1.1 存储器芯片:市场规模巨大
存储器芯片（memory chip）是利用半导体介质贮存电荷，存储数据和指令等的记 忆部件，存储与读取过程体现为电荷的贮存或释放。存储器芯片是应用面最广、 数量最多的电路基础性产品之一，也是重要的半导体细分类市场，重要性和市场 规模仅次于逻辑集成电路。
存储芯片的核心集成电路模块，由大量基本电路单元的重复排列构成，标准化程 度较高。不同企业生产的存储器芯片差异较小，通用性和可替代性较强，具备大 宗商品的属性。因此存储器芯片的价格，受下游需求周期性波动影响较大。 据 WSTS 和 SIA 统计，2022 年全球存储器芯片销售金额为 1298 亿美元。受全球 宏观经济环境、地缘政治、半导体周期影响，存储器销售金额同比下滑 16%，但 市场规模仍排在半导体市场第二位，仅次于逻辑芯片。
存储芯片有多个细分品类，其中应用最广泛的品类为：DRAM、NAND、NOR、 EPROM/EEPROM。其中 DRAM 和 NAND 是大宗存储，NOR 和 EPROM 是利 基存储。2021 年存储芯片中，DRAM 占比达 56%，NAND Flash 占比约为 40%， 两者主要用于移动终端、个人电脑、服务器、固态硬盘等领域。利基存储芯片中， NOR 占比约为 2%，EEPROM 占比与 NOR 属于同一量级；利基存储芯片主要运 用在移动终端、电脑、可穿戴、智能设备中所需存储容量较小的领域，和通信、 工控、车规市场中对安全性可靠性要求较高的领域。 如果依据其在计算机系统中的位置和用途，存储器可分为主存（Main/primary Memory）和辅存（Secondary memory）。主存是计算机系统中的内部存储器，用 于临时存储正在执行的程序和数据。主存是相对于高速缓存而言的，其容量通常 比高速缓存大得多，但访问速度较慢。辅存与主存相比，辅助存储器的容量更大， 但访问速度较慢。辅助存储器通常用于长期存储和持久保存数据，即使在断电或 重新启动计算机后，存储在辅助存储器中的数据仍然保持不变。
5G，XR 与元宇宙, 大数据算法，人工智能，家电汽车智能化，安防与智慧城市等 发展趋势，推动人类社会数据产生量快速增长。IDC 预计, 全球数据产生量将从 2018 年的 33ZB 增至 2025 年的 175ZB。2018 年，中国数据圈占全球数据圈的 23.4％，即 7.6ZB。2018-2025 年，中国的数据产生量将以年均 30%的速度增长， 比全球快 3％。 2025 年中国将成为全球最大的数据产生领域，数据产生量增至 48.6ZB，占全球数据圈的 27.8％。人工智能的革命性变化进一步加速数据生成量 增长，产生大量的数据存储与计算需求，有望大幅拉动 NAND、DRAM 等存储芯 片的需求。
移动终端 APP 的功能不断扩展，占用空间日趋增大；高清晰度相机拍摄的照片、 视频的占用的存储空间较大；人工智能应用逐渐向移动端渗透，AI 生成的数据量 快速增长，进一步提升数据存储需求。早期配备 128g/64g 容量的终端产品，存储 能力捉襟见肘，日渐难以满足需求。最新的国产旗舰手机产品配备 512g/1T 存储 容量，未来有望成为中高端消费电子产品标配。同时，为满足高速数据处理的内 存需求，12g/16g 内存的手机占比快速增长。手机存储容量和内存容量的快速增长， 有望大幅拉动上游 NAND/DRAM 存储芯片的需求。
存储芯片的市场规模呈现出周期波动的特征，但总体增长趋势明显。受益于快速 增长的数据存储需求，存储器芯片市场增速领先半导体市场整体，呈波动上升趋 势。WSTS 统计，2022 年全球集成电路市场规模为 4744 亿美元；2022 年全球存 储器市场 1298 亿美元，增速快于集成电路整体，占比有所提升。存储芯片巨大的 市场空间和较少的细分品类，使其成为中国实现集成电路自主可控的重要环节。
1.2 DRAM:计算过程中数据存储的关键介质
DRAM 指动态随机存取存储器，属于掉电易失存储芯片。DRAM 可存储计算机， 手机运行数据，并和 CPU 进行直接通信，具有运算速度快、体积容量高、成本低、 高密度的特征。计算机、服务器中的 DRAM 通常以内存模组的形式存在；在手机 和其他移动设备中, DRAM 通常以芯片状态直接安装在主板中。
