2016年存储芯片竞争格局分析报告.doc

.2016年存储芯片竞争格局分析报告2016年7月出版正文目录1、哪里有数据，哪里就需要存储！61.1、DRAM、NAND FLASH、NOR FLASH 是三大主流存储器61.2、存储产业链：IDM 模式占据主导，生产制造能力很重要72、基于自主可控的需求才是政策强推的根本原因82.1、存储关乎安全，自主可控势在必行82.1.1、存储是信息安全的根基，自主可控方能保障安全82.1.2、存储芯片依赖于进口，国产替代需求空间大92.2、存储芯片四大特性导致国产化任务艰巨，国内单一企业力量难以攻克102.2.1、技术差距大102.2.2、行业集中度高112.2.3、周期性强122.2.4、资金投入大142.3、存储芯片突围，国家重点支持，直面主战场152.3.1、抓技术152.3.2、拼规模172.4、攻克存储芯片进行时，建议中国政府持续加大政策支持182.4.1、国家意志下，国内多方力量已着手攻克存储芯片182.4.2、发展策略193、NAND FLASH：前景广阔，3D NAND FLASH 有望实现中国弯道超车193.1、移动应用和SSD 是NAND FLASH 需求最大两大领域193.2、SSD 替代HHD 是长久趋势，可引爆NAND FLASH 市场需求203.2.1、SSD 性能优越，替代HHD 是长久趋势203.2.2、HHD 仍是主流存储介质，SSD 替代将引爆NAND FLASH 市场需求243.3、移动存储配置多样，“容量提升+价格下降”推动NAND FLASH需求量继续增加273.3.1、移动终端的存储配置多式多样，NAND FLASH 决定了终端存储容量273.3.2、容量提升+价格下降，移动终端NAND FLASH 需求量继续增加283.4、NAND FLASH 开展新一轮的扩产，3D NAND FLASH 有望实现中国弯道超车293.4.1、从2D 到3D NAND FLASH 全面转型，3D NAND FLASH 成为趋势293.4.2、3D NAND FLASH 时代，中国厂商弯道超车机会来临314、DRAM：市场需求稳中有升，中国厂商参与有望打破格局324.1、移动端和企业端应用需求将进一步提升，总体需求稳中有升324.1.1、移动端和企业端应用需求量将进一步提升324.1.2、新市场尚未打开，短期DRAM 需求稳中有升344.2、中国厂商参与有望打破DRAM 格局355、投资策略及相关公司分析375.1、投资策略375.2、主要公司375.2.1、深科技：收购沛顿科技，占据存储封测制高点375.2.2、紫光国芯：国家存储意志的先头兵385.2.3、兆易创新：NOR Flash 领导者38图表目录图表 1：存储芯片发展路线图6图表 2：存储芯片工艺技术路线图6图表 3：2014 年DRAM、NAND FLASH、NOR FLASH 产值在存储芯片的占比7图表 4：Samsung、SK Hynix、Micron 等巨头均采用IDM 模式8图表 5：仅2015 年第一季度发生多起信息存储安全事件9图表 6：存储介质和存储控制芯片是存储信息安全的关键9图表 7：我国存储芯片与国外制造工艺对比，差距非常巨大10图表 8：2014Q4 NAND FLASH 厂商结构11图表 9：2015Q2 DRAM 厂商结构11图表 10：2008 到2014 年，存储市场厂商集中度进一步提升12图表 11：4-5 家竞争格局+扩产/减产，导致存储产业巨幅波动性13图表 12：Samsung、SK Hynix、Micron、Toshiba、Sandisk 新一轮扩产计划13图表 13：2015 年存储占半导体产业的支出为最高，达38%14图表 14：2015 年存储厂商资本支出明显上升14图表 15：半导体存储技术美国专利演变态势16图表 16：主流存储器技术美国专利领先申请人的情况16图表 17：仅2015 年第一季度发生多起信息存储安全事件17图表 18：2014 年 NAND FLASH 下游应用情况20图表 19：HHD（机械硬盘）21图表 20：SSD（固态硬盘）21图表 21：SSD 性能远优越于HHD22图表 22：短期SSD 价格高企，普及应用难度较大，长期在技术效应和规模效应下价格降快速下降22图表 23：2012-2015年SSD 价格下降了一半23图表 24：华为FusionServer RH8100 V3 机架服务器采用SSD24图表 25：SSD 助力数据中心高性能、低功耗24图表 26：2010 年之后WDC 和Seagate 的收入均开始下滑25图表 27：1976-2014 年机械硬盘出货情况，2010 年出现拐点开始下滑，而SSD 在2010 之后5 年复合增速69.3%25图表 28：2014-2017 年，笔记本电脑SSD 渗透率持续提高25图表 29：NAND FLASH 在SSD 里面的应用26图表 30：预计2022 年全球SSD 市场规模或达2295 亿美元,年均增长复合率40.7%27图表 31：智能手机中各种Memory 的集成形式，以及eMMC 的主要构成28图表 