存储芯片行业专题分析：存储周期底部渐明，AI时代揭开新序章

（报告出品方/作者：信达证券，莫文宇，韩字杰）

存储芯片市场：标准品、大市场及强周期

存储芯片技术标准化程度较高，具备科技大宗商品属性。以 DRAM 为例，DRAM 由许多重 复的位元格（bit cell）组成，每一个基本单元由一个晶体管和一个电容构成，晶体管用于控 制电容的充放电，而电容中存储电荷量的多寡可用于表示“0”和“1”。多个基本单元的阵 列式复制便形成存储阵列，标准化程度较高，可替代性较强，具备大宗商品的属性，因此存 储芯片产品易受下游需求周期性波动影响。

根据断电后数据是否丢失，可分为易失性存储和非易失性存储两大类。易失性存储（VM） 主要是随机存储器（RAM），包括动态随机存储器（DRAM）和静态随机存储器（SRAM）， 其区别在于是否需要周期性刷新。非易失性存储（NVM）在断电后数据不会丢失，主要包括 只读存储器（ROM）和闪存（Flash），其中 Flash 是一种能快速进行擦除操作的存储器， 又分为 NAND Flash 和 NOR Flash，NAND Flash 具有容量大、成本低、速度快等优势，但 不能直接运行代码；NOR Flash 容量一般较小，但可在芯片内执行代码。根据 IC Insights， DRAM 和 NAND 是存储中份额最大的两类产品，占比分别达 56%和 41%。

全球存储芯片市场空间大，为集成电路第二大细分市场。根据 WSTS 统计，2021 年全球集 成电路市场规模 4,630 亿美元，同比增长 28.2%，其中存储芯片市场的规模为 1,538 亿美 元，同比增长 30.9%。由于下游需求疲软、地缘政治冲突等因素，WSTS 预计 2023 年全球 集成电路市场规模为 4,530 亿元，同比下降 5.6%，其中存储芯片市场规模 1,116 亿元，同 比下降 17.0%，占比为 24.6%，为第二大细分市场。

相较于其他集成电路产品，存储芯片市场的弹性更大，通常遵循 3-4 年为一个波动周期。根 据 WSTS 数据，全球集成电路细分市场周期具有相似的波动性，而其中存储芯片市场的弹 性更大，对集成电路产业的整体周期性波动具有一定的放大作用。这主要是因为存储芯片的 标准化程度较高，产品可替代性较强，价格受下游需求的影响较为敏感。本轮周期的市场规 模增速顶部出现在 2021 年，2022 年开始出现规模下滑，从历史经验来看，当前或处于周期 底部位置。伴随着各大厂商相继开启减产、缩减资本开支，且下游 AI 服务器需求拉动，我 们预计存储芯片市场将于 2023 年下半年触底，供需将逐渐改善。

我们以市场增速上升见顶到回落见底为一轮周期，对此前存储芯片市场三轮周期情况进行 复盘： ➢ 第一轮周期（2012-2015）：此轮周期上升主要是 iPhone 4/4s 发布后带来智能手机需 求的爆发，从而拉动对 DRAM 和 NAND 的需求增长，各大存储厂商纷纷扩产，最终导 致市场供过于求，价格出现下跌，进入下行周期。 第二轮周期（2016-2019）：此轮周期上行一方面是安卓手机竞争实力增强，并展开提 升内存和存储空间的追逐战，手机、PC 端的需求均有所提升；另一方面是主要存储厂 商如三星、SK 海力士和美光等纷纷将产能转向 3D NAND，而 DRAM 在需求提振同时 面临产能不足，于是价格上涨。周期下行主要是各大厂商 3D NAND 扩产后，PC、服 务器端需求动能不足，整体上供大于求。

第三轮周期（2020-2023E）：本轮周期始于 2020 年，主要是疫情带来的居家办公需 求，拉动 PC、服务器的需求量提升，另一方面 5G 终端更新也为存储下游增长开拓了 空间。但由于疫情反复、地缘政治冲突、汇率波动等多方面原因，下游需求持续疲软， 自 2022Q1 存储芯片价格持续下跌，部分细分产品已经突破历史低点。我们判断当前 已经接近本轮周期的底部位置，预计 2023 年下半年周期将触底回升。

