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集微咨詢:重回高成長軌道 全球存儲市場規模今年将創新高

作為電子系統的重要組成部分,存儲晶片在保證資訊存儲的可靠性與安全性方面承擔着關鍵作用。在經曆了短暫的增速放緩後,存儲行業有望在今年重回高成長軌道并在市場規模上創造新的紀錄。

大陸存儲産業起步較晚,嚴重依賴進口。但經過數年發展,如今已有相當的突破,逐漸打破海外企業的壟斷。在DRAM、NAND Flash、NOR Flash、EEPROM等主要存儲領域湧現出行業或細分市場的龍頭企業。

在後疫情時代的需求激增、産能緊缺,新應用市場不斷開拓等衆多因素的共同作用下,存儲行業呈現高景氣度,大陸相關存儲企業業績也是以而受益,去年營收都有顯著提升。

2021年底,集微咨詢(JW Insights)重磅推出了《中國半導體企業100強》排行榜單(以下簡稱“百強榜”),本文聚焦百強榜中主要的存儲企業,從技術發展、市場趨勢、競争格局等方面,分析國記憶體儲企業的現狀、機遇和挑戰。

一、存儲業重回高成長軌道

1、技術概述

存儲晶片又稱半導體存儲器,是應用面最廣、市場比例最高的內建電路基礎性産品之一,在內建電路市場中占據極為重要的地位。

根據功能、讀取資料的方式和資料存儲的原理,存儲晶片可分為易失性存儲晶片(Volatile Memory,VM,斷電後資料丢失)和非易失性存儲晶片(NVM,斷電後資料不丢失)。

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易失性存儲晶片常見的有DRAM(動态随機存儲)和SRAM(靜态随機存儲),通常和CPU一起使用,為CPU提供運算時中間資料的存儲。SRAM讀寫速度快、功耗小,但成本較高,一般用于高速緩存中,DRAM內建度高,一般用做記憶體。

非易失性存儲晶片包括Flash(閃存)和ROM(隻讀存儲器)。閃存晶片又分NAND Flash和NOR Flash兩種。NAND Flash容量大,主要用于大容量資料存儲;NOR Flash容量較小,通常用來存儲開機軟體程式。ROM目前應用最多的主要為EEPROM,存儲容量更小,通常用來存取少量的程式代碼。

目前,NAND、NOR及DRAM仍為市場主流存儲晶片。此外,如MRAM(磁阻存儲器)、RRAM(阻變存儲器)、PRAM(相變存儲器)、FRAM(鐵電存儲器)等新興存儲晶片技術也不斷發展。雖然這些技術各有優勢,但目前新型存儲器的成本及工藝難度較高,并未實作規模發展,短期内無法替代現有存儲技術的市場主導地位。

2、全球市場

根據世界半導體貿易協會(WSTS)的預測,全球半導體市場增長率将從2020年的6.8%上升到2021年的25.6%,達到5530億美元的市場規模,創下自2010年增長31.8%以來的最大增幅,其中最大的增長貢獻來自存儲。

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2021年,存儲晶片的市場規模達到1580億美元,達到與2018年高點相近的規模,占整個內建電路行業市場規模的比重達到35.05%,邏輯晶片、微處理器以及模拟晶片的市場規模占比分别為32.49%、16.82%和15.64%。這已是自2016年起,存儲晶片連續數年超越占比最大的邏輯電路,成為全球內建電路市場銷售額占比最高的分支。

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集微咨詢(JW Insights)認為,全球存儲晶片市場自2018年達到頂峰後近年來呈現下行趨勢,增長放緩。而伴随下遊應用領域疫情後的複蘇(資料中心、5G、汽車電子、工業)及産能供應、晶片漲價因素影響,2021年,全球存儲晶片市場将重回高成長軌道,并在2022年超越2018年的高點。

根據IC Insights預測,2021-2023年全球存儲晶片的市場規模将分别達到1,552億美元、1804億美元 及2196億美元,增幅分别達到22.5%、16.2%和21.7%。

在衆多存儲器晶片中,市場規模最大的仍是DRAM和NAND Flash,2021年全球DRAM市場規模約占整個存儲市場的56%(約 869 億美元),NAND Flash市場規模約占整個存儲市場的 41%(約636億美元),NOR Flash市場規模約占整個存儲市場的2%(約31億美元),其他存儲晶片(EEPROM、 EPROM、ROM、SRAM 等)合計占比為 1%(約16億美元)。

