存储原理、分类、竞争格局及市场空间分析

前述文章我们对国内6家存储企业的情况进行了对比分析，对国内产业现在有了一定的了解。但是国内企业发展晚，营收和利润相对国际大厂来看还比较弱小；成熟制程占比多，先进制程占比少；产品也存在很大的代差，先进HBM3和LDDR5面临较大挑战。因当前面临各种限制，光刻机方向还未突破先进制程，国内企业在产品选择方向上比较偏传统，且多是海外大厂逐步退出的小众市场。但是从全球和国内存储市场空间来看，行业空间比较广阔，国产替代大有可为。

本文对存储器主要细分品类的存储原理、全球和国内市场空间、下游应用市场空间等细分进行了整理，以便大家对存储行业有更深层的认识。

一、存储器分类

1.1、存储主要分类

半导体存储器市场主要包括DRAM、NAND Flash和NOR Flash 三种产品，DRAM和NAND Flash构成半导体存储器最主要的组成部分。

图|存储主要分类和对比

来源：与非研究院整理

其中，DRAM占存储市场规模的比例高达61%，NAND Flash约占36%左右的市场份额，NOR Flash占据2%市场份额。

图|存储主要分类及占比

来源：与非研究院整理

根据中商产业研究院报告，2022 年，我国存储芯片市场规模约5170 亿元，同比下降5.9%，2023年市场规模约为5400 亿元。当前新一轮人工智能浪潮爆发，由AI 服务器带来存储芯片新的增量需求，有分析师预测，2024 年市场规模将恢复增长至5513 亿元。

2019-2024中国存储市场规模/亿元

来源：与非研究院整理

1.2、利基型存储市场

2024 年全球存储市场总规模约 1500 亿美元，其中，利基型存储占存储总市场约 10%。

利基型存储的三大主要品类为例，NOR Flash 方面，据 Mordor Intelligence 预测，2024 年全球市场规模 26.9 亿美元，并预计 2029 年增长至 36 亿美元；SLC NAND 方面，2024 年全球市场规模为 23 亿美元；利基型 DRAM 方面，2024 年全球市场规模约为 95.7 亿美元。

据台媒报道，三星、SK 海力士及美光将产能切换至 HBM 与 DDR5 产品，并在 2024 年下半年停止供应利基型 DRAM。其中三星计划在二季度末停产 DDR3；海力士已在 2023 年年底将大陆无锡厂 DDR3 产能转进 DDR4；而美光计划大幅减少 DDR3 供应量。

随着数据中心和 PC 对标准型 DRAM 容量和带宽提出更高需求，叠加 AI 手机、AI PC 概念发酵，主流存储厂商将产能大规模转移至 HBM 和 DDR5 等高性能产品，DDR4 及 DDR3 库存水位相对下降。

国内诸多厂商主要侧重于中小容量存储产品：SRAM、利基型 DRAM、SLC NAND、NOR Flash、EEPROM 等品类均有国产存储厂商切入，在各自市场铺开产品线。

图|国内厂商产品线布局

来源：与非研究院整理

二、存储工作原理

2.1、DRAM

DRAM存储元内包含MOS管和电容单元，MOS管是有电压阈值的电控开关，达到一定电压就会成为导体，否则就是绝缘体。当为MOS管输入高电平（即电压达到阈值），电容内保存的电荷就会往外流，此时外部如果接收到电信号，则此时为“输出1”；同理，若是此时外部施加的高电平信号，则会让电荷流进存储元内的电容单元，此时为“输入1”。

图|单个存储单元

来源：CSDN博客

一条字选线产生的同一个电信号可以控制8个存储单元，每次可以同时读出或写入一整行存储元存储的二进制信息，称为一个存储字。多个存储字称为存储体。

图|存储字单元

来源：CSDN博客

2.2、NAND Flash

Flash 可按照位线架构不同，分为 NAND Flash 和 NOR Flash。NAND 和 NOR Flash 的存储单元工作原理相同，但排列方式不同。

NAND 型 Flash 各存储单元之间是串联的，全部存储单元分为若干个块，每个块又分为若干个页，每个页是 512 字节。这种串联结构决定了 NAND 无法进行位读取，也就无法实现存储单元的独立寻址，因此程序不可以直接在 NAND 中运行。NAND 是以页为读取单位和写入单位，以块为擦除单位。基本存储单元的串联结构减少了金属导线占用的面积，因此 NAND 的存储密度更高，适用于需要大容量存储的应用场合。NAND 的写入采用 F-N 隧道效应方式，效率较高，适用于频繁擦除/写入场合。

