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存储行业触底反弹,AI带来新增量和技术革新_中证网

张赛男 实习生黄宏韬 21世纪经济报道

  编者按

  在数字经济潮涌与大模型井喷的时代,算力正如水、电一般,逐日成为现代社会赖以生存的稀缺资源。可以说,谁拥有了算力的主导权,谁就捏住了面向人工智能的头等船票。

  这样的时代巨浪下,我国的算力也已步入高速发展新阶段。在此过程中,构建全国一体化算力网,更是应对新一轮科技革命和产业变革的重要举措。而在进行全国“算力网”的布局中,存在不同的市场主体角色,包括阿里、华为、电信运营商乃至其他算力服务商,都有自己的主张。

  就此,21世纪经济报道推出“算力网风云”系列报道,围绕中国算力一体化体系建设现状、难点与堵点、产业链机会等进行全方位解读。在对国内算力网现状进行5篇稿件解读后,接下来的系列稿件将重点关注算力上中下游产业链企业如何参与一体化算力网建设,以及随着全国一体化算力网建设铺开,相关产业链未来的发展空间、投资机会。

  算力产业链系列稿的第四篇、亦即专题第九篇稿件重点关注存储产业链。尽管目前我国算力性能超过存储能力,但产生的数据难以被完全存储并转化为价值。巨大的存储缺口下,也意味着巨大的市场增长潜力,也对行业本身提出了更高的要求。

  21世纪经济报道记者 张赛男 实习生黄宏韬 上海报道

  人工智能技术发展方兴未艾,推动大算力时代拉开序幕。但一个行业共识是,目前我国算力性能超过存储能力,产生的数据难以被完全存储并转化为价值。

  根据相关规划,到2025年,我国存储总量要超过1800EB。而到2023年6月底,全国存力总规模为超过1080EB。这意味着,中间还有超700EB的巨大存储缺口亟待补充。

  巨大的缺口意味着巨大的增长潜力。作为半导体行业中最大细分市场之一,存储芯片在经历近两年的低迷后,在2023年第四季度出现复苏迹象,2024年一季度延续回暖的势头。这种复苏势头的背后,离不开AI的推动。

  “以人工智能为主的新兴领域推动存储市场需求持续向好,存储行业价格自2023年三季度起至今一直处于上升通道,公司销售收入规模、毛利率增长延续良好态势,净利润水平较去年同期大幅提升。”一家A股内存芯片公司对21世纪经济报道记者表示。

  记者注意到,仅从A股存储器板块2023年年报和2024年一季报来看,业绩已经呈现明显向好趋势,多家公司提及服务器市场需求上升的推动。

  此外,随着算力需求越发提升,市场对数据存储的容量、效率、流动性和安全性等方面也提出了更高的要求,这推动着新型存储芯片技术的创新,给产业链带来新的机遇。

存储产业链格局

  目前为投资者熟知的存储产业链,即指半导体存储器产业链,上游主要包括硅片、光刻胶、电子特种气体等原材料和设备供应商;中游半导体存储器,存储芯片是其核心组成部分;下游主要应用于消费电子、信息通信、汽车电子、工业电子、服务器、物联网设备等领域。

  存储芯片进一步细分为两种,分别是易失性存储器和非易失性存储器,易失性存储器主要包含静态随机存取存储器(SRAM)和动态随机存取存储器(DRAM);非易失性存储器主要包含可编程只读存储器(PROM)、闪存存储器(Flash)、可擦可编程只读存储器(EPROM/EEPROM)等。其中Flash和DRAM存储器是主流存储产品,合计市场份额约达99%。

  而在FLASH存储器技术中,常见的两种类型是NOR Flash和NAND Flash,前者市场规模相对较小且竞争日趋激烈,国际存储器龙头纷纷退出中低端NOR Flash市场,产能或让位于高毛利的高容量NOR Flash,或转向DRAM和NAND Flash业务。

  因此,更准确地说,DRAM和NAND Flash占据了当前存储器芯片市场的主要份额。

  在DRAM领域,目前全球存储器产业处于高度垄断,主要的DRAM厂商包括韩国的三星电子、SK海力士和美国的美光科技,占据全球90%以上的市场份额,排名其后的多为中国台湾地区的企业。NAND FLASH市场情况与之类似,2023年,三星和SK海力士共占据49.5%的市场份额,铠侠占比21.6%,美光占比10.3%。

  由于下游需求整体不振,存储芯片市场已经低迷了两年之久,一众巨头和A股存储产业链业绩均未能幸免。但2023年下半年以大模型为代表的人工智能技术迅猛发展后,全球存储芯片市场面临前所未有的供应紧张局面,尤其是对高性能存储的需求暴涨。

  AI端侧对存储需求的增长到底有何直观感受?

  根据国泰君安的一份最新研报,从需求侧看,DRAM晶圆需求主要集中在服务器、移动市场、PC三部分,其中服务器占比36.71%,移动占比37.67%,PC占比11.95%。NAND需求主要集中在手持设备,企业级SSD,PC SSD三部分,其中手持设备占比32.17%,企业级SSD占比18.45%,PC SSD占比24.82%。

  其中,AI增长对服务器存储需求增量较大,以GB200 NVL72为例——单台GB200 NVL72(HBM+LPDDR5x)消耗晶圆片数为15.21片。以手机为例,若内存由8GB增加至16GB,DRAM晶圆新增消耗量约3643.26千片,若闪存容量由256GB增加至512GB,NAND晶圆新增消耗量约4033.61千片。

  据测算,到2025年AI对于存储晶圆的消耗(包括服务器,手机PC存储容量增加)相较于2023年年末,DRAM与NAND市场的需求增量分别为20.64%、22.25%。

