誰在主導(dǎo)存儲(chǔ)器市場的急速擴(kuò)張？
[導(dǎo)讀]“是說芯語”已陪伴您1010天編者注：本文作者湯之上隆先生為日本精密加工研究所所長，曾長期在日本制造業(yè)的生產(chǎn)第一線從事半導(dǎo)體研發(fā)工作，2000年獲得京都大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位，之后一直從事和半導(dǎo)體行業(yè)有關(guān)的教學(xué)、研究、顧問及新聞工作者等工作，曾撰寫《日本“半導(dǎo)體”的失敗》、《“電機(jī)、半...
“是說芯語”已陪伴您1010天
編者注：本文作者湯之上隆先生為日本精密加工研究所所長，曾長期在日本制造業(yè)的生產(chǎn)第一線從事半導(dǎo)體研發(fā)工作，2000年獲得京都大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位，之后一直從事和半導(dǎo)體行業(yè)有關(guān)的教學(xué)、研究、顧問及新聞工作者等工作，曾撰寫《日本“半導(dǎo)體”的失敗》、《“電機(jī)、半導(dǎo)體”潰敗的教訓(xùn)》、《失去的制造業(yè)：日本制造業(yè)的敗北》等著作。本文是湯之上隆先生近日發(fā)表于eetimes.jp上的一篇長文，系統(tǒng)分析了在不穩(wěn)定的供應(yīng)鏈背景下，世界各地掀起的半導(dǎo)體投資熱潮可能將伴隨著潛在危機(jī)，以及DRAM和NAND出貨額、出貨量及價(jià)格變化如何影響存儲(chǔ)器市場的發(fā)展走向。芯東西對此進(jìn)行精編，全文要點(diǎn)如下：過去一年，臺(tái)積電、三星、臺(tái)積電等全球芯片制造龍頭接連宣布巨額投資計(jì)劃。臺(tái)積電計(jì)劃未來三年投資1000億美元（折合6436億人民幣），三星電子未來三年計(jì)劃投資240萬億韓元（折合1.3萬億人民幣），不過半導(dǎo)體業(yè)務(wù)具體占比未知。英特爾宣布未來10年將在歐洲投資800億歐元（折合5979億人民幣）。各國也提供補(bǔ)貼來支持這些公司的資本投資。比如美國擬撥款520億美元加強(qiáng)其本土半導(dǎo)體制造能力，歐盟17國簽署萬億半導(dǎo)體計(jì)劃，韓國建立“K-半導(dǎo)體戰(zhàn)略”概念提供稅收優(yōu)惠等激勵(lì)。據(jù)日經(jīng)新聞今年8月28日報(bào)道，2021年10家主要半導(dǎo)體廠商的資本投資總額將超過6800億人民幣。SEMI的一項(xiàng)調(diào)查顯示，從2021年到2022年，已確認(rèn)的半導(dǎo)體工廠開工數(shù)量將達(dá)到29家。在湯之上隆看來，這種反常的資本投入和工廠林立的現(xiàn)象，就像是被“花衣魔笛手”操縱的老鼠，一步步走向懸崖，懸崖底部等待著的是半導(dǎo)體價(jià)格暴跌，以及接下來的半導(dǎo)體大蕭條。
▲全球半導(dǎo)體產(chǎn)量增加和投資熱潮正在世界各地進(jìn)行01.半導(dǎo)體產(chǎn)量大幅增長，誰引領(lǐng)了存儲(chǔ)市場的快速擴(kuò)張？
各大半導(dǎo)體廠商已投資逾6800億人民幣，29家工廠的建設(shè)已經(jīng)開始，但這些工廠的半導(dǎo)體量產(chǎn)似乎最早要到2022年下半年，正常情況下要到2023年才能完成。然而，有跡象表明，全球半導(dǎo)體產(chǎn)量已經(jīng)開始大幅增加。如下圖所示，全球半導(dǎo)體季度出貨額和出貨量在2018年Q3內(nèi)存泡沫破滅時(shí)，分別達(dá)到2658億美元和1249億個(gè)的峰值。▲季度全球半導(dǎo)體出貨額和出貨量（1991-2021 Q2）之后因存儲(chǔ)器市場不景氣，出貨額和出貨量有所下滑，但在2020年Q2之后大幅回升。隨后，2021年Q2出貨額達(dá)2894億美元，出貨量1336億個(gè)，創(chuàng)季度歷史新高。這種勢頭在未來很可能會(huì)持續(xù)下去。接下來，讓我們看看半導(dǎo)體類型劃分的季度出貨量。2021年Q2，邏輯半導(dǎo)體為363億美元，包括處理器和微控制器在內(nèi)的Mos Micro為189億美元，模擬半導(dǎo)體為178億美元，均創(chuàng)下季度新高。▲按類型劃分的季度半導(dǎo)體出貨量（1991-2021 Q2）另一方面，包括DRAM和NAND閃存在內(nèi)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)（Mos Memory）的出貨額并未超過2018年Q3的峰值（441億美元）。但從2020年Q4到2021年Q2出貨量的急劇上漲，不免令人心生恐懼，因?yàn)檫@個(gè)斜率與2016-2018年Q3的內(nèi)存泡沫相當(dāng)。話雖如此，存儲(chǔ)器出貨額不會(huì)無限增長，預(yù)計(jì)會(huì)在某個(gè)時(shí)刻供過于求，達(dá)到峰值，隨后等待著他們的，則可能是存儲(chǔ)器價(jià)格暴跌和隨后的市場不景氣。那么，主導(dǎo)存儲(chǔ)市場快速擴(kuò)張的主角是DRAM、NAND，還是兩者兼而有之？本文嘗試進(jìn)行這種分析。
