中國存儲行業(yè)景氣度高預(yù)計存儲器行業(yè)總量379億元NOR-Flash增量規(guī)模大行業(yè)前景廣闊

中國存儲行業(yè)景氣度高，預(yù)計存儲器行業(yè)總量379億元，NOR-Flash增量規(guī)模大，行業(yè)前景廣闊

一、存儲器行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著智能制造的發(fā)展，我們的生活正在改變，圖像識別、語音識別、人機大戰(zhàn)、智能機器人、深度學習、自動駕駛等應(yīng)用層出不窮，數(shù)據(jù)作為這些技術(shù)的核心力量，也處于爆炸式增長的階段。2018年，全球生產(chǎn)的全部閃存容量為0.25ZettaBytes。而2019年全球預(yù)計數(shù)據(jù)總量40ZettaBytes。2025年全球數(shù)據(jù)將有175ZettaBytes的總量。如此驚人而又龐大的數(shù)據(jù)量，半導(dǎo)體存儲器將具有極大的市場。所有的現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中都使用存儲器結(jié)構(gòu)層次來使得軟件和硬件互相補充，一般而言，從高層往底層走，存儲設(shè)備變得更慢、更便宜和更大。

目前，市場上主流的存儲器呈現(xiàn)三強鼎立的局面。由于上半年價格的暴跌，全球存儲器市場在2016年整年里同比下降1%，2017年起市場將整體"回暖"，2020年其市場規(guī)模將達1000億美元。

存儲器是計算機系統(tǒng)中的記憶設(shè)備，用來存放程序和數(shù)據(jù)。計算機中全部信息，包括輸入的原始數(shù)據(jù)、計算機程序、中間運行結(jié)果和最終運行結(jié)果都保存在存儲器中。它根據(jù)控制器指定的位置存入和取出信息。有了存儲器，計算機才有記憶功能，才能保證正常工作。按用途存儲器可分為主存儲器(內(nèi)存)和輔助存儲器(外存),也有分為外部存儲器和內(nèi)部存儲器的分類方法。外存通常是磁性介質(zhì)或光盤等，能長期保存信息。內(nèi)存指主板上的存儲部件，用來存放當前正在執(zhí)行的數(shù)據(jù)和程序，但僅用于暫時存放程序和數(shù)據(jù)，關(guān)閉電源或斷電，數(shù)據(jù)會丟失。

存儲器是現(xiàn)代信息技術(shù)中用于保存信息的記憶設(shè)備。其概念很廣，有很多層次，在數(shù)字系統(tǒng)中，只要能保存二進制數(shù)據(jù)的都可以是存儲器;在集成電路中，一個沒有實物形式的具有存儲功能的電路也叫存儲器，如RAM、FIFO等;在系統(tǒng)中，具有實物形式的存儲設(shè)備也叫存儲器，如內(nèi)存條、TF卡等。在計算機的運算過程中，輸入的原始數(shù)據(jù)、計算機程序、中間運行結(jié)果和最終運行結(jié)果都會保存在存儲器里，可以說存儲器是現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展的核心部件之一。

國內(nèi)智能計量市場上，智能電表年產(chǎn)量接近1億臺/年，智能燃氣表年需求量大約2000萬臺。

由于中國擁有龐大內(nèi)需市場優(yōu)勢，目前已成為全球最大集成電路消費市場。中國集成電路產(chǎn)業(yè)是獲得中國政府大力支持的一個戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，歷年集成電路設(shè)計公司規(guī)模持續(xù)增長及設(shè)計能力顯著提升。盡管中國集成電路設(shè)計公司的平均規(guī)模仍落后于世界頂尖的集成電路企業(yè)，但差距已日益縮小。

但是存儲器作為我國集成電路產(chǎn)業(yè)中占比最大的領(lǐng)域之一，勢必會在我國信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展中扮演極為重要的角色，而云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域的布局，集成電路相關(guān)政策的發(fā)布，更是為存儲器產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了市場、政策等基礎(chǔ)。

由于存儲器產(chǎn)品的特殊性，它的設(shè)計相對簡單，因此產(chǎn)品的線寬、產(chǎn)能、成品率與折舊，成為成本的最大項目。任何新進者，由于產(chǎn)能爬坡，折舊等因素幾乎無法與三星等相匹敵，所以即便舍得投入巨資，恐怕也難以取勝，其中還有專利等問題。

