半导体周报(国科龙晖整理)-1106-存储芯片

1.本周半导体行情回顾

本周半导体行情跑赢部分主要指数。本周中信半导体行业指数7.25%，同期上证指数+5.31%，深证成指+7.55%。本周半导体行业指数跑赢部分主要指数。

图：本周半导体板块指数涨跌幅（%）

资料来源：wind

本周半导体行业指数出现一定程度上涨。各细分子板块出现不同程度上涨。半导体板块中，中信集成电路指数+1.14%，中信分立器件指数-3.4%，中信半导体材料指数+2.69%，中信半导体设备指数+4.63%。本周半导体行业出现一定程度上涨，其中半导体设备出现较大幅度上涨。

图：本周半导体涨跌幅前十的个股

资料来源：wind

本周半导体涨幅前十的个股为，晶丰明源、聚辰股份、派瑞股份、芯朋微、澜起科技、瑞芯微、帝科股份、卓胜微、苏州固锝、晶晨股份。

本周半导体跌幅前十的个股为，长川科技、江丰电子、紫光国微、芯源微、中芯国际、长电科技、*ST盈方、斯达半导、北方华创、太极实业。

澜起科技本周继续为涨幅前十，晶晨股份由上周跌幅前十变为本周涨幅前十。太极实业本周继续为跌幅前十，长川科技、芯源微、*ST盈方由上周涨幅前十变为本周跌幅前十。

2.行业新闻及动态

（1）半导体设计

摩尔线程发布第二颗GPU芯片“春晓”、基于MUSA架构打造的业内首款国潮显卡MTTS80和面向服务器应用的MTTS3000，以及元计算一体机MCCX。

全球碳化硅（SiC）技术引领者Wolfspeed,Inc.于近日宣布，与捷豹路虎达成战略合作，为其下一代电动汽车提供碳化硅（SiC）半导体，并带来更高的动力总成效率和续航里程。

地平线征程5芯片及工具链通过ISO26262功能安全产品认证

（2）半导体制造及封测

宏光半导体氮化镓功率器件外延片产品正式投产，实现GaN业务产能落地，锐意创造全新盈利增长点。

台湾媒体Digitimes日前引述供应链人士称，苹果代号为N301的XR头显已最终确认为和硕独家代工，并计划在2023年Q1季度量产。

中车时代功率半导体器件核心制造产业园项目在株洲市石峰区开工，项目计划总投资超过52亿元，建成后可新增年产36万片8英寸中低压组件基材的生产能力。

电源和混合信号芯片供应商OnSemiInc.（安森美）出售爱达荷州波卡特洛和日本新泻的200毫米晶圆厂，今年已出售四个晶圆厂。

华润微电子深圳12英寸集成电路生产线开工，总投资220亿，建成后形成年产48万片12英寸功率芯片的生产能力。

（3）半导体设备及材料

新器件新工艺推动新设备新材料发展论坛在无锡召开，思锐智能以先进ALD技术激活超摩尔市场潜力。

无锡卓海科技股份有限公司拟在深交所创业板上市，拟募资5.4734亿元，用于半导体前量检测设备扩产、研发中心建设以及补充流动资金。

设备厂商Philoptics电池子公司Philenergy计划明年上半年在韩国KOSDAQ（科斯达克）市场上市。

（4）其它

集邦咨询预估2022年第四季度全球笔电出货量恐下滑至4290万台，同比下降32.3%，多因素致使2022年笔电市场出货量再度下修至1.89亿台，同比下降23%，首见头重脚轻态势。

高通最新提交给法院的反诉书：“Arm将停止向包括高通在内的所有半导体公司授权CPU”。

美国和荷兰将于本月就限制中国获得先进芯片技术进行新一轮谈判，在此期间，美国将加大对其盟友的压力以阻止ASML向中国供货。

2022年第三季度台积电前十大客户陆续砍单，联发科、NVIDIA及超微（AMD）减单幅度或延后拉货力度超乎预期。

LXSemicon将向中国最大的显示厂商扩大供应用于智能手机的显示驱动芯片（DDIC）。

三星显示正布局与中国OLED企业的“专利战”，积极争取OLED相关专利，近年来每年获得专利约1500~2000项。

2022年上半年中国边缘计算服务器整体市场规模达到16.8亿美元，预计全年达到42.7亿美元，同比增长25.6%，预计2021-2026年整体市场规模年复合增长率将达到23.1%，高于全球的22.2%。

研究机构Omdia日前更新显示驱动芯片（DDI）市场追踪，预计市场总体规模将从2021年的138亿美元连续萎缩至2029年的78亿美元，与2020年市场体量相当。

市场研究机构SemiconductorIntelligence日前预测，2023年全球芯片市场将收缩6%。该机构的预测较MalcolmPenn乐观得多，后者曾预测来年芯片市场将下滑22%。

