2023年電子行業(yè)研究報(bào)告：新型存儲(chǔ)算力之光

1敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款電子行業(yè)專題報(bào)告新型存儲(chǔ)：算力之光方正證券研究所證券研究報(bào)告分析師鄭震湘佘凌星信息22/9/1822/11/3023/2/112數(shù)據(jù)來(lái)源：wind方正證券研究所行業(yè)相對(duì)指數(shù)表現(xiàn)《半導(dǎo)體設(shè)備系列：量測(cè)檢測(cè)——國(guó)產(chǎn)化短《刻蝕工藝雙子星：大馬士革&極高深寬相變存儲(chǔ)器PCM：有望突破存儲(chǔ)工藝物理極限，新存科技3DPCM產(chǎn)行速度并減少數(shù)據(jù)在內(nèi)存和處理器之間連續(xù)傳輸所消耗的能量。量子位智電子行業(yè)專題報(bào)告3敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款正文目錄 7 7 122.1HBM：算力帶動(dòng)需求井噴，技術(shù) 454敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款 7 7 7 8 9 9 5敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款 6敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款 7敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款芯片面積的制約，相應(yīng)的存儲(chǔ)容量也就越小。資料來(lái)源：騰訊云，方正證券研究所資料來(lái)源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察，方正證券研究所資料來(lái)源：amirgholami@github，方正證券研究所電子行業(yè)專題報(bào)告8敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款我們注意到，在過(guò)去二十年，處理器性能大概每年資料來(lái)源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察，方正證券研究所電子行業(yè)專題報(bào)告9敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款易失性存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器非易失性存儲(chǔ)器新型存儲(chǔ)器易失性存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器非易失性存儲(chǔ)器新型存儲(chǔ)器DRAMDRAMSRAMSRAMNANDNAND傳統(tǒng)存儲(chǔ)器傳統(tǒng)存儲(chǔ)器EEPROMEEPROMMRAMMRAMPCRAMPCRAMFRAMFRAMReRAMReRAM資料來(lái)源：云岫資本，方正證券研究所主流存儲(chǔ)技術(shù)新型存儲(chǔ)技術(shù)SRAM非易失性否否是是是是是是讀取時(shí)間~10ns~10μs~50ns~10ns~10ns~50ns~10ns壽命（重復(fù)擦寫次數(shù)）TB級(jí)--資料來(lái)源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察，方正證券研究所電子行業(yè)專題報(bào)告10敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款在全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模中的占比接近28%，僅次于邏輯電路。近兩年受產(chǎn)業(yè)資料來(lái)源：WSTS，方正證券研究所NVM,0.4%(NV)SRAM/FRAM,NVM,0.4% NOR,2.1%40.1%40.1%資料來(lái)源：Yole，方正證券研究所電子行業(yè)專題報(bào)告11敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款96層512Gb4DNAND；2020年研發(fā)出業(yè)界最高層數(shù)的176層512Gb4資料來(lái)源：WikiChip，方正證券研究所新的軟硬件配套也需要解決。但我們認(rèn)為，新型存儲(chǔ)的發(fā)展與應(yīng)用是大勢(shì)所趨，40035030025020050037367202220302022資料來(lái)源：ResearchandMarkets，方正證券研究所電子行業(yè)專題報(bào)告12敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款資料來(lái)源：《AnOverviewoftheDevelopmentofaGPUwith資料來(lái)源：電子與封裝，方正證券研究所integratedHBMonSiliconInterposer》，IEEE，方正證券研究所類別HBM1HBM2HBM2EHBM3帶寬（GB/s）307460819堆疊高度（層）44/84/88/12容量（GB）14/88/16I/O速率（Gbps）資料來(lái)源：SK海力士，方正證券研究所電子行業(yè)專題報(bào)告13敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款資料來(lái)源：各公司官網(wǎng)，方正電子繪制，方正證券研究所??88Voltage?