寒冬过后 存储芯片波澜再起

2023 年四季度起,手机、个人电脑等终端应用景气复苏,大宗存储产品合约价进入上行通道。2024 年,存储芯片市场规模预计同比增长 44.8% 至 1297.7 亿美元。随着 AI 应用的不断发展,头部海外厂商会将更多产能投入到主流存储器和新兴应用方向,间接减少对利基市场的关注度和产能分配。

主流存储芯片价格进入上行通道,头部海外厂商产能被主流产品所挤占,利基产品价格或将跟随上涨;受益于 AI 对存储性能需求的增长,模组及内存接口芯片将随存储芯片而升级,拓展市场空间。

2023 年四季度起,手机、个人电脑等终端应用景气复苏,大宗存储产品合约价进入上行通道。2024 年,存储芯片市场规模预计同比增长 44.8% 至 1297.7 亿美元。随着 AI 应用的不断发展,头部海外厂商会将更多产能投入到主流存储器和新兴应用方向,间接减少对利基市场的关注度和产能分配。国产厂商预测,主流存储价格的上行走势有望带动利基市场,DRAM 和 NAND 利基产品的价格将持续回升。

大模型时代科技公司加大了对人工智能的投入,算力膨胀有赖于存储性能的提升,用于高性能 GPU 的 HBM 芯片供不应求。模组厂商则从移动存储市场出发,逐步发展至固态硬盘及嵌入式存储领域,AI PC 的产业趋势增加对更高速率 DDR5 内存的需求,这将有助于推动内存模组配套芯片及内存接口芯片需求的提升。

价格走出谷底

存储芯片产品具备科技大宗商品的属性,相较于半导体其他细分领域,存储芯片的市场弹性更大,受供求关系影响更为显著。2022 年下半年起,存储芯片供过于求,价格大幅下跌,2023 年,三星、SK 海力士、美光相继减产、下调资本开支,等候库存出清,典型 NAND Flash 合约平均价于 2023 年 4 月见底,典型 SSD 渠道市场平均价于 2023 年 7 月见底,典型 DRAM 内存条渠道平均价于 2023 年 8 月见底,典型 DRAM 颗粒现货平均价于 2023 年 9 月见底。2023 年,存储器市场规模下降 31.0% 至 896 亿美元。伴随着下游终端客户的需求逐步回暖以及库存消耗带来的补库需求,2023 年四季度存储芯片价格触底反弹,DRAM 和 SLC NAND 的价格小幅回暖,DRAM 价格有约 10% 的提升。

世界半导体贸易统计组织预测,2024 年全球半导体市场规模有望达到 5884 亿美元,同比增长 13.1%,其中存储器细分赛道的占比将上升到 22.06%,市场规模将上涨到 1298 亿美元,同比增加 44.8%,涨幅位居半导体细分领域之首。集邦咨询预计,2024 年一季度 NAND Flash 合约价季涨幅约 18%-23%,DRAM 合约价季涨幅约 13%-18%,并有望连续四个季度看涨。

利基产品涨价在时间上有滞后性,国产厂商认为,虽然利基产品没有带动大量需求的新兴应用,但由于主流产品价格的上涨叠加产能被主流挤占,利基产品价格将跟随上涨,预计 2024 年上半年会延续温和上涨;SLC NAND 价格已经触底,预计 2024 年呈温和上涨趋势,涨价幅度比 DRAM 小;NOR 在容量、产品系列和应用领用等维度价格有所差异,低端、小容量产品价格竞争激烈,短时间看不到上涨的趋势,在工业、车载和大容量的高端电子消费品应用领域,随着消费需求回暖有涨价的可能。

2023 年四季度以来,存储器市场出现复苏,手机等领域需求有所恢复,经过多月的市场博弈,2023 年 10 月份起模组端整体价格呈上涨趋势,未来随着下游应用如网络通信、消费电子等逐渐复苏,东芯股份预计公司产品的出货量及收入将持续改善,产品价格有望提升。佰维存储 2023 年四季度营业收入预计为 14 亿 -16 亿元,同比增长超过 80%,环比增长超过 50%,毛利率环比回升超过 13 个百分点。

人工智能推动变革

大模型带来人工智能应用的兴起,对算力的追求导致所需的存储规模膨胀。AI PC 和 AI 手机对存储的速度要求高,HBM 成为 AI 服务器的内存之选。HBM 是一种基于 3D 堆栈工艺的高性能 DRAM,通过增加带宽,扩展内存容量,让更大的模型、更多的参数留在离核心计算更近的地方,从而减少运算延迟,适用于高带宽需求的场景。

全球 HBM 芯片由 SK 海力士、三星和美光生产,英伟达即将发布下一代 GPU ——采用 Blackwell 架构的 B100 芯片,其存储器规格将采用 HBM3E,由 SK 海力士和美光供货。

