（报告出品方/作者：中泰证券，王芳、杨旭、赵晗泥）
1、利基 DRAM 主要产品，全球市场超 70 亿美金1.1 DDR3 隶属利基 DRAM，十五年发展历经辉煌与没落
存储是半导体第二大细分品类，周期波动性最强，历史成长性最好。 1）市场规模：2021/2020/2019 年全球存储市场规模为 1534/1175/1064 亿美金，占半导体规模的比例为 28%/27%/26%，是全球第二大细分品类。 2）周期波动：存储的周期性与全球半导体整体周期性走势一致，但波动 性远大于其他细分品类。 3）成长性：2002-2021 年、2011-2021 年、2016-2021 年存储 CAGR 分别 为 9.5%、9.7%、14.9%，均为半导体成长性最优细分产品，且近 5 年增 速显著高于近十年和近二十年增速，成长性显著提升。
DRAM 是存储器第一大市场，周期波动性最强，历史成长性最优。 1）市场规模：2021/2020/2019 年全球 DRAM 市场规模为 930/643/625 亿美金，占存储的比例为 61%/55%/59%，是存储第一大细分品类。 2）周期波动：DRAM>NAND>Nor 及其他，DRAM 周期波动性大于存储平均水 平，是存储细分市场中周期性波动最大细分市场。 3）成长性：从 2009-21 年、2011-21 年、2016-21 年存储器各细分品类 CAGR 看，DRAM>NAND>Nor 及其他，DRAM 成长性大于存储平均水平，且近 5 年增速显著高于近十年增速，成长性显著提升。
DRAM 属于半导体存储器，是易失性存储器的一种，主要用于电子设备 的内存。半导体存储器分为非易失性存储器和易失性存储器，非易失性 存储器在断电时仍然可以保存数据，包括 NAND Flash、NOR Flash 等， 易失性存储器在断电状态下数据会丢失，包括动态随机存储器（DRAM） 和静态随机存储器（SRAM）。在易失性存储器中，DRAM 和 SRAM 的 应用场景各有不同。SRAM 的读写速度在所有的存储器中最快，但同时 制造成本高，常用于对容量要求较小的高速缓冲存储器，如 CPU 的一 级、二级缓存等。DRAM 利用电容储存电荷的多少存储数据，需要定时 刷新电路克服电容的漏电问题，读写速度比 SRAM 慢，但快于所有的只 读存储器（ROM），且集成度高、功耗低、体积小，制造成本低，常用于容量较大的主存储器，如计算机、智能手机、服务器的内存等。除半 导体存储器外，按照存储介质的不同，存储器还包括光学存储器和磁性 存储器。光学存储器根据激光等特性进行数据存储，常见的有 DVD、 CD 等，磁性存储器利用磁性特征进行数据存储，常见的有磁盘、软盘 等。
同步 DRAM 速度更快，替代异步 DRAM。按照 RAM 和 CPU 是否同频，DRAM 可分为同步 DRAM（Synchronous DRAM，简称 SDRAM）和异步 DRAM （Asynchronous DRAM）。在异步 DRAM 中，CPU 与 RAM 之间没有公共的时 钟信号，当 RAM 不能及时提供数据时，CPU 需等待内存数据，这严重影 响性能。为解决该问题，同步 DRAM 应运而生，在 RAM 中加入时钟输入引 脚，使得 CPU 与 RAM 之间有公共的时钟信号、实现同步，此时 CPU 无需 等待数据，读写速度加快、数据的传输效率大幅提升。异步 DRAM 通常适 用于低速存储系统，但不适用于现代高速存储系统，在 1996-2002 年期 间，同步 DRAM 逐步取代了异步 DRAM，逐步占领了内存市场。