中國半導(dǎo)體業(yè)面臨艱難的抉擇，現(xiàn)實的方案是可能在處理器(CPU)與存儲器兩者之中選一，眾所周知，處理器己經(jīng)投入近20年，龍芯的結(jié)果是有成績，但是難予推廣應(yīng)用。所以只能選擇存儲器是眾望所歸，僅是感覺難度太大，多數(shù)人在開始時表示猶豫而己。如今“木己成舟”，只能齊心協(xié)力，努力拼搏向前。

《2020-2026年中國存儲芯片行業(yè)市場專項調(diào)查及投資盈利分析報告》顯示：預(yù)期最困難的是第二個難關(guān)，開始產(chǎn)能的爬坡，以及拼產(chǎn)品的成本與價格階段。它們兩者聯(lián)在一起，當成本差異大時，產(chǎn)能爬坡的速率一定會放緩，很難馬上擴充產(chǎn)能達到50，000-100，000片。因為與對手相比較，在通線時產(chǎn)能僅5，000至10，000片，對手己是超過100，000片，它的成品率近90%，而可能在70-80%。三星己經(jīng)64層3DNAND量產(chǎn)，可能尚在32層，它的折舊在30%，或者以下，而可能大於50%，以及它們的線寬尺寸小，每個12英寸硅片可能有900個管芯，而中國僅800個，或更少等。所以不容懷疑成本差異是非常明顯，要看國內(nèi)企業(yè)從資金方面能夠忍受多長時間的虧損。

二、存儲行業(yè)景氣度高：NOR-Flash增量大，DRAM打開業(yè)務(wù)天花板

（一）、半導(dǎo)體存儲領(lǐng)域產(chǎn)品總梳理

半導(dǎo)體存儲從應(yīng)用上劃分又可分為隨機存儲存儲器（RandomAccessMemory，縮寫RAM），只讀存儲器（Read-OnlyMemory，縮寫ROM）。

RAM：RAM又稱主存，是與CPU直接交換數(shù)據(jù)的內(nèi)部存儲器。除刷新時，RAM工作時可隨時以較高速度從任一地址讀寫數(shù)據(jù)。與ROM相比，RAM最大特點在于數(shù)據(jù)的易失性，一旦斷電數(shù)據(jù)不能保存，因此通常作為操作系統(tǒng)或其他正在運行中程序的臨時數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)或存儲中間結(jié)果。

進一步可將RAM分為動態(tài)隨機存儲（DynamicRandomAccessMemory縮寫DRAM）和靜態(tài)隨機存儲（StaticRandom-AccessMemory,縮寫SRAM）。DRAM每個存儲單元由一個電容和一個晶體管組成，通過電容內(nèi)存儲數(shù)據(jù)的多寡表示二進制bit是0還是1。其工作原理決定DRAM只能將數(shù)據(jù)保存較短時間，并需按時刷新以克服漏電問題。從傳輸速度來看，DRAM在10~100ns量級，慢于SRAM,但仍然快于ROM。DRAM具備集成度高，低功耗，低成本，體積小等顯著優(yōu)勢，通常作為讀寫頻繁的程序內(nèi)存或容量較大的主存儲器，如智能手機，服務(wù)器內(nèi)存等。SRAM單元結(jié)構(gòu)由六管NMOS或OS構(gòu)成，通過觸發(fā)器存儲數(shù)據(jù)。與DRAM相比，SRAM最大特點是只要充電即可將數(shù)據(jù)恒常保存，不需周期性更新；但SRAM在電力供應(yīng)停止后仍會丟失數(shù)據(jù)（即volatilememory），與ROM有根本不同。SRAM是目前讀寫速度最快的存儲設(shè)備,但集成度較低，價格昂貴，多用于CPU的一級緩存，二級緩存(L1/L2Cache)。

