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        后疫情時代需求爆發,半導體存儲產業迎來新的曙光

        作者:徐碩時間:2024-01-05來源:EEPW收藏

        疫情后數字時代的復蘇,使得世界數字經濟快速發展、數據產業百業待興,因此市場也逐漸迎來活力;存儲市場經歷了價格戰,減產維穩到“硬漲價”,每一步都讓我們看到了日益激烈的競爭勢態。當然,在面對挑戰和威脅的時候,也激勵著存儲技術持續突破。與此同時,環境的不確定性驟增,人工智能、閃存等技術的快速發展,也讓市場競爭格局分化,各細分領域爭奪激烈。

        本文引用地址:http://www.sonshinechristianacademy.com/article/202401/454503.htm

        存儲器是集成電路的重要組成部分,根據WSTS統計,2022年全球半導體市場規模達到5741億美金,其中集成電路市場規模4744億美金,占比 82.6%,存儲器的市場規模為1298億美金,占集成電路市場的 27.4%,占半導體市場 22.6%,是整個半導體行業第二大細分領域(第一大為邏輯電路)。但從IDC數據來看,進入后疫情時代,全球經濟恢復情況低于預期,使得全球企業級存儲市場在這一年中表現較為低迷,出現同比1.9%的下滑。但作為半導體行業的重要分支,存儲芯片周期變化情況基本與半導體行業周期變化情況保持一致,比較存儲芯片市場規模與半導體行業市場規模2004年-2024年同比變化情況,存儲芯片同比變化曲線更為陡峭,其波動性更強,因此在半導體市場中,存儲芯片市場貢獻更為突出。

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        2022年“缺芯”紅利不再,地緣政治沖突不斷,宏觀經濟通脹升溫,消費電子創新乏力,需求持續低迷,上述多因素疊加導致存儲行業自年中開始承壓。盡管每年第三、四季度是消費電子傳統旺季,但2022年各消費電子終端出貨量仍舊低迷,2023年第一季度消費電子終端需求仍未有明顯回暖。消費電子是存儲芯片的一大傳統下游應用,依據CFM數據,2022年NAND Flash主要以應用于移動終端市場的嵌入式存儲產品、應用于PC的cSSD,以及應用于服務器市場的eSSD產品為主,分別占比34%、22%和26%;DRAM主要以顆粒和模組(內存條)的形式出貨給終端廠商。DDR主要應用于PC和服務器端、LPDDR主要應用于手機端、GDDR 的主要應用于顯卡端。DRAM產品中一部分以DRAM顆粒出貨,比如智能手機中使用的 LPDDR,顯卡中使用的GDDR、HBM等,另一部分DRAM以模組形式出貨,主要是應用于 PC、服務器上內存條。全球智能手機今年Q1的出貨量為2.69億部, 同比下滑14.5%;全球PC今年Q1和Q2的出貨量分別同比下滑29.3%和13.40%,已經連續六個季度同比不見起色。

        DRAM和NAND占2022年存儲市場的96%左右。根據數據顯示,2022年存儲芯片整體市場規模達到1440億美元,其中DRAM收入797億美元,占整個存儲市場比例為55.3%,較上年-1.0pct;NAND實現收入587億美元,占比達 40.8%,較上年+0.8pct;NOR實現收入32億美元,占比達2.2%,較上年+0.1pct。同時,預計2021到2027年,存儲市場整體規模平均每年將會有8%的增長,到2027年將達到2630億美元,其中DRAM和NAND依然占據絕對主導地位,預計在2027年DRAM合計占比達96.6%。DRAM和NAND市場空間廣闊,也是模組業務的核心導向。

        DRAM和NAND Flash在存儲市場中占主導地位。存儲器可分為RAM和ROM,在RAM中,DRAM結構簡單,其特點是需要在維持通電的同時,通過周期性刷新來維持數據,單位面積的存儲密度顯著高于SRAM。DRAM作為一種高密度的易失性存儲器,主要用作CPU處理數據的臨時存儲裝置,廣泛應用于智能手機、個人電腦、服務器等主流應用市場。在ROM中,NAND Flash是使用電可擦技術的高密度非易失性存儲,其存儲密度遠高于其他ROM,同時能夠實現快速讀寫和擦除。NAND Flash為大容量的實現提供了廉價有效的解決方案,是目前全球市場大容量非易失存儲的主流技術方案。DRAM讀寫速度比Flash快、成本高、功耗較大、壽命長、結構簡單集成度高,Flash的優勢在 于容量大、成本低。DRAM和NAND Flash分屬不同的存儲器層次,經常在下游應用中搭配使用。

