全球存储器市场的集中度非常高,在存储芯片市场中,呈现出典型的寡头垄断格局。根据DRAM芯片exchange数据显示,2018年全球DRAM芯片市场中三星、SK海力士、美光全球市占率分别达到44%、29%、22%,三家公司合计占全球市场的95%,全球DRAM芯片市场基本为三家垄断;而全球NAND存储市场整体上集中度稍低于DRAM芯片市场,但是仍然为几大IDM龙头所掌控,三星、东芝、美光、西部数据、SK海力士、英特尔的市场占有率分别为35%、19%、13%、15%、10%、7%,前六家公司合计全球市占率高达99%。
DRAM芯片,即动态随机访问存储器,在存储器市场中占据半壁江山,达53%。全球DRAM芯片产能和投片量在2010年—2013年间有一阵明显的洗牌。2010年40nm制程DRAM芯片产品开始进入主流市场,在随后三年里制程工艺前沿快速提升到20nm。
DRAM芯片位元供给的增长来源以工艺进步带来的密度提升为主,以产能扩张带来的投片量提升为辅。但是近年来DRAM芯片在进入20nm制程以后,制程提升开始遇到瓶颈,主流厂商出于成本和研发难度的考虑,对1Xnm及以下制程的开发应用比较谨慎。目前三星、美光、海力士正在从20nm向18nm艰难挺进,中国台湾厂商除南亚科外仍主要采用38nm制程。制程推进放缓和存储密度增速降低直接导致DRAM芯片综合位元供给增速下降。
2016年,我国的长江存储、合肥长鑫、福建晋华三个存储器项目启动。福建晋华因为遭遇美国技术禁售,发展停滞。目前,长江存储重点发展NANDFlash,2019年9月,长江存储开始量产基于Xtacking架构的64层256GbTLC3DNAND闪存,以满足固态硬盘、嵌入式存储等主流市场应用需求。合肥长鑫专注发展DRAM芯片。
根据长江存储、合肥长鑫的投资规划,长江存储一期产品为3DNAND,预计到2020年形成月产能30万片的生产规模;到2030年将建成月产能100万片的生产规模。合肥长鑫预计2020年开始规划二厂建设;2021年则完成17nn的研发。
受益于下游智能手机、AI、数据中心、汽车、物联网等多领域应用持续放大,DRAM芯片和NAND为主导的存储芯片仍将保持高速增长。前瞻经济研究院预测,2017-2021年,DRAM芯片需求的复合年增长率将达20%,NAND需求复合年增长率将达40-45%。
近几年中国数据中心建设增多,服务器使用量逐步上升,带动了服务器型DRAM芯片产品的销售。2018年,我国DRAM芯片行业市场规模达到3422.7亿元,增长率达到35.5%。随着5G时代的来临,存储的数据量将呈现指数级增长。5G的快速发展为半导体行业带来巨大发展机遇。5G数据传输速度的飞跃式提升和海量设备的互联互通,将使电子设备产生的数据量高速提升。整机厂商供应链的国产化,也为半导体产业带来市场空间。
为推动集成电路产业加速发展,早前国务院发布实施了《国家集成电路产业推进纲要》,旨在充分发挥国内市场优势,营造良好发展环境,激发企业活力和创造力,努力实现集成电路产业跨越式发展。该纲要是近几年以来我国集成电路行业最主要的政策之一。
目前中国大陆晶圆厂的建设周期在2018-2021年,合计投资总额达到10,026亿元,年均投资达到2,500亿元以上;其中,国资背景的晶圆厂合计投资金额达到7,744亿元,年均投资达到1,900亿元以上,占比超过75%,国内晶圆厂建设正处于投建高峰期,将带动整个产业链发展。
随着国际产能不断向我国大陆地区转移,英特尔(Intel)、三星(Samsung)等国际大厂陆续在中国大陆投资建厂,同时在集成电路产业投资基金的引导下,我国大陆集成电路生产线建设热情高涨,中国大陆对半导体设备的需求巨大。
根据SEMI统计,2018年我国大陆地区半导体专用设备销售规模达到128亿美元,超过中国台湾地区成为全球第二大市场,SEMI预计未来我国大陆地区半导体专用设备市场仍将保持增长态势,2020年市场规模将达170.6亿美元。
作为大部分的电子产品中的核心单元主要材料,半导体在消费电子、通信系统、医疗仪器等领域有广泛应用。完整的半导体产业链包括半导体设计公司、半导体制造公司、半导体封测公司和半导体设备与材料公司,其中,半导体设备的主要应用阶段为半导体的制造与封测工艺流程。半导体的制造工艺流程包括晶圆制造、晶圆加工和封装测试三个部分。
不同过程所需投资额以及相应半导体设备不同。根据Gartner和SEMI等机构的统计,按工程投资分类洁净室投资占比约为20-30%左右,其余的70%主要为半导体相关设备采购。其中晶圆加工环节(即赋予晶圆相应的电学特性)所需设备投资价值占比最高,约占80%左右。
封装测试环节和晶圆制造环节受先进制程工艺影响较小,对于设备精度需求相对较低,因此所需设备投资价值量占比较低,分别为20%和0.5%。
晶圆加工环节设备又可进一步分为刻蚀设备、光刻设备、薄膜沉积设备、化学机械抛光设备、检测设备和其他沉积设备等。根据SEMI的统计,其中刻蚀设备投资占比第一,2017年占晶圆加工环节设备销售额的24%。
新兴领域推动未来DRAM芯片需求高速增长。基于互联网数据中心(IDC)、移动电子、汽车电子、物联网等领域的需求增长,未来DRAM芯片市场将持续增长,根据ICInsights预测2019年DRAM芯片市场规模突破1000亿美元;美光预测2017~2021年DRAM芯片需求量的CAGR将达到20%。
伴随全球信息化、网络化和知识经济的迅速发展以及半导体下游应用领域的不断拓展,近年来全球半导体销售额保持稳定增长。根据世界半导体贸易统计协会(WSTS)统计数据,全球半导体销售额由2010年的2,983.15亿美元增长至2018年的4,687.78亿美元,年复合增长率达5.81%。