半导体存储器价值链、市场规模及驱动因素

B站影视 欧美电影 2025-03-24 15:51 2

摘要:• 自2014年起:5G移动网络及云计算的快速发展促进了数据交互与积累,5G实现了高速度、低延迟传输,而云计算提供安全、高效及灵活的数据处理能力。同时,数据中心建设的激增也进一步为数据存储创造了机会。

全球半导体存储器市场概览

数据增长推动存储需求增长。受数据产生量快速增长的推动,全球半导体存储器市场增长显著。在过去10年中,数据激增浪潮因几个关键因素而大大加速:

自2010年代初起:各类互联网业态迅猛发展,智能手机及可穿戴设备等智能设备得到广泛应用,导致数据类型多元化及数据积累速度加快。

• 自2014年起:5G移动网络及云计算的快速发展促进了数据交互与积累,5G实现了高速度、低延迟传输,而云计算提供安全、高效及灵活的数据处理能力。同时,数据中心建设的激增也进一步为数据存储创造了机会。

自2022年底起:全球AI发展浪潮大大增加了数据量。大型模型的出现涉及处理海量的多模态数据以供训练和推理。同时,自动驾驶以及AI手机、AI电脑及具身智能等设备的推出也推动了边缘数据生成量同步增长。

在上述趋势的推动下,全球数据总量快速上升。根据灼识谘询,短短10年内,数据量已经扩大十倍以上,每年生产的数据总量从2013年的约10 ZB增至2023年的约130ZB。预计这一趋势将延续下去,到2028年将达到近400 ZB。

存储对数据处理基础设施而言至关重要,涉及从收集到分析和检索的整个计算生命週期的数据读写。随著数据量迅猛增长,有效的存储解决方案对于完成各种数据处理任务、维护数据安全和保护数据隐私以及成本效益至关重要。大数据、云计算和AI技术的快速发展催生了多样化且海量的数据存储需求,推动企业追求优质、高效、安全的存储解决方案,以应对市场对高效、可靠存储的迫切需求。

半导体存储器概览

半导体存储器是集成电路产业的核心分支。根据灼识谘询,2024年全球集成电路市场规模将达到近6,000亿美元,其中半导体存储器佔30%以上。存储晶圆是半导体存储器的基本组成部分,根据是否易失的特徵,可分为ROM和RAM两大类。

ROM可长期保存数据,包括闪存和其他类型的存储技术。闪存具有高读写持久性和容量大的特点,成为最主要的ROM技术。在闪存中,NAND Flash的先进制程(如TLC和QLC技术)适用于大容量应用,是目前的主流技术,而NAND的成熟制程(如SLC)和NOR Flash适用于小容量应用。RAM用于临时保存数据以供处理器读写,可进一步分为DRAM和SRAM。

DRAM的特点是结构简单、存储密度高,是较为普遍的技术。DDR DRAM通常用于具有标准尺寸和功耗要求的设备中,而LPDDR则主要用于具有严格功耗限制的设备中。其他类型的DRAM技术主要包括GDDR,主要用于图形显卡。面向终端用户的存储产品主要分为四大类:嵌入式存储、固态硬盘、移动存储和内存条:

• 嵌入式存储 :嵌入式存储是在小型、低功耗设备内部集成的存储器,可分别由NAND和LPDDR制成非易失性和易失性存储器。此外,还可以将NAND与LPDDR封装在一起形成高度集成的嵌入式存储器。

• 固态硬盘:固态硬盘是主要用于服务器、个人电脑等常规尺寸及功耗设备的非易失性存储器,由NAND Flash存储器制成。在个人电脑及笔记本电脑等关键应用中,固态硬盘已在很大程度上取代传统的机械硬盘。

• 移动存储:移动存储是指便携式可插拔存储器,主要包括U盘、存储卡和便携式固态硬盘,通常使用NAND Flash存储器制成。

• 内存条:内存条是主要用于服务器、个人电脑等常规尺寸及功耗设备的易失性存储器,由DDR存储器制成。

半导体存储器价值链

关键组件及服务厂商主要提供存储晶圆、主控芯片以及封测服务。存储晶圆是最关键的组件,在存储器BOM中,约佔75%,由晶圆供应商提供。NAND Flash存储晶圆的全球供应高度集中,前五大原厂控制超过90%的市场份额。DRAM晶圆供应的集中度更高,前三大原厂佔据约95%的市场份额。在存储器BOM中,主控芯片和封测共佔约20%。

主控芯片对非易失性存储器至关重要,可以通过固件协调多颗芯片,并实现诊断和修复等各种功能。封测有助于确保产品在实际应用中的性能和质量,并实现对产品尺寸的精确控制,这对于有特定性能、功耗和尺寸要求的产品而言是一项关键因素。将标准化晶圆转化为存储成品需要进行大量针对特定应用的开发。

此开发通常由存储器厂商进行。存储器厂商主要包括IDM和独立存储器厂商。IDM在半导体存储产品市场上佔据80%以上市场份额,同时生产晶圆和存储产品。而独立存储器厂商则从存储原厂处採购晶圆,专注于生产存储产品。与IDM相比,独立存储器厂商通常能更好地满足市场长尾多元需求,增长机会主要集中在利基型领域和品牌消费级存储器产品领域。

