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存储芯片拐点初现

2023-10-22吴新竹

证券市场周刊 2023年25期
关键词:海力士存储芯片存储器

吴新竹

受2020年疫情冲击以及5G手机、通用服务器等需求端的影响,存储芯片景气上行,于2021年到达周期顶点,尔后周期性回落,目前下行时间已持续超过1.5年。存储芯片价格持续下降,2022年四季度起,以美光、三星等为代表的海外龙头厂商下调资本开支,减少晶圆的供给,行业进入减产周期。2023年二季度,头部厂商库存呈下降趋势,周转速度提升,而价格降幅已达历史高点,各厂商利润收缩,下游需求的弱复苏导致周期底部拉长至2023年三季度,行业预计存储周期拐点将至。

随着存储安全上升至国家战略地位,海外大厂持续退出利基市场,国产厂商崭露头角,迎来成长良机。未来AI模型逐渐复杂化,将刺激更多的存储器用量,带动服务器DRAM、企业级SSD以及HBM的需求成长。

供给收缩 价格触底 

存储芯片每隔3-4年经历一轮周期,上行和下行周期均为1.5-2年,本轮下行周期自2021年四季度开始,持续时间已超过1.5 年。以DRAM芯片为例,2014年二季度、2017年四季度和2021年三季度是价格顶部,2016年二季度和2019年四季度是价格底部,本轮周期DRAM价格于2021年三季度见顶,目前下行周期持续时间已超过1.5年,2023年6月DRAM现货价格环比跌幅较小且明显趋缓,DDR4 4Gb的合约价格、DDR4 8Gb的合约价、DDR3 4Gb的现货价格均已跌破上一轮周期底部价格,本轮存储器周期底部渐近。

龙头厂商相继削减资本开支,成熟产品、新品投产放缓。据统计,三星电子、SK海力士、美光和西部数据2023年的资本开支同比下降19%,超过2019年的13%;旺宏电子、华邦电子和南亚科技2023年资本开支同比下降46%,超过2019年的34%。

铠侠自2022年10月起对日本四日市和北上市的NAND工厂减产30%,SK海力士在2022年四季度减少部分低利润及高库存产品的晶圆产能。2023年2月,西部数据宣布将把NAND闪存晶圆的产量减少到当时水平的30%。美光自2022年11月将DRAM和NAND晶圆产量减少约20%,近期又将开工率进一步减少至接近30%,预计减产将持续到2024年。三星电子2023年4月宣布减产计划,7月预计将DRAM存储器月产量削减至62万片,同比减少12%以上,创下公司2021年三季度以来DRAM产量的新低。

截至2023年7月6日,服务器、PC主流存储器产品以及手机主流存储器产品与2021年5月高点时比降价幅度在60%-70%,部分DRAM、3D NAND以及SLC NAND、DDR3、NOR Flash利基型存储产品已经跌破现金成本价。

需求弱复苏

存储芯片下游主要应用领域为服务器、手机和个人电脑等,2022年服务器出货量同比增长4.7%,手机出货量同比下降11.3%,个人电脑出货量同比下降22.9%。2023年一季度,前四大服务器厂商下调采购量,Dell及HPE等OEM厂商亦下调全年出货量预估,预计2023 年全年服务器整机出货量1383.5万台,同比减少2.85%。尽管2023年AI服务器的出货量将同比增长超过10%,但由于目前AI服务器占整体服务器的出货比例不及10%,短期内整体疲弱的态势仍将持续。

2023年二季度,全球PC出货量总计5970万台,同比下降16.6%,与前两个季度约30%的降幅相比有所收窄。手机市场需求持续疲软,受库存影响各厂商新机发布节奏放缓:舜宇光学科技2023年6月手机镜头出货量增长25.8%,环比下降3.7%,手机摄像头模组出货量同比增长29.3%,环比上涨6.7%;大立光6月营收环比增长2.6%,同比减少20.5%,反映出智能手机产业链复苏较弱。据调研,2023年一季度,全球智能手機出货量同比下滑13.2%至2.64亿部,二季度预计同比下滑6.4%至2.57亿部,2023年智能手机出货量预计下滑3.2%,2024年将恢复增长,增速或将达到6%。

