资讯分享 | 三星、海力士、镁光垄断全球存储器市场,中国新势力有望打破三强垄断?

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焦点

  垄断导致的暴利,是目前全球存储器行业面临的最大问题。全球存储市场 2017 年规模约 1,300 亿美金,占全球半导体行业销售额约 30%。2009 年-2012 年德国 Qimoda 和日本 Elipida 相继倒闭,市场变为三星,海力士,镁光,东芝/西部数据四强割据。垄断加剧供求失衡,导致价格上涨,2Q18 三星,海力士,镁光 DRAM 业务的营业利润率达到创纪录的 67%/61%/62%。存储器价格的上扬导致我国下游华为,联想,小米等消费电子品牌商成本上升,并成为推高智能手机售价的主要原因之一。国产替代有望使中国存储行业把握主动权,使下游中国整机厂商利润率转好。建议投资者持续关注长江存储、合肥长鑫及福建晋华等中国存储器厂商的发展情况。

  

  如何终结垄断暴利#1:中国政府 2018/05/31 正式发起了对三星,SK 海力士及镁光的反垄断调查,若指控成立,根据三家企业自 2016年至今在中国市场的销售行为,最高将面临 80 亿美元罚款。

  如何终结垄断暴利#2:积极扶持龙头企业推进存储器国产化进程。在过去几年,我们看到,人才,资本,等阻碍中国存储发展的瓶颈不断被解决。根据各家公司公开披露,紫光/长江存储的3D NAND项目今年有小规模量产,2020 年预计年底能达到单月 10 万片产能,全年占全球产能 5%。合肥长鑫的 DRAM 项目预计 4Q19 进入量产,2020 预计年底产能达到单月 6 万片,全年产能约占全球的3%。由于技术落后三星两代,单从财务角度来看,量产初期两家公司可能产生较大亏损,但整体来看,会改善全球存储器供需关系,并压低售价,从产业链上利好下游国产品牌企业。我们看好长江存储,合肥长鑫等企业的长期发展机会。

  软着陆还是硬着陆:根据一致预期,三星/镁光/海力士 2019 年净利润分别下降 2%/7%/13%,海力士/镁光公司水平上的营业利润率将维持在 48%/47%。两家股价已分别从今年高点下跌 20%/29%,目前对应 0.8x/1.2x 2019E P/B,而历史周期底部在 0.7x 左右。在手机需求及服务器高速增长放缓,以及中国存储企业技术不断提升的情况下,我们建议关注中国企业量产带来的冲击,和下行周期内存储器价格的“硬着陆”风险。

  一、全球千亿美金存储器市场 现寡头垄断

  全球存储器市场是一个千亿美金量级的市场,2017 年收入规模达到 1,319 亿美元,占半导体行业收入的 30.1%,主要驱动力包括智能手机和数据中心服务器。存储器市场与整个半导体行业一致,景气度随供求关系呈周期性变化。目前,在智能手机出货量放缓后,AI、5G 等新应用还未能对存储器需求形成规模性刺激,大容量 NAND 今年跌幅明显,DRAM方面,主流 DDR4 价格产品已经开始松动。未来存储颗粒单价将呈下跌趋势,行业下行周期开始。

  

  

  通过多年行业整合,行业呈现寡占态势。1Q18 DRAM 存储器行业实现营业收入 232 亿美元,三星、SK 海力士、镁光三家分别拥有 46%,27%,23%的市场份额,前三甲合计市占率超过 95%。1Q18 NAND 存储器行业规模 136 亿美元,三星,东芝/西部数据、SK 海力士、镁光分别拥有 42%,29%,13%及 12%的市场份额。NOR 方面,旺宏目前市占率最大。

  历史上行业数次遭到反垄断制裁。由于存储器行业寡头竞争明显,历史上存在行业巨头们利用市场地位操纵价格,谋取巨额利润的现象。2006 年,美国司法部便曾以 1999-2002年操纵市场价格为由,向三星、尔必达等五家企业提起诉讼,共计罚款约 7.3 亿美元。2010 年,欧盟向三星、英飞凌、SK 海力士等开出总额 3.31 亿欧元的巨额罚单,指控这些企业在 1998-2002 年间,通过组建一个企业联盟来操纵内存价格。而今年 5 月 31 日,中国反垄断机构派出多个工作小组,正式对三星、SK 海力士及镁光三家企业展开立案调查。

  

  

  