3.本周话题：存储芯片

存储器作为存储数据、信息和各类程序软件的记忆部件，广泛应用于各行各业，本周就存储芯片进行讨论。

存储器（Memory）是用来存储数据、信息和各类程序软件的记忆部件。依据存储介质不同，可以分为半导体存储、磁性存储和光学存储；其中，半导体存储器是以半导体电路作为存储媒介、用于保存二进制数据的记忆设备，是市面上的主流存储器，具有体积小、存储速度快、存储密度高、与逻辑电路接口容易等优点；被广泛应用于各类电子产品中（无特别标注，下文所提及的存储器均特指半导体存储器）。存储器按照电源在关断后数据是否被保存可分为RAM（随机存储器）、ROM（只读存储器）和新型RAM（基于新材料研制而成，尚未实现商业化）。

图：存储器分类

资料来源：中国存储网，长江证券研究所

存储器是半导体的支柱产业、其庞大的市场体量能够较大程度上影响到半导体行业的景气波动（存储器的周期性波动高于半导体行业）；据WSTS统计数据显示，2020年全球存储器市场规模达1174.82亿美元，在半导体中的占比达26.68%；同时，在服务器等需求持续增长下，WSTS预测存储芯片在半导体中的规模和占比将持续加大，2021年预计可达1581.61亿美元，占比28.60%。

图：半导体主要分类及全球市场规模（单位：亿美元）

资料来源：WSTS，Wind，长江证券研究所

图：DRAM、NAND仍将长期占据存储主要的市场份额

资料来源：yole，长江证券研究所

尽管存储器产品品类众多，但从产品营收贡献的角度来看，DRAM和Flash（NAND、NOR）的营收占比超95%。因此，目前市场主流的半导体存储器以DRAM（动态随机存储）、NANDFlash和NORFlash为主。

l DRAM集成度高、价格便宜、功耗低、存取速度慢。DRAM被称为动态随机存储，它通过不断地刷新电路来进行数据的保存，从存储能力来说，DRAM所能提供的存储容量更大，访问时间较长，但由于不断刷新电路也导致其功耗较高，速度较慢，且每个芯片有1个晶体管和一个电容。

l Flash可分为NORFlash和NANDFlash两大类：NAND容量大、单位容量成本低，NOR读取速度快、可靠性高、擦除速度快。NORFlash以编码应用为主，其功能多与运算相关，主要应用场景为各移动端/车机端的系统中，而NANDFlash主要功能是存储资料，多应用于嵌入式系统采用的DOC及闪盘。相对于NANDFlash，NORFlash的优势在于其读取速度较快。

图：DRAM、NAND、NOR存储器性能对比

资料来源：国金证券研究所

资料来源：方正证券

具体的，

动态随机存储器（DRAM）和静态随机存储器（SRAM）同属于易失性存储器，在断电状态下数据会丢失。两者因结构不同，其应用场景有很大的不同。

⚫DRAM利用电容储存电荷多少来存储数据，需要定时刷新电路克服电容漏电问题，读写速度比SRAM慢，常用于容量大的主存储器，如计算机、智能手机、服务器内存等。

⚫SRAM读写速度快，制造成本高，常用于对容量要求较小的高速缓冲存储器，如CPU一级、二级缓存等。

资料来源：方正证券

DRAM（动态随机存取存储器，主要特指SDRAM）是存储器细分产品中的营收占比最大的产品，据ICInsight预测，2021年DRAM在存储行业的营收占比将达56%。DRAM基本存储单元由一个晶体管和一个电容（1T1C）构成，由于存储单元较为简单，因此DRAM可以实现很高的存储密度和容量，被广泛应用在主机内存上。

DRAM按产品分为DDR、LPDDR和GDDR。DDR用于服务器和PC，使用最广且最常见。DDR1-5是JEDEC制定的主流存储器标准，约4~5年更新一代，进程较慢，随更新能耗降低、传输速度加快、存储容量增大，最新标准为DDR5；工艺制程进入20nm后进展放缓，最新为基于EUV的10nm级。LPDDR功耗和体积最小，应用于手机、平板等移动电子产品，从LPDDR1-5电源效率改善，量产节点稳定。GDDR适用于并行操作应用程序，带宽更高，从GDDR2向6演进。

图：DRAM的主要分类

资料来源：长江证券研究所

DRAM按市场分为主流和利基型：前者同业公司主要为三星、美光、海力士和长鑫存储；利基型市场是更小众和动态、格局更分散的成熟市场：同业公司有三星、美光、海力士外(逐渐退出)、南亚科技、华邦电子、代工厂力积电、兆易创新和北京君正等；产品包括DDR1-3全系列及逐渐转至利基市场的DDR4-4GB；下游应用有TV、安防、汽车及消费电子等，周期性波动小，呈现稳定增长。目前汽车智能化程度尚浅，对速度的要求低于PC、手机和服务器，更侧重工作稳定性，主要用成熟制程进行生产。

