn)豐富的成建制國(guó)際化團(tuán)隊(duì),員工總數(shù)超過(guò) 2700 人,核心技術(shù)人員超過(guò) 500。 2020年 11 月,大基金等產(chǎn)業(yè)資本增資長(zhǎng)鑫母公司 149 億,且產(chǎn)業(yè)鏈預(yù)計(jì)長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)17nm 內(nèi)存有望明年問(wèn)世,目前預(yù)計(jì)產(chǎn)能可達(dá) 12 萬(wàn)片/月。
存儲(chǔ)芯片設(shè)計(jì)公司 :兆易創(chuàng)新、瀾起科技。
兆易創(chuàng)新:Nor Flash 領(lǐng)先企業(yè),積極布局 NAND 、DRAM 領(lǐng)域,打開成長(zhǎng)天 領(lǐng)域,打開成長(zhǎng)天花板。2019 年公司存儲(chǔ)芯片營(yíng)收 25.56 億元,歷年閃存芯片累計(jì)出貨超 100 億顆;研發(fā)實(shí)力突出,已積累 638 項(xiàng)授權(quán)專利。Nor Flash 全球第三,38nm SLC NAND制程產(chǎn)品穩(wěn)定量產(chǎn)。與長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)合作開發(fā) DRAM,2021 年計(jì)劃采購(gòu) DRAM 產(chǎn)品 19.33 億元,并投入 3000 萬(wàn)元于產(chǎn)品聯(lián)合開發(fā)平臺(tái)。
瀾起科技:內(nèi)存接口芯片全球前三, DDR5 蓄勢(shì)待發(fā)。
2020 年公司內(nèi)存接口芯片營(yíng)收 17.94 億元。公司研發(fā)實(shí)力雄厚,發(fā)明的 DDR4全緩沖“1+9”架構(gòu)被采納為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn);且是 JEDEV 固態(tài)技術(shù)協(xié)會(huì)董事會(huì)成員,具有重要話語(yǔ)權(quán)。已完成第一子代 DDR5 RCD 研發(fā),完成小批量出貨。拓展配套電源管理芯片、溫度傳感器、串行檢測(cè)芯片,力爭(zhēng)提供一站式解決方案。預(yù)計(jì) 2021 年下半年實(shí)現(xiàn) DDR5 上量。
存儲(chǔ)涉及設(shè)備類公司:中微公司、北方華創(chuàng)等。
中微公司:國(guó)產(chǎn) CCP 刻蝕龍頭,ICP 刻蝕機(jī)進(jìn)入驗(yàn)證期。2020 年公司刻蝕設(shè)備收入 12.89 億元。核心技術(shù)人員超 400 人,是國(guó)產(chǎn)替代化進(jìn)程領(lǐng)跑者。CCP 刻蝕設(shè)備可應(yīng)用于 64 層 3D NAND 量產(chǎn),并正在開發(fā)新一
代 128 層關(guān)鍵刻蝕產(chǎn)品。ICP 刻蝕設(shè)備已進(jìn)入驗(yàn)證期,且繼續(xù)研發(fā) 1Xnm DRAM芯片和 128 層以上 3D NAND 芯片的刻蝕需求。2020 年定增 100 億元,擴(kuò)張產(chǎn)能加強(qiáng)研發(fā);投資上海睿勵(lì)檢測(cè)設(shè)備公司,豐富產(chǎn)品線。
北方華創(chuàng):半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)先企業(yè),刻蝕、薄膜沉積多產(chǎn)品發(fā)展。2019 年公司電子工藝裝備 31.91 億元,涉及刻蝕機(jī)、薄膜沉積設(shè)備、清洗機(jī)等多種存儲(chǔ)所需設(shè)備。技術(shù)和人才競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)顯著,研發(fā)人員超 1000 人,先后完成 12 寸 90-28nm 制程刻蝕機(jī)公關(guān)工作,PVD、CVD、PVD 技術(shù)儲(chǔ)備均達(dá)28/14nm 節(jié)點(diǎn)。14nm 制程刻蝕機(jī)設(shè)備已交付驗(yàn)證,將持續(xù)推進(jìn)對(duì)先進(jìn)制程設(shè)備的研發(fā)。