32：苹果和三星历代旗舰手机的最大ROM 不断提升28图表 33：近2 年eMMC 市场平均价格下降了一半，随着eMMC 价格下降，将会导入更多新的终端应用产品29图表 34：3D 解决了NAND FLASH 产品的极限困境29图表 35：存储厂商开始全面向3D NAND 转型30图表 36：各大存储厂商扩产3D NAND FLASH 情况30图表 37：2014 年DRAM 下游应用结构32图表 38：移动和企业市场的比例将增加33图表 39：电脑用的DRAM（DDR）性能不断提升33图表 40：手机/平板用的DRAM（LPDDR）性能不断提升33图表 41：2005-2015 年DRAM 全球市场规模34图表 42：2015Q3 单季度DRAM 市场情况35图表 43：存储产业整合不断，DRAM 厂商数量大幅减少，形成了三足鼎立的寡头垄断局面36图表 44：DRAM 的投资占其销售额的比重不断下降，投资趋于疲软36存储与数据相伴而生，哪里有数据，哪里就会需要存储芯片。而且随着大数据、物联网等新兴产业的发展，存储产业与信息安全等息息相关。全球存储芯片总产值约800 亿美元，其中DRAM 市场457亿美元，NAND FLASH 市场产值306 亿美元，NOR FLASH 市场产值33 亿美元，存储芯片市场空间巨大。存储关乎安全，基于自主可控的需求才是政策强推的根本原因。近年来，信息存储安全事件频发，信息存储安全一旦受到威胁，将危害到党政军、石油、化工、核能、金融等所有行业的发展，是国家安全整体战略的重要环节。而目前我国储芯片空白，几乎100%依赖进口，信息安全形势严峻。因此，我国必须强力推动存储芯片国产化的发展。存储芯片具有技术差距大、行业集中度高、周期性强、资金投入大四大特性，国产化任务艰巨，国内单一企业力量难以攻克，国家意志正强力推进存储芯片国产化。目前，紫光600 亿元投入存储芯片工厂，未来将投资300 亿美元主攻存储器芯片制造；武汉新芯240亿美元打造存储器基地；福建晋华集成电路与联电合作开发32 纳米制程的利基型DRAM，投资370 亿元发展存储芯片；合肥投资460亿元建设DRAM 工厂。可以看到，在国家意志下，国内多方力量已经着手推进存储芯片国产化。我们也建议中国政府从技术合作、人才支持、系统整合、产业链配套等多角度全方位持续地加大对存储芯片的支持力度。NAND FLASH 前景广阔，3D NAND FLASH 有望实现中国弯道超车。SSD 替代HHD 是长久趋势，可引爆NAND FLASH 市场需求。目前，NAND FLASH 正从2D 到3D 全面转型，而从2D 走到3D，需要新的技术领域加入，给中国厂商留下了突破的时间与空间。中国厂商若能整合跨领域人才和技术，3D NAND FLASH 将成为中国存储芯片弯道超车切入点。DRAM 市场需求稳中有升，中国厂商参与有望打破格局。移动端和企业端应用进一步提升DRAM 需求量，DRAM 市场整体需求呈现稳中有升的态势。目前，DRAM 市场以Samsung、SK Hynix、Micron为主，未来几年中国厂商持续推进DRAM 项目有望打破市场格局。驱动因素、关键假设及主要预测：1、存储产业关乎国家半导体产业发展，关乎国家信息存储安全，国产化刻不容缓。存储芯片产值占半导体的22%，与微处理芯片并称为芯片行业皇冠上的明珠。目前，存储芯片主要被三星、英特尔、东芝等国外大厂垄断，国内几乎全部依赖进口，而存储芯片作为存储信息介质设备，是信息安全的基石，随着国家经济实力不断提升，存储芯片国产化刻不容缓。2、国内市场广阔，存储新技术层出不穷，3D NAND FLASH 给予中国厂商发展新机遇。2015 年大陆DRAM 采购规模估计为120 亿美元、NAND Flash 采购规模为66.7 亿美元，各占全球DRAM 和NAND 供货量的21.6%和29.1%，这些存储芯片国内仍旧空白，几乎100%依赖进口。一旦国产厂商能够生产制造性能优越的存储芯片，政府将引导众多厂商将会纷纷采购国产存储存储芯片，其国产替代空间巨大。传统SRAM、ROM、DRAM、NAND FLASH 存储技术主要掌握在Samsung、Micron、Sandisk、Toshiba 等厂商手里，但FRAM、MRAM、PRAM、RRAM 等新兴存储技术仍处于起步阶段，各家仍在同一起跑线上。中国厂商在新存储技术布局较好，以RRAM（阻变存储器）为例，截至2014 年10 月30 日，在RRAM 领域，全球申请人共提交了4168 件专利申请，其中，中国申请人提交的专利申请量为410 件，位居第四位。中国厂商有望迎来发展机遇。SSD 替代HHD 是长久趋势，可引爆NAND FLASH 市场需求。目前，NAND FLASH 正从2D 到3D 全面转型，而从2D 走到3D，需要新的技术领域加入，给中国厂商留下了突破的时间与空间。中国厂商若能整合跨领域人才和技术，3D NAND FLASH 将成为中国存储芯片弯道超车切入点。市场认为，存储产业波动性巨大，成长性较弱，且寡头垄断，中国厂商很难有所突破。