内存疯狂涨价背后的原因,扩产后涨势继续

　　今年的DRAM/NAND产能真的是到了一个高峰期，据报道，面对DRAM/NAND产能“疯狂”需求，三星和SK海力士欲在2018年增加产能，而且扩张仍会涨价，背后到底有啥原因，所以本文将阐述背后的原因。

　　最近读到一篇文章，里面提到“以存储器为中心的计算方式”等想法，这些变化将对半导体制造和存储行业产生巨大影响，尤其是两大手机硬件厂商——三星和苹果，它们可谓是科技行业的金丝雀。然而三星不仅大量使用内存，也是最大的制造商。而苹果这边，公司最近投资一家财团，这个公司正在谋划收购东芝内存份额，如果这个协议完成，那么苹果也会成为存储器生产商的一个角色。

　　内存价格变化太快，如今已经变得想当昂贵，并将继续占据设备制造商BOM的成本份额。这对内存垄断者和他们的客户都有很大影响。有分析师表示，三星和SK海力士欲在2018年增加产能，这将会导致产能过剩，让行业的毛利率大幅下滑，而且会持续到2020年。比如美光的股东回报预计在2019年和2020年下降。

　　尽管三星电子和SK海力士在内存行业下了血本，两家公司都在增加DRAM和NAND的投资，这也将会打破目前供应不足的情况，并使得内存价格得以缓解。

　　不过我现在认为这样的观点是错误的，不仅如此存储器的制造商也是这么认为的。2018年 NAND闪存市场疲软归因于3D NAND受益波动，也是业内其他厂商开始疯狂追赶英特尔和美光的结果。但由于需求旺盛，所以前景并没有那么疲软。三星难道会放弃DRAM和NAND高价？从三季度业绩也可以知道，三星的日子可谓滋润，在半导体领域的运营利润达到50%。

　　从行业角度来看，这也关乎到存储器行业厂商的自身利益，大家都有自我保护意识，不会轻易让DRAM和NAND价格出现问题，所以本文将阐述背后的原因。

　　另一方面，苹果也加入到了存储器这个大“派对”，苹果似乎垂涎了三星在这个领域的收入。不过这对苹果也是一个问题，就是避免业务模式变化。

　　技术转型

　　计算方式正在处于一个历史性变化的早期阶段，这将会带来深远的影响。简单的说，计算的焦点正在从处理器转到内存。自20世纪40年代后期信息时代开启之时，冯·诺依曼计算机模型一直占主导地位。在这个构架中，图灵的存储程序模型在一个使用内存总线的架构中使用，且该架构必须由指令和数据共享。值得注意的是，大部分的数据存储被定义为外部的中央处理器及其本地的内存资源。这种情势下，处理器的统治地位诞生了，其越来越快的发展让缓慢发展的内存和存储技术很“羞涩”。

　　处理器/存储器发展失衡，导致“内存墙”现象（指的是内存性能严重限制CPU性能发挥的现象）。因为内存技术跟不上，多年来，在缓存设计和管理方面的创新已经使性能得到了提升，然而这种构架的局限性，让这种模式必然走到尽头。更糟糕的是，随着处理器开发创新了多核设计，每个内核的内存将系统性能瓶颈从FLOPS转移到内存延迟。将数据移入和移出以处理器为中心模型的高级缓存的需求非常高。

　　当数据呈指数级别增长时，我们必然会遇到以上所说问题。如今人工智能、深度神经网络、大数据、内存计算、物联网、VR/AR、云计算都在蓬勃发展，我们在经历世界数字化发展，这必然会给我们带来更多数据上的烦恼。不幸的是，以处理器为中心的模型已经渐渐不能解决这些头疼问题了。

　　我只能说：“欢迎来到新世界”。冯·诺依曼计算已经到达性能极限，以内存为中心的新型计算模式将会积极发展，并取代它。有一点可以确定，就是支持它所需要的软件和系统工具将需要一定时间才能完全实现，全新的NVMs（非易失性存储器）和处理器到存储器的互联模型（如 “ Gen-Z” 和“OpenCAPI” ）还没有被部署。

　　与此同时，大数据、物联网、AI/ML和爆炸式增长的数据正在给现有技术巨大压力。当到了发展中期，所有的计算设备制造商也会用越来越多的DRAM和NAND来解决这个问题。这也会是长期的解决手段（十年或者二十年），我们需要新的存储器来增强和取代今天的技术。与新内存技术一样重要的是开发一种新的编程和系统实现方式，这项工作也正在进行中，并且被称为NVM编程模型。

　　这种新的编程模型会对海量数据存储进行低延迟数据访问，正如Micron的Pawlawski所说，处于功耗和性能方面的考虑，我们将再也不能将数据移动到处理器，数据将进行本地数据处理。要做到这一点，我们需要新的非易失性内存，无需移动和解压设备（SSD或者HDD）中的数据。最终，我们需要构建和配置一个映射的混合内存环境。DRAM和NAND将会存在很多年，不过未来新存储器所带来优势为设计人员带来更多显著的好处——功耗和性能。如此一来，三星和苹果不得不重新思考他们的硬件构架，来适应这种新的计算模式。他们得增加更多内存到设备中去。（英特尔近期宣布在2018年下半年推出3D XPoint NVDIMMS直指混合内存的未来。）