3、大陸市場

作為電子系統的“糧倉”、資料資訊的載體,存儲晶片在保證重要資訊存儲的可靠性與安全性承擔着關鍵作用,但目前大陸存儲晶片自給率較低,大量中高端晶片均通過進口擷取。

根據海關總署釋出的資料,2021年中國內建電路進口額27934.8億元。其中,存儲晶片進口金額已連續多年占據內建電路進口總額的三分之一左右,規模巨大。

大陸是全球最主要的存儲晶片消費市場之一,大陸存儲晶片市場已連續多年占據全球存儲晶片市場佔有率的50%以上。随着電子制造領域水準的不斷提升,5G、大資料、物聯網、汽車電子等新興應用領域的不斷湧現,催生了存儲晶片市場的巨大需求,近年來市場規模總體也保持較快增長。

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根據賽迪顧問的預計,2021年大陸存儲晶片的市場規模将達到5494億元。占全球存儲晶片市場佔有率的59%。

集微咨詢(JW Insights)認為,随着地緣政治影響的加劇,掌握自主可控存儲技術的重要性逐漸凸顯,未來國産替代的逐漸推進及內建電路自給率提升,大陸存儲晶片産業将迎來新的發展機遇。

4、競争格局

目前,全球儲存晶片市場主要被南韓、歐美以及台灣地區企業占據,頭部集中度高。海外廠商憑借先發優勢以及在終端市場的品牌優勢,占據了大部分市場佔有率。特别是在大容量,以及汽車、工控等技術領先及高利潤率領域,市場地位較為穩固。

大陸半導體存儲産業起步較晚,經曆幾年發展後,國内企業在存儲領域獲得突破。不僅在主流DRAM、NAND Flash領域加速追趕、在NOR Flash、EEPROM等領域也不斷獲得優勢。已出現在各個存儲領域與知名公司直接競争并突破海外技術壟斷的公司,并在技術上逐漸縮小與海外大廠的差距。

百強榜單中,涉及存儲領域的企業(IDM和Fabless)主要包括兆易創新、長江存儲、長鑫存儲、普冉股份、北京君正、聚辰股份,複旦微電、上海貝嶺、東芯股份、恒爍半導體等。其中,長江存儲、兆易創新、長鑫存儲分列十強中的第7、第8和第10位。

國記憶體儲企業多處于快速成長期,通過戰略規劃,主要從中小容量市場切入,營收和體量穩步增長後推進大容量研發。借助國内在內建電路産業政策、資本上的東風,以及國産替代機遇,有望迎來更大的發展空間。

二、DRAM迎接黃金10年

DRAM通過利用電容記憶體儲電荷的有無來代表二進制比特(b)來實作資料存儲,具有讀寫速度快的特點,常被用于系統硬體的運作記憶體,對系統中的指令和資料進行處理。

DRAM主要可以分為DDR(Double Data Rate)系列、LPDDR(Low Power Double Data Rate)系列和GDDR(Graphics Double Data Rate)系列、HBM(High Bandwidth Memory )系列。

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按下遊需求,DRAM可分為:

1)标準型DRAM,主要為DDR,運用于PC、伺服器等領域;

2)移動型DRAM,主要為LPDDR,針對智能手機、數位相機等低功耗場景;

3)利基型DRAM主要運用于液晶電視、數字機頂盒、紅藍光播放器、網絡通訊等産品;

4)GDDR一般會比對使用高性能顯示卡共同使用;

5)HBM,則是将多個DDR晶片堆疊在一起後和GPU封裝在一起,實作大容量,高位寬的DDR組合陣列。

随着雲計算、大資料的興起,伺服器的資料容量和處理速度在不斷提高,推動了DDR技術的更新疊代。憑借工藝制程的不斷微縮,使得産品的整體功耗呈現降低趨勢。

DRAM産品目前處在10-20nm工藝制造的階段。2021年開始三大記憶體廠商三星、海力士、美光陸續量産1αnm(10nm-12nm)的DRAM産品,預計10nm級的制程工藝在未來很長一段時間内将是DRAM的主流工藝水準。

目前市場上主流技術規範為DDR4和LPDDR4,國際上領先的DRAM産品已達到DDR5/LPDDR5。未來,DRAM産品會繼續向提升産品制程、提高産品性能的方向發展。

2、市場分析

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DRAM占據存儲晶片最大市場。根據IC Insights預測,2021年全球DRAM市場規模約占整個存儲市場的56%(約869億美元)。

DRAM市場佔有率較高主要系下遊應用領域廣泛,手機、計算機和伺服器等涉及資料裡的 電子裝置中均需配備DRAM,如智能手機中配置8Gb DRAM和128Gb NAND Flash,市場需求較高。

國金證券分析指出,受1αnm制程首次全面使用EUV光刻技術,AI伺服器系統對于HBM高頻寬記憶體需求增加、伺服器CPU加速疊代更新至5/3nm、DDR5/DDR6(比DDR4消耗更多産能)及L3/L5自動駕駛技術陸續上路等綜合因素影響,未來10年内DRAM市場,長期處于供給不足的狀态,營收複合增長率将達到21%-22%,預計DRAM記憶體産業将進入未來10年的黃金時代。

