请务必阅读正文之后的免责条款部分 全球视野 本土智慧 行业 研究 Page 1 证券研究报告 深度报告 电子元器件 Table_IndustryInfo 半导体行业系列专题 超配 2021 年 04 月 02 日 一年该行业与 上证综指 走势比较 行业专题 存储 60 年 ： 观 历史， 聊 兴衰 存储的需求基石，来源于与文明传承与延续 信息存储的需求基石，来源于文明传承与延续，随着世界数字化趋势而 爆发增长 。 按照存储介质的不同，现代数字存储主要分为光学存储、磁 性存储和半导体存储三类。从存储市场规模来看， 2019 年机械硬盘市场 规模约为 585 亿美元，占据总体市场的 32%； DRAM 市场规模约为 603 亿美元，占 33%； FLASH 市场规模约为 480 亿美元，占 26%。 DRAM 市场 从“群雄逐鹿”到 “三国鼎立” 历史 50 多年， DRAM 每 约 5 年价格 降至 1/10，杀伐惨烈。 DRAM 产品 在成本、技术、品质等为核心竞争要素，而背后需要企业在融资能力、 产业链配套及人才梯队等全方位储备，考验系统性资源调动能力 。 全球 DRAM 厂商 已从 “ 群雄逐鹿 ”形成“三国鼎立”， 未来看中国 企业 制造端 合肥长鑫、 设计端 兆易创新 如何突围 。 FLASH 新一代存储主力，将成兵家必争之地。 近年来随着消费电子领域的需求增长， FLASH 市场规模呈现快速增长趋 势，特别是 NAND FLASH 已成为手机、笔记本等主力存储介质， 而 可 穿戴设备 、 IOT 等 应用 兴起 驱动 NOR FLASH 成长 。 NAND 市场格局主 要有三星、铠侠、西部数据等企业主导。 NOR FLASH 主要有旺宏、华 邦、兆易创新等 主导 。未来看长江存储自研 3D NAND 产品 ，有望迎来 收获期。 存储产业赛道突出， 中国存储企业整装待发 存储是电子产品的核心部件， 国内需求基础坚实， 随着 长鑫及长存 为代 表的半导体存储 制造 瓶颈 突破 ， 将 有望 带动产业链加速发展 。 存储芯片设计 :兆易创新 、 澜起科技 ； 半导体 设备 :中微公司 、 北方华创 、 精测电子 等； 半导体 材料 ： 沪硅产业 、 鼎龙股份 、 安集科技 ； 存储 封测 ： 深科技 、 华天科技 。 风险提示 ： 存储行业增长不及预期 ； 国内存储科研发展进度不及预期 ； 半导体存储 行业技术 可能 更替较快 重点公司盈利预测及投资评级 公司 公司 投资 昨收盘 总市值 EPS PE 代码 名称 评级 （元） （百万元） 2021E 2022E 2021E 2022E 603986 兆易创新 增持 175.03 830.34 3.00 3.96 58.34 44.20 688008 澜起科技 买入 63.85 722.16 1.36 1.74 46.95 36.70 002371 北方华创 增持 151.99 754.55 1.39 1.96 109.35 77.55 300054 鼎龙股份 买入 16.88 157.49 0.45 0.53 37.51 31.85 688019 安集科技 增持 208.10 110.52 3.15 3.71 66.06 56.09 002185 华天科技 增持 12.01 329.07 0.37 0.45 32.46 26.69 688012 中微公司 增持 114.90 614.56 0.70 1.65 163.49 57.89 688126 沪硅产业 增持 24.11 597.99 0.03 0.06 803.67 393.31 000021 深科技 买入 19.49 286.75 0.64 0.87 31.98 22.40 资料来源： Wind、国信证券经济研究所预测 相关研究报告： 2021 年 4 月投资策略：上游元器件景气度持 续 高企 ，建议 配置 低估 值品种 2021-03-29 行业动态跟踪：中美沟通与竞争长期共存， 持续看好功率半导体 2021-03-15 行业动态跟踪：光刻机助力中芯国际产业链 产能快速扩张 2021-03-09 2021 年 3 月投资策略：上游元器件景气度持 续提升，关注市场风格变化 2021-03-03 2021 年 2 月投资策略及公司业绩前瞻：业绩 表现持续优异，继续看好半导体等核心器件及 品牌整机龙头 2021-02-03 证券分析师：许亮 电话： 0755-81981025 E-MAIL： 