OpenAI 发布的 ChatGPT 引发了 AI 浪潮，带火了原本处于低谷的存储芯片。尽管近期半导体出现了一定的回撤，个人认为也是板块增长太快导致的，存储器芯片的经营业绩今年大概率会触底反弹。

我们先了解一下这种芯片的特点。所谓存储芯片，其实就是存储器，指利用磁性材料或半导体等材料作为介质进行信息存储的器件。

它是利用半导体介质贮存电荷以实现信息存储，存储与读取过程体现为电荷的贮存或释放，是集成电路的重要分支。

存储器被广泛应用于内存、U 盘、消费电子、智能终端、固态存储硬盘等领域，我们买手机电脑时经常听到的 12G+256G，16G+512G，指的都是存储芯片。

按照信息保存的角度分类，存储器可以分为易失性存储器和非易失性存储器。

易失性存储主要指随机存取存储器（RAM）。需要维持通电以临时保存数据供主系统 CPU 读写和处理。

由于 RAM 可以实现对数据的高速读写，因此通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储媒介。

RAM 根据是否需要周期性刷新以维持数据存储，进一步分为动态随机存取存储器（DRAM）和静态随机存取存储器（SRAM）。

DRAM 是市场主流，由于结构简单，单位面积存储密度高于 SRAM，但访问速度慢于 SRAM，此外，由于 DRAM 需要周期性刷新以维持正确的数据，因此功耗较 SRAM 更高。

DRAM 主要用作 CPU 处理数据的临时存储装置，广泛应用于智能手机、个人电脑、服务器等主流应用市场。

非易失性存储主要指只读存储器（ROM），无需持续通电亦能长久保存数据的存储器。

早期的 ROM 只能在出厂时写入信息，日后使用时只能读出，而无法修改或再次写入。现在经过不断演变，已经是又能读又能写了。

现在主流市场上使用的是闪存芯片，主要包括 NAND Flash 和 NOR Flash。

NAND Flash 是使用电可擦技术的高密度非易失性存储，存储密度远高于其他 ROM，数据可长期保存，为大容量数据存储提供了廉价有效的解决方案，是目前全球市场大容量非易失存储的主流技术方案。

NOR Flash 的特点应用程序可直接在 Flash 内运行，而不必再读到系统 RAM 中；但 NOR Flash 写入和擦除速度慢，不适宜作为大容量存储器，仅在小容量场景具有成本效益。

现在我们手机电脑中的 12G+256G，前面的 12 就是 DRAM，也就是运行内存，运行内存越大，手机可以同时运行多个应用而不卡。

后面的 256 就是 NAND Flash，也就是硬盘内存，硬盘越大，手机里能存的东西就越多。

手机中的存储器并非是以芯片形式存在的，而是以存储模组形式存在，称为嵌入式存储器，算是一个应用场景。除此之外还有固态硬盘、存储卡、存储盘等。

固态硬盘很常见，主要包括 SSD、PSSD 等多种产品形式，被广泛应用于个人电脑(PC)、数据中心、人工智能、工控、安防、网络终端、电力、医疗、航天、军工等诸多行业领域。

存储卡根据封装方式及接口协议不同主要分为 Micro SD 卡、SD 卡、CF 卡、NM 卡等多种类型，目前市场中主要以 Micro SD 卡为主。

存储盘就是日常所说的 U 盘，作为信息交换的一种移动式便捷介质，主要用于日常信息的存储、转移、携带等，在人们的工作、学习、生活和娱乐中被广泛应用。

存储芯片是集成电路市场产品中市场规模最高的，根据 WSTS 数据，2021 年全球存储器芯片、逻辑芯片、微处理器和模拟芯片的市场规模分别为 1.581.61 亿美元、1507.36 亿美元、791.02 亿美元和 728.42 亿美元。

尽管存储芯片也是周期性行业，但随着电子信息技术的发展，全球存储器出货量仍在增长，市场规模呈现周期性成长趋势。

目前存储器市场主流的产品就是 DRAM 和 NAND Flash，占比分别达 56%和 41%，智能手机、服务器和 PC 是存储芯片的主要需求来源。

根据华经产业研究院统计，DRAM 方面智能手机需求量最大，占比达 39%，服务器和 PC 次之，占比分别为 34%和 13%。

NAND 的第一大需求来源也是智能手机，占比为 37%，其次 PC SSD 和企业级 SSD 的份额分别达 28%和 18%，其中企业级 SSD 主要应用于高性能计算、边缘计算、高端存储、数据中心等各种企业级场景中的 SSD 产品。

