存储器行业之DRAM专题研究：供需分析、市场主线、公司分析

（报告出品方/作者：长江证券，莫文宇，杨洋）

1数据基石—存储器

存储器（Memory）是用来存储数据、信息和各类程序软件的记忆部件。依据存储介质不同，可以分为半导体存储、磁性存储和光学存储；其中，半导体存储器是以半导体电路作为存储媒介、用于保存二进制数据的记忆设备，是市面上的主流存储器，具有体积小、存储速度快、存储密度高、与逻辑电路接口容易等优点；被广泛应用于各类电子产品中（无特别标注，下文所提及的存储器均特指半导体存储器）。存储器按照电源在关断后数据是否被保存可分为RAM（随机存储器）、ROM（只读存储器）和新型RAM（基于新材料研制而成，尚未实现商业化）。

存储器是半导体的支柱产业、其庞大的市场体量能够较大程度上影响到半导体行业的景气波动（存储器的周期性波动高于半导体行业）；据WSTS统计数据显示，2020年全球存储器市场规模达1174.82亿美元，在半导体中的占比达26.68%；同时，在服务器等需求持续增长下，WSTS预测存储芯片在半导体中的规模和占比将持续加大，2021年预计可达1581.61亿美元，占比28.60%。

尽管存储器产品品类众多，但从产品营收贡献的角度来看，DRAM和Flash（NAND、NOR）的营收占比超95%。因此，对存储器行业进行跟踪分析时，往往仅需对DRAM和Flash展开研究即可。系列报告在开篇将对存储行业的基本特征展开分析，后续将主要围绕DRAM和Flash展开详细描述。

2存储器是垄断、产品标准化、重资产、强周期的行业

存储器行业的特征可以概括为如下：1、行业高度垄断；2、产品标准化程度高、同类产品可替代性强、用户粘性较低，技术进展趋缓；3、IDM的生产模式，资本投入大，规模效应显著；4、需求量大、强周期属性（产品价格、市场规模的周期性波动显著）。

行业高度垄断化

全球存储器行业呈现出寡头垄断的竞争格局。其中，DRAM市场以三星、美光、海力士三分天下，2020年三大厂商占据了94%的市场份额；NAND市场的垄断力稍逊，以三星、Kioxia、西部数据、美光、海力士、Intel六家公司垄断市场（其中Kioxia和西部数据共用产线），2020年六家公司共占据99%的市场份额。

产品高度标准化、技术进展趋缓

IDM的生产模式，重资本投入

IDM模式（IntegratedDeviceManufacture，垂直整合制造）：覆盖产业链的设计、制造、封装测试等所有环节，厂商拥有集成电路设计部门、晶圆厂、封装测试厂，可自行设计、生产、封测芯片产品，拥有自有品牌。IDM的生产模式的优点在于能够将研发和生产的过程紧密结合在一起，大大缩短从设计到制造的时间。对存储龙头的生产模式进行分析，可以发现龙头均采用IDM的模式。我们认为，存储器行业有着很强的技术和生产壁垒，而产品高度标准化、同类产品可替代性强的特征需要厂商能够灵活调整产品结构、大规模生产形成规模优势，这也是龙头选择IDM进行生产的核心所在。

对存储市场规模和龙头厂商的盈利能力进行分析可以发现，存储器行业具有很强的周期性，龙头公司的盈利能力在不同年份下也有着较大的波动性。我们认为价格的“暴涨—暴跌”变化是存储器行业强周期的关键所在，强周期性也致使企业盈利能力在不同年份具有显著的差异性。

3DRAM——市场规模最大的存储器

DRAM（动态随机存取存储器，主要特指SDRAM）是存储器细分产品中的营收占比最大的产品，据ICInsight预测，2021年DRAM在存储行业的营收占比将达56%。DRAM基本存储单元由一个晶体管和一个电容（1T1C）构成，由于存储单元较为简单，因此DRAM可以实现很高的存储密度和容量，被广泛应用在主机内存上。

