存儲(chǔ)器是集成電路市場(chǎng)的“大宗商品”,,體量巨大,,據(jù)WSTS統(tǒng)計(jì),2021 年全球存儲(chǔ)器市場(chǎng)規(guī)模為1538.38億美元,,同比增長(zhǎng)30.9%,,在全球集成電路市場(chǎng)占比達(dá)到33%,。從存儲(chǔ)器的市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看,,盡管呈現(xiàn)出周期波動(dòng)的特征,,但總體增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯。
總體來(lái)看,,應(yīng)用范圍最廣的存儲(chǔ)器主要包括四大類(lèi):DRAM,,NAND Flash,NOR Flash和EEPROM,。按照市場(chǎng)規(guī)模劃分,,可歸納為“兩大兩小”,其中,,“兩大”是DRAM和NAND Flash,,“兩小”是NOR Flash和EEPROM。
據(jù)IC Insights統(tǒng)計(jì),,2021年全球存儲(chǔ)芯片市場(chǎng)中,,DRAM占比達(dá)56%,,NAND Flash占比約為41%,,NOR Flash占比約為2%,,EEPROM占比與NOR Flash屬于同一量級(jí),明顯低于DRAM和NAND Flash,。
DRAM
DRAM結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,、存儲(chǔ)容量大,廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)內(nèi)存,,是市場(chǎng)規(guī)模最大的存儲(chǔ)芯片,。SDRAM是同步DRAM,能夠與CPU系統(tǒng)時(shí)鐘同步,,是DRAM的主流,。目前,DDR4 SDRAM占據(jù)了主流市場(chǎng),,相比DDR3,,DDR4能將性能和帶寬提升50%,同時(shí)降低功耗,。DDR5也在市場(chǎng)拓展過(guò)程當(dāng)中,,其最高內(nèi)存?zhèn)鬏斔俾士蛇_(dá)6.4Gbps,比DDR4性能更強(qiáng),、功耗更低,,具有很好的發(fā)展?jié)摿Α4送?,LPDDR以低功耗為特色,,在智能手機(jī)等移動(dòng)終端上廣泛應(yīng)用。
制程方面,,DRAM已經(jīng)發(fā)展到10nm-20nm,。行業(yè)龍頭三星電子于2014年率先實(shí)現(xiàn)20nm制程產(chǎn)品(4Gb DDR3)的量產(chǎn),此后,,DRAM制程工藝大約每?jī)赡陮?shí)現(xiàn)一次突破,,從1X(16nm-19nm)到1Y(14nm-16nm),再到1Z(12nm-14nm),。2021年1月,,美光宣布量產(chǎn)1α(接近10nm)制程的DRAM,領(lǐng)先行業(yè),。
DRAM 廣泛應(yīng)用于手機(jī),、服務(wù)器、PC等領(lǐng)域,,其中,,手機(jī)和服務(wù)器是主要推動(dòng)力。隨著消費(fèi)者對(duì)更高畫(huà)質(zhì)、音質(zhì),、芯片算力要求的提升,,手機(jī)對(duì)DRAM的存儲(chǔ)容量需求不斷提升,2021年,,手機(jī)DRAM的平均容量達(dá)到4.8GB,,高端旗艦機(jī)達(dá)到12GB。
除了用于手機(jī),、服務(wù)器等的高性能,、大容量類(lèi)型,還有一種DRAM,,其存儲(chǔ)容量較小,,且對(duì)制程工藝要求不高,價(jià)格較為實(shí)惠,,通常被稱為利基型DRAM,,主要應(yīng)用于數(shù)字電視機(jī)頂盒、液晶電視,、監(jiān)控,、行車(chē)記錄儀、工控等,。這類(lèi)DRAM大多由中小規(guī)模的存儲(chǔ)器廠商生產(chǎn),。據(jù) Trendforce統(tǒng)計(jì),2021年全球利基型DRAM市場(chǎng)規(guī)模約為90億美元,,接近DRAM總體市場(chǎng)容量的10%,。
