存储芯片，是嵌入式系统芯片的概念在存储行业的具体应用。因此，无论是系统芯片还是存储芯片，都是通过在单一芯片中嵌入软件，实现多功能和高性能，以及对多种协议、多种硬件和不同应用的支持。
存储芯片技术主要集中于企业级存储系统的应用，为访问性能、存储协议、管理平台、存储介质，以及多种应用提供高质量的支持。随着数据的快速增长，数据对业务重要性的日益提升，数据存储市场快速演变。从DAS、NAS、SAN到虚拟数据中心、云计算，无不给传统的存储设计能力提出极大挑战。对于存储和数据容灾，虚拟化、数据保护、数据安全（加密）、数据压缩、重复数据删除、自动精简配置等功能日益成为解决方案的标准功能。用更少的资源管理更多的数据正在成为市场的必然趋势。然而，以上提及的这些优化功能都需要消耗大量的CPU资源。如何快速实现多功能的产品化进程，保证优化后系统的高性能，是存储芯片发展的市场驱动力。本次，我们将推荐国元证券的报告《存储芯片投资地图》，报告从产业历沿革、行业竞争格局、技术发展趋势等方面，详尽介绍了存储芯片产业全貌。如果想收藏本文的报告，可以在OFweek电子工程（公众号：ofweekee）回复关键词“存储芯片投资地图”获取。
半导体行业分为集成电路、光电器件、分立器件、传感器等子行业，集成电路又分为逻辑、模拟和存储等细分行业。在半导体行业中，最重要的方向莫过于存储器。其应用领域广泛，几乎所有常见的电子设备都需要使用存储器。根据WSTS 2019年11月估计数据， 2019年全球半导体行业的整体规模在4000亿美元以上，存储器的市场规模超过1000亿，是半导体中规模最大的子行业，占比超过1/4。
存储行业兴起于1960s， 是半导体行业重要的分支领域， 其市场规模由开始的几十亿美元逐渐增长到现在的近1000亿美元， 约占整个半导体行业的25%。DRAM和闪存(Flash Memory)为存储芯片行业中占比最高的两个分支， 销售总额占据了整个存储芯片行业90%以上的市场份额。存储行业的发展历程大致可分为3个阶段。1990年以前，DRAM为存储芯片市场上主要的产品， 且伴随少量的EPROM和EEPROM。1990年至2000年， NOF Flash开始逐步占据一定比例的市场份额。2000年以后，NAND Flash开始爆发式增长， 其市场规模直逼DRAM, 而NOF Flash的市场规模于2006年达到顶峰后开始逐渐下滑， 但于近两年又开始有微小上升趋势。存储行业的主要玩家伴随历史发展发生了显著的变化，霸主地位由一开始的美国企业（ 1969-1984年）逐步转移到日本（1985-1996年），最后再转移到韩国企业（1996-现在）。目前存储行业的主要玩家包括韩国的三星、 SK海力士；日本的东芝、铠侠、日立、NEC；美国的美光、英特尔、西部数据等。
- 1967年，江大原和施敏博士共同发明了浮栅MOSFET，即所有闪存，EEPROM和EPROM的基础。
- 1970年，Dove Frohman发明了第一款浮栅型器件——EPROM，通过照射紫外线光擦除。
- 1981年，Eli Harari发明了世界上首个电可编程和可擦除存储器——EEPROM。
- 1984年，Masuoka博士在综合电子设备大会上正式介绍了闪存。
- 1986年，英特尔推出了闪存卡概念，成立了专注于SSD的部门。
- 1987年，Masuoka博士发明了NAND闪存，即2D NAND。
- 1988年，英特尔推出首款商用闪存芯片，成功取代EPROM产品，主要用于存储计算机软件。
- 1989年，英特尔发售NOF Flash。随后三星和东芝各自推出NAND Flash。
- 1991年，SunDisk推出首款基于闪存的ATA SSD，容量为20MB。
- 1995年，SunDisk推出了34MB 串行NOF Flash，这是首款面向SSD应用的MLC闪存芯片。
- 1996年，东芝推出了SmartMedia存储卡(固态软盘卡)。三星开始发售NAND闪存。
