全球半导体产量的增加和投资热潮正在世界各地进行。

本文是唐尚龙最近在eetimes.jp上发表的一篇长文系统分析了在供应链不稳定的背景下，全球半导体投资热潮可能伴伴随着潜在的危机，以及DRAM和NAND出货量和价格的变化如何影响存储器市场的发展趋势

在过去的一年里，TSMC，三星，TSMC等全球芯片制造龙头相继宣布巨额投资计划。

TSMC计划未来三年投资1000亿美元，三星电子计划未来三年投资240万亿韩元，但半导体业务的具体占比不得而知英特尔宣布，未来10年将在欧洲投资800亿欧元

各国还提供补贴，支持这些公司的资本投资比如，美国计划拨款520亿美元加强本土半导体制造能力，欧盟17国签署万亿半导体计划，韩国确立K— Semiconductor Strategy概念，提供税收优惠等激励措施

据《日经新闻》今年8月28日报道，2021年10大半导体厂商总资本投资将超过6800亿元人民币SEMI进行的一项调查显示，从2021年到2022年，确认的半导体工厂数量将达到29家

在唐尚龙看来，这种资本投入，工厂众多的反常现象，就像是被花衣派操纵的老鼠，一步一步走向悬崖，悬崖底部等待的是半导体价格暴跌和随之而来的半导体大萧条。

1.半导体的产量大大增加了谁引领了存储市场的快速扩张

主要半导体厂商投资6800多亿元，29家工厂开工建设不过这些工厂的半导体量产似乎最早要到2022年下半年才能完成，正常情况下要到2023年才能完成

可是，有迹象表明，全球半导体产量已经开始大幅增加如下图所示，2018年Q3内存泡沫破裂时，全球半导体季度出货量和出货量分别达到峰值2658亿美元和1249亿美元

季度全球半导体出货量和出货量。

之后，由于内存市场低迷，出货量和出货量有所下降，但在Q2 2020之后大幅反弹随后，在Q2 2021年，出货量达到2894亿美元，出货量达到1336亿，创下本季度历史新高这种趋势在未来很可能会继续

接下来，我们来看看按半导体类型划分的季度出货量在Q2，2021年，逻辑半导体为363亿美元，包括处理器和微控制器在内的Mos Micro为189亿美元，模拟半导体为178亿美元，均创下季度新高

按类型划分的季度半导体出货量。

另一方面，包括DRAM和NAND闪存在内的半导体存储出货量没有超过2018年Q3的峰值可是，从2020年第四季度到2021年Q2出货量的大幅增长不可避免地令人恐惧，因为这个斜率相当于2016—2018年第三季度的内存泡沫

话虽如此，内存出货量不会无限增加，预计某个时刻会供大于求，达到峰值如果他们以后再等，内存的价格就会暴跌，之后市场就会低迷

那么，是DRAM，NAND还是两者都在引领存储市场的快速扩张呢本文试图对此进行分析

2.DRAM出货量大幅增长，Q2今年创下历史新高。

下图显示了季度出货量和DRAM出货量的变化。

季度DRAM出货量和出货量变化。

唐尚龙判断，这种快速增长的

按类型划分的季度半导体出货量。

那么，为什么DRAM出货量会飙升呢从2010年到2018年左右，DRAM出货量一直保持在40亿台左右，但自2019年第三季度以来大幅增长，2021年在Q2达到55.3亿台的历史新高

据唐尚龙介绍，造成这种情况的原因如下: 2012年以来，DRAM厂商实际上集中在三星，SK海力士和Micron Technology，通过秘密达成协议的方式进行生产调整，将出货量保持在一定水平。

但伴随着DRAM的主战场从2019年下半年开始从移动端转移到服务器端，上述三大厂商放弃了共谋，重新开始竞争因此，这三家公司都增加了出货量，导致全球DRAM出货量大幅增长除了这三家DRAM厂商之间的竞争之外，新冠肺炎疫情的影响也应该参与其中