同步 DRAM 不断迭代，新 DDR 逐步替换老 DDR 是行业规律。根据时钟边 沿读取数据，同步 DRAM 分为 SDR（Single Data Rate）和 DDR(Double Data Rate)技术，在 2003 年之后，SDR SDRAM（有时也简称为 SDRAM）逐渐 被存取速度更快的 DDR SDRAM 取代。DDR SDRAM 已经发展至第五代，分 别是：第一代 DDR SDRAM，第二代 DDR2 SDRAM，第三代 DDR3 SDRAM，第 四代 DDR4 SDRAM，第五代 DDR5 SDRAM。每一次迭代，基本都能实现芯片 性能翻倍，当新一代性能更好的 DDR 出现时，老一代 DDR 会逐渐被替代。
代数越高，功耗越低，传输速率和理论容量越高，每一代较前一代性能 翻倍。相较 1997 年发布的 SDR SDRAM，后面每一代 DDR SDRAM 在功耗、 容量和传输速率上都不断改进，顺应电子设备大容量、省电、低功耗的 发展趋势。其中，容量提升是来自芯片集成度的提高，传输速率的提升 主要是来自预取倍数的增加。1）功耗方面，从 SDR 支持的 3.3V 降低到 DDR5 的 1.1V，功耗降低 67%。2）容量方面，随着芯片制程的缩小，存 储器的集成度提高，DDR5单颗密度将从8GB起步，理论密度最高可达64GB， 是 SDR 单颗容量的 8 倍不止。3）传输速率方面，通过增加预取倍数、Bank Group、DDR 等技术，DDR5 可以轻松实现 4266MT/s 的高运行速率，最高 运行速率可达 6400MT/s，是 SDR 的 40 倍。
技术实现路径：内部时钟频率提升不大，每一代主要通过翻倍预取来实 现数据的传输速度的提升。DDR 中有两个时钟频率，一个是内部时钟频 率（也称为核心频率），是内存收到指令到将数据的传输到 I/O 接口上所 需要的反应速度，这主要由存储单元内部的电容、晶体管、放大器等微 观结构决定，提升难度大，所以从 SDR 到 DDR5，内部时钟频率虽有提升 但提升幅度不大；另一个是外部时钟频率（也称为 I/O 时钟频率），外部 时钟频率在核心时钟频率的基础上，通过翻倍预取提高速度。
1）SDR SDRAM：在一个时钟周期里只在上升沿传输数据，所以 SDR 也叫 Single Data Rate SDRAM，此时数据的传输速率的提升主要是靠提升内 部时钟频率。
2）DDR1 SDRAM：内部时钟频率提升难度大,因此通过在时钟周期的上升 沿和下降沿各输出一次数据，相当于在一个时钟周期需要预取 2 倍数据， 即每当读取一笔数据的时候，都会一共读取 2 笔的数据。因此在内部时 钟频率不变的情况下，DDR1 的数据的传输速率实现翻倍。
3）DDR2 SDRAM：预取 4 倍数据，数据的传输速率达到内部时钟频率的 4 倍，较 DDR1 提升 2 倍。
4）DDR3 SDRAM：预取 8 倍数据，此时数据的传输速率达到内部时钟频率 的 8 倍，较 DDR2 提升 2 倍。
5）DDR4 SDRAM：标准型 DDR 的总线位宽是 64bit，若进行 16 倍预取， 总共有 128Byte 的数据，超过了目前主流处理器的 Cacheline size（用 于处理器缓存的基本数据单元）64Byte 的数据通道，由于 Cacheline 的 限制，DDR4 没有将预取加倍，而是使用 Bank Group 技术，通过两个不 同 Bank Group 的 8 倍预取来拼凑出一个 16 倍的预取，当 DRAM 获得了两 笔数据的读命令，并且这两笔数据的内容分布在不同的Bank Group中时， 由于每个 Bank Group 可以独立完成读取操作，两个 Bank Group 几乎可 以同时准备好这两笔 8 倍数据。然后这两笔 8 倍数据被拼接成 16 倍的数 据，数据的传输速度达到内部时钟频率的 16 倍，较 DDR3 提升 2 倍。
6）DDR5 SDRAM：在 Bank Group 技术的基础上，使用通道拆分技术增加 预取倍数，将 64 位的总线分成 2 个独立的 32 位通道，此时每个通道都 只提供 32bit 数据，将预取增加到 16 倍，仍然保证了 Cacheline 的大小 还是 64Byte。通道拆分带来的 16 倍预取，叠加 Bank Group 增加的 2 倍， 数据的传输速率达到内部时钟频率的 32 倍，较 DDR4 又提升 2 倍。