全球市场主要被海外存储巨头垄断。据 TrendForce 数据，22Q4 全球 DRAM 市场规模为 121.55 亿美元，主要被三星、SK 海力士、美光三家巨头垄断，三家市场份额合计高达 95.8%。

22Q4 全球 NAND Flash 市场规模为 102.87 亿美元，主要被三星、铠侠、SK 海力士、西部数据、美光五家垄断，五家市场份额高达 96.9%。

前面说过存储器也是周期性行业，这是因为该产品技术标准化程度较高，可替代性较强，具备大宗商品属性，价格受下游需求的影响较为敏感，因此存储芯片产品易受下游需求周期性波动影响。

虽然集成电路各个细分市场都具有相似的波动性，但由于存储器具备上述特点，波动性更大，通常遵循 3-4 年为一个波动周期。

本轮周期的市场规模增速顶部出现在 2021 年，2022 年开始出现规模下滑，从历史经验来看，当前基本处于周期底部位置。

其实不光是存储器，各类集成电路企业 2022 年都在经历痛苦的去库存阶段，股价也一直低迷。

伴随着各大厂商相继减产、缩减资本开支，而且有下游 AI 服务器需求拉动，预计存储芯片市场 2023 年下半年会触底，供需将会逐渐改善。

其实每一轮周期的开启都是由需求大爆发引起的，然后都是以供大于求结束。

第一轮是 iPhone 4 和 4s 发布后带来智能手机需求爆发，拉动了对 DRAM 和 NAND 的需求，各大厂商扩产后供大于求，导致价格下跌，周期下行。

第二轮是安卓手机开展不断提升内存和存储空间的竞赛，手机、PC 端的需求都有提升，三星、SK 海力士和美光等存储厂商纷纷将产能转向 3D NAND，DRAM 在需求提振同时面临产能不足，于是价格上涨。

第三轮是新冠疫情导致的居家办公拉动 PC、服务器的需求量提升，另外 5G 终端更新也为存储下游增长开拓了空间。但后来下游需求疲软，2022 年存储芯片价格持续下跌，现在已经基本处于周期底部。

随着 ChatGPT 爆发，AI 服务器及芯片需求提升，我们正处于下一轮周期的起点。

存储芯片是个需要高额资本开支，且对下游需求十分敏感的产品，厂商要实现规模化才能赚钱。因此需求上行时会加大资本开支扩大产能，需求疲软时就开启降价去库存，厂商也会主动去产能。

尽管也有像三星这样逆周期投资的，但行业总体上供给会收缩，直到下游回暖或出现新的需求点。现在各大存储厂商已经在相继缩减产能，还有 AI 服务器的新增量需求，本轮周期可能提前触底。

资本开支作为周期的前瞻指标，其增速与市场规模增速有较强的相关性，并且当资本开支大幅下降时，存储市场将逐渐恢复增长。

目前全球存储芯片龙头除三星保持逆周期投资的策略，与 2022 年的资本开支持平外，其他几大家均宣布下调 2023 年资本开支计划，且下降幅度较大。

除此之外，库存也可以作为一个周期判断的指标，市场在供过于求之后，库存水位会持续上升，然后通过降价、减产等方式，库存水位又会逐渐恢复到相对正常的水平。

目前三星和海力士的存货目前都处在高位，但增速都已经见顶，美光尽管在增长，但据说客户端库存已经开始下降。

尽管全球智能手机和 PC 的出货量提升动能不足，但是智能手机和 PC 的升级换代提升容量规格的趋势不变，单机容量仍有一定提升空间，毕竟大家如果要换手机，还是会换一个比之前容量大的。

还有由于 OpenAI 的 ChatGPT，国内各大厂商也相继开发并推出大模型产品，形成了百模大战的局势，大模型的训练和部署需要大量 AI 算力芯片提供支持，大量数据集传输和储存也对存力提出了更高要求。

预计 2022 年搭载 GPGPU 的 AI 服务器年出货量占整体比重近 1%，2023 年出货量增长率可达 8%，2022-2026 年复合成长率将达 10.8%。

在 AI 服务器中应用的存储芯片主要包括高带宽存储器（HBM）、DRAM 和 SSD，AI 服务器的工作场景需要更大容量、更高性能、更低延迟和更快响应速度。

在高性能服务器和机器学习型服务器中，存储成本占总成本的比重分别为 27-35%和 5-10%，同时 AI 服务器单价相对较高，服务器存储规模有望进一步增长。

据美光首席商务官表示，一个典型的 AI 服务器的 DRAM 容量是普通服务器的 8 倍，NAND 容量是普通服务器的 3 倍。

ChatGPT3 相较 ChatGPT2 在数据存储端从百 G 提升至 40T，在存储量上有约 100 倍的提升，算力需求同样也呈几何倍增长。

据 TrendForce 预测，从供给端看，预计 2023 年 DRAM 增速为-0.3%，NAND 增速为 1.3%。从需求端看，预计 2023 年 DRAM 总需求位元增速为 9.49%，NAND 总需求位元增速为 15.39%，供给增速远不及需求增速。