資料來(lái)源：英偉達(dá)，方正證券研究所資料來(lái)源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察，方正證券研究所電子行業(yè)專題報(bào)告14敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款資料來(lái)源：AMD，方正證券研究所資料來(lái)源：AMD，方正證券研究所資料來(lái)源：AMD，方正證券研究所數(shù)據(jù)在內(nèi)存與處理器之間的頻繁遷移帶來(lái)嚴(yán)重的功耗問(wèn)題。電子行業(yè)專題報(bào)告15敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款資料來(lái)源：AMD，方正證券研究所封裝形式節(jié)省了35%的封裝尺寸，降低了50%資料來(lái)源：AMD，方正證券研究所資料來(lái)源：SAMSUNG，方正證券研究所電子行業(yè)專題報(bào)告16敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款資料來(lái)源：英偉達(dá)，方正證券研究所資料來(lái)源：AMD，方正證券研究所個(gè)單詞對(duì)應(yīng)標(biāo)識(shí)符的極端吞吐量。資料來(lái)源：佐思汽研，方正證券研究所資料來(lái)源：semianalysis，方正證券研究所17敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款資料來(lái)源：各公司官網(wǎng)，方正電子整理，方正證券研究所資料來(lái)源：Tesla，方正證券研究所18敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款耗優(yōu)勢(shì)或?qū)⒊蔀轵?qū)動(dòng)HBM進(jìn)入高端消費(fèi)領(lǐng)域尤其是資料來(lái)源：奎芯科技，佐思汽研，方正證券研究所資料來(lái)源：AMD，方正證券研究所資料來(lái)源：英特爾，方正證券研究所資料來(lái)源：英特爾，方正證券研究所電子行業(yè)專題報(bào)告19敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款資料來(lái)源：SKhynix，方正證券研究所電子行業(yè)專題報(bào)告20敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款資料來(lái)源：semianalysis，方正證券研究所資料來(lái)源：winbond，方正證券研究所合產(chǎn)品。且橋接層嵌入公差隨互聯(lián)密度增加控制難度加大，尤其是隨著HBM3、資料來(lái)源：intel，方正證券研究所資料來(lái)源：臺(tái)積電，方正證券研究所21敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款資料來(lái)源：semianylasis，方正證券研究所積極擴(kuò)產(chǎn)的效果顯現(xiàn)，HBM供需比有望獲改善，預(yù)估將從20260%屆時(shí)份額比重也將超過(guò)HBM2E。80%60%40%20%0%22%25%50%70%60%39%8%20222023E2024EHBM3HBM2E其他資料來(lái)源：TrendForce，方正證券研究所電子行業(yè)專題報(bào)告22敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款000020222023E2024E2025E20資料來(lái)源：TrendForce，方正證券研究所20222023E2024E2025E246%-49%47%-49%46%-49%47%-49%4%-6%資料來(lái)源：TrendForce，方正證券研究所電子行業(yè)專題報(bào)告23敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款NCF（thethermo-compress批量回流模制底部填充）是海力士的高端封裝工藝，通過(guò)將芯片貼附在電路上，在堆疊時(shí)，在芯片和芯片之間使用一種稱為液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂塑封（LiquidepoxyMoldingCompound，LMC資料來(lái)源：《AStudyontheAdvancedChiptoWaferStackforBetterThermalDissipationofHighBandwidthMemory》，方正證券研究所資料來(lái)源：《AStudyontheAdvancedChiptoWaferStackforBetterThermalDissipationofHighBandwidthMemory》，方正證券研究所資料來(lái)源：《AStudyontheAdvancedChiptoWaferStackforBetterThermalDissipationofHighBandwidthMemory》，方正證券研究所資料來(lái)源：《AStudyontheAdvancedChiptoWaferStackforBetterThermalDissipationofHighBandwidthMemory》，方正證券研究所電子行業(yè)專題報(bào)告24敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款資料來(lái)源：華海誠(chéng)科招股書(shū)，方正證券研究所為一種無(wú)間隙鍵合（GaplessBonding）技術(shù)，在芯片堆疊時(shí)不使用焊接凸塊美光在此前的財(cái)報(bào)電話會(huì)議上表示將在2024年通過(guò)HBM3E實(shí)現(xiàn)追趕，預(yù)計(jì)其電子行業(yè)專題報(bào)告25敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款封裝的這兩項(xiàng)變化顯著提高了熱傳遞效率。