全球大宗DRAM市場(chǎng)被三星電子、SK海力士和美光這三巨頭把持著,。目前,,中國(guó)本土DRAM廠商主要有長(zhǎng)鑫、紫光國(guó)芯,、兆易創(chuàng)新,、東芯股份和晉華,其中,,已有企業(yè)實(shí)現(xiàn)了8Gb DDR4的量產(chǎn),。2021年,兆易創(chuàng)新推出了首款自研4Gb DRAM,,采用的是19nm制程工藝,。
在利基型DRAM市場(chǎng),中國(guó)本土的代表企業(yè)是兆易創(chuàng)新,,而在車(chē)規(guī)級(jí)市場(chǎng),,北京君正的產(chǎn)品也具有一定的市場(chǎng)影響力,,相關(guān)利基型DRAM已應(yīng)用于智能座艙、激光雷達(dá),、攝像頭等車(chē)載領(lǐng)域,。
NAND Flash
NAND Flash適用于大容量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)(通常為1Gb-1Tb),且能夠?qū)崿F(xiàn)快速讀寫(xiě)和擦除,。NAND Flash在大容量下具有成本優(yōu)勢(shì),,是大容量非易失存儲(chǔ)的主流技術(shù)方案,,廣泛應(yīng)用于通信設(shè)備,、消費(fèi)電子、汽車(chē)電子等領(lǐng)域,。
工藝方面,,傳統(tǒng)NAND Flash是2D結(jié)構(gòu)的,近些年,,3D結(jié)構(gòu)興起,,且大量蠶食2D NAND市場(chǎng),3D NAND通過(guò)多層垂直堆疊技術(shù),,既能夠提高單位面積存儲(chǔ)密度,,又能改善存儲(chǔ)單元性能,且成本可控,。三星電子于2013年率先開(kāi)發(fā)出24層3D NAND,,2020年,176層3D NAND問(wèn)世,,2022年,,美光宣布232層3D NAND實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),成為全球首款突破 200層的NAND Flash芯片,。
與DRAM類(lèi)似,,智能手機(jī)和PC是NAND Flash的主要應(yīng)用市場(chǎng),數(shù)據(jù)中心和汽車(chē)電子需求在不斷提升,。
全球NAND Flash市場(chǎng)由三星電子,、鎧俠、西部數(shù)據(jù),、美光,、SK海力士主導(dǎo),其中,,三星市占率最高,,達(dá)到34%。
中國(guó)NAND Flash企業(yè)主要包括長(zhǎng)存,、華邦電子,、旺宏電子、兆易創(chuàng)新、東芯股份等,。長(zhǎng)存于2018年研發(fā)出64層堆疊的Xtacking架構(gòu)3D NAND產(chǎn)品,,并在2019年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),2020年研發(fā)出128層產(chǎn)品,。Xtacking架構(gòu)能使3D NAND擁有更快的I/O傳輸速度和更高的存儲(chǔ)密度,。兆易創(chuàng)新的SLC NAND Flash已實(shí)現(xiàn)38nm、24nm制程工藝的量產(chǎn),,并完成1Gb~8Gb主流容量覆蓋,,該公司還推出了38nm制程的車(chē)規(guī)級(jí)SLC NAND Flash。東芯股份方面,,通過(guò)與中國(guó)本土晶圓代工龍頭深度合作,,實(shí)現(xiàn)了24nm制程產(chǎn)品的量產(chǎn),32Gb產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)流片,。
NOR Flash
