《电子技术应用》
您所在的位置:首页 > 模拟设计 > 业界动态 > 看好国内存储器行业,关注新型存储技术

看好国内存储器行业,关注新型存储技术

2017-06-29
来源:长江电子


640.jpg

报告要点

看好国内存储器行业,关注新型存储技术

存储器是国之重器,国内两大巨头紫光国芯武汉新芯均推出自己的产业发展蓝图,这将成为近年来国家集成电路产业最大手笔的投入,蕴含着巨大的投资机遇。另外,我们于近期拜访了华中科技大学武汉光电国家实验室的缪向水教授,缪教授是教育部“长江学者”特聘教授,是国内相变存储器领域的顶尖专家,我们重点关注相变存储器的产业化进展。

国内外巨头纷纷布局相变存储

三星早在2011年便推出PCM手机;Intel和Mircon在去年推出3D Xpoint,预计今年底或明年就能量产;IBM在多值存储领域取得突破性进展,可大幅降低PCM的成本。国内研究机构主要有武汉光电国家实验室和中科院上海微系统所,已经有产品开发出来。

国内相变存储器的产业机遇

从全球整个产业的专利布局情况来看,三星占40%多,美光占9%,IBM15%,国内14%左右。从产业支持的角度来看,国内将兴建多座存储器工厂,相变存储器的外围电路用CMOS工艺就可以实现,包括读写电路、放大电路、编码电路,都可以利用原来生产线大部分设备,只需添置部分设备就可以生产(如刻蚀),因此国内可以改造生产线来量产相变存储器。

推荐标的

紫光国芯—全方位布局存储器产业

深科技—涉足存储器封装,其他业务看点多

长电科技—收购星科金朋,布局高端封测

南大光电—相变存储将拉动新型MO的需求

艾派克—不仅仅只有打印机

七星电子—设备领域深度受益

鼎龙股份—CMP抛光垫领域新秀

风险提示

系统性风险:电子行业发展不及预期


看好国内存储器行业,关注新型存储器技术

存储器是国之重器,国内两大巨头紫光国芯和武汉新芯均推出自己的产业发展蓝图,这将成为近年来国家集成电路产业最大手笔的投入,蕴含着巨大的投资机遇。另外,我们于近期拜访了华中科技大学武汉光电国家实验室的缪向水教授,缪教授是教育部“长江学者”特聘教授,是国内相变存储器领域的顶尖专家。

存储器行业现状

存储器广泛应用于计算机、消费电子、网络存储、物联网、国家安全等重要领域,是一种重要的、基础性的产品。据CSIA统计,2015年国内集成电路市场超过10000亿,其中存储器的市场总额(包括逻辑芯片中的存储器)超过6100亿元,市场空间巨大。

641.jpg

存储器芯片领域,主要分为两类:易失性和非易失性。易失性:断电以后,存储器内的信息就流失了,例如DRAM,电脑中的内存条。非易失性:断电以后,存储器内的信息仍然存在,主要是闪存(Nand FLASH 和NOR FLASH),NOR主要应用于代码存储介质中,而NAND则用于数据存储。在整个存储器芯片里面,主要有的三种产品是:DRAM、NOR FLASH和Nand FLASH。

642.jpg

DRAM市场上主要由三星、海力士和美光三大巨头垄断,占比达到90%以上。从NandFLASH市场来讲,2016年第一季度,三星占了35.1%,所占市场份额很大。整个存储器芯片里面,三星所占市场份额是最大的,目前在市场上主导地位的是闪存(flash memory)。当工艺线宽小于16nm的时候,传统闪存面临着一定的物理极限。主要的问题:1、可靠性问题。工艺线宽尺寸小于16nm时,厚度逐渐下降,可靠性存在问题,可靠性限制了存储器单层的厚度。2、当然那还有构造问题。3、擦写速度慢。4、有效的擦写次数。

643.jpg

国外巨头纷纷布局相变存储器

三星

2008年基于90nm工艺制备512Mb相变存储器芯片;2011年基于58nm工艺制备1Gb相变存储器芯片;2012年基于20nm工艺制备8Gb相变存储器芯片;2014年发布相变存储器的产业报告。

644.jpg

美光

2009年基于45nm工艺制备1Gb相变存储器芯片;2011年发布第一款基于相变存储器的SSD;2013年基于45nm工艺1Gb相变存储器芯片实现量产;2015年联合Intel发布3D Xpoint。