证券分析师：唐泓翼 电话： 021-60875135 E-MAIL： 证券投资咨询执业资格证书编码： S0980516080001 独立性声明： 作者保证报告所采用的数据均来自合规渠 道，分析逻辑基于本人的职业理解，通过合 理判断并得出结论，力求客观、公正，其结 论不受其它任何第三方的授意、影响，特此 声明 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 J/20 M/20 M/20 J/20 S/20 N/20 上证综指 电子元器件 请务必阅读正文之后的免责条款部分 全球视野 本土智慧 Page 2 投资摘要 关键结论与投资建议 存储行业遵循着摩尔定律，每 18 个月集成度提升 1 倍，意味着性能提升 1 倍， 而单位价格却下降一半。半导体存储产品在过去的 60 多年里，每一种主流产品 的技术都快速演进与迭代，对于玩家来说 既 是机遇也是危险，每一次新技术的 迭代充满着客户选择的未知，需要玩家全力以赴，如果踩准市场需求，则一个 小玩家也能平地而起，而如果猜错路线，则大玩家也面临无情淘汰 。 存储是电子产品的核心部件，中国存储企业势必基于坚实的中国市场而崛起。 相关公司如下： 存储芯片设计 :兆易创新、澜起科技；半导体设备 :中微公司、北方华创、精测电 子等；半导体材料：沪硅产业、鼎龙股份、安集科技；存储封测：深科技 、华 天科技。 核心假设或逻辑 第一， 信息存储的需求基石，来源于与文明传承与延续，随着世界数字化趋势 而 持续 增长 。 第二， 存储是电子产品的核心部件， 中国存储企业基于坚实的中国市场 必将 崛 起 。 第三， 中国半导体存储的核心瓶颈在制造端，随着制造端崛起，上下游产业链 均迎来较好发展良机。 与市场预期不同之处 第一， 市场上缺少较为全面的历史分析 。 本文从半导体存储发明起，横跨历史 60 多年，参 考 大量历史文献，做了全面梳理和分析，帮助读者更清晰 地 理解存 储产业变迁。 第二， 市场上对存储产业的核心瓶颈解读不够完善 。 本文列举了多家龙头 公司 的兴盛和衰落，从基础数据，到产品分析，帮助读者更直观的理解，这些公司 兴衰背后的核心成因。 第三， 市场上对中国存储企业未来成长的核心因素判断有所不足 。 基于对于历 史的兴衰成因分析，本文对中国企业所需的关键因素一目了然，帮助读者更好 的判断，哪些公司更有机会成长为龙头公司。 核心假设或逻辑的主要风险 第一， 存储行业周期波动性较大，可能行业增长 不及预期。 第二， 国内存储科研发展进度不及预期，国产化进程不及预期 。 第三， 半导体存储行业的技术更替较快，可能存在新技术诞生，导致整个技术 路径被颠覆 。 请务必阅读正文之后的免责条款部分 全球视野 本土智慧 Page 3 内容目录 存储产业：现代文明传承与延续的基石 . 6 信息存储的需求基石，来源于文明传承与延续，随着世界数字化趋势而爆发增长 6 数字存储主要 有光学、磁性及半导体三大存储介质，增量已超 2 ZB/年 . 6 半导体存储市场规模达千亿美元，为最重要的数字存储介质 . 8 以史为鉴而知兴替，大浪淘沙， 谁又将主宰明天 . 9 机械硬盘，雄风犹在 . 11 机械硬盘，曾经存储王者，未来以企业级应用为主 .11 1956-1979 年，硬盘确立温氏架构 . 13 1980 年代，家用 PC 硬盘崭露头角 . 13 1990 年代，硬盘技术快速升级， IBM 开创民用级 GB 硬盘先河 . 14 21 世纪初期，容量突破 TB 级别，硬盘厂商进入整合期 . 14 2012-2019 年， HDD 逐步进入数据中心主力，消费级增长显现放缓 . 15 DRAM 战场硝烟弥漫 . 18 DRAM 战场， 50 多年搏杀，王朝几经更替 . 18 1966-1970 年， IBM 率先研发 MOS 型 RAM 存储成功，开启半导体存储的历史 20 1970 年代， DRAM 快速商业化，前期 Intel 一家独大，后期 Mostek 成为霸主 . 20 1980 年代，日本 DRAM 厂商后发先至，进入增长爆发期 . 21 1990 年代，韩国 DRAM 产业扭转乾坤，乘家用 PC 之风而起飞 . 22 2000 年代， DRAM 价格潮起潮落， DRAM 玩家格局越发集中 . 24 2010 年代， “三足鼎立 ”态势形成，十年间无人撼动 . 26 2020 年代，以史为鉴，合肥长鑫踏上新征程 . 