图：DRAM按市场可分为主流和利基型

资料来源：未来智库，西部证券

FLASH主要有NANDFLASH和NORFLASH，前者容量较大，后者具备可编程能力、高耐热、快速启动、耐用性及可靠性，小到汽车摄像头，大到ADAS、自动驾驶都有一定量需求，例如从普通汽车到全自动驾驶，车载摄像头从4个升至6个，NORFlASH用量有望成倍增长。

表：NANDFLASH和NORFLASH的区别

资料来源：斗牛情报站，西部证券

NANDFlash是最为常见的非易失存储介质，标准化的生产过程、容量大、价格较低、且断电不会丢失存储信息的特征，决定了NANDFlash被广泛应用在资料存储的应用属性。

NANDFlash作为主要的资料存储介质，主要应用在手机、PC、服务器、汽车等领域。其最终出货形态以eMMC/UFS（主要应用在移动设备）、SSD（主要应用在服务器和PC）产品为主。在移动设备领域，相较于eMMC的封装形式、UFS封装的闪存有着更高的写入速度、更好的性能。SSD产品则依据下游应用场景对容量和速度的要求部分，分为消费级、数据中心级和企业级固态硬盘

图：嵌入式和固态硬盘（SSD）是NANDFlash主要的最终产品类型

资料来源：三星官网，长江证券研究所

单片晶圆NANDFlash容量提升的方式主要分为三种：制程微缩，平面结构下基本工作单元存储容量的提升（SLC→QLC，基本工作单元指数级的存储量提升），空间上堆叠基本工作单元（3DNAND作为摩尔定律在空间上延续的同时，实现NANDFlash存储容量提升与成本降低）。

图：NANDFlash容量提升的主要技术路径探讨

资料来源：长江证券研究所

NANDFlash在发展之初，每个cell仅存储1bit数据（即SLC），随着技术的持续发展，cell的数据存储量逐渐增加至2bit（MLC）、3bit（TLC）和4bit（QLC），从SLC到QLC，cell单位存储量提升驱动容量增长。

cell存储容量不同的NANDflash核心关键区别在于耐用性（编程擦除（P/E）周期）。从性能来看，SLC的擦写最高，这也是其使用寿命长、高可靠性的核心所在，但因其存储容量较小，因此价格昂贵。MLC的擦写寿命居中。TLC和QLC的擦写寿命较短，但因其单位存储密度很高、成本更为低廉，成为市场主流产品。

平面NAND时代，为了提高容量、降低成本，其制造制程从早期的50nm+到目前的10nm+，但随着NAND制程的缩进，其氧化层越薄、串扰问题越严重、可靠性与性能也越差，故制程工艺现已趋于局限。2012年三星研发成功第一代V-NAND标志着3DNAND时代的正式到来。3DNAND作为摩尔定律的空间上的延续，在保证可靠性与性能的同时，通过在立体上放置更多的晶体管实现单位存储密度的不断提升和成本的下降。

图：3DNAND通过空间上的堆叠实现存储容量的持续增长

资料来源：西部数据，SEMI，长江证券研究所

3DNAND的技术难点：2DNAND时代，光刻技术是2DNAND发展的关键工艺；在3DNAND结构中，必须通过蚀刻工艺从器件的顶层到底层蚀刻出微小的圆形孔道，将存储单元垂直联通起来，其生产过程中最困难的部分是高纵深比要求的蚀刻，因此3DNAND的关键工艺则是沉积和蚀刻技术。

虽然与主流的NANDFlash相比，NORFlash容量密度小、写入和擦除速度慢、成本高价格贵，但由于有独立的数据总线和地址总线使得其具有随机存取和对字节行编程操作的能力，支持代码执行（Xip），极其适合嵌入式的应用。而且NORFlash还具备高可靠性、随机读取速度快、寿命更长等优势，使得其在擦除和编程操作较少而直接执行代码的场合，尤其是纯代码存储的应用中广泛使用，是手机、PC、DVD、TV、USBKey、机顶盒、物联网设备等代码闪存应用领域的首选。同时，NORFlash没有坏块和易于存储执行代码的性能优势，在车用和工业等高可靠性应用场景中也具有不可替代性。因此，虽然在智能手机时代NAND对NOR造成大量的替代，但是NOR市场仍具有不可替代的生存基础。¡实际行业应用中NOR与NAND或DRAM互补使用。