NOR Flash是一類(lèi)通用型非易失性存儲(chǔ)芯片,,具有讀取速度快、隨機(jī)存儲(chǔ)和芯片內(nèi)執(zhí)行等特點(diǎn),,NOR Flash允許CPU直接從存儲(chǔ)單元中讀取代碼執(zhí)行(XIP),,即應(yīng)用程序可直接在Flash內(nèi)運(yùn)行,而不必再讀到系統(tǒng) RAM 中,。NOR Flash的寫(xiě)入和擦除速度較慢,,不適宜作為大容量存儲(chǔ)器,僅在小容量應(yīng)用場(chǎng)景具有成本效益,,如用于存儲(chǔ)開(kāi)機(jī)軟件程序,。目前,NOR Flash的主流制程工藝為55nm,,各廠商正在向40nm及更先進(jìn)節(jié)點(diǎn)推進(jìn),。
電子產(chǎn)品因內(nèi)部指令執(zhí)行、系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換,、用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等需求,,必須配置中小容量的代碼存儲(chǔ)器以實(shí)現(xiàn)低功耗存儲(chǔ),在這方面,,NOR Flash是不可或缺的元器件,。按容量劃分,中小容量NOR Flash多用于TWS耳機(jī),、手機(jī)中的AMOLED,,TDDI等消費(fèi)電子領(lǐng)域,大容量 NOR Flash多用于汽車(chē)電子,、5G基站和工業(yè)控制等領(lǐng)域,。
與NAND Flash相比,,NOR Flash容量小、擦寫(xiě)速度慢,,在智能手機(jī)興起時(shí)期,,其市場(chǎng)規(guī)模曾一度萎縮,但隨著2016年蘋(píng)果推出AirPods系列的TWS耳機(jī)后,,NOR Flash市場(chǎng)隨著可穿戴設(shè)備的興起而復(fù)蘇,,據(jù)CINNO Research統(tǒng)計(jì),2017年全球NOR Flash市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到24.1億美元,,在TWS耳機(jī),、物聯(lián)網(wǎng)、汽車(chē)電子等新興應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)下,,NOR Flash需求不斷提升,,預(yù)計(jì)2022年達(dá)到37.2億美元,,并將保持每年10%左右的增長(zhǎng)速度,,有望在2026年達(dá)到42億美元的市場(chǎng)規(guī)模。
全球NOR Flash市場(chǎng)主要由華邦,、旺宏,、兆易創(chuàng)新、賽普拉斯(已被英飛凌收購(gòu))和美光主導(dǎo),。由于NOR Flash市場(chǎng)規(guī)模相對(duì)較小,,2017年以來(lái),美光,、賽普拉斯等紛紛退出中低端市場(chǎng),,產(chǎn)能讓位于高毛利的大容量NOR Flash或DRAM、NAND Flash業(yè)務(wù),,這給中國(guó)廠商提供了商機(jī),,特別是兆易創(chuàng)新,其市占率已達(dá)到18%,,進(jìn)入了全球前三,,普冉位列全球第六。
兆易創(chuàng)新已經(jīng)開(kāi)發(fā)出2Gb的超大容量NOR Flash產(chǎn)品,,能夠滿足汽車(chē)電子,、5G基站、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的存儲(chǔ)需求,。其它中國(guó)本土企業(yè),,如普冉、東芯,、恒爍等,,通過(guò)中小容量產(chǎn)品切入TWS耳機(jī)等消費(fèi)電子市場(chǎng),,不過(guò),這些企業(yè)在汽車(chē)電子等高附加值應(yīng)用領(lǐng)域鮮有量產(chǎn)產(chǎn)品,。
EEPROM
EEPROM全稱為Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory,,是一種小容量、可反復(fù)擦寫(xiě)的非易失性存儲(chǔ)芯片,。EEPROM在斷電情況下仍能保留所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù),,可以在計(jì)算機(jī)或?qū)S迷O(shè)備上擦除已有信息重新編程。