27 FLASH 为新一代存储主力 . 29 FLASH 成为兵家必争之地 . 29 1980 年， FLASH 概念提出， NOR 和 NAND 正式诞生 . 31 1988-1999 年，便携式电脑和手机需求带动 NAND 市场规模快速成长 . 32 2000-2010 年，固态硬盘开始发展，闪存厂家增多 . 33 2011-2019 年， 3D NAND 成为发展方向， SSD 朝企业级发展， NOR FLASH 迎来 新增长 . 34 2020 年代，长江存储 3D NAND 迎来收获期 . 36 中国存储企业整装待发 . 37 存储制造端：长江存储、长鑫存储 . 38 存储芯片设计公司：兆易创新、澜起科技 . 38 存储涉及设备类公司：中微公司、北方华创等 . 38 存储涉及材料类公司：沪硅产业、鼎龙股份、安集科技等 . 39 封测端：深科技、华天科技等 . 40 风险提示 . 41 国信证券投资评级 . 42 分析师承诺 . 42 风险提示 . 42 证券投资咨询业务的说明 . 42 请务必阅读正文之后的免责条款部分 全球视野 本土智慧 Page 4 图 表 目录 图 1：近代电脑存储器演变 . 6 图 2： IDC 预估 2025 年全球数据产生量级超 175 ZB . 错误 !未定义书签。 图 3：常见存储单位 . 错误 !未定义书签。 图 4： 存储的金字塔：速度、容量及保存时间 . 7 图 5：现代数字存储器的主要分类 . 7 图 6：存储的进化史 . 7 图 7： 2010-2025 全球存储 器生产容量趋势 . 8 图 8： 2019 年存储市场规模（亿美元）及占比情况（ %） . 8 图 9： 2019 年全球半导体行业分布 . 8 图 10： 2003-2019 存储器市场占半导体市场变化趋势（ %） . 8 图 11： 半导体存储行业规模（亿美元）及同比增速（ %） . 9 图 12：各类半导体存储器行业规模变化（亿美元） . 9 图 11：全球存储容量分布及增长趋势 . 9 图 12：存储价格趋势 . 9 图 14：电磁铁产生的磁场可改变金属粒的磁性 . 11 图 15： 2019 年 机械硬盘在存储市场规模及占比 . 11 图 16： 1996-2018 年机械硬盘出货量（亿） . 12 图 17： 2003-2014 年机械硬盘市场竞争格局变化 . 12 图 18： 2010-2025 机械硬盘字节出货量（ ZB） . 12 图 19： 谷歌数据中心 . 12 图 20： 1979-2017 年机械硬盘每 GB 价格（ USD/GB） . 13 图 21： 1980-2017 年机械硬盘每 GB 价格变化幅度（ %） . 13 图 22：温彻斯特硬盘 . 13 图 23： IBM 3380 首款 GB 级容量硬盘 . 14 图 24：希捷 ST 506 5.25 英寸硬盘 . 14 图 25： GMR 巨磁阻效应磁头 . 14 图 26： 2004 年机械硬盘市场格局 . 15 图 27： 2009 年机械硬盘市场格局 . 15 图 28： 2006-2011 年 HDD 平均售价 . 15 图 29： 2010-2015HDD 出货量（万） . 15 图 30： 2019 年机械硬盘市场格局 . 16 图 31：机械硬盘与固态硬盘性能对比 . 16 图 32： HDD 出货量（亿） . 16 图 33： HDD 与 SSD 平均价格对比（ $/TB） . 16 图 32： 全球云计算市场规模（亿美元）及同比增速（ %） . 17 图 33： 全球 IDC 市场规模（亿美元）及同比增速（ %） . 17 图 31：机械硬盘增长态势 . 17 图 42： DRAM 实物图 . 18 图 43： DRAM 工作原理 . 18 图 36：近年来 DRAM 市场 规模及同比增速 . 18 图 37： 2019 年 DRAM 在存储市场规模及占比 . 18 图 49： DRAM 技术演变历史图 . 19 图 38： 1973-2017 年 DRAM 每 GB 价格（ USD/GB） . 19 图 39： 1974-2017 年 DRAM 每 GB 价格变化幅度（ %） . 19 图 42： 2001-2019 年 DRAM 市场竞争格局趋势 . 20 图 43： 1975-2000 年 DRAM 各国出货变化情况 . 20 图 36：罗伯特 登纳德 (RobertH.Dennard)博士 . 