精彩收藏 · 2023年6月25日 0

存储芯片:AI到底还有多大增量

一,2023存储芯片的周期机会

相较于其他集成电路产品,存储芯片市场的弹性更大,通常遵循 3-4 年为一个波动周期。下图为存储芯片三轮周期的复盘:

存储芯片的标准化程度较高,产品可替代性较强,具备大宗商品的属性,价格受下游需求的影响较为敏感。

二,需求端:

DRAM主要需求来自于三方面,服务器/手机/PC三者占据超过70%的份额,近年来最大的变化来自于PC占比下降,包括汽车/服务器/工业/消费电子等需求上升,但价格主导依然在前三者。

1.手机

手机内存容量依然存在上升空间,包括操作系统/app以及后台数等均推动DRAM容量上升,同时过度竞争让安卓系对对性能更热衷,这同样也会也会影响苹果。可以观察的是安卓旗舰机型正往12GB及以上走;苹果也从13的4GB提升到了6GB。安卓机型升级具有渐进性(多品牌、多型号、多策略),整体容量由2019的3.6GB提升到4.5GB,yoy+25%;苹果型号较少,升级具有阶梯性,如从13到14的50%。

2.服务器

由并行计算、云和AI共同推动,过去几年开始服务器是DRAM的重要增量,也是2016-2018年DRAM大规模资本支出的重要原因之一。其位元增速显著高于行业平均增速,SUMCO预计数据流量CAGR约25%,我们将其视为过去的位元复合增速。

3.PC

PC感官上虽然数量不再增长,但由CPU/GPU应将+Windows软件升级带来小幅增长依然不能忽视。数据显示PC的平均DRAM容量应从2019 的6GB 到2021年7.5GB。平板电脑的DRAM容量将从2017年的2.22GB增加到2024 年的3.7GB。为了简化讨论,我们统一按增速百分比来度量。

最后以上是由各部分结构升级的位元增量,再结合各大权威机构对2023年的销量预测,我们可以大致推导出DRAM的位元增量需求:

数据肯定是有很大误差的,但能基本给我们一个大概的方向。

三,供给端:

供给端数据相对而言不那么充分,一方面来自于工艺升级,一方面来自于三星除了存储还有IDM业务,还有一点在于除了DRAM还有NAND。通过零碎数据来源进行拼凑的,大致还原当前资本开支节奏。简化数据,我们假定三星存储:代工比例7:3(2018年数据),同时归并到一块,只讨论方向,不做细分数据。

大致得到合计近五年存储行业资本开支增速分别为:

已知美光预计资本开支下降超过50%到70亿美金,SK海力士同样下调50%,三星有逆周期扩产传统,但考虑到dram行业格局基本稳定逆周期难以挤压同行同时可能需要为逻辑代工先进制程让路,预计应该也有小幅下降。最后估计2023年capex大致下降25%,如考虑1-β技术上的投资则可能更少,下降幅度取决于三星存储资本开支收缩幅度。

考虑到资本开支与实际量产之间周期大致在1-2年左右,我们如果假定2019年底到202年初为DRAM上一轮周期的再平衡点,那么可大致推断全产能释放下供给/需求比值大致在1.07-1.11左右??如果23年资本开支下滑力度大,24年供需平衡甚至失衡都是可以展望的。

从供给端的设备商订单收入与美光净利润变化幅度也可看出相关关系:DRAM制造商设备订单收入同比变化领先于DRAM制造商净利润变动半年也就是6个月左右。

四,AI到底有多大增量?