645.jpg



意法半导体

2009年联合恒亿共同发布90nm工艺4Mb嵌入式相变存储器芯片;2010年,发布了通过材料改性工程N-GeTe实现更好的热稳定性及数据保持;2013年,发布了通过材料改性工程N-Ge-GST实现SET与高低组保持的性能平衡。

646.jpg


IBM

2011年IBM发布了多值的相变存储器操作算法,然后推出了基于MIEC材料选通的多层crosspoint存储器。2014年IBM发布了6位多值存储电阻漂移的算法解决办法,2016年发布多值相变存储器,进入90nm工艺。

647.jpg


国际其他产家,包括英特尔、台积电等都有在其中做过相关工作。

648.jpg


国内相变存储器发展情况

国内来说,主要是两家:华中科技大学和中科院上海微系统所(宋志棠教授带领的)。2010年华科制作的是1Mb, 中科院上海微系统所做的是8Mb的。

649.jpg



2009年武汉光电国家实验室研制成功相变存储器芯片,2010年我们研制成功1Mb的测试芯片,同时在相变速度方面,我们在全球是最快的,速度达到0.2ns。

650.jpg


此外,实验室还研制出了相变存储卡:


651.jpg

652.jpg

相变存储器的产业化发展机遇

武汉新芯2006年成立,2008年量产,主要做NOR Flash,良率在世界范围内很高。今年3月底启动了国家集成电路基地项目,依托武汉新芯建设,主要做3D NAND 和DRAM,预计5年内投资240亿美元,计划2020年月产能达到30万片,2030年月产能达到100万片,规模是很大的,为一代的新型存储技术产业化打下基础。国内现在存储器技术是热点,三星在西安,英特尔在大连都要做3D NAND,海力士在无锡做NAND 和DRAM,最近福建晋江也建厂做DRAM。这些生产线,最小产能每个月10万片以上,我国存储器的产业现状可以得到彻底改观。以前存储器进口占比95%,现在投入很大,国内和国外都在投,基本上都生产NAND 和DRAM。这些生产线的建设为以后新型存储器的发展带来很大的机遇。

从专利上来讲,2002-2014年中2008-2009年专利是比较多的。全球整个专利布局方面,三星占40%多,美光占9%,IBM15%,国内14%。在国内中芯国际和上海微系统所在一起有200多个专利,华中科技大学有45个专利,复旦大学有29,半导体所有18个。从专利布局可以看出。三星从材料、结构、测试、工艺、电路方面占比分别为17.7%、28.5%、8.4%、14.8%、30.6%,可以看出每个公司在专利方面的布局重点压在什么地方。国内也是材料占比15.07%,结构占比39.72%、工艺占比15.07%、电路占比19.86%、测试占比7.54%,其它占比2.74%,这是整个专利布局申请的保护领域占整个相变存储器的比例。

653.jpg


相变存储器发展趋势

过去存储容量提升都是通过 Scaling Down,从90nm到45nm,甚至16nm,在Scaling Down的过程中成本都一直在提高。现在相变存储器提高存储容量的方式有两种,一种是三维堆叠,还有一种是多值技术。英特尔和美光重点突破的是三维堆叠技术,而IBM在多值存储领域取得了突破性进展。

654.jpg

2015年英特尔和美光推出了3D-Xpoint存储器,是基于相变材料,给相变存储器带来了新的机遇。这个是交叉点阵列的结构,另外存在空间堆叠,像汽车一样,二维停车库停的车很少,建多层停车场以后停的车就会多很多,以三维的方式来提高存储密度。存储密度是DRAM的8-10倍,读取速度是目前闪存的1000倍,耐用性是闪寸的一倍,所以受到广泛的关注。

655.jpg

相变存储相关问题

1、问:国内在大力布局存储器芯片制造,这些fab能否代工相变存储器?

答:目前来讲,武汉新芯主导产品是Nor Flash,目前生产线比较成熟,正在布局3D NAND Flash。相变存储器的外围电路用CMOS工艺就可以实现,包括读写电路、放大电路、编码电路,都可以利用原来生产线大部分设备,只需添置部分设备就可以生产(如刻蚀),因此国内可以改造产线代工相变存储器。但是如果公司想重新投一条相变存储器芯片产线,成本太高,不经济。从代工厂的角度说,如果有成熟的新兴技术,通过改造产线实现生产更受欢迎。

2、问:国内在3D NAND Flash领域是处于追赶的状态,在相变存储领域是否可能实现弯道超车?

