存储器行业报告：存储器价格迎上升周期，本土企业获得良机.pdf

请务必阅读正文之后的免责条款部分 1 / 47 Table_Main 行业研究 |信息技术 |半导体与半导体生产设备 证券研究报告 半导体与半导体生产设备行业研究报告 2020 年 03 月 12 日 Table_Title 存储器价格迎上升周期， 本土企业 获得 良机 存储器行业报告 Table_Summary 报告要点： NOR Flash 曾历十年低迷，新应用催生新增长 NOR Flash 曾在功能手机时代风靡一时，但其市场空间随着功能手机的消失逐渐萎缩。近年来随着物联网的发展， 在可穿戴设备、手机屏幕、汽车电子等下游新型应用的推动下， NOR Flash 市场规模开始逐步扩大 ，市场空间将超过 30 亿美元 。 本土厂商兆易创新是该领域的龙头公司之一， 随着美光和 Cypress 在局部领域的退出，国产 NOR Flash 有望进一步增加市场份额，成为 自主性最高的存储芯片。 DRAM 市场竞争激烈，本土企业有望破局 DRAM 广泛应用于服务器、手机领域的运行内存，市场规模在 600 亿美元以上，是市场空间最大的存储器芯片。 DRAM 市场目前被三星、美光、海力士三家企业垄断了 95%的市场份额。 目前本土企业北京君正收购的矽成具有 DRAM 的设计能力，市场份额排名第 7，未来发展可期；合肥长鑫已量产 19nm 产品， 未来 产能逐步扩张有望打破国外企业的垄断现状。 NAND Flash 巨头领先市场，国产厂商开始崛起 NAND Flash 广泛应用于各类大容量存储设备，如 U 盘、 SSD 硬盘、手机存储等。主要份额由三星、西数、铠侠等 6 家企业垄断，市场规模在 500 亿美元左右。目前 NAND Flash 的发展方向是 3D 堆叠，国外先进企业均已纷纷开发出 100 层以 上堆叠的 NAND Flash。 国产厂商长江存储已于 2019 年量产 64 层 NAND Flash，并宣布跳过 96 层直接研发 128 层产品，与国外先进企业的 差距越来越小 ，已成为存储国产自主化的中坚力量 。 投资建议 ： 半导体存储产品价格经过过去两年的下跌，目前已迎来上涨周期，涨价趋势有望贯穿 2020 年全年。 建议关注国内相关上市企业： 澜起科技、 兆易创新、北京君正、聚辰股份。 风险提示 ： 若 因疫情 导致需求不振或国外 扩产 进度超过预期、国外厂商对国内厂商进行打压，存在价格上涨周期结束时间超过预期风险；并购、研发进度不及预期风险；限售解禁股减持风险；竞品替代风险。 Table_Invest 推荐 |首次 Table_PicQuote 过去一年 市场行情 资料来源： Wind Table_DocReport 相关研究报告 Table_Author 报告作者 分析师 毛正 执业证书编号 S0020520020001 电话 021-51097188-1872 邮箱 maozhenggyzq 联系人 刘堃 电话 021-51097188 邮箱 liukun1gyzq 附表：重点公司盈利预测 Table_Forecast 公司代码 公司名称 投资评级 昨收盘 （元） 总市值 （百万元） EPS PE 2018A 2019E 2020E 2018A 2019E 2020E 688008 澜起科技 买入 82.30 92983.68 0.87 0.83 1.15 127.23 100.56 72.31 603986 兆易创新 增持 293.42 94197.73 1.42 1.94 3.25 237.41 154.78 92.31 300223 北京君正 增持 105.00 21139.39 0.07 0.28 0.36 1557.86 377.54 293.74 688123 聚辰股份 增持 72.00 8700.61 0.84 79 1.00 114.72 91.99 72.53 资料来源： Wind，国元证券研究 中心 -17%10%37%64%91%3/11 6/10 9/9 12/9 3/9半导体与半导体生产设备 沪深 300请务必阅读正文之后的免责条款部分 2 / 47 目 录 1.