3.NAND出货量变化相对稳定，这并不是存储市场快速扩张的主要原因。

让我们来看看NAND的季度出货量和出货量的变化自2000年以来，NAND出货量几乎呈线性增长，但这一增长在2016年后停止

唐尚龙认为，这是由于NAND从2D向3D的转型在2D，存储单元已经小型化，芯片尺寸也变得更小因此，芯片进一步小型化

后，1 片晶圆上能获得的 NAND 数量也随之增加。

NAND 出货价值和出货量变化

但从 2016 年开始，NAND 实现 3D 化为了增加存储容量，3D NAND 采用了存储单元垂直堆叠的方式，因而芯片尺寸基本不变故汤之上隆认为自 2016 年 NAND 走向 3D 化，其出货量已趋于平稳

NAND 出货量在存储泡沫的 2018 年 Q3 达到约 30 亿个，但随后在 2019 年 Q1 下降至 22 亿个，又在 2019 年 Q4 恢复到 30 亿个然后受新冠肺炎疫情影响，它在 2020 年 Q2 减少到约 26 亿个，之后开始稳步回升，在 2021 年 Q2 创下约 33 亿个的历史新高

也就是说，在疫情爆发前后，DRAM 出货量从大约 40 亿个上升到 55 亿个以上，而 NAND 出货量仅从 30 亿个上升到 33 亿个因此，可以说存储器市场迅速崛起的主要源头是 DRAM，而不是 NAND

04. DRAM 现货价变化如何影响存储器市场。

从当前分析来看，DRAM 出货量的增加与 2020 年 Q4—2021 年 Q2 存储器市场的急剧扩张有关那么，这与 DRAM 价格的有多大关系呢下面，我们来对 DRAM 的现货价和合约价进行分析

首先，下图显示了 2020 年 12 月 31 日至 2021 年 9 月 17 日期间各种 DRAM 的现货价格这里 DDR 是 Double Data Rate 的缩写，表示 DRAM 规格，DDR3 的传输速率是 DDR2 的 2 倍，DDR4 的传输速率是 DDR3 的 2 倍

各种 DRAM 现货价格

从上图可以看出，DDR4 DRAM 比 DDR3 更贵，同一 DRAM 规格时，集成度高的价格更高。

接下来，将 2020 年 12 月 31 日的 DRAM 价格标准化为1，观察各种 DRAM 价格的变化到 2021 年 3~4 月，两种 DDR3_2Gb DRAM 价格上涨了 2.4—2.5 倍以上其次价格上涨的两款 DDR3_4G，涨幅在 1.9~2 倍以上，两款 DDR4_4G 紧随其后，涨幅在 1.8~1.9 倍

标准化的各类 DRAM 现货价

另一方面，集成度最高的 16G 在 3 月份左右上涨了 1.2 倍左右，其次的两种 DDR4_8G 价格上涨了约 1.4~1.5 倍简而言之，在 DRAM 现货价格中，传输速率低，集成度不高的传统 DRAM 价格一路高涨从 DRAM 合约价的变化也可以看出这个趋势

05. 传统 DRAM 现货价和合约价都在上涨

下图显示了 2020 年 9 月至 2021 年 8 月各种 DRAM 的合约价变化与现货价格类似，其价格按 DDR2，DDR3，DDR4 的顺序上涨，如果 DDR 相同，集成度越高，价格越高

各种 DRAM 合约价

接下来，我们将 2020 年 12 月的合约价标准化为1，并查看了各种 DRAM 价格的变化，结果显示价格从高到低依次是 DDR3_2G，DDR2_512M，DDR2_1G，DDR3_1G，价格从高到低另一方面，两款 DRAM 集成度最高的 DDR4_8G 的涨价幅度最低

标准化的各种 DRAM 合约价

换句话说，无论是现货价还是合约价，传统 DRAM 价格都在上涨，而集成度高的 DRAM 价格并没有上涨那么多为什么会发生这样的事情呢

06. 新冠肺炎疫情催化传统 DRAM 价格飙涨

也许价格大幅上涨的传统 DRAM 主要应用于家用电器产品等领域新冠肺炎疫情迫使人们呆在家里结果，为了在家里更舒适地生活，人们就在网购家电产品，这些家电产品不需要高传输速率，高集成度的 DRAM，因此，市场上很少出现的传统 DRAM 价格飙涨