根據(jù)存儲(chǔ)線路圖，除了即將推出的資料來(lái)源：semianalysis，半導(dǎo)體行業(yè)觀察，方正證券研究所資料來(lái)源：TrendForce，方正電子繪制，方正證券研究所電子行業(yè)專題報(bào)告26敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款資料來(lái)源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察，方正證券研究所電子行業(yè)專題報(bào)告27敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款樣片已送至潛在客戶方進(jìn)行功能驗(yàn)證。資料來(lái)源：Intel，方正證券研究所資料來(lái)源：天極網(wǎng)，方正證券研究所3DPCM在傳統(tǒng)商用獨(dú)立存儲(chǔ)器領(lǐng)域需求量較大，主要原因在于其性能較好適配三維新型存儲(chǔ)可按比例配合全閃存陣列進(jìn)行全量數(shù)據(jù)的緩可以有效擴(kuò)展內(nèi)存總?cè)萘?，還能因其持久化內(nèi)存的特性進(jìn)三維新型存儲(chǔ)不僅可以提供高性能緩沖，還可以依托新型資料來(lái)源：古鰲科技公告，方正證券研究所電子行業(yè)專題報(bào)告28敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款資料來(lái)源：阿里云，方正電子繪制，方正證券研究所DRAM產(chǎn)品，是新型存儲(chǔ)技術(shù)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)電子行業(yè)專題報(bào)告29敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款35,00030,00025,00020,00015,00010,0005,000035,00030,00025,00020,00015,00010,0005,000029193291931947312458106506747415621862020202120222023202420252026202720282029203020313DPCM市場(chǎng)規(guī)模同比增速120%100%80%60%40%20%0%-20%-40%1289043635135602資料來(lái)源：ObjectiveAnalysis&CoughlinAssoc，方正證券研究所這使得依賴于大內(nèi)存工作的數(shù)據(jù)中心可以更快地在重啟中而定位于內(nèi)存產(chǎn)品容量有優(yōu)勢(shì)但內(nèi)存速度劣勢(shì)明顯。而此時(shí)英特爾的核心業(yè)務(wù)30敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款武漢光谷創(chuàng)投紫光存儲(chǔ)北方華創(chuàng)武漢光谷創(chuàng)投紫光存儲(chǔ)北方華創(chuàng)壽命壽命成本成本資料來(lái)源：美光，方正證券研究所資料來(lái)源：TechInsights，方正證券研究所域能夠發(fā)揮關(guān)鍵作用，且在5G、AIoT、數(shù)據(jù)中心的存儲(chǔ)芯片存儲(chǔ)芯片半導(dǎo)體設(shè)備半導(dǎo)體設(shè)備半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體設(shè)備半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體設(shè)備半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體設(shè)備半導(dǎo)體材料精測(cè)電子上至江晶海純豐瑞新科電電陽(yáng)技子材19.74%7.89%5.26%5.26%5.26%2.63%2.63%2.63%2.63%創(chuàng)新中心創(chuàng)新中心資料來(lái)源：愛(ài)企查，方正證券研究所電子行業(yè)專題報(bào)告31敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款古鰲科技安吉高維安芯科技90.23%古鰲科技安吉高維安芯科技90.23%一致行動(dòng)人上海昊元古武武漢漢科科銘凌芯芯20.5819%20.5819%新存科技（武漢）有限責(zé)任公司27.4426%20.5819%31.3936%資料來(lái)源：古鰲科技公告，方正證券研究所股東名稱注冊(cè)資本（萬(wàn)元）持股比例武漢市科銘芯企業(yè)管理合伙企業(yè)（有限合伙）27.4426%武漢市科凌芯企業(yè)管理合伙企業(yè)（有限合伙）20.5819%安吉高維安芯科技合伙企業(yè)（有限合伙）20