   三星电子(Samsung Electronics)是全球最大的存储器制造与销售厂商。2017 年 DRAM产品全球市占率 44%,NAND 全球市占率 39%。主要业务包括移动通信+消费电子业务(2017 收入占比 63%),DRAM(2017 年收入占比 15%),NAND(2017 年收入占比 9%)。受益于自 2Q16 起存储器市场前所未有景气周期的推动,公司净利润2017/2018 年实现 60%/32%增长,1Q18 公司营业利润率达到 26%的历史高位。存储技术路线方面,三星 1y 产品从 1H18 开始量产,目前正在进行客户验证。目前 1x产能占比达到 50%,公司预计,到 2018 年底 1x 以及 1y 合计产能占比将达到 70%。此外三星西安厂二期将于 2020 年开始量产。根据市场一致预期,三星 2019/2020 年净利润同比增速为-2%/5%。

  

  

   SK 海力士 (SK Hynix)主要业务包括 DRAM(2017 年收入占比 76%),NAND(2017年收入占比 22%)的制造与销售。受益于 DRAM 及 NAND 价格的上涨以及数据中心等需求增加,公司 2017/2018 年两年收入分别增长 75%/41%,公司营业利润率从 4Q16开始转正,在 2Q18 达到历史高位 54%左右。在 DRAM 方面,公司预计 2018 年下半年 1xnm 将成为主流节点,计划 1ynm 产品年内出货。NAND 方面,目前 64 层 3D NAND已大量出货,还将推出 96 层 3D NAND。受行业下行周期影响,根据市场一致预期,公司 2019/2020 年净利润分别同比下降 7%/1%。

  

  

  镁光(Micron) 是全球第 3 大存储器厂商,2017 年 DRAM 全球市占率 23%,NAND 全球市占率 11%。是全球主要业务包括 DRAM(2017 年收入占比 73%),NAND(2017年收入占比 26%)的制造与销售。受益于 DRAM、NAND 价格的上涨以及数据中心等需求增加,公司 2017/2018 年两年收入分别增长 84%/33%,营业利润率从 1Q17 开始转正,在 2Q18 达到 49%的历史高位。在 DRAM 方面,公司预计 2018 年下半年 1xnm将成为主流节点,计划 1ynm 产品年内出货;NAND 方面,目前 64 层 3D NAND 已大量出货,公司还将推出 96 层 3D NAND。根据市场一致预期,公司 2019/2020 年净利润同比下降 13%/11%。

  

  

  长江存储(YMTC)是中国目前投资额最大的 NAND 闪存制造商。公司表示计划项目一期 2018 年建成投产,实现零的突破,成功进入市场;2019 年实现正毛利;2020贡献月产能 10万片,2023年年产值达 1000亿人民币。公司自 2014年起进行 3D NAND研发,目前进展顺利:2015 年 9 层测试芯片验证成功,2016 年 32 层测试芯片设计完成,2017 年第 1 代 32 层芯片设计完成。今年研发成果丰富:第 2 代 64 层芯片设计完成,同时 32 层芯片达到企业级标准,64 层芯片试片成功。

  合肥长鑫(Hefei Innotron)1Q18 已完成设备安装,一期计划产能为 125kwpm,三期全部满产产能为 375kwpm。第一阶段做基于 19nm 平台的 8GB LPDDR4 产品,主要应用为智能手机,目前已开始投产,预计年底良率可达 10%,2019年底良率可达 80%左右,实现大规模量产。根据我们的测算,合肥长鑫一期满产后,基于现阶段每片晶圆可切割的容量数以及 mobile DRAM 的单价,在良率以及产能利用率 100%的情况下,每年产值可达到 66 亿左右美金。但我们认为,由于初期良率较低、产能处在爬坡状态、折旧摊销等固定成本高昂,另外,加入厂商相较海外大厂存在技术上的差距,每单位容量平均的可变成本也会相应增加。因此初期运营厂商会承受很大亏损的压力。

  股价及估值

  存储器的价格变动一般提前于公司股价反映,如下图所示。事实上,DRAM/NAND 价格自2Q16 便开始上涨,到 3Q17 开始见顶下滑(以 DDR3 4GB 产品为例,DDR4 产品价格今年二季度后开始松动)。NAND 到 4Q17 后见顶下滑(以 64GB MLC 产品为例)。

  自 2016 年 9 月底以来,受到存储颗粒涨价影响,各存储大厂股价一路飙升,其中以镁光居首,历史最高股价上扬了 259%,三星/SK 海力士/西部数据相比 2016 年 9 月底最大涨幅分别为 83%/131%/83%。而从 2Q18 开始出现回撤。

  从估值水平来看,目前三星股价对应 1.1x 2019E P/B,镁光股价对应 1.2x 2019E P/B,海力士股价对应 0.8x 2019E P/B。当行业处于下行周期时,公司利润可能有较大波动,因此存储行业的估值体系将重新回到以 P/B 为主。从历史情况来看,镁光以及 SK 海力士历史 P/B估值区间中,上一轮下行周期的底部大概在 0.7x P/B。

  

  

