SSD是ICT三大基础设施-存储的核心部件也是数字经济的核心部件之一。
在全球范围内,2021-2023年存储芯片的市场规模将分别达到1552亿美元、1804亿美元和2196亿美元,分别达到22亿美元.5%、16.2%和21.7%。其中,2021年DRAM市场规模约占56%,NAND Flash市场规模约占41%(IC Insights数据)。另外,根据CFM 闪存市场预计2021年全球存储市场将达到1620亿美元,增长29%DRAM为945亿美元,NAND Flash为675亿美元。这两家研究机构的数据相似,相差100亿美元。
目前,全球存储芯片市场主要由韩国、欧洲、美国和台湾企业占据,头部集中度较高。海外制造商凭借其在终端市场的先发优势和品牌优势占据了大部分市场份额。
中国大陆半导体存储行业起步较晚,直接与各存储领域知名公司竞争,突破海外技术垄断,逐步缩小与海外大厂的差距。2021年,中国存储芯片市场规模将达到5494亿元,占全球存储芯片市场份额的59%(赛迪数据)。
但值得注意的是,中国SSD市场仍将面临短期供应链冲击、中美经贸摩擦和全球市场结构变化带来的不确定性,企业和市场需要加强研发自主权和供应链多元化。
本文全面分析了中国SSD从技术角度分析了当前核心企业的优缺点。值得说明的是,由于国内企业实力规模不同、业务领域不同,我们没有严格按照CSSD(消费)和ESSD(企业级)维度划分不符合DRAM、NAND Flash、NOR Flash、EEPROM维度划分。所有数据都说明出处。
众所周知,根据核心存储介质,存储器分为光学存储器、半导体存储器和磁性存储器三类。典型的光学存储器产品是CD、DVD;半导体存储器的核心是RAM(易失)和ROM(非易失),常说SSD固态硬盘就是其中之一。典型的磁性存储器产品是机械硬盘。
简单来说,固态硬盘(SSD)与机械硬盘相比,以闪存为存储介质的半导体存储器(HDD)它具有读写速度快、延迟低、抗震性好等优点,在全球硬盘市场的出货量比例不断提高,2020年首次超过HDD的出货量。
固态硬盘产品主要分为消费级和企业级。消费类正从原来开始PC、笔记本市场等消费市场,进入更多的汽车互联网、电子行业等。企业级固态硬盘的终端客户主要分布在云计算、互联网、政府、金融和能源行业,对固态硬盘产品的性能、容量、使用寿命、可靠性、兼容性和企业特点有更严格的要求。
从计算机系统结构的角度来看,主机通过文件系统和底层驱动将数据命令口传输到固态硬盘,数据通过固态硬盘内部的数据FTL(闪存转换层)地址转换后实现在闪存块(NAND)写入和读取。
总的来说,中国SSD随着快速增长,相应的存储数据量也从1开始bit发展到3bit、4bit;闪存架构由2D发展到3D,而且堆叠层数不断增加,目前接近200层;界面也向上PCIe NVMe转换,协议也在不断转换。
一般认为,SSD核心技术是主控、固件和闪存颗粒,除了这些之外,厂商在全流程的设计、测试、生产、定制等一体化的能力至关重要。
SSD控制器本质上是三个最重要的组件之一Processer(处理器), based on ARM /RISC架构负责数据中转,如连接闪存芯片和外部SATA接口;完成SSD内部指令,如GC、Trim等。因此,主控芯片的质量直接决定SSD的品质。正因为如此,主控芯片的技术门槛很高,知名品牌不多,汇荣等常见品牌Marvell、三星,绝大多数是上游企业控制。
SSD三个最重要的组件之二。闪存颗粒Flash Memory以固定大小的块为单位的非易失性存储介质。闪存颗粒有很多种,目前最常用的是NAND Flash Memory。根据闪存密度NAND颗粒可分为:SLC(单层存储单元) 、MLC(双层存单元)、TLC和QLC(四层存储单元)容量越来越大,成本越来越低。闪存颗粒的结构和工作原理极其复杂,比控制器的研发难度更大,主流品牌也很少。三星、铠侠等常见品牌正在努力追赶中国的长江存储。