多年來,DRAM呈現寡頭壟斷的格局,三星、美光、海力士三家企業占據市場95%以上份額。

長鑫存儲代表大陸主流DRAM的技術水準,設計能力突出,定位大容納量标準型DRAM産品,現已推出19nm的DDR4/LPDDR4産品,系大陸首家,全球第四家采用20nm以下工藝的DRAM廠商,17nm的DDR5/LPDDR5記憶體晶片預計今年推出。前瞻産業研究院研究預測,随着産能的提升,預計2022年有望達到3%的市占率。

作為IDM企業,長鑫存儲被視為短期内中國DRAM産業完全國産替代唯一希望。最近釋出的合肥政府工作報告顯示,長鑫存儲2021年營收增長5倍。

3、利基型DRAM

近年來,随着三星、海力士等存儲大廠政策調整,陸續退出中低容量DRAM(産能轉移至CIS),南亞科、力積電等轉至邏輯代工,長鑫存儲主攻19nm/17nm低功耗手機大容量DRAM等,使得DDR2 512Mb/1Gb,DDR3 1-2Gb等中低容量DRAM需求超過供給。

受此影響,帶動利基型DRAM價格上漲,預計2021年全年利基型DRAM價格有望上漲超50%。

利基型DRAM約占總DRAM市場規模的8%-10%,約占60-80億美元的市場空間。預計2023年利基型DRAM将達到100億美元的市場規模,下遊應用主要包括消費類、汽車、工控領域。

利基型DRAM采用相對成熟的制程,以DDR3/LPDDR3為主。中小容量利基型DRAM主要應用于數字電視,平闆,光貓(單端口光端機)(全球年産1.7億台,國内1.1億台),路由器(國内年産2億台)、白電、網絡機頂盒等産品,市場空間大,需求較為穩定。

近年來随着智能音箱(2021年全球年産2億台,預計CAGR為30%)、掃地機(估計年産4000萬台)、智能監控等智能家居産品的應用與興起,AIoT裝置,5G基站,汽車電子等帶動全球利基型DRAM需求旺盛。

利基DRAM領域領先廠商為台灣地區的華邦電子與南亞科等,采用IDM模式,産品制程在20nm。百強榜單中,涉及DRAM領域的國内企業,普遍采用Fabless模式,并聚焦于DDR4/LPDDR4及以下的利基型DRAM産品市場。

4、大陸主要企業

兆易創新去年切入DRAM賽道,量産了首款自研19nm 4GB DDR4已于去年量産,長鑫存儲代工,實作設計、流片、封測、驗證的全國産化。目前正在研發17nm的DDR3,針對物聯網(機頂盒、路由器)、網絡攝像頭、電視、等消費類等場景,預計今年将貢獻營收。

集微咨詢(JW Insights)認為,憑借在先進制程上的挺進以及長鑫存儲在産能上的保障,多年在利基型存儲領域(NOR Flash)的客戶積累以及國産替代機遇,兆易創新有望迅速在利基型DRAM市場打開局面。百強榜中,根據兆易創新公布的财報資料,2021年營收為85.10億元。

西安紫光國芯已推出38nm-25nm,1-8GB容量的DDR/LPDDR-DDR4/LPDDR4産品,伺服器用DDR5已試産,主要用于雲和大資料行業。

東芯股份聚焦中小容量通用型存儲晶片,國内少數能夠提供NAND、NOR、DRAM等存儲晶片解決方案的廠商,DRAM業務占營收比重較小(7%),主要由收購的南韓公司Fidelix負責研發設計。

東芯股份主要産品38nm/25nm的1-4GB容量的DDR3,256Mb-2Gb的LPDDR1/2已實作量産,力積電代工,25nm的LPDDR4x處于研發中,産品尚處于導入期,整體銷售規模較小(2019年市場佔有率0.16%)。在百強榜單中,根據東芯股份提供的财報資料,2021年營收為11.39億元。

集微咨詢(JW Insights)認為,相比于利基型DRAM台灣地區企業如華邦、南亞科覆寫DDR2-DDR4和LPDDR-LPDDR4/4X完整品類覆寫,以及具備20xnm-10xnm的産品自主開發能力,大陸企業主流工藝節點為3xnm-20nm,在制程、容量、傳輸速度方面與其均有一定差距。

5、車用DRAM市場

在DRAM新興應用領域中,車載存儲是最被看好的市場之一。據HIS、IDC預測,車載DRAM和NAND将分别以33%和37%的年增長率在2025年達到85億美元和61億美元的市場規模。

自動駕駛、智能座艙等将帶動汽車資料量海量增長,相應需要更大容量存儲來滿足需求,DRAM和NAND将成為未來汽車上使用的主要存儲晶片。

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資料顯示,2021年每輛汽車大約需要3.5-4Gb的DRAM用于車載影音和ADAS。新的Model S Plaid 及長續航車款,至少從20GB DRAM起跳。預計每車記憶體器位元容量将從2021年的3.5-4.0GB DRAM,增加到2030年的50-55GB DRAM。

