半導(dǎo)體瘋狂擴(kuò)產(chǎn)面臨隱憂！存儲器漲勢反轉(zhuǎn)，或迎價格暴跌

編譯 |  ZeR0
編輯 |  漠影
編者注：本文作者湯之上隆先生為日本精密加工研究所所長，曾長期在日本制造業(yè)的生產(chǎn)第一線從事半導(dǎo)體研發(fā)工作，2000年獲得京都大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位，之后一直從事和半導(dǎo)體行業(yè)有關(guān)的教學(xué)、研究、顧問及新聞工作者等工作，曾撰寫《日本“半導(dǎo)體”的失敗》、《“電機(jī)、半導(dǎo)體”潰敗的教訓(xùn)》、《失去的制造業(yè)：日本制造業(yè)的敗北》等著作。本文是湯之上隆先生近日發(fā)表于eetimes.jp上的一篇長文，系統(tǒng)分析了在不穩(wěn)定的供應(yīng)鏈背景下，世界各地掀起的半導(dǎo)體投資熱潮可能將伴隨著潛在危機(jī)，以及DRAM和NAND出貨額、出貨量及價格變化如何影響存儲器市場的發(fā)展走向。芯東西對此進(jìn)行精編，全文要點如下：過去一年，臺積電、三星、臺積電等全球芯片制造龍頭接連宣布巨額投資計劃。臺積電計劃未來三年投資1000億美元（折合6436億人民幣），三星電子未來三年計劃投資240萬億韓元（折合1.3萬億人民幣），不過半導(dǎo)體業(yè)務(wù)具體占比未知。英特爾宣布未來10年將在歐洲投資800億歐元（折合5979億人民幣）。各國也提供補(bǔ)貼來支持這些公司的資本投資。比如美國擬撥款520億美元加強(qiáng)其本土半導(dǎo)體制造能力，歐盟17國簽署萬億半導(dǎo)體計劃，韓國建立“K-半導(dǎo)體戰(zhàn)略”概念提供稅收優(yōu)惠等激勵。據(jù)日經(jīng)新聞今年8月28日報道，2021年10家主要半導(dǎo)體廠商的資本投資總額將超過6800億人民幣。SEMI的一項調(diào)查顯示，從2021年到2022年，已確認(rèn)的半導(dǎo)體工廠開工數(shù)量將達(dá)到29家。在湯之上隆看來，這種反常的資本投入和工廠林立的現(xiàn)象，就像是被“花衣魔笛手”操縱的老鼠，一步步走向懸崖，懸崖底部等待著的是半導(dǎo)體價格暴跌，以及接下來的半導(dǎo)體大蕭條。

半導(dǎo)體產(chǎn)量大幅增長，誰引領(lǐng)了存儲市場的快速擴(kuò)張？

各大半導(dǎo)體廠商已投資逾6800億人民幣，29家工廠的建設(shè)已經(jīng)開始，但這些工廠的半導(dǎo)體量產(chǎn)似乎最早要到2022年下半年，正常情況下要到2023年才能完成。然而，有跡象表明，全球半導(dǎo)體產(chǎn)量已經(jīng)開始大幅增加。如下圖所示，全球半導(dǎo)體季度出貨額和出貨量在2018年Q3內(nèi)存泡沫破滅時，分別達(dá)到2658億美元和1249億個的峰值

之后因存儲器市場不景氣，出貨額和出貨量有所下滑，但在2020年Q2之后大幅回升。隨后，2021年Q2出貨額達(dá)2894億美元，出貨量1336億個，創(chuàng)季度歷史新高。這種勢頭在未來很可能會持續(xù)下去。接下來，讓我們看看半導(dǎo)體類型劃分的季度出貨量。2021年Q2，邏輯半導(dǎo)體為363億美元，包括處理器和微控制器在內(nèi)的Mos Micro為189億美元，模擬半導(dǎo)體為178億美元，均創(chuàng)下季度新高。