02.DRAM出貨量急劇上漲今年Q2達(dá)歷史新高
下圖顯示了DRAM季度出貨額和出貨量的變化。▲DRAM季度出貨額及出貨量變化（~2021 Q2）湯之上隆判斷存儲(chǔ)器市場的急劇增長由DRAM引起。這是因?yàn)椋瑥?020年Q4到2021年Q2，DRAM的出貨量開始呈現(xiàn)近乎垂直的趨勢。這與下圖中的存儲(chǔ)器出貨量非常相似。▲按類型劃分的季度半導(dǎo)體出貨量（1991-2021 Q2）那么DRAM出貨量為何會(huì)飆升呢？從2010年到2018年前后，DRAM出貨量一直保持在40億個(gè)左右，但從2019年Q3左右開始大幅增加，2021年Q2達(dá)到55.3億個(gè)的歷史新高。湯之上隆認(rèn)為，造成這種情況的原因如下：2012年以來，DRAM廠商實(shí)際上集中在三星、SK海力士和美光科技三家公司，并通過暗中達(dá)成一致意見進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)整，保持出貨量在一定水平。不過，隨著DRAM主戰(zhàn)場從2019年下半年開始從移動(dòng)端轉(zhuǎn)移到服務(wù)器端，上述三大廠商放棄了暗中串通，重新展開競爭。結(jié)果，三家公司都增加了出貨量，導(dǎo)致世界范圍內(nèi)DRAM出貨量急劇上漲。除了這三大DRAM廠商的競爭之外，新冠肺炎疫情的影響也應(yīng)涉及其中。
03.NAND出貨量變化相對平穩(wěn)不是存儲(chǔ)市場快速擴(kuò)張主因
我們再來看看NAND季度出貨額和出貨量變化。自2000年以來，NAND出貨量幾乎呈線性增長，但這一增長到2016年后停止了。湯之上隆認(rèn)為，這是由于NAND從2D到3D的轉(zhuǎn)變。在2D上，存儲(chǔ)單元已經(jīng)小型化，芯片尺寸也已經(jīng)變得更小。因此，芯片進(jìn)一步微縮后，1片晶圓上能獲得的NAND數(shù)量也隨之增加。▲NAND出貨價(jià)值和出貨量變化（~2021 Q2）但從2016年開始，NAND實(shí)現(xiàn)3D化。為了增加存儲(chǔ)容量，3D NAND采用了存儲(chǔ)單元垂直堆疊的方式，因而芯片尺寸基本不變。故湯之上隆認(rèn)為自2016年NAND走向3D化，其出貨量已趨于平穩(wěn)。NAND出貨量在存儲(chǔ)泡沫的2018年Q3達(dá)到約30億個(gè)，但隨后在2019年Q1下降至22億個(gè)，又在2019年Q4恢復(fù)到30億個(gè)。然后受新冠肺炎疫情影響，它在2020年Q2減少到約26億個(gè)，之后開始穩(wěn)步回升，在2021年Q2創(chuàng)下約33億個(gè)的歷史新高。也就是說，在疫情爆發(fā)前后，DRAM出貨量從大約40億個(gè)上升到55億個(gè)以上，而NAND出貨量僅從30億個(gè)上升到33億個(gè)。因此，可以說存儲(chǔ)器市場迅速崛起的主要源頭是DRAM，而不是NAND。
04.DRAM現(xiàn)貨價(jià)變化如何影響存儲(chǔ)器市場？
從當(dāng)前分析來看，DRAM出貨量的增加與2020年Q4-2021年Q2存儲(chǔ)器市場的急劇擴(kuò)張有關(guān)。那么，這與DRAM價(jià)格的有多大關(guān)系呢？下面，我們來對DRAM的現(xiàn)貨價(jià)和合約價(jià)進(jìn)行分析。首先，下圖顯示了2020年12月31日至2021年9月17日期間各種DRAM的現(xiàn)貨價(jià)格。這里DDR是Double Data Rate的縮寫，表示DRAM規(guī)格，DDR3的傳輸速率是DDR2的2倍，DDR4的傳輸速率是DDR3的2倍。▲各種DRAM現(xiàn)貨價(jià)格（2020年底-2021年9月17日）從上圖可以看出，DDR4 DRAM比DDR3更貴，同一DRAM規(guī)格時(shí)，集成度高的價(jià)格更高。接下來，將2020年12月31日的DRAM價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)化為“1”，觀察各種DRAM價(jià)格的變化。到2021年3~4月，兩種DDR3_2Gb DRAM價(jià)格上漲了2.4-2.5倍以上。其次價(jià)格上漲的兩款DDR3_4G，漲幅在1.9~2倍以上，兩款DDR4_4G緊隨其后，漲幅在1.8~1.9倍。▲標(biāo)準(zhǔn)化的各類DRAM現(xiàn)貨價(jià)（2020年底-2021年9月17日）另一方面，集成度最高的16G在3月份左右上漲了1.2倍左右，其次的兩種DDR4_8G價(jià)格上漲了約1.4~1.5倍。簡而言之，在DRAM現(xiàn)貨價(jià)格中，傳輸速率低、集成度不高的傳統(tǒng)DRAM價(jià)格一路高漲。從DRAM合約價(jià)的變化也可以看出這個(gè)趨勢。