北京君正2020年完成對于北京矽成(ISSI)的收購後,一躍成為大陸車規存儲的龍頭企業。北京矽成存儲業務包括SRAM、DRAM和Flash,以DRAM為主,面向汽車、工業和醫療及高端消費市場。在車用DRAM領域,美光以45%的份額位列第一,ISSI排名第二,約占據15%市場佔有率。

北京君正目前車規市場中主要為DDR3和DDR4/LPDDR4産品,最新工藝達到25nm。

行業分析指出,車用存儲晶片對可靠性、安全性要求高,展現為承溫範圍更廣、使用壽命更長。産品供貨周期較長、疊代較慢、價格穩定。是以,即使三星、海力士、華邦電子與南亞科等主流存儲器廠商多年來不斷向車規存儲方向導入,但仍難以撼動美光與北京君正/ISSI在汽車存儲領域的行業地位。

三、中小容量NAND Flash現機遇

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Flash晶片分為NAND Flash和NOR Flash兩類。NAND Flash晶片技術特點為非随機存儲,不可執行代碼,以塊為機關進行存儲操作,具備高寫入和擦除速度,具有更長的壽命,适合大容量資料存儲。

當容量達到1Gb以上,NAND Flash機關容量的成本遠低于NOR Flash,被廣泛應用于伺服器、手機、PC、固态硬碟等大容量領域。與機械硬碟(HDD)等傳統存儲媒體相比,采用NAND Flash晶片的SD卡、固态硬碟(SSD)等儲存設備沒有機械結構,還具有無噪音、壽命長、工作溫度範圍廣等優點。

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根據存儲原理的不同,如每個存儲單元可存儲資料位的多少,Flash進一步分為可以單層單元(SLC)、 多層單元(MLC)、三層單元(TLC),甚至四層單元(QLC)四大類,從結構上又可以分為2D、3D兩大類。

目前,大容量資料存儲通常選用MLC NAND或TLC 3D NAND Flash,如智能手機、大容量 U 盤、固态硬碟等領域;而在高可靠、高速度、低容量的應用領域,則可由SLC NAND或SLC NOR Flash産品完成相應工作,如物聯網、工業控制、可穿戴式裝置、網絡通訊和PC等領域。

目前各大原廠3D NAND的主力工藝在96層和128層,預計今年176層3D NAND或将成為市場競争的主旋律。

2、市場概述

NAND Flash憑借容量和成本優勢,已經成為大容量存儲的主要選擇。占據了目前存儲晶片的主要市場佔有率。資料顯示,NAND Flash市場規模約占整個存儲市場的41%(約636億美元)。

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全球NAND Flash市場主要被海外企業壟斷。近年來,三星電子、铠俠、西部資料、美光科技、英特爾和海力士六家企業格局較為恒定。TrendForce的資料顯示,2021年Q4,上述六家企業在全球NAND Flash市場的合計份額達96%。

長江存儲是大陸唯一規模量産14nm 3D NAND Flash廠商,代表大陸廠商在NAND領域的技術高度。目前長江存儲已量産128層TLC、QLC的3D NAND晶片,集微咨詢預計2021年長江存儲營收為110億元。

Trendforce資料顯示,在2021年,長江存儲的閃存産品在全球的份額大約為4%左右,2022年,預計能夠達到7%左右。到2023年,長江存儲在全球存儲晶片市場的份額占比将會超過10%,成為存儲晶片市場上的重要力量。

全球領先的NAND廠商的投入和領先優勢主要集中在大容量的3D NAND産品方向,應用市場主要是智能手機等移動終端記憶體儲、固态硬碟等。

目前,NAND Flash市場的發展主要受到智能手機和平闆電腦等移動市場需求推動。5G和AI的應用,如高清攝像頭、視訊等更優秀的體驗将會催生更多内容存儲,預計2020年到2025年期間,手機NAND Flash存儲的GB容量将增加3倍。

此外,受數字化轉型浪潮驅動,PC領域的市場複蘇及PCIe4.0轉向的趨勢,資料中心市場的對于高性能、大容量存儲需求提升(2018-2025年,SSD增長速度為機械硬碟3倍),以及汽車電子對于存儲容量的提升(2019-2024年全球ADAS領域的NAND Flash存儲消費複合增速達79.8%,Gartner),将顯著推動NAND FLash市場增長。

3、SLC NAND Flash市場

與大容量存儲産品追求機關存儲密度的發展趨勢不同,SLC NAND具有較高的讀寫速度、較長的壽命及較高的可靠性,目前主要應用對可靠性和延遲要求要高的相關領域,如消費類的可穿戴裝置、工業級的5G通信裝置、安防監控、以及汽車應用等。