标准化的各类 DRAM 现货价

这个推论可以从下面的事件中得到证实首先，我们再来看看上面这张图，一直上涨的传统 DRAM 现货价格从 7 月左右开始下跌此时全球都在推进新冠肺炎疫苗接种，封锁也被逐渐解除

因此，对新冠肺炎疫情的需求可能曾经收敛不过传统 DRAM 的合约价还在上涨，这一推论是否正确还有待验证

下图显示了集成度不同的每月 DRAM 出货量DRAM 每隔 3—4 年就会被集成度最高的产品所取代目前主流的 DRAM 是 4G 以上的 8G 或 16G

由于现货价和合约价涨幅较大的 2G 在 2013 年见顶，1G 在 2010 年达到峰值，512M 在 2008 年左右达到峰值，因此，市场上 DRAM 的绝对数量很少稀有的 DRAM 因突发的新冠肺炎疫情而变得必要，所以价格上涨超 2 倍

按集成度划分的 DRAM 月出货量

07. DRAM 出货额上涨背后，两大因素双重作用

再回到下图中从 2020 年 Q4 到 2021 年 Q1 DRAM 出货额的快速增长其快速增长的第一个原因是 DRAM 出货量的增加

DRAM 季度出货额及出货量变化

那么 DRAM 价格上涨的影响有多大从下图中按集成度划分的 DRAM 出货量可以看出，目前生产的 DRAM 大部分是 4G，8G 和 16G

按集成度划分的 DRAM 月出货量

由下图可见，高集成度 DRAM的合约价上涨了 1.44 倍。

标准化的各种 DRAM 合约价

我们来算一下为什么 DRAM 出货量从 2020 年 Q4 到 2021 年 Q2 会快速增长。

2020 年 Q4 至 2021 年 Q2 DRAM 出货量增长背后的因素

DRAM 出货额从 149.86 亿美元增至 235.3 亿美元

DRAM 出货量从 48.88 亿个增加到 55.29 亿个

主流的 DDR4_8G 合约价从 2.85 美元涨至 4.1 美元

x= 1.62

如上所述，DRAM 出货量增长幅度与出货量增长 1.13 倍，主流 DRAM 价格增长 1.44 倍的乘积值大致相当。

因此，可以说这张图中 DRAM 出货额的增加是由出货量和价格上涨两方面因素共同造成的一开始汤之上隆以为出货量的增加会带来更大影响，但后来发现价格上涨反而会带来更大的影响

DRAM 出货量季度出货量及数量变化

08. NAND 现货价走势难解

汤之上隆也对 NAND 进行了现货价和合约价的分析首先，下图展示了 2020 年 12 月 31 日~2021 年 9 月 17 日期间各种 NAND 的现货价走势

各种 NAND 的现货价

SLC 是 Single Level Cell， MLC 是 Multi Level Cell， TLC 是 Triple Level Cell，分别是可以在一个存储器单元中写入 1 位，2 位，3 位的 NAND另外 3D TLC 是 3D NAND 的意思，没有 3D 的 NAND 都是 2D NAND

继续看上面这张图，可以看到 3D TLC 1T是最高的，SLC 1G 和 SLC 2G 是最便宜的，除此之外没有规律。

因此，与 DRAM 的情况相同，汤之上隆观察了 2020 年 12 月 31 日将价格标准化为1时各种 NAND 的价格变化要解释下面这张图相当困难首先，从整体上来说，没有哪一种 NAND 的价格像 DRAM 的现货价一样上涨 2 倍价格最高的 SLC_2G 也只有 1.2~1.27 倍

标准化的各种 NAND 的现货价

此外，MLC_128G 和 MLC_256G 的价格几乎呈线性增长SLC_16G 价格从 8 月下旬开始突然猛涨另一方面，SLC_8G 自 4 月中旬以后，价格下降到1以下，持续下降到 0.93