SSD三个最重要的组件。控制器和存储颗粒组成SSD身体和灵魂在于固件。控制器与存储颗粒完美兼容,实现与外界接口的高效传输的核心在于固件。具有控制器开发能力的制造商通常独立开发固件算法。主流控制器制造商也是固件算法的提供商,如中国深圳的江波龙和合肥长信。
除了少数制造商拥有从控制器、固件算法到闪存颗粒的全套技术生产能力外,如三星SSD该领域的制造商只有一个或两个核心能力。如何有机地整合不同厂家的核心部件,测试一个SSD每一个指标都是技术实力和财力的象征,是厂家的综合生产能力、包装、测试、生产和良好产量。很少有中国厂商有这种能力,集中在中国台湾等地区,比如中国台湾的群联电子、创意、中国深圳的回忆信息。
实验室无法验证产品的成熟度,成熟度只有一种验证方法,即用户规模。只有不断实践,才能不断调整。与产品成熟度相匹配的是积累、口碑和市场验证后的重要指标,这与标准、专利、人才储备和上下游有关。中国台湾ESSD中的威刚、七彩虹、美国金士顿等均有优势。CSSD华为和大多数生态制造商都有这样的能力,如中国深圳亿联信息、国科微、长江存储等。
这测试了制造商的灵活开发和生产能力,以及捕捉新市场的敏锐能力。ESSD近年来,云数据中心和各种计算终端的兴起OEM互联网终端、新金融、新能源、汽车电子的应用场景越来越丰富,加上AI技术融合,单一SSD正走向整个产业链的融合。如国科微、中国深圳忆联信息、合肥长信等。
如果把SSD从全球角度来看,集成电路的最终竞争点是产业链之间的综合实力。要发展中国芯片企业,必须在设计、制造、密封测试三个核心环节,以及IP核、EDA、设备、材料等支撑环节取得突破。
现实情况是,国际巨头占据了绝大多数市场份额,国内厂商分散,人员数量小,在关键模块和先进工艺支持方面,IP缺乏储备。
我们不完全统计,只要有SSD制造商有一定的能力,无论是设计还是简单的OEM加工,还是核心控制、固件生产能力、综合生产能力,还是资本水平的股权交叉当地支持企业,但实际技术内容约100家。
根据实际情况,我们根据以下维度对企业肖像进行评分,5星为满分。
根据企业的曝光新闻,以企业的正负新闻为基础,以及企业在行业内的品牌形象。
根据公司发展战略、业务调整、人员变动等综合结论,该指标考察了公司的未来前景。例如,一些公司显然利用信贷创新的风口来欺骗地方政府的补贴。
综合生产能力、核心技术人员能力、销售等指标,特别是主控、固件和解决方案的生产优势、产品丰富性等。在当前的背景下,企业的独立性也将被衡量。
上下游生态系统的能力。如前所述,生态系统的上游决定了产品的价格、质量、技术路线等,下游决定了销售渠道、解决方案和定制能力,反过来也影响了上游的议价能力。
在中国SSD市场中,怎么也绕不过上游颗粒厂商,如三星、海力士、美光、铠侠、西数,中国本土SSD厂商95%以上的颗粒就是来自这些厂商。而且,这些厂商具备完整的一体化设计能力,在设计、技术领先、投资、营收上都遥遥领先。
先看技术。2021 年下半年开始,3D NAND 正式进入了 176L 的量产。预计,各大厂在2022 年的重心将放在提升高堆叠 3D NAND 的产品生产占比上,2023 年有望看到 200 层以上的堆叠产品。DRAM 方面,1znm 在2021年成为主力的DRAM生产技术,并将延续到2022 年。
投资方面。2021 年新增已经可以投产的 DRAM 工厂主要有:三星 P2、SK 海力士 M16、美光A3。