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在NAND Flash全球市場中,SLC NAND占據着5%的市場佔有率,一年近30億美元。根據Gartner資料統計,在原有剛性需求的支撐和下遊不斷出現的新興應用領域的影響下,2019年至2024年SLC NAND全球市場佔有率預計複合增長率将達到6%。

SLC NAND領域的龍頭企業三星電子和铠俠是IDM模式,其技術産線成熟,先進的産品制程已達到16nm(三星)。SLC NAND的技術發展趨勢主要為提升産品制程以及提高産品的性能。 在制程節點方面,SLC NAND領域成熟的工藝水準已經達到1xnm,未來産品将進一步微縮制程,降低成本和功耗、提升資料讀取速度、提升可靠性等方面進行技術更新。

與3D NAND不同,在中小容量SLC NAND領域,國内外主流工藝節點差距較小,國際大廠工藝先進的優勢無法得到充分發揮,并且SLC NAND也是進入MLC NAND、TLC NAND甚至3D NAND大容量存儲的必經之路,是以SLC NAND領域雲集了衆多大陸廠商。國内領先的制程為24nm,同時也在向1xnm制程挺進。

SLC NAND Flash領域,大陸企業産品主要圍繞高可靠性,逐漸進入工業、汽車等領域。

兆易創新目前SLC NAND成熟工藝節點為38nm,24nm工藝節點已經實作量産并成為主要工藝節點之一,目前正在向19nm工藝節點推進,産品覆寫1Gb-8Gb主流容量。

近日,兆易創新宣布全國産化38nmSPI NAND Flash――GD5F全系列已認證AEC-Q100車規級認證。覆寫1Gb-4Gb容量,從設計研發、生産制造到封裝測試所有環節,均采用國内供應鍊,極大程度上填補了國産大容量車用存儲晶片的空白,全面進入汽車應用領域。

東芯股份38nm/28nmSLC NAND已量産、24nm已達到可量産水準,1xnm SLC NAND處于開發中。主要集中在宏基站、微基站、光貓、Wi-Fi6、監控、安防等市場。

複旦微電的38/40nm SLC NAND已穩定量産,已啟動2xnm制程節點設計開發。光貓、WiFi6路由器,4G LTE 資料卡、4G功能手機等是其重要市場。百強榜單中,集微咨詢預計複旦微電2021年營收為25億元。

其他大陸NAND Flash廠商還包括芯天下、豆萁科技、宏旺半導體等也有SLC NAND相關産品。

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集微咨詢(JW Insights)認為,相較于IDM模式,大陸NAND Flash設計企業工藝制程更新速度較快,管理成本低,服務響應度高,在目前國産替代的趨勢下,在管道覆寫以及客戶關系方面更有優勢。同時,随着5G通訊及安防監控領域的持續增長以及汽車電子等新興領域的興起和發展,中小容量存儲市場未來具有較大增長空間,大陸企業将是以受益。

四、NOR Flash多元競争格局凸顯

電子産品因内部指令執行、系統資料交換等功能需要,必須配置中小容量的代碼存儲器,用來在較小能耗下實作功能需求,NOR Flash因具備随機存儲、讀取速度快、晶片内執行(XIP)等特點,在中低容量應用時具備性能和成本上的優勢,成為電子産品中不可或缺的重要元器件,也是除DRAM和NAND Flash外市場規模最大的存儲晶片。

NAND Flash的優勢在于高密度、大容量、低成本,擦寫速度較快,但由于NAND Flash的外圍電路更為複雜,面積更大,是以在1Gb以上的資料存儲場景NAND Flash較NOR Flash方才具備明顯的成本優勢。由于外圍電路簡單,NOR Flash在512Mb以下容量具有較高的成本效益。

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浮栅技術(Floating Gate,又稱ETOX工藝),是NOR Flash的主流工藝,具有良好的高低溫穩定性和可靠性等特性,存儲容量可以從1Mb擴充至1Gb以上。

NOR Flash的另一種工藝為SONOS,業内僅有普冉股份等少數公司采用,并主要用于中小容量産品,SONOS工藝結構相對比較簡單,成本上非常有優勢,特有的隧穿原理能夠使産品具有更低功耗,總體上在128M以下具有明顯優勢,SONOS工藝産品在整個 NOR Flash 市場上占份額較少。

65nmETOX目前是NOR Flash 産品的主流工藝制程。随着下遊應用對NOR Flash産品要求不斷提升,大容量NOR Flash的工藝制程正朝着50nm及以下推進。小容量NOR Flash則停留在65nm或是更落後的制程。部分領先的NOR Flash廠商正在研發4xnm節點的制程工藝,但距離大規模量産還需要一定時間。

