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半导体瘋狂扩产遭遇隐忧!存储器涨势翻转,或迎价钱暴跌

发布时间:2021-10-17 ┊ 文章作者:豪迪群发

编者注:文中创作者汤以上隆为日本国精密机械加工研究室优点,曾长时间在日本制造业的生产制造第一线从业半导体产品研发工作中,2000 年得到京都大学工学博士学士学位,以后一直从业和半导体领域相关的课堂教学、科学研究、咨询顾问及宣传工作者等工作中,曾编写《日本国“半导体”的不成功》、《“电动机、半导体”败退的经验教训》、《失去的制造业:日本制造业的败北》等经典著作。

▲ 全世界半导体生产量提升和项目投资风潮已经世界各国开展

文中是汤以上隆前不久刊登于 eetimes.jp 上的一篇文章,结构化分析了在不稳定的供应链管理环境下,世界各国刮起的半导体项目投资风潮很有可能将随着着潜在性困境,及其 DRAM 和 NAND 出货额、出货量及价钱转变怎样危害存储器销售市场的发展趋势迈向。芯物品对于此事开展新编,全篇关键点以下:

以往一年,tsmc、三星、tsmc等全世界芯片制造领头连续公布高额融资计划。

tsmc方案将来三年项目投资 1000 亿美金(折算 6436 亿RMB),三星电子将来三年计划项目投资 240 万亿韩元(折算 1.3 万亿元RMB),但是半导体业务流程实际占有率不明。intel公布将来 10 年将在欧洲地区项目投资 800 亿欧(折算 5979 亿RMB)。

世界各国也给予补助来适用这种企业的资产投资。例如英国拟付款 520 亿美金提升其当地半导体生产制造工作能力,欧盟国家 17 国签定万亿元半导体方案,韩创建“K-半导体发展战略”定义给予税收优惠政策等鼓励。

据日经新闻2021年 8 月 28 日报导,2021 年 10 家关键半导体生产商的资产投资额将超出 6800 亿RMB。SEMI 的一项数据调查报告,从 2021 年到 2022 年,已确定的半导体加工厂动工总数将做到 29 家。

在汤以上隆来看,这类异常的资金支出和加工厂众多的状况,就比如被“花衣魔笛手”控制的耗子,一步步迈向悬崖峭壁,悬崖峭壁底端等候着的是半导体价钱狂跌,及其下面的半导体经济大萧条。

01. 半导体生产量大幅度提高,谁助推了储存销售市场的迅速扩大?

各种半导体生产商已项目投资逾 6800 亿RMB,29 家厂子的搭建现已逐渐,但那些加工厂的半导体批量生产好像最开始要到 2022 年后半年,一切正常状况下需要到 2023 年能够进行。

殊不知,有征兆说明,全世界半导体生产量早已进行急剧提升。如下图所显示,全世界半导体一季度出货额和出货量在 2018 年 Q3 运行内存泡沫塑料幻灭时,各自做到 2658 亿美金和 1249 亿次的最高值。

▲ 一季度全世界半导体出货额和出货量(1991-2021 Q2)

以后因存储器销售市场低迷,出货额和出货量有一定的下降,但在 2020 年 Q2 以后大幅度回暖。接着,2021 年 Q2 出货额达 2894 亿美金,出货量 1336 亿次,创一季度历史时间新纪录。这类趋势在未来很可能会维持下来。

下面,使我们看一下半导体种类区划的一季度出货量。2021 年 Q2,逻辑性半导体为 363 亿美金,包含CPU和微处理器以内的 Mos Micro 为 189 亿美金,仿真模拟半导体为 178 亿美金,均创出一季度新纪录。

▲ 分类区划的一季度半导体出货量(1991-2021 Q2)

另一方面,包含 DRAM 和 NAND 闪存芯片以内的半导体储存(Mos Memory)的出货额并没有超出 2018 年 Q3 的最高值(441 亿美金)。但从 2020 年 Q4 到 2021 年 Q2 出货量的大幅度增涨,免不了让人心存害怕,由于这一切线斜率与 2016-2018 年 Q3 的运行内存泡沫塑料非常。