营收方面。从各原厂2021年三季度业绩来看,各原厂三季度业绩都有较大的成长,SK 海力士和 Kioxia 收入都创历史新高,三星、美光和西部数据的存储部门收入也都创历史第二高的纪录。
三星电子旗下的存储芯片业务营收达到了603.7亿美元,约合3839.9亿元人民币;SK海力士2021全合并收入42.998万亿韩元(约343.98亿美元)。美光2021全年营业额达277.05亿美元。Kioxia 三季度收入 4005 亿日元(约 36 亿美元)。西部数据2021年总营收167.36亿美元。(数据来个各大公司官网)
这类企业大多数建立时间较早,依托美日韩芯片、固件上游企业发展而来。其中,也不排除在学习的过程中,逐步发展成自己的一套体系。
这里企业包括慧荣科技、威刚、群联电子、创见、宜鼎国际、Smart Modular(美国世迈)、金士顿(美国)等。
从 SSD 整体出货量来看,85%以上为 cSSD(数据来源CFM)。
慧荣科技 Silicon Motion是典型性代表,成立在美国,工厂在中国台湾,是世界上核心控制器厂商之一,后来,产品线开始多元化发展,从消费类到企业级别,从单一业务发展到多个行业,并购了北京大兆、北京宝存等公司。慧荣科技全年营收达9亿2210万美元,年成长率达71%,税后净利2亿1933万美元。
群联电子2021年全年营收达625.57亿元新台币,较2020年同期增长达29%。群联未来运营重心也发生了改变,提升在嵌入式、工控以及游戏 机市场外,下一个目标是数据中心。
威刚2021年财报显示,公司营收达到 395.72亿元新台币,年增23.36%。
创见2021年财报显示,公司累计营收 143.14亿元新台币,年增25.06%。供应链问题短时间无法缓解,除了精进供应链和库存管理之外,研发和生产循环也将搭配调整,其中既有产品持续优化并提升产线效率,运用实时生产策略以缩短交期,另外也加速新产品开发及上市。
美国世迈(Smart Modular)在三季度销售收入 2.39 亿美元。
从这些中国台湾企业的营收看,和美日韩等具有全产业链、拥有核心技术、控制原材料成本的企业营收相差较远。整体规模仅仅等同于对方的1/20,还需要努力。
第三部分,我们重点阐述中国SSD的新势力,这些企业根据知名度、投资来定。资料尽可能收集完整。每一家企业按照雷达图表示。
中国最耀眼的企业之一,这两年备受关注,经营也受到影响,被迫做出一些调整。这里说的是华为存储的SSD,自2005年开始研发上市,基本两年更新一代,速度很快。最新的第八代SSD——ES3000 v6,搭载自主研发的Torch Dragon烛龙820主控,支持PCIe 4.0,采用QLC闪存颗粒,最高容量达30.72TB。
华为海思等关联公司也有SSD相关的产品和研发。
我们认为,华为在SSD上的思路和其技术体系密不可分,和企业文化也有相关。一旦确定路线,就会“压强式”投入,多个部门加强联动。从过去华为存储的成绩就能略知一二。现在华为正遭受多事之秋,断供风波带来的影响太大,如果哪天华为把闪存颗粒也搞定了,在SSD市场就是领头羊了,它的市场规模、上下游供应链能力、技术都是行业靠前。
公司网址:https://e.huawei.com/cn/products/storage
国科微成立于2008年,总部位于长沙,并在成都、上海、深圳、北京、常州等地设有分子公司及研发中心。公司是国家高新技术企业和经工业和信息化部认定的集成电路设计企业,长期致力于大规模集成电路的设计、研发及销售。公司荣获中国专利优秀奖,获评“国家知识产权示范企业”称号。
公司的主营产品包括高端固态存储主控芯片及相关产品、 H.264/H.265 编码芯片、直播卫星高清解码芯片、智能 4K解码芯片、卫星导航定位芯片等一系列拥有核心自主知识产权的芯片等。
