半導體瘋狂擴產(chǎn)面臨隱憂(yōu)！存儲器漲勢反轉，或迎價(jià)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(cháng)，曾長(cháng)期在日本制造業(yè)的生產(chǎn)第一線(xiàn)從事半導體研發(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體行業(yè)有關(guān)的教學(xué)、研究、顧問(wèn)及新聞工作者等工作，曾撰寫(xiě)《日本“半導體”的失敗》、《“電機、半導體”潰敗的教訓》、《失去的制造業(yè)：日本制造業(yè)的敗北》等著(zhù)作。本文是湯之上隆先生近日發(fā)表于eetimes.jp上的一篇長(cháng)文，系統分析了在不穩定的供應鏈背景下，世界各地掀起的半導體投資熱潮可能將伴隨著(zhù)潛在危機，以及DRAM和NAND出貨額、出貨量及價(jià)格變化如何影響存儲器市場(chǎng)的發(fā)展走向。芯東西對此進(jìn)行精編，全文要點(diǎn)如下：過(guò)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(lái)三年投資1000億美元（折合6436億人民幣），三星電子未來(lái)三年計劃投資240萬(wàn)億韓元（折合1.3萬(wàn)億人民幣），不過(guò)半導體業(yè)務(wù)具體占比未知。英特爾宣布未來(lái)10年將在歐洲投資800億歐元（折合5979億人民幣）。各國也提供補貼來(lái)支持這些公司的資本投資。比如美國擬撥款520億美元加強其本土半導體制造能力，歐盟17國簽署萬(wàn)億半導體計劃，韓國建立“K-半導體戰略”概念提供稅收優(yōu)惠等激勵。據日經(jīng)新聞今年8月28日報道，2021年10家主要半導體廠(chǎng)商的資本投資總額將超過(guò)6800億人民幣。SEMI的一項調查顯示，從2021年到2022年，已確認的半導體工廠(chǎng)開(kāi)工數量將達到29家。在湯之上隆看來(lái)，這種反常的資本投入和工廠(chǎng)林立的現象，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(zhù)的是半導體價(jià)格暴跌，以及接下來(lái)的半導體大蕭條。

半導體產(chǎn)量大幅增長(cháng)，誰(shuí)引領(lǐng)了存儲市場(chǎng)的快速擴張？

各大半導體廠(chǎng)商已投資逾6800億人民幣，29家工廠(chǎng)的建設已經(jīng)開(kāi)始，但這些工廠(chǎng)的半導體量產(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，全球半導體產(chǎn)量已經(jīng)開(kāi)始大幅增加。如下圖所示，全球半導體季度出貨額和出貨量在2018年Q3內存泡沫破滅時(shí)，分別達到2658億美元和1249億個(gè)的峰值

之后因存儲器市場(chǎng)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(lái)很可能會(huì )持續下去。接下來(lái)，讓我們看看半導體類(lèi)型劃分的季度出貨量。2021年Q2，邏輯半導體為363億美元，包括處理器和微控制器在內的Mos Micro為189億美元，模擬半導體為178億美元，均創(chuàng )下季度新高。

另一方面，包括DRAM和NAND閃存在內的半導體存儲（Mos Memory）的出貨額并未超過(guò)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(gè)斜率與2016-2018年Q3的內存泡沫相當。話(huà)雖如此，存儲器出貨額不會(huì )無(wú)限增長(cháng)，預計會(huì )在某個(gè)時(shí)刻供過(guò)于求，達到峰值，隨后等待著(zhù)他們的，則可能是存儲器價(jià)格暴跌和隨后的市場(chǎng)不景氣。那么，主導存儲市場(chǎng)快速擴張的主角是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(chǎng)的急劇增長(cháng)由DRAM引起。這是因為，從2020年Q4到2021年Q2，DRAM的出貨量開(kāi)始呈現近乎垂直的趨勢。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(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(kāi)始大幅增加，2021年Q2達到55.3億個(gè)的歷史新高。湯之上隆認為，造成這種情況的原因如下：2012年以來(lái)，DRAM廠(chǎng)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(guò)暗中達成一致意見(jiàn)進(jìn)行生產(chǎn)調整，保持出貨量在一定水平。不過(guò)，隨著(zhù)DRAM主戰場(chǎng)從2019年下半年開(kāi)始從移動(dòng)端轉移到服務(wù)器端，上述三大廠(chǎng)商放棄了暗中串通，重新展開(kāi)競爭。結果，三家公司都增加了出貨量，導致世界范圍內DRAM出貨量急劇上漲。除了這三大DRAM廠(chǎng)商的競爭之外，新冠肺炎疫情的影響也應涉及其中。NAND出貨量變化相對平穩不是存儲市場(chǎng)快速擴張主因