05.傳統(tǒng)DRAM現(xiàn)貨價(jià)和合約價(jià)都在上漲
下圖顯示了2020年9月至2021年8月各種DRAM的合約價(jià)變化。與現(xiàn)貨價(jià)格類似，其價(jià)格按DDR2、DDR3、DDR4的順序上漲，如果DDR相同，集成度越高，價(jià)格越高。▲各種DRAM合約價(jià)（2020年9月-2021年8月）接下來，我們將2020年12月的合約價(jià)標(biāo)準(zhǔn)化為“1”，并查看了各種DRAM價(jià)格的變化，結(jié)果顯示價(jià)格從高到低依次是DDR3_2G、DDR2_512M、DDR2_1G、DDR3_1G，價(jià)格從高到低。另一方面，兩款DRAM集成度最高的DDR4_8G的漲價(jià)幅度最低。▲標(biāo)準(zhǔn)化的各種DRAM合約價(jià)（2020年底-2021年8月）換句話說，無論是現(xiàn)貨價(jià)還是合約價(jià)，傳統(tǒng)DRAM價(jià)格都在上漲，而集成度高的DRAM價(jià)格并沒有上漲那么多。為什么會(huì)發(fā)生這樣的事情呢？
06.新冠肺炎疫情催化傳統(tǒng)DRAM價(jià)格飆漲
也許價(jià)格大幅上漲的傳統(tǒng)DRAM主要應(yīng)用于家用電器產(chǎn)品等領(lǐng)域。新冠肺炎疫情迫使人們呆在家里。結(jié)果，為了在家里更舒適地生活，人們就在網(wǎng)購家電產(chǎn)品，這些家電產(chǎn)品不需要高傳輸速率、高集成度的DRAM，因此，市場上很少出現(xiàn)的傳統(tǒng)DRAM價(jià)格飆漲。▲標(biāo)準(zhǔn)化的各類DRAM現(xiàn)貨價(jià)（2020年底至2021年9月17日）這個(gè)推論可以從下面的事件中得到證實(shí)。首先，我們再來看看上面這張圖，一直上漲的傳統(tǒng)DRAM現(xiàn)貨價(jià)格從7月左右開始下跌。此時(shí)全球都在推進(jìn)新冠肺炎疫苗接種，封鎖也被逐漸解除。因此，對新冠肺炎疫情的需求可能曾經(jīng)收斂。不過傳統(tǒng)DRAM的合約價(jià)還在上漲，這一推論是否正確還有待驗(yàn)證。下圖顯示了集成度不同的每月DRAM出貨量。DRAM每隔3-4年就會(huì)被集成度最高的產(chǎn)品所取代。目前主流的DRAM是4G以上的8G或16G。由于現(xiàn)貨價(jià)和合約價(jià)漲幅較大的2G在2013年見頂，1G在2010年達(dá)到峰值，512M在2008年左右達(dá)到峰值，因此，市場上DRAM的絕對數(shù)量很少。稀有的DRAM因突發(fā)的新冠肺炎疫情而變得必要，所以價(jià)格上漲超2倍。▲按集成度劃分的DRAM月出貨量（1991年1月-2021年6月）
07.DRAM出貨額上漲背后，兩大因素雙重作用
再回到下圖中從2020年Q4到2021年Q1 DRAM出貨額的快速增長。其快速增長的第一個(gè)原因是DRAM出貨量的增加。▲DRAM季度出貨額及出貨量變化（1991-2021 Q2）那么DRAM價(jià)格上漲的影響有多大？從下圖中按集成度劃分的DRAM出貨量可以看出，目前生產(chǎn)的DRAM大部分是4G、8G和16G。▲按集成度劃分的DRAM月出貨量（1991年1月-2021年6月）由下圖可見，高集成度DRAM（例如8G）的合約價(jià)上漲了1.44倍。▲標(biāo)準(zhǔn)化的各種DRAM合約價(jià)（2020年底-2021年8月）我們來算一下為什么DRAM出貨量從2020年Q4到2021年Q2會(huì)快速增長。▲2020年Q4至2021年Q2 DRAM出貨量增長背后的因素▲DRAM出貨量季度出貨量及數(shù)量變化（~2021 Q2）
08.NAND現(xiàn)貨價(jià)走勢難解
湯之上隆也對NAND進(jìn)行了現(xiàn)貨價(jià)和合約價(jià)的分析。首先，下圖展示了2020年12月31日~2021年9月17日期間各種NAND的現(xiàn)貨價(jià)走勢。▲各種NAND的現(xiàn)貨價(jià)（2020年12月31日~ 2021年9月17日）SLC是Single Level Cell, MLC是Multi Level Cell, TLC是Triple Level Cell，分別是可以在一個(gè)存儲(chǔ)器單元中寫入1位、2位、3位的NAND。另外3D TLC是3D NAND的意思，沒有3D的NAND都是2D NAND。繼續(xù)看上面這張圖，可以看到3D TLC 1T（1TB）是最高的，SLC 1G和SLC 2G是最便宜的，除此之外沒有規(guī)律。因此，與DRAM的情況相同，湯之上隆觀察了2020年12月31日將價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)化為“1”時(shí)各種NAND的價(jià)格變化。要解釋下面這張圖相當(dāng)困難。首先，從整體上來說，沒有哪一種NAND的價(jià)格像DRAM的現(xiàn)貨價(jià)一樣上漲2倍。價(jià)格最高的SLC_2G也只有1.2~1.27倍。▲標(biāo)準(zhǔn)化的各種NAND的現(xiàn)貨價(jià)（2020年末-2021年9月17日）此外，MLC_128G和MLC_256G的價(jià)格幾乎呈線性增長。SLC_16G價(jià)格從8月下旬開始突然猛漲。另一方面，SLC_8G自4月中旬以后，價(jià)格下降到“1”以下，持續(xù)下降到0.93。那么，為何上述NAND會(huì)有這樣的表現(xiàn)呢？這很難明確回答，比如SLC_2G和SLC_1G的價(jià)格相對較高。由于SLC的集成度不高，可以考慮汽車等要求高可靠性但不關(guān)注集成度的應(yīng)用（雖然沒有太多證據(jù)）。
