導語
自(zì)文(wén)明(míng)誕生以來(lái)，數據、信息存儲一直是社會(huì)發展的基石，從(cóng)龜甲獸骨、竹簡、書本到(dào)磁帶、光盤，對(duì)存儲容量更大(dà)、讀寫速度更快(kuài)的信息存儲介質的追求從(cóng)未停止。
現(xiàn)代數字存儲分爲磁性存儲、光學存儲、半導體存儲三類，信息時(shí)代數據量的爆發式增長使得存儲量更大(dà)，且能(néng)夠直接與邏輯電路連接的半導體存儲迅速發展，存儲芯片成爲應用(yòng)最廣、市場規模最大(dà)的存儲器件。
本篇文(wén)章将帶大(dà)家将視(shì)線從(cóng)邏輯芯片轉到(dào)存儲芯片，詳細了(le)解幾種重要類型的存儲芯片與國内存儲芯片龍頭企業兆易創新。
什(shén)麽是存儲芯片
世界半導體貿易統計(jì)組織（WSTS）将所有半導體按照結構功能(néng)劃分爲集成電路、分立器件、光電子器件與傳感器四大(dà)類。
集成電路簡稱IC（Integrated Circuit），是采用(yòng)一定的工(gōng)藝，把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容等元件集成在半導體晶圓上(shàng)，成爲具有所需電路功能(néng)的微型結構，占全球半導體市場份額的83%。
集成電路可進一步細分爲承擔計(jì)算(suàn)功能(néng)的邏輯芯片、承擔存儲功能(néng)的存儲芯片，承擔傳輸與能(néng)源供給功能(néng)的模拟芯片以及将運算(suàn)、存儲等功能(néng)集成于一個芯片之上(shàng)的微控制單元（MCU），它們的市場份額分别占到(dào)半導體總體市場份額的28.22%、27.39%、13.28%、14.11%，邏輯芯片與存儲芯片占比較高(gāo)。
非集成電路半導體元件（分立器件、光電子器件、傳感器）的市場份額占半導體總體市場份額的17%，我們也(yě)會(huì)在在系列後續文(wén)章中詳細介紹。
數據來(lái)源：WSTS、大(dà)象研究院整理(lǐ)
存儲芯片是半導體的一大(dà)重要分支，2020年存儲芯片的市場規模約占半導體總市場規模的22.41%，存儲芯片可按數據是否易失分爲非易失性存儲芯片與易失性存儲芯片.
易失性存儲芯片可分爲動态随機訪問存儲器（DRAM）與靜态随機訪問存儲器（SRAM），非易失性存儲器則可分爲NOR FLASH與NAND FLASH與隻讀存儲器。根據IC insights的統計(jì)數據，2021年以以銷售額口徑計(jì)算(suàn)的市場規模NAND FLASH占比爲56%，DRAM爲41%，其它爲3%。
DRAM
DRAM（Dynamic Random Access Memory）是易失性存儲器的重要分支，易失性存儲器的特點是斷電丢失數據，例如我們平時(shí)使用(yòng)word或excel時(shí)如果沒有點保存，突然關機或斷電後再重啓時(shí)文(wén)件便會(huì)丢失，就是因爲我們沒點保存時(shí)數據是存儲在電腦(nǎo)内存中，隻有我們點擊保存後，數據才會(huì)保存在硬盤中，而電腦(nǎo)内存使用(yòng)的就是DRAM。
有小(xiǎo)夥伴疑惑爲什(shén)麽在有了(le)硬盤的基礎上(shàng)還會(huì)有内存，内存的意義在于如果計(jì)算(suàn)機的每一次運算(suàn)都需要直接從(cóng)硬盤中抓取數據，會(huì)極大(dà)降低(dī)計(jì)算(suàn)機的運行效率。
易失性存儲器斷電丢失數據的根本原因在于其存儲方式，DRAM的每一個bit cell（存儲單元）由一個電容與一個晶體管兩個元器件組成，晶體管起開(kāi)關作(zuò)用(yòng)，DRAM的存儲原理(lǐ)是通過電容充放(fàng)電後的電勢高(gāo)低(dī)代表0和(hé)1，從(cóng)而起到(dào)存儲功能(néng)，而電容在斷電的情況下(xià)會(huì)漏電，存儲信息會(huì)因爲電容的漏電而無法識别。
DRAM所使用(yòng)的電容容量極小(xiǎo)，電子僅能(néng)保存幾毫秒的時(shí)間，爲了(le)使電子不丢失，每隔幾毫秒就要充電刷新一次，這(zhè)就是DRAM名稱中動态（Dynamic）的由來(lái)，而另一種無需頻繁充電刷新的易失性存儲器則被稱爲SRAM。
