2024年存储芯片行业专题研究：AI对存储晶圆产能消耗拉动显著

来源：国泰君安证券
发布时间：2024/04/23
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存储芯片行业专题研究：AI对存储晶圆产能消耗拉动显著。（1）经过我们的计算，AI的增长对于服务器存储需求增量较大，计算结果如下：内存：以GB200NVL72为例——单台GB200NVL72（HBM+LPDDR5x）消耗晶圆片数为15.21片。SSD：以DGXH100为例为例——单台DGXH100SSD消耗晶圆0.46片。（2）AI端侧对于存储容量的需求不断增加，所需产能的计算结果如下：手机：若内存由8GB增加至16GB，DRAM晶圆新增消耗量约3643.26千片，若闪存容量由256GB增加至512GB，NAND晶圆新增消耗量约4033.61千片。...

AI服务器消耗存储品圆测算

单台GB200 NVL72包含36颗Grace CPU，72颗GPU。单颗GPU使用8颗HBM3E，单颗容量3GB，堆叠层数8 层。GB200 LPDDR5x容量为480GB。

单台GB200 NVL72 HBM消耗晶圆（假设单片晶圆切割 800颗3GB die，整体HBM3E良率65%） =（B200数量* 单颗GPU显存容量/单层DRAM容量） / （单片12寸wafer切割颗数* 良率）

单台GB200 NVL72 LPDDR5x消耗晶圆（假设单片12 英寸wafer能切出1βnm DDR5 16Gb 1600颗，85%良率） = （单个GB200内存对LPDDR5x需求颗数 * 单颗封装容量） / （单片12寸wafer切割颗数* 良率）

合计单台GB200 NVL72 HBM+LPDDR5x消耗晶圆片数： = 单台GB200 NVL72 HBM消耗晶圆 + 单台GB200 NVL72 LPDDR5x消耗晶圆

SSD由于在传输速度、可靠性等方面的优势，随着价差与HDD逐步缩小，在AI服务器领域，基本全部使用SSD。在测算AI服务器对SSD需求时，我们以DGX H100为例，单台DGX H100服务器的SSD容量为34.56 TB （2*1.92+8*3.84）。

单台DGX H100 SSD消耗晶圆（假设单片12英寸wafer 能切出176L 1024Gb TLC 700颗，良率85%） =（H100数量* 单台DGX H100 SSD容量）/（单片12寸 wafer容量*良率）

假设GPU出货量400万颗，对于DRAM的晶圆消耗片数为84.52万片（以GB200 NVL72为例），对于 NAND消耗的晶圆片数为23.23万片（以DGX H100 为例）。

手机消耗存储晶圆测算

假设当前主流手机配置为8GB（RAM）+256GB （ROM）,测算全部升级为16GB+512GB，假设全球手机销量12亿部

手机内存增加对于DRAM晶圆消耗增量 =全球手机销量*单部手机增加的内存容量对于晶圆的消耗量=全球手机销量*（手机内存增加量/（单片12寸 wafer切割容量*良率））

手机闪存增加对于NAND晶圆消耗增量 =全球手机销量*单部手机增加的闪存容量对于晶圆的消耗量=全球手机销量*（手机闪存增加量/（单片12寸 wafer切割容量*良率））

PC消耗存储晶圆测算

假设当前主流PC配置为16GB（RAM）+512GB （ROM）,测算全部升级为32GB+1TB，假设全球PC销量2.5亿台

PC内存增加对于DRAM晶圆消耗增量 =全球PC销量*单部PC增加的内存容量对于晶圆的消耗量 =全球PC销量*（PC内存增加量/单片12寸wafer内存容量*良率））

PC闪存增加对于NAND晶圆消耗增量 =全球PC销量*单部PC增加的闪存容量对于晶圆的消耗量 =全球PC销量*（PC闪存增加量/（单片12寸wafer闪存容量*良率））

全球存储品圆产能

全球存储晶圆产能较为集中，DRAM晶圆产能主要集中在三星、海力士、美光中，NAND晶圆产能主要集中在三星、铠侠、海力士中。根据trendforce，截止2023年底DRAM月产能达到1351 千片，NAND月产能达到1157千片。

从需求侧看，DRAM晶圆需求主要集中在服务器，移动市场，PC三部分，其中服务器占比36.71%，移动占比37.67%，PC占比11.95%，NAND需求主要集中在手持设备，企业级SSD，PC SSD三部分，其中手持设备占比32.17%，企业级SSD占比18.45%，PC SSD占比24.82%。

结论

服务器领域:假设2025年B系列出货量400万颗的情况下，HBM+LPDDR对于DRAM整体需求的拉动为5.21%，对于服务器领域DRAM的需求拉动为14.20%;SSD对于NAND整体需求的拉动为1.67%，对于服务器领域NAND的需求拉动为9.07%。

手机及PC:假设手机及PC的存储容量升级的需求分两年平均释放，则每年对于DRAM市场需求的拉动分别为10.89%、4.54%，对于NAND市场需求的拉动分别为14.53%、6.05%。

根据以上，2025年AI对于存储晶圆的消耗(包括服务器，手机PC存储容量增加)相较于2023年年末，DRAM与NAND市场的需求增量分别为20.64%、22.25%。2023年年末全球DRAM及NAND的月产能分别约为135.1、115.7万片，过去两年全球DRAM、NAND的峰值月产能分别为约为160、175万片左右结合2024年三大原厂的资本开支集中于HBM等高端领域，我们预计存储价格仍将处于上升通道中，其中DRAM供需关系相对更为紧张。

当前的存储价格距离高点仍有较大空间，AI新增需求有望延续存储价格上涨趋势。我们分别为以DDR4 16Gb(2Gx8)2666 Mbps、512Gb TLC wafer为例，其中DDR4 16Gb(2Gx8)2666 Mbps当前（2024年4月19日）的价格约为3.64美元，距离 2022年高点7.89美元差距超过一倍；512Gb TLC wafer当前（2024年4月8日）价格为3.76美元，而2022年价格高点为4.59美元。

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（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）