答:3D NAND Flash现在是三星一家领先,其他几家基本处于同一水平。相变存储领域国内布局比较早,若相变存储要大规模生产至少国内有技术储备,处于与国外并驾齐驱的状态。

3、问:上海微系统所已经做出了8Mb的容量,那么要实现1GB甚至1TB的跨越,难点在什么地方?

答:难点在于我们研发的设备比生产线的设备落后很多。一般来讲,研发机构的设备比公司的要高级,但是在集成电路行业,公司设备比研究所的高级,公司不愿意用更高级的设备去研发。比如中芯国际做研发的都是试验线,而不会是产业线。假如我们有好的设备,在解决容量、探扰、功耗三个问题的前提下,我们也是可以做到1GB大容量的。

4、问:相变存储器是否可以替代DRAM和FLASH?

答:相变存储器现在的价格在DRAM和FLASH中间,它的容量比DRAM大,比FLASH低;它的速度DRAM慢一点,但比FLASH快很多。现在的存储系统很不平衡,都走向极端,速度和容量不可同时满足。而相变存储器介两者之间,能够在速度和容量找到平衡点,找到自己市场。但是也不太可能完全替代DRAM和FLASH。

5、问:相变存储器全产业链有哪些可以国产化,有哪些方向可以投资?

答:在材料源方面(硫系化合物半导体),假如我们用PVD的方法来做材料,那么可以去关注一些做靶材的公司。假如我们用化学的方法来做材料,可以去关注MO源的公司,比如南大光电;在机器方面,可以去投资做刻蚀设备的相关公司,重点关注北方微电子;在封装方面,未来3D封装是重点;在产品设计方面,可以重点关注紫光华芯等紫光体系的公司,另外也可关注做NOR FLASH设计的兆易创新。

6、问:您刚刚说了很多国内外公司关于相变存储器做的工作,那您认为国内外在相变存储器的技术上差距大不大,有多大?

答:国内目前在关键技术上有所突破,在相变存储器专利方面国内占了14%-15%。我们在做相变存储器研发的人员、数量和质量还比不上国外。目前国内就华中科技大学、中科院上海微系统所这2家专门做相变存储器芯片,人员投入还不够。因此和三星、美光相比,还是有一定的差距。但是在存储器领域我们也有自己的核心技术,拥有一定的地位。

推荐标的

从整个国家存储器产业来看,紫光国芯、深科技和长电科技为核心受益标的;从相变存储器的角度来看,最相关的公司为南大光电和艾派克。

紫光国芯—全方位布局存储器产业

设计领域

公司于2015年9月收购西安华芯的股权,收购完毕后持股比例达到76%。西安华芯始源于英飞凌半导体的存储器事业部,是国内唯一具有世界主流大容量存储器核心设计开发技术的公司。华芯自有品牌大容量DRAM芯片及内存条已成功量产上市,广泛应用于服务器、平板电脑、电视机顶盒、工业控制等领域,产品也远销到大陆以外的台湾、韩国、欧洲等地。

640.png

制造领域

2015年11月,紫光国芯公告拟定向增发800亿资金,成为A股有史以来最大规模的再融资。定增资金主要用来三个项目,其中,包括932亿元的资金用来投资建造存储器工厂,规划两年时间完成。工厂实施完成并达产后,预计每月可新增12万片的存储芯片产能。预计年均营收为354亿元、年均利润总额为87亿元、投资回收期为6.28年(含建设期2年)。

656.jpg

封测领域

目前公司正在积极推进参股台湾力成和南茂事宜,我们认为紫光集团同时入股两家台湾封测厂力成和南茂,有三大利好影响:

加强大陆与台湾半导体企业和产业链的合作,互利共赢;

力成和南茂都是半导体封测公司,分别侧重于集成电路和存储器芯片的封装、测试,二者有望在业务中达成合作,共享客户与技术方面的资源;

紫光集团的大手笔收购增强了在存储器产业的实力,帮助旗下上市平台紫光国芯在半导体产业的成长中获得更多的份额,企业价值凸显。

641.png

其他业务

在存储器芯片之外,公司是国内智能卡芯片龙头,并积极布局特种集成电路领域,在去年已开拓大量客户,在军队信息化加速、自主可控需求提升的背景下,公司作为特种集成电路的“航空母舰”将迎来良好发展机遇。

深科技—涉足存储器封装,其他业务看点多

深科技致力于提供硬盘零部件、固态存储、通讯及消费电子、医疗器械等各类电子产品的先进制造服务以及计量系统、支付终端、自动化设备的研发生产,目前公司切入到LED新能源领域,成立的子公司进行了LED芯片、外延片、封装模组、照明应用等全产业链的布局。

