摘要:存储芯片又称为半导体存储器,主要是指以半导体电路作为存储媒介的存储器,通常用于保存二进制数据的记忆设备,是现代数字系统的重要组成部分。据统计,2023年我国存储芯片行业市场规模约为6500亿元。未来,随着新一轮人工智能浪潮的爆发以及国内消费电子市场的快速发展,我国存储芯片的市场规模有望继续增长。
一、定义及分类
存储芯片又称为半导体存储器,主要是指以半导体电路作为存储媒介的存储器,通常用于保存二进制数据的记忆设备,是现代数字系统的重要组成部分。存储芯片具有存储速度快、体积小等特点,广泛运用于U盘、内存、消费电子、固态存储硬盘、智能终端等领域。存储芯片分类较为广泛,按照用途可将其分为主存储芯片和辅助存储芯片;按照断电后数据是否丢失,可分为易失性存储芯片和非易失性存储芯片。
二、行业政策
近年来,国家大力支持存储芯片行业的发展,并出台相关政策。2023年6月,工信部等五部门印发《制造业可靠性提升实施意见》,提出要重点聚焦核心控制、电源驱动、IGBT、大算力计算、高容量存储、信息通信、功率模拟、高精度传感器等车规级汽车芯片,通过多层推进、多方协同,深入推进相关产品可靠性水平持续提升。2024年2月,安徽省人民政府印发《安徽省有效投资专项行动方案(2024)》,提出要实施集成电路领域关键技术攻关,支持动态存储芯片等重大项目。
三、发展历程
中国存储芯片行业的发展经历了四个时期,2016年以前,中国在存储芯片行业几乎没有生产能力。国内存储芯片供给侧主要依赖进口。2016-2018年是存储芯片行业的发展阶段。2016年3月武汉新芯宣布,将投资240亿美元在武汉打造一个世界级的存储芯片企业,集中精力研究生产NOR Flash和DRAM。长江存储和合肥长鑫于2016年成立,分别致力于生产NOR Flash、DRAM芯片。2018-2020年是存储芯片行业的自主创新阶段,2019年底,长江存储64层3D NAND闪存开始大规模量产。2020年4月,长江存储推出128层QLC 3D NAND闪存。兆易创新突破国外厂商在中低端容量的NOR Flash技术壁垒,推出各类NOR Flash产品。2020年-至今,随着全球对存储芯片需求的不断增长和技术的不断进步,中国存储芯片产业进入了高端突破阶段。国内企业在技术研发、生产规模和市场影响力等方面都取得了显著进展,开始与国际巨头展开竞争。
四、行业壁垒
1、技术壁垒
合格的存储芯片产品不仅需要在体积、容量、读写速度等性能指标满足市场要求,对于通用型存储芯片而言,还需要能适用于市场上种类繁多的各种电子系统。这要求相应的存储芯片设计企业具备从芯片、应用电路到系统平台等全方位的技术储备,这些都要求设计存储芯片企业有深厚的技术积累和行业经验,对新进入存储芯片行业的企业存在一定的技术壁垒。
2、客户壁垒
存储芯片的可靠性和稳定性对电子产品安全性而言意义重大。因此,下游客户对上游存储芯片供应商的选择极为谨慎。客户若要大批量采购,势必对市场上符合基本要求、口碑较好的多款存储芯片进行可靠性、稳定性、兼容性等验证,从中挑选出合适的方案。由于验证时间长,客户一旦选定方案,通常不会轻易对存储芯片等核心器件进行更换。因此,在某一细分领域,一旦某一款存储芯片或者某几款存储芯片获得了客户认可,形成了良好的市场口碑,将对后进者形成壁垒。
3、人才壁垒
存储芯片行业是知识密集型行业。高素质的经营管理团队、富有技术创新理念的研发队伍和富有经验的产业化人才是存储芯片企业高速发展、保持竞争力的重要保障。目前,我国存储芯片行业的高端技术人才相对稀缺,而优秀的管理人才和产业化人才通常都集中于行业领先企业,存储芯片企业之间人才争夺激烈。对于市场新进入者而言,人才成为存储芯片行业的重要壁垒。
五、产业链
1、行业产业链分析
存储芯片产业链上游主要是原材料和半导体设备,其中,原材料主要包括硅片、光刻胶、抛光材料、电子特种气体等;半导体设备主要包括光刻机、刻蚀设备、清洗设备、PVD、CVD等。产业链中游主要为存储芯片的生产制造。产业链下游主要为存储芯片应用领域,主要包括消费电子、信息通信、汽车电子等。
2、行业领先企业分析
(1)紫光国芯微电子股份有限公司
紫光国芯微电子股份有限公司为国内主要的综合性集成电路上市公司之一,以特种集成电路、智能安全芯片为两大主业,同时布局石英晶体频率器件领域,为移动通信、金融、政务、汽车、工业、物联网等多个行业提供芯片、系统解决方案和终端产品,致力于赋能千行百业,共创智慧世界。企业特种集成电路业务产品涵盖微处理器、可编程器件、存储器、网络及接口、模拟器件、ASIC/SoPC等几大系列产品,600多个品种,同时可以为用户提供ASIC/SOC设计开发服务及国产化系统芯片级解决方案。从企业经营情况来看,2023年企业特种集成电路营业收入同比下降5.02%至44.88亿元。
(2)兆易创新科技集团股份有限公司