2006年(NOR Flash全球規模為70億美元)之後的10年間,NOR Flash的市場空間随着功能手機數量的減少而逐年降低。而在近年,随着智能手機、可穿戴裝置(TWS耳機、智能手環/手表)、物聯網、5G、安防以及新能源汽車(智能駕駛)等下遊新興應用需求的快速增長,對存儲晶片的讀取速度以及複雜化功能的要求,逐漸成為NOR Flash市場規模增長的主要驅動力,NOR Flash的市場重拾增勢。

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根據CINNO預測,2022年全球NOR Flash市場規模将達到37.2億美元,将會保持每年10%左右的成長。

行業内通常将32Mb以下的NOR Flash認定為小容量,能夠實作簡單的代碼執行功能,在PC主機闆、機頂盒、路由器、藍牙耳機、AMOLED、TDDI、可穿戴裝置和安防監控産品等領域有廣泛的應用;将32Mb-128Mb視為中容量,能夠實作較為複雜的程式執行功能,将128Mb以上視為大容量,強調功能複雜性以及快速啟動、可靠性的特點,主要用于5G基站、車載電子等工業、汽車電子領域,上述市場采用大容量NOR Flash,主要原因是隻有操作頻率高、資料傳輸速率快的NOR産品才能滿足汽車、工業等對快速啟動和可靠性的需求。

3、細分領域

集微咨詢(JW Insights)認為,新興應用領域的容量需求變化趨勢将是推動NOR Flash規模增長的主要動力,主要包括:

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1)TWS耳機(真無線藍牙耳機):随着很多廠家加入空中下載下傳(OTA)、降噪等功能,NOR Flash的容量已從原來的8Mb、16Mb增加到64Mb、128Mb(即将釋出的Airpods新一代産品将使用256Mb),預計2020-2023年TWS NOR市場空間CAGR達41.4%。

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2)IoT:随着智能手表/手環等不斷引入生物識别、健康檢測等新功能,對NOR Flash的容量和性能将提出更多要求,将進一步促進NOR Flash的需求量穩步提升。2020-2025年IoT NOR市場年均複合增長率為10.2%。

3)AMOLED驅動IC外挂NOR Flash(2Mb-16Mb)用于電流和亮度補償;TDDI外挂NOR Flash用于儲存觸控功能所需的編碼資料,合計對于NOR Flash的市場貢獻約為13.7 億元。

4)5G基站(AAU、BBU),搭載6-10顆512M-2Gb的NOR Flash,随着全球5G網絡建設的進一步拓展(大陸三大營運商未來三年5G基站建設量約為275萬個),基站端的大容量NOR Flash需求也将呈現爆發式增長,預計2019-2021年NOR Flash在5G基站市場的總規模分别為500、2550、5850萬美元。

5)汽車電子。汽車電子中NOR Flash(128Mb-2Gb)主要用于包括汽車儀表盤在内的顯示系統、ADAS系統(進階輔助駕駛系統)等對啟動速度要求較高的電子裝置中,預計NOR Flash在車載領域的市場空間能夠達到8-12億美元。

NOR Flash的行業集中度較高,目前,全球NOR Flash市場主要由華邦、旺宏、兆易創新和賽普拉斯、美光五家廠商主導,合計約占據四分之三的市場佔有率。

與此同時,行業内其他中小廠商市占率逐年提升,由2018年的8.2%提升到2020年的21.6%,主要推動力量來自大陸。

三星在2010年完全退出市場NOR Flash,将産線集中至NAND Flash和DRAM,美光和賽普拉斯分别在2016年和2017年開始減少中低端NOR Flash存儲器産品産能,耕耘高毛利更高的高容量NOR Flash,或轉向DRAM和NAND Flash業務,旺宏和華邦實際均減産5%-10% ,這些給予大陸企業更多發展空間。

目前,包括普冉股份、東芯股份、聚辰半導體、恒爍半導體、珠海博雅、芯天下、複旦微電、豆萁科技、中天弘宇等成為國内玩衆多的領域, NOR Flash行業開始呈現出多元競争格局的趨勢。

集微咨詢(JW Insights)認為,目前大部分國内廠商成長期,主要應用領域為可穿戴裝置、移動終端等領域,但在汽車電子、工業等領域尚未形成具備競争力的NOR Flash産品,主要系産品的工作溫度範圍等性能名額較國外主流水準具有差距。從産品體系來看,台灣地區企業華邦、旺宏的NOR Flash已覆寫512Kb-2Gb的完整産品線,大陸企業除兆易創新外,多停留在512Kb-128Mb等中小容量領域,對大容量NOR Flash覆寫不足,在汽車電子、工業等領域尚未形成具備競争力的NOR Flash産品。