其实在大数据时代下，HHD 响应时效遭遇虚拟化难题和随机存取挑战，SSD 替代HHD是长久趋势，而目前SSD 出货存储量远远低于HHD 出货存储量，这将打开NAND FLASH 的市场空间，未来成长无忧。当前存储产业是寡头垄断竞争的市场，但FRAM、MRAM、PRAM、RRAM 等替代存储技术的发展，加上国内市场需求大、中国政府的发展决心，中国厂商将迎来发展机遇。1、哪里有数据，哪里就需要存储！1.1、DRAM、NAND FLASH、NOR FLASH 是三大主流存储器存储器（Memory）与中央处理器（CPU）、数字信号处理器（DSP）和可编程逻辑阵列器件（FPGA）并称四大高端通用芯片，是计算机系统的两大核心部件之一，是电子信息领域的重大战略性支柱产品。存储器作为四大通用芯片之一，发展存储芯片产业的意义不言而喻。对电子产品来说，它就像粮食一样不可或缺。它与数据相伴而生，哪里有数据，哪里就会需要存储芯片。而且随着大数据、物联网等新兴产业的发展，存储产业与信息安全等息息相关。按照存储介质的不同，存储芯片可以分为三大类：RAM（random access memory，随机存储器）、ROM（read only memory，只读存储器）、固态硬盘等；采用磁能存储的软盘、硬盘、磁带等；以及采用光学存储的CD、DVD 等。按存储器在计算机系统中所起的作用，可分为主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器、控制存储器等。图表 1：存储芯片发展路线图图表 2：存储芯片工艺技术路线图2014 年，全球存储芯片总产值约800 亿美元，其中DRAM 市场457 亿美元，NAND FLASH市场产值306 亿美元，NOR FLASH 市场产值33 亿美元。图表 3：2014 年DRAM、NAND FLASH、NOR FLASH 产值在存储芯片的占比1.2、存储产业链：IDM 模式占据主导，生产制造能力很重要存储芯片的产业链与普通半导体产业链相同，分为上游芯片设计、中游芯片制造、下游的芯片封测，再到终端产品的芯片应用。与众多半导体产品的Fabless+Foundry+OSAT 的垂直分工模式不同，存储芯片更多采用IDM 模式，采用IDM 模式的产值占比存储芯片总产值90%以上。在国际存储器市场中，从三星、美光、东芝和海力士等产业巨头由“剩者”变“胜者”、台湾存储器业者从“产业”变“惨业”的经验教训来看，存储器通常是IDM 模式，或者是制造和设计紧密合作的模拟IDM 等产业模式，纯粹的存储代工或者游离的存储设计都难以成为最后的胜者。图表 4：Samsung、SK Hynix、Micron 等巨头均采用IDM 模式IDM 模式主导着存储芯片产业，究其原因，存储芯片技术标准化程度高，各家厂商生产的产品容量、封装形式都遵循标准的接口，性能也无太大差别，在同质化竞争情况下，存储厂商通过提升制造工艺，提供制造产能，利用规模优势降低成本，从而赢得市场，因此生产制造是存储厂商的核心能力。随着存储芯片生产制造工艺的复杂度不断提升，其制造工厂的投资额度也将大幅提升，对存储厂商的资金实力、管理能力要求更加苛刻，而Fabless+Foundry+OSAT的垂直分工模式可以降低存储厂商的投资风险，这种垂直分工模式的比重有望提高。目前，一些存储厂商与封装厂商成立合资公司，或者通过战略合作形成类似IDM 模式来发展存储芯片，实际就像垂直分工模式迈进了一步。2、基于自主可控的需求才是政策强推的根本原因2.1、存储关乎安全，自主可控势在必行2.1.1、存储是信息安全的根基，自主可控方能保障安全社会信息化程度越高，产生的信息数据越多，信息安全的问题就越突出。多年以来，信息安全行业主要的着眼点在信息传输保护和攻击防御方面，产生了防火墙、VPN、IPS、UTM 等众多网络安全设备，但忽视了信息安全的重要领域信息存储安全。信息存储安全在信息储存的过程和信息生命周期内，保障信息的真实性、机密性、完整性、可用性、可靠性、不可抵赖性等特性，是信息安全的主要基础之一。相比信息传输安全，信息存储安全一旦受到威胁，会导致当前和过往的信息均被泄漏，造成的危害更大，关系到党政军、石油、化工、核能、金融、交通、制造、物流、电商、水利等所有行业的发展，是我国国家安全整体战略的重要环节。仅在2015 年第一季度，就发生了多起信息存储安全事件，形势严峻。图表 5：仅2015 年第一季度发生多起信息存储安全事件要解决我国信息存储安全问题，必须实现存储设备的自主可控。所有存储设备都可以简化为两个部分：存储控制芯片和存储介质。存储介质是最基础的环节，它是信息的载体，其重要性不言而喻。存储控制芯片控制信息的存入和读出，是信息存储安全的“咽喉”。保证存储控制芯片的安全性，就给整个存储设备装上了“防盗门”。目前所发现的存储安全事件，绝大部分都和存储控制芯片的后门相关，存储控制芯片做到自主可控，是信息存储安全产品的关键技术。图表 6：存储介质和存储控制芯片是存储信息安全的关键2.1.2、存储芯片依赖于进口，国产替代需求空间大我国笔记本、智能手机出货量均居全球首位，华为、联想等厂商崛起，以及阿里巴巴、腾讯、百度互联网厂商带动数据中心爆发，国产厂商对存储需求量巨大。