另一方面，包括DRAM和NAND閃存在內(nèi)的半導(dǎo)體存儲（Mos Memory）的出貨額并未超過2018年Q3的峰值（441億美元）。但從2020年Q4到2021年Q2出貨量的急劇上漲，不免令人心生恐懼，因為這個斜率與2016-2018年Q3的內(nèi)存泡沫相當(dāng)。話雖如此，存儲器出貨額不會無限增長，預(yù)計會在某個時刻供過于求，達(dá)到峰值，隨后等待著他們的，則可能是存儲器價格暴跌和隨后的市場不景氣。那么，主導(dǎo)存儲市場快速擴(kuò)張的主角是DRAM、NAND，還是兩者兼而有之？本文嘗試進(jìn)行這種分析。

DRAM出貨量急劇上漲今年Q2達(dá)歷史新高

下圖顯示了DRAM季度出貨額和出貨量的變化。

湯之上隆判斷存儲器市場的急劇增長由DRAM引起。這是因為，從2020年Q4到2021年Q2，DRAM的出貨量開始呈現(xiàn)近乎垂直的趨勢。這與下圖中的存儲器出貨量非常相似。

那么DRAM出貨量為何會飆升呢？從2010年到2018年前后，DRAM出貨量一直保持在40億個左右，但從2019年Q3左右開始大幅增加，2021年Q2達(dá)到55.3億個的歷史新高。湯之上隆認(rèn)為，造成這種情況的原因如下：2012年以來，DRAM廠商實際上集中在三星、SK海力士和美光科技三家公司，并通過暗中達(dá)成一致意見進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)整，保持出貨量在一定水平。不過，隨著DRAM主戰(zhàn)場從2019年下半年開始從移動端轉(zhuǎn)移到服務(wù)器端，上述三大廠商放棄了暗中串通，重新展開競爭。結(jié)果，三家公司都增加了出貨量，導(dǎo)致世界范圍內(nèi)DRAM出貨量急劇上漲。除了這三大DRAM廠商的競爭之外，新冠肺炎疫情的影響也應(yīng)涉及其中。NAND出貨量變化相對平穩(wěn)不是存儲市場快速擴(kuò)張主因

我們再來看看NAND季度出貨額和出貨量變化。自2000年以來，NAND出貨量幾乎呈線性增長，但這一增長到2016年后停止了。湯之上隆認(rèn)為，這是由于NAND從2D到3D的轉(zhuǎn)變。在2D上，存儲單元已經(jīng)小型化，芯片尺寸也已經(jīng)變得更小。因此，芯片進(jìn)一步微縮后，1片晶圓上能獲得的NAND數(shù)量也隨之增加

但從2016年開始，NAND實現(xiàn)3D化。為了增加存儲容量，3D NAND采用了存儲單元垂直堆疊的方式，因而芯片尺寸基本不變。故湯之上隆認(rèn)為自2016年NAND走向3D化，其出貨量已趨于平穩(wěn)。NAND出貨量在存儲泡沫的2018年Q3達(dá)到約30億個，但隨后在2019年Q1下降至22億個，又在2019年Q4恢復(fù)到30億個。然后受新冠肺炎疫情影響，它在2020年Q2減少到約26億個，之后開始穩(wěn)步回升，在2021年Q2創(chuàng)下約33億個的歷史新高。也就是說，在疫情爆發(fā)前后，DRAM出貨量從大約40億個上升到55億個以上，而NAND出貨量僅從30億個上升到33億個。因此，可以說存儲器市場迅速崛起的主要源頭是DRAM，而不是NAND。DRAM現(xiàn)貨價變化如何影響存儲器市場？

從當(dāng)前分析來看，DRAM出貨量的增加與2020年Q4-2021年Q2存儲器市場的急劇擴(kuò)張有關(guān)。那么，這與DRAM價格的有多大關(guān)系呢？下面，我們來對DRAM的現(xiàn)貨價和合約價進(jìn)行分析。首先，下圖顯示了2020年12月31日至2021年9月17日期間各種DRAM的現(xiàn)貨價格。這里DDR是Double Data Rate的縮寫，表示DRAM規(guī)格，DDR3的傳輸速率是DDR2的2倍，DDR4的傳輸速率是DDR3的2倍。