雖然DRAM具有斷電丢失數據的缺點，但(dàn)由于讀寫速度較快(kuài)被應用(yòng)于PC機的内存、智能(néng)手機、服務器。2020年DRAM下(xià)遊需求中，智能(néng)手機、服務器、PC機占39.7%、34.9%與12.6%，三者合計(jì)90%。SRAM的讀寫速度更快(kuài)，但(dàn)價格較高(gāo)，可用(yòng)于容量要求較小(xiǎo)但(dàn)讀寫速度要求更高(gāo)的高(gāo)速緩沖存儲器如CPU緩存。
全球DRAM産品目前由三星、SK海力士與美(měi)光壟斷，三者市場份額占到(dào)95%，三星于2020年上(shàng)半年完成10nm制程DRAM的出貨，爲業内最高(gāo)水(shuǐ)平。國内DRAM領域代表企業有長鑫存儲（IDM）與兆易創新（fabless），兆易創新2021年首款DRAM芯片實現(xiàn)量産，主要面向工(gōng)控等利基市場，長鑫存儲的工(gōng)藝制程正處于16nm-19nm階段，相比三巨頭落後約4年-5年。
FLASH：便攜式設備存儲主力
相對(duì)于DRAM在易失性存儲器中的地位，FLASH則是非易失性存儲器最重要的分支，非易失性存儲器的特點是斷電不失數據，這(zhè)使得FLASH能(néng)夠在沒有電流供應的條件下(xià)長久地保存數據。我們電腦(nǎo)中的硬盤所用(yòng)的存儲芯片就是FLASH。
FLASH的unit cell（存儲單元）是一個含有源極、漏極與栅極的三端器件。
在向栅極施加正向偏壓時(shí)，電子在隧穿效應下(xià)從(cóng)隧穿層進入浮栅存儲起來(lái)，阈值電壓較高(gāo)，對(duì)應邏輯爲0。
在向栅極施加負向偏壓時(shí)，浮栅中的電子退出隧穿層，阈值電壓較小(xiǎo)，對(duì)應邏輯爲1，這(zhè)個過程就就完成了(le)信息的存儲。
即使電流消失，阻擋層與隧穿層也(yě)能(néng)保證浮栅中的電子不丢失，從(cóng)而保證數據的完整性。
FLASH相比DRAM的優點在于斷電不失數據，且成本較低(dī)，缺點在于由于每一次寫入數據均需要擦除一次，使得寫入速度慢于DRAM。
FLASH存儲芯片可進一步細分爲NOR FLASH與NAND FLASH，NAND的擦除操作(zuò)簡便，而NOR則要求在進行擦除前先要将每一個存儲單元均寫入數據，然後才能(néng)做擦除，因此NAND的寫入速度相比NOR更快(kuài)。
DRAM、NAND FLASH/NORFLASH三類存儲芯片對(duì)比
| DRAM | NAND FLASH | NOR FLASH |
成本 | 高(gāo) | 低(dī) | 中 |
讀取速度 | 快(kuài) | 慢 | 中 |
寫入速度 | 快(kuài)（無需擦除） | 中 | 低(dī) |
容量 | 低(dī) | 高(gāo) | 中 |
市場份額 | 56% | 41% | 2% |
NOR主要應用(yòng)于早期電腦(nǎo)與老(lǎo)式功能(néng)機，這(zhè)些(xiē)設備存儲器的主要需求在于讀取系統程序，讀取速度快(kuài)的NOR占優，但(dàn)随着智能(néng)手機的不斷發展，NAND寫入速度快(kuài)的優勢顯現(xiàn)，NOR的市場規模不斷萎縮，直到(dào)2016年後TWS耳機的興起NOR才逐漸走出谷底。
NAND近年來(lái)需要關注的技術變革爲3D堆疊技術的應用(yòng)，不同于以往将存儲單元直接平鋪電路闆上(shàng)，而是像建高(gāo)樓一樣，将存儲單元層層平鋪3D NAND将思路從(cóng)提高(gāo)制程工(gōng)藝轉到(dào)在一定面積堆疊更多的存儲單元以提高(gāo)容量。
全球NAND FLASH芯片目前由三星、铠俠、SK海力士、西部數據與美(měi)光壟斷，CR5達到(dào)90%以上(shàng)。國内NAND領域龍頭企業爲長江存儲，長江存儲采用(yòng)設計(jì)、制造、封測一體化的IDM模式，于2020年成功研發中國首款128層3D NAND閃存，并于2021年下(xià)半年實現(xiàn)量産，當前三星、美(měi)光、SK海力士等第一梯隊廠(chǎng)商正在研發176層3D NAND閃存。NOR相比NAND市場規模較小(xiǎo)，因此實力較強的存儲芯片廠(chǎng)商往往放(fàng)棄這(zhè)一領域，爲國内企業留出了(le)一定的空(kōng)間，台灣企業旺宏電子、華邦電子與大(dà)陸企業兆易創新的市場份額合計(jì)占到(dào)70%，兆易創新的市場份額約20%。
