AI算力拉动，存储行业迎来新拐点？

    提到固态硬盘，应该许多人都有着对它的第一印象，那就是“贵”。
    确实，在过去的几年中，SSD固态硬盘的价格的确是高得离谱。这也让很多用户望而却步，很多想要更换1TB固态硬盘的消费者，最后都选择了存储量更小的固态硬件。
    但在近两年来，伴随着全球经济的下行，存储芯片的价格也进入了非景气周期。据外媒报道称，价值1600亿美元存储芯片行业正在遭受有史以来最严重的挫败：库存芯片过剩，客户减少订单......
    自然，硬盘的价格也受到了明显的影响。无论是那些知名品牌的高端货色，还是那些低端品牌的“三无”产品，价格上通通迎来了大跳水。
    而在进入2023年之后，存储产品更是遇到了罕见的降价狂潮。采用国产长江存储TLC颗粒的固态硬盘，1TB容量的价格普遍降到了300元。而一线大品牌产品1TB容量的三星980，目前价格只有439元。
    存储市场价格崩盘的背后，是存储行业与面板行业类似，存在明显的行业周期和国产化替代两大趋势。
    本文将通过研究，当前AI的发展带来的行业增量，存储行业所处的周期发展点位，以及国内外存储企业发展状况，来呈现当前存储行业的发展状况，分析当前存储行业是否触底，预测行业何时将迎来投资价值等问题。
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    AI带来的存储新增量
    在ChatGPT快速发展的浪潮之下，算力缺口逐渐扩大，而运算规模的增长，带动了对AI训练芯片单点算力提升的需求，也对数据传输速度提出了更高的要求。
    但现实的情况却是算力的发展速度远超存储的发展速度，在过去二十年中，处理器性能以每年大约55%的速度提升，内存性能的提升速度每年只有10%左右。因此，目前的存储速度严重滞后于处理器的计算速度。
    
    资料来源：知乎@陈巍谈芯，华西证券研究所
    而在能耗方面，从处理单元外的存储器提取所需的时间往往是运算时间的成百上千倍，因此能效非常低。“存储墙”成为加速学习时代下的一代挑战，原因是数据在计算单元和存储单元的频繁移动。
    在传统计算机架构中，存储与计算分离，存储单元服务于计算单元，因此会考虑两者优先级。
    如今由于海量数据和AI加速时代来临，不得不考虑以最佳的配合方式为数据采集、传输、处理服务，然而存储墙、带宽墙和功耗墙成为首要挑战，虽然多核并行加速技术也能提升算力，但在后摩尔时代，存储带宽制约了计算系统的有效带宽，芯片算力增长步履维艰。
    而此时，存算一体技术出现了，存算一体是在存储器中嵌入计算能力，直接利用存储器进行数据处理或计算，从而把数据存储与计算融合在同一个芯片的同一片区之中，便可以彻底消除冯诺依曼计算架构瓶颈，特别适用于深度学习神经网络这种大数据量大规模并行的应用场景。
    可以说，未来的算力会与存力相捆绑，AI服务器出货量的增加，也都将成为存储发展的增量空间。
    

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    行业景气度探底，存储曙光将至？ 
    而在AI服务器带动存算一体发展外，存储行业自身也即将迎来景气周期的反转。
    存储器为全球半导体第二细分市场，历史表现与全球半导体周期走势一致，但波动性大于整个行业。
    从历史上看，半导体以及存储细分赛道呈现出趋同的周期性，但存储板块在一定程度上放大了行业整体波动性。2000年以来，全球半导体行业已经历多轮周期，当下我们正走在2021年以来的下行周期，并且周期底部渐行渐近。
    
    资料来源：WSTS，国金证券研究所
    而从具体的厂商来看，全球存储芯片市场被海外企业垄断，在DRAM领域，三星、美光、SK海力士垄断了近 95%的市场份额，行业集中度高，寡头明显。
    而在三巨头中，美光与海力士的存储业务营收占比超过95%，所以我们可以通过观察这两家公司，进而观察整个存储行业。
    其中，美光作为全球半导体行业龙头中产品类型最为单一的企业，不同于其他半导体龙头多品类布局的策略和丰富的产品谱系，美光专注存储芯片这一细分市场持续发力，并通过持续的并购活动、技术创新以及产能调整巩固其在存储行业的竞争优势。
    2022年，美光来自DRAM和NAND的营收额分别达到223.9亿美元、78.1 亿美元，占总营收比重分别为72.8%、25.4%。
    