從上圖可以看出，DDR4 DRAM比DDR3更貴，同一DRAM規(guī)格時，集成度高的價格更高。接下來，將2020年12月31日的DRAM價格標(biāo)準(zhǔn)化為“1”，觀察各種DRAM價格的變化。到2021年3~4月，兩種DDR3_2Gb DRAM價格上漲了2.4-2.5倍以上。其次價格上漲的兩款DDR3_4G，漲幅在1.9~2倍以上，兩款DDR4_4G緊隨其后，漲幅在1.8~1.9倍。

另一方面，集成度最高的16G在3月份左右上漲了1.2倍左右，其次的兩種DDR4_8G價格上漲了約1.4~1.5倍。簡而言之，在DRAM現(xiàn)貨價格中，傳輸速率低、集成度不高的傳統(tǒng)DRAM價格一路高漲。從DRAM合約價的變化也可以看出這個趨勢。傳統(tǒng)DRAM現(xiàn)貨價和合約價都在上漲

下圖顯示了2020年9月至2021年8月各種DRAM的合約價變化。與現(xiàn)貨價格類似，其價格按DDR2、DDR3、DDR4的順序上漲，如果DDR相同，集成度越高，價格越高。

接下來，我們將2020年12月的合約價標(biāo)準(zhǔn)化為“1”，并查看了各種DRAM價格的變化，結(jié)果顯示價格從高到低依次是DDR3_2G、DDR2_512M、DDR2_1G、DDR3_1G，價格從高到低。另一方面，兩款DRAM集成度最高的DDR4_8G的漲價幅度最低。

換句話說，無論是現(xiàn)貨價還是合約價，傳統(tǒng)DRAM價格都在上漲，而集成度高的DRAM價格并沒有上漲那么多。為什么會發(fā)生這樣的事情呢？新冠肺炎疫情催化傳統(tǒng)DRAM價格飆漲

也許價格大幅上漲的傳統(tǒng)DRAM主要應(yīng)用于家用電器產(chǎn)品等領(lǐng)域。新冠肺炎疫情迫使人們呆在家里。結(jié)果，為了在家里更舒適地生活，人們就在網(wǎng)購家電產(chǎn)品，這些家電產(chǎn)品不需要高傳輸速率、高集成度的DRAM，因此，市場上很少出現(xiàn)的傳統(tǒng)DRAM價格飆漲。

這個推論可以從下面的事件中得到證實。首先，我們再來看看上面這張圖，一直上漲的傳統(tǒng)DRAM現(xiàn)貨價格從7月左右開始下跌。此時全球都在推進(jìn)新冠肺炎疫苗接種，封鎖也被逐漸解除。因此，對新冠肺炎疫情的需求可能曾經(jīng)收斂。不過傳統(tǒng)DRAM的合約價還在上漲，這一推論是否正確還有待驗證。下圖顯示了集成度不同的每月DRAM出貨量。DRAM每隔3-4年就會被集成度最高的產(chǎn)品所取代。目前主流的DRAM是4G以上的8G或16G。由于現(xiàn)貨價和合約價漲幅較大的2G在2013年見頂，1G在2010年達(dá)到峰值，512M在2008年左右達(dá)到峰值，因此，市場上DRAM的絕對數(shù)量很少。稀有的DRAM因突發(fā)的新冠肺炎疫情而變得必要，所以價格上漲超2倍。

DRAM出貨額上漲背后，兩大因素雙重作用

再回到下圖中從2020年Q4到2021年Q1 DRAM出貨額的快速增長。其快速增長的第一個原因是DRAM出貨量的增加。

那么DRAM價格上漲的影響有多大？從下圖中按集成度劃分的DRAM出貨量可以看出，目前生產(chǎn)的DRAM大部分是4G、8G和16G。

由下圖可見，高集成度DRAM（例如8G）的合約價上漲了1.44倍

我們來算一下為什么DRAM出貨量從2020年Q4到2021年Q2會快速增長。

• DRAM出貨額從149.86億美元增至235.3億美元（1.57倍）

• DRAM出貨量從48.88億個增加到55.29億個（1.13倍）

• 主流的DDR4_8G合約價從2.85美元漲至4.1美元（1.44倍）

• （出貨量系數(shù) 1.13）x（漲價系數(shù) 1.44）= 1.62