  二、中国半导体:存储器能否打破海外垄断

  全球市场概览:千亿美金市场,寡头竞争,IDM 模式盛行

  根据 WSTS 的统计,全球存储器行业营收 2017 年达到 1319 亿美元,占半导体行业收入的 30.1%,过去五年(2012-2017)年复合增长率高达 37%。主要驱动力包括智能手机和数据中心服务器。在 2018-2020 年,行业年化收入增速将维持在 8%上下,有放缓趋势。

  从产品形态来看,存储器主要包括 1)NAND(闪存,属于非易失性存储器),2017 年市场规模达 540 亿美元,主要用于大容量外部存储;2)DRAM(动态随机存储器,属于易失性存储器),2017 年市场规模 730 亿美元,主要用于设备内存;3)NOR(闪存,非易失性存储),2017 年市场规模 23 亿美元,主要用于存储固定代码。其他存储器类型还包括 SRAM(易失性存储)和几种 ROM(非易失性存储),但市场普及度都比较低。

  从竞争格局来看,通过多年行业整合,行业呈现寡头垄断态势。根据 IDC 的统计,1Q18 DRAM 存储器行业实现营业收入 232 亿美元,三星、SK 海力士、镁光三家分别拥有 46%,27%,23%的市场份额,前三甲合计市占率超过 95%。1Q18 NAND 存储器行业规模 136 亿美元,三星,东芝/西部数据、SK 海力士、镁光分别拥有 42%,29%,13%及 12%的市场份额。NOR 方面,旺宏目前市占率最大,我国的兆易创新(Gigadevice)有 8%左右的市场份额。

  

  

  

  

  产业链的前半段:全球主要存储器厂商主要采取设计、制造、封测一体的 IDM,原因在于存储器行业的技术竞争激烈且规模效应强,要依靠大产能来降成本,获取更多盈利。且 IDM 模式能更好的实施设计与制造的沟通,在效率上优于 Fabless+Foundry 分工,尤其是在技术演进的过渡时期优势明显。走“虚拟 IDM 的模式”也似乎可行,Fabless 锁定代工产能,二者展开深度合作,例如兆易创新。

  再看产业链的后半段:目前,虽有存储厂商外包封测业务,但 80%以上的封装测试仍由IDM 进行。存储颗粒不能在整机中直接使用,模组的生产也是必要环节。DRAM 模组方面,Kingston 占据了绝对统治地位;NAND 方面,三星在闪存颗粒上的优势得以延续,市占率领先。此外,闪存盘还离不开控制器的辅助,第三方厂商如群联、慧荣、Marvell 都有着稳固的市场地位,我国的江波龙也有一定份额。

  

  DRAM:三足鼎立,2017 年受数据中心驱动增长强劲,目前下行周期降至

  市场规模及应用细分

  2017 年全球 DRAM 市场规模 730 亿美元,过去五年(2012-2017)CAGR 达 22.7%。按 bit需求来算,根据 iHS 的统计,2017 DRAM 存储容量需求达 948 亿 GB,同比增长 28.2%,过去 5 年(2012-2017)保持年化 27.5%增长。

  DRAM 颗粒制造市场呈现寡头竞争的态势。按 2017 年营业收入统计,前三位中三星、SK海力士、镁光三家存储器公司合计占据了 95%以上的市场份额。

  按下游应用来分,目前,DRAM 芯片在智能手机及服务器领域的用量需求最大,以 bit 计算,分别占到总需求的 42%及 28%。根据 Gartner 的数据,得益于数据中心数量及规模上升的强大驱动,2017 年服务器 DRAM 的 bit 需求增长已经超过智能手机。2018 年上半年服务器 DRAM 需求增长仍然强劲。

  从产品种类来看,为了满足更高的工作频率及带宽需求,在各终端应用中,目前 DDR4产品已经逐渐对 DDR3 实现替代成为主流。根据 IDC 的数据,按出货量拆分,DDR4 占比已达 42%,与 DDR3(占比 47%)相当接近。

  

  

  

  

  

  行业周期位臵

  存储行业与整个半导体行业一致,景气度随供求关系呈周期性变化。我们看到,在整个智能手机驱动的半导体行业周期内,2016 年 DRAM 市场达到相对低点,2017 开始出现供不应求,行业内公司的发展几乎同步向好,虽然它们的财务状况不尽相同,产能增加情况也不尽相同。但一旦产能释放,市场正日益走向供需平衡,整个行业“一荣俱荣,一损俱损”的情况将不复存在,公司间竞争加剧,营业利润率承压下行。但市占率领先的厂商受影响相对较小。