那么，为何上述 NAND 会有这样的表现呢这很难明确回答，比如 SLC_2G 和 SLC_1G 的价格相对较高由于 SLC 的集成度不高，可以考虑汽车等要求高可靠性但不关注集成度的应用

09. NAND 的现货价和合约价未大幅上涨

接下来，我们来看一下 2020 年 12 月~2021 年 8 月期间各种 NAND 合约价的变化价格最高的是 SLC_32G，其次是 SLC_16G，MLC_128G 为第三由此可见，NAND 并不是集成度越高，价格越高

各种 NAND 合约价

如果集成度相同，均为 32G，MLC 价格约为 3 美元，而 SLC 达到 4 倍以上，为 12.55 美元换言之，对于汽车和高性能计算机等可靠性要求严格的产品，可使用 SLC 而非 MLC

NAND 厂商在开发 TLC 之后又开发了 Quad Level Cell和 Penta Level Cell，但这些多位单元似乎不能用于所有终端产品。

汤之上隆们将 2020 年 12 月合约价标准化为1，观察各种 NAND 价格的变化结果显示，所有 NAND 在 2021 年 3 月~4 月期间价格上涨了 1.06~1.1 倍，6 月~7 月再涨了 1.5~1.18 倍

标准化的各种 NAND 合约价

到 2021 年 8 月，MLC_32G，MLC_128G 和 MLC_64G 是价格涨幅最大的，然后是 SLC_1G诚然，SLC_1G 属于现货价格涨幅较大的一类，但 SLC_2G 在 8 月中旬之前现货价涨幅最大，是合约价涨幅最小的类型

综上所述，无论是 NAND 的现货价还是合约价，都没有像 DRAM 那样大幅上涨此外，存储单元的大小，集成度与 NAND 价格之间的相关关系很难找到顺便一提，目前生产的 NAND 中，集成度超过 512G 的 NAND 逐渐取代 256G 成为主流

各集成度 NAND 每月出货量

10. 结语:存储器市场的急速扩张，将持续到何时。

从各季度半导体出货量来看，2020 年 Q4 至 2021 年 Q2，存储器市场迅速扩张其主要原因在于 DRAM 而非 NAND在 DRAM 方面，出货量创下季度历史新高，超过 55 亿个同时，由于主力产品 8G 合约价上涨 1.44 倍，DRAM 出货金额也增加了 1.57 倍，达到 235.3 亿美元

另外，传统 DRAM 的现货价和合约价都上涨 2 倍以上经分析，传统 DRAM 的绝对数量较少，且因新冠肺炎疫情盘踞，各种家电需求扩大，导致价格上涨

DRAM 市场以及存储器市场的迅速扩张将持续到何时这可能取决于 MPU2016 年英特尔 10nm 工艺难产，后来它又为 14nm续命，为了提高 MPU 的性能，增加内核数量，因此增加了芯片面积，因而从 1 片晶圆可获取的芯片数量减少了

每季度 MPU，DRAM，NAND 出货量

受此影响，2016 年 Q3 全球 MPU 出货量为 1.36 亿个，到 2019 年 Q1 降至 8800 万个，减少了 4800 万个由于全球 MPU 短缺，面向 PC 和服务器生产的 DRAM 和 NAND 充斥市场，致使价格暴跌，引发半导体大萧条

MPU 在 2021 年 Q2 的出货量为 1.2 亿个，虽然离 2016 年 Q3 的高峰期还有些不足，但出货量正在稳步增长或许英特尔已确定量产 10nm 的目标，也有可能为 AMD 代工的台积电 MPU 产量提高

无论如何，在 MPU 出货量增加的当下，存储器价格不太可能暴跌但到 2024 年左右，当英特尔在美国亚利桑那州开设的新半导体工厂量产时，MPU 可能会供过于求

汤之上隆希望各半导体制造商正确地进行市场营销，冷静地，有计划地生产半导体，不要进行毫无意义的竞争。