正如我们前文所述的存储器行业特征，DRAM行业是极具周期性。从市场规模来看，近年来，DRAM市场规模在波动中实现了持续成长；展望未来，我们认为随着5G、云计算、AIoT的快速发展，DRAM的需求量有望保持高速增长。从市场玩家的角度来看，重资产投入的IDM生产模式叠加“暴涨-暴跌”周期性波动所带来景气下行期的巨幅亏损促成行业玩家在持续缩减，当前DRAM行业以三星、海力士和美光瓜分天下。

4DRAM主要产品品类

DRAM按照产品分类主要分为DDR、LPDDR（低功耗）和GDDR，其中DDR主要应用于服务器和PC端、LPDDR主要应用于手机端、GDDR的主要应用领域为图像处理领域。从市场的角度划分，可以将DRAM分为主流DRAM和利基型DRAM，其中主流DRAM市场的玩家为三星、美光和海力士，国内DRAM大厂长鑫存储的定位也在主流DRAM市场；利基型DRAM市场的玩家相对更为分散，除了三星、美光、海力士之外(逐渐退出该市场)，还包含南亚、华邦和兆易创新、北京君正等公司。

DDRSDRAMDDR是使用最广、最为常见的DRAM，其主要应用领域在于服务器和PC市场。DDR1-DDR5是由固态技术协会制定的产品标准，从产品标准的更新时间来看，DDR的产品标准更新进程较慢，大约每4~5年才会更新一代；具体而言，从DDR1到DDR5，DDR的能耗越来越低，传输速度越来越快、存储容量也越来越大；从制程工艺的进展来看，DDR在步入20nm以内的制程后，在制程上的突破进展呈现放缓趋势。目前，DDR最新的工艺制程是基于EUV的10nm级制程。

DDR5——最新DDRSDRAM标准

固态技术协会(JEDEC)于2020年7月发布其下一个主流存储器标准DDR5SDRAM的最终规范，这是计算机存储器开发进入新的重要里程碑。与DDR4相比，DDR5再次扩展了DDR内存的功能，使峰值内存速度提高了一倍，同时也大大增加了内存大小。2021年，基于DDR5模组已在服务器、PC等下游应用中投入使用。DDR5的变化如下：双通道架构提升内存访问效率。DDR4DIMM具有72位总线，由64个数据位加8个ECC位组成。DDR5每个DIMM具有两个通道，每个通道均为40位宽：32个数据位和8个ECC位。虽然DDR5数据宽度相同（总共64位），但具有两个较小的独立通道可提高内存访问效率。

更长的突发长度。DDR4的突发长度为8，DDR5的突发长度将扩展到16，以增加突发有效负载。突发长度十六（BL16）允许单个突发访问64字节的数据，显著提高了并发性，并通过双通道提高内存效率。

On-dieECC（纠错码）。面对更高的容量和速度以及更小的工艺技术，DRAM内存阵列出现单位错误的可能性会增加。为进一步改善内存信道，DDR5DRAM配备额外的存储器，只用于ECC存储（DDR5DRAM为每128位数据额外设置8位的ECC存储空间）。

On-DIMM（模块）电源体系架构。对于DDR5DIMM，电源管理从主板移至各个DIMM，DIMM负责其自身的电压调节需求。通过对电源进行更好的On-DIMM控制来帮助实现信号的完整性和降噪。

工作电压降低至1.1V，转化为更低的功率。使用DDR5时，DRAM和缓冲芯片注册时钟驱动器（RCD）电压从1.2V下降至1.1V。

DDR5支持更高容量。DDR4在单芯片封装的最大容量为16Gb，DDR5单个裸片的存储密度可达64Gb。

英特尔、AMD支持DDR5处理器的发布和加速使用，助力DDR5渗透率提升。PC处理器方面，英特尔支持DDR5的AlderLake第12代CorePC处理器已量产出货，AMD也即将发布支持DDR5内存的Rembrandt处理器；服务器处理器方面，英特尔新一代SapphireRapids处理器和AMD使用Zen4架构Genoa及Bergamo处理器均支持DDR5内存。我们认为，随着英特尔和AMD新款处理器的陆续推出，DDR5的渗透率将持续提升。

