一、NAND闪存行业发展概况
在众多的存储芯片中,应用最为广泛的为内存DRAM和闪存NAND FLASH、NOR FLASH。DRAM一般作为计算机CPU实时处理数据时的存储介质,NAND一般用作大容量存储介质,Nor一般用作物联网设备中的小容量存储介质。内存不同于闪存,虽然它们都是处理器处理所需数据的载体,但是内存的作用是提供了一个处理当前所需要数据的空间,它的空间容量较闪存小,但读取数据的速度更快,就像VIP通道一样,它为当前最需处理的数据提供了快速的通道,使得处理器能够快速获取到这些数据并执行。
半导体存储器分类
资料来源:公开资料整理
NAND属于非易失性存储芯片,储存容量大,应用广泛。存储芯片根据断电后数据是否丢失,可分为非易失性存储芯片和易失性存储芯片,前者包括Flash(NOR和NAND),后者包括RAM(DRAM和SARM)。NOR Flash存储容量较小,但读取速度快,主要用于存储代码。NAND以块的子单元进行重写和擦除,可以实现更快的擦除和重写,且存储容量大,广泛用于SSD(固态硬盘)、手机、平板、服务器、USB驱动器和存储卡等。
NOR和NAND闪存对比
资料来源:英睿达官网,华经产业研究院整理
2020年,NAND Flash占全球存储器市场的比例为42%,是存储器分支中市场规模第二大的产品。
2020年全球存储器细分市场结构
资料来源:公开资料整理
二、NAND闪存行业发展现状
受疫情影响,2020年全球NAND产值达560亿美元,同比增长约30%。在5G以及企业云建设带动下全球NAND Flash产值将会持续增长,预计到2026年NAND Flash产值将达到860亿美元左右,2021至2026年CAGR为4.2%。
2018-2026年全球NAND产值及增长趋势
资料来源:Yole,华经产业研究院整理
NAND Flash下游应用众多,从分布领域看,移动终端和SSD为NAND Flash需求主要来源,第三是移动存储,包括USB和闪存卡,目前市场份额较低。
2017-2020年NAND下游应用领域占比情况
资料来源:公开资料整理
相关报告:华经产业研究院发布的《2021-2026年中国NAND闪存卡市场深度分析及投资战略咨询报告》
三、NAND闪存行业竞争格局
国内NAND市场需求巨大,中国作为全球最大的电子产品制造中心,拥有全球最大的NAND芯片消费市场,2020年我国NAND闪存市场销售规模占全球比重的37%,销售占比全球排名第一;美国市场紧随其后,销售占比达31%;此外,日本及欧洲的市场占比较低,均为4%。
2020年全球NAND闪存市场销售分布
资料来源:Yole,华经产业研究院整理
NAND芯片市场呈现出寡头垄断的供给格局,2021年一季度,三星排名第一,市场份额为33.5%;出身东芝半导体的铠侠占据18.7%的市场;西部数据市场占有率为14.7%,排名第三。行业第四名的SK海力士于2020年10月宣布将支付90亿美元收购行业第六英特尔NAND闪存及存储业务,如收购顺利完成,SK海力士的规模将与铠侠相当,NAND芯片市场集中度再度提升。
2021年Q1全球NAND Flash品牌厂商市场份额
资料来源:TrendForce,华经产业研究院整理
四、NAND闪存行业进入壁垒
NAND行业进入门槛高,存在技术、产业整合、客户认可、资金和规模、人才五大壁垒。NAND Flash生产对性能和产品指标要求高,且需要与先进封装技术和工艺制程相互协同,具有一定的技术壁垒和产品整合。行业前期投入研发费用高昂,对投入资金、高端人才和企业规模均提出了更高要求。由于产品验证周期长,各厂之间的合作关系稳定,新厂商进入难度大。
NAND行业进入壁垒
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五、NAND闪存行业发展趋势
NAND从2D到3D是大势所趋,可突破存储容量限制瓶颈。2D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,但晶体管尺寸微缩遇到物理极限,现已面临瓶颈,达到发展极限。为了在维持性能的情况下实现容量提升,3D NAND成为发展主流。3D NAND把解决思路从单纯提高制程工艺转变为堆叠多层,成功解决了平面NAND在增加容量的同时性能降低的问题,实现容量、速度、能效及可靠性等全方位提升。
1、分类
垂直沟道3D结构搭配MLC和TLC颗粒类型,为主要产品类型。3D NAND一般使用MLC(每单元存储2比特数据)或者TLC(每单元存储3比特数据)闪存颗粒。随着每单元存储bit数增加,闪存颗粒的容量逐渐增大,但是擦写速度和寿命都会减少,价格也随之降低。3D NAND结构可以分为简单堆叠、VC垂直沟道和VG垂直栅极三种,目前市面上3D NAND主要为垂直沟道形式。
3D NAND分类
资料来源:Wikipedia,华经产业研究院整理
2、竞争格局
铠侠与西数联合研发的新一代产品BiCS5增加了横向密度和存储层,在BiCS4基础上芯片存储容量提升至少40%,I/O性能加快近50%。铠侠在新开发的半圆形存储单元设计中用浮栅电荷存储层代替电荷陷阱型电荷存储层,通过将圆形单元的栅电极分割为半圆形以减小单元尺寸,以较少的单元堆叠层数实现更高的位密度。
3D NAND Flash领导厂商主要产品相关参数
资料来源:Tech Insights,华经产业研究院整理
华经产业研究院对中国NAND闪存行业发展现状、市场供需情况等进行了详细分析,对行业上下游产业链、企业竞争格局等进行了深入剖析,最大限度地降低企业投资风险与经营成本,提高企业竞争力;并运用多种数据分析技术,对行业发展趋势进行预测,以便企业能及时抢占市场先机;更多详细内容,请关注华经产业研究院出版的《2021-2026年中国NAND Flash存储器行业全景评估及投资规划建议报告》。