- 2004年，NAND的价格首次基于同等密度降至DRAM之下,成本效应将闪存代入计算领域。
- 2007年，闪存营收破$220B(NAND营收$14.5B)。Apple推出了配置4/8GB闪存的iPhone
- 2012年，三星创造了3DNAND，推出第一代3D NAND闪存芯片， 32层SLC V-NANDSSD——850PRO。
- 2013年，三星推出24层3D VNAND，并在美国闪存峰会上展示了1TB SSD。
- 2014年，三星， SanDisk和东芝宣布推出3D NAND生产设备;三星开始发售32层 MLC3D V-NAND——850 EV。
- 2015年，东芝和SanDisk推出48层3D NAND;英特尔和美光推出384GB 3DNAND;三星推出首款NVMe m.2固态硬盘和48层 VNAND。
- 2016年，东芝发售用于iPhone 7的48层TLC NAND;英特尔着手向企业级市场发售3D NAND产品,而美光则改道消费级市场发售SS。
- 2017年，SK海力士发售72层3DNAND;三星与东芝/西部数据发售96层3DNAND。
- 2018年，国家集成电路产业投资基金一期对半导体行业投资1387亿元;长江存储量产32层3DNAND芯片，计划在2020年跳过96层3DNAND，直接进入128层。
经过50年的闪存芯片发展， 闪存容量增势迅猛。20世纪以前， 主流的NOF Flash存储容量普遍在100MB以下；到2004年， 闪存存储容量进入GB时代，从2004年的1GB发展到2011年的128GB; 2013年3D NANDFlash技术的实践使闪存容量进一步提升， 由128GB 发展到现在的1TB。
NAND Flash原厂颗粒的竞争格局可以大致分为三个阶段：- 在2013年Q4以前， 三星、 铠侠、 美光、 海力士和英特尔为5家最大NAND Flash原厂厂家， 几乎占据了全部NAND Flash颗粒市场。
- 2013年Q4到2017年Q3之间， 西部数据作为另一大NAND Flash原厂厂家加入了竞争并占据显著的市场份额， 铠侠的市占率由此下降了约10%， 三星下降了约5%。
- 2017年Q3以后， 包括长江存储在内的其余厂商逐渐占据一定的市场份额， 打破几乎被前6家大厂垄断的市场格局。
自美国Advanced Memory推出首款1K DRAM至今已超过50年， 累积创造了超过1万亿美元的产值。DRAM市场格局变化风起云涌， 从1980年代的百家齐放， 到2000年的战国纷争， 再到现在的寡头垄断格局， 全球DRAM市场的玩家在不断变化。我们将DRAM的发展历史简单整理如下：- 1969年美国公司Advanced Memory 正式推出首款商业化1K DRAM。
- 1970 年 英 特 尔和 TI 是 市 场 上的主要玩家。
- 从TI离职的工程师创建了Mostek， 在1970年代后期， Mostek一度占据全球DRAM市场85%的份额。
- 为攻美国技术壁垒， 1976年日本日立、 三菱、 富士通、 东芝和NEC五大公司联合研究机构联合研 发 DRAM ， 投 资 720 亿 日 元 。1980年研发成功， DRAM量产良率达到80%， 远超美国的50%， 奠定了日本在DRAM市场的霸主地位。
- 日本挑起价格战，降价幅度层高达90%，到1986年时，日本厂商在世界DRAM市场市占率高达80%。美国企业压力巨大，因特尔1985年退出DRAM市场， TI在1998年将存储业务卖给美光。
- 日本经济在1990年初到达巅峰后开始衰落， 1999年NEC和日立合并了DRAM业务，成立了尔必达；富士通退出了DRAM业务；2001年东芝将DRAM业务卖给美光；2003年尔必达吸收了三菱的DRAM业务；2012年尔必达破产后被美光收购。
- 韩国存储企业的发展也采用了日本的模式，1986年三星、 LG、现代和韩国的六所大学联合攻关DRAM核心技术。1992年三星超越了日本的NEC，首次成为世界第一大DRAM内存制造商，在其后至今的28年里一