FlashROM又可分為NOR-Flash和NADNFlash。NOR和NAND都是將浮柵場效應(yīng)管作為基本存儲單位，存儲單元又分為三端器件，即源級，漏級和柵級。柵級為復(fù)合結(jié)構(gòu)，與外界電源接觸的是控制柵極，不接觸的為浮柵?？刂茤排c浮柵，浮柵與硅襯底之間有二氧化硅絕緣層，以保護柵極中電荷不泄露。NAND作為電壓控制器件，其讀寫基于隧穿效應(yīng)，通過對控制柵施加足夠正電壓使電流隧穿浮柵與硅襯底之間絕緣層，穿過后的電子形成“記憶“效應(yīng)，通過充電實現(xiàn)以頁為單位的數(shù)據(jù)寫入，放電實現(xiàn)以塊為單位的數(shù)據(jù)擦除。NOR閃存擦除數(shù)據(jù)同樣基于隧穿效應(yīng)，只是采用熱電子注入方式（電流從浮置柵極到源極）。

NOR最小讀寫單位是“字節(jié)”，擦除仍要按塊來擦，成本限制下不易做到大容量，一般小容量NOR讀寫速度在120ns量級，寫入較慢。由于NOR數(shù)據(jù)線和地址線分開，可實現(xiàn)隨機尋址功能，且支持片上執(zhí)行代碼（XIP：executeinplace），即應(yīng)用程序直接在閃存內(nèi)運行而無需讀取到RAM系統(tǒng)，因此適用于開機就要執(zhí)行的代碼存儲。

NOR多應(yīng)用在PC的開機啟動系統(tǒng)BIOS，功能機開機啟動系統(tǒng)，車載系統(tǒng)等。NAND以頁為單位讀取數(shù)據(jù)，塊為單位擦除數(shù)據(jù)（NOR沒有頁）。NAND數(shù)據(jù)線和地址線復(fù)用，不能像NOR一樣實現(xiàn)隨機尋址，因此讀取速度比NOR慢，但寫入和擦除速度更快。NAND內(nèi)部電路更為簡單，數(shù)據(jù)密度大，體積更小，成本更低，目前多作為大容量存儲，最常見應(yīng)用是嵌入式系統(tǒng)采用的DOC（DiskOnChip）和通常用的"閃盤"。

按照每存儲單元存儲bit個數(shù)不同，NAND可分成SLC，MLC和TLC三類，每單位分別存儲1/2/3bit。每單位bit數(shù)增加不僅使設(shè)計難度增加，還使每個狀態(tài)所分得電壓減少，所有狀態(tài)以極小的電壓區(qū)隔，電壓區(qū)隔越小越難控制，同時干擾也越復(fù)雜，導(dǎo)致讀寫性能下降，壽命變短，可靠性降低等問題，相應(yīng)成本也會降低。目前市場上也出現(xiàn)了QLC，容量更大，壽命更短，理論上擦寫150次。從應(yīng)用上看，現(xiàn)在高端SSD會選取MLC，SLC甚至QLC，低端SSD則選取TLC，SD卡一般選取TLC。

綜上，半導(dǎo)體存儲器雖然種類較多，但因性能和成本差別各有市場。NOR-Flash自NAND面世以來市場不斷被擠壓，但目前NAND替代已經(jīng)完成。受人口老齡化趨勢與收入結(jié)構(gòu)影響，功能機市場在日本、非洲、東南亞等國仍有廣闊市場，且在5G基站、AMOLED屏幕和物聯(lián)網(wǎng)的推動下，未來NOR-FLASH具備旺盛需求。SLC市場被MLC、SLC和QLC擠壓，但速度、可靠性和壽命等核心性能領(lǐng)先，在市場上具備不可替代性，常用作企業(yè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)存儲。目前SLCNAND在網(wǎng)絡(luò)通訊、語音存儲、智能電視、工業(yè)控制、機頂盒、打印機、穿戴式設(shè)備等方面得到廣泛應(yīng)用。

（二）、NOR-Flash行業(yè)景氣度提升

1、需求端：下游需求多樣，行業(yè)景氣度提升

NOR-Flash去年經(jīng)歷行業(yè)低谷后，今年市場快速回溫。2018-2023年功能機市場將持續(xù)增長，繼續(xù)為NOR-Flash筑底需求。此外伴隨5G建設(shè)及AI-IoT等技術(shù)發(fā)展，下游客戶出現(xiàn)TWS、汽車電子、AMOLED/TDDI屏幕等大批新增需求，助力行業(yè)邁入上行周期。