20 图 37：第一款 8 位 RAM 制作的存储结构 . 20 图 37： Intel DRAM C1103 . 21 图 37： Mostek 4K/16 DRAM . 21 图 40： 1980 年代日本 DRAM 崛起 . 22 图 41： 日本 VLSI 联合成功研发电子束光刻机 . 22 图 40： 1980-1989 年存储平均价格（ $/Mbyte） . 22 图 41： 日立 1984-1991 年股价年涨跌幅（ %） . 22 图 42： 2000 年 DRAM 市场格局 . 23 请务必阅读正文之后的免责条款部分 全球视野 本土智慧 Page 5 图 43： 1975-2000 年 DRAM 市场份额变化情况 . 23 图 47： 三星 1993-1999 年营收及毛利率、净利率情况 . 23 图 48： 三星 1990-1999 股价年涨跌幅（ %） . 23 图 45： 镁光 1990-1999 年营收及毛利、净利情况 . 24 图 46： 镁光科技 1990-1999 股价年涨跌幅（ %） . 24 图 44： 1990-1999 年存储平均价格（ $/Mbyte） . 24 图 51： 20 年代存储平均价格趋势（ $/Mbyte） . 25 图 50： 2001-2010 年 DRAM 市场份额逐步向三巨头集中 . 25 图 52： SK 海力士 1999-2012 年经营情况 . 26 图 53： 镁光 1999-2012 年经营情况 . 26 图 54： 2010 年代 DRAM 市场呈现三足鼎立 . 26 图 54： 2013-2017 年存储平均价格（ $/Mbyte） . 26 图 55： 2010-2019 年 DRAM 资本开支及同比增速 . 27 图 56： 2011-2019 年全球 DRAM 市场规模 . 27 图 57： 2013-2019 年营收情况（亿美元） . 27 图 58： 2013-2019 年毛利率趋势（ %） . 27 图 50： 长鑫存储 . 28 图 59： NAND 和 NOR 写入数据时的差别 . 29 图 60： NAND 和 NOR 连接方式区别 . 29 图 14： NAND FLASH 和 NOR FLASH 性能比较 . 30 图 15： 2019 年 FLASH 在存储市场规模及占比 . 30 图 62： 2010-2020 年 NAND 市场规模（亿美元） . 30 图 63： 2001-2019 年 NAND 市场竞争格局趋势 . 30 图 80： 2006-2019 年全球 NOR FLASH 市场规模（亿美元） . 31 图 81： Nor flash 市场格局变化趋势整理 . 31 图 64： 2003-2017 年 FLASH 每 GB 价格（ USD/GB） . 31 图 65： 2003-2017 年 FLASH 每 GB 价格变化幅度（ %） . 31 图 64： Intel 早期 Nor Flash 实物图 . 32 图 65：三星早期 Nand 实物图 . 32 图 66： 1990-1999 FLASH 市场规模（亿美元） . 32 图 67： 1992 年 FLASH 市场格局 . 33 图 68： 1999 年 FLASH 市场格局 . 33 图 69： 2001-2014 年 FLASH 市场格局 . 33 图 70： 2001-2005 FLASH 和 DRAM 平均价格 (USD/unit) . 33 图 71： 2000-2010 年 FLASH 市场规模（亿美元） . 34 图 72： 2001-2010 FLASH 平均价格 . 34 图 73： 2D NAND 和 3D NAND 性能比较 . 34 图 74： 企业级 SSD 出货量走势（万个） . 34 图 75： 2019 年 NAND FLASH 市场竞争格局 . 35 图 76： NAND FLASH 单位出货价格趋势 ($/unit) . 35 图 77： NAND 闪存市场规模（亿美元） . 35 图 78： 2015-2020 年 SSD 出货量（亿） . 36 图 79： 2013-2017 SSD 平均价格 . 36 图 80： 2006-2019 年全球 NOR FLASH 市场规模（亿美元） . 36 图 81： 2018 年 NOR FLASH 市场格局 . 36 图 80：长江存储 . 