据 Open AI 测算，全球每年头部训练模型所需算力增长幅度高达 10 倍，而大容量存储是大算力数据稳定运算的重要基础。随着算力的不断进步，所需存储的数据量在以指数级的增长速度攀升，刺激存储芯片需求逐年上升。

AI 应用还推动了内存升级。高带宽存储器 HBM 是一种基于 3D 堆叠工艺的 DRAM 内存芯片，被安装在 GPU、网络交换设备、AI 加速器及高效能服务器上。

HBM 能大幅提高数据处理速度，每瓦带宽比 GDDR5 高出 3 倍还多，且 HBM 比 GDDR5 节省了 94%的表面积，为大算力芯片提供能力支撑，预计 2023-2025 年 HBM 市场年复合成长率有望成长至 40-45%以上。

从 HBM1 到 HBM3，SK 海力士和三星一直是 HBM 行业的领军企业。目前，HBM4 的相关预测数据已经出炉，预计新一代产品将能够更广泛地应用于高性能数据中心、超级计算机和人工智能等领域。

还有存算一体，也是后摩尔时代发展的必然要求。

在过去二十年，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。

结果长期下来，造成了当前存储速度严重滞后于处理器的计算速度。存储器和处理器之间形成了“存储墙”，严重限制了芯片的整体性能。

由于处理器和存储器分离，在处理数据的过程中，先要将数据从存储器通过总线搬运到处理器，处理完成后，再将数据搬运回存储器进行存储。搬运时间往往是运算时间的成百上千倍，能效非常低，称为“功耗墙”。

存算一体是在存储器中嵌入计算能力，以新的运算架构进行二维和三维矩阵乘法/加法运算，即利用存储器对数据进行计算，从而避免数据搬运产生的“存储墙”和“功耗墙”，提高数据的并行和效率。

虽然概念早就有，但受限于过去芯片制造技术和算力需求匮乏，存算一体并未得到实际应用。随着人工智能等大数据应用的兴起，存算一体技术得到国内外学术界与产业界的广泛研究与应用。

存算一体属于非冯诺伊曼架构，在特定领域可以提供更大算力和更高能效，明显超越现有 ASIC 算力芯片。

除了用于 AI 计算外，存算技术也可用于感存算一体芯片和类脑芯片，代表了未来主流的大数据计算芯片架构。

进入互联网时代后，全球数据产生量快速攀升，存算一体芯片必将从端侧小算力市场逐步扩展到整个 AI 芯片领域。

目前可用于存算一体的成熟存储器有 NOR FLASH、SRAM、DRAM、RRAM、MRAM、NVRAM等，适用存算一体的新型存储器有 PCAM、MRAM、RRAM 和 FRAM 等。

目前存算一体的技术路径按照计算单元与存储单元的距离划分，大致分为近存计算（PNM）、存内处理（PIM）、存内计算（CIM）。特斯拉、阿里达摩院、三星等大厂所选择的方向都是近存计算（PNM）。

还有就是 3D NAND，2D NAND 是在平面上对晶体管尺寸进行微缩，从而获得更高的存储密度，但晶体管尺寸微缩存在物理极限，发展已趋缓，3D NAND 成为主流方向。

3D NAND 将解决方案从提高制程工艺转变为多层堆叠，解决了 2D NAND 在增加容量的同时性能出现下降的问题，实现容量、速度、能效及可靠性等多方位的提升，单位容量制造成本也在降低。

三星已经完成了第八代 V-NAND 技术产品的开发，堆栈层数达到了 236 层，2022 年 11 月已量产。

SK 海力士已宣布研发出了 238 层 NAND 闪存，预计 2023 年 H1 大规模量产。

美光 232 层 NAND 已于 2022 年 12 月为消费类设备出货。

国内厂商长江存储也于今年 8 月份发布了 232 层的 3D NAND 闪存芯片 X3-9070，且于 2022 年 12 月或将应用于国内部分品牌客户产品。

下游应用领域中，移动设备和数据中心是 3D NAND 技术的主要应用领域，随 ChatGPT 等人工智能带来大数据存储的巨量级需求增加，未来 3D NAND 技术或将快速且进一步升级。