TWS高速成長帶來行業(yè)最大紅利。TWS市場如日中天，未來市場增幅巨大。TWS(TrueWirelessStereo)耳機即真無線藍牙耳機,由主耳機通過無線方式向副耳機傳輸音頻信號，左右兩個耳機通過藍牙組成立體聲系統(tǒng)，其優(yōu)勢在于完全解決物理線材束縛，便攜性與功能多樣性大幅提升。在藍牙5.0技術(shù)和智能無孔化趨勢的共同推動下，TWS市場增幅巨大根據(jù)統(tǒng)計TWS無線耳機的市場滲透率僅為15%，滲透率較低，因此受疫情影響極為有限。2020年仍然能夠維持高增長。預(yù)測2020年TWS無線耳機的出貨量將達到2.3億副，TWS無線耳機的市場滲透率僅15%，

NOR-Flash成TWS標配，享受行業(yè)最大紅利。TWS核心技術(shù)在于解決一對二音頻傳輸問題。蘋果設(shè)計方案是左耳機與手機一對一連接，連接時需要配對密碼，左耳機把密鑰分享給右耳機，從而實現(xiàn)一對二連接效果。從對Airpods1.5代的拆解結(jié)果來看，每只Airpod搭載一顆高階128MNOR-Flash。伴隨功能不斷升級，2020年Airpodspro有望搭載256MNOR-Flash以存儲更高階代碼。由于蘋果對其設(shè)計方案進行專利封鎖，安卓廠家過去只能采取轉(zhuǎn)發(fā)方案，導(dǎo)致產(chǎn)品穩(wěn)定性降低，延遲提高，功耗增加等多種問題。但是在2019年前三季度，絡(luò)達、高通、華為依次實現(xiàn)技術(shù)突破，均配置NOR-Flash解決核心技術(shù)問題，為市場注入新一波成長動能。容量方面以三星TWS耳機GalaxyBuds為例，該耳機搭載華邦電64MbNOR-Flash，合理推測安卓陣營搭載NOR-Flash容量在4-64Mb之間。

智能手機屏幕：AMOLED/TDDI助NOR-Flash迎來第二春

AMOLED屏幕帶動小容量NOR-Flash需求。AMOLED屏幕是指以AMOLED材料為主的屏幕，是OLED主流技術(shù)，具備反應(yīng)速度較快、對比度更高、視角較廣等特點。AMOLED面板技術(shù)難度較高，容易出現(xiàn)亮度均勻性和殘像兩大難題，需要通過外部驅(qū)動電路感知像素的電學或光學特性并進行補償（De-mura）。因De-mura編碼整合進入驅(qū)動IC成本過高，必須外掛一顆8Mb或16Mb的NOR-Flash存儲DeMura所需的編碼。

AMOLED市場滲透率提升，可折疊趨勢帶來下游新需求。2018年蘋果和三星的AMOLED滲透率已高達63.2%和65.7%，但受制于產(chǎn)能和良率，整體市場滲透率不高。2019年受益全球面板廠商顯示技術(shù)，良率和產(chǎn)能規(guī)模改善，小米、vivo等品牌將AMOLED納入旗艦機。同時2019年三星推出第一款可折疊手機GalaxyFold引發(fā)柔性屏創(chuàng)新熱潮，帶來AMOLED屏幕新增量。2019年可折疊手機滲透率約為0.1％，對應(yīng)約150萬臺出貨量，2020年有望提升至0.7％，對應(yīng)約1000萬臺出貨量。AMOLED滲透率從2017年的17.7%增長至2019年的23.9%，預(yù)計到2020年超過LTPSLCD達到29.6%，未來仍有較大空間。

TDDI催生NOR-Flash又一需求。TDDI（TouchandDisplayDriverIntegration）指觸控與現(xiàn)實驅(qū)動器集成。傳統(tǒng)智能手機觸控和顯示功能由兩篇芯片獨立控制，而TDDI將觸控芯片和顯示芯片二合一，推動智能手機構(gòu)架進入新階段。TDDI技術(shù)支持無邊框設(shè)計及，有效提高屏占比，并兼具低成本、高集成度、顯示色彩更明亮,供應(yīng)鏈簡化等多重優(yōu)勢。TDDI觸控功能所需編碼容量較大，無法一并整合至芯片，需外掛一顆4-16Mb的NOR-Flash存儲所需分位編碼，并輔助TDDI進行參數(shù)調(diào)整。

