【农开基金】存储芯片行业浅析

存储芯片，又称为存储器，一般是指利用电能方式存储信息的半导体介质设备，其存储与读取过程体现为电子的存储或释放，广泛应用于内存、U 盘、消费电子、智能终端、固态存储硬盘等领域。存储芯片是嵌入式系统芯片的概念在存储行业的具体应用，可以快速实现把各项存储功能都整合到一个单一芯片上，简单来说它是利用半导体介质材料的信息存储装置，已成为半导体元器件中不可或缺的组成部分，几乎存在于所有的电子设备中。随着大数据、云计算、物联网、人工智能等产业的发展，其在整个产业链中扮演的角色越来越重要。

存储芯片按用途可分为主存储芯片和辅助存储芯片两类。一是主存储芯片，又称内存储芯片（内存），它是外存与CPU进行沟通的桥梁，其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据，具有速度快、容量小、价格高的特点。只要计算机在运行中，操作系统就会把需要运算的数据从内存调到CPU中进行运算，当运算完成后CPU再将结果传送出来，因此说内存的运行决定了计算机的稳定运行。二是外存储芯片（外存），指除内存及缓存以外的储存芯片。此类储存芯片一般断电后仍然能保存数据，具有速度慢、容量大、价格低的特点。常见的外存储器有硬盘、软盘、光盘、U盘等。

根据断电后数据是否丢失，一般可存储器划分为易失性存储器和非易失性存储器，详细分类如下：

现有技术中，DRAM与NOR、NAND Flash分别代表了上述两种类型的储存器，也是现代存储器产业中的主力军。尽管按照不同的分类特点，可形成众多种类的储存芯片，但从该行业产业结构分析，DRAM与NOR、NAND Flash 毫无疑问是现今最主流的产品，本文也将着重介绍这几种产品。

1、DRAM。DRAM存储器即动态随机存取存储器（内存），可以随时读写，而且速度很快，通常作为操作系统或运行中程序的临时数据存储媒介，是常见的系统内存。由于其具有集成度高、结构简单、成本低的优势，同时，DRAM也有访问速度较慢，耗电量较大的缺点，是目前大容量RAM的主流产品。从终端市场看，DRAM主要应用于计算（主要为服务器）、无线通讯（主要为智能手机）、消费和工业等领域。目前，计算、无线通信和消费是DRAM 的主要应用市场，分别占到46.1%、39.5%和8.3%。服务器和智能手机是近几年DRAM市场增长的主要驱动力。

2、NOR Flash即代码型闪存芯片，主要用来存储代码及少量数据。公司NOR Flash产品广泛应用于PC主板、数字机顶盒、路由器、家庭网关、安防监控产品、人工智能、物联网、穿戴式设备、汽车电子等。NOR Flash的特点是高读取速度和低待机功耗，主要用来存储代码及部分数据，应用于手机、PC、DVD、TV、USB Key、机顶盒、物联网设备等代码闪存领域。NOR Flash分为串行（SPI）和并行，串行结构每次传输一个bit数据，并行结构每次传输多个bit的数据。串行结构相对简单、成本更低，现已成为主流，几乎替代了并行NOR Flash。

3、NAND Flash即数据型闪存芯片，分为两大类：大容量NAND Flash主要为MLC、TLC 2D NAND或3D NAND，擦写次数从几百次至数千次，多应用于大容量数据存储；小容量NAND Flash 主要是SLC 2D NAND，可靠性更高，擦写次数达到数万次以上。NAND Flash的特点是大容量存储、高写入/擦除速度、相当擦写次数低成本，应用于大容量数据存储，例如智能手机、平板电脑、U 盘、固态硬盘等领域。SLC NAND Flash与MLC NAND部分区别如下：