精測(cè)電子:從 0 到 到 1 ,全面布局半導(dǎo)體前道、后道檢測(cè)領(lǐng)域。2019 年公司在半導(dǎo)體設(shè)備板塊實(shí)現(xiàn)零的突破,實(shí)現(xiàn)營(yíng)收 469.56 萬(wàn)元,已基本形成在半導(dǎo)體檢測(cè)前道、后道全領(lǐng)域的布局。國(guó)產(chǎn)化研發(fā)進(jìn)程快,已取得 934項(xiàng)專利。合資武漢精鴻聚焦 ATE 領(lǐng)域,有效利用 IT&T 存儲(chǔ)領(lǐng)域積累,加快研發(fā)進(jìn)程,已實(shí)現(xiàn)小批量訂單。定增投資上海精測(cè) 7.43 億元,膜厚產(chǎn)品已取得批量重復(fù)訂單,預(yù)計(jì)電子顯微鏡等相關(guān)設(shè)備將推向市場(chǎng)。
盛美半導(dǎo)體:?jiǎn)尉A清洗設(shè)備龍頭,承擔(dān)清洗設(shè)備國(guó)產(chǎn)化重任。2020 年實(shí)現(xiàn)營(yíng)收 1.57 億美元。公司擁有自主研發(fā)的 SAPS 和 TEBO 兩項(xiàng)清洗技術(shù),推出的 Ults Tachoe 清洗設(shè)備可將硫酸使用量降低十倍。2021 年 1 月 8日,首臺(tái)應(yīng)用于大功率半導(dǎo)體器件制造的新款 12 寸單晶圓薄片清洗設(shè)備通過(guò)量產(chǎn)要求,提前驗(yàn)收??偼顿Y 8.8 億元的盛美臨港項(xiàng)目,計(jì)劃于 2023 年竣工并開始試營(yíng),2026 年將達(dá)產(chǎn) 130 臺(tái)。
沈陽(yáng)拓荊:國(guó)內(nèi) PECVD 行業(yè)翹楚。公司已形成具有資深經(jīng)驗(yàn)的國(guó)內(nèi)外專家團(tuán)隊(duì),通過(guò)多年技術(shù)積累,累計(jì)申請(qǐng)專利 453 項(xiàng)。12 寸 PECVD 設(shè)備 PT-300 是我國(guó)首臺(tái)自主研發(fā)的大規(guī)模集成電路專用薄膜生產(chǎn)設(shè)備。3D NAND PECVD 設(shè)備可實(shí)現(xiàn)超過(guò) 128 對(duì)的 SiO2、SiN多層薄膜堆疊結(jié)構(gòu),已出廠至客戶端。2019 年獲立霸股份 1.33 億元投資,將進(jìn)一步加快對(duì) PECVD 的研發(fā)。
華海清科:首個(gè)國(guó)產(chǎn) CMP 制造商。2019 年 CMP 設(shè)備營(yíng)收 1.95 億元,建立穩(wěn)定高效研發(fā)體系,授權(quán)及發(fā)明專利200 余項(xiàng)。作為國(guó)內(nèi)唯一實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的 12 英寸 CMP 供應(yīng)商,設(shè)備已取得量產(chǎn)應(yīng)用,累計(jì)出貨 43 臺(tái)。CMP 設(shè)備在 3D NAND 已突破至 128 層,DRAM 領(lǐng)域突破至 1X/1Ynm。2020 年開始科創(chuàng)板上市進(jìn)程,擬募資 3.5 億元用于 CMP 設(shè)備的進(jìn)一步研發(fā)。
存儲(chǔ)涉及材料類公司:滬硅產(chǎn)業(yè)、鼎龍股份、安集科技等。
滬硅產(chǎn)業(yè):大硅片國(guó)家隊(duì),定增發(fā)力 300mm 硅片。2020 年實(shí)現(xiàn)營(yíng)收 18.11 億元。技術(shù)優(yōu)勢(shì)顯著,300mm 大硅片和 200mm 及以下半導(dǎo)體硅片認(rèn)證產(chǎn)品數(shù)量持續(xù)增加。認(rèn)證 300mm 硅片累計(jì)超過(guò) 50 種,實(shí)現(xiàn)了 64 層 3D NAND 產(chǎn)品驗(yàn)證,19nm DRAM 芯片和 128 層 3D NAND 產(chǎn)品正處于認(rèn)證和研發(fā)中。2021 年 2 月 25 日,定增募集 50 億元,擬使用 15 億元用于300mm 高端硅片研發(fā)與芯片制造,預(yù)計(jì)將新增 30 萬(wàn)片/月可應(yīng)用于先進(jìn)制程的300mm 半導(dǎo)體硅片產(chǎn)能。