根据产品种类不同，可以将 DRAM 主要分为 DDR(双倍速率同步动态随机存储 器）、LPDDR（低功耗双倍数据速率内存）、GDDR(绘图用双信道同步动态随机存 取内存），和 HBM(高宽带内存）等。其中，DDR 主要应用于服务器和 PC 端、 LPDDR 主要应用于移动端、GDDR 作为显存主要应用在图像处理领域。 根据市场定位的不同，又可以将 DRAM 分为主流 DRAM 和利基型 DRAM，其中 主流 DRAM 企业为三星、美光和海力士，国内 DRAM 大厂长鑫存储的定位也在 主流 DRAM 市场；利基型 DRAM 市场的参与企业更为分散，除了三星、美光、 海力士 (逐渐退出该市场) 之外，还包含南亚、华邦和兆易创新、北京君正等公司。
DRAM 芯片领域已经形成了高度垄断的全球竞争格局，市场主要由韩国三星电子 （Samsung）、 SK 海力士（SK Hynix）、美国美光（Micron）等占据。2021 年， 三星、海力士、美光合计占据全球 DRAM 市场 94%的份额。其他市场参与者包 括中国安徽省的长鑫存储、中国台湾地区的南亚、华邦、力积电。
为满足高性能 AI 服务器的需求，HBM（High Bandwidth Memory，高带宽内存） 应运而生。HBM 是利用 3D 封装和硅通孔（TSV）技术，将很多个 DRAM 芯片堆 叠在一起，实现了高带宽、大容量、低功耗的需求，HBM 的 DRAM 堆栈没有以 外部互连线的方式与信号 GPU/CPU/SOC 芯片连接，而是通过速度更快的中间介 质层连接，堆栈结构内部 DRAM 采用 TSV 实现信号纵向连接。 DRAM 芯片在计算环节中配合 CPU 与 GPU 的广泛使用，使其成为提升算力的重 要元件。随着人工智能应用推广，中国国内对于算力需求不断提升，实现 DRAM 芯片国产化也迫在眉睫。
1.3 NAND:广泛运用于长期信息存储
闪存芯片（NAND Flash）是东芝的舛冈富士雄博士于 1986 年发明为非易失性存 储器。闪存芯片内部电路结构采用非线性宏单元模式，具备容量大，改写速度快 的优点，广泛用于需要大量存储空间的电子设备，例如固态硬盘（SSD）、智能手 机、记忆卡、U 盘等。 1992 年东芝将 NAND Flash 设计授权给三星，同年英特尔也推出了第一款 NAND 闪存产品。2007 年东芝率先推出基于 BiCS 技术的 3D NAND 芯片，正式开启了 3D NAND 大容量时代。
NAND Flash 可分为 SLC、MLC、TLC、QLC 等。SLC 每个 cell 单元有两种状态， 可存储 1bit 信息；MLC 每个 cell 单元有四种状态，存储 2bit 信息；TLC 每个 cell 单元有八种状态，存储 3bit 信息。以此类推每个 cell 单元存储量越大，单位面积 容量就越高，成本越低。从 SLC 到 QLC，电压状态数量的增加，闪存芯片结构稳 定性和寿命会降低。SLC 闪存芯片稳定性好，具有非常快的读写速度和长寿命, 可 用于高可靠性、高性能、高耐久性环境中，如企业级数据存储、服务器、工业控 制系统。
传统的 2D NAND 通过微缩电路关键尺寸来提升存储密度，技术迭代与集成电路 工艺微缩进度密切相关。当电路线宽缩小到 40-28nm 级别后，进一步微缩会产生 严重的漏电现象导致存储信息丢失；同时若大量采用多重曝光工艺生产 NAND 芯片，成本压力极大。采用多层堆叠技术 3D NAND 应运而生，其二维平面上的关 键尺寸线宽与成熟制程接近，垂直方向也排列有存储单元 cell，具有更大容量、更 低功耗、更优耐用性以及更低成本的优势。目前，最先进的 3D NAND 堆叠层数 已达 200 层以上。 国内的主要 NAND 厂商包括长江存储、兆易创新、东芯股份等。2016 年，紫光参 与控股武汉新芯公司，成立长江存储。2018 年，长江存储成功量产 32 层 3D NAND 产品，成为国内首家具备 3D NAND 闪存芯片生产能力的内资企业。