下图就是全球存储芯片市场上的主要参与者，尽管存储器主体市场依然被海外企业占据，但国内细分市场依然存在具备较强竞争实力的公司。

存储相关上市公司可分为两类，一类是 IC 设计企业，另一类是存储模组企业。

先说一下 IC 设计企业。

兆易创新是 NOR Flash 全球龙头以及 MCU 领军者，其产品分为存储芯片，微控制器，传感器和技术服务等，包括 NOR Flash、NAND Flash 及 MCU。

公司存储芯片收入占比最高，22H1 占比为 58.45%，广泛应用于手持移动终端、消费类电子产品、个人电脑及周边、网络、电信设备、医疗设备、办公设备、汽车电子及工业控制设备等各个领域。

2021 年公司 NOR Flash 市场排名全球第三，DRAM 产品与合肥长鑫深度合作，正加速布局。

北京君正是车规级存储领军者，公司主营业务为微处理器芯片、智能视频芯片等 ASIC 芯片产品及整体解决方案的研发和销售。

多年来公司在自主创新 CPU 技术、视频编解码技术、图像和声音信号处理技术、SoC 芯片技术、软件平台技术等多个领域形成多项核心技术。

发展了微处理器芯片、智能视频芯片、存储芯片和模拟与互联芯片四个主要产品方向。

其中公司的存储芯片占比最高，2022 占比为 74.92%，分为 SRAM、DRAM 和 Flash 三大类别。SRAM 产品品类丰富，主要面向汽车、工业、医疗等行业市场及高端消费类市场。

2022 年，公司车规 SRAM 和车规 DRAM 在全球车规细分市场均名列前茅，车规 Flash 芯片的市场销售同比实现了大幅增长。

东芯股份是中国领先的存储芯片设计公司，聚焦中小容量通用型存储芯片，是中国大陆少数可以同时提供 NAND、NOR、DRAM、MCP 等存储芯片完整解决方案的公司，并能为优质客户提供芯片定制开发服务。

目前公司产品覆盖了 5G 基站、工业控制、监控安防、消费类电子、穿戴式设备、物联网等多场景应用领域。

NAND 系列产品营收占比最高，下游主要应用于网通，其次是监控安防、工业控制以及消费类电子。其中 SLC NAND Flash 产品核心技术优势明显，已经将 NAND Flash 工艺制程推进至 19nm，并保障了产能稳定供应。

恒烁股份是一家主营业务为存储芯片和 MCU 芯片研发、设计及销售的集成电路设计企业。

公司现有主营产品包括 NOR Flash 存储芯片和基于 ArmCortex-M0+内核架构的通用 32 位 MCU 芯片。同时公司还在致力于开发基于 NOR 闪存技术的存算一体终端推理 AI 芯片。

公司的 NOR Flash 芯片和 MCU 芯片均获得客户的广泛认可，其中 NOR Flash 芯片占公司主要营收比例最高。

普冉股份在非易失性存储器芯片领域深耕多年，成为了国内 NOR Flash 和高可靠性 EEPROM 的主要供应商之一，已经获得了客户的广泛认可。

聚辰股份主营业务为集成电路产品的研发设计和销售，并提供应用解决方案和技术支持服务。公司 EEPROM 2019 市场份额全球第三，国内排名第一。

再说一下存储模组企业。

德明利主营业务主要集中于闪存主控芯片设计、研发，存储模组产品应用方案的开发、优化，以及存储模组产品的销售，高效实现对 NAND Flash 存储颗粒进行数据管理和应用性能提升。

公司产品主要包括存储卡、存储盘、固态硬盘等存储模组，主要聚焦于移动存储市场，相关产品广泛应用于消费电子、工控设备、家用电器、汽车电子、智能家居、物联网等诸多领域。

朗科科技是闪存盘的发明者，是全球闪存盘及闪存应用领域产品与解决方案的领导者。公司专注于存储产品研发、生产和销售，致力于为全球闪存应用领域提供解决方案。

公司主要业务为闪存盘、移动硬盘、固态硬盘、存储卡等的研发、生产和销售，已形成优盘、优卡、优信通三大支柱产品。

公司研发实力强大，拥有多项知识产权和专利，已与东芝、金士顿、美国 PNY、群联等全球知名企业签订专利授权许可协议。

江波龙主要从事 Flash 及 DRAM 存储器的研发、设计和销售。面向消费电子、工业、通信、汽车、安防、监控等行业应用市场和消费者市场，为客户提供高性能、高品质、创新领先的存储芯片与产品。

公司已形成嵌入式存储、固态硬盘（SSD）、移动存储及内存条四大产品线，拥有行业类存储品牌 FORESEE 和国际高端消费类存储品牌 Lexar（雷克沙）。公司业务占比最高的是嵌入式存储，2022 年为 52.41%。