浅谈存储芯片市场的“两大两小”

存储器是集成电路市场的“大宗商品”，体量巨大，据WSTS统计，2021 年全球存储器市场规模为1538.38亿美元，同比增长30.9%，在全球集成电路市场占比达到33%。从存储器的市场发展趋势来看，尽管呈现出周期波动的特征，但总体增长趋势明显。总体来看，应用范围最广的存储器主要包括四大类：DRAM，NAND Flash，NOR Flash和EEPROM。按照市场规模划分，可归纳为“两大两小”，其中，“两大”是DRAM和NAND Flash，“两小”是NOR Flash和EEPROM。据IC Insights统计，2021年全球存储芯片市场中，DRAM占比达56%，NAND Flash占比约为41%，NOR Flash占比约为2%，EEPROM占比与NOR Flash属于同一量级，明显低于DRAM和NAND Flash。

01DRAM

DRAM结构简单、存储容量大，广泛应用于计算机内存，是市场规模最大的存储芯片。SDRAM是同步DRAM，能够与CPU系统时钟同步，是DRAM的主流。目前，DDR4 SDRAM占据了主流市场，相比DDR3，DDR4能将性能和带宽提升50%，同时降低功耗。DDR5也在市场拓展过程当中，其最高内存传输速率可达6.4Gbps，比DDR4性能更强、功耗更低，具有很好的发展潜力。此外，LPDDR以低功耗为特色，在智能手机等移动终端上广泛应用。制程方面，DRAM已经发展到10nm-20nm。行业龙头三星电子于2014年率先实现20nm制程产品（4Gb DDR3）的量产，此后，DRAM制程工艺大约每两年实现一次突破，从1X（16nm-19nm）到1Y（14nm-16nm），再到1Z（12nm-14nm）。2021年1月，美光宣布量产1α（接近10nm）制程的DRAM，领先行业。DRAM 广泛应用于手机、服务器、PC等领域，其中，手机和服务器是主要推动力。随着消费者对更高画质、音质、芯片算力要求的提升，手机对DRAM的存储容量需求不断提升，2021年，手机DRAM的平均容量达到4.8GB，高端旗舰机达到12GB。除了用于手机、服务器等的高性能、大容量类型，还有一种DRAM，其存储容量较小，且对制程工艺要求不高，价格较为实惠，通常被称为利基型DRAM，主要应用于数字电视机顶盒、液晶电视、监控、行车记录仪、工控等。这类DRAM大多由中小规模的存储器厂商生产。据 Trendforce统计，2021年全球利基型DRAM市场规模约为90亿美元，接近DRAM总体市场容量的10%。全球大宗DRAM市场被三星电子、SK海力士和美光这三巨头把持着。目前，中国本土DRAM厂商主要有长鑫、紫光国芯、兆易创新、东芯股份和晋华，其中，已有企业实现了8Gb DDR4的量产。2021年，兆易创新推出了首款自研4Gb DRAM，采用的是19nm制程工艺。在利基型DRAM市场，中国本土的代表企业是兆易创新，而在车规级市场，北京君正的产品也具有一定的市场影响力，相关利基型DRAM已应用于智能座舱、激光雷达、摄像头等车载领域。

02NAND Flash

NAND Flash适用于大容量数据的存储（通常为1Gb-1Tb），且能够实现快速读写和擦除。NAND Flash在大容量下具有成本优势，是大容量非易失存储的主流技术方案，广泛应用于通信设备、消费电子、汽车电子等领域。工艺方面，传统NAND Flash是2D结构的，近些年，3D结构兴起，且大量蚕食2D NAND市场，3D NAND通过多层垂直堆叠技术，既能够提高单位面积存储密度，又能改善存储单元性能，且成本可控。三星电子于2013年率先开发出24层3D NAND，2020年，176层3D NAND问世，2022年，美光宣布232层3D NAND实现量产，成为全球首款突破 200层的NAND Flash芯片。与DRAM类似，智能手机和PC是NAND Flash的主要应用市场，数据中心和汽车电子需求在不断提升。全球NAND Flash市场由三星电子、铠侠、西部数据、美光、SK海力士主导，其中，三星市占率最高，达到34%。中国NAND Flash企业主要包括长存、华邦电子、旺宏电子、兆易创新、东芯股份等。长存于2018年研发出64层堆叠的Xtacking架构3D NAND产品，并在2019年实现量产，2020年研发出128层产品。Xtacking架构能使3D NAND拥有更快的I/O传输速度和更高的存储密度。兆易创新的SLC NAND Flash已实现38nm、24nm制程工艺的量产，并完成1Gb~8Gb主流容量覆盖，该公司还推出了38nm制程的车规级SLC NAND Flash。东芯股份方面，通过与中国本土晶圆代工龙头深度合作，实现了24nm制程产品的量产，32Gb产品已实现流片。