图|NAND Flash 存储架构

来源：网络

2.3、NOR Flash

NOR Flash 的结构中每个存储单元是并联的，可以实现按位读取。这种并联结构决定了其具有存储单元可独立寻址，因此适合储存代码，且程序可以直接在 NOR 中运行。存储单元的并联结构还决定了金属导线占用很大的面积，因此 NOR Flash 的存储密度较低，无法适用于需要大容量存储的应用场合。NOR Flash 的写入采用了热电子注入方式，效率较低，因此 NOR 写入速率较低，不适用于频繁擦除/写入场合。

图|NOR Flash 存储架构

来源：网络

三、DRAM

3.1、DRAM分类

根据产品规格不同，DRAM 可分为主流 DRAM 和利基型 DRAM。

‌利基型DRAM的特点包括‌：定制化‌：利基型DRAM多为定制化产品，根据特定应用需求设计，因此价格相对稳定。小容量‌：通常应用于小容量设备，如游戏机、机顶盒等。市场小‌：市场规模较小，竞争不如普通型DRAM激烈。

‌普通型DRAM的特点包括‌：广泛应用‌：普通型DRAM应用范围广泛，市场需求大。价格波动大‌：价格受市场供需影响较大，波动较为明显。

总体而言，利基型DRAM更适合特定应用场景，而普通型DRAM则适用于更广泛的市场需求和更高的市场竞争环境。

3.2、按技术及应用分类

DRAM 根据内存技术及应用领域，主要划分为 DDR、LPDDR、GDDR 和 HBM 系列产品。其中利基型 DRAM 品类主要集中于 DDR 和 LPDDR。

目前主流 DRAM 产品下游应用为数据中心、PC、手机和图形显示卡，而利基型产品为 DDR2 及以下产品、4Gb 以下的 DDR3、 8Gb 以下的 DDR4。

从 2009 年发布的第一代 LPDDR 发展至 2022 年最新发布的 LPDDR5X 产品，利基型 LPDDR 主要集中在 LPDDR4 及之前代际的产品，适用于可穿戴/遥控设备等便携式产品。终端客户多追求成本效益，或产品生命周期较长。

利基型 DRAM 厂商下游客户包含主控芯片厂商和模组厂商，终端应用涵盖消费电子、通信、物联网、工控、车规等广泛领域。

当主流 DRAM 厂商推出新一代产品时，存储容量升级的同时售价也会更高，而 TV、电子游戏机等消费电子终端产品面临消费者的价格压力，会采用较为便宜但功能符合需求的材料，因此在 DRAM 的选择上不会倾向使用最新一代的产品。对于工控和车规客户来说，一些产品的生命周期长达十年左右，长久且稳定的 DRAM 供货是利基型厂商的制胜关键。

3.3、全球DRAM规模和市场格局

图|全球DRAM市场规模

来源：与非研究院整理

2024三季度全球DRAM市场规模258.50亿美元，环比增长10.4%，同比增长96.5%。其中，三星三季度DRAM销售收入达102.12亿美元，环比增长5.4%，市场份额39.5%；SK海力士三季度DRAM销售收入达89.76亿美元，环比增长13.6%，市场份额34.7%；美光三季度（6-8月）DRAM销售收入达53.26亿美元，环比增长13.5%，市场份额20.6%；南亚科技三季度DRAM销售收入达2.53亿美元，环比减少17.4%，市场份额1.0%；华邦电子三季度DRAM销售收入达1.54亿美元，环比减少8.1%，市场份额0.6%。

图|2024三季度全球DRAM市场份额占比

来源：与非研究院整理

3.4、国内DRAM市场规模及细分领域

得益于智能手机、电脑等消费电子设备的持续发展，尤其是高性能智能手机和电脑的应用程序对内存容量的要求日益提高，我国DRAM需求快速增长。到目前我国已是全球最大的DRAM市场，需求占全球三分之一。

据统计，2023年我国DRAM存储器市场规模为2580.1亿元，其中电脑领域DRAM存储器规模为332.1亿元，手机领域DRAM存储器规模为997.2亿元，服务器领域DRAM存储器规模为387亿元，消费电子领域DRAM存储器规模为241.2亿元，显卡领域DRAM存储器规模为191.2亿元，其他领域DRAM存储器规模为431.4亿元。这一组数据说明，当前手机领域是我国DRAM主要应用领域，占比38.65%。