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        DDR和LPDDR是 DRAM應用最廣泛品類,DDR5滲透率逐步提升。DRAM按照產品分類分為 DDR/LPDDR/GDDR 和傳統型(Legacy/SDR)DRAM。DDR是雙倍速率同步動態隨機存儲器,主要應用在 PC、服務器上等領域,目前主流的DDR標準是DDR4,DDR5滲透率在逐步提升過程中;LPDDR是Low Power DDR,主要應用于移動端電子產品;GDDR(Graphics DDR)主要應用于圖像處理領域;相比較 DDR 的雙倍速 率(在時鐘上升沿和下降沿都可以讀取數據),傳統 DRAM 只在時鐘上升沿讀取數 據,速度相對慢。根據 Yole 統計,DDR/LPDDR 合計占 DRAM 應用比例約90%。

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        3D NAND是NAND Flash的主流產品,存儲密度持續提升。存儲密度提升的主要技術路 徑包括提高存儲單元的可存儲數位(bit)量和提升3D NAND Flash的堆疊層數。根據每個存儲單元存儲的可存儲數位量,NAND Flash分為SLC(Single-level Cell)、MLC(Multi-level Cell)、TLC(Triple-level Cell)、QLC(Quad-Level Cell)。SLC 為每個存儲單元存儲的數據只有1位,MLC、TLC 和 QLC每個存儲單元存儲的數據分別為2、3、4 位,存儲密度梯度提升。傳統NAND Flash為平面閃存(2D NAND),3D NAND使用多層垂直堆疊技術,擁有更大容量、更低功耗、更優耐用性以及更低成本的優勢。電子2013年率先開發出可以商業化應用的24層3D NAND,2020年3D NAND高端先進制程進入176層階段,2022年宣布232層3D NAND實現量產。

        NAND Flash 模組應用于嵌入式存儲(用于電子移動終端低功耗場景)、固態硬 盤(大容量存儲場景)和移動存儲(便攜式存儲場景)等領域。閃存模組內部組成包括主 控芯片、DRAM 顆粒和 NAND 閃存顆粒,主控芯片是閃存模組的核心器件,可以提供多種接口,如SATA、PCIe、NVMe等,負責與整機CPU進行數據通信以及數據管理、壞塊管理、數據糾錯、壽命均衡、垃圾回 收以及數據加解密等功能。DRAM顆粒是中高端NAND Flash模組的重要組成部分,可臨時保存已從閃存讀取的 數據、要寫入閃存的數據或地址映射表,以免對主機內存的占用進一步提高數據的讀寫速度。NAND顆粒為閃存模組的存儲介質,采用非易失性存儲技術,可以長期保存 數據。按存儲單元密度來分,NAND Flash可分為SLC、MLC、TLC、QLC四種,以實 現高密度的數據存儲;按堆疊方式又分為平面式和垂直堆疊式兩種結構,平面式2D NAND將多個存儲單元排列在同一層面上,堆疊式3D NAND采用垂直堆疊的方式,將多 個存儲單元垂直放置在同一芯片內,因此存儲密度相對較高。

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        NAND Flash第四季價格有望止跌回升第二季NAND Flash營收環比增長7.4%,預期第三季將成長逾3%3D NAND還是卷到了300層

        主流存儲市場海外廠商高度壟斷。與邏輯芯片不同,DRAM和NAND Flash等半導體存儲器的核心功能為數據存儲,存儲晶圓的設計及制造標準化程度較高,各晶圓廠同代產品在容量、帶寬、穩定性等方面,技術規格趨同。因此頭部廠商通過產能擴大規?;瘍瀯菁凹夹g持續升級迭代保持競爭力。DRAM領域,、、SK壟斷了近95%的市場份額,行業龍頭三星電子2014年率先實現20nm量產,此后DRAM制程大約每兩年實現一次突破,從 1Xnm(16nm-19nm)到1Ynm(14nm16nm)到1Znm(12-14nm)。2021年1月,美光科技率先宣布量產1αnm(接近 10nm)DRAM產品,主流原廠開始進入1αnm制程階段。目前市場高端制程為 1Znm,該制程生產的芯片主要標準規格包括 DDR4X/5及LPDDR4X/5。

