电子 | 证券研究报告 行业深度 2020 年 7 月 9 日 Table_Industr yRank 强于大市 公司名称 股票代码 股价 (人民币 ) 评级 603986.SH 兆易创新 234.41 增持 688123.SH 聚辰股份 77.95 未有评级 300223.SZ 北京君正 102.64 未有评级 资料来源：万得，中银证券 以 2020 年 7 月 3 日当地货币收市价为标准 相关研究报告 Table_relatedreport 行业周点评 20200621 半导体行业周报 20200525 半导体系列专题 20200327 中银国际证券股份有限公司 具备证券投资咨询业务资格 Table_Industry 电子 Table_Analyser 证券分析师： 赵琦 (8621)20328313 qi.zhaobocichina 证券投资咨询业务证书编号： S1300518080001 证券分析师： 王达婷 (8621)20328284 dating.wangbocichina 证券投资咨询业务证书编号： S1300519060001 Table_Title 存储专题 国产 化 需求凸显，产业迎机遇 Table_Summary 存储 市场规模约占整体半导体市场规模的三分之一，为半导体最大的细分市场，本专题主要分析了 DRAM、 NAND 和 Nor 等几类存储产品的市场和产业发展情况。 支撑评级的要点 全球半导体 市场规模在 2017 年突 破 4000 亿美元 ，而 存储为半导体最大的细分市场之一， 约 占整体半导体市场规模 的 三分之一。 从存储类型看，存储器主 要分为随机访问存储器（ RAM）和只读存储器 （ ROM）。 RAM包括 DRAM、 SRAM 等 ； ROM 在断电 后仍可 保持数据的有效性，包括 PROM、EPROM、 EEPROM、 Flash 等。 从市场规模看， DRAM 和 Nand Flash 为目前市场 规模最大的两类存储 器。 存储 产业 存在一定周期性，但 存储位元需求持续增长 。 存储产品 由于 高度标准化， 资产投入较大，伴随着技术的升级 、需求和供给的扩张， 产业存在一定的 周期 性 。最近一轮 存储价格上涨始于 2016 年下半年， 至 2018年上半年，由于需求疲软，技术升级、产能扩充带来供给增加，存储产品价格进入下行通道， 一直 延续到 2019 年底。 但是从存储位元的需求看，由于智能手机、服务器等 单机 存储配置的持续 提升，乃至数据存储需求的增加，存储位元的需求将持续增长。 自主可控需求凸显 ， 国内存储产业迎发展良机 。 存储产业市场集中度较高， 其中， DRAM 市场以三星、海力士和美光为主导， NAND 市场以三星、Kioxia、 WDC 以及美光等为主， Nor 的市场集中度 低于 NAND 和 DRAM。 国内 存储产业的规模化布局始于 2016 年， 以长江存储、合肥长鑫和福建晋华三大存储项目为主，到 2020 年已取得明显进展。 长江存储 128 层 QLC 3D闪存（ X2-6070）研制成功， 并且二期项目也于近期启动； 合肥长鑫的第一个消费级 DRAM芯片产品光威弈系列 Pro DRAM内存 近期已 在京东上架 。在半导体国产化需求的倒逼下，国内存储产业将迎来发展机遇。 重点推荐 从需求端看，存储器在整个半导体市场规模中的占比超过三分之一，智能手机等消费级产品的存储容量配置持续提升，数据中心对存储耗用量也在持续提升，整体存储位元的需求持续增长。从供给端看，存储产业市场格局高度集中，主流存储器 DRAM、 NAND 市场份额均高度集中于三星、海力士、美光、东芝等海外厂商，国 内存储产业尚处于起步阶段，但在半导体国产化的大趋势下，国内存储产业有望迎来新的发展机遇。标的建议关注：兆易创新、聚辰股份、北京君正。 评级面临的主要风险 供需改善不及预期 ； 疫情对智能手机等消费电子需求影响超出预期 ； 半导体行业整体估值过高风险。 Table_Companyname 2020 年 7 月 9 日 存储专题 2 目录 1 存储器市场基本介绍 . 5 2 DRAM 存储器 . 