03NOR Flash

NOR Flash是一类通用型非易失性存储芯片，具有读取速度快、随机存储和芯片内执行等特点，NOR Flash允许CPU直接从存储单元中读取代码执行（XIP），即应用程序可直接在Flash内运行，而不必再读到系统 RAM 中。NOR Flash的写入和擦除速度较慢，不适宜作为大容量存储器，仅在小容量应用场景具有成本效益，如用于存储开机软件程序。目前，NOR Flash的主流制程工艺为55nm，各厂商正在向40nm及更先进节点推进。电子产品因内部指令执行、系统数据交换、用户数据存储等需求，必须配置中小容量的代码存储器以实现低功耗存储，在这方面，NOR Flash是不可或缺的元器件。按容量划分，中小容量NOR Flash多用于TWS耳机、手机中的AMOLED，TDDI等消费电子领域，大容量 NOR Flash多用于汽车电子、5G基站和工业控制等领域。与NAND Flash相比，NOR Flash容量小、擦写速度慢，在智能手机兴起时期，其市场规模曾一度萎缩，但随着2016年苹果推出AirPods系列的TWS耳机后，NOR Flash市场随着可穿戴设备的兴起而复苏，据CINNO Research统计，2017年全球NOR Flash市场规模达到24.1亿美元，在TWS耳机、物联网、汽车电子等新兴应用的驱动下，NOR Flash需求不断提升，预计2022年达到37.2亿美元，并将保持每年10%左右的增长速度，有望在2026年达到42亿美元的市场规模。全球NOR Flash市场主要由华邦、旺宏、兆易创新、赛普拉斯（已被英飞凌收购）和美光主导。由于NOR Flash市场规模相对较小，2017年以来，美光、赛普拉斯等纷纷退出中低端市场，产能让位于高毛利的大容量NOR Flash或DRAM、NAND Flash业务，这给中国厂商提供了商机，特别是兆易创新，其市占率已达到18%，进入了全球前三，普冉位列全球第六。兆易创新已经开发出2Gb的超大容量NOR Flash产品，能够满足汽车电子、5G基站、物联网等领域的存储需求。其它中国本土企业，如普冉、东芯、恒烁等，通过中小容量产品切入TWS耳机等消费电子市场，不过，这些企业在汽车电子等高附加值应用领域鲜有量产产品。

04EEPROM

EEPROM全称为Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，是一种小容量、可反复擦写的非易失性存储芯片。EEPROM在断电情况下仍能保留所存储的数据，可以在计算机或专用设备上擦除已有信息重新编程。与NOR Flash相比，EEPROM适于更低容量（1Kb-1Mb）、需要高频修改的存储应用，如汽车电子、智能手机摄像头模组、智能电表、医疗监测仪等。成本方面，当单个容量低于1Mb时，EEPROM的成本低于NOR Flash。2021年，全球EEPROM芯片销售额约为8.34亿美元，同比增长5.17%。消费电子是EEPROM最大的应用市场，其次是汽车电子和工业控制。具体来看，智能手机摄像模组是EEPROM最大的应用市场。近些年，多摄像头手机不断涌现，预计2023年的手机摄像市场会有55.25亿个EEPROM的需求，其中，约21.03亿个用于多摄像头（三个及以上），27.93亿个用于双摄像头，单摄像头对EEPROM的需求占比将减少至11.38%。总体来看，手机摄像头数量的提升，带动了镜头参数存储的需求，推动着EEPROM在摄像头模组中的需求量快速提升。与消费类设备相比，车用对EEPROM的要求更高，需要具备更高的可靠性、更强的温度适应能力。全球EEPROM市场主要由意法半导体（ST）、Microchip，以及中国的聚辰半导体主导。与ST、Microchip相比，中国本土企业在EEPROM领域的专注度更高，能够进行集中的技术和资源投入，更加灵活、敏锐地捕捉到客户需求并快速作出响应，形成了稳定的供货能力，聚辰已成为智能手机摄像头EEPROM的领先企业，已达到年供货量近10亿个的水平。在汽车电子应用领域，随着国产汽车的崛起，以及ADAS、BMS电池管理等新能源车衍生出的新应用，国产EEPROM的市场份额不断提升。目前，聚辰已经成为国内外众多Tier1和Tier2企业的供应商，客户包括比亚迪、吉利、特斯拉、现代、丰田、保时捷、大众等知名汽车品牌。

05结语

在巨量的存储器市场，与国际大厂相比，中国本土存储器厂商话语权普遍较弱，但也涌现出了一批很受市场关注的企业。无论是大宗的DRAM和NAND Flash，还是小宗的NOR Flash和EEPROM，都有不断扩大市场份额的中国企业。2023年，由于市场需求普遍疲软，对各类存储器企业都是一个不小的考验，在市场处于低谷期时，特别是在国际贸易受限的情况下，对中国本土存储企业而言，意味着会有更多的潜在发展机遇。此时，需要更多的投入和坚持，以迎接明、后年市场的复苏。

编辑：黄飞