2015 年大陆DRAM 采购规模估计为120 亿美元、NAND Flash 采购规模为66.7 亿美元，各占全球DRAM 和NAND供货量的21.6%和29.1%。这些存储芯片国内仍旧空白，几乎100%依赖进口。存储芯片作为国家存储信息安全关键抓手之一，一旦国产厂商能够生产制造性能优越的存储芯片，政府将引导众多厂商将会纷纷采购国产存储存储芯片，其国产替代空间巨大。2.2、存储芯片四大特性导致国产化任务艰巨，国内单一企业力量难以攻克2.2.1、技术差距大存储芯片的制造工艺非常复杂，其中3D NAND 闪存的制造更为困难。目前，全球各家存储厂商对3D NAND 的制造工艺都十分保密。一般来讲，3D NAND 产品都是采用一体成形制造法，在第一层NAND 薄膜生长后，使用光罩及刻蚀，随后连续成长8 层薄膜及刻蚀之后，最后便只需一道光罩，总计需要27 张光罩，该方法在2007 年由东芝提出。目前，三星的TACT、VSAT，东芝的P-BiCS 和3D VG，都属于一体成形3D 内存技术。国内的NAND FLASH、DRAM 制造技术基本缺失。紫光集团此前从未涉及存储芯片领域，单纯通过资本投资，在没有强有力的Memory 厂商收购或者合作的情况下，很难将存储芯片项目顺利地开展。武汉新芯的主要技术来自与Spansion 的合作，其3D NAND 堆栈可能只有8层，而国际主流堆栈是32-48 层，三星的技术可达64 层，与之相差甚远。福建晋华集成电路的DRAM 技术源于与联电的合作，合肥的DRAM 技术源于与兆基科技的合作，想获取先进的核心工艺也非常困难。此外，知识产权（IP）是芯片行业竞争的利器。目前，存储芯片专利几乎都被国际巨头垄断，无论是武汉新芯，还是福建晋华，其技术均是依托技术授权合作。如果中国存储厂商在未来几年的大力投入下取得相应的成就，随之而来不可避免的就是IP 战。图表 7：我国存储芯片与国外制造工艺对比，差距非常巨大2.2.2、行业集中度高存储行业市场集中度高。以DRAM 市场为例，1970 年代起步时候大约40-50 家，1990 年代末还有14 家，到2004 年只剩下5 家实力较为突出，而如今全球仅3 家就占据市场90%的份额，已经成了Samsung、SK Hynix、Micron 寡头垄断的竞争格局。图表 8：2014Q4 NAND FLASH 厂商结构图表 9：2015Q2 DRAM 厂商结构图表 10：2008 到2014 年，存储市场厂商集中度进一步提升在这种垄断竞争下，国内很难有厂商能够从小崛起，特别是在以规模取胜的存储产业中，要想从全球它们口中分一杯羹，难度极大。2.2.3、周期性强存储产品的技术标准化程度高，生产制造能力成为存储厂商的核心竞争力。现阶段全球存储器产业维持4-5 家寡占的平衡竞局，它们很难协调运作，各厂台面下投资动作暗潮汹涌，只要有一家扩产或者减产都对全球存储芯片的供需局面造成影响。当行业处于景气高涨的时候，它们手里有充裕资金进行下一轮产能扩充或者工艺升级，其中任何一家存储大厂进行扩产的时候，其它家存储厂商如果不扩产其市场份额将被挤压，产品也将会被对手新一代产品所替换，因此不扩产只能等死，扩产或许能够挣得一线生机，从而形成恶性扩产的现象，导致产能过剩，行业萧条将来临。当行业处于景气萧条的时候，各大厂商开始压缩产能，行业供需关系反转，价格上升，景气度开始上扬。图表 11：4-5 家竞争格局+扩产/减产，导致存储产业巨幅波动性当前，Samsung、SK Hynix、Micron、Toshiba、Sandisk 等大厂正在进行新的一轮产能扩充，建厂计划如火如荼，PC、智能手机之后短期内尚未有大规模消耗存储芯片的终端产品出现，根据存储产业周期特性，存储产业平衡状态有可能在未来3-4 年内被打破。图表 12：Samsung、SK Hynix、Micron、Toshiba、Sandisk 新一轮扩产计划2.2.4、资金投入大参考国际存储芯片大厂的资本支出，根据调研机构 Semiconductor Intelligence 数据，在2015 年各半导体公司的资本支出预算中，Samsung 资本支出预算151 亿美元（这里不考虑Samsung 在其它领域的投资），同比增长13%；SK Hynix 资本支出51 亿美元，同比增长12%；Micron 资产支出38 亿美元，同比增长186%；其它存储厂商资本支出20 亿美元，同比增长43%。2015 年，存储行业是整体半导体资本支出最高的领域，占比达到38%。图表 13：2015 年存储占半导体产业的支出为最高，达38%图表 14：2015 年存储厂商资本支出明显上升面对上述四大存储特性，国内厂商在没有任何技术优势的情况下，很难凭借单一企业的力量实现存储芯片的突破。2.3、存储芯片突围，国家重点支持，直面主战场存储器和CPU 一样，是芯片领域的战略制高点，是芯片产业皇冠上的明珠，所以一定是正面主战场，靠游击战是不行的。主流存储器，不管是DRAM 还是NAND，拼的都是先进工艺和规模，美、韩、日之前都是走的这条路。20 世纪初期，我国台湾地区借8 英寸过渡到12英寸晶圆厂的世代交替的历史时期，通过加速投资存储芯片（5 年内投资300 亿美元以上，拥有20 条12 英寸晶圆生产线，大大超出同期三星的投资），期待以拥有全球最多的12 英寸晶圆厂来取胜，然而最终以失败告终。