图|2023年国内DRAM市场及占比

来源：与非研究院整理

3.5、利基 DRAM 市场空间

据 TrendForce 数据，2021 年利基型 DRAM 的市场规模约 90 亿美元，在总 DRAM 市场中占比约 9.5%。短期来看，三大原厂的存货需要一段时间出清，台湾产商如华邦、南亚科在 DRAM 领域深耕多年，市场份额较高，能够率先接替三大原厂的市场份额。长期来看，国产厂商的利基型 DRAM 制程逐渐成熟，能够通过国产替代获得市场份额。

图|利基型DRAM和非利基型DRAM占比

来源：与非研究院整理

四、NAND Flash

4.1、NAND Flash分类

NAND 是目前主流的闪存技术，属于非易失性存储芯片，在计算机、服务器和智能手机领域应用广泛。按单位存储比特数的不同，NAND 又可细分为 SLC、MLC、TLC 及 QLC 四种颗粒类型。

根据产品应用划分，NAND Flash 颗粒广泛应用于固态硬盘、嵌入式存储产品（eMMC）、存储卡（SD 卡）、U 盘中。

图| NAND分类

来源：CSDN博客

第一代SLC（Single-Level Cell）每单元可存储1比特数据(1bit/cell)，性能好、寿命长，可经受10万次编程/擦写循环，但容量低、成本高。

第二代MLC（Multi-Level Cell）每单元可存储2比特数据(2bits/cell)，性能、寿命、容量、成各方面比较均衡，可经受1万次编程/擦写循环。

第三代TLC（Trinary-Level Cell）每单元可存储3比特数据(3bits/cell)，性能、寿命变差，只能经受3千次编程/擦写循环，但是容量可以做得更大，成本也可以更低，是当前最普及的。

TLC又有2D-TLC与3D-TLC两种，目前市面上以3D-TLC居多。3D-TLC又再细分为32层3D-TLC、64层3D-TLC、96层3D-TLC以及最新的128层3D-TLC。三星、SK海力士等大厂纷纷向更具竞争力的超过300层、400层堆叠的3D NAND Flash迈进

第四代QLC（Quad-Level Cell）每单元可存储4比特数据(4bits/cell)，性能、寿命进一步变差，只能经受1000次编程/擦写循环，但是容量更容易提升，成本也继续降低。

来源：与非研究院整理

目前在SLC、MLC、TLC、QLC闪存颗粒中，TLC已经是主角，QLC是未来发展趋势。

4.2、全球 NAND FLASH 市场规模

根据中商产业研究院的数据，2023 年全球 NAND FLASH 市场规模约为 397.6 亿美元，预计 2024 年达到 656.1 亿美元水平，同比增长 65%，2019-2024 年期间 CAGR 为 7.4%。

图|NAND全球市场规模

来源：与非研究院整理

全球 NAND Flash 厂商主要有三星电子、铠侠、SK 海力士、西部数据、美光科技等，行业集中度较高，竞争格局较为稳定。

4.3、2024三季度全球规模和市场格局

据CFM闪存市场数据显示，2024年三季度全球NAND Flash市场规模环比增长5.7%至190.21亿美元，同比增长93.9%。DRAM市场规模环比增加10.4%至258.5亿美元。全球存储市场规模三季度环比增长8.3%至448.71亿美元。2024年前三季度，全球存储市场规模累计达1202.25亿美元，同比增长96.8%。

图|2024三季度全球NAND Flash销售额及占比

来源：与非研究院整理

三星三季度NAND Flash销售收入达62.60亿美元，环比增长1.9%，市场份额32.9%；SK海力士三季度NAND Flash销售收入达36.41亿美元，环比减少1.9%，市场份额19.1%；铠侠三季度NAND Flash销售收入达32.35亿美元，环比增长17.5%，市场份额17.0%；美光三季度（6-8月）NAND Flash销售收入达23.65亿美元，环比增长14.5%，市场份额12.4%；西部数据三季度NAND Flash销售收入达18.84亿美元，环比增长7.0%，市场份额9.9%。

4.4、SLC细分市场空间

SLC NAND 市场竞争格局分散，海外大厂腾出 SLC NAND 市场份额。高堆叠层数、大容量的 3D NAND 是闪存行业的发展趋势，未来三星、海力士、铠侠、美光等海外存储芯片巨头将逐步退出中小容量的 SLC NAND 市场，专注在 3D TLC NAND 和 3D QLC NAND 领域展开角逐，因此全球 SLC NAND 市场竞争者减员，市场空间将逐渐释放。