直保持世界第一的位置。 - 1999年韩国现代半导体和LG半导体合并， 2001年更名为海力士，在金融危机时海力士陷入破产边缘，在SK的支持下度过难关，并于2012年更名为SK海力士。
- 西门子的DRAM技术来自于和美国的IBM、摩托罗拉的合作， 1999年将其半导体部门分拆成立英飞凌， 2006年英飞凌将存储业务分拆成立奇梦达（Qimonda），但奇梦达未能成功渡过经济危机，已于2009年破产。
目前， DRAM芯片的市场格局是由三星、 SK海力士和美光统治， 三大巨头市场占有率合计已超过95%， 而三星一家公司市占率就已经逼近50%。寡头垄断的格局使得中国企业对DRAM芯片议价能力很低， 也使得DRAM芯片成为我国受外部制约最严重的基础产品之一。半导体存储是存储领域的应用领域最广、市场规模最大的存储器件：按照停电后数据是否可继续保存在器件内，半导体存储器可分为掉电易失和掉电非易失器件；易失存储器在过去的几十年里没有特别大的变化，依然是以静态随机存取存储器（SRAM）、动态随机 存取存储器（DRAM）为主；非易失存储器从早期的不可擦除PROM，到后来的光可擦除EPROM、电可擦除EEPROM，到现在的主流的 Flash，技术在不断的更新、进步。现在RAM领域还出现了铁电存储器（FRAM）、相变存储器 （PRAM）、磁存储器（MRAM）和阻变存储器（RRAM）等非易失静态存储器。众多半导体存储器中，市场规模最大的是DRAM和NAND Flash，市场规模均在数百亿美元，其中DRAM2018年的市场规模已达到1000亿美元。除此之外，存储芯片市场空间较大的还有NOF Flash，其市场 规模曾一度随着功能手机的消亡而逐渐降低，但近年来随着新兴市场的崛起，NOF Flash的市场空间 也已逐渐恢。复。
EEPROM——EEPROM由于其可靠性高，成本低，百万次擦写等优点，2016年以前市场规模一直保持平稳状态。随着 智能手机摄像头模组升级和物联网的发展，EEPROM在智能手机摄像头、汽车电子、智能电表、智能家 居、可穿戴设备等新兴领域迅速扩张，据赛迪咨询预测，EEPROM的市场规模在2023年将会达到9．05亿 美元。
NOF Flash——由于NOF Flash的下游应用广泛，且在各大应用场景内都有较为乐观的前景。我们认为，NOF Flash已 经告别过去数十年的市场空间下行历史，在新兴应用的推动下，市场规模将重回增长。根据我们的测算，未来NOF Flash在新兴应用的推动下，每年市场规模将保持10％左右的增速。NAND Flash——2019年NAND Flash市场规模达到了490亿美元。据IDC预测，2023年将产生105ZB数据，其中12ZB将会 被存储下来。中国闪存市场预计2020年NAND Flash市场规模将会出现大幅增长，达570亿美元。
DRAM——DRAM是存储器市场规模最大的芯片，2018年DRAM市场规模已超过1000亿美元，2019年由于价格大幅下 降以及服务器、手机等下游均出现同比下滑，市场空间出现下降，根据Trend Force数据统计，2019 年DRAM市场空间约621亿美元。
目前， DRAM芯片的市场格局是由三星、 SK海力士和美光统治，三大巨头市场占有率合计已超过95%，而三星一家公司市占率就已经逼近50%。寡头垄断的格局使得中国企业对DRAM芯片议价能力很低，也使得DRAM芯片成为我国受外部制约最严重的基础产品之一。国内DRAM的先进厂商为合肥长鑫，公司存储内存芯片自主制造项目宣布投产，一期设计产能每月12万片晶圆,目前已经实现对外供货。
SRAM——SRAM的相对其他存储器市场规模较小，2019年为4．2亿美元，由于技术上的限制以及多种新型存储器 的面世，规模近些年一直处于萎缩状态SRAM的市场主要存在于一些要求低功耗、高速等特定下游领 域，我们预测市场规模仍将处于缓慢下行阶段。