  目前智能手机出货量放缓后,AI、5G 等新应用还未能对 DRAM 需求形成规模性刺激。从宏观角度来看,ASP 同比增速我们认为 DRAM 自 2018 年三季度起将正式进入下行周期,高端 DDR4 产品 ASP 开始松动,出现软着陆。根据 Yole 的预测,乐观情况下,2018 年DRAM存储器市场规模将接近 1000 亿美元,2019 年增速明显放缓,市场规模将趋于稳定。

  

  

  供需关系与价格

  在经历 2015 年的供需失衡的惨淡后,2016 年 DRAM 价格企稳,重新回到上升周期。特别是到了 2017 年,北美数据中心的需求持续强劲,以及 DRAM 供给端产能与制程受限下(各厂商高容量模组占比仍然有限,1Xnm 刚开始导入或处于产能爬坡阶段),并不能满足整体服务器内存市场需求,服务器用 DRAM 供不应求的情形在下半年比较显著,带动DRAM 持续价格上扬,与 3Q16 价格相比已经翻倍,PC 端情况类似,手机 DRAM 价格也有 40%以上增长。进入 2018 年后,产能逐渐释放,对于 ASP 来讲影响将会是负面的。目前 DDR3 产品的价格已经开始松动,DDR4 价格预计在产能开出后也将受供求关系影响进入下行周期。

  

  

  回到 Wafer 投片情况来看,根据 DRAMeXchange 的数据,2017 年三星出货量仍居第一位,4Q17 投片量 360-400K,SK 海力士以 280K 左右的投片量位居第二,镁光位居第三。到今年年底,三星将扩产至 460-480K 左右,海力士有扩产计划,而镁光产量基本持平。产能逐渐释放,势必在 2019 年将对供需关系产生影响,进而影响价格。

  如前文所述,服务器端 DRAM 需求量近两年来增长迅猛,在未来 3-5 年内,服务器 DRAM占比将可能达到 40%。根据 DrameXchange预测,4Q17服务器 32GB DRAM 占比已达61%,在 4Q18 将上升至 74%左右,带动 DDR4 需求。此外,这一轮 DRAM 的景气,和中国手机客户 DRAM 需求增多也有关联。但向前看,智能手机出货量增长放缓至低个位数,数据中心数量及规模增长也很难维持在高位。结合 IDC 的数据,到 2019 年后,产能释放,供应充足率将转为正值,市场供过于求,届时 DRAM 存储器将面临价格压力。

  虽然 AI、5G 等新应用必然带来 DRAM 的新一轮上升周期。但以目前的可见度来看,这个时间点要到 2020 年甚至更晚才会出现。

  

  

  NAND:SSD 需求逐渐取代手机,2017 景气不再,价格下滑,市场增速放缓

  市场规模及应用细分

  2017 年全球 NAND 市场规模 540 亿美元,过去五年(2012-2017)CAGR 达 18.5%。按 bit计算,根据 iHS 的统计,2017 DRAM 存储容量需求达 1727 亿 GB,同比增长 34.3%,过去三年(2014-2017)保持年化 42.8%高速增长。

  相较 DRAM,NAND 颗粒制造的竞争格局更加多元化。除三星电子拥有 39%的市占率遥遥领先外,东芝+西部数据合计市占率为 32%、SK 海力士、镁光的市场份额均位于 10-20%的区间,实力不相上下。

  NAND 闪存方面,由于 AI、高性能计算等新应用带动数据中心工作量与日俱增,计算用大容量 SSD 很大程度上推动了 NAND 需求的扩大。从 2016 年起,SSD 的 bit 需求增长已经领先于智能手机与平板电脑。从绝对需求量(按 bit)来看,2017 年 SSD 占比已经达到45%,与手机的 48%占比不相上下,充分说明 SSD 将成为整个 NAND 的主流应用的趋势。

  从产品种类来看,MLC/TLC 型 NAND 可在一个单元内存储多个 bit 数据,虽然可靠性略差、寿命较短,但凭借良好的性价比和容量,普及度远超 SLC。随着平面结构微缩极限的到来,NAND 存储器不得不转向 3D 结构发展,3D NAND 出货量占比不断提升,目前已经占到全球的 26%左右。中国的长江存储(YMTC)也进入了 3D NAND 阵营。

  

  

  

  

  

  行业周期位臵

  与 DRAM 无异,NAND 存储器市场仍然呈现周期性波动。2016 年上半年存储器价格暴跌后市场到达底部,下半年需求开始回暖,产能逐渐扩张。2017 年开始,由于技术向 64层 3D NAND 迁移,产能放量较缓,市场供货紧俏。而到了 2018 年,产能开出,NAND 供过于求,行业进入新的下行周期。

  根据 Yole 预测,在 NAND 存储器 ASP 下降的同时,对需求同样构成一定刺激,2018 年NAND 存储器市场规模将达到 640 亿美元左右,同比增长 14.8%,2019 年起市场规模增速放缓,趋于稳定。在 AI 等新应用对行业形成有效驱动前,增速与 17 年难以相比。