台湾在存储器领域的失败自然有其多方面原因，其中重要原因就在于台湾存储芯片 Foundry 的模式，其核心技术来源于欧美的授权，所以只能做落后产品和利基型市场，这种核心技术受制于人，光靠规模取胜是行不通的。因此，我国要做存储器产业，一要抓住核心技术，既要引进尖端人才，又要外延快速获取；二要做好长期大规模投入、大规模亏损的心理准备，冷板凳需要做十年，才有机会迎来上场进球的机会。这两者都不能落下。2.3.1、抓技术半导体存储科技发展日益蓬勃，除了相关技术外，存储器专利也成为了它们竞争的利器。根据iRunway 的统计，多年来半导体存储器行业一直在传统的存储技术（SRAM、ROM、DRAM、NAND FLASH）上有大量的专利布局，近15 年来，存储厂商开始侧重对FRAM、MRAM、PRAM、RRAM 等替代存储技术进行商业性布局。从专利申请厂商来看，Micron、Samsung、Toshiba、Sandisk 等大厂掌握了众多核心专利。从美国的半导体存储基础专利申请情况来看，Sandisk、Micron、Intel 拥有最多的基础专利，其中Micron、Samsung、Toshiba、IBM 和Intel这5 家公司拥有的基础专利占总量的25%左右。基于对存储技术的垄断，存储厂商之间经常发生专利诉讼，自1993 年以来，半导体存储器技术涉诉专利激增，Sandisk、Conversant IP、TI、兰巴斯和高智公司涉及的诉讼专利数量最多。而今，存储器行业已经形成了寡头垄断的竞争局面，既有的专利将对新进入者构成重大门槛。图表 15：半导体存储技术美国专利演变态势图表 16：主流存储器技术美国专利领先申请人的情况面对存储芯片技术的市场现状，中国厂商要想掌握存储核心技术，外延合作和自主研发两条腿都必不可少。在外延合作上面，传统存储技术（SRAM、ROM、DRAM、NAND FLASH）已经非常成熟，关键技术掌握在Micron、Samsung、Toshiba、Sandisk 等厂商手里，中国厂商必须瞄准这些企业，与它们合作。例如紫光集团收购西部数据15%股份（西部数据又190 亿美金收购闪迪），江波龙与Marvell 战略合作，武岳峰资本参与并购美国DRAM 大厂ISSI。在自主研发上面，FRAM、MRAM、PRAM、RRAM 等新兴存储技术仍处于起步阶段，各家仍在同一起跑线上。值得一提的是，根据国家知识产权局专利局统计，截至2014 年10 月30 日，在RRAM（阻变存储器）领域，全球申请人共提交了4168 件专利申请，其中，美国、日本、韩国的申请人提交的专利申请量位居前三位，分别为1519 件、1091 件、720 件，中国申请人提交的专利申请量为410 件，位居第四位。我们认为，新技术开发关键在于人，中国厂商需要引进经验丰富的人才，例如紫光集团拟引进台湾DRAM 教父高启全。图表 17：仅2015 年第一季度发生多起信息存储安全事件2.3.2、拼规模存储芯片设计技术相对简单，产品形态标准化程度高，且易于扩大市场份额，存储芯片厂商都是在掌握核心技术基础上凭借规模取胜。韩国就是在6 英寸晶圆厂过渡到8 英寸晶圆厂的世代交替时，以9 座8 英寸晶圆厂的产能优势，一举取代日本厂商跃居全球DRAM 产业的第一。Samsung、Micron、Sandisk 等存储大厂每年花几十亿美元甚至上百亿美元的资本支出就是希望通过加大规模提高市场占有率。中国厂商要想在存储产业取得突破，必须做好长期大规模投入、大规模亏损的心理准备，冷板凳需要做十年，当年京东方发展液晶面板也是如此。如今，紫光集团旗下的同方国芯投资800 亿元建设存储工厂，表示在未来5 年投入3000 亿元人民币打造全球第三大芯片制造商。无论是抓技术，还是规模，都是一件耗时耗力的工程，必须要国家战略的支持才能完成！2.4、攻克存储芯片进行时，建议中国政府持续加大政策支持2.4.1、国家意志下，国内多方力量已着手攻克存储芯片紫光集团：600 亿元建设存储芯片工厂，未来5 年300 亿美元主攻存储器芯片制造2015 年同方国芯定增募集800 亿元，600 亿元投入存储芯片工厂，37.9 亿元收购台湾力成25%股权，162 亿元投入对芯片产业链上下游公司的收购。对于投资新建的存储类芯片工厂，工厂实施完成并完全达产后，预计可新增120000 片/月的存储芯片生产产能。此外，紫光集团董事长表示，紫光未来将投资300 亿美元主攻存储器芯片制造。武汉新芯：240 亿美元打造存储器基地武汉新芯成立于2006 年，先前曾与中芯国际一起运营中芯旗下的一座12 寸晶圆厂，2013年中芯国际退出合作，武汉新芯独立为单一公司，由武汉市政府负责。武汉新芯一直专注于存储器产品的研发生产，此前主要生产NOR Flash 产品，2013 年之后开始着手3D-NAND 的开发。2016 年3 月，武汉新芯正式启动存储器基地项目，该项目将在5 年内投资240 亿美元（约1600 亿人民币），所用资金主要用于技术研发、项目基建、设备采购和产业链构建四个方面。