存储器：半导体行业最大分支 . 6 1.1 存储器坐拥千亿美元市场，是半导体行业的最大分支 . 6 1.2 存储器的分类 . 7 2.NOR Flash 曾历十年低迷，新应用催生新增长 . 9 2.1 功能手机 淡出视野， NOR Flash 经历十年低迷 . 10 2.2 新应用带来新发展， NOR Flash 市场空间重拾增势 . 11 2.2.1 物联网是 NOR Flash 发展的核心推动力 . 11 2.2.2 TWS 耳机带来 3 亿美元新增市场 . 13 2.2.3 大规模 OLED 应用助力 NOR Flash 市场 . 14 2.2.4 TDDI 成为 NOR Flash 的回归的又一驱动力 . 15 2.2.5 通过 AEC-Q100 认证，新增百亿市场空间 . 17 2.2.6 结论：数十年市场空间下行已成历史，新应用将要激发新增长 . 18 2.3 国际大厂逐步退出，兆易创新市占率跃居第三 . 19 3.寡头垄断 DRAM 市场，本土企业有望破局 . 21 3.1 DRAM 简介：市 场规模最大的存储器 . 21 3.1.1 服务器 2019 年短期低迷， 2020 年将重拾增势 . 23 3.1.2 手机：出货量有望回升，运行内存变大亦成趋势 . 24 3.2 DRAM 市场竞争激烈，三大巨头垄断 95% . 26 3.3 DRAM 发展展望：制程工艺逐步推进，供需不平迎涨价周期 . 29 4.NAND Flash 巨头领先市场，国产厂商开始崛起 . 31 4.1 NAND Flash 是大容量存储的首选方案 . 31 4.2 竞争格局：国际厂商领先全球，本土存储奋起直追 . 34 4.3 发展展望： 3D 堆叠技术成主流方向，价格景气厂家纷纷扩产 . 35 5.国内重点公司介绍 . 38 5.1 紫光集团 . 38 5.2 澜起科技 . 39 5.3 兆易创新 . 40 5.4 北京君正 . 42 5.5 聚辰股份 . 44 6投资建议 . 46 7. 风险提示 . 46 图表目录 图 1： 2019 年半导体行业规模 . 6 图 2：半导体行业规模变化（亿美元） . 6 图 3：存储器分类 . 7 图 4：全球存储器市场分布 . 8 图 5： NAND Flash 的结构特点 . 9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 3 / 47 图 6： NOR Flash 的结构特点 . 10 图 7：功能手机内存示意 . 10 图 8：智能手机内存示意 . 10 图 9： NOR Flash 市场规模（亿美元） . 11 图 10：物联网模块内存方案 . 12 图 11：兆易创新 Flash Memory 出货量 . 12 图 12： TWS 耳机出货量 . 13 图 13： AirPods 2 采用 128MB NOR Flash . 14 图 14：漫步者 TWS5 采用兆易创新 64MB NOR Flash. 14 图 15：示例： De-Mura 前 . 15 图 16：示例： De-Mura 后 . 15 图 17： TDDI 历年出货量及预测（亿） . 16 图 18：一种 TDDI 的结构示 意图 . 16 图 19：某 ADAS 子系统示意图 . 17 图 20：车载应用系统框图 . 18 图 21： NOR Flash 市场空间预测 . 19 图 22：各厂商 NOR Flash 季度营收数据（百万美元） . 19 图 23： NOR Flash 市场季度营收份额变化 . 20 图 24：应用于服务器 的 RDIMM 内存模组 . 21 图 25：某手机主板使用的 6GB 内存芯片 . 21 图 26： DRAM 下游应用占比 . 