8 3 FLASH 存储器 . 14 4 全球主要存储厂商 . 23 5 投资建议 . 32 6 风险提示 . 33 2020 年 7 月 9 日 存储专题 3 图表 目录 图表 1. 全球半导体市场规模（亿美元） . 5 图表 2. 半导体市场结构 . 5 图表 3. 存储器分类 . 5 图表 4. 存储产业经历的 4 轮周期 . 6 图表 5. 2017 年半导体细分行业资本开支 . 7 图表 6. 全球半导体行业库存水位 . 7 图表 7. DRAM 价格走势 . 7 图表 8. NAND Flash 价格走势 . 7 图表 9. DDR DRAM 技术演进 . 8 图表 10. LPDDR DRAM 与处理器紧密封装在一起 . 9 图表 11. DRAM 细分市场结构 . 9 图表 12. 全球服务器出货量 . 10 图表 13. 中国服务器市场规模 . 10 图表 14. 智能手机 DRAM 容量 . 11 图表 15. 全球智能手机出货量 . 11 图表 16. 显存容量和售价正相关 . 11 图表 17. 英伟达 GTX 系列 GPU 显存配置 . 11 图表 18. DRAM 市场需求 . 12 图表 19. DRAM 产能（ K WPM） . 12 图表 20. 各大厂商 DRAM 制程 . 13 图表 21. DRAM 市场格局 . 13 图表 22. DRAM 行业集中度不断提升 . 13 图表 23. NOR Flash 与 NAND Flash 结构区别 . 14 图表 24. NOR Flash 与 NAND Flash 性能比较 . 15 图表 25. NAND Flash 技术指标比较 . 15 图表 26. 3D NAND 提高存储器比特密度 . 16 图表 27. 3D NAND Flash 降低生产成本 . 16 图表 28. NAND Flash 下游市场 . 16 图表 29. 中国企业级 SSD 市场需求 . 17 图表 30. 中国消费级 SSD 市场份额 . 17 图表 31. 全球主要厂商 NAND Flash 产能 . 18 图表 32. NAND Flash 主流厂商制程 . 18 图表 33. NAND 市场格局 . 19 2020 年 7 月 9 日 存储专题 4 图表 34. 国产厂商有望实现突破 . 19 图表 35. 各品牌 AMOLED 出货量占比 . 20 图表 36. TWS 耳机带来 NOR Flash 市场增量 . 20 图表 37. 汽车 ADAS 中需要 NOR Flash . 21 图表 38. 基站中的 NOR Flash . 21 图表 39. 功能机出货量企稳 . 22 图表 40. NOR Flash 出货量有望迎来气温回升 . 22 图表 41. NOR Flash 市场格局 . 22 图表 42. 三星 DRAM 发展历程 . 23 图表 43. 三星 NAND Flash 发展历程 . 24 图表 44. 三星电子营收增速转负为正 . 24 图表 45. 三星电子库存明显回落 . 24 图表 46. 三星电子营业利润及同比增速 . 25 图表 47. 三星电子毛利率 . 25 图表 48. SK 海力士、三星加速 HBM DRAM 开发 . 25 图表 49. SK 海力士 NAND Flash 发展及规划 . 26 图表 50. SK 海力士营收 . 26 图表 51. SK 海力士库存明显回落 . 26 图表 52. SK 海力士毛利润 . 27 图表 53. SK 海力士毛利率 . 27 图表 54. 美光下一代 DRAM 制程更加接近 10 纳米 . 27 图表 55. 美光与英特尔联合研发 3D Xpoint 技术 . 28 图表 56. 美光营业收入（百万美元） . 28 图表 57. 库存水平 . 28 图表 58. 美光 DRAM 位元出货量及 ASP 环比增速 . 29 图表 59. 美光 NAND Flash 位元出货量及 ASP 环比增速 . 29 图表 60. 美光季度毛利润（百万美元） . 29 图表 61. 美光毛利率 . 29 图表 62. 