與NOR Flash相比,,EEPROM適于更低容量(1Kb-1Mb),、需要高頻修改的存儲(chǔ)應(yīng)用,如汽車(chē)電子,、智能手機(jī)攝像頭模組,、智能電表、醫(yī)療監(jiān)測(cè)儀等,。成本方面,,當(dāng)單個(gè)容量低于1Mb時(shí),EEPROM的成本低于NOR Flash,。
2021年,,全球EEPROM芯片銷(xiāo)售額約為8.34億美元,同比增長(zhǎng)5.17%,。
消費(fèi)電子是EEPROM最大的應(yīng)用市場(chǎng),,其次是汽車(chē)電子和工業(yè)控制。具體來(lái)看,,智能手機(jī)攝像模組是EEPROM最大的應(yīng)用市場(chǎng),。近些年,多攝像頭手機(jī)不斷涌現(xiàn),,預(yù)計(jì)2023年的手機(jī)攝像市場(chǎng)會(huì)有55.25億個(gè)EEPROM的需求,,其中,約21.03億個(gè)用于多攝像頭(三個(gè)及以上),,27.93億個(gè)用于雙攝像頭,,單攝像頭對(duì)EEPROM的需求占比將減少至11.38%??傮w來(lái)看,,手機(jī)攝像頭數(shù)量的提升,帶動(dòng)了鏡頭參數(shù)存儲(chǔ)的需求,,推動(dòng)著EEPROM在攝像頭模組中的需求量快速提升,。
與消費(fèi)類(lèi)設(shè)備相比,車(chē)用對(duì)EEPROM的要求更高,,需要具備更高的可靠性,、更強(qiáng)的溫度適應(yīng)能力,。
全球EEPROM市場(chǎng)主要由意法半導(dǎo)體(ST)、Microchip,,以及中國(guó)的聚辰半導(dǎo)體主導(dǎo),。
與ST、Microchip相比,,中國(guó)本土企業(yè)在EEPROM領(lǐng)域的專注度更高,,能夠進(jìn)行集中的技術(shù)和資源投入,更加靈活,、敏銳地捕捉到客戶需求并快速作出響應(yīng),,形成了穩(wěn)定的供貨能力,聚辰已成為智能手機(jī)攝像頭EEPROM的領(lǐng)先企業(yè),,已達(dá)到年供貨量近10億個(gè)的水平,。
在汽車(chē)電子應(yīng)用領(lǐng)域,隨著國(guó)產(chǎn)汽車(chē)的崛起,,以及ADAS,、BMS電池管理等新能源車(chē)衍生出的新應(yīng)用,國(guó)產(chǎn)EEPROM的市場(chǎng)份額不斷提升,。目前,,聚辰已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外眾多Tier1和Tier2企業(yè)的供應(yīng)商,,客戶包括比亞迪,、吉利、特斯拉,、現(xiàn)代,、豐田、保時(shí)捷,、大眾等知名汽車(chē)品牌,。
結(jié)語(yǔ)
在巨量的存儲(chǔ)器市場(chǎng),與國(guó)際大廠相比,,中國(guó)本土存儲(chǔ)器廠商話語(yǔ)權(quán)普遍較弱,,但也涌現(xiàn)出了一批很受市場(chǎng)關(guān)注的企業(yè)。無(wú)論是大宗的DRAM和NAND Flash,,還是小宗的NOR Flash和EEPROM,,都有不斷擴(kuò)大市場(chǎng)份額的中國(guó)企業(yè)。
2023年,,由于市場(chǎng)需求普遍疲軟,,對(duì)各類(lèi)存儲(chǔ)器企業(yè)都是一個(gè)不小的考驗(yàn),在市場(chǎng)處于低谷期時(shí),,特別是在國(guó)際貿(mào)易受限的情況下,,對(duì)中國(guó)本土存儲(chǔ)企業(yè)而言,,意味著會(huì)有更多的潛在發(fā)展機(jī)遇。此時(shí),,需要更多的投入和堅(jiān)持,,以迎接明、后年市場(chǎng)的復(fù)蘇,。
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