5、大陸企業

兆易創新是大陸在NOR Flash領域的絕對龍頭,目前作為全球第一的Fabless Flash供應商,國内第一、全球前三的市場地位穩固。

目前,兆易創新已實作了55nm先進制程工藝節點SPI NOR Flash全線量産,并提升大容量産品占比。同時,兆易創新車規級SPI NOR Flash産品2Mb~2Gb容量已全線鋪齊;GD55 2G大容量産品通過車規AECQ-100認證,GD25車規級存儲全系列産品已在多家汽車企業批量采用,是目前唯一的全國産化車規閃存産品。

普冉股份的中小容量NOR Flash産品采用55nm、40nm制程,涵蓋容量從512K-128Mb,以32Mb以上為主。2021年普冉股份完成了40nm 4M-128M全系列産品開發,并于Q3全部量産出貨,今年繼續向40nm制程切換,是國内首家實作NOR Flash産品40nm制程的公司。百強榜單中,根據普冉股份釋出的财報資料,2021年營收為11.03億元。

恒爍半導體今年計劃在50nm以及40xnm制程上實作突破,容量覆寫256Mb~1Gb,具有高可靠性和高穩定性的NOR Flash存儲晶片。

東芯股份目前48nmNOR Flash已達到可量産水準,主要容量覆寫2Mb-256Mb,今年将推出512Mb-1Gb産品。

聚辰股份預計2021年Q3陸續實作64Mb及以下的NOR Flash産品量産,産品具有更可靠性能和更強的溫度适應能力,并在功耗、資料傳輸速度、ESD及LU等關鍵性能名額方面達到業界領先水準。百強榜中,根據聚辰股份公布的财報資料,2021年營收約為5.45億元。

複旦微電目前在ETOX NOR Flash 55nm平台實作了128Mb~8Mb系列寬電壓NOR Flash産品量産,并持續投入ETOX NOR Flash 50/40nm工藝平台和産品開發。百強榜中,根據複旦微電公布的資料,2021年營收為25.76億元。

集微咨詢(JW Insights)認為,作為自動駕駛發展關鍵環節,ADAS對其搭載晶片的響應速度以及資料完整性有着較高要求,NOR Flash在這些方面都具有其他晶片沒有的優勢。

是以,目前大陸廠商正在加速汽車領域滲透,在兆易創新率先挺進車規市場後,東芯股份、普冉股份、聚辰股份等也計劃逐漸從工業标準向車規級演進。NOR Flash在工業和汽車占比會持續增長,但消費領域需求更多,需要數年才會達到高占比。中大容量NOR Flash市場具有客戶粘性強,毛利率高等特點,有利于企業長期可持續發展和品牌積累。切入汽車電子,5G基站等工業市場和大容量物聯網裝置市場,可提供業務發展空間。

五、EEPROM競逐車規市場

EEPROM(可擦寫可程式設計隻讀存儲器)是一類通用型的非易失性存儲器晶片,在斷電情況下仍能保留所存儲的資料資訊,可以在計算機或專用裝置上擦除已有資訊重新程式設計,可線上改寫,可擦寫次數至少100萬次,資料儲存時間超過100年,容量介于1Kb~1Mb之間。

在實際應用中,EEPROM主要作為模組中控制晶片的輔助晶片,解決模組晶片的資料存儲需求,比如智能手機攝像頭模組記憶體儲鏡頭與圖像的矯正參數、液晶面闆記憶體儲參數和配置檔案、藍牙子產品記憶體儲控制參數、記憶體條溫度傳感器記憶體儲溫度參數等。

相較于NOR Flash,EEPROM的容量更小、擦寫次數高,功耗低,适用于各類電子裝置的小容量資料存儲和反複擦寫的需求,廣泛應用于智能手機攝像頭、液晶面闆、藍牙子產品、通訊、計算機及周邊、醫療儀器、白色家電、汽車電子、工業控制等領域。

EEPROM存儲器産品主要分為消費級、工業級和汽車級,不同級别的EEPROM産品性能差異展現在溫度适應能力和可靠性。EEPROM由于其獨特的晶片結構,具備高可靠性、長使用壽命和高成本效益等優點,長期以來滿足了消費電子、工業控制、家電、通信等領域穩定的資料存儲需求。

其中,消費級EEPROM要求-40℃-85℃的溫度适應能力,100萬次的讀寫次數;工業級EEPROM要求-40℃-105℃的溫度适應能力,400萬次的讀寫次數;汽車級EEPROM根據不同的溫度适應能力,分為了:A3(-40℃-85℃)、A2等級(-40℃-105℃)、A1等級(-40℃-125℃)、A0等級(-40℃ -150℃)。

集微咨詢:重回高成長軌道 全球存儲市場規模今年将創新高

EEPROM存儲晶片整體表現出存儲容量和可靠性上升的特點,具體在工藝制程和性能方面的表現如下:工藝制程方面,EEPROM産品的主流工藝制程已經發展到了130nm,未來有望繼續向95nm及以下推進。