长江存储 128 层 QLC NAND Flash . 30 图表 63. 长江存储 Xtacking 技术 . 30 图表 64. 合 肥长鑫 LPDDR4 和 DDR4 DRAM . 31 图表 65. 合肥长鑫发展规划 . 31 附录图表 66. 报告中提及上市公司估值表 . 34 2020 年 7 月 9 日 存储专题 5 1 存储器 市场基本介绍 1 存储器占半导体市场规模的三分之一 全球半 导体市场跟随全球宏观经济呈现一定的 波动 性， 2016 下半年至 2018 年初处于上行周期， 2018下半年至 2019 年行业处于下行周期 ，但是长期看，全球半导体市场需求呈现增长趋势， 并于 2017年 突破 4000 亿美元 。在整个半导体的市场中，存储占据约三分之一的市场规模，是半导体最大的细分市场之一。 图表 1. 全球半导体市场规模（亿美元） 图表 2. 半导体市场 结构 资料来源： WSTS， 中银证券 资料来源： WSTS， 中银证券 DRAM 和 Flash 运用最为广泛的存储器产品。 根据工作方 原理 的不同，存储器主要分为随机访问存储器（ RAM）和只读存储器（ ROM） 。 RAM 包括 DRAM、 SRAM 等， DRAM 由于读写速度快兼具成本优势，是目前计算机结构中内存储器的主流产品。 ROM 可在断电之后依然保持数据的有效性，包括 PROM、EPROM、 EEPROM 等。 Flash 是一种非易失性存储器， 具有 断电 不 丢失数据同时可以快速 读取 数据的特点。 NAND Flash 可以实现大容量存储，是目前外存储器的主流产品。 图表 3. 存储器分类 资料来源： ittbank， 中银证券 2020 年 7 月 9 日 存储专题 6 2 存储 行业具有一定的 周期 性 21 世纪以来 ， 存储器 产业 经历四轮 行业 周期。 存储 产品高度 标准化 ，用户粘性较弱，各大厂商主要依靠价格竞争占领市场 。 存储器电路设计差异较小，设计成本较低但制造成本较高，是 典型的规模经济，大规模生产能够有效降低生产成本 。目前， 主要 存储 厂商的商业模式均为 IDM，属于典型的重资产行业。 因此与其他半导体行业相比，存储行业的周期性更强。从 2003 年至今，存储器行业出现 4 轮明显的快速增长时期： 2002-2007 年的互联网和功能机的普及、 2009 年 -2010 年海外智能手机的普及、 2013 年 -2014 年国内智能手机的普及、 2016 年 -2018 年服务器市场带动。 2002 年 -2007 年：互联网快速普及 ，个人电脑走进千家万户， 全球 2G 网络接近完善， 3G 移动通信网络开启，诺基亚等功能机快速发展 。个人电脑及功能机等对存储需求，带动 全球存储市场迎来 21 世纪第一轮浪潮。 2009 年 -2010 年： 2008 苹果推出 iPhone 3GS 手机，开启了全球移动互联网时代，智能手机快速普及 ， 智能手机对存储器需求 带动 全球存储市场快速发展。另一方面， 2008 年存储市场低迷导致2008 年、 2009 年存储厂商投资意愿不强 ， 产能扩张不及时，供需错位导致存储市场量价齐升。根据 WSTS 数据， 2009 年全球存储销售额达 到 696.14 亿美元，占全球半导体销售额的 23.3%。 2013 年 -2014 年：我国 3G 网络快速普及，智能手机快速渗透 ； 主要发达国家 4G 建设基本完善， 海外市场智能手机迎来新一轮换机潮。国内外需求共振，全球智能手机出货量迎来新一轮出货高峰，存储器是智能手机快速普及最受益的核心零部件。 根据 WSTS 数据， 2014 年全球存储器销售额达到 792.32 亿美元，同比增长 18%。 2016 年 -2018 年：人工智能快速发展，数据爆发催生计算需求 ， 矿机市场需求爆发， 互联网厂商加大资本开支， 多方面因素驱动服务器出货量快速增长 。 根据 IDC 统计， 2017 年第三季度全球服务器出货量为 313.8 万台，同比增长 18%。