        NAND領域,競爭格局同樣較為集中,由三星電子、鎧俠、西部數據、美光科技、 SK海力士等公司主導全球市場,SK海力士收購英特爾NAND Flash業務已于2021年獲得主要市場監管當局批準,全球NAND Flash市場將進一步集中。NOR領域競爭格局相對DRAM和NAND 分散,中國臺灣和大陸廠商占據一席之地。

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        第三方內存條市場呈穩健增長態勢,DDR5內存條正逐步放量。TrendForce數據來看,DRAM模組的市場規模從2017年的117.25億美元增長至2022年的172.81億美元,近五年復合增長率達8.1%,主要是由于下游需求持續增長尤其是服務器模組的需求增長。根據 相關數據,2022 年全球內存條出貨量為5.11億條,主要以DDR4為主,預計到2028年全球內存條出貨量將達6.5億條,2022-2028年年均復合增長率達4%。數據預計DDR5內存條出貨量將從2022年的0.11億條增長至2028年的6.42億支,2022-2028年均復合增長率達97%,DDR5內存條或是未來幾年內推動內存市場增長的核心驅動力。

        回溯1991年至2021年DRAM市場發展,出貨量大致可分為四個時期,受到價格影響,出貨金額波動較大。1991-2003年:受到日本、美 國和歐洲等發達地區對PC和電器產品需求的推動,DRAM出貨量穩步提升。進入21世紀后,以中國為首的發展中國家經濟發展迅速,人們購買了手機、電腦、各種電器產品,導致DRAM出貨量激增。2018年左右DRAM市場幾乎被三星電子、美光、SK海力士 壟斷,為防止產品價格劇烈波動,各家公司協調產量,出貨量趨于平穩。2018年后,DRAM主戰場由PC轉移至數據中心服務器,三大廠商 重新爭奪市場優勢地位,隨著數據中心數量增長,DRAM出貨量再次暴增。

        IDM 廠商主導全球 DRAM 模組市場,市占率將近90%。DRAM 模組廠商分為 IDM 廠商和第三方模組廠,前者如三星電子、SK 海力士、美光科技、南亞科技等,利用其芯片制造能力銷售自有品牌模塊(或自有模塊專用品牌),常年占據95%左右的市場份額。2022年, 三星電子占DRAM營業收入市占率為43.12%,SK海力士市占率為27.01%,美光市占率為25.20%,三者合計市占率為95.33%。NAND Flash市場也在不斷的并購整合中更加集 中,2022年三星電子/鎧俠/西部數據/SK集團/美光的營收市占率分別為33.44%/18.34%/13.36%/18.54%/11.72%,CR5的市占率合計為95.41%。在未來西部數據與鎧俠合并后,NAND市場集中度將進一步提高。此外,他們還向第三方模組廠出售DRAM 晶圓。第三方模組廠從IDM購買DRAM芯片,通過封測廠商封裝DRAM芯片,并將模塊出售給包括OEM、大規模提供商和渠道分銷商在內的最終客戶。目前IDM廠商主導服務器市場,第三方模組廠關注 PC(筆記本電腦、臺式機和工作站)市場,由于需求疲軟和LPDDR 在筆記本電腦中的滲透,預計該市場將下降,第三方模組廠市場份額有望從2021年的17%下降至2028年的9%。

        存儲下游應用以消費電子和服務器為主,近年來服務器占比提升。存儲廣泛應用在手機、平板、PC、數據中心、汽車電子、視頻監控、智能家居等市場。在ChatGPT掀起AIGC浪潮后,人工智能催生了可觀的存儲需求,尤其是對DDR5和HBM產品。根據美光的判斷,AI 服務器DRAM容量是普通服務器的6-8倍,NAND容量是普通服務器的3倍。2022年,手機/PC/服務器分別占DRAM需求的 34%/16%/33%,預計2023年服務器的需求占比仍會進一步提升。NAND Flash目前主要以應用于手機市場的的嵌入式存儲產品,和應用于PC等消費類渠道市場的cSSD、以及應用于服務器市場的eSSD 產品為主,占比分別為39%、25%和22%,其中近年來應用于服務器的eSSD需求占比有明顯提升。