话虽如此,存储器出货额不容易无尽提高,预估会在某一时时刻刻供大于求,做到最高值,接着等候着它们的,则可能是存储器价钱狂跌和之后的销售市场低迷。

那麼,核心储存销售市场迅速扩展的主人公是 DRAM、NAND,或是二者兼而有之?文中试着开展这类剖析。

02. DRAM 出货量大幅度增涨,2021年 Q2 达历史时间新纪录

下面的图展示了 DRAM 一季度出货额和出货量的转变。

▲ DRAM 一季度出货额及出货量转变(~2021 Q2)

汤以上隆分辨存储器销售市场的大幅度提高由 DRAM 造成。这是由于,从 2020 年 Q4 到 2021 年 Q2,DRAM 的出货量逐渐展现几近竖直的发展趋势。这与下面的图中的存储器出货量十分类似。

▲ 分类区划的一季度半导体出货量(1991-2021 Q2)

那麼 DRAM 出货量为什么会飙涨呢?从 2010 年到 2018 年前后左右,DRAM 出货量一直维持在 40 亿次上下,但从 2019 年 Q3 上下逐渐急剧提升,2021 年 Q2 做到 55.3 亿次的厉史新纪录。

汤以上隆觉得,导致这个情形的因素以下:2012 年至今,DRAM 生产商事实上集中化在三星、SK 海力士和美光科技三家企业,并根据暗地里达成一致建议开展生产制造调节,维持出货量在一定水准。

但是,伴随着 DRAM 主阵地从 2019 年后半年逐渐从手机端迁移到服务端,以上三大生产商放弃了暗地里勾结,再次进行市场竞争。結果,三家企业都提升了出货量,造成全球范畴内 DRAM 出货量大幅度增涨。除开这三大 DRAM 生产商的竟争以外,新冠肺炎肺炎疫情的危害也应涉及到在其中。

03. NAND 出货量转变相对性稳定,并不是储存销售市场迅速扩大根本原因

大家再一起来看看 NAND 一季度出货额和出货量转变。自 2000 年至今,NAND 出货量基本上呈线性增长,但这一提高到 2016 年之后终止了。

汤以上隆觉得,这也是因为 NAND 从 2D 到 3D 的变化。在 2D 上,数据存储器早已微型化,芯片尺寸也早已变的更小。因而,集成ic进一步缩微后,1 片晶圆可以得到的 NAND 总数也随着提升。

▲ NAND 出货使用价值和出货量转变(~2021 Q2)

但从 2016 年逐渐,NAND 完成 3D 化。为了更好地提升存储量,3D NAND 选用了数据存储器竖直层叠的方法,因此芯片尺寸基本上不会改变。故汤以上隆觉得自 2016 年 NAND 迈向 3D 化,其出货量已趋于平稳。

NAND 出货量在储存泡沫塑料的 2018 年 Q3 做到约 30 亿次,但接着在 2019 年 Q1 降低至 22 亿次,又在 2019 年 Q4 修复到 30 亿次。随后受新冠肺炎肺炎疫情危害,它在 2020 年 Q2 降低到约 26 亿次,以后逐渐逐步回暖,在 2021 年 Q2 创出约 33 亿次的厉史新纪录。

换句话说,在疫情爆发前后左右,DRAM 出货量从大概 40 亿次升高到 55 亿次之上,而 NAND 出货量仅从 30 亿次升高到 33 亿次。因而,可以说存储器销售市场快速兴起的关键根源是 DRAM,而不是 NAND。

04. DRAM 现货价格转变怎样危害存储器销售市场?

从目前剖析看来,DRAM 出货量的提升与 2020 年 Q4-2021 年 Q2 存储器销售市场的大幅度扩大相关。那麼,这与 DRAM 价钱的有多大关联呢?下边,大家来对 DRAM 的现货价格和合同价开展剖析。