LPDDRGDDR

LPDDR(低功耗双倍速率同步动态随机存取存储器)是指拥有比同代DDR内存更低功耗和更小体积的DRAM，该类内存芯片广泛应用于移动式电子产品，又被称之为mDDR。我们认为，随着手机、平板电脑等移动市场的持续爆发增长，LPDDR正不断更新迭代。从LPDDR1到LPDDR5，每一代的时钟速度都翻了一番，电源效率（每个带宽的功耗）也得到了改善。与DDR、GDDR相比，LPDDR的电压更低，功耗更小。

GPDDR(GraphicMemory)：GPU是专于并行处理数据的处理器。每个处理器核配置一个存储芯片，创建能并行处理的通道。因此在多核架构的图像处理器，每个存储芯片的带宽决定系统的性能。带宽越大，性能越好。为此，业界开发出能适用于并行操作应用程序的图形双倍数据速率（GDDR）存储器。多年来，随着对更大带宽的需求不断上升，GDDR显存经历了GDDR2、GDDR3、GDDR4、GDDR5和GDDR6的演进过程。与DDR、LPDDR相比，GDDR的带宽更高。

5DRAM供需分析

DRAM是一个产品高度标准化、价格波动性显著的行业，而价格的变化往往进一步带动企业利润率的持续变化。因此，对于其供需变化和未来景气度及价格展望的研究预判是对该行业进行投资的核心基础。下文将对DRAM历史价格、主流DRAM和利基型DRAM市场逐一展开研究。

6历史价格呈现周期性波动

DRAM的价格呈现周期性波动。每一次持续性长时间的价格下降，都会迎来新一轮价格上升期。对2008年以来DRAM的几轮周期进行复盘总结如下：

每一轮价格的上涨基本为需求导向型（即：需求端的增长导致短期供不应求，产品价格持续上扬）；每一轮的价格下跌基本为供给导向型（即：原厂扩产带来产品短期供过于求，价格持续走跌）；

DRAM每一轮涨跌周期基本在3年左右（1年左右的上涨周期+2年左右的下跌平滑期），我们认为这也基本符合晶圆厂“投资建设——量产——产能爬坡”的时间周期规律；

本轮DRAM周期中价格更为坚挺，主要原因为：随着5G、人工智能、物联网等的持续发展，全球数据量呈现出爆发式增长，存储需求强劲；叠加供给端DRAM行业出清后仅剩三大主要玩家，行业产能的扩张更为合理（很难再次出现历史上的盲目扩张行为），因此，价格相较以往更为坚挺。

7供需分析乐观看待主流市场DDR5产品

主流DRAM产品是指当前市场上被广泛销售的DDR4-5、LPDDR4-5、GDDR5-6等产品型号，该市场占据了DRAM行业绝大多的市场份额，行业主要玩家为三星、美光、海力士；主流DRAM产品大规模应用在PC、手机、服务器和GPU等领域；其行业景气度受供给和需求两端的影响；此外，行业代际之间的演变如从DDR4向DDR5的渗透也影响着细分产品的价格走向。因此，在研究该市场时，需要持续追踪行业供需变化和产品代际演变的趋势。

供给端分析：

产能情况分析：2122年DRAM增量不大。具体产线及产能爬坡情况而言，2021年DRAM产能有一定比例的提升（新设产线有海力士1条线和美光2条线、此外三星、长鑫各有1条老产线有一定程度的产能增加），而21年DRAM产能的提升也是DRAM本轮价格出现较大波动性的核心所在；22年DRAM新增产线1条。

需求端分析：

8供需分析持续看好利基型DRAM的发展

利基型DRAM市场是一个小众（市占率不足一成）、动态的成熟产品市场，现有产品规格主要包括DDR1-DDR3全系列内存容量产品以及逐渐转至利基市场的DDR4-4Gb。除了三大厂有较少一部分产品分布在利基型DRAM市场，该行业的主要玩家还包括中国台湾的南亚科技、华邦电子、代工厂力积电以及中国大陆的兆易创新和北京君正。

从需求端来看，利基型DRAM主要应用于TV、安防以及消费类电子领域；现阶段由于汽车的智能化程度尚浅，因此对DRAM的速度要求不如PC、手机和服务器，更侧重于DRAM工作状态的稳定性，因此当前车规级DRAM主要使用成熟制程进行生产。由于利基型市场下游应用领域广泛、因此行业需求的周期性波动相对较小，呈现出稳定增长的局面。