  

  各厂商 NAND 产品营业利润率表现与整个行业一致,呈周期性波动,且目前已经对行业下行趋势有所反应。但整体看来,市占率高的厂商的营业利润率历史表现相对稳定,如三星、东芝。此外我们发现,进入下行周期后,龙头厂商在利润率上的变化最为迅速,我们认为这也是其凭借大规模、低成本优势,在下行周期内靠低价来打压竞争对手的体现。

  

  供需关系与价格

  自 2018 年以来,受各大厂商 3D NAND 产能释放影响,大容量 NAND 价格一路跳水,跌幅达 50%左右,近乎回到两年前水平。供给过剩是价格下跌的一方面因素,而另一方面,是因 3D NAND 技术的成熟导致 TLC 型颗粒稳定性上升,大容量芯片成本明显降低导致。

  相比之下,SLC、小容量产品价格跌幅不明显,原因在于 SLC 的应用场景较特殊,受众小,客户需求相对稳定。

  

  市场目前对于 NAND 市场供过于求表示出强烈的担忧,但我们认为虽然行业将进入下行周期,但这种担忧可能略微过度。从投片情况来看,2018 年全年新扩充的产能有限。根据 IDC 的数据,到 2019 年 NAND 供给只处于略微失衡的状态,在 3Q18 缺口最大,供应充足率为 3.2%左右。此外,低价对行业来说不一定全是利空:低价存储器本身对市场需求也能构成一定刺激,这也同样验证了近期在价格下跌周期内,存储厂商收入因需求扩大未见萎缩的逻辑。

  三星、东芝/西部数据的 QLC 闪存于 2018 年下半年已经陆续出样,乐观来看,年底可能会有 QLC 硬盘商业化,但大规模量产上市应该还需到 2019 年甚至更晚。等 QLC 普及后,对大容量 3D NAND 存储价格仍有一定冲击。NAND 价格随着技术迭代,越来越便宜是整体趋势,但需求扩大也会在一定程度上对价格下跌形成抵消。我们认为,到 2020 年前后,NAND 市场规模将会趋于稳定。

  

  

  NOR:近五年来市场整体萎缩,技术升级有望注入新活力

  市场规模及竞争格局

  2017 年 NOR Flash 市场规模达 23 亿美元,同比增长 24.8%。过去五年来看,整体 NOR Flash市场呈萎缩趋势,原因在于:1)智能手机逐步替换功能手机,对 NOR 的需求减少;2)部分高容量产品转而由 SLC Nand 取代。

  但 Nor 市场规模从 2016 年开始相对稳定,终止下跌趋势,我们认为主要是由于下游新增应用需求,来自:1)智能手机中 TDDI 以及 AMOLED;2)物联网;3)汽车电子。

  

  竞争格局上来看,2017 年旺宏在 NOR 市场的份额位居第一,达 26%左右。Cypress 位列其次,我国的兆易创新在 2017 年市占率达 8.2%,排名第五位。而从供给端来看,因为利润率不及其他业务原因,Cypress 和镁光都在相继缩减产能。Cypress 逐步退出中低容量市场,未来专注于汽车、工业控制等应用的高容量产品,而镁光选择淡出利基型闪存市场,未来更专注于 DRAM 和 NAND 生产。积极扩大产能的兆易创新,在未来有望市占率达 20%,跻身世界前三。(同时兆易创新也是世界第三、国内第一SPI NOR Flash供应商,累计出货量达到100亿颗。)

  

  未来发展趋势

  智能手机中 TDDI 以及 AMOLED 渗透率的增加,为 NOR 带来新的市场需求。TDDI 是将智能手机的触控与显示驱动集成在一起,整合进单一芯片中。由于 TDDI 芯片较为复杂,需要更多的容量来存储分位编码,需要新增一颗 NOR Flash 芯片,因此对 NOR 的需求有所增加。根据我们的预估,2018 年 TDDI 渗透率将达到 25%,以对应 4-16MB 的 NOR Flash测算,带来 7,700 万美元的市场容量。

  同样,AMOLED 面板的渗透也是另一大动因。由于 AMOLED 面板技术门槛较高,目前仍受到亮度均匀性和残像等技术制约,良率无法迅速提升,因此需要进行光学补偿。光学补偿相关编码较为复杂,无法整合进驱动芯片中,因此需要新增一颗 NOR Flash 芯片来进行存储,iHS 预计 2018 年 AMOLED 渗透率为 30.0%,以对应 8-32MB 的 NOR Flash 测算,带来 1.3 亿美元的市场容量。

  