EEPROM存儲器市場規模在2016年以前,始終呈平穩發展态勢。近年來,智能手機攝像頭模組更新換代,加上IoT的發展,EEPROM市場規模驟然增加。2016-2017年是EEPROM市場變化的拐點,主要增長驅動力在手機攝像頭和汽車電子領域。

集微咨詢:重回高成長軌道 全球存儲市場規模今年将創新高

根據賽迪顧問資料,2020年,全球EEPROM存儲晶片市場規模約為8億美元,預計2021年将接近8.5億美元,2023年全球EEPROM市場規模将達到9.05億美元。

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在市場方面,智能手機攝像頭模組應用已成為EEPROM最大單一應用市場。2021年全球智能手機總攝像頭個數将達到59億個。根據賽迪顧問資料,2018-2023年,全球智能手機攝像頭對于EEPROM的需求将從21.63一顆增加到55.25億顆。未來随着攝像頭模組的逐漸更新,高容量EEPROM的市場占比将持續提升。

此外,工控領域如智能儀表(智能電表、水表、瓦斯表2023年的總體市場規模預計将超過400億元),汽車電子(平均每輛車上的EEPROM使用需求在16顆以上,2021年汽車電子EEPROM存儲晶片需求量将達到21.65億顆),将為EEPROM提供大量市場空間。

3、競争格局

從市場格局看,EEPROM的細分市場分為汽車、工業和消費電子。

全球EEPROM市場主要廠商包括意法半導體 (STMicroelectronics)、微芯科技(Microchip Technology)、安森美半導體(ON Semiconductor)、艾普淩科(ABLIC, Inc.)、聚辰股份、複旦微電、羅姆半導體(ROHM Semiconductor)等,上述廠商主要來自歐洲、美國、日本和中國大陸地區。

意法半導體、安森美等全球前十大EEPROM廠商占據超過95%的全球EEPROM市場佔有率。其中,意法半導體、安森美、微芯科技等國外企業專注于汽車、工業領域,聚辰股份、複旦微電等大陸企業專注于消費電子、儀器儀表等領域。目前看,海外領先企業的EEPROM制程在110nm,大陸企業普遍停留在130nm。

4、大陸企業

聚辰股份是大陸EEPROM企業龍頭企業,手機EEPROM全球第一,大陸EEPROM第一,全球EEPROM第三。在鞏固手機攝像頭模組地位的基礎上,聚辰股份也在家電、“三表”、汽車等領域進行相關布局。

目前聚辰的工業級EEPROM 産品在可靠性(包括擦寫次數、儲存時間)、工作電壓、功耗等關鍵性能名額方面已達到國際競争對手水準,同時完善在A1等級和A0等級汽車級EEPROM的技術積累和産品布局,由車載攝像頭、液晶顯示、娛樂系統等外圍部件逐漸延伸到BMS電池管理系統、智能座艙、MDC等核心部件延伸。

聚辰股份是業内少數同時具備工業級EEPROM産品和汽車級EEPROM産品研發設計能力的企業之一。

複旦微電實作了130nm工藝平台實作量産,小容量EEPROM産品在電腦顯示器領域市占率達到30%以上,大容量EEPROM在智能電表領域市占率超過50%,中容量EEPROM在全球智能手機攝像頭領域份額4%左右。

上海貝嶺的EEPROM産品系列已經基本齊全,實作了容量2kb-2Mb、各種封裝形式的全覆寫,産品客戶重點分布在工業控制、智能電表、移動終端等領域。

普冉股份EEPROM産品覆寫2Kb到2Mb容量,主要采用130nm制程,95nm及以下研發進展順利。普冉股份拟開發A3和A2等級的車載EEPROM産品。2020年普冉股份在NOR/EEPROM市占率全球排名均為第6,營收增速在NOR/EEPROM全球TOP10中最快。

在汽車電子領域,由于核心汽車廠商過去集中于歐美及日本,使得國産存儲器廠商進入汽車電子市場的壁壘較高。近年來,随着國産汽車廠商的崛起,在車身控制系統、儀表、BMS電池管理等各類車用電子産品中,國産EEPROM 産品得到了越來越普遍的運用,相應的其市場佔有率也在同步提升。

集微咨詢(JW Insights)認為,在汽車級EEPROM 競争領域,目前境外競争對手已形成較為成熟的汽車級EEPROM産品系列,技術水準和客戶資源優勢相對明顯,境内暫無成熟、系列化汽車級 EEPROM 産品供應商,汽車級産品獲得主流客戶認可尚需時間。但随着國産替代加速,大陸EEPROM進入車規級市場的導入周期正在縮短,國産替代促進程序加速,缺貨導緻導入流程簡化,客戶更願意給國内廠商機會,随着企業品牌影響力加大主動尋求合作,大陸企業在EEPROM車用市場的空間将進一步增加。

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