相關領域龍頭企業
兆易創新爲我國存儲芯片龍頭企業，成立于2005年，目前主要業務爲存儲芯片、微控制單元與傳感器的研發生産銷售。産品涵蓋消費電子、個人電腦(nǎo)、汽車電子與工(gōng)控設備領域。半導體産業晶圓廠(chǎng)的投資巨大(dà)，存儲芯片的标準化程度相較邏輯芯片更高(gāo)，存儲芯片呈現(xiàn)一定的大(dà)宗商品特征，周期性強。公司不斷進行多賽道(dào)多産品的拓展，2008年介入NOR FLASH領域，2016年MCU産品開(kāi)始産生收入，2019年開(kāi)始傳感器與DRAM業務，在發展順利的前提下(xià)能(néng)夠實現(xiàn)不同階段産品交替爆發貢獻收入，對(duì)沖行業的周期性，提升公司的抗風(fēng)險能(néng)力。存儲芯片是公司目前收入貢獻最大(dà)的部分，公司爲全球市占率第三的NOR FLASH企業，DRAM業務則分爲公司自(zì)有品牌的DRAM産品與代銷長鑫存儲的DRAM産品。公司的微控制單元（MCU）爲國内32位通用(yòng)MCU領域的主流産品（系列後續有MCU專題），目前已應用(yòng)于家電與工(gōng)控領域，車規級MCU流片已完成，有望于年中量産，值得關注。傳感器業務來(lái)源于公司對(duì)生物識别傳感器企業思立微的收購，思立微的指紋識别芯片市場份額爲全球第三，觸控芯片市場份額也(yě)達到(dào)全球第四。
公司主要财務數據
2016年-2020年公司營收構成（億元）
公司20年與21年上(shàng)半年營收均呈現(xiàn)爆發式增長，增速分别達到(dào)40.4%與119.6%，公司業績爆發的兩大(dà)推動力分别是TWS耳機銷量的增長與疫情期間海外(wài)龍頭的産能(néng)緊張。相比存儲芯片，MCU的毛利率較高(gāo)，原因在于存儲芯片中含有代銷的長鑫DRAM産品，公司2021年向MCU大(dà)量傾斜産能(néng)，使得MCU2021年上(shàng)半年增長226.67%，MCU業務占比大(dà)幅提升，成爲強勁的第二增長曲線。
數據來(lái)源：公司年報(bào)
2016年-2021年上(shàng)半年公司資産堆積圖（億元）
數據來(lái)源：公司年報(bào)
兆易創新采用(yòng)Fabless模式，專注于産品設計(jì)與營銷環節，晶圓制造與封裝測試則外(wài)包專門(mén)的晶圓制造廠(chǎng)與封測廠(chǎng)，因此公司的資産構成中貨币資金(jīn)、存貨與其它權益工(gōng)具投資占比較大(dà)，三者2021年上(shàng)半年在總資産中占63%。輕資産模式下(xià)公司無需較大(dà)的資本開(kāi)支，因此在技術、規模大(dà)大(dà)落後于三星、美(měi)光、SK海力士的前提下(xià)毛利率還能(néng)高(gāo)于三巨頭，使公司能(néng)在研發投入更多資源，資本開(kāi)支較少也(yě)使得公司償債壓力較小(xiǎo)，資産負債率常年在10%-15%。公司2017年其它權益工(gōng)具投資（2018年前爲可供出售金(jīn)融資産）突增的原因在于公司入股晶圓制造廠(chǎng)商中芯國際與半導體設備廠(chǎng)商屹唐半導體。19年商譽突增的原因在于收購傳感器龍頭企業思立微，且合并成本大(dà)于其可辨認淨資産，商譽突增帶來(lái)一定的減值風(fēng)險，但(dàn)占淨資産比例不到(dào)10%，風(fēng)險可控。2016年-2020年公司研發支出（億元）及研發支出占營收比例（%）
公司研發支出占收入比例不斷上(shàng)升，由2016年的6.87%上(shàng)升至2020年的12.03%，研發支出的年複合增長率超過50%。研發支出大(dà)多以費用(yòng)化處理(lǐ)，影響當期利潤，2020年研發支出資本化率超爲7.98%，公司淨利潤的含金(jīn)量高(gāo)。公司研發支出的快(kuài)速增長源于研發人員數量的快(kuài)速增加，2020年公司研發人員數量占比已超過70%。2016年-2020年公司研發人員(個)與研研發人員占比（%）
數據來(lái)源：公司年報(bào)