37 图 81： 长江存储 Xtracking . 37 图 61：存储产业链全景图 . 37 请务必阅读正文之后的免责条款部分 全球视野 本土智慧 Page 6 存储产业：现代文明传承与延续的基石 信息存储的需求基石，来源 于 文明传承与延续，随着世界数字化趋势而 爆发增长 从文明诞生以来，人类就一直在寻求能够更有效存储信息的方式，从 4 万年前 洞穴壁画、 6000 年前泥板上楔形文字 、 竹签 、 书本 ， 现代的存储模式已经主要 为 光盘、 U 盘、硬盘等等，存储器的更新换代从未停止。 图 1： 近代电脑 存储器演变 资料来源：谷歌，国信证券经济研究所整理 随着科技的发展，存储需求量级发生了巨大的增长，也促使存储量级及存储介 质发生了深远的变化。 据 IDC 预测，全球数据圈（每年被创建、采集或复制的 数据集合）将从 2018 年的 32ZB 增至 2025 年的 175ZB，增幅超过 5 倍。其中， 中国数据圈增速最为迅速， 2018 年，中国数据圈占全球数据圈的比例为 23.4%， 即 7.6ZB，预计到 2025 年将增至 48.6ZB，占全球数据圈的 27.8%，中国将成 为全球最大的数据圈。数据产生量的爆发式增长驱动对存储需求大幅增长，也 促进了存储方式的进一步创新和发展。 图 2： IDC 预估 2025 年全球数据产生量级超 175 ZB 图 3： 常见存储单位 资料来源： IDC，国信证券经济研究所整理 资料来源： 百度 ，国信证券经济研究所整理 数字存储主要有光学、磁性及半导体三大存储介质，增量已超 2 ZB/年 按照存储介质的不同，现代数字存储主要分为光学存储、磁性存储和半导体存 储三类。 光学存储包括 CD、 DVD 等常见形式。磁性存储包含磁带、软盘、硬 盘等。半导体存储 是存储领域应用最广、市场规模最大的存储器件，包括当前 B i t 比特 一位二进制数，最小的存储单位 B yt e 字节 8 个二进制位，最常用单位 KB 千字节 1 K B = 1 0 2 4 B yt e MB 兆字节 1 M B = 1 0 2 4 K B GB 吉字节 1 G B = 1 0 2 4 M B TB 太字节 1 T B = 1 0 2 4 G B PB 拍字节 1 P B = 1 0 2 4 T B EB 艾字节 1 E B = 1 0 2 4 P B ZB 泽字节 1 Z B = 1 0 2 4 E B 请务必阅读正文之后的免责条款部分 全球视野 本土智慧 Page 7 主流的易失性 存储器 DRAM，和非易失性存储器 NAND FLASH、 NOR FLASH 等等。 图 4： 存储的金字塔 ：速度、容量及 保存 时间 图 5： 现代数字存储器的主要分类 资料来源： IDC，国信证券经济研究所整理 资料来源： WSTS，国信证券经济研究所整理 随着技术的发展，存储器尺寸逐渐缩小， 存储容量大幅提升， 单位 GB 存储价 格 迅速 下降。 1960 年代，磁带 平均容量仅为 2.3MB，而每 GB 价格却高达 1791 英镑， 1970 年代流行的软盘价格更是高达 2-3 万英镑 /GB。 伴随着硬盘技术的 发展及普及，存储价格迅速下降， 1990 年代，单位 GB 存储价格跌至 100 英镑 以下， CD-ROM 价格仅为 6.03 英镑 /GB。 21 世纪开始， DRAM、闪存进入人 们视野，成为主流存储方式，存储价格进一步下降，单位 GB 存储价格平均为 0.5-0.8 英镑。 硬盘仍存储全球大部分数据 ，闪存存储容量迅速 上升 。 从全球存储容量来看， 2019 年全球存储 年新增 总容量约为 1.8ZB，随着互联网的进一步发展，预计到 2025 年全球存储 年新增 总容量将达到 4.7ZB。尽管半导体存储器已成为主流存 储器，但全球大部分数据仍然使用硬盘存储。 闪存存储容量近年来大幅提升。 2019 年， 65.5%数据由硬盘存储，而闪存、 DRAM、磁带、光学存储器分别为 20.0%、 0.5%、 8.0%、 7.0%。由此可见，硬盘仍存储全球大部分数据，是存储 市场不可或缺的重要存储方式。 从存储市场规模来看， 2019 年机械硬盘市场规模约为 585 亿美元，占据总体 市场的 32.25%； DRAM 市场规模约为 603 亿美元，占 33.24%； FLASH 市场 规模约为 480 亿美元，占 26.46%。 