2017年上市,营收4亿元;2021年营收23亿元,利润3亿元左右,当前市值160亿。2020年被美国列入“实体名单”。
从国科微成立时间算起,以及大基金扶持的力度来看,国科微当之无愧是半导体行业的标杆之一,拥有核心的产品研发、设计、生产和销售能力。在行业中的知名度、影响力以及上下游供应链都处于优势地位,尤其是这一两年的贸易摩擦,让这家企业脱颖而出。单从市值、营收和利润来看,并不理想。
公司网址:http://www.gokemicro.com/
长江存储一直被誉为中国存储行业的标杆之一,和另一家长鑫存储、福建晋华、国科微、兆易创新同为代表厂商,专注领域不同。长江存储专注3D NAND。2017年,成功设计制造了中国首款3D NAND闪存。2018年,长江存储携创新型Xtacking架构,进军高门槛的NAND闪存产业,并2019年9月正式量产搭载了Xtacking架构的64层TLC 3D NAND闪存。
长江存储对外宣布,2021年下半年将存储芯片的月产量提高一倍,将达到每月10万片晶圆的产能,将在2021年试产第一批192层3D NAND闪存芯片。
网传长江存储占据了1%的市场份额。如果按照这个推算,无论是出货量、产能、营收都不可靠。按照紫光国微过去几年的报表以及业内厂商推论,估计营收在15亿元左右。
所谓成也紫光,败也紫光。紫光系借助政策东风和大资金,频繁收购,内部也有紫光存储、紫光得瑞、紫光国芯等公司有相关业务。2022年年初又爆出资不抵债,被接盘等戏剧性事情,对整个集团造成极不好的影响。尤其是紫光得瑞、紫光展锐广受被收购、破产的流言缠绕,军心不稳。
公司网址:https://www.ymtc.com/cn/
合肥长鑫也被誉为三驾马车之一,专注DRAM设计制造一体化企业。
先说兆易创新。从市场来说,兆易创新主攻闪存(NOR FLASH和NAN FLASH)、微控制器(MCU)和传感器,自上市以来利润率不断提升,这与近年来国家利好政策、下游景气需求和国产替代潮有强相关性。从企业自身来讲,在国内、外NOR FLASH市场,兆易创新的占有率有绝对优势,累计出货量近160亿颗,年出货量超28亿颗(兆易创新官网数据)。外界分析,兆易创新利润率高与Fabless模式有关,因为产品面向中低端为主,公司只负责产品的设计和销售,生产环节全部外包,所以固定成本低、净利润增速和营收差距不大。另外,随着汽车行业智能化、网联化速度加快,在FLASH存储器领域,兆易创新已经实现车规级全面布局。
合肥长鑫成立的初衷是兆易创新投人投技术,合肥市投资,双方投资金额是1:4。后引入大基金和风投,累计投资达到320亿元。2019年对外宣传,合肥长鑫1X纳米级别DDR4 DRAM内存芯片正式投产。2020年,长鑫第一座12英寸晶圆厂已经达到4万片/月产能,开始启动6万片/月产能建设。该企业拥有专利 2967项多于99% 的同行。
外界对它的质疑在核心技术从哪里来?和兆易创新之间的关系等,这决定了该企业的核心技术自主能力,以及未来的产能。以上是一些不确定性。
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公司成立时间为2016年,由福建省电子信息集团、泉州市金融控股集团有限公司、福建省晋江产业发展投资集团有限公司等出资设立的先进集成电路生产企业,建设12吋(英寸)内存晶圆厂生产线,开发存储器技术和制程工艺,并开展相关产品的制造和销售。
曾经被誉为中国存储三雄之一的福建晋华,是致力于从事DRAM芯片制造的科技型公司,在多家公司的共同出资下,并与联电技术合作的方式生产。晋华提供3亿美元资金用于采购研发设备,并根据进度陆续支付联电4亿美元,联电开发出的DRAM相关技术成果,将由双方共有,待整体技术开发完成后,再转移给晋华再进行DRAM芯片产品的量产。