22 图 27： DRAM 市场规模（亿美元） . 23 图 28： Intel DCG 季度营收 . 23 图 29：未来 5 年全球服务器出货量预测（百万） . 24 图 30：各代 iPhone 内存对比 . 25 图 31：安卓手机内存变化 . 26 图 32： DRAM 厂家名单 . 27 图 33： 2019 年 DRAM 市场格局 . 28 图 34： DRAM 制程市占率 . 29 图 35： DDR3 4Gb 内存颗粒价格（美元 /颗） . 30 图 36： DDR4 8Gb 内存颗粒价格趋势 （美元 /颗） . 30 图 37： NAND 应用领域：固态硬盘（ SSD） . 31 图 38： eMCP 与 eMMC 结构关系 . 32 图 39： NAND Flash 下游产品占比 . 32 图 40： NAND Flash 市场规模 . 33 图 41：全球数据圈规模与增长 . 33 图 42： NAND Flash 产业链 . 34 图 43： 2019 年 NAND Flash 原厂颗粒市场格局 . 34 图 44： SLC/MLC/TCL/QLC 示意 . 35 图 45：不同 NAND Flash 制程的变化与预测 . 36 图 46： NAND Flash 价格（美元）： 32Gb MLC 现货平均价（美元 /颗） . 37 图 47：澜起科技内存接口芯片数据 . 39 请务必阅读正文之后的免责条款部分 4 / 47 图 48：内存接口芯片市场格局 . 39 图 49：兆易创新营收数据 . 40 图 50：兆易创新营收结构 . 40 图 51：北京君正营收数据 . 42 图 52：矽成营收数据（亿元） . 42 图 53：聚辰股份营收数据 . 44 图 54：聚辰股份营收结构 . 44 表 1：报告常见英文缩写及含义 . 5 表 2：主要存储器类型介绍 . 8 表 3：主要 NAND Flash 厂商制程变化及 预测 . 36 表 4：澜起科技营收拆分预测（亿元） . 40 表 5：兆易创新营收拆分（亿元） . 41 表 6：北京君正各项业务盈利预测（亿元） . 43 表 7：聚辰股份业绩拆分预测（亿元） . 45 请务必阅读正文之后的免责条款部分 5 / 47 表 1：报告常见英文缩写及含义 英文缩写 含义 ROM 只读存储器，一种掉电非易失存储器 EEPROM 电可擦除只读存储器， ROM 的一种 Flash 存储器的一种类型，掉电后数据可继续保存在存储器上 NOR Flash 代码型闪存芯片，主要非易失闪存技术之一 NAND Flash 数据型闪存芯片，主要非易失闪存技术之一 RAM 随机存取存储器，是直接与 CPU 交换数据的内部存储器 DRAM 动态随机存取存储器， RAM 的一种 SRAM 静态随即存取存储器， RAM 的一种 AMOLED 显示技术的一种 TDDI 触控与显示驱动器集成 TFT 薄膜晶体管，一般用来驱动显示面板不同的像素 TWS True Wireless Stereo 的缩写，意为真正的无线立体声 ADAS 汽车高级辅助驾驶系统 DDR 双倍速率同步动态随机存储器， DRAM 的一种 LPDDR 低功耗 DDR GDDR Graphics DDR，常用于图像处理 CAPEX 资本开支 SSD 固态硬盘 eMMC 嵌入式存储的一种，结构是 NAND Flash+主控芯片 eMCP 嵌入式存储的一种，结构是 eMMC+LPDDR UFS 嵌入式存储的一种，结构是 NAND Flash+主控芯片 资料来源：国元证券研究中心 请务必阅读正文之后的免责条款部分 6 / 47 1.存储器 ：半导体行业最大分支 1.1 存储器坐拥千亿美元市场，是半导体行业的最大分支 半导体行业分为集成电路、光电器件、分立器件、传感器等 子 行业，集成电路又分为逻辑、模拟和存储等细分行业。 在半导体行业中，最重要的方向莫过于存储器。其应用领域广泛，几乎所有常见的电子设备都需要使用存储器。