全球 NAND Flash 市场集中度高，多数份额被海外巨头占据。 2022Q2，NAND 的 前三大厂商分别为三星、铠侠和海力士，市场份额分别为 33%、19.9%和 15.6%， CR3 接近 70%。规模相对较小 SLC NAND，被华邦电子、旺宏电子、东芯股份、 兆易创新等企业占据。 伴随着自动驾驶、人工智能、元宇宙等新应用在国内的落地，国内数据存储需求 不断提升，对国产 NAND 存储芯片的需求也有望不断增长。
1.4 NOR 等其他存储器：小众市场精耕细作
NOR Flash 属于通用型非易失性存储芯片，是一种基于 NOR 结构的闪存芯片。 NOR Flash 的特点是芯片内执行（XIP），这种特性使得应用程序可以直接在闪存 内运行，无需在系统 RAM 中查看代码。NOR Flash 具有良好的随机访问能力、较 快的读取速度、可靠耐用的特性，适用于执行代码和读取关键数据，被广泛应用 于功能手机、消费电子、工业控制、通讯设备等领域。
随着物联网、汽车电子和 TWS 耳机等下游需求扩张， NOR Flash 芯片产业 有望迎来新的发展机遇。根据中国产业信息网数据， 2021 年全球 NOR Flash 市 场规模约 33.67 亿美元，到 2022 年这一市场将进一步增长到 37.24 亿美元。
EEPROM、EPROM、PROM、SRAM 等其他存储器目前市场较小。据 Yole 统计， 2022 年(NV)SRAM/FRAM 市场规模 7 亿元美元，EEPROM 等市场规模 10 亿美 元。ROM、NOR FLASH 等小规模存储市场，海外巨头较少参与竞争，壁垒相对 较低，有利于国内企业拓展份额。
2.1 海外企业积极减产，产能过剩有望缓解
作为电子领域的大宗商品芯片，存储器的价格对市场的供需平衡较为敏感。由于 三星、海力士、美光、铠侠、西部数据等韩美日厂商在市场上主导地位，通常利 用产能优势进行价格垄断，牢牢掌握着供给端的话语权；下游需求端的客户议价 能力通常偏弱；故大型存储芯片企业的资本开支计划和产能利用率被视为存储芯 片价格的风向标。
半导体存储器晶圆生产需要采购大量的半导体设备，并准备大型洁净室厂房，存 储器 IDM 是典型的重资产行业。据 TEL 公司统计，每 10 万片月产能的 2XX 层 级 3D NAND 芯片或 1bnm 节点的 DRAM 芯片产线需要 90 亿美元的半导体设备； 考虑到厂房和厂务系统的建设，实际投资成本更高；此外，存储器 IDM 企业需建 设存储容量更大的新一代存储产线。综上，存储芯片的供应量与 IDM 企业的资本 开支密切相关，capex 不足会导致供不应求推高存储器价格。 由于居家办公带来的半导体景气周期结束，全球宏观经济放缓，地缘政治冲突， 存储芯片需求在 2022Q4 起大幅放缓，各大存储器 IDM 企业纷纷削减资本开支。 选取美光、海力士、南亚科技、华邦电子、西部数据等 5 家企业统计（三星半导 体的资本开支包括非存储器领域，铠侠未上市），其在 2023Q2 的资本开支金额已 接近 2016 年来的最低点。
除了削减资本开支外，海外企业也积极降低现有产出。三星半导体的 DRAM 月均 投片量从 2023Q1 的 70 万片，到 Q2 减少至 63 万片，Q3 后再减少为 59 万片；SK 海力士月均 DRAM 投片量则自 2023Q1 的 44.5 万片，到 Q2 减少至 41 万片，Q3 再减少到 39 万片，预期 Q4 投片量将更减少。美光计划将 DRAM 和 NAND 产能 减少 30%，预计减产将持续到 2024 年。海外企业减产力度空前，有望推动存储器 芯片市场供需平衡加速恢复。 存储器 IDM 厂故意减产或意外事故导致的产能缩减，对存储器价格有较强的刺 激作用。2013 年无锡海力士发生火灾，海力士当年的 DRAM 市场占有率达到 24.6%，无锡工厂的产量占到了 SK 海力士总产量的一半（全球产能 12%），其火 灾短暂停产导致全球 DRAM 价格上涨幅度高达 40%。2017 年除云服务需求旺盛 外，美光中国桃园 DRAM 厂氮气污染，日本东芝 NAND 厂遭遇黑客入侵，也是 直接将存储器价格推向历史最高点的主要因素。
2.2 企业库存与市场需求转好，企业业绩有望改善