从2017年深陷与美光的专利、司法大战,2018年被美国列入出口管制实体清单后,之后,更为低调,内存生产项目也被认为长期停摆。2022年初,官司接近尾声,据说双方将各自撤回向对方提出的诉讼。但这并非意味着晋华也迎来了转机。目前的国际形势下,晋华很难有机会将项目重启,外界更寄希望于若其通过人才招募等方式,真切地将“具备自主知识产权的25nm内存芯片”量产出来。
公司网址:https://www.jhicc.com/
专注于测试和CSSD的企业,营收在5亿元左右。
是国内高端存储芯片封测企业、存储产品方案商,拥有全自动化高速SMT生产线,自主研发的存储芯片测试系统,和近百项技术知识产权及软件著作权,提供内存模组、固态硬盘、各类存储装置等优质产品及解决方案。2020年,嘉合劲威宣布采用长鑫内存颗粒的DDR4和采用长江存储闪存的SSD实现大规模量产。
去年,完成数亿元B轮融资,投资方包括招银国际、中信建投、易方达、高新投等。本轮融资资金主要用于技术研发、提升智能制造。嘉合劲威即将启动B+轮融资。嘉合劲威在市面上热销的消费级品牌有光威、阿斯加特、神可等,主打中低端市场。
公司网址:http://www.powev.com.cn/
深圳市江波龙电子股份有限公司,成立于1999年4月,是一家聚焦NAND Flash闪存应用和存储芯片定制、存储软硬件开发的存储企业,是全球存储品牌和存储模组企业之一。旗下拥有深耕行业应用的嵌入式存储品牌FORESEE和专注高端定位的消费存储品牌Lexar雷克沙。
作为大陆存储品牌模组厂龙头,江波龙IPO事项一直备受业界瞩目,根据其最新披露的 IPO 招股书,公司2021年1-9 月营收达76.79亿人民币,已经超过去年年度营收,预计2021 年度营业收入为 96.00亿元至 101.40 亿元,较 2020 年度增长 31.94%至 39.36%。1-9 月净利润 9.48 亿人民币。
库存方面,江波龙 2021 年上半年库存总量达 34.57 亿人民币,也超往年全年水平。
据外界分析,江波龙虽成功通过上市审议,但还面临较多质询。比如,进一步说明是否存在收入增长下滑的风险,进一步说明存货余额快速增长的合理性,进一步说明报告期各期末,不同库龄存货跌价准备计提比例存在差异的原因,进一步说明是否存在核心技术等重大权属纠纷或潜在风险,是否会对发行人的持续经营产生重大不利影响。
公司网址:http://cn.longsys.com/
忆联(Union Memory)成立于2017年,深耕企业级固态硬盘、消费级固态硬盘、嵌入式存储领域,为服务器、数据中心、个人电脑、移动终端、智能穿戴等应用提供高性能、高可靠性的产品与解决方案。
依托业界一流的实验室与两座现代化制造基地,忆联掌握了自研控制器、固件设计、封装测试等核心技术,为企业级应用、消费电子以及特定领域进行定制化的设计、研发、生产和服务。
忆联是国家高新技术企业、工信部第三批专精特新“小巨人”企业、中国存储器产业联盟第一届理事会理事单位,积极参与“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”国家科技重大专项,并入选工信部工业强基重点产品、工艺“一条龙”应用计划。截至2021年12月,已获得182项发明专利,并取得8项软件著作权,已经加入OCP组织。