09.NAND的現(xiàn)貨價(jià)和合約價(jià)未大幅上漲
接下來，我們來看一下2020年12月~2021年8月期間各種NAND合約價(jià)的變化。價(jià)格最高的是SLC_32G，其次是SLC_16G，MLC_128G為第三。由此可見，NAND并不是集成度越高，價(jià)格越高。▲各種NAND合約價(jià)（2020年12月-2021年8月）如果集成度相同，均為32G，MLC價(jià)格約為3美元，而SLC達(dá)到4倍以上，為12.55美元。換言之，對于汽車和高性能計(jì)算機(jī)等可靠性要求嚴(yán)格的產(chǎn)品，可使用SLC而非MLC。NAND廠商在開發(fā)TLC之后又開發(fā)了Quad Level Cell（4位單元）和Penta Level Cell（5位單元），但這些多位單元似乎不能用于所有終端產(chǎn)品。湯之上隆們將2020年12月合約價(jià)標(biāo)準(zhǔn)化為“1”，觀察各種NAND價(jià)格的變化。結(jié)果顯示，所有NAND在2021年3月~4月期間價(jià)格上漲了1.06~1.1倍，6月~7月再漲了1.5~1.18倍。▲標(biāo)準(zhǔn)化的各種NAND合約價(jià)（2020年末-2021年8月）到2021年8月，MLC_32G、MLC_128G和 MLC_64G是價(jià)格漲幅最大的，然后是SLC_1G。誠然，SLC_1G屬于現(xiàn)貨價(jià)格漲幅較大的一類，但SLC_2G在8月中旬之前現(xiàn)貨價(jià)漲幅最大，是合約價(jià)漲幅最小的類型。綜上所述，無論是NAND的現(xiàn)貨價(jià)還是合約價(jià)，都沒有像DRAM那樣大幅上漲。此外，存儲(chǔ)單元的大小、集成度與NAND價(jià)格之間的相關(guān)關(guān)系很難找到。順便一提，目前生產(chǎn)的NAND中，集成度超過512G的NAND逐漸取代256G成為主流。▲各集成度NAND每月出貨量（1991年1月~ 2021年6月）
10.結(jié)語：存儲(chǔ)器市場的急速擴(kuò)張將持續(xù)到何時(shí)?
從各季度半導(dǎo)體出貨量來看，2020年Q4至2021年Q2，存儲(chǔ)器市場迅速擴(kuò)張。其主要原因在于DRAM而非NAND。在DRAM方面，出貨量創(chuàng)下季度歷史新高，超過55億個(gè)。同時(shí)，由于主力產(chǎn)品8G合約價(jià)上漲1.44倍，DRAM出貨金額也增加了1.57倍，達(dá)到235.3億美元。另外，傳統(tǒng)DRAM的現(xiàn)貨價(jià)和合約價(jià)都上漲2倍以上。經(jīng)分析，傳統(tǒng)DRAM的絕對數(shù)量較少，且因新冠肺炎疫情盤踞，各種家電需求擴(kuò)大，導(dǎo)致價(jià)格上漲。DRAM市場以及存儲(chǔ)器市場的迅速擴(kuò)張將持續(xù)到何時(shí)？這可能取決于MPU。2016年英特爾10nm工藝“難產(chǎn)”，后來它又為14nm“續(xù)命”，為了提高M(jìn)PU的性能，增加內(nèi)核數(shù)量，因此增加了芯片面積，因而從1片晶圓可獲取的芯片數(shù)量減少了。▲每季度MPU、DRAM、NAND出貨量受此影響，2016年Q3全球MPU出貨量為1.36億個(gè)，到2019年Q1降至8800萬個(gè)，減少了4800萬個(gè)。由于全球MPU短缺，面向PC和服務(wù)器生產(chǎn)的DRAM和NAND充斥市場，致使價(jià)格暴跌，引發(fā)半導(dǎo)體大蕭條。MPU在2021年Q2的出貨量為1.2億個(gè)，雖然離2016年Q3的高峰期還有些不足，但出貨量正在穩(wěn)步增長?；蛟S英特爾已確定量產(chǎn)10nm的目標(biāo)，也有可能為AMD代工的臺(tái)積電MPU產(chǎn)量提高。無論如何，在MPU出貨量增加的當(dāng)下，存儲(chǔ)器價(jià)格不太可能暴跌。但到2024年左右，當(dāng)英特爾在美國亞利桑那州開設(shè)的新半導(dǎo)體工廠量產(chǎn)時(shí)，MPU可能會(huì)供過于求。湯之上隆希望各半導(dǎo)體制造商正確地進(jìn)行市場營銷，冷靜地、有計(jì)劃地生產(chǎn)半導(dǎo)體，不要進(jìn)行毫無意義的競爭。