在整个资金投入和产品研发进度顺利推进的情况下，存储器基地预计2018 年量产，2020 年实现月产能30 万片（其中3D-NAND 20 万片，DRAM 10 万片），2030 年达到月产能100 万片。该项目是武汉市极为重要的战略项目，湖北省、武汉市将举全省、全市之力，聚全球资源，将这一存储器基地项目打造成湖北省调结构、实现转型跨越发展的千亿高科技产业项目。 福建与合肥：福建晋华投资370 亿元，合肥联手兆基科技投资460 亿元，建DRAM 工厂福建：2016 年5 月，联电宣布与大陆福建晋华集成电路合作开发32 纳米制程的利基型DRAM，技术将授权给晋华，同时联电也可以保有研发成果。福建泉州晋江规划1.7 万亩土地建设集成电路产业园，并成功引进福建晋华集成电路存储器生产线项目，项目总投资370 亿元，已经被纳入“十三五”集成电路重大项目清单，成为国家重点支持的DRAM 存储器生产项目。合肥：合肥市政府联手尔必达前社长坂本幸雄重启炉灶创立的兆基科技，引进日本的技术，投资460 亿元建设DRAM 工厂，该工厂预计量产时间为2018 年下半年，届时12 英寸晶圆月产能高达10 万片。近期，市场传紫光集团携手武汉新芯，共同逐力存储芯片，更加凸显国家建设存储芯片的意志。2.4.2、发展策略建议中国政府从人才到产业链配套全面持续加大对存储芯片产业的支持存储芯片国产化是一项艰巨的工程，要敢于啃硬骨头，存储芯片的四大特性决定了国产化工程离不开中国政府的强力支持。我们认为，除了资金支持外，中国政府应当从人才到产业链配套等领域全面持续加大对存储芯片产业的支持。具体建议如下：1）技术合作。Micron、Samsung、Toshiba、Sandisk 等大厂掌握了存储芯片的核心技术，它们申请了大量的存储芯片专利。中国政府应当积极寻求与掌握存储芯片核心技术的厂商合作，引进并消化吸收。2）人才支持。存储芯片技术的开发关键在于人，中国厂商需要引进经验丰富的人才，例如紫光集团拟引进台湾DRAM 教父高启全。此外，中国厂商应担注重内部人才培养，将高校科研资源积极引导至产业化。3）系统性整合，避免资源浪费。建议中国政府统筹存储芯片的发展全局，充分利用国内相关企业在存储芯片的优势，调动各部资源，统一协调攻克存储芯片。4）加强产业链配套。建议中国政府加强产业链配套，从设计、制造、设备、封测等各个产业链环节逐步培育国产力量。3、NAND FLASH：前景广阔，3D NAND FLASH 有望实现中国弯道超车3.1、移动应用和SSD 是NAND FLASH 需求最大两大领域FLASH 存储器是非易失存储器，可以对称为块的存储器单元块进行擦写和再编程，主要包括NAND 和NOR 两种非易失闪存技术。两者在性能上各有差异，应用领域也不尽相同。NAND FLASH 主要优势在于存储容量大，主要用于大容量存储领域，例如智能手机和平板的eMMC/eMCP、企业级的SSD、移动存储、U 盘等。NOR FLASH 容量小但速度快，支持XiP，主要应用在手机代码存储、PC 的BIOS、DVD、USB key、机顶盒、网络设备及物联网设备等各个领域。由于NAND FLASH 占据FLASH 90%左右的产值，我们将着重介绍NAND FLASH的发展情况。NAND FLASH 主流两大应用领域为移动应用（智能手机、平板电脑）和SSD。在移动应用领域，为了简化储器的使用，将NAND Flash 芯片和控制芯片设计成1 颗MCP 芯片，下游客户只需要采购eMMC 芯片，不需要处理其它繁琐的NAND Flash 兼容性和管理问题。2014年，NAND FLASH 在智能手机应用占比为38%，在平板电脑应用占比10%。SSD 应用的NANDFLASH 占比为29%。图表 18：2014 年 NAND FLASH 下游应用情况3.2、SSD 替代HHD 是长久趋势，可引爆NAND FLASH 市场需求3.2.1、SSD 性能优越，替代HHD 是长久趋势硬盘有机械硬盘(HDD)和固态硬盘(SSD)之分，HHD 是传统普通硬盘，主要由盘片、磁头、盘片转轴及控制电机、磁头控制器、数据转换器、接口、缓存等几个部分组成；SSD 用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，由控制单元和存储单元（主流采取FLASH 芯片）组成。图表 19：HHD（机械硬盘）图表 20：SSD（固态硬盘）相比于HHD，SSD 具有数据读取速度快、运行无噪音、抗冲击震动强、功耗低、发热低、工作温度范围大等优点，使得SSD 应用场景非常广泛，从普通消费级到企业级、工业级。涵盖的领域包括：普通消费电子、企业管控系统、工业领域、通讯、航天航空航海、军事、太空探索、视频监控、互联网监控、嵌入式设备、能源等诸多领域。可以说，但凡涉及到大数据、大流量、大业务交互方面都能广泛地用到SSD。图表 21：SSD 性能远优越于HHDSSD 替代HHD 短期受价格因素阻挠，但长期趋势不改尽管SSD 性能优越，但是市场对SSD 取代HHD 成为主流存储介质的问题仍有分歧，其焦点就在价格问题上。