DRAM競(jìng)爭(zhēng)格局歷經(jīng)洗牌,現(xiàn)階段韓國(guó)三星、海力士、美國(guó)美光三大寡頭壟斷市場(chǎng)。從集中度看,三星 、海力士、美光三家企業(yè)壟斷市場(chǎng),top3市占率從2006年開始大幅度上升,集中度迅速提高,從2005年 61.9%迅速提升到2018年95.5%,呈現(xiàn)“三足鼎立”之勢(shì)。
一、DRAM投資邏輯框架
2019年達(dá)到周期底部,2020年上行周期開啟。 2020年上半年受新冠疫情影響,服務(wù)器、智 能手機(jī)、PC需求激增帶動(dòng)DRAM價(jià)格迅速回升,新一輪上升的大趨勢(shì)基本確定。從歷史數(shù)據(jù) 及我們推演,DRAM行業(yè)周期上行通常將持續(xù)兩年,看好2021-2022年DRAM行業(yè)保持穩(wěn) 定增長(zhǎng)。
二、詳解DRAM:存儲(chǔ)器最大細(xì)分領(lǐng)域
DRAM定義與結(jié)構(gòu):
半導(dǎo)體存儲(chǔ)從應(yīng)用上可劃分為易失性存儲(chǔ)器(RAM,包括DRAM和SRAM等),以及非易 失性存儲(chǔ)器(ROM和非ROM)。
動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DRAM)和靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SRAM)同屬于易失性存儲(chǔ)器,在斷電狀 態(tài)下數(shù)據(jù)會(huì)丟失。兩者因結(jié)構(gòu)不同,其應(yīng)用場(chǎng)景有很大的不同。
DRAM利用電容儲(chǔ)存電荷多少來存儲(chǔ)數(shù)據(jù),需要定時(shí)刷新電路克服電容漏電問題,讀寫速 度比SRAM慢,常用于容量大的主存儲(chǔ)器,如計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、服務(wù)器內(nèi)存等。
SRAM讀寫速度快,制造成本高,常用于對(duì)容量要求較小的高速緩沖存儲(chǔ)器,如CPU一級(jí)、 二級(jí)緩存等。
DRAM歷史與發(fā)展:早期存儲(chǔ)器的發(fā)展史
1942年,世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ATANASOFF-BERRY COMPUTER(ABC)誕生,使用再生電容 磁鼓存儲(chǔ)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
1946年,隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)問世,靜電記憶管能在真空管內(nèi)使用靜電荷存儲(chǔ)大約4000字節(jié)數(shù)據(jù)。
1947年,延遲線存儲(chǔ)器被用于改良雷達(dá)聲波。延遲線存儲(chǔ)器是一種可以重刷新的存儲(chǔ)器,僅能順序存取 。同年磁芯存儲(chǔ)器誕生,這是隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)的早期版本。
1951年,磁帶首次被用于計(jì)算機(jī)上存儲(chǔ)數(shù)據(jù),在UNIVAC計(jì)算機(jī)上作為主要的I/O設(shè)備,稱為UNIVACO ,這就是商用計(jì)算機(jī)史上的第一臺(tái)磁帶機(jī)。
1956年,世界上第一個(gè)硬盤驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)在了IBM的RAMAC 305計(jì)算機(jī)中,標(biāo)志著磁盤存儲(chǔ)時(shí)代的開始。該計(jì)算機(jī)是第一臺(tái)提供隨機(jī)存取數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī),同時(shí)還使用了磁鼓和磁芯存儲(chǔ)器。
1965年,美國(guó)物理學(xué)家Russell發(fā)明了只讀式光盤存儲(chǔ)器(CD-ROM),1966年提交了專利申請(qǐng)。1982 年,索尼和飛利浦公司發(fā)布了世界上第一部商用CD音頻播放器CDP-101,光盤開始普及。
1966年,DRAM被發(fā)明。IBM Thomas J. Watson 研究中心的Robert H. Dennard發(fā)明了動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取 存儲(chǔ)器(DRAM),并于1968年申請(qǐng)了專利。
1970年,Intel公司推出第一款商用DRAM芯片Intel 1103,徹底顛覆了磁存儲(chǔ)技術(shù)。DRAM的出現(xiàn)解決 了磁芯存儲(chǔ)器體積龐大,運(yùn)行速度慢,存儲(chǔ)密度低及能耗較高等問題。
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系列。
DDR是內(nèi)存模塊中使輸出增加一倍的技術(shù),是目前主流的內(nèi)存技術(shù)。LPDDR具有低功耗的特性,主要應(yīng)用于便攜設(shè)備。GDDR一般會(huì)匹配使用高性能顯卡共同使用,適用于具有高帶寬圖形計(jì)算的領(lǐng)域。
云計(jì)算、大數(shù)據(jù)的興起,服務(wù)器的數(shù)據(jù)容量和處理速度在不斷提高,推動(dòng)了DDR技術(shù)的升級(jí) 迭代,目前市場(chǎng)上主流技術(shù)規(guī)范為DDR4和LPDDR4,DDR5技術(shù)即將進(jìn)入商用領(lǐng)域。