.5819%上海昊元古信息管理合伙企業(yè)（有限合伙）457.5893合計(jì)資料來(lái)源：古鰲科技公告，方正證券研究所電子行業(yè)專題報(bào)告32敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款硬盤芯片服務(wù)器/電腦硬資料來(lái)源：古鰲科技公告，方正電子整理，方正證券研究所科技2024-2027年對(duì)應(yīng)銷售收入依次為電子行業(yè)專題報(bào)告33敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款產(chǎn)品或服務(wù)名稱年度/項(xiàng)目預(yù)測(cè)年度2024202520262027202820292030永續(xù)期3DPCMGen1產(chǎn)量78,000.0050.00%68.00%78.00%80.00%80.00%80.00%80.00%80.00%270270270270270270270270Density（GB）銷售數(shù)量22,913.2840,435.2041,472.0041,472.0041,472.0041,472.0041,472.00銷售單價(jià)7.08217.08217.08217.08217.08217.08217.08217.0821銷售收入215,824.61346,503.02355,387.71355,387.71355,387.71355,387.71355,387.71資料來(lái)源：古鰲科技公告，方正電子整理，方正證券研究所2.3存算一體：國(guó)內(nèi)外布局路徑差異化，產(chǎn)業(yè)臨近大規(guī)模量產(chǎn)前夕個(gè)月翻一倍。而AI大模型的興起對(duì)算力的需求進(jìn)一步提升，訓(xùn)練GPT-3、Megatron-TuringNLG5資料來(lái)源：IEEE，方正證券研究所存算一體與馮氏架構(gòu)最大的不同在于其將算術(shù)邏輯單元（ALU）和存儲(chǔ)器集成在電子行業(yè)專題報(bào)告34敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款資料來(lái)源：半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫，方正證券研究所資料來(lái)源：都靈理工大學(xué)，方正證券研究所方案演進(jìn)典型代表詳細(xì)介紹應(yīng)用情況查存計(jì)算GPU中對(duì)于復(fù)雜函數(shù)的計(jì)算通過(guò)在存儲(chǔ)芯片內(nèi)部查表來(lái)完成計(jì)算操作較為成熟，早已落地多年近存計(jì)算AMDZen系列CPU計(jì)算操作由位于存儲(chǔ)區(qū)域外部的獨(dú)立計(jì)算芯片/模塊完成，代際設(shè)計(jì)成本低，適合傳統(tǒng)芯片轉(zhuǎn)入。將HBM內(nèi)存（包括三星的HBM-PIM）與計(jì)算模組（裸Die）封裝在一起的芯片也屬于此類早已成熟，被廣泛應(yīng)用于各類CPU和GPU存內(nèi)計(jì)算Mythic、千芯科技、知存和九天睿芯等計(jì)算操作由位于存儲(chǔ)芯片/區(qū)域內(nèi)部的獨(dú)立計(jì)算單元成，存儲(chǔ)和計(jì)算可以是模擬也可以是數(shù)字的一般用于算法固定的場(chǎng)景算法計(jì)算存內(nèi)邏輯TSMC（于2021ISSCC發(fā)布）和千芯科技數(shù)據(jù)傳輸路徑最短，同時(shí)能滿足大模型的計(jì)算精度要求。通過(guò)在內(nèi)部存儲(chǔ)中添加計(jì)算邏輯，直接在內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行數(shù)據(jù)計(jì)算較新的存算架構(gòu)電子行業(yè)專題報(bào)告35敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款能效比高，高速高精度，對(duì)噪聲不對(duì)PVT變化敏感，對(duì)信噪比敏感，能效比高，高密度，非易失，低漏電對(duì)PVT變化敏感，有限寫次數(shù)，相小算力、端側(cè)/邊緣Inference、待機(jī)對(duì)PVT變化敏感，精度不高，工藝小算力、端側(cè)、低成本、待機(jī)時(shí)間資料來(lái)源：量子位智庫(kù)，方正證券研究所80060040020002030…20252030…資料來(lái)源：量子位智庫(kù)，方正證券研究所核心在于通過(guò)減少計(jì)算內(nèi)存的數(shù)據(jù)移動(dòng)來(lái)提升性能改善考慮到新型存儲(chǔ)當(dāng)前產(chǎn)業(yè)化仍處初期階段，大廠存算一體的布局以近存計(jì)算電子行業(yè)專題報(bào)告36敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款資料來(lái)源：IEEE，方正證券研究所資料來(lái)源：三星，方正證券研究所資料來(lái)源：IEEE，方正證券研究所資料來(lái)源：三星，方正證券研究所電子行業(yè)專題報(bào)告37敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款資料來(lái)源：三星，方正證券研究所資料來(lái)源：三星，方正證券研究所38敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款廠商建立時(shí)間芯片選擇的