  中国的机会与挑战:本土需求强劲,技术资本开支巨大影响前期利润

  虽然中国是全球最大的存储器消费市场之一,但由于过去产业基础薄弱。发展存储器需要在专利技术,人才,资本等多个方面补齐短板。目前一般采取的方法是通过拥有技术的半导体企业与有资金的地方政府和半导体大基金合作的形式进行推进。中国主要的存储器项目包括(1)紫光集团与武汉,南京及成都合作展开的 NAND 与 DRAM 项目。(2)兆易创新与合肥合作的 DRAM 项目。(3)联电与福建省合作的存储器项目。

  

  技术差距

  DRAM:为了获得更快的速度与更低的能耗,DRAM 随摩尔定律的发展一步一步缩小自身尺寸,若采用 EUV 光刻,制程可微缩至 10nm 量级。目前,行业前三甲三星、SK 海力士及镁光都处于完成 1Xnm 制程转换或在转换过程中的阶段。具体情况为:

  三星技术明显领先,目前已有较高的 1Xnm 制程收入占比,并积极推进 1Ynm 制程转入进度。平泽厂计划于 2019 年开始量产 10nm LPDDR 5 芯片。

  镁光方面,原瑞晶部分已于今年二季度实现到 1Xnm 的全部转换,并计划于明年转向 1Znm,而原华亚科部分仍在向 1Xnm 制程的转换当中。

  SK 海力士已于 2017 年开始向 M14 厂一期产线及无锡厂开始导入 1Xnm 制程,但由于技术壁垒较高,2018 上半年良率不达预期,LPDDR4 产能仍然有限。

  我国的福建晋华目前仅专注于利基型 DRAM 的制造,技术相对落后,首先导入的产品为25nm DRAM 存储器,制程上大概落后三星 3 代左右。

  合肥长鑫将从 19nm(1X)制程切入市场,我们预计 2020 年可开始大规模量产产品。到2019 年底,公司产能将达到 2 万片/月。大概落后三星 2-3 年。

  

  NAND:由于平面微缩极限的到来,NAND 存储器转向 3D 结构发展。堆叠层数增多不仅增大容量,更因为绝缘材料及空间结构变化解放了 TLC 技术的可靠性和寿命问题,使 QLC成为可能。这一演进,大大降低了单位 GB 成本。

  3D NAND 方面,目前 64 层产品已经在各大境外厂商中普及,全球 3D NAND 的出货量占比已经达到 1/4 有余。2018年 7 月三星 96 层 TLC V-NAND 开始量产,在竞争中领先将于同年更晚时间量产 96 层 3D NAND 的东芝/西数和镁光。

  我国长江存储(YMTC)自主研发的 32 层 3D-NAND 产品将于年底量产出货,其2018年刚发布了 Xtacking 技术,将帮助 NAND 存储器实现与 DDR4 内存 I/O 速度,及更大的堆叠密度,并将用于明年量产的 64 层 3D-NAND 产品中。大体来看,技术相媲美的上落后全球大厂 3年左右的时间。

  

  资金投入

  存储器是典型的资本密集型行业。如我们先前所述,为了获得制程的领先及规模带来的低成本优势,各厂商不得不采用 IDM 模式或虚拟 IDM 模式来经营,并且在适当时点上不遗余力投资。随着先进制程成本的增加,有扩产计划的厂商资本开支明显加大。目前市占率较高的三星、镁光、SK 海力士及东芝在存储器上的年资本支出均超过 50 亿美金。

  我国的紫光集团(南京+成都+武汉)、合肥睿力及福建晋华的总投资分别达到 780 亿美元,72 亿美元及 53 亿美元,数额巨大。事实上中国巨额的投入也间接促进了韩、美两国大厂资本开支的上升。三星2017年在DRAM和NAND上投入的资本开支就达到200亿美金,因此,我国厂商的数字分摊到每年,还难以和龙头厂商相比。虽然在量产初期,如此巨大的资本开支也会给中国企业带来不小的折旧压力,下行周期中技术、管理略逊的中国企业可能必须经历几年内亏损,但若想实现存储器的国产替代,这种投入十分必要。

  

  

  三、中国力量:兆易创新/合肥长鑫、紫光集团、福建晋华、江波龙、澜起科技

  兆易创新/合肥长鑫

  兆易创新:公司是国内领先的存储器设计公司,主营业务包括存储业务(NOR 以及 SLC NAND)和非存储业务(MCU),2017 年 NOR Flash 营收占比为 65.6%,公司在 NOR 市场上排名第五,国内独家供应。在镁光和 Cypress 逐渐退出竞争后,公司有望跻身世界前三,并受益于智能手机中 TDDI 及 AMOLED 的渗透继续成长。