按照美光说法,AI服务器DRAM需求量是常规服务器的8倍,一个DGX A100套件共有8个A100 GPU总计搭载640GB,(前代V100为32GB),A100为2020年推出,V100为2017年底推出,H100为2022年推出,内存由HBM2e升级至HBM3,内存通道数量从HBM2e的8个128 位通道增加到HBM3的16个64位通道。同时AI服务器的算力提升速度显著高于摩尔定律的每18个月翻一倍,达到了每3.4个月翻一倍,其对内存需求同样正向影响。

trendforce预测2022年底AI服务器出货量在15万台左右(1%),考虑各个券商基本统计训练一个transformer大模型需要新增3000台服务器约2.4万片A100 GPU(中信),短中期看到23-24年10-15家(谷歌/百度等体量显著高于bing)大企业采用大模型,则需要新增3-4.5万台服务器。长期将全部流量转化则需求新增30万台以上服务器。我们保守假定现代AI每1年提升1倍的估计,同时存储价格的下跌也有助于使用更多的位元。

则可模糊预测AI服务器带来显卡内存增量,已知2022年服务器内存需求约为668亿GB,则23-24年占内存总量的1-2%左右,26-27年则可以占到7-8%左右。(以上为简单测算,未考虑升级迁移,主要供作者有个概念)

至少从短期看,AI服务器对DRAM供需拉动是较少的,除非供需平衡点突然加速了对GPU显存的升级和出货,转产等会构成涨价的动力。

四,当前阶段:

一般以DRAM合约价格的二阶导变化作为先行指标,量定升降价幅度的变化。同时基于预期的股价变化相较于现货价格更加提前,2021年那次提前了4个月左右,截止2023年5月,美光/SK海力士股价基本止跌,对应的现实是减产和资本开支缩减。

最后,我们将供给端(资本开支或设备商订单收入)—制造商基本面(DRAM单季度净利润)—市场预期变化(股价)结合在一起,可以得到:

股价为最领先指标,领先于订单收入同比变化1个季度左右,基本面变化为最末端指标,落后于股价3个季度左右,中间级别为DRAM设备订单收入环比季节变动。从幅度规模来看,此轮订单缩减幅度已是最近周期中最差的情况,美光23年Q2的预期指引就显得较有建设性了。

五,相关公司

1,兆易创新 :NOR Flash 市场龙头,DRAM 快速提升 兆易创新是国内 NOR Flash 龙头公司,主营业务包括存储芯片、MCU 和传感器,其中存储 芯片 2021 年收入占比为 64%,为公司最主要的收入来源。公司存储产品包括 NOR Flash、NAND Flash 和 DRAM,根据公司公告,2021 年公司 NOR Flash 市场排名全球第三,前二名是中国台湾的华邦电子和旺宏电子。公司 GD25/55 系列 SPI NOR Flash 全容量覆盖市场需求,容量范围从 512Kb 到 2Gb,车规级 NOR 覆盖 2Mb~2Gb 容量。公司 DRAM 产品与合肥长鑫深度合作,根据公司《关于日常关联交易预计额度的公告》,预计 23H1 向长鑫的自研采购金额达 2.08 亿元,已接近 2022 全年水平,公司正加速布局 DRAM 产品。

2,北京君正 :并购 ISSI,成为车载 DRAM 龙头 北京君正于 2020 年收购 ISSI,快速切入存储芯片领域。公司主营业务包括存储芯片、智能视频芯片、模拟与互联芯片及微处理器芯片,其中存储芯片 2022 年收入占比达 74.9%,为 公司最主要收入来源。公司存储芯片分为 SRAM、DRAM 和 Flash 三大类别,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。

3,深科技 :长鑫的封装全部外包,深科技(沛顿科技)是主要供应商(占长鑫60%)。深科技的合肥工厂主要配套长鑫,大基金和合肥市政府也参投,深科技(沛顿科技)的技术底子是金士顿的封装厂,有TSV、多层堆叠技术储备(HBM),且是国内唯一一家有intel CPU架构存储认证的企业。

4,东芯股份 :聚焦中小型存储,利基存储平台型公司东芯股份产品线布局全面,可以同时提供 NAND、NOR、DRAM、MCP 等产品,2021 年四条产品线收入占比分别为 58.2%/16.5%/7.0%/15.7%。公司的 SLC NAND Flash 产品核心 技术优势明显,工艺制程不断更新迭代,实现了从 1Gb 到 32Gb 系列产品设计研发的全覆盖。此外,公司工艺制程不断更新迭代,与中芯国际和力积电紧密合作,将 NAND Flash 工 艺制程推进至 19nm,并保障了产能稳定供应

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