鼎龍股份:拋光墊半導(dǎo)體材料龍頭,延續(xù)良好態(tài)勢(shì)。 2019 年 CMP 拋光墊業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)營(yíng)收 1233 萬(wàn)元。公司研發(fā)實(shí)力雄厚,擁有專利500 余項(xiàng)。CMP 拋光墊產(chǎn)品布局完善,成熟制程產(chǎn)品持續(xù)開拓市場(chǎng),先進(jìn)制程產(chǎn)品已獲得客戶訂單。清洗液產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)展良好,已向客戶推介。2021 年 1 月15 日公告擬投資 1.67 億元建設(shè)集成電路 CMP 拋光墊項(xiàng)目,目標(biāo)拋光墊年產(chǎn)能50 萬(wàn)片,投資 2 億元建設(shè)年產(chǎn) 1 萬(wàn)噸集成電路制造清洗液項(xiàng)目。
安集科技:拋光液新產(chǎn)品放量。2019 年拋光液實(shí)現(xiàn)營(yíng)收 2.36 億元。公司持續(xù)加大研發(fā)投入,技術(shù)人員穩(wěn)定增長(zhǎng),已獲得 199 項(xiàng)發(fā)明專利,另有 216 項(xiàng)發(fā)明專利申請(qǐng)已獲受理。鎢拋光液已有多款產(chǎn)品應(yīng)用到 3D NAND 先進(jìn)制程,介電材料拋光液已在 3D NAND 先進(jìn)制程中按計(jì)劃進(jìn)行驗(yàn)證。2019 年 IPO 募投中 1.2 億元用于 CMP 拋光液生產(chǎn)線擴(kuò)建,2020 年前期研發(fā)產(chǎn)品受到客戶青睞,用量明顯上升。
封測(cè)端:深科技、華天科技等。
深科技:擬整合業(yè)務(wù),聚焦存儲(chǔ)半導(dǎo)體封測(cè)。公司擁有 1600 余名技術(shù)人員,是國(guó)內(nèi)最大的專業(yè) DRAM 內(nèi)存芯片封測(cè)企業(yè),能夠?qū)崿F(xiàn)封測(cè)技術(shù)自主可控。2020 年 10 月,公司公告與大基金二期設(shè)立合資公司,加碼存儲(chǔ)封測(cè)和模組制造,投資 30.67 億元建設(shè) DRAM 存儲(chǔ)芯片封測(cè)/存儲(chǔ)模組/NAND Flash 存儲(chǔ)芯片封裝業(yè)務(wù),以及產(chǎn)能分別達(dá) 4800 萬(wàn)顆/246 萬(wàn)條/320 萬(wàn)顆。2021 年 2 月 24 日,公告稱擬整合通訊與消費(fèi)電子業(yè)務(wù),聚焦存儲(chǔ)半導(dǎo)體封測(cè)。
華天科技:定增擴(kuò)產(chǎn),提高封裝技術(shù)。2019 年集成電路業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)營(yíng)收 78.61 億元。公司擁有 2500 余名研發(fā)人員,持續(xù)開展集成電路先進(jìn)封裝技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā),已開發(fā) 3D NAND 存儲(chǔ)器 16 層疊層封裝技術(shù)。2021 年 1 月 20 日,定增募資中 15 億元用于存儲(chǔ)及射頻類集成電路封測(cè)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目,將形成年產(chǎn) BGA、LGA 系列集成電路封裝測(cè)試產(chǎn)品 13 億只的生產(chǎn)能力。
中國(guó)是全球數(shù)據(jù)增長(zhǎng)最快的國(guó)家之一,2019年大數(shù)據(jù)儲(chǔ)量高達(dá)9.3ZB,2020年預(yù)計(jì)達(dá)到12ZB。而在這海量數(shù)據(jù)快速增長(zhǎng)的背后,是對(duì)信息存儲(chǔ)市場(chǎng)需求的快速增長(zhǎng)。國(guó)存儲(chǔ)芯片發(fā)展較晚,2016年以前行業(yè)幾乎沒有生產(chǎn)能力,存儲(chǔ)芯片極度依賴于進(jìn)口。面對(duì)國(guó)外企業(yè)在存儲(chǔ)芯片行業(yè)所擁有的壟斷優(yōu)勢(shì),近年來(lái)中國(guó)開始在存儲(chǔ)芯片行業(yè)投入巨資, 加上國(guó)內(nèi)廠商奮力追趕,已在部分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破,逐步縮小與國(guó)外原廠的差距。