兆易创新科技集团股份有限公司主要业务为存储器、微控制器和传感器的研发、技术支持和销售。企业存储器产品分为三个部分,NOR Flash、SLC Nand Flash和DRAM。企业是全球排名第二的NOR Flash企业,可提供多达16种容量选择(覆盖512Kb到2Gb)、四种不同电压范围以及多达20种不同的封装选项,可满足客户不同应用领域对容量、电压以及封装形式的需求。2023年,企业推出的GD25UF系列1.2V低电压超低功耗SPI NOR Flash产品,在针对智能可穿戴设备、健康监测、物联网设备或其它单电池供电的应用中,能显著降低运行功耗,有效延长设备的续航时间,可以满足主控新工艺演进趋势的低电压、低功耗要求。从企业经营情况来看,2023年企业存储芯片营收同比下降15.52%至40.77亿元,主要受全球经济环境、行业周期等影响。
六、行业现状
2018-2022年,我国存储芯片行业市场规模整体呈现下降的趋势。据统计,2022年我国存储芯片行业市场规模较上年同期下降5.9%,达到5170亿元,主要是受消费电子市场需求疲软等因素的影响。2023年我国存储芯片行业市场规模约为6500亿元。未来,随着新一轮人工智能浪潮的爆发以及国内消费电子市场的快速发展,我国存储芯片的市场规模有望继续增长。
七、发展因素
1、有利因素
(1)日益增长的市场需求
宏观层面,随着国民经济结构转型与消费升级,社会信息化程度日益加深,对信息化产品和服务的需求也与日俱增,存储芯片作为信息化产品的关键芯片,受益于整个社会信息化进程;微观层面,随着半导体行业的回暖,特别是近年终端市场的便携化、智能化、网络化的发展趋势日趋明显,智能手机、平板电脑等下游市场需求旺盛,使得存储芯片的需求量大幅增加。
(2)国家产业政策的全方位支持
存储芯片等高端通用芯片设计行业是代表国家科技水平的标志性行业之一,对国民经济和国家战略发展具有重要影响。近年来,国家出台了一系列财政、税收、知识产权保护等政策,包括《“十四五”数字经济发展规划的通知》《制造业可靠性提升实施意见》《重庆市集成电路封测产业发展行动计划(2023-2027年)》等,鼓励和支持存储芯片行业的发展。
(3)国产厂商竞争力逐步加强
在全球存储芯片市场的激烈竞争格局中,尽管韩国、日本和美国等国家长期占据主导地位,然而,中国已经迈出了在存储芯片领域实现战略突破的关键步伐。随着国家政策的坚定扶持以及存储芯片企业研发投入的持续增长,中国国内厂商在存储芯片领域的核心竞争力正日益凸显。随着中国厂商在存储芯片领域的持续努力和创新,存储芯片行业有望迎来新的发展机遇。
2、不利因素
(1)基础技术薄弱
存储芯片是重要的集成电路产品,设计出高性能、高可靠性的闪存芯片需要大量的高端设计人才。当前,我国在集成电路设计环境、设计工具、设计人才和设计经验等方面离世界先进水平还有较大距离,在存储芯片技术方面更是如此,目前我国大陆企业近几年才在一定程度上确立了NOR Flash芯片的行业地位。叠加基础技术薄弱,目前我国大陆存储芯片设计企业尚不完全具备向世界顶尖存储芯片芯片设计企业挑战的能力。
(2)领军型人才和国际高端技术人才不足
在市场需求增长、政策支持、产业重心转移等利好因素下,领军型人才是率领企业抓住机遇、发展壮大的关键。同时,存储芯片作为高端通用芯片,主要竞争者为三星电子、美光科技等国际巨头,国际高端技术人才对存储芯片企业发展至关重要。相对发达国家和地区,国内具备战略视野和产业运营经验的领军型人才和国际高端技术人才相对稀缺。
(3)企业资金实力不强
存储芯片设计行业周期长、投入高、工艺技术复杂,常面临产品刚入市即已落后、研发失败、无法满足目标市场等风险。因此,若要在存储芯片行业保持持续的市场竞争力,则要求存储芯片设计企业具备很强的资金实力。目前,我国存储芯片设计企业的规模和资金实力与国际大厂相比差距巨大,成为制约存储芯片行业发展速度的重要因素之一。
八、竞争格局
从中国存储芯片行业竞争格局来看,市场主要由国外存储芯片巨头领导,细分领域也落后于国外及台湾厂商(如NOR Flash的旺宏/华邦等),但近年来国内厂商奋力追赶,已在部分领域实现突破,并逐步缩小与国外原厂的差距。目前,我国存储芯片主要企业包括紫光国微、兆易创新、北京君正、深科技、澜起科技、佰维存储、复旦微电、长鑫存储。从经营情况来看,2023年紫光国微、兆易创新、北京君正、深科技、澜起科技、佰维存储、复旦微电存储芯片相关业务营收分别为44.88亿元、40.77亿元、29.12亿元、25.59亿元、21.85亿元、16.85亿元、10.72亿元。
九、发展趋势
随着科技日新月异,DRAM技术正朝着更高的传输速率和更低的功耗迈进,而NAND存储技术则持续向高密度存储和3D堆叠技术迈进,这些技术演进将进一步提升存储芯片的性能和容量。未来,中国存储芯片企业将加大技术研发投入,提高自主创新能力,以应对市场的不断变化和需求。此外,近年来,国产芯片的替代进程与消费电子需求的迅猛增长,共同推动国内存储器芯片市场规模持续稳健攀升。特别是在智能手机行业,随着多摄像头配置的普及和5G技术的广泛应用,智能手机更新换代的速度不断加快,为存储器芯片市场带来了巨大的增长空间。
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