忆联是由记忆科技和和联想共同投资的公司,已获得数次融资,旗下并有两个关联公司,在上下游生态圈方面具有优势。相比较其他公司而言,品牌知名度较小,技术研发实力雄厚,依托母公司以及上下游生态圈就能获得稳定增长空间。值得注意的是,在市调机构Forward Insights的报告中,忆联在ESSD的市场份额远超国内其他厂商。
公司网址:http://www.unionmem.com/
大普微电子成立于2016年4月,注册资本2442万人民币,由杨亚飞担任法定代表人兼董事长,深圳大普海德科技有限公司持股55.01%为最大股东。大普微电子100%控股大普存储科技(厦门)有限公司和南京大普信息技术有限公司。公司官网信息显示,2017年11月完成A轮融资并荣获深圳市创新榜“年度成长企业”,2019年2月已完成B轮融资。2020年、2020年先后融资过三次,进入C+轮。
集研制、设计、开发、制造、销售为一体,致力于为为企业级应用领域提供SSD、数据存储处理器芯片及边缘计算等相关智能存储产品。研发团队具备从芯片设计到产品交付量产全栈能力。已申请国内外发明专利超过180项。
作为国家级高新技术企业,大普微电子在存储行业领域不断技术创新,在网络平台的整体评价较高。在多个搜索引擎的检索结果中,技术优势、产品发布、认证信息和合作内容露出较多,很容易靠“技术流”增加大众好感。比如进入谷歌供应商体系,AI算法进入SSD算法中,重新研究主控DPU等等,是一家喜欢频繁曝光的公司。
公司网址:http://www.dapustor.com/
北京忆恒创源科技股份有限公司(Memblaze),一家企业级 NVMe SSD 产品提供商,2011年成立于北京。
2020年11月,Memblaze完成3000万美元的D轮融资,软银领投,同有科技跟投。2021年3月1日, E轮融资数亿元。一共完成12轮融资。
2021年,Memblaze发布PBlaze6 6530 系列 PCIe 4.0 企业级固态硬盘,基于MemBlaze自主研发的统一框架平台(MUFP),支持NVMe 1.4规范,采用最新的176层企业级3D eTLC NAND闪存。截至当前,Memblaze 推出的 PBlaze 系列企业级 SSD已经在数据库等领域广泛应用,为互联网等行业提供稳定可靠的高速存储解决方案。
根据招股书显示,2018年至2021年上半年,忆恒创源分别实现营业收入4.45亿元、3.92亿元、7.23亿元、5.32亿元。报告期内,忆恒创源的主营业务毛利率分别为24.22%、28.69%、20.62%和18.96%,整体呈下滑态势。
这是一家典型性的明星创业公司,SSD圈小网红,融资多,知名度高。每当业内有云、存储的大会,必定看到这家公司。集成商类别,没有核心技术,没有生产制造能力,与上下游芯片厂商、闪存颗粒厂商、服务器厂商、应用软件提供商等联系密切。供应链、核心技术是制约企业发展的重要因素。
公司网址:https://www.memblaze.com/cn/
在SSD这个赛道中,借助资本的力量,涌现出一大批各式各样的公司,要么依托某个单点技术,不断融资,期望IPO或者被收购;要么不断完善产业链布局,搞好上下游关系,公司规模不大,足够某个产业链的重要环节。
比如,英韧科技成立于2017年,是一家IC设计公司,2020年4月完成B轮融资,12月完成新一轮融资,金额不详。
联芸科技是一家主控芯片研发商,2019年A轮融资。
得一微电子成立于2017年,由硅格半导体(成立于2007)与立而鼎科技(成立于2015)两家公司合并而成。A轮3亿人民币融资。随后几年频繁融资和并购,尤其是在2020年融资了三轮,并购了深圳大心电子科技有限公司,完成布局。据说营收已达到数亿人民币。
宝存科技是一家完全中国本土的企业级固态存储公司,成立于2011年,2015年被慧荣科技(SMI)收购,并成为其子公司。