一块普通1TB 机械硬盘的价格约50 美元，也就是0.048 美元/GB，而定位差不多的64GB 固态硬盘的价格约23 美元，也就是0.36 美元/GB。可见，SSD 和HHD每GB 的成本比是15:1。如果拿到数据中心级别的比，差异更加巨大。HHD 从上世纪70 年代发展至今，由于机械架构的存在，硬盘不能像半导体那样通过改进制造工艺提高性能，经过半个多世纪的发展，硬盘的主轴转速基本没有太大的提高空间了，其价格的下降的空间很小。而SSD 的价格主要是由NAND FLASH 的价格决定，NAND FLASH 作为半导体产品，生产工艺的不断改进，以及用户对SSD 接受度提升带来NAND FLASH 需求规模的提高，将给NAND FLASH 产品带来技术效应和规模效应，将带来价格快速下降。从过去3 年SSD的价格走势来看，价格已经下降了一半。在SSD 价格不断下降的过程中，SSD 的应用范围也将不断拓宽，替换HHD 的长久趋势不可逆转。图表 22：短期SSD 价格高企，普及应用难度较大，长期在技术效应和规模效应下价格降快速下降图表 23：2012-2015年SSD 价格下降了一半HHD 响应时效遭遇虚拟化难题和随机存取挑战，促使SSD 方案前行近年来，数据存储量呈指数级增长，“数据洪流”正从根本上改变存储的方式。这个变化与所需存储量相关甚少，但与存储用途息息相关。HDD 便宜、易得且容量巨大，适合许多存储情形，但是也有一些内在限制。在数据“读/写”过程中，HHD 需要借助“读/写”传动臂在硬盘删去进行物理性移动来实现数据读写操作，因此，HHD 擅长读取按顺序存储在扇区内和扇区间的数据，这样“读/写”传动臂的移动最少。但是，现在运算特性及虚拟化正在推动数据存储随机性的发展，加上图片、视频等数据膨胀，结果是，数据以愈加随机的方式进行存放，迫使传统HDD 的读/写臂不停地移动，每次移动都会给系统增加延时，随着虚拟机的增加和被搜索的数据量的增加，积少成多，导致了HHD 的存储瓶颈。这种瓶颈不在于存储容量的欠缺，而是数据读写速度欠缺导致系统的严重延时。对于商业用户来说，延时不是无关痛痒的小事，可能造成内容提供商流失众多客户，可能导致证券交易商丧失上亿级的交易机会。由于SSD 没有移动部件，它们消除了HDD 的这一大缺点。SSD 存取数据的物理特性意味着它们更适合随机存取数据的需求。前面的讨论我们主要关注存储本身的每千兆字节成本($/GB)。但是对于商业用户，只关注每千兆字节成本是片面的，而应关注取得业务成果的综合成本。例如，使用更少的SSD 来达到相同的成果，其资本支出降低；SSD 的系统不仅需要更少的硬盘，其规格还更小，通常能容纳一个HDD 的空间能容纳两个SSD，其运营支出降低；SSD 的业界平均MTBF 约200 万小时，而HDD 只是150 万小时，其可靠性增强。因此，尽管现在SSD 每千兆字节成本较高，但在某些特定业务需求，SSD 的综合成本反而更优。图表 24：华为FusionServer RH8100 V3 机架服务器采用SSD图表 25：SSD 助力数据中心高性能、低功耗3.2.2、HHD 仍是主流存储介质，SSD 替代将引爆NAND FLASH 市场需求尽管现在HHD 出货量迅速下降、SSD 市场占比上升，但是HHD 仍具有容量优势，仍将在冷存储中得到广泛应用。SSD 是硬盘存储发展趋势，就目前而言，SSD 全球出货量约8000-10000 万个，HHD 全球出货量约6 亿个，SSD 所在比重约15%左右，考虑到目前单个HHD 的平均容量远超SSD，实际SSD 存储的容量远低于15%。因此，当前存储市场仍属于HHD 主导的市场。HHD 主导存储市场多年已久，1976 年到2014 年，HHD 硬盘出货几乎一直都在增长，2010年后出现拐点，HHD 出货量开始下滑。WDC 和Seagate 作为HHD 厂商的代表，从它们的财务数据看，剔除2008 年经济危机影响外，2010 年之后，WDC 和Seagate 的收入均开始下滑。也正是从这时候开始，SSD 开始崭露头角，逐渐取代传统的HHD，成为存储领域的新生力量。图表 26：2010 年之后WDC 和Seagate 的收入均开始下滑图表 27：1976-2014 年机械硬盘出货情况，2010 年出现拐点开始下滑，而SSD 在2010 之后5 年复合增速69.3%图表 28：2014-2017 年，笔记本电脑SSD 渗透率持续提高NAND Flash 是SSD 核心组件，占SSD 总成本的70-80%SSD 主要由存储芯片（NAND Flash）、控制芯片（Controller）构成。存储芯片NAND Flash是数据存储的载体，占用SSD PCB 板大部分空间，是SSD 的核心组件，大约占SSD 总成本的70-80%。SSD 容量由NAND Flash 决定，读写速度快、低功耗、抗震等特点也是基于NANDFlash 特性。图表 29：NAND FLASH 在SSD 里面的应用SSD 替代HHD，将打开NAND FLASH 市场需求2015 年NAND FLASH 出货容量约为80EB，其中1/3 用于SSD，即SSD 的总容量为26EB，而今年HHD 出货容量约500EB，再考虑SSD 的每千兆字节成本($/GB)大于HHD，SSD 的市场规模（金额）仍有很大空间。