根据 WSTS 2019年 11 月估计数据， 2019 年 全球半导体行业的整体规模在 4000 亿美元以上，存储器的市场规模超过 1000 亿，是半导体中规模最大的子行业，占比超过 1/4。 图 1： 2019 年半导体行业规模 资料来源： WSTS 2019.11, 国元证券研究中心 图 2：半导体行业规模变化 （亿美元） 资料来源： WSTS, 国元证券研究中心 26%26%16%13%10%6% 3%MemoryLogicMicroAnalogOptoelectronicsDiscrete SemiconductorsSensors-40%-20%0%20%40%60%80%0500100015002000250030003500400045005000非存储器半导体 存储器 非存储器半导体增速 存储器增速请务必阅读正文之后的免责条款部分 7 / 47 由上图图可见， 存储器 作为半导体的子行业，其 周期变化基本和半导体行业周期变化一致 ，但存储器的波动性更强。因此，当半导体行业处于景气周期时，存储行业的盈利能力更强；反之，当半导体行业不景气时，存储行业的情况则更不理想。以2019 年为例，由于下游需求放缓，半导体行业规模整体同比下降约 13%，但存储行业的市场空间下降高达 33%。 从历史数据看， 2019 年存储行业的下降速度处于近 20 年来最快的水平，主要原因在于供需错配导致的价格下降。但 2019 年的低谷也给未来的增长奠定基础，由于服务器需求稳步上升、 5G 时代引领物联网到来等因素影响，未来半导体行业将迎来复苏，而存储器作为弹性更大的行业，未来 2-3 年将迎来一段稳定的增长期。 1.2 存储器的分类 人类存储数据的需求可谓历史悠久，存储器的形态历年来也发生了翻天覆地的变化：早期的软盘现早已不见 踪影，光学存储的 DVD/CD 也渐行渐远，越来越多的电脑已不再配备光驱，传统的电脑硬盘使用的磁盘作为大量数据存储的首选方案现也已受到 SSD 的威胁。 图 3：存储器分类 资料来源：国元证券研究中心 众多形态的存储方式按照其原理可大致分为光学存储、半导体存储和磁性存储。半导体存储是存储领域的应用领域最广、市场规模最大的存储器件： 按照停电后数据是否可继续保存在器件内，半导体存储器可分为掉电易失和掉电非易失器件； 易失存储器在过去的几十年里没有特别大的变化，依然是以静态随机存取存储器（ SRAM）、动态随机存取存储器（ DRAM）为主 ； 非易失存储器从早期的不可擦除 PROM，到后来的光可擦除 EPROM、电可擦除 EEPROM，到现在的主流的 Flash， 技术在不断的更新、进步。现在 RAM领域还出现了铁电存储器（ FRAM）、相变存储器 （ PRAM）、磁存储器（ MRAM）请务必阅读正文之后的免责条款部分 8 / 47 和阻变存储器（ RRAM）等非易失静态存储器，因此市场认为掉电易失器件就是 RAM，这种观点是不准确的 。 众多半导体存储器中， 市场规模最大的是 DRAM 和 NAND Flash，市场规模均在数百亿美元，其中 DRAM 2018 年的市场规模已达 到 1000 亿美元。除此之外，存储芯片市场空间较大的还有 NOR Flash，其市场规模曾一度随着功能手机的消亡而逐渐降低，但近年来随着新兴市场的崛起， NOR Flash 的市场空间也已逐渐恢复。 图 4：全球存储器市场分布 资料来源： 前瞻经济学人， 国元证券研究中心 本报告讲主要针对以下三种类型存储器进行展开讨论。 