DRAM未來技術(shù)及制程
DRAM從2D架構(gòu)轉(zhuǎn)向3D架構(gòu)是未來的主要趨勢(shì)之一。3D DRAM是將存儲(chǔ)單元(Cell)堆疊至邏輯單元 上方以實(shí)現(xiàn)在單位晶圓面積上產(chǎn)出上更多的產(chǎn)量。相較于普通的平面DRAM,3D DRAM可以有效降低 DRAM的單位成本。
其他發(fā)展路徑:采用鐵電材料的設(shè)計(jì)電容(ferro capacitor)以延長(zhǎng)DRAM位元格儲(chǔ)存電荷的時(shí)間延長(zhǎng)。具有改善DRAM的資料保存時(shí)間(retention time),減小刷新的負(fù)擔(dān)、快速開啟或關(guān)閉低功耗模式、實(shí) 現(xiàn)更低的備用功耗,以及進(jìn)一步推動(dòng)DRAM的規(guī)模化等優(yōu)點(diǎn)。使用低漏電流沉積的薄膜晶體管(thin-film transistor),例如氧化銦鎵鋅,來取代DRAM位元格內(nèi)的硅基晶體管,以大幅降低儲(chǔ)存單元的面積。
三、周期&需求:周期波動(dòng)及需求分析
DRAM 行業(yè)變革及周期
DRAM芯片需求經(jīng)歷了PC推動(dòng)周期、PC&Notebook推動(dòng)周期,目前正處于智能手機(jī)&服務(wù)器&AloT推動(dòng)周期。 2010年iPhone 4正式開啟移動(dòng)端的巨大增量,疊加云服務(wù)器端需求不斷上漲,DRAM迎來第三輪爆發(fā)式的增長(zhǎng)并持續(xù)至今。
DRAM 供需與周期關(guān)系詳解:供需錯(cuò)配導(dǎo)致價(jià)格波動(dòng)
DRAM行業(yè):周期性強(qiáng),一個(gè)周期約為四年。由Bloomberg提供的各型號(hào)DDR3/4單價(jià)波動(dòng)來看,2012年至 2016年,2016年至2020年分別為完整的波動(dòng)周期。DRAM擴(kuò)產(chǎn)從計(jì)劃至出貨約為兩年,故可得一個(gè)周期 中價(jià)格上行下行分別約兩年的原因?yàn)椋汗┬∮谇螅瑑r(jià)格上行,廠商擴(kuò)產(chǎn),供大于求,價(jià)格下行。
2019年達(dá)到周期底部,2020年上行周期開啟。 2020年上半年受新冠疫情影響,服務(wù)器、智能手機(jī)、PC需 求激增帶動(dòng)DRAM價(jià)格迅速回升,新一輪上升的大趨勢(shì)基本確定。從歷史數(shù)據(jù)及我們的推理來看,DRAM 行業(yè)周期上行通常將持續(xù)兩年,看好2021-2022年DRAM行業(yè)保持穩(wěn)定增長(zhǎng)。
四、知己知彼:DRAM市場(chǎng)及競(jìng)爭(zhēng)格局剖析
DRAM市場(chǎng)規(guī)模及競(jìng)爭(zhēng)格局
DRAM競(jìng)爭(zhēng)格局歷經(jīng)洗牌,現(xiàn)階段韓國(guó)三星、海力士、美國(guó)美光三大寡頭壟斷市場(chǎng)。從集中度看,三星 、海力士、美光三家企業(yè)壟斷市場(chǎng),top3市占率從2006年開始大幅度上升,集中度迅速提高,從2005年 61.9%迅速提升到2018年95.5%,呈現(xiàn)“三足鼎立”之勢(shì)。DRAM行業(yè)歷經(jīng)多輪周期洗禮,全球供應(yīng)商 的數(shù)量在1997年達(dá)到峰值,而后隨著產(chǎn)業(yè)的變遷逐步減小,目前僅以三家巨頭為主,其他廠商包括中國(guó)臺(tái)灣的南亞科技、華邦電子等。
三星穩(wěn)居全球DRAM龍頭,海力士美光緊隨其后。2013年美光收購(gòu)爾必達(dá),市占率曾短暫超過海力士并 接近三星,但三星堅(jiān)守研發(fā)高投入,逆向投資等策略,隨即鞏固了在DRAM領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。
DRAM廠商主要特點(diǎn)
內(nèi)存芯片標(biāo)準(zhǔn)化程度高,各廠商競(jìng)爭(zhēng)的核心環(huán)節(jié)在于制造工藝與生產(chǎn)規(guī)模。廠商需要同時(shí)進(jìn)行技術(shù)研發(fā)及 產(chǎn)能投資。DRAM制程工藝緊跟摩爾定律,轉(zhuǎn)變較快,同時(shí)需要較大出貨規(guī)模以攤平生產(chǎn)及研發(fā)成本。
DRAM市場(chǎng)中IDM模式更具優(yōu)勢(shì)。目前DRAM市場(chǎng)三家龍頭均為IDM廠商,其優(yōu)勢(shì)在于設(shè)計(jì)與制造工藝 協(xié)同,能率先推進(jìn)并實(shí)驗(yàn)新型技術(shù),IC設(shè)計(jì)到芯片落地時(shí)間較短。但同時(shí)產(chǎn)能變化較為緩慢,需要較高資 本投入,管理運(yùn)營(yíng)成本較高。Fabless模式資產(chǎn)要求低,但欠缺晶圓廠配合,代工產(chǎn)能緊張時(shí)可能無法生 產(chǎn)最新產(chǎn)品,故Fabless不太適合內(nèi)存行業(yè)。
內(nèi)存行業(yè)為重資產(chǎn)行業(yè)。海力士與美光廠房設(shè)備占總資產(chǎn)比重常年處于60%左右,同時(shí)需每年需要維持穩(wěn) 定的廠房設(shè)備投入,下行周期時(shí)需借入長(zhǎng)期負(fù)債以保障現(xiàn)金流。高昂的初始投資與后續(xù)研發(fā)及廠房設(shè)支指 出形成行業(yè)壁壘,市場(chǎng)集中度不斷提升。
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