周期性研究框架：需求催化、资本开支及库存

通过对存储芯片市场周期的特征分析及三轮周期复盘，我们总结出存储芯片市场周期性的研 究框架。存储芯片技术迭代无论是沿着“More Moore”还是“More than Moore”进行，技 术升级与投资周期紧密相连。并且对于存储芯片这种需要高额资本开支、且对下游需求非常 敏感的产品而言，厂商通常要实现规模化才能达到盈利目标。因此需求上行时存储厂商通常 会增大资本开支，扩大产能以增加销售，若下游需求不及预期，则市场供给大于需求，市场 价格结束上行，开始进入降价去库存区间。此时存储厂商通常会选择主动缩减产能，或进行 逆周期投资（如三星），但总体而言市场供给将得以收缩。

伴随着下游需求回暖，或出现新 的应用需求增量，市场供求关系又会逐渐缓和。 当前我们正处于各大存储厂商相继缩减产能，且由 AI 服务器带来新的增量需求，或催化周 期提前触底。我们预计 2023 年下半年市场供求关系将恢复正常，以下将通过周期性研究框 架的两个重要指标来进一步佐证这一判断。

资本开支：周期的前瞻指标 。存储芯片厂商的资本开支增速与市场规模增速有较强的相关性，并且当资本开支大幅下降时， 存储市场将逐渐恢复增长。从全球存储芯片龙头公司 2023 年的资本开支计划来看，除三星保持逆周期投资的策略，与 2022 年的资本开支持平外，其他几大家均宣布下调 2023 年资本开支计划，且下降幅度较 大，我们预计市场供需将逐渐修复。库存：周期的节奏判断。库存可以作为一个周期节奏判断的指标：市场在供过于求之后，库存水位会持续上升，然后 通过降价、减产等方式，库存水位又会逐渐恢复到相对正常的水平。从三大家的存货情况来 看，三星和 SK 海力士的存货增速都已经见顶，开始转为下行；美光的存货仍保持增长，但 在其 FY23Q2 法说会上公司表示，客户端库存已经开始下降，公司预计 DIO 在 Q2 已经达 到峰值，未来将逐渐开始下降。

需求端：AI大时代带来存储芯片新需求

能手机、服务器和 PC 是存储芯片的主要需求来源。根据华经产业研究院统计，从 DRAM 来看，智能手机的需求量最大，占比达 39%，服务器和 PC 次之，占比分别为 34%和 13%。 NAND 的第一大需求来源也是智能手机，占比为 37%，其次 PC SSD 和企业级 SSD 的份 额分别达 28%和 18%，其中企业级 SSD 主要应用于高性能计算、边缘计算、高端存储、数 据中心等各种企业级场景中的 SSD 产品。智能手机和 PC 端单机容量仍有提升空间。尽管全球智能手机和 PC 的出货量提升动能不 足，但是智能手机和 PC 的升级换代提升容量规格的趋势不变，单机容量仍有一定提升空间。 以智能手机为例，2014 年全球智能手机 DRAM 平均单机容量仅有 1.4GB，NAND 平均单机 容量 21GB，到 2020 年分别提升至 4.3GB 和 108GB。

AI 服务器对 DRAM 和 NAND 均有更高的需求，AI 有望成为存储需求长期增长的强劲驱动 力。由 OpenAI 发布的 ChatGPT 开启了 AI 大浪潮时代，各大厂商相继开发并推出大模型产 品，大模型的训练和部署需要大量的 AI 算力芯片提供支柱，同样大量的数据集传输和储存 也对存力提出了更高的要求。在 AI 服务器中应用的存储芯片主要包括：高带宽存储器（HBM）、 DRAM 和 SSD，针对 AI 服务器的工作场景需要提供更大的容量、更高的性能、更低的延迟 和更高的响应速度。