我們再來(lái)看看NAND季度出貨額和出貨量變化。自2000年以來(lái)，NAND出貨量幾乎呈線(xiàn)性增長(cháng)，但這一增長(cháng)到2016年后停止了。湯之上隆認為，這是由于NAND從2D到3D的轉變。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數量也隨之增加

但從2016年開(kāi)始，NAND實(shí)現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。故湯之上隆認為自2016年NAND走向3D化，其出貨量已趨于平穩。NAND出貨量在存儲泡沫的2018年Q3達到約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(kāi)始穩步回升，在2021年Q2創(chuàng )下約33億個(gè)的歷史新高。也就是說(shuō)，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?jì)H從30億個(gè)上升到33億個(gè)。因此，可以說(shuō)存儲器市場(chǎng)迅速崛起的主要源頭是DRAM，而不是NAND。DRAM現貨價(jià)變化如何影響存儲器市場(chǎng)？

從當前分析來(lái)看，DRAM出貨量的增加與2020年Q4-2021年Q2存儲器市場(chǎng)的急劇擴張有關(guān)。那么，這與DRAM價(jià)格的有多大關(guān)系呢？下面，我們來(lái)對DRAM的現貨價(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的現貨價(jià)格。這里DDR是Double Data Rate的縮寫(xiě)，表示DRAM規格，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規格時(shí)，集成度高的價(jià)格更高。接下來(lái)，將2020年12月31日的DRAM價(jià)格標準化為“1”，觀(guān)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(jiǎn)而言之，在DRAM現貨價(jià)格中，傳輸速率低、集成度不高的傳統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DRAM現貨價(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。與現貨價(jià)格類(lèi)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(lái)，我們將2020年12月的合約價(jià)標準化為“1”，并查看了各種DRAM價(jià)格的變化，結果顯示價(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(huà)說(shuō)，無(wú)論是現貨價(jià)還是合約價(jià)，傳統DRAM價(jià)格都在上漲，而集成度高的DRAM價(jià)格并沒(méi)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DRAM價(jià)格飆漲

也許價(jià)格大幅上漲的傳統DRAM主要應用于家用電器產(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(chǎng)上很少出現的傳統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，我們再來(lái)看看上面這張圖，一直上漲的傳統DRAM現貨價(jià)格從7月左右開(kāi)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，對新冠肺炎疫情的需求可能曾經(jīng)收斂。不過(guò)傳統DRAM的合約價(jià)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(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。由于現貨價(jià)和合約價(jià)漲幅較大的2G在2013年見(jiàn)頂，1G在2010年達到峰值，512M在2008年左右達到峰值，因此，市場(chǎng)上DRAM的絕對數量很少。稀有的DRAM因突發(fā)的新冠肺炎疫情而變得必要，所以?xún)r(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(cháng)。其快速增長(cháng)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(jiàn)，高集成度DRAM（例如8G）的合約價(jià)上漲了1.44倍

我們來(lái)算一下為什么DRAM出貨量從2020年Q4到2021年Q2會(huì )快速增長(cháng)。

• 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 1.13）x（漲價(jià)系數 1.44）= 1.62