三星的 HBM3 芯片生产良率约为 10%-20%,SK 海力士的良率约为 60%-70%,而一般的 DRAM 生产良率在 90% 以上。HBM 需要在半导体上钻孔并使用硅通孔垂直堆叠多个芯片,任何阶段的缺陷都可能牵连其他好的芯片一同被丢弃,导致整体的经济效益缩水,芯片价格居高不下。近年来科技公司提高 AI 的研发投入,使 HBM 芯片供不应求,SK 海力士已率先实现单季度扭亏。

SK 海力士表示将进一步完善 321 层 NAND 闪存,并计划于 2025 年上半年开始量产,三星则计划于 2024 年推出第九代 3D NAND,有望达到 280 层,2025-2026 年推出第十代 3D NAND,有望达到 430 层。

DRAM 规格向 DDR5 和 LPDDR5 转变,DDR5、LPDDR5 每千兆字节的价格比 DDR4 和 LPDDR4 更高,PC、服务器接口亦向 DDR5、LPDDR5 转变。美光估计 AI 服务器的 DRAM 容量约为普通服务器的 6-8 倍,海力士估计 AI 服务器的 DRAM 容量约为普通服务器的 2-4 倍。

研究机构预测,未来 AI 服务器 SSD 存储需求将从当前的 4.1TB 增长至未来的 8TB,至 2028 年,预计 512GB 及以上的大容量存储占比将接近 50%,至 2030 年车内信息娱乐及 L5 等级自动驾驶对应的存储容量需求最高可达 3TB;2024 年,智能手机、服务器、PC 的单机 DRAM 容量将分别增长 14.1%、17.3% 和 12.4%,单机 NAND Flash 容量将分别增长 9.3%、13.2% 和 9.7%。

产业链受益

业内预计,DDR5 渗透率将持续提升,DDR5 内存接口芯片将在 2024-2025 年持续进行子代迭代,子代迭代有助于维系相关产品的平均销售价格,DDR5 持续渗透及子代迭代提振了内存接口芯片的需求。信达证券指出,HBM 和 DDR5 盈利性更强,存储原厂更愿意通过高附加值产品来快速拉动业绩,AI 服务器的需求强劲,HBM 和 DDR5 的渗透率有望快速提升,HBM 和 DDR5 成为原厂投资的首要选择,利基型存储供给有望保持紧缩,伴随需求的逐步恢复,供需情况有望加速转好。原厂在 DDR5 产品出货上保持积极,三星计划推出首款 10nm 级别 32Gb DDR5,SK 海力士计划扩展 128Gb DDR5 和 256Gb DDR5 模组。

2023 年 12 月英特尔发布第一代酷睿 Ultra 处理器 Meteor Lake,有望进一步推动 DDR5 的渗透率,产业链上 DDR5 内存接口芯片及其配套芯片或持续受益。

澜起科技表示,CPU 迭代加快将相应带动 DDR5 内存产品的迭代,根据主流 CPU 厂商公布的最新产品路线图,其支持 MCR DIMM 的新一代服务器 CPU 平台计划于 2024 年发布,因此 MRCD、MDB 芯片预计将跟随该 CPU 平台的发布而开始规模出货。兆易创新认为,DRAM 产品主流和利基是基于相同技术路径,而主流 NAND 转到了 3D NAND,主流 NAND 市场继续提升销量和价格,进而影响 SLC NAND 供应和价格,预计随着主流产品需求和价格回暖,SLC NAND 也会被带动回暖。东芯股份认为,长期来看,海外大厂会逐步退出 SLC NAND Flash 市场,加之国产替代的需求,公司的市场占有率将有较大的提升空间。

内存模组方面,本轮服务器及计算机行业去库存已接近尾声,预计 2024 年开始行业需求恢复增长,同时单台服务器搭配的内存模组数量也在增加。

由于 AI PC 需要更高带宽的内存提升整体运算性能,AI PC 的产业趋势或将加速 DDR5 在 PC 端的渗透率,并增加对更高速率 DDR5 内存的需求,这将有助于推动 SPD 等内存模组配套芯片及 CKD 芯片需求的提升。

由于存储芯片晶圆成本占比较高,各第三方模组厂均需要围绕成本进行产出优化,主要路径包括建立产业链合作关系、自建封测厂、自研主控芯片等,模组厂可深度参与多种应用芯片的架构设计,可与芯片供应商合作开发更贴近终端需求的存储应用芯片,甚至可以自研主控芯片,从而提升自身产品差异化优势,优化芯片采购成本。

在 NAND 市场,存储原厂主要聚焦于自主品牌的企业级或数据中心级固态硬盘和嵌入式存储产品,并且逐步退出移动存储市场。模组厂则主要从移动存储市场出发,提升自身产品竞争力,凭借差异化竞争逐步发展至固态硬盘及嵌入式存储领域。在 DRAM 内存市场,存储原厂的 DRAM 市场规模有较大的浮动,但存储模组厂占据的市场规模整体较稳定,市场规模在 160 亿 -180 亿美元,约占 DRAM 市场的 16%-25%,且呈现上升趋势。

THE END
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