2023H2 期间 Mate60 等国产手机品牌及 iPhone15 系列发布，消费电子需求阶段性 转暖。同期 AI 服务器需求强劲，其平均内存容量可达 1.2~1.7TB，所需 DRAM 容 量远高于普通服务器。得益于消费电子、服务器需求的双轮驱动，存储芯片库存 压力有望逐步缓解，供需平衡得到改善。 TrendForce 预计 NAND Flash 第四季合约价全面起涨，涨幅约 8~13%。NAND Flash Wafer 方面，目前观察第四季市场几乎已无低价货源可采购，预估第四季 NAND Flash Wafer 合约价涨幅约 13~18%。DRAM 方面，预估第四季合约价季涨幅约 3~8%。 今年 9 月初三星电子已对 DRAM 和 NAND 闪存芯片涨价 10%至 20%，涉及小米、 OPPO 和谷歌等主要智能手机客户。同时也计划上调供应自家 Galaxy 系列智能手 机部门的内存芯片价格。除了三星，美光自 9 月开始调涨 NAND Flash 晶圆合约 价约 10%。
美国 SIA 统计，2023 年 8 月全球半导体销售金额为 440 亿美元，环比上升 1.9%。 其中，中国区销售收入 129.9 亿美元，环比上升 2.0%，全球半导体市场呈现出筑 底回升的态势。截止 2023 年 10 月 27 日，DIX DRAM 价格指数 DIX DRAM 出现 止跌回升迹象, FLASH 256GB wafer TLC 的价格自 8 月底后也出现反弹。种种迹 象表明，存储器市场底部或已过。
国内存储器企业的库存状况也出现一定程度的改善；选取 7 家国内存储器上市公 司，其 Q3 财务的数据显示，多数公司的周转天数与 Q2 相比缩短。其中，江波龙 和佰维存储作为下游存储器模组企业，周转天数改善较为明显。海外企业减产抬 升价格，有望惠及国内存储产业；随着库存压力缓解，相关企业的业绩有望在未 来持续改善。
3.1 借鉴历史：产业协作与逆周期扩张助力日韩追赶
存储器引领了半导体产业的两次大的转移。 第一次产业转移发生在 70-80 年代，日本凭借产学合作与政府支持，DRAM 的产 品质量、经济性、技术水平快速进步；日本半导体产业以 DRAM 为核心，带动了 半导体产业从美国向日本的转移。 “产官学联合研发+低价优质策略+下游需求潮流带动”三重赋能，助力日本从追 随美国到实现快速超越。美国分别在 1970 年和 1972 年率先研制出 1K DRAM 和 4K DRAM，而此时日本的技术实力与产品性能与美国存在较大差距。1976 年日 本政府牵头组织富士通、NEC、日立、东芝和三菱共五家日本最大的计算机企业 组成“VLSI 联合研发体”。
1977年日本突破64k DRAM，1980年和1984年率先研制出256K和1000K DRAM。 通过集中研发后规模化的成本质量优势，日制 DRAM 产品迅速渗透市场，1987 年 达到 80%，标志着第一次产业转移完成。但 1986 年美国认定日本 DRAM 倾销， 并与日本签署《美日半导体协议》，同期日本国内泡沫经济破灭，正式开启了半导 体产业的第二次转移。
韩国依靠政府和财团的持续大量投入以及大胆的逆周期投资，实现在 DRAM 领 域从仿制、研发走向自主创新和大规模生产。20 世纪 80 年代，韩国政府和三星、 LG、现代等大举进军 DRAM，以政府为主、民间为辅，通过购买引进专利技术及 设备进行消化吸收。DRAM 市场低迷之际，三星采取“逆周期投资”策略，成功 抢占日本半导体企业市场份额，占据市场主导地位。 1989 年，三星成功量产 4M DRAM，几乎与日本同时投放市场；1992 年三星率先 推出 64M DRAM；1996 年，三星率先推出 1GB DRAM，在技术上实现了落后到 领先的转变。1998 年，韩国厂商在 DRAM 全球市场的占有率超过日本。
3.2 利基、大宗全面布局，国内存储器产业发展迅速
中国大陆是全球重要的存储芯片市场，2022 年中国大陆 DRAM 销售金额占全球 比例 30%，NAND 销售金额占全球比例 33%；排名仅此于美国，位居全球第二位， 未来存储器需求有望持续增长。但是由于中国存储器产业起步较晚，多数存储芯 片仍依赖进口。据 Yole 估计，2022 年中国主要 NAND 企业长江存储市占率约为 4%，2021 年主要 DRAM 企业合肥长鑫市占率约为 0.2%。
