长江存储发力128层3D NAND 存储器市场国产化加速
来源:金融界发布时间:2020-04-13470浏览
询问 AI来源：金融界上市公司研究院
作者：鲁臻
作为半导体产业链的重要一环，存储器拥有半导体产业最大的细分市场。
根据WSTS的数据，2019年全球存储器市场规模达1059.07亿美元，占全球半导体市场份额为25.89％。目前中国半导体产业链各环节发展并不平衡，在存储器细分市场，随着长江存储、合肥长鑫等国产品牌不断突破，其进口替代正在推进。
长江存储发布128层QLC 3D NAND闪存 有望参与国际市场竞争
4月13日，市场期待已久的国产128层QLC 3D NAND闪存（型号：X2-6070）被紫光集团旗下的长江存储科技有限责任公司（以下简称“长江存储”）研发成功。长江存储表示，该产品拥有业内已知型号产品中最高单位面积存储密度，最高I/O传输速度和最高单颗NAND 闪存芯片容量，并已经在已在多家控制器厂商SSD等终端存储产品上通过验证。同时，长江存储还发布了128层512Gb TLC（3bit/cell）规格闪存芯片（型号：X2-9060），以满足不同应用场景的需求。
作为国产存储龙头，长江存储成立于 2016 年 7 月，是一家专注于 3D NAND 闪存设计制造一体化的IDM 集成电路企业，同时也提供完整的存储器解决方案，产品广泛应用于移动通信、消费数码、计算机、服务器及数据中心等领域。
2019 年初长江存储实现 32 层 3D NAND 的量产。其首创了 Xtacking 技术，使用该技术顺利研发出64层3D NAND，并于2019年9月量产256Gb（32GB）TLC 3D NAND。鉴于国际领先的厂商已拥有100层以上的技术，因此，长江存储宣布跳过业界常见的96层，直接研发128层3D NAND。时隔7个月之后，4月13日，长江存储成功研发128层QLC 3D NAND闪存。3年时间，长江存储实现32层到64层再到128层的跨越，追上日韩美存储厂商的先进水平，令人瞩目。
存储器市场诊断书：寡头垄断格局短期仍难打破
存储方式按照其原理可大致分为光学存储、半导体存储和磁性存储。半导体存储是存储领域中应用领域最广、市场规模最大的存储器件。而在众多半导体存储器中，市场规模最大的是（Dynamic Random Access Memory，即动态随机存取存储器）和NAND Flash（数据型闪存芯片），这两种产品占存储器市场的比重合计达到96％。
制图：金融界上市公司研究院 数据来源：国元证券、公开资料整理
具体来看，DRAM是存储器市场规模最大的芯片，其主要应用于计算机、手机的运行数据保存以及与CPU直接通讯。根据DRAMeXchange数据统计，2019年全球DRAM市场规模为622亿美元，其中三星、海力士和美光的份额分别为44.5％、29.1％和21.5％，合计占比为95％，在过去3年中，三者合计的份额占比均在95％以上。
从技术上来看，目前市场上DRAM的应用较为广泛的制程是2Xnm（26-29nm级别）和1Xnm（16-19nm级别），而三星、美光、海力士等巨头厂商均已开发出1Znm（12~14nm级别）制程的DRAM。国产DRAM厂商合肥长鑫现已量产的DRAM为19nm制程，预计2021年可投产17nm DRAM，均为1Xnm，技术与国际先进的厂商还有较大的差距，国产厂商的成长之路还较为漫长。
寡头垄断的格局使得中国企业对DRAM芯片议价能力较低，也使得DRAM芯片成为我国受外部制约最严重的基础产品之一。
NAND Flash是市场规模仅次于DRAM的存储芯片。目前NAND Flash主要应用在手机和SSD（固态硬盘）上，其占比分别为48％和43％，因此该两类产品的出货量则会直接影响NAND Flash的需求。
根据DRAMe Xchange数据，2019年全球NAND Flash市场规模为460亿美元，其中前五大厂商三星、铠侠（东芝）、WDC（闪迪）、海力士和美光的市场份额分别为33.5％、18.9％、14.3％、13.5％和9.7％，合计占比达到89.90％。
从制程方面来看，由于物理结构上NAND不需要制作电容器，自2015年制程推进遇到障碍时，制程工艺相对简单的3D堆叠技术成为新的发展方向。Yole数据显示，全球3D NAND Flash的产量已于2017年4季度超过2D。目前3D技术正在稳步推进中，未来的发展方向就是层数的继续堆叠。
根据国元证券数据，目前市场上的主流3D NAND产品为64层，但国际领先的厂商目前都已拥有100层以上的技术。
其中，2019年6月，海力士宣布成功研发并量产128层堆叠的4D NAND闪存芯片；8月，三星电子宣布实现第六代超过100层的3D NAND闪存量产；10月，美光也宣布第一批第四代3D NAND存储芯片流片已经出样，并预计2020年美光第四代3D NAND闪存将开始商用。
而从国内市场来看，国产厂商长江存储于4月13月突破100层技术，研发成功了128层QLC 3D NAND闪存（型号：X2-6070），达到国际领先水平。据从长江存储了解到的消息称，该产品最晚将于2021年上半年开始量产，未来将在满产时实现10万片月产能。
附：国内外存储器细分领域龙头企业一览
制表：金融界上市公司研究院 数据来源：巨灵财经、国元证券、各公司公告
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