图 6： 存储的进化史 资料来源： NIMBUS，国信证券经济研究所 整理 请务必阅读正文之后的免责条款部分 全球视野 本土智慧 Page 8 存储芯片 , 25.82% 逻辑芯片 , 25.84%Micro, 16.11% 模拟芯片 , 13.08% 传感器 , 3.28% 光电器件 , 10.08% 分立器件 , 5.79% 0 1 2 3 4 5 HDD FLASH Tape Optical DRAM 图 7： 2010-2025 全球存储器 出货 容量趋势 (ZB) 图 8： 2019 年存储 市场规模 （亿美元）及占比情况（ %） 资料来源： ITCenter，国信证券经济研究所整理 资料来源： Statista、 WSTS，国信证券经济研究所整理 半导体存储市场规模达千亿美元，为最重要的数字存储介质 半导体行业可以细分为存储芯片、逻辑芯片、模拟芯片、传感器、分立器件等。 存储器是半导体行业的一大分支， 几乎所有常见电子设备都需要使用存储器， 应用领域广泛。 半导体存储器市场占半导体市场 26%左右，是半导体行业一大分支。 2003 年 以来，全球存储器市场占半导体市场的份额维持在 20%-25%，其中 2017 年和 2018 年高达 30.07%和 33.70%。 2019 年，全球半导体市场规模为 4123.07 亿 美元，存储器市场规模为 1064.4 亿美元，占据半导体市场的 25.82%。 半导体 存储器是半导体行业中 极为重要 的 组成部分 。 图 9： 2019 年全球半导体行业分布 图 10： 2003-2019 存储器市场占 半导体市场 变化 趋势 （ %） 资料来源： WSTS，国信证券经济研究所整理 资料来源： WSTS，国信证券经济研究所整理 半导体 存储器市场变化与半导体行业变化基本 一致 ，但具有更强波动性。 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，存储器市场表现更佳 ， 以 2017 年为例，半导体行业规模同比增长 21.62%，存储规模同比增长高达 61.49%。而当半导体行业处于不景气状态时，存储市场亦会表现更不理想，以 2019 年为例，半导体行业规模同比下降 12.05%，但存储市场下降高达 32.62%。 2019 年存储行业下降速度处于近 20 年来最快水平，但同时也为未来增长奠定 基础。 2019 年由于供需错配导致 存储价格下降， 存储行业规模大幅 下降 。但随 着服务器需求稳步上升、 5G、物联网进一步发展，未来 半导体行业将迎来景气 32.25% 33.24% 26.46% 4.19% 3.86% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 0 100 200 300 400 500 600 700 机械硬盘 DRAM FLASH 磁带 光存储 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 请务必阅读正文之后的免责条款部分 全球视野 本土智慧 Page 9 周期，存储行业也将受益。 DRAM 和 NAND FLASH 是半导体存储器市场规模中最大的存储器。 2018 年， DRAM 占半导体存储器市场的 58%， NAND FLASH 占 40%。此外， NOR FLASH 随着新兴市场的崛起，市场空间将逐步恢复。 图 11： 半导体存储行业 规模 （亿美元） 及同比增 速 （ %） 图 12： 各类半导体存储器行业规模变化（亿美元） 资料来源： WSTS，国信证券经济研究所整理 资料来源： WSTS、 Statista，国信证券经济研究所整理 以史为鉴 而知 兴替 ， 大浪淘沙， 谁 又将主宰明天 存储行业遵循着摩尔定律，每 18 个月集成度提升 1 倍 ，意味着性能提升 1 倍， 而单位价格却下降一半 。 半导体 存储产品在过去的 60 多年里，每一种主流产品 的技术都快速演进与迭代，对于玩家来说即是机遇也是危险，每一次新技术的 迭代充满着客户选择的未知，需要玩家全力以赴，如果踩准市场需求，则一个 小玩家也能平地而起，而如果猜错路线，则大玩家也面临无情淘汰。 图 13： 全球存储容量分布及增长趋势 图 14： 存储价格趋势 资料来源： WSTS，国信证券经济研究所整理 资料来源： WSTS、 Statista，国信证券经济研究所整理 1、机械硬盘 ，雄风犹在， 企业级应用成未来主战场 。 