存储芯片是以半导体材料为介质,存储数据的芯片,广泛应用于智能手机、笔记本电脑与服务器等领域。本篇报告主要研究存储芯片在智能手机领域的应用。存储器可分为只读存储器(Read-Only Memory,ROM)与随机存储器(Random Access Memory,RAM)。ROM特性是在断电时仍可保存数据,通常用来保存资料,如照片、音视频等。RAM保存的数据通常专供设备处理器CPU运算使用,数据存储与读写速度极快,与ROM的最大区别是数据的易失性,即一旦断电所存储的数据将消失。
RAM可细分为DRAM(Dynamic Read-Only Memory,动态随机存储)与SRAM(Static Read-Only Memory,静态随机存储),其中DRAM应用最广泛。非易失性存储中最常见的为Nor Flash与NAND Flash,Nor Flash因其读写速度快且可擦除写入,被作为代码存储的主要器件。NAND Flash在高容量时具有成本优势,且读写速度比传统的光学、磁性存储器快,是现在主流的大容量数据存储器件。
存储芯片行业具有明显的周期性,平均3-4年一个周期。2020年,中国存储芯片市场价格有望回暖。
★ 2014-07至2016-07(下行周期)
三星电子、海力士公司以及美光科技头部企业为抢占市场份额,拉开价格战,导致DRAM芯片价格下滑。
★ 2016-07至2018-07(上行周期)
2016年智能手机市场的竞争越趋成熟。为了创造差异化,手机厂商均推出存储容量更大的产品,推动市场对于换机的需求。此外,数据中心加速建设,对DRAM芯片的需求急速增长。存储器厂商未及时扩产造成供给缺口,导致DRAM芯片价格上行。
★ 2018-07至2019-07(下行周期)
2017至2018年,存储器头部厂商资本支出急剧攀升,产能迅速扩大,成功填补DRAM芯片市场供给缺口。受益于DRAM芯片供需的上升,存储器头部厂商收入提升明显。
2018年下半年DRAM芯片的供需关系逐渐稳定,DRAM的价格逐步下跌。
2019年,数据中心市场快速降温,除Facebook外,各家云端厂商放缓大规模建设数据中心的步伐,使得服务器领域的存储器价格率先下跌。
★ 2019-07至2021-07(DRAM芯片价格有望触底反弹)
2019年下半年,DRAM芯片价格出现拐点,呈现上升趋势。2020年上半年,由于新冠病毒疫情影响,DRAM芯片下游市场均呈现疲软迹象,消费电子出货量下降明显,5G与数据中心建设放缓,导致DRAM芯片价格再次回落。
随着疫情进入可控阶段,DRAM芯片下游市场逐渐复苏,DRAM芯片价格有望重回上行周期。
★ DRAM与NAND Flash芯片在智能手机领域的应用
智能手机存储器包括运行内存(RAM)与机身内存(ROM)两部分。RAM和ROM均属于半导体存储器,采用不同的存储芯片。
RAM采用DRAM存储芯片,仅能临时存储数据。RAM具有高速读写与擦除的优势,用于与CPU高速交换缓存数据。RAM容量大小影响手机的运行速度。RAM容量越大,手机可同时运行的程序越多。
智能手机ROM采用NAND Flash芯片,负责长期存储数据,且存储的数据不会因断电消失。ROM容量越大,智能手机可存储的数据(照片、音视频)越多。
★ 智能手机内存容量持续提升
在智能手机市场,消费者对多任务处理和高速低价数据空间的需求在不断提升,使每一部手机的DRAM容量快速增长。2001年发布的第一批智能手机内存仅有8MB,经过接近20年的高速发展,高端智能手机内存普遍达到8G与12G。智能手机内存容量的高速增长推动DRAM芯片在智能手机领域市场规模的扩张。
2009年后,智能手机多采用LPDDR作为内存。LPDDR内存具有低功耗、高带宽的特性,适应在智能手机与笔记本电脑等轻薄移动设备终端中应用。经过10年的发展,LPDDR亦经过了数次升级,每一次升级都引领智能手机的更新换代,为DRAM芯片在手机市场的增长注入新动力。
2020年,小米10率先使用LPDDR5。LPDDR5数据传输速度可高达44G每秒,相比LPDDR4X提升了30%-50%。同时,采用LPDDR5的整机可省电5%-10%,续航延长5%-10%,更迎合5G手机带宽与功耗的需求。
2019年,存储芯片在中国智能手机领域的市场规模明显下滑,其主要原因在于中国智能手机市场景气度持续下行与存储芯片市场价格下降。2020年是5G基站大规模建设的第一年,5G相关产业将进入上升周期,智能手机市场将迎来“换机潮”,推动存储芯片市场规模的增长。
存储芯片产品具有典型的大宗商品属性,差异化竞争较小,不同企业生产的产品技术指标基本相同,标准化程度较高,因此品牌化程度较弱,用户粘性低。从手机用户角度分析,用户通常只会考虑存储芯片的容量,如手机存储量是64G还是128G,对存储芯片品牌不会有过多关注。在市场差异化竞争小的背景下,存储芯片在手机领域的市场规模对存储芯片单价敏感度极高,而存储芯片的市场价格则与市场供需关系紧密相关。此外,中国手机的出货量直接反映手机市场对存储芯片市场的需求,对存储芯片在手机市场的规模有重要影响。
存储芯片的难点在于IP和制造。国际头部厂商的主流经营模式为IDM模式,拥有丰富的设计经验与先进的制造技术。中国企业在IP创新与制造环节落后于国际头部企业,是未来的重点突破方向。
受制于欧美日韩对中国半导体行业的限制,中方获得IP的主要方式为合作授权与自主研发相结合的方式。中国相关企业与机构已成功申请少量的存储芯片IP,数量远落后于欧美日韩等发达国家。未来,IP创新将成为存储芯片产业的主旋律,是中国实现存储芯片自主可控的关键因素。
在中国政策的大力支持下,中国已初步实现存储芯片的自主制造。2018年,中国三大存储芯片制造产线成功落地,未来将向更大产能与更先进的制程工艺持续突破。