服务器市场需求向好带动存储器厂商营收增长， 根据 WSTS 数据， 2017 年、 2018 年全球存储器市场规模达到 1229 亿美元、 1580 亿美元，同比 增速分别达到 60.1%、 27.4%。 图表 4. 存储 产业经历的 4 轮 周期 资料来源： WSTS， 中银证券 2016 年下半年开始的景气上行推动新一轮供给扩张。 2016 年 下半年开始， 存储器需求旺盛，各大厂商供不应求，导致全年存储器价格 上涨 。根据 DRAMexchange 数据， 2017 年第四季度 1600MHz 4GB DDR3 DRAM 价格达到 4.123 美元， 64GB MLC NAND Flash 价格达到 4.764 美元。存储市场供给紧俏，价格抬升主要厂商盈利向好， 龙头厂商纷纷增加资本开支扩充产能。 根据 IC insight 统计， 2017 年全球主要厂商 DRAM capex 达到 140 亿美元，同比增长 30%， NAND Flash、 DRAM、 SRAM 之本开支占据全年半导体资本开支的 40%。 2020 年 7 月 9 日 存储专题 7 图表 5. 2017 年半导体细分行业资本开支 图表 6. 全球半导体行业库存水位 资料来源： IC insight， 中银证券 资料 来源： Gartner， 中银证券 龙头厂商过度投资 叠加 终端需求乏力，存储价格持续下滑。 2018 年 ， 三星、 SK 海力士、美光等存储器厂商新增产线纷纷投产，市场供给明显增长。在需求端， 2018 年下半年，智能手机创新乏力，换机周期延长导致智能手机需求疲弱，存储器需求不及预期。供给持续放量、需求不及预期导致存储器库存持续提升，拖累全球半导体行业。伴随着三星、 SK 海力士、美光等存储器龙头厂商扩充产能投产， 以及终端需求乏力 ，存储价格持续下滑 。根据 Garner 数据，从 2018 年第一季度开始，全球半导体库存水位处于较高水平 。截至 2019 年第二季度， 1600MHz 4GB DDR3 DRAM 价格达到本轮低点 1.42美元，较最高点降幅超 65.5%； 64GB MLC NAND Flash 价格回落到 2.35 美元，较最高点回落 50.6%。 图表 7. DRAM 价格走势 图表 8. NAND Flash 价格走势 资料来源： DRAMExchange， 中银证券 资料来源： DRAMExchange， 中银证券 2020 年 7 月 9 日 存储专题 8 2 DRAM 存储器 1 三种主流技术： DDR、 LPDDR、 GDDR 高读写速度 、 低功耗 是 DDR DRAM 不断演进方向。 当前市场主流的 DRAM 产品标准为双倍速率产品（ DDR）。早期 SDR DRAM 只能在 IO 时钟的上升沿或者下降沿读取数据，读取 DRAM 数据的频率和IO 时钟一样，存储器数据访问速度受到较大的限制。 DDR DRAM 可以在 IO 时钟上升沿 和下降沿读取数据，实现双倍速速的 DRAM 数据读取。相比于 SDR DRAM， DDR DRAM 需要在 DRAM bank 和数据输出电路之间设立一个大小为 2n 的预取缓冲器。 DDR2 DRAM 则是将预取缓冲区增加到 4n，同时使得 IO时钟加倍，提高 DRAM 数据读取速度。 DDR3 DRAM 采用同样的思路，将预期缓 冲器提高到 8n， IO 时钟再次加倍， IO 时钟变为 DRAM 内部时钟的 4 倍。 DDR4 DRAM 则采用多组 bank 技术，每一个 bank 都有自己的 8n 的预取缓冲器，通过一个多了服用从正确的组中选择输出， IO 速度可以再次加倍 DDR4 DRAM 的 IO 时钟可以达到内部时钟的 8 倍。 DDR5 DRAM 则是采用 LPDDR4 的通道拆分技术，将 64 位总线拆分成 2 个独立的 32 位通道，这样使得预取缓冲器可以达到 16n，预取缓冲器的增加使得我们可以再次提高 IO 的时钟频率。总体而言，从 DDR DRAM 到 DDR5 DRAM 的发展过程中，预期 缓冲区从2n 增加到 16n， IO 时钟频率增长超过 16 倍，最大数据传输速度从 1.6GB/s 增长到 34.1GB/s；在功耗方面， DDR DRAM 供电电压为 2.5V，而 DDR5 DRAM 降低到 1.1V，能够实现更低的能耗。 