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中国半导体存储行业未来50年发展路线图

作者: 时间:2016-09-21 来源:华金证券 收藏
编者按:存储器是集成电路产业的基础产品之一,产品的成熟度和产业的规模效应均较为显著,而目前中国大陆的企业在相关领域内的份额依然较低,在国家的“芯片国产化”产业政策的推动下,中央政府和地方政府在产业内的投资助推国内存储器产业崛起,市场环境及竞争状况注定了中国企业的未来崛起之路任重道远。

  二、全球市场:寡头竞争下的供需博弈

本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/201609/310048.htm

作为电子计算机系统的基础构成器件,其发展历程贯穿着这个集成电路发展的历程,目前已经形成了成熟的产业市场和产业格局。根据WSTS的数据显示,2015年全球集成电路市场的收入达到全球市场规模的23%。

  图5:2015年全球集成电路市场挄产品分布卙比


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  图6:全球集成电路存储器市场觃模及增速(2006~2015)


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  全球集成电路产业呈现出的周期性特性在存储器市场也较为显著,与整体市场的波动性比较,存储器市场的波动幅度更为显著,我们认为这种特性主要是由于存储产业的产业竞争格局不同所带来的,无论是以DRAM为代表的易失性存储器还是以Flash Memory为代表的非易失性存储器市场均由几家大厂商占据绝大多数的市场份额,大企业的产能变动带来的供给变化对于行业的供需关系的影响力显著。

  图7:行业波劢性:集成电路整体 v.s.存储器(2006~2015)


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  图8:2014年产业集中度:集成电路整体 v.s.存储器


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  不同于其他子行业的产品多样性,存储器模块具有较强的同质性特征,IDM模式占据了行业的主导地位,代工模式的规模优势十分有限,未来这样的产业模式格局仍然将会延续。

  从之前我们的分类可以看到,半导体集成电路存储器按照存储信息的断电后是否丢失分为易失性存储器和非易失性存储器,前者以DRAM为代表,后者则以FlashMemory为代表,从2015年市场规模的占比我们看到,尽管IC存储器的种类很多,但是DRAM和FlashMemory分别占据了市场58%和39%的份额,合计占据市场超过98%的份额。

  (一)移动终端驱动DRAM需求,韩国双雄占比继续提升

  DRAM属于易失性存储器,自IBM在1967年提出后,经过了多年的演变发展成为了内存市场的主流产品,并且也是IC存储器市场的最大份额,由于DRAM内存作为电子系统的基础元器件,因此DRAM市场的波动对于全球半导体市场乃至电子计算机系统市场有“晴雨表”的特性。

  1、集成度成本优势驱动DRAM起步,摩尔定律引领发展

  在IBM提出DRAM之前,在核心处理器与外部存储器之间起到数据缓存作用的易失性存储器是静态存储器(SRAM)。与SRAM相比较,尽管DRAM需要不断的进行刷新以保持存储器内容的不丢失,且其在功耗和读写速度方面的存在着明显的劣势,但是由于SRAM每一个位元需要多个晶体管分别组成反相器和读写位线控制开关,而DRAM每一个位元只需要一个晶体管,因此DRAM获得了在集成度以及成本方面的竞争优势,在推出市场后迅速获得了市场的认可。

  图9:DRAM技术的演迚历叱


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  DRAM的规格也经历多次不同的历史演进。早期DRAM存在各种规格,大致包含FP DRAM,EDODRAM,RDRAM,以及SDRAM。随着FPRAM,EDODRAM技术不断达到技术瓶颈,SDRAM作为新的存储技术出现了。SDRAM由早期的66MHZ(PC66)发展到133MHZ(PC133)之后,再次达到技术瓶颈,这时出现了两种DRAM技术,即DDRRAM和RDRAM,尽管RDRAM在架构上具备了发展潜力,但是在成本方面劣势使其在与DDR的竞争格局中逐步被边缘化。

  表2:DDR存储器的发展历程


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  DDR RAM是SDRAM的升级版本,从SDRAM的一个上升时钟脉冲传输一次数据改为一个时钟脉冲的上升沿和下降沿各传输一次数据,使得带宽翻倍,并且运用了更先进的同步电路,使指定地址、数据的输送和输出主要步骤既独立执行,又保持与CPU完全同步;DDR使用了DLL技术,当数据有效时,存储控制器可使用这个数据滤波信号来精确定位数据,每16次输出一次,并重新同步来自不同存储器模块的数据。

  2、周期出现底部反弹趋势,移动终端需求驱动产业增长

  根据DRAMeXchange的数据,DRAM市场与全球半导体行业整体市场一样处于下行的周期中,从过去12个季度的厂商销售收入数据显示,从2015年第一季度开始,收入规模呈现了负增长的态势,造成这种情况的最重要原因是以三星、SK海力士和美光等为代表的各大厂家持续转进21nm/20nm制程研发而导致产出增加,供过于求进而导致销售单价下降。


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  我们可以看到的是,从2016年第二季度的末期开始,DRAM产品的现货价格和合约价格均呈现了快速的反弹迹象,尤其是在进入了传统的半导体销售旺季的第三季度,前期持续下跌的价格导致市场观望情绪浓厚,带来的整体市场低库存,加之三星在西安的生产线受到电力供应故障的影响,市场的补库存情绪持续高涨带来了价格的快速回升。


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  从产品的下游应用市场看,PC及服务器采用的标准型DRAM产品仍然占据了显著的市场需求,移动终端采用的利基型DRAM产品伴随着移动手机等产品的迅速崛起也成为了影响市场需求的重要分支。


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  3、寡头垄断,市场竞争格局趋于稳定

  DRAM芯片产品具备了高度同质化特性,规模效应带来的竞争优势有被持续放大的趋势,因此经过了行业多次的整合发展,目前市场呈现了寡头垄断的格局。根据DRAMeXchange的数据显示,三星、海力士、美光占据市场前三位,2016年上半年占比分别为47%、27%和19%。


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  从产业模式看,三星、海力士、美光都是从设计到生产完整产业链的IDM模式,台湾厂商南茂、华邦电、力晶等作为纯代工企业而言,市场的影响力有限。

  从WSTS公布的DRAM市场供给增长数据显示,目前DRAM行业的供给增长速度有所放缓,各大厂商的资本开支计划显示对于产能扩张的态度较为谨慎,没有大规模产能扩张或者收缩的计划公布,全球供给端市场的产能增长主要来自于半导体工艺制程的演进而带来在单片晶元上的集成度提升。


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关键词:半导体存储器

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