存储产品服务于各种终端应用,每种应用都有独特的要求,因此产品规格也各不相同。例如,消费电子产品要求高度微型化设计和低功耗;数据中心优先考虑存储容量、数据传输速度和数据安全性;汽车与工业应用通常要求宽工作温域以及在恶劣条件下(包括高湿度、振动和电磁干扰)的可靠性。

全球半导体存储产品市场规模

随著全球数据量爆炸式增长,全球半导体存储产品市场规模有望继续扩大。根据灼识谘询的资料,2024年全球半导体存储产品市场规模预计达到2,059亿美元,其中独立存储器厂商将佔据约15%的市场份额。

此外,预计到2028年,市场规模预计达到3,193亿美元,CAGR为11.6%。按应用划分,受近期AI服务器部署激增的推动,企业分部预计将迎来最快增速。近期,LLM取得突破,推动模型训练和推断需求激增,导致2023年全球AI服务器出货量增长超过30%。预计2024年的出货量将增长超过40%,达到近1.7亿台,并在未来5年保持近20%的CAGR。

作为日益走向多模态的LLM在数据处理链条中的关键环节,存储器直接影响数据容量、训练和计算速度、数据可靠性和数据安全性,推动相关产品市场强劲增长。各家存储器厂商不断创新以提高产品性能,其中高性能DDR5DIMM、HBM、大容量固态硬盘和CXL内存拓展模块尤其受到青睐。另一方面,由于消费电子产品的普及,消费级应用成为最大的分部。全球年出货量超过10亿台的智能手机和年出货量超过2亿台的个人电脑就是这一趋势的典型代表,其对存储的容量与速度要求与日俱增。与此同时,LLM在端侧的部署也有望实现大幅增长。

预计在2024年至2028年期间,全球AI手机出货量的市场渗透率将由8%增至60%,AI个人电脑的市场渗透率将由2%增至50%。这将进一步推动消费分部的未来增长。此外,智能家居设备和可穿戴设备的持续创新也推动了存储需求的进一步增长。

工规级存储产品市场为拥有专业技术的企业提供了稳定的增长环境,使其能够为要求苛刻的应用提供高性能和高可靠性的解决方案。在工规级存储产品市场中,车规级应用正在快速增长。包括自动驾驶和智能驾驶舱在内的汽车技术日趋成熟,推动了智能汽车市场的增长,其年出货量已超过5,000万辆。车规级存储产品的巨大价值源于苛刻的要求,需要在严酷的运行环境中长期保持可靠性。

按存储产品类型划分,预计2024年嵌入式存储将成为最大分部,主要受消费电子、智能汽车和工控设备增长推动。按增长率计,预计HBM的增长速度最快,其次是固态硬盘和内存条,主要是受企业级产品(尤其是数据中心内AI服务器使用的产品)需求的推动。下图显示按产品类型划分的全球半导体存储器产品市场规模。

市场驱动因素

半导体存储产品市场的形成有几个关键因素:

存储需求的增长和多元化:全球数字化转型和由此带来的数据激增是半导体存储器产品市场增长的主要驱动力。AI、5G和IoT技术的进步,以及消费电子、汽车、数据中心和具身智能产业的扩张进一步推动这一增长,所有这些均推动存储产品需求增长。此外,存储的应用正在向汽车和智能家电等新领域扩展。存储需求多元化为在特定分部中具有较强市场理解能力和服务能力的存储器厂商创造了巨大商机。

半导体存储技术的进步:近年来,高速、大容量存储技术取得长足进步,CXL和3D NAND等解决方案得到广泛採用。虽然小容量存储的制程相对成熟,但独立存储器厂商在延长产品寿命、提高接口速度、改善电压阈值管理和丰富封装选择方面已取得重大进展。这些进步推动产品朝著更优性能、更广泛适用性的方向迭代。

终端用户对数据本地化的需求不断增长:全球企业和消费者越来越重视数据隐私,这就增加了全球范围内本地化部署数据的重要性。存储器作为数据存储的核心介质,在确保数据的自主可控管理方面发挥至关重要的作用。因此,本地存储器产品企业可以通过满足这部分本地化需求来拓展整个市场空间。例如,中国对国内数据管理的重视程度不断提高,对存储产品产业的发展扶持力度也在稳步加大,再加上终端用户越来越重视本地採购和可靠性,这都为中国国内存储器产品企业创造了巨大的市场机遇。

新兴市场半导体存储器快速增长:长久以来,北美、中国及欧洲一直主导全球半导体存储器产品市场。与此同时,拉丁美洲和东南亚等地区正在加快数字化转型,并大幅扩建其数据中心和云服务基础设施。这些地区生活水平的提高也推动消费电子市场的持续增长。在此背景下,新兴市场对数据存储的蓬勃需求为全球半导体存储器产品市场的持续扩张带来了巨大市场机遇。

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来源:思瀚研究院

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