  2017 年 9 月,公司宣布与中芯国际达成战略合作协议,中芯国际将作为公司主要存储产品的晶圆代工厂,至 2018 年底合同采购金额为 12 亿元。NOR 以及 SLC NAND 主要在中芯国际北京晶圆厂代工,其中 NOR 2017 年主要使用 65nm 工艺,2018 年将大批量导入至 55nm,并逐步推进至 45nm。SLC NAND 2017 年使用 38nm,2018 年将会推进至24nm。

  2017 年 11 月 29 日,公司以每股 10.65 港元认购中芯国际发行股份。认购成功后,公司持有约 1.02%的股份,成为中芯国际第 5 大股东。我们认为战略入股中芯国际后,能够为公司带来有保障的产能供应。

  公司表示目前已实现 512Mb 高容量产品量产,同时也加大推进产品向 55nm 平台导入。但我们认为 2018 年 NOR Flash 产品中中低容量仍占据大部分,我们了解到中低容量 NOR Flash 今年以来受到产能扩张影响,主要来自于国内非上市企业(在武汉新芯流片),价格及盈利能力都承受压力,而中高容量价格则相对较为坚挺。另一方面,公司进入中高容量市场后,能否成功从海外大厂中抢走份额也颇具压力。

  SLC NAND 方面,公司基于 38nm 产品已稳定量产,目前在积极推进 24nm 的研发工作。虽然 SLC NAND 相较 NOR Flash 价格较为稳定,但 SLC NAND 是公司从 3Q17 起生产的新产品,因此技术及制程的研发尚需要一段时间。旺宏 1H19 起将会开始量产基于 19nm 平台的产品,我们认为海外大厂积极的技术及产品升级将对公司产品的市场推广带来一定压力。

  合肥长鑫: 2017 年 10 月,兆易创新发布公告,与合肥市产业投资控股有限公司签署了《关于存储器研发项目之合作协议》,约定双方在安徽省合肥市经济技术开发区合作开展工艺制程 19nm,12”晶圆存储器(DRAM)研发项目,本项目预算约为 180 亿人民币。按照计划,该项目资金由公司与合肥产投根据 1:4 的比例负责筹资,即公司需要出资 36 亿元。目标在 2018 年 12 月 31 日前研发成功,实现良率不低于 10%。同时,应合肥产投要求,公司有义务在目标实现后 5 年内收购合肥产投在本项目中的权益。

  合肥长鑫 1Q18 已完成设备安装,一期计划产能为 125kwpm,三期全部满产产能为375kwpm。第一阶段做基于 19nm 平台的 8GB LPDDR4 产品,主要应用为智能手机,目前已开始投产,预计年底良率可达 10%,明年底良率可达 80%左右,实现大规模量产。

  根据我们的测算,合肥长鑫一期满产后,基于现阶段每片晶圆可切割的容量数以及 mobile DRAM 的单价,在良率以及产能利用率 100%的情况下,每年产值可达到 66 亿美金左右。但我们认为,由于初期良率较低、产能处在爬坡状态、折旧摊销等固定成本高昂,另外,加入厂商相较海外大厂存在技术上的差距,每单位容量平均的可变成本也会相应增加。因此初期运营厂商会承受很大亏损的压力。

  

  紫光集团(紫光存储南京+紫光存储成都+长江存储

  紫光集团在存储方面的布局分别为:在南京及成都的半导体产业基地各一座,以及武汉的长江存储。南京半导体产业基地主要生产 DRAM 以及 NAND,成都基地和长江存储将专注于 3D NAND 生产。

  南京半导体产业基地:紫光南京半导体产业基地项目由紫光集团投资建设,主要产品为3D NAND Flash、DRAM 存储芯片等。项目一期投资约 105 亿美元,月产芯片 10 万片,总投资额为 300 亿美元,3 期规划。南京厂已于 2017 年推出 DDR3 产品,但量产环节仍主要在台湾力晶进行。

  成都半导体产业基地:2018 年 10 月 12 日,紫光成都存储器制造基地项目开工,主要产品为 3D NAND 存储器,并将开展存储器芯片及模块、解决方案等关联产品的开发制造,销售等,总投资额 240 亿美元。项目全部建成后月产能为 30 万片。

  长江存储:长江存储由紫光集团,国家集成电路产业投资基金,湖北地方集成电路基金,湖北科投联合投资 240 亿美元,于 2016 年 7 月正式成立。2016 年 12 月,以长江存储为主体的国家存储器基地正式开工建设,将建设 3 座全球单座面积最大的 3D NAND Flash FAB 洁净厂房、1 座总部研发大楼和其他若干配套建筑。其核心生产厂房和设备每平方米的投资强度超过 3 万美元。公司表示计划项目一期 2018 年建成投产,实现零的突破,成功进入市场;2019 年实现正毛利;2020 贡献月产能 10 万片,2023 年年产值达 1000 亿人民币。