在实际的行业应用中，客户多选择NOR与NAND或DRAM互补使用，一般性原则为：在大容量的多媒体应用中选用NAND型闪存，而在数据/程序存贮应用中选用NOR型闪存。根据这一原则，设计人员将两种闪存芯片结合起来使用，用NOR芯片存储程序，用NAND芯片存储数据，使两种闪存的优势互补，如手机、PocketPC、PDA及电子词典等设备。以手机为例，采用支持XIP技术的NOR闪存能够直接运行OS，速度很快，既简化设计，又降低成本，因此一般小巧优雅的手机都采用NOR＋RAM的设计；追求大存储容量的手机则更多地选择NAND闪存；而同时追求功能和速度的手机则会采用NOR＋NAND＋RAM的设计，这种取长补短的设计能够发挥NOR和NAND各自的优势。

存储器行业的特征可以概括为如下：1、行业高度垄断；2、产品标准化程度高、同类产品可替代性强、用户粘性较低，技术进展趋缓；3、IDM的生产模式，资本投入大，规模效应显著；4、需求量大、强周期属性（产品价格、市场规模的周期性波动显著）。

行业高度垄断

全球存储器行业呈现出寡头垄断的竞争格局。其中，DRAM市场以三星、美光、海力士三分天下，2020年三大厂商占据了94%的市场份额；NAND市场的垄断力稍逊，以三星、Kioxia、西部数据、美光、海力士、Intel六家公司垄断市场（其中Kioxia和西部数据共用产线），2020年六家公司共占据99%的市场份额。

产品高度标准化、技术进展趋缓

存储器的生产是对基本工作单元的重复生产，因此，存储器有着产品标准化程度高、一致性强、用户粘性弱、同类产品可替代性强的属性。尽管当前存储行业技术工艺依旧遵循摩尔定律，但整体先进制程的进展是趋缓的。从存储器技术发展的路线图来看，NAND完成了从2D产品向3D产品的转化，技术上不再追求制程的突破，更加侧重于叠层的增加；DRAM产品的制程进展也呈放缓之势，市场认为10nm级的制程工艺在未来很长一段时间内将是DRAM的主流工艺水平。

图：存储器技术路线图

资料来源：Customerspublicstatements，ICKnowledgeLLC，ASML，长江证券研究所

IDM的生产模式，重资本投入

IDM模式（IntegratedDeviceManufacture，垂直整合制造）：覆盖产业链的设计、制造、封装测试等所有环节，厂商拥有集成电路设计部门、晶圆厂、封装测试厂，可自行设计、生产、封测芯片产品，拥有自有品牌。IDM的生产模式的优点在于能够将研发和生产的过程紧密结合在一起，大大缩短从设计到制造的时间。对存储龙头的生产模式进行分析，可以发现龙头均采用IDM的模式。存储器行业有着很强的技术和生产壁垒，而产品高度标准化、同类产品可替代性强的特征需要厂商能够灵活调整产品结构、大规模生产形成规模优势，这也是龙头选择IDM进行生产的核心所在。

图：IDM、Fabless生产模式的比较

资料来源：长江证券研究所

存储行业重资本投入。对存储行业的资本开支进行分析，可以发现行业具备重资产属性；据ICInsight统计数据显示，近年来，存储器资本开支占存储器营收的30%-40%，2021年预计资本开支将再次突破500亿美元。

图：存储器资本开支（单位：亿美元，%）

资料来源：ICInsight，长江证券研究所

10-20nm制程的每5万片晶圆产能所需设备投资额在47-63亿美元之间，随着存储制程来到10nm+，设备投资额度的加大是其资本开支不断增长的原因之一。（注：10-20nm制程不含10nm、含20nm）

图：晶圆厂扩产对应的设备投资额度（单位：亿美元）

资料来源：IBS，SMIC招股说明书，长江证券研究所

强周期属性，企业利润波动大

有别于典型半导体产品随着时间的推移价格不断降低（近乎严格遵循“摩尔定律”），对存储产品的历史价格进行分析，可知：无论是DRAM、还是NAND的价格都有着显著的“暴涨—暴跌”的循环变化；尽管全球存储需求中长期在快速增长，但短期需求具有一定的波动，同时受制于供给端厂商新建产线往往需要较长的时间（两年左右）集中释放产能，供需时空上的错配是致使存储器周期性波动的核心所在。

免责声明：本文章不涉及投资建议，仅供分享观点所用。

参考资料：

长江证券：存储器行业研究之Flash篇：数据基石，时代机遇；

长江证券：存储器行业研究之DRAM篇：数据基石，时代机遇;

国金证券：兆易创新（603986.SH）：中国存储“芯”希望;

西部证券：北京君正（300223.SZ）：车载存储新龙头，业绩有望迅速释放;

方正证券：半导体行业NOR深度报告：存储芯片研究框架;

方正证券：半导体行业DRAM深度报告：存储芯片研究框架；