机械硬盘曾是存储王者， 是计算机的主要存储介质 。 近年来 由于 SSD（固态硬盘） 集成度更高 ， HDD(机 械硬盘 )逐渐失去消费级市场份额。随着云计算、互联网的发展，企业级数据存 储需求增长 较快 ， HDD 凭借成熟稳定、成本更优、寿命周期长等优势，成为数 据中心标配。 近年来 HDD 全球字节出货量明显上升， 2019 年达 1.18ZB，超全 球存储市场字节出货量的一半。 截止 2019年 HDD市场 集中度较高 CR4为 79%， 领先企业 分别 为 三星、西部数据、希捷， 其市场 份额为 33.6%、 24.6%和 15.7%。 2、 DRAM 过去 50 年多年搏杀惨烈 ， 王朝几经更替 。 在过去 50 多年里 ， DRAM -40% -20% 0% 20% 40% 60% 80% 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 半导体存储行业规模 其他 半导体存储同比增速 半导体行业增速 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 DRAM NAND NOR 1.E - 06 1.E - 05 1.E- 04 1.E - 03 1.E - 02 1.E - 01 1.E+ 00 1.E+ 01 1.E+ 02 1.E+ 03 1.E+ 04 1.E+ 05 1.E+ 06 1.E+ 07 1.E+ 08 1.E+ 09 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 M emo ry P rice ( $/M B) Y ea r F lip- F lop s Cor e ICs on b o ar d s S IMM s DIM Ms Big D r iv es F lop p y Dr ive s S mall Dr ive s F las h Me mo r y S S D 请务必阅读正文之后的免责条款部分 全球视野 本土智慧 Page 10 市场 呈现每 45 年 单位 价格变为 1/10， 其背后的杀伐异常惨烈 。 而 纵观 DRAM 发展历史， 本身 DRAM 产品 在成本、技术、 品质 等 为 核心竞争要素 ，而 背后需 要企业在融资能力、产业链配套及人才 梯队 等全方位储备，考验企业系统性的 资源调动能力 。 DRAM 厂商从曾经的“百花齐放”形成目前的“三国鼎立”局 面，三星、镁光、 SK 海力士成为 DRAM 领域最终玩家，三家合计市场份额达 95%， 而各家 分别为 43.5%， 29.2%和 22.30%。 3、 FLASH 将为新一代 存储主力，成兵家必争之地。 近年来 随着消费电子领域 的需求增长， FLASH 市场规模呈现 快速增长 趋势 ，特别是 NAND FLASH 已成 为手机、笔记本等主力存储介质，而价格方面基本符合摩尔定律的下降趋势。 NAND 市场格局主要有三星、铠侠、西部数据 等企业 主导，分占市场份额的 33.5%、 18.9%和 14.3%，行业 CR4 达 80.2%。 NOR FLASH 主要有旺宏、华 邦、兆易创新等，市场份额占 NOR FLASH 市场的 26%、 25%、 19%。 请务必阅读正文之后的免责条款部分 全球视野 本土智慧 Page 11 机械硬盘 ，雄风 犹在 机械 硬盘，曾经存储王者，未来以企业级应用为主 HDD(机械硬盘 )是传统普通硬盘，主要由盘头、磁片、盘片转轴及控制电机、 磁头控制器、数据转换器、接口和缓存等几个部分组成。磁头可沿盘片的半径 方向运动，加上盘片每分钟几千转的高速旋转，磁头就可以定位在盘片的指定 位置上进行数据的读写操作。信息通过离磁性表面很近的磁头，由电磁流来改 变极性方式被电磁流写到磁盘上，信息可以通过相反的方式读取。 每个硬盘的 中心 都有高速旋转的磁盘，磁盘表面有高速扫过的记录磁头， 每个 磁盘上都覆盖着一层薄薄的微小的磁化金属粒， 数据以一种肉眼无法分辨的形 式存在，很多组微小颗粒形成的磁化图案记录形成了数据，每一组成为比特， 所有微粒都按照自身的磁性排列，形成两种状态之一，对应 0 或 1，将比特信 息通过电磁铁转换成电流，数据就能被读写在硬盘上。这块磁铁会产生一个强 大磁场，足以改变金属微粒的磁性，当信息写入磁盘，驱动使用磁读写器将其 还原成有意义的形式 。 