图表 9. DDR DRAM 技术演进 DDR DDR2 DDR3 DDR4 DDR5 Vdd 2.5V 1.8V 1.5V(1.35 DDR3L) 1.2 1.1V Vpp Internal Internal Internal 2.5V Internal clock(MHz) 100-200 100-266 133-300 133-300 133-200 IO clock(MHz) 100-200 200-533 533-1200 1066-2400 2133-3200 Prefet buffer size 2n 4n 8n 8n 16n Max transfe rate(MT/s) 200-400 400-1066 1066-2400 2133-4800 4266-6400 Max data rate per DIMM(GB/s) 1.6-3.2 3.2-8.5 6.4-19.2 19.2-38.4 34.1-51.2 Number of banks 4 8 8 16 in 4 groups 32 in x groups Chip density 256Mb-1Gb 512Mb-4Gb 1Gb-8Gb 4Gb-32Gb 16Gb-32Gb Typical module density 1GB 4GB 8GB 16Gb 32GB DIMM pins 184 240 240 288 288 CMD/address bus 24bits SDR without ODT 2*7bit DDR with ODT Chanel width 64 64 64 64 2*32 资料来源： DDR 技术演进， DDR 发展史 ，中银证券 LPDDR DRAM 主要运用智能手机等移动终端市场。 LPDDR 为低功耗双倍数据速率，目的是降低 DRAM芯片的功耗，改善智能手机等移动设备的功耗水平。与 DDR DRAM 的不同， LPDDR DRAM 与处理器连接更加紧密，缩短与处理器之间的导线距离，降低导线电阻，实现能耗的降低。存储器直接处理器上方以 package-on-package 的形式越来越常见。小米 10 首次采用 12GB LPDDR5 内存芯片，将三星 12GB LPDDR5 产品 K3LK4K40BM-BGCN 和 Qualcomm Snapdragon 865（ SM8250） 以 package on package 形式封装在一起。 2020 年 7 月 9 日 存储专题 9 图表 10. LPDDR DRAM 与处理器紧密封装在一起 资料来源： TechInsight， 中银证券 LPDDR DRAM 和 DDR DRAM 的另一个区别主要体现在通道宽度上， LPDDR DRAM 没有固定的总线宽度，目前最常见的为 32 位总线，总线位数更低，实现更低能量损耗。同时， LPDDR DRAM 采用更 低的电压，通过温控调整刷新、部分阵列自刷新、深度掉电状态等方式实现刷新操作的优化，大大降低 LPDDR DRAM 的待机功耗。 GDDR DRAM 主要针对图形处理等高带宽需求场景。 GDDR DRAM 为图形两倍数据速率，主要运用在具有高带宽需求的运用中，包括 GPU 等。与 DDR DRAM 相比， GDDR DRAM 的总线宽度更高，并且每个芯片的数据读取总线直接连接到处理器中，不需要在固定的 64 位 /32 位的总线上进行多路复用。 DRAM与处理器直接连接可以实现更高的 DRAM 内部工作的时钟频率，进一步提高 IO 工作频率，实现 DRAM更高的存取速度。 从 应用看 ， DRAM 可以分为标准型 DRAM、利基型 DRAM、 mobile DRAM、绘图用 DRAM。标准 DRAM 主要运用于 PC、 NB、服务器等； mobile DRAM 主要为 LPDDR DRAM，智能手机、数码相机是其主要运用场景；利基型 DRAM 主要运用于液晶电视、数字机顶盒、红蓝光播放器、网络通讯等产品。根据DRAMExchange 数据， 2018 年 mobile