642.png

磁头及硬盘盘基片制造商,外延布局存储器封测

深科技是全球第二大硬盘磁头专业制造商,也是中国唯一的硬盘盘基片制造商,掌握核心制造技术。目前公司90%的磁头产品已经实现了自动化或半自动化生产,加之在防振、脏污控制、防静电干扰、高等级净化间生产控制等方面的工程能力,公司在磁头制造领域处于国际领先水平。

657.jpg

2015年,公司全面收购沛顿科技(深圳)有限公司(以下简称“沛顿科技”),沛顿科技在芯片存储行业内领先的DRAM和NAND FLASH等封装检测技术、生产设备、客户资源和高端人才。沛顿科技现有产品包括内存芯片DRAM和移动存储封装芯片(SIP)和嵌入式存储芯片/嵌入式多功能芯片(eMMC/eMCP/MCP)。

643.png

其他业务看点充足

公司一直在积极推进固态硬盘项目,早几年就有针对性的成立了专项小组来跟进固态硬盘的发展。日前,希捷和金士顿都意欲推进固态硬盘业务,公司已做好准备,可随时承接固态硬盘的生产。

公司彩田园区城市更新单元规划项目已获得深圳市城市规划委员会建筑与环境艺术委员会审批通过。项目拆除用地面积57,977.5平方米,开发建设用地面积43,828.4平方米,计容积率建筑面积为262,970平方米,其中产业研发用房195,280平方米(含创新型产业用房9,770平方米),产业配套用房62,050平方米(含配套商业21,000平方米、配套宿舍41,050平方米),公共配套设施5,640平方米。另外,允许在地下开发16,000平方米商业用房。

644.png

长电科技—收购星科金朋,布局高端封测

星科金朋总部位于新加坡,在韩国、新加坡、中国上海均设有工厂,在美国、欧洲、韩国等地均拥有销售团队,产品定位中高端,覆盖全球主要消费市场的客户。公司完成对星科金朋的收购后,行业排名从第六位跃升至第四位,全球市场占有率从3.9%提升至10%。

星科金朋技术领先,客户资源丰富

星科金朋不仅具有先进的封装技术,更有优质的客户资源,在技术方面,星科金朋的eWLB、TSV、SiP、PoP等均为行业领先的高端封装技术能力;在客户方面,覆盖了国际高端客户,包括高通、博通、SanDisk、Marvell等。

星科金朋拥有多种先进封装技术,主要有FC(倒装)、eWLB(嵌入式晶圆级球栅阵列)、TSV(硅通孔封装技术)、SiP(系统级封装)、PiP(堆叠组装)、PoP(堆叠封装)等。

658.jpg

星科金朋的客户涵盖集成电路制造商和集成电路设计企业,并且许多客户都是各自领域的市场领导者。

659.jpg

国内存储器封测需求加大,公司深度受益

公司收购星科金朋后,无论是产能还是封测技术均成为国内封测行业绝对龙头,同时与中芯国际、国家集成电路产业投资基金深度绑定,将充分受益于整个集成电路产业向国内转移。

从芯片产品端来看,国内布局最广且投入力度最大的是存储器芯片,公司具备存储器芯片领域完善的封测技术,将深度受益于这一趋势。

660.jpg

MO源即高纯金属有机源,目前90%左右的应用都集中于LED领域,其也是制造新一代太阳能电池、相变存储器、半导体激光器、射频集成电路芯片等的核心原材料。目前相变存储器主要使用GST(Ge、Sb、Te)材料,公司有含这三种材料的MO源,随着PCM技术的发展,若它能在市场上得到大规模的商用,上游MO源行业将直接受益,公司作为全球MO源生产的领导企业,业绩将会出现明显的提升。

661.jpg

从公司的布局来看,主要分为三大块业务:MO源、高纯特种气体和光刻胶。

1、  公司的MO源前主要应用于下游制备LED外延片,其产品不仅实现了国内进口替代,还远销欧美及亚太地区,积累了如Osram、飞利浦、丰田合成、晶元光电、三安光电、士兰明芯、华灿光电、乾照光电等一大批稳定优质的客户资源;

2、  公司子公司全椒南大光电完成了7条生产线的建设,具备了35吨高纯磷烷、15吨高纯砷烷等产品的生产能力。

3、  公司参股北京科华31.39%,切入到光刻胶领域。

艾派克—不仅仅只有打印机

艾派克主营业务包括集成电路芯片、通用打印耗材及核心部件和再生打印耗材的研发、生产和销售,主要产品包括打印耗材芯片、打印耗材及相关部件等;艾派克通过收购Lexmark(世界领先的打印产品及服务供应商,产品包括打印机、耗材及相关软件及服务),一举奠定了其打印领域全产业链的龙头地位。