    资料来源：美光财报，东吴证券研究所
    回顾2011年以来的股价表现，美光一共经历了三轮周期：
    2013年-2016上半年:
    2013年，美光收购了当时全球第三大的DRAM制造商，有效缩短了与三星、SK海力士的市场份额差距，叠加存储行业的景气向上，公司于2014年末达到36.12美元/股的股价峰值。
    此后，由于2015年PC需求不振以及与供给过多导致的竞争对手的价格战，导致公司业绩出现了大幅下滑，股票价格也持续下行至2016年初，每股价格跌至 10 美元左右。
    2016年下半年-2019年：
    通过完成对存储芯片制造商Inotera的收购、布局3D NAND新技术等手段，公司渐渐走出了2016年初的股价低谷，并迎来了半导体行业的又一波上行周期。
    2017年，半导体行业表现出强劲的增长水平，对DRAM和NAND的需求突增，内存条、固态硬盘价格疯涨，带动存储行业的快速增长，公司股价在 2018 年初达到峰值。
    但此后，由于对DRAM和NAND领域的定价疲软和不利的供求环境，导致公司股价在18年夏季开始回落。而行业的过热，也又一次迎来了下行周期，半导体供应过剩导致公司19财年收入下降23%，并使利润率回到了2017年的水平。
    2020年-至今：
    2020年新冠疫情造成全球供应链影响，在年初股价暴跌后全年股价横盘。而在2021 年，新冠的大流行带来居家工作的新兴需求，与”芯片荒“叠加，进而引发半导体订单激增，股价陡增至 93 美元。
    但在2022年，半导体行业投入快速增加，同时受俄乌战争、供应链形势、经济下行、需求放缓等因素的影响，行业重新回到下行周期，股价再度下跌。
    
    资料来源：东吴证券研究所
    纵观美光股价波动，可以找到几个特点：首先是周期性较为明显，大约三年半完成一次周期轮动。次之，受半导体行业影响极大，上行周期与下行周期十分明显，鲜有横盘情形。最后，在每一轮新周期下，都迎来了比上一轮周期更高的股价峰值，且股价重新达到上一轮峰值价格的时间在缩短。
    而深究其原因，其实是行业供给与需求相互博弈的过程。
    2011年，存储市场增速先于资本开支增速迎来向上的拐点，2016年和2019年存储市场增速与资本开支增速同时迎来向上拐点。也就是说，当资本开支增速大幅度下滑时，市场往往已经或者即将迎来拐点。
    而美光已于2022年7月、12月削减资本开支，并宣布2023年将进一步削减近40%的资本开支。而海力士，更是缩减50%。三星虽然表示并不会削减资本开支，但在产品的价格上却一降再降，意在通过行业景气度不佳之时进行整合。
    而在周期属性显著的行业中，缩减资本开支是下行结束前的信号，其可以有效改善供需错配关系，优化行业格局和过剩产能，同时推动行业从周期底部向上修复。
    所以，可以确定的是，存储行业巨头的股价均已较长时间跑输市场，并且供给端正在快速下滑，伴随着需求的复苏，将有望迎来双击行情，带动整个产业链的投资机会。
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    兆易创新、长江存储
    谁将成为国产存储新旗手？
    而在具体的公司方面，目前，全球存储芯片市场主要由三星、SK海力士、美光、铠侠等几家巨头垄断，其中三星是最大的生产商和领导者，其在DRAM和NAND闪存市场的份额均超过30%。
    过去，在三大巨头的牢牢把控下，我国在该领域中根本没有任何议价权，内存也成为“理财产品”的常客，价格经常一涨再涨。此外，三星工厂不时的“起火”、“停电”，都表现出一副不愁产品销路的嘴脸。
    但近年来，在长存、长鑫等企业的努力之下，国产存储也实现了从无到有的突破，打破了日韩厂商长期垄断市场的局面，同时，产业链上也出现了许多优秀的公司，并在行业周期底部之时，被众多投资者关注了起来。
    当前，兆易创新，主要立足NOR多产品线外拓布局，可能将迎来平台化高速增长期。
    兆易创新成立于2005年4月，是一家立足于中国的全球化芯片设计公司，致力于各类存储器、控制器及周边产品的设计研发、技术支持和销售，产品广泛应用于移动终端、消费电子、个人电脑、办公设备、汽车电子及工业控制设备等多个领域。
    公司作为NOR Flash龙头，正在积极拓展DRAM 市场。
    据公司公告称，已于2021年6月成功量产自有品牌19nm DRAM，未来将朝17nm演进。
    而在今年3月的公告中，兆易创新也表示，是有着与合肥长鑫存储发生采购DRAM产品及代工业务的，并且2022年与长鑫的实际采购额达8.74亿元（其中自研2.61亿元，代销6.13亿元）较2021年的2亿元金额实现了大幅增长。
    根据券商预测，2023上半年与长鑫关联交易金额将继续增加至5.55亿元，而未来有望借助NOR销售渠道复用与客户资源快速放量，带动市占率增加。
    而在NOR与DRAM之外，公司也以存储器件为切入点，积极进行平台化扩张。
    公司围绕智能化时代数据的感、存、算、控、联五个方面，涵盖消费、汽车、工业等多个领域，以存储器件为切入点，提供核心 IC 器件和相应软件一体化配套。具体来看：
    公司积极布局存储+MCU，有望成为未来又一增长极。
    兆易创新于2017年推出ARM内核的32位MCU产品，成功打破国外在该领域的垄断，而后持续发力中高端领域MCU产品。从制程上来看，已完成1.8um-40nm制程主流工艺覆盖，可满足下游大部分市场需求。
    