而这些尚未考虑物联网、云计算等大数据应用爆发增长的需求，前面论述已经说明HHD 响应时效遭遇虚拟化难题和随机存取挑战，以物联网、云计算为代表的随机存取数据需求更需要SSD 作为存储介质。根据MTR 预测，SSD 市场预计将以40.7%的复合增长率狂飙8 年，在2022 年的时候增加15 倍达到2295 亿美元的规模。而NAND FLASH又是SSD 成本的大头，意味着SSD 快速打开NAND FLASH 市场需求。图表 30：预计2022 年全球SSD 市场规模或达2295 亿美元,年均增长复合率40.7%3.3、移动存储配置多样，“容量提升+价格下降”推动NAND FLASH需求量继续增加3.3.1、移动终端的存储配置多式多样，NAND FLASH 决定了终端存储容量智能手机的Memory 配置五花八门，结构形式多样，主要由两大块组成，俗称RAM 与ROM。RAM 主要LPDDR DRAM，相当于电脑中的内存，对智能手机的性能影响最大，价格贵，目前已经发展到LPDDR3 代。ROM 则是FLASH，用来存储智能手机中的各种数据，相当于电脑的硬盘，对智能手机的数据存储容量直接相关。RAM 与ROM 如何结合是手机厂商选择平台重要思考的地方。目前主流形式有MCP、eMCP、POP(Package on Package)、以及eMMC+LPDDR2 分离的方式，采取哪种方式一般是由主芯片平台决定，容量是由市场需求决定。MCP 是一种NAND FLASH 与LPDDR1 封装在一起的方式，适用于低端手机。目前主流手机主要采用eMCP 或者eMMC+LPDDR2 分离的方式，eMCP 是指将eMMC+LPDDR2 DRAM封装在一起，而eMMC 则集成NAND FLASH 及控制器。我们认为，无论采用哪种RAM 与ROM 结合方式，NAND FLASH 始终是智能手机重要ROM 载体，决定了移动终端的存储容量。智能手机如此，平板电脑亦是如此。图表 31：智能手机中各种Memory 的集成形式，以及eMMC 的主要构成3.3.2、容量提升+价格下降，移动终端NAND FLASH 需求量继续增加移动终端单机ROM 容量不断提升最初，智能手机存储方案采取用NAND MCP，最小为512M（NAND FLASH）+265M（DRAM），高的可达4G（NAND FLASH）+4G（DRAM），甚至更大的还有8G（NAND FLASH）+8G（DRAM）的。现在，智能手机主流存储方案为32G、64G（NAND FLASH）+2G、3G（DRAM）。以苹果和三星旗舰手机为例，苹果最大ROM 从iPhone4 的32G 提升到iPhone6 的128G，三星最大ROM 从Galaxy S2 的16G 提升到Galaxy S7 的128G，智能手机单机ROM 容量均在不断提升。图表 32：苹果和三星历代旗舰手机的最大ROM 不断提升eMMC 价格不断下降，将会导入更多新的终端应用产品eMMC 兼顾高效传输和高容量存储，是移动终端（智能手机、平板电脑、智能盒子、可穿戴智能硬件等）的主流存储方案。eMMC 一直由于内部NAND FLASH 芯片价格高企，在中低端产品无法大范围应用，近年来随着eMMC 价格不断下降，eMMC 应用将从智能手机向智能盒子、GPS 终端、移动阅读终端等产品导入，将进一步拓宽NAND FLASH 的应用范围。图表 33：近2 年eMMC 市场平均价格下降了一半，随着eMMC 价格下降，将会导入更多新的终端应用产品3.4、NAND FLASH 开展新一轮的扩产，3D NAND FLASH 有望实现中国弯道超车3.4.1、从2D 到3D NAND FLASH 全面转型，3D NAND FLASH 成为趋势近年来，为了适应小体积、大容量的要求，NAND FLASH 被迫向高集成度发展。在技术方面，目前16 到19 纳米工艺已经是NAND FLASH 产品的极限，任何进一步压缩尺寸的尝试都会带来极高的成本且导致存储位不再稳定可靠。而3D NAND 在平面上可以采取更高制程，让颗粒保持在35 纳米甚至40 纳米的制程上，通过多层结构增加容量，提高单个晶圆产出率、降低成本（每单位容量成本将会比现有技术更低），同时最大限度的保持闪存的寿命和可靠性。图表 34：3D 解决了NAND FLASH 产品的极限困境图表 35：存储厂商开始全面向3D NAND 转型早在2013 年，Samsung 就开始量产3D NAND FLASH，2014 年Samsung 发布首款采用2xnm 制程、48 层堆叠的3D NAND FLASH，大幅提升了制造成本效益，已经成为3D NANDFLASH 的领导者。紧接着，Toshiba、SanDisk、SK Hynix、Intel 和Micron 等大厂也相继跟进，并都规划在2015 年投入量产。图表 36：各大存储厂商扩产3D NAND FLASH 情况3.4.2、3D NAND FLASH 时代，中国厂商弯道超车机会来临Flash 在进入 2x 纳米后，制程微缩带来的成本优势越来