由于规模较小，SRAM主要参与者为塞普拉斯以及ISSI，ISSI是一家在纳斯达克上市的美国半导体存储器厂商，2015被北京矽成所收购，2019年北京君正全资收购矽成，使之成为百分百控股子公司，国内厂商在SRAM领域通过收购占领了大约2成左右的市场份额。
1988年，Intel推出第一款NOF Flash商用产品，制程为1．5微米。2005年，Intel推出65nm制程产品， 直到2020年，65nm依然是NOF Flash主流制程，而与NOF Flash同源的闪存产品NAND Flash早已进入 10nm制程。市场高端玩家美光与cypress目前均已采用最先进的45nm制程，中低端市场主要产商兆易创新与旺宏 于2019年推出55nm制程，华邦预计于2021年量产45nm制程产品。
串行外设接口（SPI）是微控制器和外围IC（如传感器、ADC、DAC、移位寄存器、SRAM等）之间使 用最广泛的接口之一。4线SPI器件有四个信号：时钟（SCLK）、片选（CS）、主机输出 （MOSI）、从机输 出（MISO）。主机送出CLK信号，主机到从机的数据在MOSI线上传输，从机到主机的数据在MISO线上 传输。与另一种同步传输协议I2C（并行存取方式）相比，序列式接口具有较多优势：其外在接脚数目更少， 降低了IC组装及封装的成本，占据了更小的印刷电路板面积并简化了绕线的复杂度；由于电路设计原 因，SPI传输速率一般在几十Mbps，I2C传输速率一般仅有400Kbps。
使用SPI接口技术的NOF Flash一般被称为Serial NOF Flash或SPI NOF Flash，使用I2C接口技术的 NOF Flash一般被称为Parallel NOF Flash。目前，美光、赛普拉斯、华邦、旺宏等NOF Flash知名产 商均有生产两种形式的NOF Flash，兆易创新则专注于SPI NOF Flash。当前市场上以SPI为接口的NOF Flash产品数量较多，但根据Knowledge Sourcing Intelligence预测， 并行接口的NOF Flash数量将在未来几年有所增加。2008 年 10 月，兆易创新推出国内首款串行闪存（SPI NOF Flash）产品，并于12月开始量产。此后， 公司SPI NOF Flash 产品不断更新迭代。2019年4月，兆易创新推出八通道XSPI接口技术，大幅增加 了闪存数据吞吐量。2020年7月，兆易创新的GD25／55 B／T／X系列1．8V产品（即GD25／55 LB／LT／LX） 全面量产，其数据吞吐量分别为90Mbps，200Mbps和400Mbps。
DRAM的技术发展路径是以微缩制程来提高存储密度。制程工艺进入20nm之后，制造难度大幅提升， 内存芯片厂商对工艺的定义从具体的线宽转变为在具体制程范围内提升二或三代技术来提高存储密度。譬如，1X／1Y／1Z是指10nm级别第一代、第二代、第三代技术，未来还有1α／1β／1γ。目前市场上DRAM的应用较为广泛的制程是2Xnm和1Xnm，三星、美光、海力士等巨头厂商均已开发 出1Znm制程的DRAM。国产DRAM厂商合肥长鑫现已量产的DRAM为19nm制程，预计2021年可投产 17nm DRAM，技术与国际先进的厂商还有较大的差距。
当前主流的计算系统都采用冯诺依曼架构，其特点在于程序存储于存储器中，与运算控制单元相分离。为了满足速度和容量的需求，现代计算系统通常采取高速缓存（SRAM）、主存（DRAM）、外部存储（NAND Flash）的三级存储结构。SRAM响应时间通常在纳秒级，DRAM则一般为100纳秒量级，NAND Flash更是高达 100微秒级，当数据在这三级存储间传输时，响应时间的差异形成“存储墙”。