纵观存储器行业半个世纪以来的发展历程，大致经历了三个阶段：1970年代的起步阶段以美国为中心，1980年代的的发展阶段以日本为中心，1990年代至今的成熟阶段以韩国为中心，在整个过程中，产业经历了两次大的区域转移，即80年代从美国转移到日本，以及90年代从日本转移到韩国。到了21世纪产业已经进入寡头垄断阶段。巨头瓜分了9成以上市场。NAND产业由三星、东芝/西数、美光/英特尔、海力士四大阵营垄断，DRAM产业更是由三星、海力士和美光三分天下。

NOR发展历程：

随着全球信息化市场的迅猛发展，存储芯片市场保持了高速增长态势。前瞻产业研究院发布的《存储芯片行业市场需求分析与投资前景预测》统计数据显示，全球存储芯片产业营收已达1400亿美元左右，占半导体产业收入30%左右，过去五年复合增长率高达37%。其中DRAM和NAND市场规模达到890亿和520亿美元，分别占存储芯片市场的56%和40%。

全球DRAM市场份额前三名的分别为三星、SK海力士、美光，市场份额分别为45％、28％、21％；在NAND市场份额前五名分别为三星、东芝、西部数据、美光、SK海力士，市场份额分别为38.0％、17.1％、16.1％、11.5％、11.1％。由上可见，全球存储芯片主导无疑是三星，其在DRAM和NAND市场均占据优势的市场份额，而按国家来说韩国是全球存储芯片的龙头，拥有三星和SK海力士两大存储芯片企业。

随着我国经济结构转型与消费升级，社会信息化程度日益加深，对信息化产品和服务的需求也与日俱增，存储器芯片作为信息化产品的关键芯片，将在社会信息化进程快速发展中受益。近年来，智能手机及平板电脑市场趋于饱和，但产品更新迭代需求迫切，存储容量不断提升；另外，随着个人、企业及工业应用等对数据存储需求的增加，新型存储介质SSD需求持续增长，大大刺激了存储器的需求。预计未来几年仍是我国加速发展存储器行业的重要窗口期，我国存储器芯片市场将长期保持稳定增长态势。

中国发展存储芯片产业的重要性不言而喻。目前，全球半导体市场规模约4000亿美元，其中约有1000亿美元为存储芯片，中国每年2000亿元集成电路进口额中约30%为存储芯片。自2019年以来我国投资建设的存储芯片基地陆续进入量产阶段，未来几年是中国存储芯片产业化的一个关键节点。

我国存储芯片产业通过近些年的发展已初具规模，目前最具希望做大做强中国存储芯片产业的厂商是兆易创新、紫光集团和长鑫存储三家公司。兆易创新发展极为迅速，2019年以来，其NOR Flash领域市场份额相继超越美光科技和赛普拉斯，来到全球第三的位置；长鑫存储由合肥产业投资控股集团与兆易创新联合设立，从事DRAM芯片研发、生产与销售，已自主制造出与国际主流DRAM产品同步的10纳米级第一代8Gb DDR4产品；国家集成电路产业投资基金和紫光集团共同投资的长江存储初期定位于3D NAND生产，后期将扩展DRAM产品的开发，目前已生产出国内第一款自主知识产权的32层三维闪存芯片、全球首款基于Xtacking®架构设计并量产的64层三维闪存芯片。

上述三家虽然各有进展，但是与国际存储巨头相比，产品多为中低端，技术积累、人才储备、产能规模、企业体量等均比较薄弱，而且NOR Flash全球整体市场规模较小，市场规模最大的DRAM芯片，虽然长鑫存储已实现量产，但产能有限，而且产品推向市场后能否顺利绕过国外厂商的专利围墙也未可知。这也导致了我国存储芯片在原料与主控方面长期受国外限制，关键核心技术受制于人，整体发展与国外知名厂商还有一些差距。当前，兆易创新、紫光集团以及长鑫存储等存储芯片企业应积极应对高科技企业激烈的国际、国内竞争，加强核心技术专利的布局，为持续发展打下稳固基石。随着国内存储技术的不断进步，加上国内庞大的市场需求与国家鼎力支持，国产替代的大幕既然已经打开，将来必将越开越大，国产存储芯片大有可为。

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