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半导体系列(二):芯片设计篇之存储芯片研究

发布时间: 2023-11-21 04:55:37 来源:产品中心

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  欢迎关注我们,这是一个价值投资者一同成长的财经频道,既有硬核干货,也有温度的财经内容,这是我们半导体行业系列专题,欢迎各位持续关注。

  存储芯片是半导体行业中占比最大的一项:2021年预测全年半导体行业总市场5270亿美元,其中存储芯片市场规模约为1572.2亿美元,将近占总市场的十分之三。目前的存储芯片市场主要由美日韩企业占据,内存涨价一直困扰国内大大小小的电子厂商,在如今动荡的局势下,谁都不想让中兴、华为事件再次发生,所以解决“卡脖子”,制造“中国芯”,迫在眉睫。

  往复杂了说是嵌入式系统芯片在存储行业的具体应用,通过在单一芯片中嵌入软件,实现对多功能和高性能应用的支持;

  不管怎么来看,存储芯片在日常生活中应用的很广泛,我们每天都在使用电子设备、电脑,这些电子设备里面都包含存储芯片。

  存储器大致上可以分为磁性存储、光学存储与半导体存储,其中半导体存储器是我们着重要看的。

  半导体存储又可大致分为掉电易失和掉电非易失器件,顾名思义,掉电易失的意思是如果电源断开,则数据会丢失。

  掉电非易失存储器从早期的不可擦除PROM到后来的光可擦除EPROM、电可擦除EEPROM,再到现在的Flash,它与EEPROM的区别是,可以更快速,更方便的擦拭,目前Flash存储器成为了主流的非易失器件。

  掉电易失存储器一直以DRAM(动态随机存取存储器)为主,以SRAM(静态随机存取存储器)为辅。DRAM存储器的特点是集成度高,能够适用于大容量的存储,而SRAM的特点是存取速度快。

  随着各种技术不断地更新、进步,慢慢的变多种类的存储器慢慢的出现,他们有着更高难度的技术方面的要求以及更高的性能。这其中就包括铁电存储器(FRAM)、相变存储器(PRAM)、磁存储器(MRAM)、阻变存储器(RRAM)以及最新的UltraRAM。

  NAND Flash具备高密度、低成本的优势,在NAND闪存中,数据以bit(位)的方式保存在Cell(块)里,一个Cell存储一个bit,一般8个或者16个Cell为一个单位,连成bit line,再接着许多bit line构成Page(页) ,NAND以页为单位读写数据,以块为单位擦除数据,由于擦除读取的量多,速度便比DRAM要慢,主要使用在在eMMC/EMCP、U盘、固态硬盘等市场。

  Nor Flash的特点是芯片内执行(“XIP”— In Place),通俗来说就是比NAND少了一步,不需要吧数据读到系统中,直接再内存内运作。但是这个特点并没有使NOR的写入和擦除的速度更快,相反,因为NOR以64~128KB的块为单位擦除,而NAND以8~32KB的块为单位擦除,所以NOR的一次操作需要5s,而NAND仅需要4ms。因此NOR的低速度、容量小和高成本导致市场规模一度缩小,直到近年来在5G、IOT、AMOLED和智能汽车等下游市场的加快速度进行发展,NOR再次受到各大厂商重视。

  DRAM即动态随机存储器,需要每隔一段时间刷新充电,否则数据会因为断电而消失。DRAM由一个晶体管和一个电容器组成,电容器的开关来表示0和1以记录数据。这种简单的存储模式使得DRAM的读写擦拭速度要比Flash快得多。SRAM则是DRAM的进化版,应用在对性能要求极高的地方比如CPU的一级二级缓冲,DRAM主要使用在在计算机内存条,内存的大小和DRAM的容量相关。

  随着技术的更迭,EEPROM在近几年一直被市场边缘化,市场规模在一点点被蚕食,直到移动电子设备摄像头和物联网的发展,EEPROM在新兴领域扩张,2020年市场规模为7.93亿美元,预计在2023全球市场规模将会达到9亿美元,年均增长率为4.17%

  在全球市场格局中,中国厂商在EEPROM也算占领了一片天地。其中聚辰股份(688123)占据了市场8.17%的份额,基本的产品是智能手机摄像头模组中的EEPROM,客户几乎涵盖了国内所有一线手机制造商。

  EEPROM全球主要供应商有意法半导体(欧洲)、微芯科技(美国)、聚辰股份(中国)、安森美(美国)。

  Nor Flash和EEPROM一样,随着新兴科技的发展,需求端扭转下行趋势,开始不断扩大。

  根据KSIC数据预测,2020年Nor Flash市场规模为25亿美元左右,预计在2025年Nor Flash全球市场占有率将达到40亿美元,年均增长率为9.86%

  在全球市场格局中,自美国公司美光、赛普拉斯宣布退出Nor Flash市场后,我国企业获取大量的市场占有率,其中旺宏(、华邦、兆易创新(603986)排名前三,一共占据市场70%的份额。

  NAND Flash是主要的存储芯片之一,主要使用在在智能手机、云端存储、汽车电子、PC外设等等,侵蚀了绝大多数Nor Flash 的市场。

  2020年NAND Flash市场规模达566亿美元,较2019年增长23%,在疫情扰乱消费电子的黑天鹅事件下表现得格外亮眼。预计在2026年NAND Flash市场规模超1000亿美元,年均增长率为10.13%