复苏动力

  在这样的背景下,从2023年四季度开始,SK海力士率先迎来盈利。今年一季度,美光、三星等厂商也实现扭亏为盈。

  兆易创新(603986.SH)第一大营收产品为存储器,具体包括NOR Flash、SLC Nand Flash和DRAM。2023年,由于终端市场需求疲弱,公司业绩下滑明显,今年一季度业绩才有所恢复。佰维存储(688525.SH)、江波龙(301308.SZ)、普冉股份(688766.SH)等存储器厂商均表现出相同的业绩走势。

  其中一家公司负责人在接受21世纪经济报道记者采访时表示,“公司今年一季度有不错的表现,就二季度来看,上游厂商也有一些合约价格的上行,我们的产品价格基本上是随行就市的情况。”

  华邦电子主要致力于中小容量的DRAM产品以及Flash产品,公司相关负责人接受21世纪经济报道记者采访时说道:“从去年Q3末、Q4初到现在,市场需求方面无论是手机、PC、服务器,还是电视这些大众的消费类电子产品,需求相对于去年一定在某种程度上展现出了恢复态势。”

  不过需要指出的是,本轮存储周期的拐点并非单一来自下游市场复苏,而更多是上述原厂消减资本开支,减少晶圆产能等多重措施,使得存储市场供需逐渐回归平衡。

  对于未来的推动力,前述A股公司受访人士表示,“在AI的驱动下,会带动存储规格的提升,例如服务器需要更多高性能、高容量、高传输速率的产品,这将带动整体存储行业技术迭代。”

  华邦电子相关负责人对21世纪经济报道记者进一步解释,“生成式AI需要大量的计算和存储资源,特别是在LLM处理、图像生成等领域,带动高效内存解决方案的需求。在应用场景方面,如语音助手、智能编程等,这些应用对内存的性能和容量提出更高要求,并向端侧发展,AI笔电和AI智能手机成为主要预期装置。在技术创新方面,将会驱动厂商开发更快速、更节能的内存,以提高生成式AI的效能和效率。JEDEC标准内存也在持续往高带宽演进,例如DDR6和LPDDR6或者HBM4。”

  “消费电子产品的销量正常情况是持续增长的,同时每个产品所需的容量也会不可逆地持续增加,相信2024年乃至以后,存储领域的源动力会一直存在,同时AI也会带动新一波的增长。”华邦电子方面说道。

  兆易创新也在年报中谈道,就AI而言,除在云端算力的爆发式需求外,其端侧的应用也将快速发展和普及。在手机和PC需求企稳的背景下,叠加AI大趋势,预计2024年存储市场将恢复增长。

AI带来技术迭代

  在AI带来的存储行业一系列变化中,最受关注的无疑是新技术的诞生。

  当下,最受资本市场关注的技术当属HBM(High Bandwidth Memory),即高性能高带宽内存。通俗来说,这是一种新型的存储芯片技术,通过将多个存储芯片堆叠在一起后和GPU封装,实现大容量和高速数据传输,以满足高性能计算、人工智能、大数据等领域的需求。

  2023年下半年,英伟达发布了搭载全新HBM3E内存的下一代AI芯片H200芯片,直接将HBM概念炒作推向高潮。

  集邦咨询预测,HBM在整个DRAM比特(bit)容量中所占比重从2023年的2%上升到今年的5%,2025年可能超过10%。在市场价值方面,HBM在全体DRAM中占比预计从2023年的8%增至今年的21%,2025年超过30%。

  该机构指出,HBM的销售单价是传统DRAM的数倍,DDR5的5倍左右,这种定价与AI芯片技术相结合,通过增加单一设备的HBM容量,大幅提高HBM在DRAM市场上的容量和市场价值占有率。

  该技术的全球竞争格局同存储行业类似,由SK海力士、三星电子、美光等掌握主导地位。公开信息显示,2024年三大存储原厂在HBM、DDR5等高端存储产品的扩产趋势明确。

  SK海力士首席执行官此前公开称:“HBM今年已经售罄,明年产量中的大部分也已售罄。”

  三星电子也在第一季度业绩会议上提到:“以比特为准,今年的HBM供应规模较去年增长三倍以上,相关数量已与供应商达成协议,截至2025年的供应量目标是今年的两倍以上,目前正在与客户企业进行积极协商。”

  进一步梳理HBM产业链,由于国际大厂均采用IDM模式,芯片的设计、制造和封测都由大厂一手包办,国内厂商主要处于上游设备和材料供应环节。

  具体而言,比如华海诚科(688535.SH)业务涉及HBM的上游材料,公司高端材料GMC已通过客户验证,而GMC高性能环氧塑封料是HBM的必备材料。雅克科技(002409.SZ)向SK海力士、三星电子等提供逻辑芯片。HBM代理商有香农芯创(300475.SZ),其是海力士HBM国内代理。

  相关材料供应商还有飞凯材料(300398.SZ)、宏昌电子(603002.SH)、壹石通(688733.SH)、联瑞新材(688300.SH)、科翔股份(300903.SZ)等。此外,HBM实现的关键还需要先进的封装技术。据公开资料,中富电路(300814.SZ)、兴森科技(002436.SZ)、晶方科技(603005.SH)等涉及相关业务。

  不过,由于消费领域对成本较为敏感,目前HBM还是主要应用于AI服务器、数据中心等领域。这也驱动着一些新方案的诞生。

  华邦电子就表示,例如在边缘设备中就需要高带宽低功耗、中低容量的内存,目前的HBM3E带宽可达1.2TB/s,但功耗太高,只适用于AI服务器,而LPDDR6届时预计可达到150GB/s,但二者之间的中小容量产品出现了空缺,一些定制化内存方案可以解决这个问题。

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