聚辰股份目前拥有EEPROM、音圈马达驱动芯片和智能卡芯片三条产品线，2019年EEPROM收入占比为 88．14％，为公司核心业务。聚辰股份在EEPROM芯片领域市占率全球第三，是手机摄像头EEPROM领域占 比超过4成，客户范围基本涵盖国内一线手机厂商，在此细分领域内是毫无争议的龙头企业。公司在 2018年公司基于1．01um2 EEPROM存储单元的容量128KBit的产品实现量产，此外，公司将不断加码研发 投入，开发新型EEPROM产品，提升公司的份额和竞争力。公司目前的EEPROM产品覆盖了2Kbit－1Mbit的容量需求，在EEPROM产品上，普冉半导体自成立以来一 直采用130nm工艺平台进行EEPROM研发设计，目前正在进行新一代95nm及以下EEPROM产品研发。同时 支持SOP／TSSOP／DFN等传统封装，随着摄像头模组对EEPROM产品的小型化封装和高可靠性需求，公司 面向摄像头模组应用推出了全系列WLCSP封装的产品。目前公司已经递交上市申请，扣除发行费用后， 本次募集资金将投资于闪存芯片升级研发及产业化项目、EEPROM芯片升级研发及产业化项目、以及总 部基地及前沿技术研发项目。兆易创新是一家致力于各类存储器、控制器及周边产品的设计研发的全球化芯片设计公司。公司立足 于最初的NOF Flash不断研发，陆续推出NAND Flash和MCU。其中NOF Flash收入占比超过70％。兆易创新的SPI NOF Flash在中国市场上占有率为第一，同时也是全球排名前三的供应商之一， 2020Q1兆易创新NOF Flash市场份额已达18．8％，累计出货量超130亿颗，年出货量超28亿颗。NOF Flash 根据容量可分为高容量（1Gb及以上）、中（128Mb－1Gb）容量和低容量（128Mb以下），兆 易创新主要供应中低容量NOF Flash 产品，其市占率仍在伴随着美光和Cypress在低端NOF Flash市 场的退出、公司技术能力的进步而持续提升。随着市场空间与市场份额的同步提升，公司的NOF Flash销量未来仍有较大的提升空间。武汉新芯集成电路制造有限公司（“XMC”），成立于2006年，紫光集团旗下核心企业，专注于NOF Flash与晶圆级XtackingTM技术。在NOF Flash领域，武汉新芯有深耕多年的代工业务，自2008年开始向客户提供专业的300MM晶圆代 工服务，一直是飞索半导体和兆易创新的核心代工商，目前已推出自有品牌的产品，发展前景可期；公司近年来还着力打造自有品牌的NOF Flash，2017年，武汉新芯正式宣布进军自有品牌NOF Flash， 致力于开发高性价比的SPI NOF Flash产品。普冉半导体2016年于上海成立，公司的主营业务是非易失性存储器芯片的设计与销售，主要产品包括 NOF Flash 和EEPROM 两大类非易失性存储器芯片，其中NOF Flash营业收入占比高达70％。目前普冉半导NOF Flash产品采用电荷俘获工艺结构，工艺制程为55nm，较于行业主流的浮栅65nm 工艺制程，具备更优的功耗和芯片尺寸，且正在积极推进40nm的NOF Flash产品研发。提供512Kbit 到128Mbit容量的系列产品，覆盖1．65V－3．6V 的操作电压区间，主要针对消费电子领域推出了低功耗、 高可靠性、快速擦除和快速读取的NOF Flash 产品，应用领域集中在蓝牙耳机、TDDI、AMOLED 等 相关市场，终端用户主要包括三星、华为、OPPO、vivo、小米、联想、惠普等国内外知名企业。北京君正：显著成本优势的 SLC NAND Flash为打造“处理器＋存储”双平台，北京君正于2019年9月拟发行股份收购北京矽成，目前收购方案已经 获得证监会审核通过，收购北京矽成为北京君正带来存储业务，其中包括了NAND Flash业务。北京 矽成的NAND Flash存储芯片主攻1G－4G的大容量规格，广泛应用于工业、消费、通讯和汽车领域。此项业务来自2019年。在FLASH产品上，北京矽成的未来研发计划包括提供更高质量的、完整系列 的串行NOF Flash芯片，开发OctalFLASH芯片、具有显著成本优势的SLC NAND Flash芯片和低容量 的eMMC芯片产品。
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