  NAND Flash器件一直被国外公司垄断,主要厂商有三星(韩国)、铠侠(日本)、威腾电子(日本)、美光(美国)、海力士(韩国)等,国内厂商主要有还没有上市的长江存储,已经上市的兆易创新和北京君正(300223)。

  DRAM是存储芯片中市场顶级规模的芯片,主要使用在在智能手机、PC电脑、汽车、服务器等等。

  2020年DRAM全年市场规模达654亿美元,预测市场规模将在2026年突破千亿美元,年均增长率为7.33%

  DRAM芯片市场格局由三家公司垄断,分别是三星(韩国)、海力士(韩国)、和美光(美国),这三大巨头占据总市场的95%,极度影响下游端中国企业的议价能力,制约我国存储器发展。

  SRAM相对于其他存储器来说规模较小,2019年全年市场规模为4.2亿美元,预测到2025年市场规模将进一步萎缩至3.73亿美元,年均增长率为-1.96%

  目前我国SRAM方面基本上能自给自足,基本的产品来自北京君正旗下的北京矽成,占全市场的19.42%,全球龙头则是美国厂商赛普拉斯,占总市场30.36%

  2020年兆易创新全年营收44.97亿元,其中存储芯片营收32.83亿元,占比73.00%。

  这里面最主要的是Nor Flash(NOR),按照2020年兆易创新NOR在全球市场占有率占17.8%以及2020年NOR市场规模为25亿美元来看,25*6.4*0.178=28.48亿元,得出近28.48亿元来源于NOR芯片,剩下的4亿多来自NAND和DRAM,又因为兆易创新在2021年上半年才投放首个自家研发的DRAM芯片(4Gb DDR4)中得出(公司目前也有和合肥长鑫合作销售DRAM),剩下的近4亿绝大多数来自于NAND。

  2020年北京君正全年营收21.7亿元,其中存储芯片营收15.25亿元,占比70.30%。

  这15.25亿元全部来自于北京君正收购的北京矽成公司,北京矽成于2020年6月和北京君正并表,意思是没有将全年营收纳入北京君正。北京矽成2020年全年营收28.6亿元。

  根据北京君正调研时董秘的回答中以及北京矽成被收购前的收入结构中,可以毛估推算出北京君正目前存储芯片的基本结构为:DRAM—53%(15.16亿元)、Flash—20%(5.72亿元)、SRAM—17%(4.86亿元)、Analog—10%(2.86亿元)。其中Flash中绝大多数来自于NAND Flash。

  目前来看,在存储芯片方面兆易创新和北京君正不相上下,其中兆易创新在NOR芯片上有非常大的优势,北京君正在DRAM芯片上有非常大的优势,而NAND芯片上两家都在起步阶段。

  2020年兆易创新存储芯片业务毛利率为35.00%,北京君正存储芯片业务毛利率为20.73%,目前比较来说是兆易创新的盈利性更好,但是北京君正低毛利率的根本原因是受并表因素影响,以往北京矽成的存储芯片业务毛利率也有35.00%。

  就成长性来说,2021年兆易创新1季度营收16.04亿元,净利润3.01亿元,同比增长79.43%,一季度大幅度增长主要因为产品的缺货涨价因素。

  再加上2021年6月份交付的第一款DRAM芯片,2021年全年兆易创新的业绩会锦上添花,基本上全年会达到15亿的净利润。

  兆易创新在NOR、NAND、DRAM上都开始加大投入,业务铺满整个存储芯片体系。

  除此之外,公司还有MCU和指纹传感器业务,目前以“存储+控制+传感”的战略积极横向发展,在各大领域都有很好的成长性。

  北京君正2021年1季度营收10.68亿元,净利润1.2亿元,同比增长1003.82%,其中存储芯片业务达7.44亿元,中报预测净利润在3.13亿元~4.03亿元之间。

  北京君正1季度的大幅正增长是还在于北京矽成的完全并表,公司全部营收纳入北京君正。

  公司产品主要针对于汽车存储芯片,以DRAM、SRAM为主,NAND、NOR为辅。据咨询机构Gartner预测,汽车内存的市场规模会从2020年24亿美元增长至2024年的63亿美元,增长空间巨大。

  北京君正除了存储器业务以外还有智能视频芯片、微处理器、模拟互联芯片业务,公司也在全面发展。

  从成长性来看,北京君正今年将会因为完全并表的因素有很好的业绩,但是兆易创新的长期成长性和战略野心更强

  北京君正中报净利润预测3.58亿元,到年底能有8~9亿元净利润,按照现在的市值689.5亿算,年底市盈率为81.09。

  兆易创新年底能有15亿元净利润,按照现在的市值1102亿算,年底市盈率为73.47。

  总体来看两家公司年底市盈率都不能算太高,现在这年头科技行业那个不是破百的市盈率,所以两家公司相对来说股价仍有上升空间,尤其是兆易创新,在存储行业产业范围更广,发展空间更大,在开启DRAM芯片业务后更是打开了行业天花板,加快发展。

  澜起科技:内存接口,全球可提供从DDR2到DDR4内存全缓冲/伴缓冲完整方案的主要供应商之一。

  国科微:存储控制器芯片,也算存储芯片的一种,控制处理器读写存储芯片信息的速度。

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