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編者注：本文作者湯之上隆先生為日本精密加工研究所所長，曾長期在日本制造業(yè)的生產(chǎn)第一線從事半導(dǎo)體研發(fā)工作，2000年獲得京都大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位，之后一直從事和半導(dǎo)體行業(yè)有關(guān)的教學(xué)、研究、顧問及新聞工作者等工作，曾撰寫《日本“半導(dǎo)體”的失敗》、《“電機(jī)、半導(dǎo)體”潰敗的教訓(xùn)》、《失去的制造業(yè)：日本制造業(yè)的敗北》等著作。本文是湯之上隆先生近日發(fā)表于eetimes.jp上的一篇長文，系統(tǒng)分析了在不穩(wěn)定的供應(yīng)鏈背景下，世界各地掀起的半導(dǎo)體投資熱潮可能將伴隨著潛在危機(jī)，以及DRAM和NAND出貨額、出貨量及價(jià)格變化如何影響存儲(chǔ)器市場的發(fā)展走向。芯東西對此進(jìn)行精編，全文要點(diǎn)如下：過去一年，臺(tái)積電、三星、臺(tái)積電等全球芯片制造龍頭接連宣布巨額投資計(jì)劃。臺(tái)積電計(jì)劃未來三年投資1000億美元（折合6436億人民幣），三星電子未來三年計(jì)劃投資240萬億韓元（折合1.3萬億人民幣），不過半導(dǎo)體業(yè)務(wù)具體占比未知。英特爾宣布未來10年將在歐洲投資800億歐元（折合5979億人民幣）。各國也提供補(bǔ)貼來支持這些公司的資本投資。比如美國擬撥款520億美元加強(qiáng)其本土半導(dǎo)體制造能力，歐盟17國簽署萬億半導(dǎo)體計(jì)劃，韓國建立“K-半導(dǎo)體戰(zhàn)略”概念提供稅收優(yōu)惠等激勵(lì)。據(jù)日經(jīng)新聞今年8月28日報(bào)道，2021年10家主要半導(dǎo)體廠商的資本投資總額將超過6800億人民幣。SEMI的一項(xiàng)調(diào)查顯示，從2021年到2022年，已確認(rèn)的半導(dǎo)體工廠開工數(shù)量將達(dá)到29家。在湯之上隆看來，這種反常的資本投入和工廠林立的現(xiàn)象，就像是被“花衣魔笛手”操縱的老鼠，一步步走向懸崖，懸崖底部等待著的是半導(dǎo)體價(jià)格暴跌，以及接下來的半導(dǎo)體大蕭條。
▲全球半導(dǎo)體產(chǎn)量增加和投資熱潮正在世界各地進(jìn)行01.半導(dǎo)體產(chǎn)量大幅增長，誰引領(lǐng)了存儲(chǔ)市場的快速擴(kuò)張？各大半導(dǎo)體廠商已投資逾6800億人民幣，29家工廠的建設(shè)已經(jīng)開始，但這些工廠的半導(dǎo)體量產(chǎn)似乎最早要到2022年下半年，正常情況下要到2023年才能完成。然而，有跡象表明，全球半導(dǎo)體產(chǎn)量已經(jīng)開始大幅增加。如下圖所示，全球半導(dǎo)體季度出貨額和出貨量在2018年Q3內(nèi)存泡沫破滅時(shí)，分別達(dá)到2658億美元和1249億個(gè)的峰值。
▲季度全球半導(dǎo)體出貨額和出貨量（1991-2021 Q2）之后因存儲(chǔ)器市場不景氣，出貨額和出貨量有所下滑，但在2020年Q2之后大幅回升。隨后，2021年Q2出貨額達(dá)2894億美元，出貨量1336億個(gè)，創(chuàng)季度歷史新高。這種勢頭在未來很可能會(huì)持續(xù)下去。接下來，讓我們看看半導(dǎo)體類型劃分的季度出貨量。2021年Q2，邏輯半導(dǎo)體為363億美元，包括處理器和微控制器在內(nèi)的Mos Micro為189億美元，模擬半導(dǎo)體為178億美元，均創(chuàng)下季度新高。▲按類型劃分的季度半導(dǎo)體出貨量（1991-2021 Q2）另一方面，包括DRAM和NAND閃存在內(nèi)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)（Mos Memory）的出貨額并未超過2018年Q3的峰值（441億美元）。但從2020年Q4到2021年Q2出貨量的急劇上漲，不免令人心生恐懼，因?yàn)檫@個(gè)斜率與2016-2018年Q3的內(nèi)存泡沫相當(dāng)。話雖如此，存儲(chǔ)器出貨額不會(huì)無限增長，預(yù)計(jì)會(huì)在某個(gè)時(shí)刻供過于求，達(dá)到峰值，隨后等待著他們的，則可能是存儲(chǔ)器價(jià)格暴跌和隨后的市場不景氣。那么，主導(dǎo)存儲(chǔ)市場快速擴(kuò)張的主角是DRAM、NAND，還是兩者兼而有之？本文嘗試進(jìn)行這種分析。02.DRAM出貨量急劇上漲今年Q2達(dá)歷史新高
下圖顯示了DRAM季度出貨額和出貨量的變化。