从供给端来看，随着三星将利基型DRAM产线向CMOS产品的生产转移，DRAM主流厂商的利基型产品供给将有所收缩；利基型DRAM的IDM厂商主要是中国台湾的南亚科技和华邦电子，而产能规划上华邦电在2023年之后才陆续有新产能的开出；因此，利基型DRAM的产能增长相对更为缓慢。在有效新开产能不多的背景下，随着利基型DRAM需求的稳定增长，我们持续看好利基型DRAM市场的发展。

9DRAM投资分为主流和利基型产品市场两条主线

通过对前文进行分析，我们认为DRAM行业的投资逻辑可以分为主流和利基型DRAM两条主线进行：

主流产品方面：因其技术壁垒较高、且价格波动和市场体量大，拥有自主产能的厂商在进行产品生产时，能够更快速的实现新品的研发推出、更灵活的依据下游需求的变化调整不同规格产品之间的产能；因此，在对该市场进行投资时，优选资金雄厚、拥有核心专利和优秀研发团队的IDM公司。

利基型产品市场方面：相较于主流产品市场，利基型DRAM市场下游需求的周期性波动较小，板块内相关公司的营收体量较小；但从产品迭代的推进，随着主流市场向DDR5的推进，DDR44Gb等小容量规格正逐渐转至利基市场；因此，对利基DRAM行业进行投资时，产品制程规格更为先进、产能有所保障、营收增速有望持续增长的公司更具投资价值。

10中国大陆DRAM公司分析

当前，半导体产业链仍旧处于全球一体化的产业发展阶段；其中得益于其庞大且优秀的人才储备和创新生态系统，美国在技术密集型领域如设计、EDA/IP和先进的制造设备等领域遥遥领先；半导体第一、二次的产业转移和各个国家地区的产业扶持政策，则助推了日本、韩国和中国台湾地区在材料、制造等领域的强势发展；而对于起步较晚的中国大陆目前仅在封测领域具有一定意义上的比较优势；就存储器市场而言，我国国产存储产品严重依赖于进口。

作为关系国民经济和保障国家安全的基础性、先导性、战略性产业，国产化是半导体行业的长期发展路径。在半导体国产替代的背景下，我国存储产业发展得到了国家、政府的大力扶持，采用IDM模式生产主流DRAM产品的长鑫存储正是在国家产业基金的支持下投资成立的。当前，我国大陆DRAM优质标的包括兆易创新、北京君正等公司。

兆易创新：利基型DRAM营收有望迎来快速增长

兆易创新于2019年4月26日以可转股债权方式对长鑫存储投资3亿元，以期在业务方面与合肥长鑫发挥优势互补，并探讨DRAM产品销售、代工、以及工程端的多种合作模式；并于2019年9月，非公开发行股票募集资金用于DRAM芯片自主研发及产业化项目；项目开发目标为研发1Xnm级（19nm、17nm）工艺制程下的DRAM技术，设计和开发DDR3、LPDDR3、DDR4、LPDDR4系列DRAM芯片。公司现已成功推出DDR4产品，主要面向机顶盒、电视、监控、网络通信、平板电脑、智慧家庭、车载影音系统等诸多利基型市场。

公司计划在2022年持续推出自研DRAM新产品，在公司传统主营业务所积累的渠道优势下，持续开拓利基型DRAM市场。从公司与长鑫存储的关联交易情况来看，公司自研DRAM产品营收将实现快速增长。

北京君正：车规级存储芯片优质标的

ISSI是优质的车规级存储龙头。ISSI的主营业务为存储芯片（DRAM、SRAM和Flash）和模拟芯片，其中DRAM的营收占比超5成；在DRAM产品方面，北京矽成主要针对具有较高技术壁垒的专业级应用领域，类型涵盖16M、32M、64M、128M到1G、2G、4G、8G、16G等多种容量规格，能够满足工业、消费、通讯等级和车规等级产品的要求，具备在极端环境下稳定工作以及节能降耗等特点。产能方面，ISSI为中国台湾代工厂力晶科技（现更名为力积电）提供了融资租赁，从而持续保证DRAM产能的需求。