        摩根士丹利估算,2023年一季度,全球半導體供應鏈(包括制造商、分銷商和客戶)手上握有的芯片總庫存預期可用258天。若以芯片廠減產與客戶庫存消耗的常規速度計算,2023年底至2024年初,行業有望迎來拐點。

        全球領先存儲廠商

        三星

        根據報道,三星和美光計劃 2024 年第 1 季度提高 DRAM 價格,增幅在 15% 至 20% 區間。

        由于人工智能和高性能計算的應用日益廣泛,加上智能手機和個人電腦市場逐漸復蘇,市場預計 2024 年 DRAM 供應緊張。

        業內人士表示,目前第 1 季度的合同價格談判已經開始,存儲廠商計劃 1 月調整 DRAM 價格,敦促客戶為未來的使用需求做好規劃。

        市場上有報道稱,三星最近宣布 DRAM 價格將從 2024 年第一季度開始上漲至少 15%。雖然目前還沒有 NAND 閃存漲價的明確跡象,但預計會跟進上漲。IT之家援引該機構觀點,預計 DRAM 價格上漲趨勢將持續到 2024 年底。

        對于 2024 年第一季 DRAM 價格走勢,TrendForce 目前維持季節性平均漲幅 13-18% 的預測,其中移動 DRAM 漲幅最高,服務器 DRAM 則相對保守。

        傳三星計劃2024年將量產第九代V-NAND閃存

        三星將擴建中國西安的NAND芯片工廠

        三星西安工廠工藝升級獲批,將引進236層NAND芯片生產設備

        消息稱三星電子計劃從下月起大幅提高 NAND 閃存價格三星明年將升級NAND核心設備供應鏈

        Sk 海力士

        2024年1月3日,SK海力士宣布,公司將參加于1月9日至12日在美國拉斯維加斯舉行的世界最大規模電子、IT展會“國際消費電子產品展覽會(CES 2024)”,屆時展示未來AI基礎設施中最為關鍵的超高性能存儲器技術實力。其實海力士去年10月已官宣漲價,計劃將賣給廠商客戶的DRAM、NAND Flash芯片合約價上調10%-20%。

        SK海力士強調:“在CES2024,公司將重點突出‘以存儲器為中心’的未來發展藍圖。向全世界展示,AI時代技術發展所帶來的半導體存儲器重要性,與此同時展現公司在該領域的全球市場領先競爭力量?!?/p>

        消息稱 SK 海力士與三星電子 DRAM 市場份額差距已縮小至 4.4%三星和SK海力士之爭

        SK海力士開始向Vivo供應最新款移動DRAM芯片SK海力士不同意合并鎧俠和西部數據的背后,是美國野心?

        美光

        近日,存儲行業大廠美光科技發布了2024財年第一財季業績報告。數據顯示,截至2023年11月30日,其營收為47.3億美元,超過市場預期的45.8億美元,同比增長16%;凈虧損為12.3億美元,較去年同期的凈虧損14.3億美元有所收斂,每股虧損為0.95美元。

        半導體行業分析師表示,隨著主要廠商產能調整,以及產業鏈各環節去庫存接近完成,存儲芯片價格開始反彈,有望進入新一輪上漲周期。從市場占有率來看,美光科技是全球第三大存儲芯片巨頭,僅次于韓國的三星和SK海力士,有望在新一輪的行業周期中受益。

        雖然美光依然處于虧損狀態,但營收和毛利率雙雙超預期,此前分析師對美光該財季營收的平均預期為46.4億美元,每股虧損預期為0.97美元。美光實際每股虧損0.95美元。

        從最新的財報看,DRAM和NAND仍然是美光科技最重要的收入來源,兩者合計占比達到98%。其中,DRAM是最大的收入來源,占總收入的69%,DRAM業務收入回升至34.27億美元,同比上升21.2%。NAND是公司第二大收入來源,占總收入的29%,NAND業務收入為12.30億美元,同比提升11.5%。

        美光科技總裁兼首席執行官Sanjay Mehrotra表示:“我們預計業務基本面將在2024 年得到改善,行業TAM預計將在2025年實現突破。我們面向數據中心AI應用的高帶寬內存體現了技術和產品路線圖的實力,我們已做好充分準備,抓住人工智能為終端市場帶來的巨大機遇?!?/p>

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