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存储芯片行业深度报告:长期高成长赛道_本土厂商有望崛起一、存储芯片:现代信息存储媒介1.1半导体存储:主流存储媒介,DRAM和NAND为其核心构成早期信息存储以纸张、磁性媒介为主。早期的信息存储主要依靠纸张,1725年法国人发明了打孔卡和打孔纸带,这是最早的机械化信息存储形式。1928年磁带问世,磁性存储时代开始,随后在1932年,硬盘驱动器前身即磁鼓内存问世,存储容量约62.5千字节。1936年,世界上第一台电子数字计算机诞生,使用真空二极管处理二进制数据,使用再生电容磁鼓存储器存储数据,但体积庞大。1946年,第一个随机存取数字存储器诞生,存储容量4000字节,因体积过大后来被1956年IBM发明的硬盘驱动器(HDD)替代。随后,1965年只读式光盘存储器(光盘,CD-ROM)普及。半导体存储技术发展已有半个世纪。1966年动态随机存取存储器(DRAM)问世,存储器进入半导体时代,最早单颗裸片(Die)容量为1kb,如今已达16Gb及以上。直到1980年,东芝发明了闪存(Flash),此后90年代,先后出现了USB、SD卡等多种Flash应用。2008年,3DNAND技术萌芽,到2014年正式商用量产。由此看,半导体存储器发展已有55年,其中DRAM发展已有55年,Flash发展已有40年,由于2DNAND和3DNAND技术差别巨大,实际上3DNAND发展历史仅仅十余年,技术成熟度远不如DRAM。半导体存储器又称存储芯片,是以半导体电路作为存储媒介的存储器,用于保存二进制数据的记忆设备,是现代数字系统的重要组成部分。半导体存储器具有体积小、存储速度快等特点,广泛应用服务器、PC、智能手机、汽车、物联网、移动存储等领域。根据存储原理的不同,半导体存储器可分为随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM):(1)随机存储器(RAM)。与CPU直接交换数据的内部存储器。可随时读写且速度快,断电后存储数据丢失,是易失性存储器。RAM又可进一步细分为动态随机存取存储器(DRAM)和静态随机存取存储器(SRAM)。DRAM用作内存,需求量远高于SRAM。SRAM速度很快但成本高,一般用于作CPU的高速缓存。(2)只读存储器(ROM)。只能读取事先存储的信息的存储器。断电后所存数据不会丢失,根据可编程、可抹除功能,ROM可分为PROM、EPROM、OTPROM、EEPROM和Flash等。Flash是当前主流的存储器,具备电子可擦除可编程的性能,能够快速读取数据而且断电时不会丢失数据,往往与DRAM搭配使用。Flash可进一步细分为NANDFlash和NORFlash:NANDFlash写入和擦除的速度快,存储密度高,容量大,但不能直接运行NANDFlash上的代码,适用于高容量数据的存储。NORFlash的优势是芯片内执行——无需系统RAM就可直接运行NORFlash里面的代码,容量较小,一般为1Mb-2Gb。DRAM和NANDFlash为最重要的两类存储芯片。按照市场规模计算,DRAM约占存储器市场53%,NANDFlash约占45%,二者份额合计达98%,为存储器市场主要构成产品。1.2发展趋势:DRAM聚焦制程迭代,NAND聚焦3D堆叠1.2.1DRAM:向高性能和低功耗发展,3D堆叠、先进工艺、EUV等是未来趋势DRAM的工作原理是利用电容内存储电荷的多寡来代表一个二进制比特(bit),具备运算速度快、掉电后数据丢失的特点,常应用于系统硬件的运行内存,主要应用于服务器、PC和手机等。在结构升级方面,DRAM分为同步和异步两种,两者区别在于读/写时钟与CPU时钟不同。传统的DRAM为异步DRAM,已经被淘汰,SDRAM(SynchronousDRAM,同步动态随机存储器)为DRAM的一种升级,读/写时钟与CPU时钟严格同步,主要包括DDR、LPDDR、GDDR、HBM等:(1)DDRSDRAM(DoubleDataRateSDRAM,双信道同步动态随机存取内存)可以在一个时钟读写两次数据,使得传输数据加倍,目前已发展到第五代,每一代升级都伴随传输速度的提升以及工作电压的下降。根据Yole预测,随着DDR5的上市,市场将快速进行产品升级换代,预计2025年DDR5的份额将接近80%。(2)LPDDR(LowPowerDDR,低功耗双信道同步动态随机存取内存)通过与处理器紧邻(焊接在主机板上而非插入或以封装层叠技术直接堆在处理器上方)、减少通道宽度以及其他一些牺牲部分反应时间的方法来降低体积和功耗。LPDDR内存多用于智能手机、笔记本、新能源车上,而DDR多用于服务器、台式机、普通笔记本上。(3)GDDR(GraphicsDDR,绘图用双信道同步动态随机存取内存)为专门适配高端绘图显卡而特别设计的高性能DDR储存器。GDDR与一般DDR