1990 年代，作为技术引进的一部分，日本 NEC 公司在中国大陆成立了两家合资 公司首钢 NEC 和华虹 NEC 生产 DRAM，但 1997 年的亚洲金融危机、2001 年的 互联网泡沫事件、日韩半导体价格战，对 DRAM 存储器价格和市场需求打击较 大，两家合资企业陷入亏损困境，在技术和供应链上完全依赖海外合资方；随着 日本 NEC 公司 2001 年退出 DRAM 业务，国内合资企业也被迫放弃存储器市场。
中芯国际 2006 年起大规模量产 80 纳米工艺，并为奇梦达、尔必达等海外企业代 工生产 DRAM。2008 年由于国际金融危机，DRAM 价格大幅下跌，中芯国际被 迫退出 DRAM 存储器领域。奇梦达、尔必达等也在随后几年破产。至此，中国大 陆企业暂时完全退出了 DRAM 存储器领域。
2014 年 9 月，国家集成电路大基金一期成立；2015 年，《中国制造 2025》计划发 布,中国存储器产业的面临新的转折，一系列项目密集上马。2016 年，福建晋华集 成、合肥长鑫存储、武汉长江存储，中国大陆三大存储器 IDM 公司相继成立。 2019 年，中国存储器国产化取得阶段性成果。长江存储于 2019 年 9 月 2 日宣布 量产基于 Xtacking 架构的 64 层 256 Gb TLC 3D NAND 闪存；2019 年 9 月 20 日， 长鑫存储 DRAM 芯片自主制造项目宣布投产，与国际主流 DRAM 产品同步的 8Gb DDR4 首度亮相。
同期，国内企业在利基存储领域也迅速发展，涌现出兆易创新、东芯股份、北京 君正、普冉股份、聚辰股份、恒烁股份等一批企业。配套的封测与模组领域，深 科技，太极实业，万润科技，江波龙，佰维存储等企业也茁壮成长。 中国存储器产业整体上初具雏形，但是由于起步较晚，国内存储芯片仍极大比例 依赖进口，国产存储芯片市占率仍很低。在更上游的存储芯片晶圆制造领域，晶 圆厂产线所需的半导体设备、零部件、材料较高度依赖进口。2018 年，美国打压 国产存储器厂商福建晋华集成；2022 年 10 月，美国公布对华半导体出口新规； 国内用于部分存储器芯片生产的半导体设备、零件、材料进口面临困难，国内存 储器芯片产线扩产放缓。
3.3 存储器晶圆 IDM 上游供应链：国产化率有望迅速提升
存储器芯片因为其相对特殊的集成电路构造与独特的市场需求模式，走出了一条 与逻辑芯片不同的发展模式。与逻辑芯片生产逐渐由企业 IDM 模式转变为 Fabless 设计公司+Foundry 代工模式不同，存储器市场保持着 IDM 为主的市场格局。除利基型存储器由 Foundry 晶圆厂代工外，大部分存储芯片为存储器 IDM 企业自 产，且市场份额不断向行业龙头集中。
由于存储芯片的通用性较强，具备大宗商品属性，故企业和市场对其价格波动较 为敏感。为有效降低成本，存储器晶圆堆叠路线厂在规划产线时，会尽可能提高 产能，提升生产效率以追求规模化优势。此外由于集成电路在 28nm 制程后面临 良率下降，光刻成本急剧升高的问题：存储器在采用先进光刻工艺时也相对谨慎。
光刻设备是我国设备供应链中最为薄弱的环节，存储器生产中，光刻工艺的重要 性相对较低；3D NAND 芯片由于放弃微缩化转为多层堆叠，不再需要高精度先进 制程光刻机；DRAM 芯片产线的光刻设备采购开支占比，上升速度慢于逻辑芯片 制造。此外，DRAM 芯片因为电容结构物理特性局限，光刻成本压力和刻蚀沉积技术难题等因素，泛林集团预计 5 年后可能停止微缩，转向 3D DRAM 结构。 存 储器芯片生产的上述工艺特点，有助于国内半导体产业扬长避短。
国产设备近些年在刻蚀、薄膜沉积、量检测、清洗、化学机械抛光、离子注入、 涂胶显影等制造设备，与配套的零部件和材料领域，发展非常迅速，已覆盖国内 存储器 IDM 产线的众多工艺节点。海外供应链日趋不稳定，上游产业链国产化紧 迫性提升；国内存储器 IDM 企业的产线中，国内企业所占的价值量和份额有望快 速提升。
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