最先,下面的图展示了 2020 年 12 月 31 日到 2021 年 9 月 17 日期内各种各样 DRAM 的期货价格。这儿 DDR 是 Double Data Rate 的简称,表明 DRAM 规格型号,DDR3 的传输速度是 DDR2 的 2 倍,DDR4 的传输速度是 DDR3 的 2 倍。

▲ 各种各样 DRAM 期货价格(2020 年末-2021 年 9 月 17 日)

从上面能够看得出,DDR4 DRAM 比 DDR3 更贵,同一 DRAM 规格型号时,处理速度高的价钱高些。

下面,将 2020 年 12 月 31 日的 DRAM 价钱规范化为“1”,观查各种各样 DRAM 价钱的转变。到 2021 年 3~4 月,二种 DDR3_2Gb DRAM 涨价了 2.4-2.5 倍之上。次之涨价的2款 DDR3_4G,上涨幅度在 1.9~2 倍之上,2款 DDR4_4G 略逊一筹,上涨幅度在 1.8~1.9 倍。

▲ 规范化的各种 DRAM 现货价格(2020 年末-2021 年 9 月 17 日)

另一方面,处理速度较高的 16G 在 3 月份上下增涨了 1.2 倍上下,次之的二种 DDR4_8G 涨价了约 1.4~1.5 倍。简单点来说,在 DRAM 期货价格中,传输速度低、处理速度不太高的传统式 DRAM 价钱一路上涨。从 DRAM 合同价的改变还可以看到这一发展趋势。

05. 传统式 DRAM 现货价格和合同价都是在增涨

下面的图展示了 2020 年 9 月至 2021 年 8 月各种各样 DRAM 的合同价转变。与期货价格相近,其价钱按 DDR2、DDR3、DDR4 的次序增涨,假如 DDR 同样,处理速度越高,价钱越高。

▲ 各种各样 DRAM 合同价(2020 年 9 月-2021 年 8 月)

下面,大家将 2020 年 12 月的合同价规范化为“1”,并检查了各种各样 DRAM 价钱的转变,数据显示价钱从高到低按顺序是 DDR3_2G、DDR2_512M、DDR2_1G、DDR3_1G,价钱从高到低。另一方面,2款 DRAM 处理速度较高的 DDR4_8G 的价格上涨力度最少。

▲ 规范化的各种各样 DRAM 合同价(2020 年末-2021 年 8 月)

也就是说,不论是现货价格或是合同价,传统式 DRAM 价钱都会增涨,而处理速度高的 DRAM 价钱并没增涨那么多。怎么会出现那样的事儿呢?

06. 新冠肺炎肺炎疫情催化反应传统式 DRAM 价钱暴涨

或许价钱急剧上升的传统式 DRAM 关键运用于家电商品等行业。新冠肺炎肺炎疫情驱使大家呆在家里。結果,为了更好地在家里更舒服地日常生活,大家就在网购家电商品,这种电器产品不用高传输速度、高集成度的 DRAM,因而,销售市场上非常少发生的传统式 DRAM 价钱暴涨。

▲ 规范化的各种 DRAM 现货价(2020 年末至 2021 年 9 月 17 日)

这一推理能够从接下来的情况中获得确认。最先,大家再一起来看看上边这幅图,一直增涨的传统式 DRAM 现货价格从 7 月上下開始下挫。这时全世界都是在推动新冠肺炎接种疫苗,封禁也被慢慢消除。

因而,对新冠肺炎肺炎疫情的要求很有可能以前收敛性。但是传统式 DRAM 的合约价仍在增涨,这一推理是不是恰当也有待认证。

下面的图展示了集成度不一样的每月 DRAM 出货量。DRAM 每过 3-4 年便会被集成度最大的商品所替代。现阶段主要的 DRAM 是 4G 之上的 8G 或 16G。

因为现货价和合约价上涨幅度比较大的 2G 在 2013 年见顶,1G 在 2010 年到达最高值,512M 在 2008 年上下到达最高值,因而,销售市场上 DRAM 的一定总数非常少。稀缺的 DRAM 因突发性的新冠肺炎肺炎疫情而越来越必需,因此 涨价超 2 倍。