儲(chǔ)存介質(zhì)應(yīng)用場(chǎng)景億鑄科技2020-RRAMGPT等大模型云計(jì)算、自動(dòng)駕駛、邊緣計(jì)算（算力偏中心側(cè)的較大場(chǎng)景千芯科技2019-SRAM/RRAM/MARM云計(jì)算、自動(dòng)駕駛、智能安防阿里達(dá)摩院2017PNM異質(zhì)集成嵌入式DRAMVR/AR、無(wú)人駕駛、天文數(shù)據(jù)計(jì)算閃易半導(dǎo)體2017HEXA01新型憶阻器PLRAM智能手機(jī)、智能出行、IoT、AR&VR、數(shù)據(jù)中心新憶科技2018-40nmRRAM物聯(lián)網(wǎng)、航空航天、工業(yè)控制、汽車電子九天睿芯2018ADA100、200基于SRAM的感存算一體手機(jī)平板、XR、物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛蘋芯科技2021PIMCHIP-S100PIMCHIP-S20028nmSRAM智慧城市、智能家居、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，以及各類智慧終端、可穿戴設(shè)備、自主無(wú)人系統(tǒng)恒爍半導(dǎo)體2015SPINORFLASH65nmNORFlash可穿戴設(shè)備、AMOLED、智能家居、汽車電子知存科技2017WTM1、WTM2系列SoC嵌入式Flash工藝智能可穿戴設(shè)備、智能家居、安防監(jiān)控、玩具機(jī)器人智芯科微2019AT610x-AIoT及智能穿戴設(shè)備磁性存儲(chǔ)器（MagneticRandomAccessMemory，簡(jiǎn)稱MRAM）是利用位于存儲(chǔ)器現(xiàn)二進(jìn)制中的“1”和“0”態(tài)來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。資料來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所，方正證券研究所a）非易失、讀寫次數(shù)無(wú)限：由于鐵磁體的磁性不會(huì)不僅具備Flash的非易失性，還可以像DRAM一樣實(shí)現(xiàn)無(wú)限次重寫；電子行業(yè)專題報(bào)告39敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款容易翻轉(zhuǎn)自由層的磁化方向，因此SOT-MRAM的處電子行業(yè)專題報(bào)告40敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款資料來(lái)源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察，方正證券研究所），資料來(lái)源：IBM，方正證券研究所 電子行業(yè)專題報(bào)告41敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款 又會(huì)回到高阻抗?fàn)顟B(tài)。用，尤其是作為存算一體計(jì)算架構(gòu)中的存儲(chǔ)資料來(lái)源：NanoscaleResearchLetters，方正證券研究所資料來(lái)源：NanoscaleResearchLetters，方正證券研究所晶圓代工廠達(dá)成了戰(zhàn)略合作，共同推進(jìn)嵌入式新型非易失性存儲(chǔ)的商業(yè)化落地：電子行業(yè)專題報(bào)告42敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款資料來(lái)源：Yole，方正證券研究所資料來(lái)源：Yole，方正證券研究所43敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款資料來(lái)源：中康，方正證券研究所技術(shù)類型FRAMEEPROMFlash數(shù)據(jù)儲(chǔ)存單元結(jié)構(gòu)2T/2C、1T/1C2T單元大小小寫入電壓2-5V12-18V10-12V重寫次數(shù)1010-1012105-106105-106平均功耗低制造高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS);以及用于工資料來(lái)源：維科網(wǎng)，方正證券研究所44敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲明與免責(zé)條款資料來(lái)源：維科網(wǎng)，方正證券研究所資料來(lái)源：維科網(wǎng)，方正證券研究所0.2mm工藝，存取時(shí)間為50ns，循環(huán)周期為75ns，工作電壓為3.0V/2.5V；圖表94:拍字節(jié)P95M002SWSP5TF技術(shù)類型拍字節(jié)P95M002SWSP5TF富士通MB85RS2MT容量2M位2M位接口類型SPI接口（模式0,3）SPI接口（模式0,3）工作電壓2.7V-3.6V2.7V-3.6V工作頻率20兆赫茲25兆赫茲功耗10.6毫安（最大@20MHz）10.6毫安（最大@25MHz）低功耗耐久度1E7讀/寫1E13讀/寫數(shù)據(jù)保持10年@85℃10年@85℃高速讀特性支持40MHz高速度命令支持40MHz高速度命令工作溫度范圍-40℃-85℃-40℃-85℃封裝形式資料來(lái)源：知乎@國(guó)芯思辰，富士通，方正證券研究所電子行業(yè)專題報(bào)告45敬請(qǐng)關(guān)注文后特別聲