　　存储器厂商的未来趋势

　　下图是1997年以来DRAM制造商名单

　　如今，三家公司几乎垄断了DRAM 95%的出货量，其中三星最大，其次是SK海力士和美光。NAND闪存行业则有更多的参与者，不过仍只是五家制造商，有三星、东芝/西部数据（合资公司）、美光（与英特尔合资部署3D XPoint，今年年底将脱离NAND）、SK海力士和英特尔。随着时间的推移，中国企业也会占有一席之地，不过能否取得长足进步并带来实质性的成果，还是有很多质疑的。毕竟这个行业进入门槛很高，至少要经历10年到20年的积累和发展期，存储器将会由一个个紧密合作的寡头垄断。

　　值得一提的是，这个行业在财务上有一段曲折的故事，所以该行业在整合前面临很大的困难。下面这张图也反应了这个时代的财务难题。

　　这段历史导致了市盈率相当低，让投资者甚至怀疑这些公司的盈利能力。

　　下一个关键因素，就是资本密集度高。这中间需要很长的交货时间来增加新晶圆的制造能力，一旦晶圆制造能力得到提高，必须在多年内有高利用率才能负担得起背后的巨大投资。新DRAM和NAND晶圆厂耗资数十亿美元，需要平均两年才能完成建设，来完善良好收益的生产流程。

　　还有一个关键因素，这里也是个知识产权密集地。不受限制得获得知识产权对公司运营和财务的成功才是至关重要的。而且知识产权的培养又费时又贵，研发成本非常高（去年美光和WDC上涨了9%），但知识产权杠杆率如此之高，导致了每年的财务表现变化莫测，但仍需保持高投资水平。如今，这个行业变得尤为重要，新一代NVM的推出最终会取代DRAM和NAND。

　　可以说，行业的供需平衡问题从来没有带来更多机会和风险，但平衡这两者却不容易。2015—2016年低迷期投资这个行业的人都了解这一点。毕竟行业只能直接控制供给，影响需求的能力还是有限的。另一方面，DRAM需求对价格下降的反应相对较少，因为它对设备性能非常重要，用例需求和竞争压力会使其上升。

　　即使考虑到供应本身，行业怀疑论者指出，有太多的变量会影响产出，在实际操作中，即使是一个整合的行业，也可能难以校准供应，以匹配预测的需求水平。

　　想要得到更多产量，第一个就是晶圆厂扩产，来每月生产更多的晶圆。不过这会带来正反两方面影响，一个是新工艺要求更多的机器和更多的产能而导致晶片输出的损失，这些步骤占用了更多的空间和更多的时间。如DRAM和3D NAND（3D to 3D）闪存新工艺引入大约有10%的晶片损失。另一方面，新工艺却能让一块晶圆产生更多芯片，这也是衡量制造工艺质量和生产率的一个指标。产量通常开始较低，然后随着时间推移而得到改善。例如，今年以来，一些预测者预测NAND供应过剩（因此ASP下滑），因为新的64层工艺3D NAND的产量将在今年下半年大幅攀升。另一方面，成本也会下降，因为模具成本和工艺设计、成品率、成品率之间是函数关系。

　　以上这些又能说明什么？存储器行业是个发展缓慢，投资周期长的产业。在这个行业里的各个公司都知道，它们各自采取行动，但共同承担能力投资决策的后果。过多的工业产能会带来极其繁重的财务后果。另一方面，在投资能力方面，下行空间有限，财务收益也有限。

　　存储器客户也渐渐意识到一些问题，首先是需求问题，客户需要充足的供货。其次是成本问题，在性能和需求方面，成本也有很大因素。从2016年中到如今，DRAM和NAND一直供不应求，且价格不断上涨。DRAM的供应受到了很大限制，价格在过去一年翻了一倍多。对于苹果这样的供应商来说，简直是双重打击，毕竟它们需求量大，导致了它们BOM成本趋于上升。对于存储器制造商来说，这种情况虽说赚的很多，不过却不能满足OEM日益增长的需求。

　　我们看过很多关于存储器价格暴涨的新闻，三家DRAM供应商也都曾明确表示自己的态度。三星表示2018年DRAM产能增长不会超过20%，需求量却要增长25%。关于NAND，三星表示：“供应方面，虽说64层产量在扩大，因为技术难度增加，与需求增长相比，供应增长预计将受到限制，”

　　关于DRAM，三星也透露：

　　“在密切观察市场之后，我们将扩大差异化产品的销售和管理，推出以利润为导向的产品组合，以此来提高盈利能力。”

　　很显然，这些言论并不能支撑“供过于求”这个观点。

　　美光也表示：“2018财年关于新晶圆的声明，同样适用于DRAM和NAND。”

　　SK海力士情况更为复杂：

　　“对于DRAM而言，从技术迁移中获得的生产率增长其实要慢很多。迁移过程本身就很复杂，随着步骤越加增多，所需设备也就越多，生产时间变长。这就使得虽然在一定程度上增加了供应量，但难以大幅提高晶圆容量。毕竟无尘室的空间是有限的，技术迁移的投资也非常高。”

　　整体而言，该行业还是处于行动阶段，大家都在为自己的经济利益谋划，不过这显然对那些预测产能增加的人来说，是充满争议的。NAND与DRAM不同，它市场增长速度更迅猛，这将导致供需失衡的风险。我认为，NAND的需求增长将超过所有供应端的预测。