▲ 按集成度区划的 DRAM 月出货量(1991 年 1 月-2021 年 6 月)

07. DRAM 交货额增涨身后,两大要素双向功效

再返回下面的图中从 2020 年 Q4 到 2021 年 Q1 DRAM 交货额的持续增长。其迅速增长的第一个因素是 DRAM 出货量的提升。

▲ DRAM 一季度交货额及出货量转变(1991-2021 Q2)

那麼 DRAM 涨价的危害有多大?从下面中按集成度区划的 DRAM 出货量能够看得出,现阶段制造的 DRAM 绝大多数是 4G、8G 和 16G。

▲ 按集成度区划的 DRAM 月出货量(1991 年 1 月-2021 年 6 月)

由下面的图由此可见,高集成度 DRAM(比如 8G)的合约价增涨了 1.44 倍。

▲ 规范化的各种各样 DRAM 合约价(2020 年末-2021 年 8 月)

大家来计算一下为何 DRAM 出货量从 2020 年 Q4 到 2021 年 Q2 会持续增长。

▲ 2020 年 Q4 至 2021 年 Q2 DRAM 出货量提高后面的要素

DRAM 交货额从 149.86 亿美金升至 235.3 亿美金(1.57 倍)

DRAM 出货量从 48.88 亿次提升到 55.29 亿次(1.13 倍)

流行的 DDR4_8G 合约价从 2.85 美金涨至 4.1 美金(1.44 倍)

(出货量指数 1.13)x(价格上涨指数 1.44)= 1.62

如上所述,DRAM 出货量增长率(1.57 倍)与出货量提高 1.13 倍、流行 DRAM 价钱提高 1.44 倍的相乘值(1.62 倍)大概非常。

因而,可以说这幅图中 DRAM 交货额的提升是由出货量和涨价两层面要素一起导致的。一开始汤以上隆认为出货量的增多会产生较大危害,但之后发觉涨价反倒会产生很大的危害。

▲ DRAM 出货量一季度出货量及总数转变(~2021 Q2)

08. NAND 现货价行情难破

汤以上隆也对 NAND 开展了现货价和合约价的剖析。最先,下面的图展现了 2020 年 12 月 31 日~2021 年 9 月 17 日期内各种各样 NAND 的现货价行情。

▲ 各种各样 NAND 的现货价(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,分别是能够在一个储存器模块中载入 1 位、2 位、3 位的 NAND。此外 3D TLC 是 3D NAND 的含意,沒有 3D 的 NAND 全是 2D NAND。

继续看上边这幅图,能够见到 3D TLC 1T(1TB)是最大的,SLC 1G 和 SLC 2G 是价格便宜的,此外沒有规律性。

因而,与 DRAM 的情形同样,汤以上隆观查了 2020 年 12 月 31 日将价钱规范化为“1”时各种各样 NAND 的价钱转变。要表述下边这幅图非常艰难。最先,从总体上而言,沒有哪一种 NAND 的价钱像 DRAM 的现货价一样增涨 2 倍。价钱最大的 SLC_2G 也仅有 1.2~1.27 倍。

▲ 规范化的各种各样 NAND 的现货价(2020 年底-2021 年 9 月 17 日)

除此之外,MLC_128G 和 MLC_256G 的价钱基本上呈线性增长。SLC_16G 价钱从 8 月中下旬逐渐忽然暴涨。另一方面,SLC_8G 自 4 月中下旬之后,价格降低到“1”下列,不断降低到 0.93。

那麼,为什么以上 NAND 会出现那样的表現呢?这难以确立回应,例如 SLC_2G 和 SLC_1G 的价钱相比较高。因为 SLC 的集成度不高,能够考虑到车辆等规定可靠性高但不关心集成度的运用(尽管沒有过多直接证据)。

09. NAND 的现货价和合约价未大幅度增涨

下面,大家来说一下 2020 年 12 月~2021 年 8 月期内各种各样 NAND 合约价的转变。价钱较高的是 SLC_32G,次之是 SLC_16G,MLC_128G 为第三。不难看出,NAND 并并不是集成度越高,价钱越高。