目前国内厂商中，SLC NAND 市场份额以中国台湾的华邦和旺宏为主，并涌现出兆易创新、东芯股份等大陆厂商占据一定的份额。随着海外巨头转战主流 NAND 市场，国内公司聚焦于中小容量通用型存储芯片的优势开始展现，未来增长空间可观。

根据 Gartner 数据，在物联网、消费电子和汽车电子等下游新兴应用场景不断丰富的带动下，2019-2024 年 SLC NAND 全球市场规模 CAGR 达到 6.8%，2024 年将达到 23.2 亿美元。由于存在不可替代的特性，未来 SLC NAND 将继续在全球 NAND 市场中占据固定份额。

不同于消费类产品，5G 通讯设备需要能实现高速且稳定可靠工作的存储芯片作为数据站点，要适应室外环境温度的多变以保持不间断工作，因此中高容量的宽温 SLC NAND 是一个理想的解决方案。根据前瞻产业研究院对 5G 新增基站的预测，2024 年 SLC NAND 通信市场规模为 4591 万美元，预计 2025/2026 年达 6294.2/7757.9 万美元，2022-2026 年 CAGR 达 57.7%。

根据美光数据，假设 L0/L1/L2/L3/L4/L5 单车的 SLC NAND 容量需求范围为 8Gb-128Gb。结合全球汽车销量及各等级车渗透率预测，2024 年车规 SLC NAND 市场规模为 4.6 亿美元，预计 2025/2027 年达 5.0/3.8 亿美元，2022-2027 年 CAGR 达 8.6%。

五、NOR Flash

NOR Flash 的应用范围很广，包括手机，PC，可穿戴电子设备，以及汽车、安防、工控、基站、物联网设备等。由于其产品特性和汽车中很多应用场景十分契合，例如中控显示屏和后视摄像头等对响应性的需求，以及汽车对零部件耐高温的需求，NOR Flash 在车规闪存中仍处于主导地位。

5.1、NOR Flash市场规模

中商产业研究报告显示，2023年全球NOR Flash市场规模22.54亿美元。且预测NOR Flash总体市场规模将在持续增长，预计2024年全球NOR Flash市场规模将达到26.99亿美元，2025年将达到34.57亿美元。

图|NOR Flash全球市场规模

来源：中金企信、与非研究院整理

根据中金企信预测，NOR Flash总体市场规模将在未来5年持续增长，2024年，全球NOR Flash市场规模将达到26.99亿美元，同比增长19.74%，2023-2028年的年均复合增长率为9.17%。

据统计，截至2022年我国NOR FLASH产量约为36.61亿片，需求量约为37.11亿片。

图|NOR中国市场规模

来源：与非研究院整理

5.2、NOR Flash 应用市场

（1）消费电子

随着苹果推出 AirPods 产品并取消有线耳机的插口，自 2019 年开始 TWS 耳机迎来了爆发增长。TWS 耳机摆脱了连接线的束缚，便携性大大提升，同时增加了各类功能（如主动降噪、手势控制等）。TWS 耳机一般采用 2Mb-256Mb 容量的 NOR Flash，中高端 TWS 耳机采用低功耗（主要为 1.8V）NOR Flash。

（2）汽车电子

NOR Flash 在汽车电子中被广泛应用，如 ADAS 系统、车载娱乐系统、智能驾驶系统及导航系统等。汽车电子对于 NOR Flash 的容量、寿命和可靠性均有极高的要求。容量方面，汽车电子中所使用的 NOR Flash 主要涵盖 128Mb～2Gb的存储范畴。使用寿命达 10 年以上，工作环境温度可达-40℃～125℃。汽车显示系统和 ADAS（高级驾驶辅助系统）是汽车电子中 NOR Flash 应用较多的系统。

2023年全球车用NOR Flash市场规模大约为6.93亿美元，预计2030年将达到15.58亿美元，2024-2030期间年复合增长率（CAGR）为11.5%。

全球车用NOR Flash核心厂商有英飞凌、旺宏电子、美光科技、华邦电子和兆易创新等，前五大厂商占有全球大约84%的份额。中国是最大的车用NOR Flash市场，占有大约32%份额，之后是北美和欧洲，分别占有25%和21%的市场份额。产品类型而言，1.8V是最大的细分，占有大约39%的份额。就下游来说，ADAS是最大的下游领域，占有51%份额。