▲DRAM季度出貨額及出貨量變化（~2021 Q2）湯之上隆判斷存儲(chǔ)器市場的急劇增長由DRAM引起。這是因?yàn)椋瑥?020年Q4到2021年Q2，DRAM的出貨量開始呈現(xiàn)近乎垂直的趨勢。這與下圖中的存儲(chǔ)器出貨量非常相似。▲按類型劃分的季度半導(dǎo)體出貨量（1991-2021 Q2）那么DRAM出貨量為何會(huì)飆升呢？從2010年到2018年前后，DRAM出貨量一直保持在40億個(gè)左右，但從2019年Q3左右開始大幅增加，2021年Q2達(dá)到55.3億個(gè)的歷史新高。湯之上隆認(rèn)為，造成這種情況的原因如下：2012年以來，DRAM廠商實(shí)際上集中在三星、SK海力士和美光科技三家公司，并通過暗中達(dá)成一致意見進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)整，保持出貨量在一定水平。不過，隨著DRAM主戰(zhàn)場從2019年下半年開始從移動(dòng)端轉(zhuǎn)移到服務(wù)器端，上述三大廠商放棄了暗中串通，重新展開競爭。結(jié)果，三家公司都增加了出貨量，導(dǎo)致世界范圍內(nèi)DRAM出貨量急劇上漲。除了這三大DRAM廠商的競爭之外，新冠肺炎疫情的影響也應(yīng)涉及其中。03.NAND出貨量變化相對平穩(wěn)不是存儲(chǔ)市場快速擴(kuò)張主因
我們再來看看NAND季度出貨額和出貨量變化。自2000年以來，NAND出貨量幾乎呈線性增長，但這一增長到2016年后停止了。湯之上隆認(rèn)為，這是由于NAND從2D到3D的轉(zhuǎn)變。在2D上，存儲(chǔ)單元已經(jīng)小型化，芯片尺寸也已經(jīng)變得更小。因此，芯片進(jìn)一步微縮后，1片晶圓上能獲得的NAND數(shù)量也隨之增加。
▲NAND出貨價(jià)值和出貨量變化（~2021 Q2）但從2016年開始，NAND實(shí)現(xiàn)3D化。為了增加存儲(chǔ)容量，3D NAND采用了存儲(chǔ)單元垂直堆疊的方式，因而芯片尺寸基本不變。故湯之上隆認(rèn)為自2016年NAND走向3D化，其出貨量已趨于平穩(wěn)。NAND出貨量在存儲(chǔ)泡沫的2018年Q3達(dá)到約30億個(gè)，但隨后在2019年Q1下降至22億個(gè)，又在2019年Q4恢復(fù)到30億個(gè)。然后受新冠肺炎疫情影響，它在2020年Q2減少到約26億個(gè)，之后開始穩(wěn)步回升，在2021年Q2創(chuàng)下約33億個(gè)的歷史新高。也就是說，在疫情爆發(fā)前后，DRAM出貨量從大約40億個(gè)上升到55億個(gè)以上，而NAND出貨量僅從30億個(gè)上升到33億個(gè)。因此，可以說存儲(chǔ)器市場迅速崛起的主要源頭是DRAM，而不是NAND。04.DRAM現(xiàn)貨價(jià)變化如何影響存儲(chǔ)器市場？
從當(dāng)前分析來看，DRAM出貨量的增加與2020年Q4-2021年Q2存儲(chǔ)器市場的急劇擴(kuò)張有關(guān)。那么，這與DRAM價(jià)格的有多大關(guān)系呢？下面，我們來對DRAM的現(xiàn)貨價(jià)和合約價(jià)進(jìn)行分析。首先，下圖顯示了2020年12月31日至2021年9月17日期間各種DRAM的現(xiàn)貨價(jià)格。這里DDR是Double Data Rate的縮寫，表示DRAM規(guī)格，DDR3的傳輸速率是DDR2的2倍，DDR4的傳輸速率是DDR3的2倍。
▲各種DRAM現(xiàn)貨價(jià)格（2020年底-2021年9月17日）從上圖可以看出，DDR4 DRAM比DDR3更貴，同一DRAM規(guī)格時(shí)，集成度高的價(jià)格更高。接下來，將2020年12月31日的DRAM價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)化為“1”，觀察各種DRAM價(jià)格的變化。到2021年3~4月，兩種DDR3_2Gb DRAM價(jià)格上漲了2.4-2.5倍以上。其次價(jià)格上漲的兩款DDR3_4G，漲幅在1.9~2倍以上，兩款DDR4_4G緊隨其后，漲幅在1.8~1.9倍。▲標(biāo)準(zhǔn)化的各類DRAM現(xiàn)貨價(jià)（2020年底-2021年9月17日）另一方面，集成度最高的16G在3月份左右上漲了1.2倍左右，其次的兩種DDR4_8G價(jià)格上漲了約1.4~1.5倍。簡而言之，在DRAM現(xiàn)貨價(jià)格中，傳輸速率低、集成度不高的傳統(tǒng)DRAM價(jià)格一路高漲。從DRAM合約價(jià)的變化也可以看出這個(gè)趨勢。05.傳統(tǒng)DRAM現(xiàn)貨價(jià)和合約價(jià)都在上漲
下圖顯示了2020年9月至2021年8月各種DRAM的合約價(jià)變化。與現(xiàn)貨價(jià)格類似，其價(jià)格按DDR2、DDR3、DDR4的順序上漲，如果DDR相同，集成度越高，價(jià)格越高。