▲ 各种各样 NAND 合约价(2020 年 12 月-2021 年 8 月)

假如集成度同样,均为 32G,MLC 价钱约为 3 美金,而 SLC 做到 4 倍之上,为 12.55 美金。换句话说,针对车辆和性能卓越电子计算机等稳定性规定严苛的商品,可应用 SLC 并非 MLC。

NAND 生产商在开发设计 TLC 以后又研发了 Quad Level Cell(4 位模块)和 Penta Level Cell(5 位模块),但这种多名模块好像不可以适用于全部终端设备。

汤以上隆们将 2020 年 12 月合约价规范化为“1”,观查各种各样 NAND 价钱的转变。数据显示,全部 NAND 在 2021 年 3 月~4 月期内涨价了 1.06~1.1 倍,6 月~7 月再涨了 1.5~1.18 倍。

▲ 规范化的各种各样 NAND 合约价(2020 年底-2021 年 8 月)

到 2021 年 8 月,MLC_32G、MLC_128G 和 MLC_64G 是价钱上涨幅度最高的,随后是 SLC_1G。实际上,SLC_1G 归属于现货价格上涨幅度比较大的一类,但 SLC_2G 在 8 月中下旬以前现货价上涨幅度较大 ,是合约价上涨幅度最低的种类。

总的来说,不论是 NAND 的现货价或是合约价,也没有像 DRAM 那般大幅度增涨。除此之外,数据存储器的尺寸、集成度与 NAND 价钱中间的相关分析难以寻找。顺带一提,现阶段制造的 NAND 中,集成度超出 512G 的 NAND 慢慢替代 256G 变成流行。

▲ 各集成度 NAND 每月出货量(1991 年 1 月~2021 年 6 月)

10. 总结:储存器销售市场的极速扩大,将连续到什么时候?

从各一季度半导体材料出货量看来,2020 年 Q4 至 2021 年 Q2,储存器销售市场快速扩大。其首要因素取决于 DRAM 并非 NAND。在 DRAM 层面,出货量创出一季度历史时间新纪录,超出 55 亿次。与此同时,因为主力军商品 8G 合约价增涨 1.44 倍,DRAM 交货额度也增多了 1.57 倍,做到 235.3 亿美金。

此外,传统式 DRAM 的现货价和合约价都增涨 2 倍之上。经剖析,传统式 DRAM 的一定总数较少,且因新冠肺炎肺炎疫情栖身,各种各样家用电器要求扩张,造成涨价。

DRAM 销售市场及其储存器销售市场的快速扩大将连续到什么时候?这很有可能在于 MPU。2016 年intel 10nm 加工工艺“孕妇难产”,之后它又为 14nm“复活”,为了更好地提升 MPU 的特性,提升核心总数,因而提升了集成ic总面积,因此从 1 片晶圆可获得的集成ic数目降低了。

▲ 每个季度 MPU、DRAM、NAND 出货量

受此危害,2016 年 Q3 全世界 MPU 出货量为 1.36 亿次,到 2019 年 Q1 降至 8800 万只,降低了 4800 万只。因为全世界 MPU 紧缺,朝向 PC 和网络服务器生产制造的 DRAM 和 NAND 充溢销售市场,导致价钱狂跌,引起半导体材料经济大萧条。

MPU 在 2021 年 Q2 的出货量为 1.2 亿次,尽管离 2016 年 Q3 的高峰时段还有一些不够,但出货量已经持续增长。也许英特尔已明确量产 10nm 的总体目标,也是有将会为 AMD 代工生产的tsmc MPU 生产量提升。

不管怎样,在 MPU 出货量提升的时下,储存器价钱不大可能狂跌。但到 2024 年上下,当英特尔在国外俄亥俄州设立的新半导体工厂量产时,MPU 很有可能会供大于求。

汤以上隆期待各半导体生产商恰当地开展网络营销,理智地、有计划地生产制造半导体,不必开展毫无价值的市场竞争。