  长江存储自 2014 年起进行 3D NAND 研发,2015 年 9 层测试芯片验证成功,2016 年 32层测试芯片设计完成,2017 年第 1 代 32 层芯片设计完成。今年内公司取得了更大进步:第 2 代 64 层芯片设计完成,同时 32 层芯片达到企业级标准,64 层芯片试片成功。

  福建晋华

  福建晋华是由福建省电子信息集团、晋江能源投资集团有限公司等共同出资设立的DRAM制造商。公司与台湾联电开展技术合作,总投资 56.5 亿美元,在福建省晋江市建设 12吋内存晶圆厂生产线,开发先进存储器技术和制程工艺,并开展相关产品的制造和销售。

  晋华项目一共 4 期,每期设计产能 60kwpm,总计 240kwpm。公司预计整体 4 期满产后可带来 500 亿人民币的产值,1 期收入可在 15-16 亿美金。

  目前规划第一阶段主要做 25nm 4GB DDR4/DDR3 产品,争取 2018 年研发成功,后续会继续研发 1xnm 产品。2020 年逐步从 25nm 产线转移至 1xnm,2022 年争取全部转入 1xnm制程,产能达到 240kwpm。

  公司产品线规划主要分为 3 个阶段:1)做计算相关的产品(4GB DDR4),主要应用为 PC以及数据中心。服务器用 DRAM 不需要太高的计算速度,但是对于稳定性以及散热有很高的要求;2)消费类应用产品;3)手机用产品。

  IP 及人才:公司在产业链上主要的合作者是联电和矽品(SPIL)。福建晋华整体 IP 属于跟联电共同开发。公司认为自身发展 IP 具有一定可能性,因为联电在晶体管方面的 IP 布局较为完善,可以使用;但需要补足的是内存中电容器的部分,两家公司 2 年内已开发出300 多项专利。人才团队的建设主要也依靠自建。

  江波龙

  江波龙成立于 1999 年,总部位于深圳,在北京、上海、香港、台北、美国等地设有分公司或办事处。主要从事移动存储、嵌入式存储、固态硬盘存储、微存储等应用方案设计、创新型技术产品的研发和全球销售。公司研发设计团队人数超过总人数 50%,具备 IC 固件设计,晶圆封装的基板设计和开发移动客户端 APP 的能力。

  公司主要产品为嵌入式存储、固态硬盘、存储卡以及存储 U 盘,可大规模用于智能手机、PC/NB、车载、机顶盒、平板、智能家居应用。

  为了获得稳健的收益,公司的策略从依靠打价格战转变为根据市场形势做出适当地调整:1)运营方式的改变。存储产品跌价时,通过运营方式快速调整策略。2)长期权衡产品的形式。抉择同一颗料做 eMMC 还是存储卡,以实现价值最大化。3)技术上深度积累,对控制芯片进行投资,即按自身产品需求定制主控芯片。

  澜起科技

  澜起科技成立于 2004 年,公司在内存接口芯片领域深耕多年,可提供从 DDR2 到 DDR5内存全缓冲/半缓冲完整解决方案的供应商。公司发明的 DDR4 全缓冲“1+9”架构被 JEDEC采纳为国际标准,其相关产品已成功进入全球主流内存、服务器和云计算领域,并占据国际市场的主要份额。公司总部设在上海并在昆山、澳门、美国硅谷和韩国首尔设有分支机构。

  通常,内存缓冲芯片按功能可分为三类:一是寄存缓冲器(RCD,又称“寄存时钟驱动器”),用来存储缓冲来自内存控制器的地址/命令/控制信号;二是数据缓冲器(DB),用来存储缓冲来自内存控制器或内存颗粒的数据信号;三是内存缓冲器(MB),用来存储缓冲来

  自内存控制器的地址/命令/控制信号和来自内存控制器或内存颗粒的数据信号,此类器件的功能可以由单颗芯片(如上述的 AMB、MB 芯片)实现,也可以由上述 RCD 和 DB套片实现。

  内存缓冲芯片是内存模组(又称内存条)的核心器件,作为 CPU 存取内存数据的必由通路,其主要作用是提升内存数据访问的速度及稳定性,以匹配 CPU 日益提高的运行速度及性能。内存缓冲芯片需与内存厂商生产的各种内存颗粒和内存模组进行配套,并通过CPU 厂商和内存厂商针对其功能和性能(如稳定性、运行速度和功耗等)的认证,才能进入大规模商用阶段。2016 年 7 月,公司推出了全球首颗第二代+ (Gen2+) DDR4 寄存时钟驱动器芯片,支持速率达 3200 Mbps,更加印证了澜起科技在全球服务器内存缓冲芯片行业的先发地位。(END)

  

  来源:中金公司

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