（3）工业控制

智能电表具备综合的电能数据采集能力，包括电压、电流、有功电量、无功电量、功率等关键数据。它不仅支持预付费和远程管理，还支持远程负荷控制功能。同时，智能电表通过双向通信功能，为未来家庭自动化网络提供数据网关支持。

如国内三表市场（外加北方热表）对NOR Flash需求上升，其中基于国内最新规范的IR46智能电表，对NOR Flash的采购量会很快出现。

（4）5G 基站

NOR Flash 可在 5G 设备初始响应和启动时提供更高可靠性和更低延时的启动配置支撑。由于 5G 基站运行环境的特殊性（运行温度-40℃～105℃，至少保证 10 年以上寿命），应用在 5G 基站设备中的 NOR Flash 通常至少需满足工业级标准，对 NOR Flash 的要求需满足“高容量+高性能+高可靠性”。

（5）物联网设备

物联网设备的特点是具备网络连接功能与简单的计算能力，与手机、计算机等设备相比，一般的物联网设备对存储空间要求较低，一般在几兆（Mb）至几百兆之间。NOR Flash 主要用来存储代码及部分数据，具备随机存储、可靠性强、读取速度快及芯片内执行等特性，被认为是物联网设备代码闪存应用的首选。

5.3、市场格局

国外厂商淡出 NOR Flash 市场，本土厂商涌现抢占市场份额。根据 IC Insights 的数据，2020 年 NOR Flash 市场前四大企业占据了近 75%的市场份额。随着赛普拉斯、美光等国外企业 NOR Flash 技术接近极限，更专注于投入于车规和工控用高容量 NAND Flash 的生产，头部海外厂商将逐步放弃 NOR Flash 市场。

根据 IC Insights 的数据，2021 年，华邦电子（台）、旺宏电子（台）、兆易创新三家企业在 NOR Flash 市场的市占率合计超过 90%，此外，中国厂商中还涌现出普冉股份和恒烁股份等一批新玩家。

随着通讯、物联网、消费电子和汽车电子相关应用产品在功能上的不断丰富，下游应用产品对 NOR Flash 的容量需求逐渐提升，例如 TWS 耳机的降噪新功能和智能手表的生物识别新功能均对 NOR Flash 的容量提出了更高要求。例如，东芯股份专注于中大容量 NOR Flash，采用了主流的 ETOX 工艺，容量从 64Mb 覆盖到 1Gb，产品具有低功耗、编程速度快、适应极端温度环境、耐久性出色和数据保持时间长等性能。

由于下游新兴应用的带动，大容量 NOR Flash 正在成为新的发展趋势，根据预测 2022-2027 年 NOR Flash 在 5G 基站、车载电子、AMOLED 和 TWS 耳机上的市场规模 CAGR 分别为 48.2%14.7%/5.7%/35.3%， 2027 年市场规模分别达到 2.8/39.4/17.6/24.2 亿元。

六、EEPROM

EEPROM 是一类通用型的非易失性存储芯片，主要用于各类设备中存储小规模、经常需要修改的数据，通常可确保 100 年 100 万次擦写，容量范围介于 1Kb-2Mb 之间。EEPROM是在断电后仍能保留所存储的数据信息，相比Flash具有更高的可靠性。

EEPROM通常用于保存开发者信息、生产时间、内存信息、通信协议、既定内存频率、供电电压、供电电流、物理信息等信息，被广泛应用于家用电器、智能电表、智能家居、汽车电子等领域中。

EEPROM 按照应用领域可划分为工业级 EEPROM 和汽车级 EEPROM，其中工业级 EEPROM 主要应用于智能手机摄像头模组、液晶面板、工业控制、通讯、蓝牙模块、计算机及周边、白色家电、医疗仪器等领域；汽车级 EEPROM 则具备更可靠的性能、更强的温度适应能力和抗干扰能力，在汽车智能座舱、视觉感知、底盘与车身以及新能源汽车的三电系统等领域中得到了广泛的应用。

2023年全球电可擦除可编程只读存储器EEPROM市场规模大约为9.22亿美元，预计2030年将达到13.95亿美元，2024-2030期间年复合增长率（CAGR）为6.0%。

全球电可擦除可编程只读存储器EEPROM主要厂商包括STMicroelectronics、Microchip、聚辰半导体、ON Semiconductor、普冉半导体(上海)股份有限公司等，前五名厂商占有率约76%。亚太地区是最大的市场，份额约为78%，其次是北美和欧洲，份额分别为11%和8%。从产品类型来看，≤16Kbit是最大的细分市场，占据29%的份额。从应用来看，消费电子是最大的细分领域，占比约65%。