高带宽存储器（High Bandwidth Memory，HBM）是三星、AMD 和 SK 海力士发起的一种 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，从而减少内存和存储解决方案带来的延迟，适用于高存储 器带宽需求的应用场合。从技术角度看，HBM 使 DRAM 从传统 2D 转变为立体 3D，充分 利用空间、缩小面积，契合半导体行业小型化、集成化的发展趋势。 HBM 首先将 DRAM die 堆叠起来，然后利用 TSV 技术，在 DRAM 芯片上搭上数千个细微 孔并通过垂直贯通的电极连接上下芯片。凭借 TSV 方式，HBM 大幅提高了容量和数据传输 速率。堆叠好的 DRAM die 会与GPU一起封装，通过硅中介层里的触线实现连接，最后在 底层打上封装基板。以 NVIDIA H100为例，一颗 GPU需要 80GB 显存，因此在 GPU 附近 会放置 5 颗 HBM2e/3。

根据美光测算，AI 服务器中 DRAM 数量是传统服务器的 8 倍，NAND 是传统的 3 倍。这 一轮 AI 大浪潮实质上推动了存储芯片的需求量，根据 TrendForce 预测，2023 年 Server DRAM 的位元出货比重将超过 Mobile DRAM 成为第一大需求增量，占比将达 37.6%。此 外，大模型庞大的数据集也需要更大容量的 NAND 储存数据，GPT-3 的参数量就已经达到 1750 亿个，GPT-4 预计需要更多的参数量。

以英伟达在 2023 年 GTC 大会上新发布专为大模型设计的 AI 服务器 NVIDIA DGX H100 为 例，一台服务器里配置 8 颗 H100 GPU，每一颗 GPU 需要 80GB 显存，采用 HBM2e 或 HBM3（16GB）的方案，则一颗 GPU 需要 5 颗 HBM 与之相对应。此外，DGX H100 服务 器还需要 2TB 的系统内存，2 条 1.92TB 的 SSD 以及 8 条 3.84TB 的 SSD。我们预计随着 各大厂商相继推出大模型平台，对 AI 服务器的需求与之快速增长，也将有望强劲拉动存储 芯片朝着更大容量、更高性能方向演进，成为存储市场长期增长驱动力。

供给端：龙头厂商开启实质性减产，下半年有望出现供需反转

通用市场竞争格局集中，大陆存储厂商发力利基市场。从全球存储芯片市场竞争格局来看， DRAM 市场高度集中，2013 年美光收购尔必达后，逐渐形成三星、SK 海力士和美光三足 鼎立的格局，根据 Statista 数据，2022Q3 三星、SK 海力士和美光的市场份额分别为 40.7%、 28.8%和 26.4%，CR3 高达 95.9%。NAND 的集中度保持较高水平，前五大玩家分别为三 星、铠侠、西部数据、SK 海力士和美光，根据 Statista，CR5 为 95.4%。由于通用型存储 芯片有较高的技术壁垒及高额的资本开支，大陆存储厂商主要发力在利基型市场。

海外存储龙头厂商开启实质性减产，下半年有望出现供需反转。从 2022Q1 开启的本轮存 储周期下行区间，市场价格出现显著下滑，主要存储厂商业绩均出现显著下滑甚至大幅亏损。 由于存储市场竞争格局集中，龙头厂商调整产能对市场供给情况改善效果显著，因此为避免 市场价格保持下跌，存储大厂会选择通过降低产能利用率的方式缓解供求情况。通过梳理各 大存储厂商最新产能规划方案可以发现，各大原厂已经开启实质性减产，我们预计 2023 年 下半年供需情况或将趋于平衡，伴随需求提振有望出现反转。

价格端：跌幅逐渐收窄，23H2或见价格拐点

DRAM 价格跌破历史谷底，NAND 价格相对坚挺。根据 DRAMeXchange 数据，本轮周期 存储市场价格从 2021 年下半年开启下行区间，到 2023 年一季度已经连续下跌将近两年， DRAM 现货价格及合约价格均已到达历史谷底，部分产品价格跌破历史最低价，我们预计 DRAM 价格小幅下跌仍将持续一段时间，但下行压力较大。相较而言 NAND 价格跌幅程度 较小，但整体仍保持下行，我们预计 NAND 价格有望比 DRAM 更早见到拐点。

2023Q2 价格跌幅有望收窄，2023H2 或见价格拐点。根据 TrendForce 数据，2023Q1 DRAM 价格跌幅近 20%，NAND 价格跌幅为 10%~15%。站在当前时点，各大原厂持续进行减产， 供需关系逐渐好转，预计 Q2 价格跌幅将有所收窄，DRAM 价格收窄至 10%~15%，NAND 价格收窄至 5~10%。我们预计，2023H2 或见存储价格的拐点，AI 新需求有望推动存储周 期复苏。