▲各種DRAM合約價(jià)（2020年9月-2021年8月）接下來，我們將2020年12月的合約價(jià)標(biāo)準(zhǔn)化為“1”，并查看了各種DRAM價(jià)格的變化，結(jié)果顯示價(jià)格從高到低依次是DDR3_2G、DDR2_512M、DDR2_1G、DDR3_1G，價(jià)格從高到低。另一方面，兩款DRAM集成度最高的DDR4_8G的漲價(jià)幅度最低。▲標(biāo)準(zhǔn)化的各種DRAM合約價(jià)（2020年底-2021年8月）換句話說，無論是現(xiàn)貨價(jià)還是合約價(jià)，傳統(tǒng)DRAM價(jià)格都在上漲，而集成度高的DRAM價(jià)格并沒有上漲那么多。為什么會(huì)發(fā)生這樣的事情呢？06.新冠肺炎疫情催化傳統(tǒng)DRAM價(jià)格飆漲
也許價(jià)格大幅上漲的傳統(tǒng)DRAM主要應(yīng)用于家用電器產(chǎn)品等領(lǐng)域。新冠肺炎疫情迫使人們呆在家里。結(jié)果，為了在家里更舒適地生活，人們就在網(wǎng)購家電產(chǎn)品，這些家電產(chǎn)品不需要高傳輸速率、高集成度的DRAM，因此，市場上很少出現(xiàn)的傳統(tǒng)DRAM價(jià)格飆漲。
▲標(biāo)準(zhǔn)化的各類DRAM現(xiàn)貨價(jià)（2020年底至2021年9月17日）這個(gè)推論可以從下面的事件中得到證實(shí)。首先，我們再來看看上面這張圖，一直上漲的傳統(tǒng)DRAM現(xiàn)貨價(jià)格從7月左右開始下跌。此時(shí)全球都在推進(jìn)新冠肺炎疫苗接種，封鎖也被逐漸解除。因此，對新冠肺炎疫情的需求可能曾經(jīng)收斂。不過傳統(tǒng)DRAM的合約價(jià)還在上漲，這一推論是否正確還有待驗(yàn)證。下圖顯示了集成度不同的每月DRAM出貨量。DRAM每隔3-4年就會(huì)被集成度最高的產(chǎn)品所取代。目前主流的DRAM是4G以上的8G或16G。由于現(xiàn)貨價(jià)和合約價(jià)漲幅較大的2G在2013年見頂，1G在2010年達(dá)到峰值，512M在2008年左右達(dá)到峰值，因此，市場上DRAM的絕對數(shù)量很少。稀有的DRAM因突發(fā)的新冠肺炎疫情而變得必要，所以價(jià)格上漲超2倍。▲按集成度劃分的DRAM月出貨量（1991年1月-2021年6月）07.DRAM出貨額上漲背后，兩大因素雙重作用
再回到下圖中從2020年Q4到2021年Q1 DRAM出貨額的快速增長。其快速增長的第一個(gè)原因是DRAM出貨量的增加。
▲DRAM季度出貨額及出貨量變化（1991-2021 Q2）那么DRAM價(jià)格上漲的影響有多大？從下圖中按集成度劃分的DRAM出貨量可以看出，目前生產(chǎn)的DRAM大部分是4G、8G和16G。▲按集成度劃分的DRAM月出貨量（1991年1月-2021年6月）由下圖可見，高集成度DRAM（例如8G）的合約價(jià)上漲了1.44倍。▲標(biāo)準(zhǔn)化的各種DRAM合約價(jià)（2020年底-2021年8月）我們來算一下為什么DRAM出貨量從2020年Q4到2021年Q2會(huì)快速增長。▲2020年Q4至2021年Q2 DRAM出貨量增長背后的因素- DRAM出貨額從149.86億美元增至235.3億美元（1.57倍）
- DRAM出貨量從48.88億個(gè)增加到55.29億個(gè)（1.13倍）
- 主流的DDR4_8G合約價(jià)從2.85美元漲至4.1美元（1.44倍）
- （出貨量系數(shù) 1.13）x（漲價(jià)系數(shù) 1.44）= 1.62
▲DRAM出貨量季度出貨量及數(shù)量變化（~2021 Q2）08.NAND現(xiàn)貨價(jià)走勢難解
湯之上隆也對NAND進(jìn)行了現(xiàn)貨價(jià)和合約價(jià)的分析。首先，下圖展示了2020年12月31日~2021年9月17日期間各種NAND的現(xiàn)貨價(jià)走勢。
▲各種NAND的現(xiàn)貨價(jià)（2020年12月31日~ 2021年9月17日）SLC是Single Level Cell, MLC是Multi Level Cell, TLC是Triple Level Cell，分別是可以在一個(gè)存儲(chǔ)器單元中寫入1位、2位、3位的NAND。另外3D TLC是3D NAND的意思，沒有3D的NAND都是2D NAND。繼續(xù)看上面這張圖，可以看到3D TLC 1T（1TB）是最高的，SLC 1G和SLC 2G是最便宜的，除此之外沒有規(guī)律。因此，與DRAM的情況相同，湯之上隆觀察了2020年12月31日將價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)化為“1”時(shí)各種NAND的價(jià)格變化。要解釋下面這張圖相當(dāng)困難。首先，從整體上來說，沒有哪一種NAND的價(jià)格像DRAM的現(xiàn)貨價(jià)一樣上漲2倍。價(jià)格最高的SLC_2G也只有1.2~1.27倍。▲標(biāo)準(zhǔn)化的各種NAND的現(xiàn)貨價(jià)（2020年末-2021年9月17日）此外，MLC_128G和MLC_256G的價(jià)格幾乎呈線性增長。SLC_16G價(jià)格從8月下旬開始突然猛漲。另一方面，SLC_8G自4月中旬以后，價(jià)格下降到“1”以下，持續(xù)下降到0.93。那么，為何上述NAND會(huì)有這樣的表現(xiàn)呢？這很難明確回答，比如SLC_2G和SLC_1G的價(jià)格相對較高。由于SLC的集成度不高，可以考慮汽車等要求高可靠性但不關(guān)注集成度的應(yīng)用（雖然沒有太多證據(jù)）。09.NAND的現(xiàn)貨價(jià)和合約價(jià)未大幅上漲