662.jpg

艾派克在存储器领域的布局

艾派克在非易失性存储器设计及应用领域拥有多项核心技术。艾派克已具备0.35、0.18和0.13微米工艺的非易失性存储器EEPROM设计与生产能力,特别在高速EEPROM和低功耗EEPROM设计上具有较强优势,目前艾派克拥有相关EEPROM_IP16项。

645.png

艾派克助推PCM商业化

艾派克获得上海微系统研究所相变存储器PCRAM_IP在打印机及打印耗材芯片领域独家使用授权,通过排他性合作增加了艾派克的竞争优势。从研究所角度看,其PCM技术可以快速实现产业化,有助于进一步研发投入。两者优势互补,促进协同发展。

646.png

七星电子——设备领域深度受益

在元器件领域,公司依托60多年的元器件技术积累,建立了完善的新产品、新工艺研发体系,其电阻、电容、晶体器件、微波组件、模块电源、混合集成电路等高精密电子元器件被广泛应用于精密仪器仪表、自动控制等高精尖特种行业。随着国家进一步推进军用电子元器件国产化政策,军用元器件的需求保持10%-15%的稳定增长且毛利率水平高,是公司当前利润的主要来源。

在半导体设备领域,公司集成电路设备逐步由研发进入应用的关键阶段,目前为公司贡献业绩的主要是应用于电力电子、光伏等领域的设备;公司收购北方微电子,其产品主要包括刻蚀、PVD和CVD几大类,应用领域包括集成电路制造、封装、LED、功率半导体、化合物半导体等细分市场,客户涵盖中芯国际、武汉新芯、三安光电等国内大厂,有望深度受益于新一轮国内大规模晶圆厂投资浪潮。

此外,公司通过自主研发的锂离子动力电池设备的技术水平处于国内领先地位,主要应用于动力汽车和储能行业。在中国动力电池巨大市场需求的驱动下,预计中国2016年锂离子电池设备市场将增长17%,达到34亿元规模,公司相关业务将深度受益。

公司将实现半导体设备的自主可控,预计公司16-18年净利润分别为1.01亿元、1.63亿元、2.43亿元,对应EPS分别为:0.22、0.36、0.53元。

647.png

鼎龙股份——CMP抛光垫领域新秀

公司大力投入装备及人才力量,2016 有望形成初步产能。若一二期产能50 万片达产后,预计年新增销售收入100,000 万元,正常年度新增年均利润总额41,177 万元,税后利润35,000 万元。鼎龙2015 年主业的收入约为10.5 亿人民币,若CMP项目的顺利实施会使公司的营业收入迎来翻番,再造“一个鼎龙”。

公司拥有彩色聚合碳粉、再生硒鼓和打印耗材芯片是鼎龙旗下的三大业务模块,规模效应十分突出,而且三者优势互补,协同发展。收购旗捷将力促鼎龙在芯片领域具有话语权,收购佛莱斯通则让鼎龙在化学碳粉领域具有产业控制力,硒鼓耗材方面则在产业链打通的背景下,未来具有产业继续整合的空间,公司将有望在耗材领域实现龙头霸主的地位,未来利润有望跨越式提升。

公司推进集成电路芯片及制程工艺材料研发中心项目,研发并布局新的IC 产业方向,着眼长远,凸显上市公司的深谋远虑。在整合打印耗材产业链的同时将业务延伸至IC 产业,并以数字图文快印O2O 的方式打造全新的数字打印市场,而且促进与打印耗材市场的融合。

公司深入打造“互联网+中心工厂+窗口店”全新的图文快印商业模式,实现线上线下的融合。作为行业内唯一能够提供全系列兼容耗材的公司,鼎龙有能力打破国外耗材厂商对终端的垄断,成为快印行业的整合者。预计16年-18年EPS分别为0.66、0.93、1.14元。

648.png

风险提示:

系统性风险:电子行业发展不及预期

本站内容除特别声明的原创文章之外,转载内容只为传递更多信息,并不代表本网站赞同其观点。转载的所有的文章、图片、音/视频文件等资料的版权归版权所有权人所有。本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如涉及作品内容、版权和其它问题,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以便迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。联系电话:010-82306118;邮箱:aet@chinaaet.com。