虽然汽车存储市场占存储市场不到5%,其增速远超行业平均增速。2023年1-6 月,中国新能源汽车累计销量374.7万辆,同比增长44.1%;欧洲七国新能源乘用车销量达到100.1万辆,同比增长15.8%;美国新能源乘用车销量达到69.9万辆,同比增长52.6%。在汽车智能座舱、自动驾驶渗透驱动下,美光预计2025年一辆普通汽车所需的DRAM和 NAND容量将分别提高3倍和4倍。据预测,2021-2027年汽车存储市场将从43亿美元增加至125亿美元,对应复合增速为20%。

近期部分全球十五大半导体厂商公布了2023年二季报或业绩指引。SK海力士指出,一季度客户库存转为下跌趋势,二季度起存储器减产将使供应商的库存减少,二季度市场环境得到改善。三星则表示存储器业务的业绩相比上一个季度大幅度下滑,是持续库存调整和整体需求下降的结果,预计市场对半导体的需求在2023年下半年逐步恢复。美光二季度营收环比增长1.5%,一季度的库存周转天数从上季度的211天下降到164天,2023年二季度继续下降到161天,库存拐点显现;该公司认为,人工智能服务器对于内存芯片和存储芯片的市场拉动超预期,预计2023年底服务器端客户的库存水位达正常水平,存储器行业的收入低谷期已经过去,随着行业供需平衡逐渐恢复,预计利润率将会改善。

随着中国经济的数字化转型,国内对信息安全可靠和自主可控的需求不断增加,存储产品作为数据中心的重要组成部分,存储安全也上升到国家战略地位。目前中国存储需求占全球30%,自给率低于10%,利基存储市场合计超164亿美元,海外大厂持续退出,国产厂商崭露头角迎成长新机。

NAND Flash模组主控芯片是存储器的大脑,全球SSD主控芯片中门槛较高的企业级SSD占12.4%,工业级占3.7%,为国产厂商主要发力方向。A股上市公司产品已覆盖工规级SSD、车载 SSD及工业级内存模组等,应用于5G基站、智能汽车、智慧城市、工业互联网等领域。国产DDR4产品已经量产,17nm DDR5技术正在突破。随DDR5的渗透,DRAM模组在内存接口芯片基础上加入串行检测集线器、温度传感器以及电源管理芯片等配套芯片,其市场将由2021年7.1亿美元增至2027年约40亿美元,复合增速约为28%。

AI拉动下一代存储产品

DDR5在2022年的渗透率约为10%,2023年起有望加速渗透,行业预计2024年DDR5的渗透率将超50%。随着AI服务器市场规模增长,采用高容量存储器的客户在增加。为此,存储芯片厂商调整经营策略,如SK海力士决定以DDR5服务器DRAM和HBM等高性能DRAM、采用176层NAND的SSD、uMCP产品为中心进行销售。

SSD与嵌入式存储为NAND Flash模组的主要形式,研究机构预计2022-2028年SSD市场总规模将从290亿美元增至670亿美元,年均复合增长率为15%,其中企业级与行业级SSD为主增长点;DRAM模组DIMM主要增长来源为服务器,RDIMM出货量年复合增速将达15%,LRDIMM和其他服务器内存模组增速将达21%。

AI模型逐渐复杂化,将刺激更多的存储器用量,带动服务器DRAM、企业级SSD以及HBM的需求成长。数据显示,存储芯片在高性能、推理型、机器学习型服务器中的应用占比分别达到29%、25%和16%;AI服务器由GPU、DRAM、SSD、CPU等组成,目前服务器DRAM的普遍配置约为500-600GB,而AI服务器在单条模组上则多采用64-128GB,平均容量可达1TB以上,对DRAM容量需求是普通服务器的8至9倍,对NAND容量需求是普通服务器的3倍。随着数据密集化,数据中心向异构数据中心架构发展,未来单位服务器对应的存储器数量将倍增。

2023年,AI服务的快速扩张导致对高性能CPU、GPU和HBM的需求增加,HBM成本在AI服务器成本中占比约9%,单机平均售价高达18000美元;到2025年,HBM的市场规模有望快速增长至25亿美元。HBM市场被海力士、三星和美光三大内存原厂占据,据报道,三星已经从英伟达和AMD等公司获得了额外的HBM订单,三星的HBM产品仍拥有50%以上的市场份额,三星电子将投资1万亿韩元扩大其HBM的产能,到2024年,HBM3和HBM3P等产品将产生利润。SK海力士计划投资约1万亿韩元以增强利川工厂的HBM产能。

据观察,1万亿韩元将是最低投资规模,未来三星和SK海力士预计将进一步扩大投资规模。

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