接下來，我們來看一下2020年12月~2021年8月期間各種NAND合約價(jià)的變化。價(jià)格最高的是SLC_32G，其次是SLC_16G，MLC_128G為第三。由此可見，NAND并不是集成度越高，價(jià)格越高。
▲各種NAND合約價(jià)（2020年12月-2021年8月）如果集成度相同，均為32G，MLC價(jià)格約為3美元，而SLC達(dá)到4倍以上，為12.55美元。換言之，對于汽車和高性能計(jì)算機(jī)等可靠性要求嚴(yán)格的產(chǎn)品，可使用SLC而非MLC。NAND廠商在開發(fā)TLC之后又開發(fā)了Quad Level Cell（4位單元）和Penta Level Cell（5位單元），但這些多位單元似乎不能用于所有終端產(chǎn)品。湯之上隆們將2020年12月合約價(jià)標(biāo)準(zhǔn)化為“1”，觀察各種NAND價(jià)格的變化。結(jié)果顯示，所有NAND在2021年3月~4月期間價(jià)格上漲了1.06~1.1倍，6月~7月再漲了1.5~1.18倍。▲標(biāo)準(zhǔn)化的各種NAND合約價(jià)（2020年末-2021年8月）到2021年8月，MLC_32G、MLC_128G和 MLC_64G是價(jià)格漲幅最大的，然后是SLC_1G。誠然，SLC_1G屬于現(xiàn)貨價(jià)格漲幅較大的一類，但SLC_2G在8月中旬之前現(xiàn)貨價(jià)漲幅最大，是合約價(jià)漲幅最小的類型。綜上所述，無論是NAND的現(xiàn)貨價(jià)還是合約價(jià)，都沒有像DRAM那樣大幅上漲。此外，存儲(chǔ)單元的大小、集成度與NAND價(jià)格之間的相關(guān)關(guān)系很難找到。順便一提，目前生產(chǎn)的NAND中，集成度超過512G的NAND逐漸取代256G成為主流。▲各集成度NAND每月出貨量（1991年1月~ 2021年6月）10.結(jié)語：存儲(chǔ)器市場的急速擴(kuò)張將持續(xù)到何時(shí)?
從各季度半導(dǎo)體出貨量來看，2020年Q4至2021年Q2，存儲(chǔ)器市場迅速擴(kuò)張。其主要原因在于DRAM而非NAND。在DRAM方面，出貨量創(chuàng)下季度歷史新高，超過55億個(gè)。同時(shí)，由于主力產(chǎn)品8G合約價(jià)上漲1.44倍，DRAM出貨金額也增加了1.57倍，達(dá)到235.3億美元。另外，傳統(tǒng)DRAM的現(xiàn)貨價(jià)和合約價(jià)都上漲2倍以上。經(jīng)分析，傳統(tǒng)DRAM的絕對數(shù)量較少，且因新冠肺炎疫情盤踞，各種家電需求擴(kuò)大，導(dǎo)致價(jià)格上漲。DRAM市場以及存儲(chǔ)器市場的迅速擴(kuò)張將持續(xù)到何時(shí)？這可能取決于MPU。2016年英特爾10nm工藝“難產(chǎn)”，后來它又為14nm“續(xù)命”，為了提高M(jìn)PU的性能，增加內(nèi)核數(shù)量，因此增加了芯片面積，因而從1片晶圓可獲取的芯片數(shù)量減少了。
▲每季度MPU、DRAM、NAND出貨量受此影響，2016年Q3全球MPU出貨量為1.36億個(gè)，到2019年Q1降至8800萬個(gè)，減少了4800萬個(gè)。由于全球MPU短缺，面向PC和服務(wù)器生產(chǎn)的DRAM和NAND充斥市場，致使價(jià)格暴跌，引發(fā)半導(dǎo)體大蕭條。MPU在2021年Q2的出貨量為1.2億個(gè)，雖然離2016年Q3的高峰期還有些不足，但出貨量正在穩(wěn)步增長?；蛟S英特爾已確定量產(chǎn)10nm的目標(biāo)，也有可能為AMD代工的臺(tái)積電MPU產(chǎn)量提高。無論如何，在MPU出貨量增加的當(dāng)下，存儲(chǔ)器價(jià)格不太可能暴跌。但到2024年左右，當(dāng)英特爾在美國亞利桑那州開設(shè)的新半導(dǎo)體工廠量產(chǎn)時(shí)，MPU可能會(huì)供過于求。湯之上隆希望各半導(dǎo)體制造商正確地進(jìn)行市場營銷，冷靜地、有計(jì)劃地生產(chǎn)半導(dǎo)體，不要進(jìn)行毫無意義的競爭。----------------------- END-----------------------
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