图 15： 电磁铁产生的磁场可改变金属粒的磁性 图 16： 2019 年 机械硬盘在存储市场规模及占比 资料来源： IEEE，国信证券经济研究所整理 资料来源： IDC， 国信证券经济研究所整理 目前 机械硬盘 市场规模整体约 585 亿， 占总体存储市场规模约 32%，位列数字 存储市场规模第二，年出货量约为不到 4 亿个。 机械硬盘出货量 1996-2010 年稳定增长，从 1996 年的 1.05 亿个增长至 2010 年的 6.51 亿个，达到历史最高点。 随着 存储器的更新迭代，尤其是 SSD（固 32.25% 33.24% 26.46% 4.19% 3.86% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 0 100 200 300 400 500 600 700 机械硬盘 DRAM FLASH 磁带 光存储 图： 机械硬盘 资料来源： IEEE，国信证券经济研究所 整理 请务必阅读正文之后的免责条款部分 全球视野 本土智慧 Page 12 0 1 2 3 4 5 6 7 19 96 19 97 19 98 19 99 20 00 20 01 20 02 20 03 20 04 20 05 20 06 20 07 20 08 20 09 20 10 20 11 20 12 20 13 20 14 20 15 20 16 20 17 20 18 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 态硬盘）技术的进步，机械硬盘的地位受到挑战， 2011 年开始出货量整体呈现 下降趋势，截至 2018 年全球机械硬盘出货量下降至 3.72 亿个。 2010 以后 机械硬盘厂商数量逐渐减少。 2008 年以前，机械硬盘市场集中度较 低，各厂商竞争激烈。 而后， 市场集中度提升， 西部数据、希捷等厂商成为机 械硬盘龙头，占据全球市场 超过 90%份额。 图 17： 1996-2018 年机械硬盘出货量（亿） 图 18： 2003-2014 年机械硬盘市场竞争格局变化 资料来源： Statista，国信证券经济研究所整理 资料来源： ITCenter， 国信证券经济研究所整理 总容量 出货上升， HDD 成数据中心标配。 云计算、互联网等带来了旺盛的数据 存储需求，且对存储容量及稳定性要求较高 。相比 SSD（固态硬盘），机械硬 盘具有寿命长、成熟稳定、容量大的性能优势，成为数据中心的首选。 因此， 虽然 HDD 产品出货量近年来呈现下降趋势，但总 容量 出货明显上升， HDD 2019 年机械硬盘字节出货量为 1.18ZB， 出货容量 超过全球 存储年出货容量的 50%。 云计算、互联网的发展将推动 HDD 产品持续增长 。 图 19： 2010-2025 机械硬盘字节出货量（ ZB） 图 20： 谷歌数据中心 资料来源： Statista，国信证券经济研究所整理 资料来源： IEEE， 国信证券经济研究所整理 机械硬盘 每 GB 价格呈现下降趋势。 机械硬盘面市之初价格较高， 1980 年机械 硬盘每 GB 价格约为 357.24 美元。随着技术的进步，机械硬盘成本下降，价格 也随之下降， 2017 年每 GB 价格仅为 0.028 美元。 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% 2003 2008 2014 2019 希捷 西数 东芝 富士 三星 日立 其他 请务必阅读正文之后的免责条款部分 全球视野 本土智慧 Page 13 图 21： 1979-2017 年机械硬盘每 GB 价格（ USD/GB） 图 22： 1980-2017 年机械硬盘每 GB 价格变化幅度（ %） 资料来源： Bloomberg，国信证券经济研究所整理 资料来源： Bloomberg， 国信证券经济研究所整理 1956-1979 年 ， 硬盘确立 温氏架构 现代硬盘雏形诞生于 1956 年，由 IBM 制造，存储容量仅为 5MB。 1973 年， 采用“温氏架构”的 IBM 3340 问世，标志着硬盘基本架构的确立。 这种硬盘 拥有几个同轴金属盘片，盘片上涂有磁性材料。他们与能够移动的磁头共同密 封在一个盒子中，磁头从旋转的盘片读出磁信号的变化。 1970-1979 年， IBM 先后发明了 Merlin 技术、 Thin Film 磁头， 驱动 硬盘数据定 位准确性、硬盘密度都