全面屏趨勢驅(qū)動TDDI市場快速成長。三星2017年3月推出S8旗艦機，屏占比84%，得到不俗市場反饋，隨后蘋果推出iPhoneX點燃全球全面屏市場。目前，蘋果、三星、華為、小米、OPPO、索尼、LG等主流品牌都已采用全面屏設(shè)計，TDDI技術(shù)進入大規(guī)模量產(chǎn)時代。根2019年全球TDDI出貨量突破5億顆，滲透率達28%。

AI-IoT領(lǐng)域打造NOR-Flash市場潛力。物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術(shù)是指在通過互聯(lián)網(wǎng)等信息載體在所有行使獨立功能的物體之間實現(xiàn)萬物互聯(lián)，物聯(lián)網(wǎng)催生海量數(shù)據(jù)信息，AI對信息進行整合分析，兩項技術(shù)結(jié)合對下游應(yīng)用端產(chǎn)生革命性影響。NOR-Flash被認為是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備存儲數(shù)據(jù)信息首選，并觸及到大容量NAND市場。因為IoT應(yīng)用受系統(tǒng)成本以及設(shè)計尺寸的限制，通常會減小或者去除DRAM，NOR-Flash可直接讀取代碼完成芯片內(nèi)執(zhí)行，不用將代碼再讀到系統(tǒng)RAM中。而AI運算必須頻繁調(diào)動閃存內(nèi)的數(shù)據(jù)庫和算法，只有保證數(shù)據(jù)吞吐量才能使AI高效運行。高性能大容量SPINOR能以極高速度完成數(shù)據(jù)庫、代碼和算法讀取，并在整個過程中保證實時響應(yīng)。未來三年對NOR-Flash影響較為顯著且確定性最強的是汽車電子和智能家居領(lǐng)域。智能家居帶動NOR-Flash穩(wěn)健增長。2019年全球智能家居市場出貨量達8.8億臺，市場規(guī)模達1030億美元，同比增長12.5%。智能家居細分市場包括智能家電、智能照明、家庭安防、智能連接與控制多個領(lǐng)域，單個設(shè)備搭載單個NOR-Flash，容量在1-128Mb之間。

在汽車電子領(lǐng)域，ADAS車載系統(tǒng)帶來顯著NOR-Flash市場增量。ADAS即高級駕駛輔助系統(tǒng)，在汽車啟動后，高分辨率顯示屏需要在極短時間內(nèi)顯示儀表盤、導(dǎo)航地圖，以及可支持ADAS的后視攝像機畫面等高解析圖形，符合xSPI規(guī)范的8通道SPINOR-Flash的即時啟動特性可將整個過程縮短在1s以內(nèi)，解決當前ADAS系統(tǒng)緩慢上電問題。單個ADAS系統(tǒng)需搭載一顆或多顆32-128Mb容量的NOR-Flash,更高端ADAS系統(tǒng)需配置1Gb的NOR-Flash。據(jù)預(yù)測，2015-2021年ADAS系統(tǒng)將加速滲透，出貨量從8800萬單元增長至2.8億單元，年復(fù)合增長率高達28%。

5G基站需要大容量NOR-Flash。在無線基礎(chǔ)設(shè)施上，現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）以及互補式片上系統(tǒng)（SoC）得到了廣泛的應(yīng)用。由于NOR-Flash存儲器在初始響應(yīng)和啟動時提供高可靠性，讀取數(shù)據(jù)速度快，數(shù)據(jù)保存時間長達十年，因此被廣泛應(yīng)用到無線基礎(chǔ)設(shè)施中來配置FPGA和SoC，以快速啟動這些設(shè)備。此外NOR-Flash還具備兩個重要優(yōu)勢，其低功耗特性利于解決無線基礎(chǔ)設(shè)施戶外惡劣高溫環(huán)