存储芯片市场具有较强的周期属性，从市场价格来看，尽管仍有一定的下行趋势，但整体下 探压力较大，且一方面各大存储厂商相继实质性减产、下调资本开支、加速去库存，另一方 面 ChatGPT 催化 AI 大浪潮时代带来存储芯片新的需求增量，我们判断存储芯片价格接近 周期底部位置，预计将于 2023 年下半年见底，行业即将迎来回暖。

兆易创新：NOR Flash市场龙头，DRAM快速提升

兆易创新是国内 NOR Flash 龙头公司，主营业务包括存储芯片、MCU 和传感器，其中存储 芯片 2021 年收入占比为 64%，为公司最主要的收入来源。公司存储产品包括 NOR Flash、 NAND Flash 和 DRAM，根据公司公告，2021 年公司 NOR Flash 市场排名全球第三，前二 名是中国台湾的华邦电子和旺宏电子。公司 GD25/55 系列 SPI NOR Flash 全容量覆盖市场 需求，容量范围从 512Kb 到 2Gb，车规级 NOR 覆盖 2Mb~2Gb 容量。公司 DRAM 产品与 合肥长鑫深度合作，根据公司《关于日常关联交易预计额度的公告》，预计 23H1 向长鑫的 自研采购金额达 2.08 亿元，已接近 2022 全年水平，公司正加速布局 DRAM 产品。

北京君正：并购ISSI，成为车载DRAM龙头

北京君正于 2020 年收购 ISSI，快速切入存储芯片领域。公司主营业务包括存储芯片、智能 视频芯片、模拟与互联芯片及微处理器芯片，其中存储芯片 2022 年收入占比达 74.9%，为 公司最主要收入来源。公司存储芯片分为 SRAM、DRAM 和 Flash 三大类别，主要面向汽 车、工业、医疗等行业市场及高端消费类市场。2022 年，公司车规 SRAM 和车规 DRAM 在 全球车规细分市场均名列前茅，车规 Flash 芯片的市场销售同比实现了大幅增长。

东芯股份：聚焦中小型存储，利基存储平台型公司

东芯股份产品线布局全面，可以同时提供 NAND、NOR、DRAM、MCP 等产品，2021 年四 条产品线收入占比分别为 58.2%/16.5%/7.0%/15.7%。公司的 SLC NAND Flash 产品核心 技术优势明显，工艺制程不断更新迭代，实现了从 1Gb 到 32Gb 系列产品设计研发的全覆 盖。此外，公司工艺制程不断更新迭代，与中芯国际和力积电紧密合作，将 NAND Flash 工 艺制程推进至 19nm，并保障了产能稳定供应。

普冉股份：聚焦NOR Flash和EEPROM产品

普冉股份专注非易失存储器领域，以先进工艺低功耗 NOR Flash 和高可靠性 EEPROM 为 核心，凭借自身工艺积累持续推出创新型产品。公司 SONOS 工艺 40nm 节点下 Flash 全系 列产品成为量产交付主力，40nm 以下新一代工艺完成试流片，进入产品和工艺优化阶段。 公司基于 ETOX 工艺平台并结合既有的低功耗设计，2022 年完成了 50nm 及 55nm 工艺下 ETOX NOR Flash 产品多个容量系列的研发并成功量产出货，应用于可穿戴设备、安防、工 控等领域。

恒烁股份：深耕NOR Flash领域

恒烁股份主营业务包括存储芯片NOR Flash 和 MCU，并致力于开发基于 NOR 闪存技术的 存算一体终端推理 AI 芯片。2021 年公司 NOR Flash 和 MCU 收入占比分别为 86.3%和 13.4%。公司 NOR 采用 ETOX 工艺，具有可靠性和稳定性优势。在制程上，根据公司公告， 公司采用武汉新芯 65nm 和 50nm，55nm 制程的产品也在中芯国际完成流片试产。在容量 上，公司 NOR 覆盖 1Mb~128Mb 容量的多系列产品，满足中小容量需求。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】