电子元器件行业芯片国产化专题报告之五DRAM产业结构变化孕育中国玩家进场良机20190529

请务必阅读正文之后的免责条款部分[Table_MainInfo][Table_Title]2019.05.29DRAM：产业结构变化孕育中国玩家进场良机—芯片国产化专题报告之五王聪（分析师）张天闻（研究助理）[e-mail]@gtjas.com证书编号S0880517010002S0880118090094本报告导读：考虑到DRAM下滑周期预计2020年结束，同时市场与产能都在中国的背景下，为中国公司带来新机遇。摘要：[Table_Summary]投资建议。在终端市场与制造产能都在中国的背景下，以存储器为代表的核心半导体芯片国产化大势所趋。具体到选股思路我们认为存在晶圆产线拉动、高科技重大技术突破、自主可控三条主线。推荐韦尔股份、闻泰科技、中芯国际、北方华创、盛美半导体、汇顶科技、纳思达、国科微等，另紫光国微等龙头公司有望受益。随着移动端增长结构的改变，以及大数据、AI和数据中心等新需求的兴起，DRAM市场正面临巨大的增长机会和结构性变化。虽然DRAM总体位元需求依然会维持在20%左右，但需求结构正在发生改变。智能手机出货量面临瓶颈的背景下，移动端DRAM需求增长主要来自单机内存容量的提升。但服务器和企业用DRAM需求则受益于大数据和AI训练等新需求而快速增长。新兴需求推动当前高度集中的DRAM市场格局难以适应推陈出新不断发展的需求变化，正是新厂商的进入良机。在制程进步放缓背景下，DRAM供给增长主要靠产能推动，由于产能变动相对稳定，供给增速不及需求增速，DRAM市场周期有望在2020年重返紧平衡。厂商对产能的调整依然较谨慎，2019年~2020年均没有大规模扩产计划，我们预计需求增速的反超会在2019年消化库存，2020年前后会重新进入紧平衡周期。市场和产能供给皆在中国，国产存储器产业崛起大势所趋。在供给端，中国大陆已经成为全球半导体资本支出规模最大、增速最快的地区。未来几年大陆晶圆资本支出千亿量级，同时内资占比显著提升，尤其是以合肥长鑫等为代表的存储器厂将陆续投产。在需求端，中国的半导体消费已占到全球60%以上，国产智能机、PC、服务器市场份额不断提高，未来有望快速吸收国产存储器产能，形成良性闭环。风险提示：中美贸易战带来的不确定性；行业景气度回升不及预期。[Table_Invest]评级：增持上次评级：增持[Table_subIndustry]细分行业评级半导体增持[Table_Report]相关报告电子元器件：《行业景气回升，自主可控迫在眉睫》2019.05.13电子元器件：《2019华虹集团国产设备订单拉动分析—半导体设备国产化系列跟踪》2019.04.12电子元器件：《半导体设备国产化系列跟踪：上海微电子—对接市场补国产光刻缺口，砥砺前行促企业创新发展》2019.04.11电子元器件：《半导体设备国产化系列跟踪：中微半导体—刻蚀、MOCVD》2019.03.25电子元器件：《下一个时代：5G+AI》2019.02.18行业专题研究电子元器件股票研究证券研究报告行业专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分2of25目录1.DRAM技术规格发展性能不断提升....................................................32.市场波动减弱需求增强，2020或重回平衡........................................62.1.DRAM长盛不衰，占据存储半壁江山.........................................62.2.需求多元致周期波动减弱，2020年预计重回平衡.....................83.从存储产业发展历史中探寻中国存储发展路线...............................133.1.美国主导时期：原发技术驱动的半导体存储黎明....................133.2.日本存储的崛起：开创“官产学”一体发展模式.........................133.3.韩国存储的崛起：研发+扶持打赢持久战..................................154.时势起东风至，中国存储蓄势待发...................................................164.1.DRAM巨头壁垒明显，需要外部力量助力打破.......................174.2.从自主研发到收购兼并，中国DRAM产业从Fabless走向IDM发展模式..................................................................................................184.3.产能需求双驱动，多方合力襄助中国存储................................205.投资建议...............................................................................................236.风险提示...............................................................................................24行业专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分3of251.DRAM技术规格发展性能不断提升DRAM存储器和Flash闪存芯片是当前市场中最为重要的存储器。DRAM是最为常见的系统内存，虽然性能较为出色，但是其断电易失，相比于其同级别的易失性存储器，其成本更低，故而其在系统内存中最为常见；Flash则是应用最广泛的非易失性存储，其断电非易失性使其主要被应用于大容量存储领域。