    兆易创新GD32A503系列首款车规级MCU
    资料来源：公司官网
    而在NAND产品中，公司通过切入SLC NAND产品，布局利基市场。
    SLC颗粒作为性能最稳定的颗粒，且使用寿命远超普通颗粒，因此下游主要面向与工控、汽车、通信等对稳定性、使用寿命有较高要求的公司。
    而经过多年的研发积累，兆易创新的工艺制程也从2018年的38nm逐步实现24nm量产，并开始进行19nm的研发。目前，公司产品在下游工控、机顶盒、通讯、可穿戴设备等领域有着广泛应用，同时，还在不断针对车规市场进行开拓布局和研发。
    此外，兆易创新还保持着长年的高研发投入，建立起了深厚的技术壁垒，也成为了未来成果转化的坚实基础与长期盈利的保障。
     
    
    资料来源：wind，国盛证券研究所
    长江存储，则是目前大陆唯一的3D NAND闪存一体化厂商，被很多业内人士认为是存储界的“京东方”。
    长江存储作为国内唯一一家专注于3D NAND闪存设计制造一体化的IDM集成电路企业。经过六年多创业过程，通过创新3D NAND新一代技术架构，实现了对全球顶级存储厂商的超越，也真正打破了日韩三巨头对中国的存储封锁线。
    长江存储的前身可以追溯到早在2006年湖北省政府和武汉市政府共同投资100亿元成立的武汉新芯，并由中芯国际代管，但受到金融危机的影响，武汉新芯经营十分困难，而中芯国际也退出了对武汉新芯的投资。
    但在2016年，武汉新芯在接收Spansion授权的3D NAND的基础技术MirrorBit，具备研发3D NAND的基础能力并启动项目后，紫光集团、国家芯片大基金与湖北省政府和武汉市政府合资合作，在武汉新芯的基础上成立了长江存储公司，并于当年完成32层3D NAND 闪存测试芯片设计。
    
    资料来源：长江存储官网，交大评论整理
    在长江存储正式成立后，公司将主要精力投入到与中科院微电子所的合作上来，分别在2017年、2018年、2020年成功研发出32层、64层、128层的的3D NAND产品，并在2018年8月首次推出自研Xtacking技术架构，实现了闪存技术架构的突破性创新。
    而到了2021年之后，长江存储128层堆叠的TLC产品全面量产，并发布了搭载128层TLC颗粒的自有品牌致态最新系列TIPro7000，正式代表着长江存储128层TLC工艺良品率迈入量产等级。
    此外，更是在2022年年底的闪存峰会上，正式发布了基于Xtacking 3.0技术的第四代TLC三维闪存X3-9070，成功突破200层数，达到了232层，这也标志着长江存储在短短六年的时间中，便达到了世界领先水准，更是得到了苹果的认证。
    在技术突围之外，长江存储的存在更加重要的意义则是，中国不再被日韩存储巨头”卡脖子“，而这也是全产业链的国产化的过程中迈出的重要一步。
    展望未来，在产业链国产化的过程中必将遇到很多问题，也需要国家、企业投入更多的成本，但也只有前期投入，才能打出更多在国际市场上具有竞争力的产品，让更多更好的技术与产品服务广大的消费者。
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    写在最后
    回看过去，在美联储持续加息和全球宏观经济逆风背景下，半导体行业去年经历了近10年来最严重的衰退，库存处于历史最高水平的存储行业，迎来了行业的”至暗时刻“。
    展望未来，在行业龙头纷纷削减资本开支，减少供给后，存储价格也即将到达谷底，随着美联储加息预期减弱带来的经济复苏预期，叠加AI服务器存算一体带来的新需求，困境反转就在面前。
    而在存储行业这轮周期波动中，中国企业也悄悄站上了牌桌。
    在自主可控的大背景之下，仅仅花费六年时间，长江存储便打破了美日韩的存储封锁，成功跻身第一梯队。2021年，长江存储在NAND领域的全球市占率已经达到4%，2022年估算达到7%，已经具备强大的行业竞争力。
    而我也坚信，在不久的将来，存储行业将成为下一个面板行业，而长存、长鑫会成为他们故事里的“京东方”，彼时，三星也不再敢随意“起火”、“停电”，中国消费者也能用上更加优质和廉价的产品。