按照应用场景，DRAM 分成标准 DDR、LPDDR、GDDR 三类。JEDEC（固态技 术协会，微电子产业的领导标准机构）定义并开发了以下三类 SDRAM 标 准，以帮助设计人员满足其目标应用的功率、性能和尺寸要求。 1）标准型 DDR：Double Data Rate SDRAM，针对服务器、云计算、网络、 笔记本电脑、台式机和消费类应用程序，允许更宽的通道宽度、更高的 密度和不同的外形尺寸。 2）LPDDR：Low Power Double Data Rate SDRAM，针对尺寸和功率非常 敏感的移动和汽车领域，有低功耗的特点，提供更窄的通道宽度。 3）GDDR：Graphics Double Data Rate SDRAM，适用于具有高带宽需求 的计算领域，例如图形相关应用程序、数据中心和 AI 等，与 GPU 配套 使用。 另外，DRAM 按照市场流行程度可分为主流 DRAM 和利基型 DRAM。
DDR3 是利基产品，目前主流是 DDR4，DDR5 跑马进场。产品不断迭代， 按照市场流行程度可分为主流产品和利基产品，利基产品一般是从主流 规格中退役的产品。目前市场主流 DRAM 是容量 8GB 的 DDR4/DDR5，容量 在 4GB 及以下的 DDR4、DDR3 等现阶段属于利基 DRAM。DDR3 主要应用于 液晶电视、数字机顶盒、播放机等消费型电子与网络通讯等领域，需求 较为稳定，很多都是客制化晶片，不属于大众规格产品，价格主要受供 给影响。（报告来源：未来智库）
1.2 全球市场超 70 亿美金，市场萎缩但生命力持久
DDR3 市场规模超 70 亿美金，市场逐渐萎缩，但生命力持久、中短期仍 占据一定行业地位。
1）市场规模：自 2007 年 JEDEC 发布 DDR3 标准至今，DDR3（包括标准 DDR3、LPDDR3）已发展 15 年，2020 年在 DRAM 市场占比 20%，预计 2021年占比 8%，2022 年有望维持 8%的占比。预计 2021 年、2022 年市场规模 将分别达到 74 亿美金、75 亿美金。
2）市场逐渐萎缩：2020 年 DDR4/DDR4 占比超过 80%，目前处于 DDR4 替 代 DDR3 的切换期。DDR3 市场在逐渐萎缩，其市场规模在 2014 年达到最 大值 394 亿美金，到 2020 年缩小到 129 亿美金，市场规模年复合增长率 为-20%。
3）被替代速度放缓，中短期仍占据一定行业地位。从 DDR3 标准的推出， 到 2010 年 DDR3 市场规模超过 DDR2，历经三年时间；从 2012 年 JEDEC 推出 DDR4 标准，到 2018 年 DDR4 市场规模超过 DDR3，耗时 6 年。DDR3 被 DDR4 完全替代的速度相对放缓。我们认为原因有二：
①主流 DDR3 时代导入的产品量远大于主流 DDR2 时导入的产品量，仅从 全球 PC 年出货量看，根据 IDC 的数据，2007 年（DDR3 新发布，DDR2 是 主流）出货 2.7 亿台，2014 年（DDR4 发布，DD3 是主流）出货 3.5 亿台， 增长近 30%，因为各代 DDR 之间不兼容，如果升级 DDR，需要将 CPU、主 板等一并更换，替换成本高，替换成 DDR4 的动力减弱。
② DDR3 目前主要需求落在大量的低容量低端消费电子领域。该领域产 品不追求高性能，短时间内无升级需求，如 WiFi 路由器、家电等消费性 电子产品的首选仍是 DDR3，另外在汽车、工业领域，DDR3 也有其较为稳 定的市场，同时从 DDR3 切换到 DDR4 仰赖主控芯片厂的芯片迭代、终端 市场的共同推进。DDR3 的需求是来自于技术迭代过程中的滞后性，硬件 迭代速度慢，我们预计这种滞后性在中短期内仍将存在。