表 2： 主要存储器类型介绍 存储芯片类型 作用 市场领先的参与者 国内主要参与者 市场规模 市场特点 NOR Flash 代码型闪存存储器，常用于系统启动代码的存储 华邦、旺宏、兆易创新、 Cypress、美光 兆易创新 25 亿 -30亿美元 市场规模曾随智能手机消亡而逐渐萎缩，但目前已随着新兴应用的崛起而开始复苏 DRAM 用于和处理器直接通讯，主要应用于手机、个人计算机、服务器的内存 三星、 SK 海力士、美光、南亚、华邦 合肥长鑫、福建晋华、紫光集团、北京矽成（仅设计） 600 亿-1000 亿美元 市场规模最大的半导体存储器，市场规模随价格波动而周期性波动 DAND Flash 主要存储器 三星、铠侠、西数、美光、 SK 海力士、英特尔 长江存储 400 亿-600 亿美元 市场规模仅次于 DRAM，市场规模随价格波动而周期性波动 资料来源：国元证券研究中心 53%42%3%2%DRAMNAND FlashNOR Flash其他请务必阅读正文之后的免责条款部分 9 / 47 2.NOR Flash 曾历十年低迷，新应用催生新增长 NOR Flash 应用领域却极其广泛 ， 几乎所有需要存储系统运行数据的电子设备都需要使用 NOR Flash。 当电子设备启动时，需要从存储芯片内读取系统信息并运行（如计算机主板上的 BIOS），该存储芯片需要满足可执行运行程序且掉电后存储的数据不丢失。 RAM 掉电后数据会丢失，而 NAND Flash 无法执行程序， NOR Flash 是应用 最 广泛的、掉电后数据不丢失的、可实现位读取的存储芯片类型。 NOR Flash 曾在功能手机时代风靡一时，但其市场空间随着功能手机的消失逐渐萎缩。近年来随着物联网的发展， NOR Flash 市场规模开始逐步扩大。 以 TWS 耳机为代表的可穿戴设备、手机屏幕显示的 AMOLED 和 TDDI 技术，以及功能越来越强大的车载电子等领域，是 NOR Flash 市场空间获得重新增长的主要动力。 Nor Flash 的广泛应用，主要得益于其可芯片内执行（ XIP）的特点。 为帮助 投资者 理解何谓“芯片内执行”，我们绘制了以下示意图。如下图所示， Flash 均使用浮栅场效应管作为基本单元来存储数据。在控制栅极（ Word Line 与场效应管连接处）未施加电压时，源极和漏极之间导通则数据为 1，中断则为 0。 图 5： NAND Flash 的结构特点 资料来源：国元证券研究中心 绘制 NAND Flash 的连接方式为串联，若要读取黄色 Word Line（字线）的数据，需对其他所有 Word Line 进行增加电压，加压后漏极和源极处于导通状态。未增加电压的 Word Line 上的场效应管的数据就可以测量 Bit Line (位线 )的通断来确定该位置上数据为 0 或为 1。值得注意的是， NAND Flash 读取数据时，整条 Word Line 上的所有数据都同时读出，不能单独获取某一 Bit（位）的数据，无法实现位读取（即Random Access）。 因此 NAND Flash 读取数据的最小单位是页（即 Word Line上的所有数据）， 无法直接运行程序， 所有数据必须先读取到 RAM 上后才可运行。 请务必阅读正文之后的免责条款部分 10 / 47 NOR Flash 的连接方式为串联，读取数据不需对 Word Line 进行加压，直接测量对应的 Bit Line 和 Source Line 之间的通断即可获取该存储单元的数据。 不仅实现了位读取，还大大提高了数据读取的速度。实现位读取，程序便可在 NOR Flash 上运行，即所谓的芯片内执行（ XIP）。 图 6： NOR Flash 的结构特点 资料来源：国元证券研究中心 绘制 2.1 功能手机淡出视野， NOR Flash 经历十年低迷 相对于 NAND Flash， NOR Flash 写入和擦除速度较慢，但读取速度要快很多。功能手机功能简单，存储芯片只需要存储少量用户信息及系统代码，写入和擦除的需求较少，主要需求在于内存数据的读取。此外，由于功能手机对存储空间要求不高， NAND Flash的高密度存储优势难以显现，所以 NOR Flash 凭借其特定的优势在功能手机时代红极一时。 图 7：功能手机内存示意 图 8：智能手机内存示意 资料来源：国元证券研究中心 绘制 资料来源：国元证券研究中心 绘制