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(jià)格變化如何影響存儲(chǔ)器市場的發(fā)展走向。芯東西對(duì)此進(jìn)行精編，全文要點(diǎn)如下：過去一年，臺(tái)積電、三星、臺(tái)積電等全球芯片制造龍頭接連宣布巨額投資計(jì)劃。臺(tái)積電計(jì)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(jì)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(jì)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(lì)。據(jù)日經(jīng)新聞今年8月28日?qǐng)?bào)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(xiàng)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(jià)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(chǔ)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(shí)，分別達(dá)到2658億美元和1249億個(gè)的峰值

之后因存儲(chǔ)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(gè)，創(chuàng)季度歷史新高。這種勢頭在未來很可能會(huì)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(chǔ)（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?yàn)檫@個(gè)斜率與2016-2018年Q3的內(nèi)存泡沫相當(dāng)。話雖如此，存儲(chǔ)器出貨額不會(huì)無限增長，預(yù)計(jì)會(huì)在某個(gè)時(shí)刻供過于求，達(dá)到峰值，隨后等待著他們的，則可能是存儲(chǔ)器價(jià)格暴跌和隨后的市場不景氣。那么，主導(dǎo)存儲(chǔ)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(chǔ)器市場的急劇增長由DRAM引起。這是因?yàn)?，?020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(chǔ)器出貨量非常相似。

那么DRAM出貨量為何會(huì)飆升呢？從2010年到2018年前后，DRAM出貨量一直保持在40億個(gè)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(gè)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(shí)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(dòng)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(duì)平穩(wěn)不是存儲(chǔ)市場快速擴(kuò)張主因

我們?cè)賮砜纯碞AND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(chǔ)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(shí)現(xiàn)3D化。為了增加存儲(chǔ)容量，3D NAND采用了存儲(chǔ)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(chǔ)泡沫的2018年Q3達(dá)到約30億個(gè)，但隨后在2019年Q1下降至22億個(gè)，又在2019年Q4恢復(fù)到30億個(gè)。然后受新冠肺炎疫情影響，它在2020年Q2減少到約26億個(gè)，之后開始穩(wěn)步回升，在2021年Q2創(chuàng)下約33億個(gè)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(gè)上升到55億個(gè)以上，而NAND出貨量僅從30億個(gè)上升到33億個(gè)。因此，可以說存儲(chǔ)器市場迅速崛起的主要源頭是DRAM，而不是NAND。DRAM現(xiàn)貨價(jià)變化如何影響存儲(chǔ)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(chǔ)器市場的急劇擴(kuò)張有關(guān)。那么，這與DRAM價(jià)格的有多大關(guān)系呢？下面，我們來對(duì)DRAM的現(xiàn)貨價(jià)和合約價(jià)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(jià)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(shí)，集成度高的價(jià)格更高。接下來，將2020年12月31日的DRAM價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)化為“1”，觀察各種DRAM價(jià)格的變化。到2021年3~4月，兩種DDR3_2Gb DRAM價(jià)格上漲了2.4-2.5倍以上。其次價(jià)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(jià)格上漲了約1.4~1.5倍。簡而言之，在DRAM現(xiàn)貨價(jià)格中，傳輸速率低、集成度不高的傳統(tǒng)DRAM價(jià)格一路高漲。從DRAM合約價(jià)的變化也可以看出這個(gè)趨勢。傳統(tǒng)DRAM現(xiàn)貨價(jià)和合約價(jià)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(jià)變化。與現(xiàn)貨價(jià)格類似，其價(jià)格按DDR2、DDR3、DDR4的順序上漲，如果DDR相同，集成度越高，價(jià)格越高。

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

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

也許價(jià)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(jià)格飆漲。

這個(gè)推論可以從下面的事件中得到證實(shí)。首先，我們?cè)賮砜纯瓷厦孢@張圖，一直上漲的傳統(tǒng)DRAM現(xiàn)貨價(jià)格從7月左右開始下跌。此時(shí)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(duì)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(jià)還在上漲，這一推論是否正確還有待驗(yàn)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(huì)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(jià)和合約價(jià)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(duì)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(jià)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(gè)原因是DRAM出貨量的增加。

那么DRAM價(jià)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(jià)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(huì)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(gè)增加到55.29億個(gè)（1.13倍）

• 主流的DDR4_8G合約價(jià)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(jià)系數(shù) 1.44）= 1.62