图1：DRAM和Flash是存储器的重要分类数据来源：EETimes，国泰君安证券研究DRAM：内存常用的存储介质。DRAM的数据可存储时间非常短，其使用电容存储来保持数据，因而必须每隔一段时间进行一次刷新，否则信息就会丢失。与SRAM相比，DRAM虽然速度更慢，且保持数据的时间也相对较短，但其价格却更加便宜。由于技术上的差别，DRAM的功耗较低，集成度高且体积更小，并且在速度上也优于所有的ROM，故而被广泛的应用。Flash：大容量闪存。在存储器发展的早期，ROM一直作为系统的主要存储设备，但目前其已被Flash全面代替了。在特点上，Flash兼具RAM和ROM和优势，其不仅断电后不会丢失数据，而且具有电子可擦除、可编程性能。虽然在读取速度上Flash略逊于DRAM，但是其速度仍然较快，且其成本远低于DRAM。在分类上，目前Flash主要分为NOR和NAND两种类型，二者区别主要在于读取方式存在差异，以及存储单元的连接方式不同。（1）NORFlash：NORFlash以“字”为基本单位，可以直接运行装载在其中的代码（XIP）。相比NANDFlash，NORFlash的写入速度更慢，且其成本更高，因此其主要被应用于DVD、功能手机、USBKey、TV、机顶盒、物联网设备等小容量代码闪存领域，目前在0-16MBFlash市场上，NORFlash占据了大部分的市场份额。NORFlash可分为串行和并行，其目前以串行为主，具有XIP特性，但成本较高，主要占据小容量市场。此外，由于串行的接口简单、更加轻薄小巧、功耗和系统总体的成本也更低，所以虽然在读取速度上，其不及并行NORFlash，但仍已成为主要系统方案商的首选。（2）NANDFlash：NANDFlash以“块”为基本单位，其单位容量的行业专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分4of25成本低，写入与读取速度也均优于NORFlash，但用户不能对NANDFlash上的代码进行直接运行，因此，很多开发板在使用NANDFlash的同时，另需一块NORFlash来运行启动代码。由于具有NANDFlash写入和擦出速度快、成本低等特点，其主要被应用在大容量存储领域，如嵌入式系统（非PC系统）的DOC（芯片磁盘），以及常用的闪盘，比如手机、平板电脑、U盘、固态硬盘等。表1：DRAM存储器读写快成本高DRAMNANDFllashNORFlash成本高低中是否易失易失性非易失性非易失性随机读取极快较慢较快擦除/写入速度极快（无擦除）快较慢容量低（MB/GB）高（TB/GB）中（MB/GB）数据来源：电子工程世界，国泰君安证券研究在DRAM中，又可以根据技术规格的不同可以分为DDR系列、GPDDR系列、LPDDR系列等类别。其中DDR系列为普通DRAM，GPDDR全称图形用双倍数据传输率存储器（GraphicsDoubleDataRate），是一种高性能显卡使用的同步动态随机存取存储器，专为高带宽需求计算机应用所设计。LPDDR指的是低功耗双倍数据传输率存储器（LowPowerDoubleDataRateSDRAM），主要用于便携设备。目前DDR和DDR2已经基本退出市场，而以DDR3、DDR4以及LPDDR系列为主。图2：DRAM技术规格不断发展下一代为DDR5数据来源：三星官网，国泰君安证券研究DDR3属于SDRAM家族的内存产品，提供了相较于DDR2更高的运行效能与更低的电压，是DDR2的后继者（增加至八倍），也是现时流行的内存产品规格。DDR3采用8bit预取设计，而DDR2为4bit预取，这样DRAM内核的频率只有等效数据频率的1/8，DDR3-800的核心工作频率只有100MHz。其次，DDR3采用点对点的拓扑架构，以减轻地址/命令与控制总线的负担。最后，DDR3采用100nm以下的生产工艺，将工作电压从DDR2的1.8V降至1.5V，增加异步重置（Reset）与ZQ校准功能。行业专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分5of25图3：DDR至DDR4逐代性能提升明显数据来源：CrucialDDR4内存是目前市场上新锐的DDR系列内存规格，第一条DDR4内存是在2014年由三星研制成功。DDR4相比DDR3最大的区别有三点：16bit预取机制（DDR3为8bit），同样内核频率下理论速度是DDR3的两倍；更可靠的传输规范，数据可靠性进一步提升；工作电压降为1.2V，更节能。在未来，DDR5规格也将到来，2018年10月，Cadence和镁光公布了自己的DDR5内存研发进度，两家厂商已经开始研发16GBDDR5产品，并计划在2019年底实现量产目标。DDR5的主要特性是芯片容量，而不仅仅是更高的性能和更低的功耗。DDR5预计将带来4266至6400MT/s的I/O速度，电源电压降至1.1V。与DDR4相比，改进的DDR5功能将使实际带宽提高36％，即使在3200MT/s和4800MT/s速度开始，与DDR4-3200相比，实际带宽将高出87％。与此同时，DDR5最重要的特性之一将是超过16GB的单片芯片密度。图4：新技术和新结构支持DDR5功耗控制和性能提升数据来源：三星官网行业专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分6of25LPDDR（LowPowerDoubleDataRateSDRAM）是DDRSDRAM的一种，又称为mDDR(MobileDDRSDRAM)，是美国JEDEC固态技术协会面向低功耗内存而制定的通信标准，以低功耗和小体积著称，专门用于移动式电子产品。而DDR/DDR3/DDR4/DDR5是内存颗粒，内存条是把多颗颗粒一起嵌入板中而成，用于电脑等。2.市场波动减弱需求增强，2020或重回平衡从2018年下半年开始DRAM价格进入下行周期。而通过供需分析，我们认为DRAM供给当前处于由于技术节点进步放缓造成的低增长平台期，同时需求在5G、AI、大数据等应用拉动下会维持较高增速。因此我们预计DRAM市场在2019年消化库存，并在2020