半導體存儲器行業調研2023
半導體存儲器是半導體行業的重要分支,主要包括DRAM和NAND Flash兩大類產品,廣泛應用于智能手機、個人電腦、服務器、云計算、物聯網、人工智能等領域。半導體存儲器市場規模在過去十幾年中呈現周期性波動,受供需關系、技術進步、市場競爭、貿易摩擦等因素的影響,存儲器價格和廠商盈利能力也隨之波動。本文將從全球和中國的角度,分析半導體存儲器行業的發展現狀、趨勢和挑戰,為投資者和從業者提供參考。
一、全球半導體存儲器行業現狀
根據WSTS的數據,2022年全球半導體銷售額為5741億美元,其中存儲器銷售額為1298億美元,占比22.6%,是半導體行業第二大細分領域(第一大為邏輯電路)。存儲器按照是否需要持續通電以維持數據分為易失性存儲(RAM)和非易失性存儲(ROM),在RAM中,動態隨機存取存儲器(DRAM)需要在維持通電的同時,通過周期性刷新來維持數據,主要用作CPU處理數據的臨時存儲裝置;在ROM中,NAND Flash是使用電可擦技術的高密度非易失性存儲,為大容量數據存儲的實現提供了廉價有效的解決方案。根據彭博的數據,2021年DRAM和NAND合計市場占比超95%,分別占比約57.3%,38.3%。
2022年全球半導體存儲器市場規模達到1298億美元,同比增長21.9%,主要受到以下幾個方面的推動:
(1)新冠疫情導致的居家辦公、在線教育、遠程醫療等需求的增加,帶動了個人電腦、平板電腦、智能手機等終端設備的銷售增長,從而拉動了存儲器的需求增長。根據Canalys的數據,2022年全球PC出貨量為3.02億臺,同比增長10.7%;全球智能手機出貨量為13.6億部,同比增長1.3%。
(2)云計算、大數據、物聯網、人工智能等新興技術的發展,對存儲器的容量、性能、穩定性等提出了更高的要求,推動了存儲器的技術進步和創新。例如,三星、美光、SK海力士等廠商紛紛推出了基于10nm以下制程的DDR5和LPDDR5等高端DRAM產品,以及基于100層以上的3D NAND Flash產品,以滿足服務器、數據中心、高端智能手機等領域的需求。
(3)全球芯片產能緊張,導致存儲器的供給相對不足,推動了存儲器的價格上漲。根據InSpectrum的數據,2022年DRAM和NAND Flash的平均價格分別上漲了26%和9%。存儲器廠商的盈利能力也隨之提升,根據各公司的財報數據,2022年三星、美光、SK海力士等主要存儲器廠商的平均毛利率為41.5%,平均凈利率為25.4%。
二、中國半導體存儲器行業現狀
中國是全球最大的半導體存儲器消費市場,也是最大的進口市場。根據世界半導體貿易統計協會的數據,2018年中國半導體存儲器市場規模達到5775億元,占全球市場的54.3%。根據Yole的數據,2022年中國企業在全球DRAM市場份額為30%,在NAND市場份額為33%,中國企業DRAM和NAND合計市場規模約為432.8億美元(不含外國企業在國內生產的進口量)。
中國半導體存儲器產業鏈的發展水平還有較大的差距,主要表現在以下幾個方面:
(1)上游原材料和設備的自給率較低,依賴進口。存儲器的生產需要高純度的硅片、光刻膠、光掩膜、化學氣相沉積(CVD)設備、刻蝕設備、光刻機等原材料和設備,這些原材料和設備的技術門檻較高,國內企業的技術水平和產能規模還難以滿足存儲器廠商的需求,需要從國外進口。例如,光刻機是半導體制造的核心設備,目前全球只有荷蘭的ASML、日本的佳能和Nikon三家公司能夠提供高端光刻機,而中國企業在光刻機領域的技術水平還處于落后的水平。
(2)中游芯片設計和制造的技術水平和市場份額較低,面臨國外廠商的競爭。存儲器的設計和制造需要高精尖的技術和巨額的資本投入,國內企業在這方面還有較大的差距。在DRAM領域,國內企業長江存儲、紫光存儲等雖然已經實現了32GB DDR4的量產,但其制程水平還處于19nm左右,與國外廠商的10nm以下制程有較大的差距。在NAND領域,國內企業長江存儲、紫光存儲等雖然已經實現了64層、128層的3D NAND的量產,但其產品性能、穩定性、成本等方面還有待提升,與國外廠商的176層、232層的3D NAND還有較大的差距。在NOR領域,國內企業華邦、旺宏、鈺創、創見等雖然在全球市場占有一定的份額,但其產品主要集中在低端市場,與國外廠商的高端產品還有較大的差距。
(3)下游應用領域的需求量較大,但對存儲器的要求較高,難以被國內產品滿足。存儲器的下游應用領域包括智能手機、個人電腦、服務器、云計算、物聯網、人工智能等領域,這些領域的需求量較大,但對存儲器的容量、性能、穩定性等要求較高,國內產品難以滿足這些領域的需求,需要從國外進口。例如,根據Counterpoint的數據,2022年中國智能手機市場出貨量為3.8億部,其中國產品牌占比為88%,但國產品牌在存儲器的自給率僅為10%左右,大部分存儲器仍然需要從國外進口。
三、半導體存儲器行業的發展趨勢和挑戰
隨著信息技術的不斷發展,半導體存儲器行業也面臨著新的機遇和挑戰。從全球角度看,半導體存儲器行業的發展趨勢主要有以下幾個方面:
(1)存儲器的需求量將持續增長,尤其是在云計算、物聯網、人工智能等新興領域。根據Gartner的預測,2023年全球半導體存儲器市場規模將達到1539億美元,同比增長18.6%。其中,DRAM市場規模將達到894億美元,同比增長16.9%;NAND市場規模將達到645億美元,同比增長21.1%。這些領域對存儲器的容量、性能、穩定性等要求較高,將推動存儲器的技術進步和創新。
(2)存儲器的技術創新將不斷突破,尤其是在3D NAND和新型存儲器方面。隨著存儲器的制程技術接近物理極限,3D NAND成為了存儲器的主流技術,目前已經發展到200層以上,未來還有更大的潛力。同時,新型存儲器如MRAM、ReRAM、PCM等也在不斷發展,具有更高的速度、更低的功耗、更長的壽命等優勢,有望在未來取代或補充傳統的存儲器。
(3)存儲器的市場競爭將更加激烈,尤其是在中國市場。隨著中國政府和企業對半導體存儲器的重視和投入,中國市場將成為存儲器的主戰場。國內企業將在技術、成本、服務等方面與國外廠商展開競爭,同時也將面臨國外廠商的反制和保護。此外,存儲器的價格和供需關系也將受到多方面的影響,如貿易摩擦、產能擴張、市場需求變化等,存儲器廠商的盈利能力也將隨之波動。
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