2024年美光科技研究报告:快速迭代HBM产品,收入和利润率水平或超预期

  • 来源:华兴证券
  • 发布时间:2024/10/29
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美光科技研究报告:快速迭代HBM产品,收入和利润率水平或超预期。HBM(高带宽存储器)业务市占率2024-26年有望持续提升。根据美光中国官方微信公众号,美光跳过HBM3,果断切入8层HBM3E,1Q24成功出货英伟达且1Q24底至今良率持续提升。根据TrendForce,美光2023年HBM市占率为个位数,业务体量不及SK海力士和三星电子。鉴于HBM业务的低基数以及2024-26财年的资本支出情况,我们预计美光HBM业务2025年的全球市占率有望提升到11%,得益于:1)HBM资本支出加大—2025财年较2024财年的80亿美元有所增加,用于建设HBM产能;2)美光HBM3E进度...

存储产品丰富,加速导入先进制程提升竞争力

面向不同的市场和客户推出针对性产品解决方案

从产品形态来看,美光的产品包括:1)独立 DRAM 和 NAND;2)DRAM 和 DRAM 组件;3)系统 级存储解决方案(NAND 托管、SSDs、嵌入式 e.MMC 组件及解决方案)。美光按市场类别将业务 分为四大模块,包括计算和网络模块(CNBU)、移动业务模块(MBU)、嵌入式业务模块(EBU) 及存储业务模块(SBU)。计算和网络模块涵盖传统 DDR 4 和 DDR5 产品及面向图像处理的最新一 代 GDDR6/GDDR7 产品。针对移动业务模块,美光提供丰富的产品矩阵,涵盖 LPDDR5、独立 232 层 NAND 产品以及嵌入式 e.MMC 组件。嵌入式业务模块面向汽车、工业和消费端客户,涵盖 LPDDR4、LPDDR5 及 SLC NAND 产品。存储业务模块面向企业、云服务商及消费者提供固态硬盘 产品。

客户方面。美光面向不同领域均推出了独立型产品或成体系的解决方案。1)手机客户方面:美光 推出了 LPDDR4、LPDDR5、LPDDR5X 等产品; 2)PC 客户方面:美光推出了低能耗的 LPDRAM 产品及 QLC SSDs 产品。3)汽车客户方面:美光和客户合作开发体系化解决方案,推出了 LPDDR5 及 e.MMC NAND 产品。4)云及数据中心客户:随着 DDR5 在云和 AI 服务器中渗透率提升,美光 作为 DDR5 行业领导者充分受益,我们预计公司将在数据中心 SSD 市场持续提升其市场影响力。根 据公司 3QFY24 财报电话会,截至彼时美光 90%以上的 NAND 产品均采用 1α或 1β制程,充分表明 了其基于客户需求重视研发投入和产品创新的决心。根据 2022 年投资者日发布的材料,美光已获 得 AMD、博世、英特尔和 IBM 等客户。

及时推出新制程工艺,持续降低芯片生产和封测成本

美光的技术革新能力体现在新制程产品的出货速度在加快。DRAM 产品方面,根据半导体行业观察, 美光是行业内第一家采用 1α DRAM 技术的厂商,并且其 1α产品较上一代 1z 制程达到成熟制程的 爬坡时间快了 5 个月。根据美光 2022 年投资者日信息,虽然其推出 1x 纳米制程比行业友商落后 接近 9 个季度,但在新一代制程发布时,美光实现反超并提前 3 个季度发布了 1z 制程工艺,亦提 前 4 个季度引入了 1α制程工艺。NAND 产品方面,根据半导体行业观察,美光是全球存储行业内首 家实现 176 层 NAND 产品量产出货的厂商,且在引入该产品上美光较上一代 NAND 产品的量产时 间提前了一年。 展望第六代 DRAM 产品,美光正在加快进度。根据美光 2022 年投资者日信息,公司第四代(1α) 和第五代(1β)DRAM 产品皆采用 DUV(深紫外光)光刻机制造。根据全球半导体观察,美光在 2024 年开始在其 10 纳米级 1γ制程技术上进行 EUV 光刻技术试生产,并预计 1γ制程技术于 2025 年进 入大规模量产。另一方面,SK 海力士在 2024 年 4 月宣布 3Q24 开始量产第六代(1c)10 纳米级 DRAM,而三星电子计划在 2024 年年底前量产其第六代 DRAM 产品。通过比较,我们认为美光第 六代 DRAM 产品的实际量产时间有望与 SK 海力士和三星电子接近。 除新技术研发外,美光也重视进一步提升研发效率和降低研发费用。根据美光 2022 年投资者日信 息,通过优化清洁室的生产空间和生产工具,公司在 2019 年 9 月至 2022 年 5 月期间合计节省了 超 60 亿美元的资本支出。与此同时,通过优化产品参数,公司在以上同期内的制造端设备产出速 度提高了 15%,且封测端设备的产出速度提高了 25%。随着生产和封测工艺提升,结合垂直整合各 条业务线运营,我们预计美光将继续降低 DRAM 和 NAND 端的生产和封测成本。

持续优化商业模式,降低存储周期的负面影响

战略转向 AI 和服务器客户。根据美光 2022 年投资者日信息,由于面向手机和 PC 客户存储芯片的 供需情况存在较强周期性,美光在 2021-2025 财年间逐步降低对手机和 PC 客户的依赖。具体来 讲,美光将更多重心放在工业、汽车、网络及数据中心客户带来的营收上。根据美光 2022 年投资 者日信息,美光预计来自工业和汽车客户的收入占比有望从 2021 财年的 15%提高到 2025 财年的 20%;到 2025 财年,来自图像和数据中心客户的收入占比有望提高到 42%。展望 2024-25 年,基 于 AI 服务器对于高端 DRAM 和 NAND 产品的需求,我们认为美光持续改变客户结构有利于其自身 的长期健康发展,一定程度上有效降低了行业周期对业绩增长带来的负面影响。 与客户达成长期合同助力收入平稳增长。自 2017 财年起,美光一直在提升长期合同对其收入的贡 献占比,来自客户的长期合同在营收中的占比从 2017 年 10%提升到 2022 年的 75%。我们认为长 期合同占比增加有助与提高美光经营的稳定性和收入的可预见性,对美光本身与其客户均有益:1) 美光可达成更稳定的出货量和市场份额,在可预见的需求下有助于实现经营利润率的平稳性;2) 客户可获得有保证的价格优惠,确保供应链长期安全。

HBM 业务:战略卡位有望逐步提升市占率

与 CPU 和 GPU 客户合作粘性较强,有助于提升市场份额

美光的战略卡位有助于扩大市场份额。根据半导体行业观察,美光 2020 年宣布成功量产 HBM2E 产品,之后在 2023 年 7 月开始出样业界首款 8 层堆叠的 24GB HBM3(带宽超过 1.2TB/s,引脚速 率超过 9.2Gb/s),并在同月宣布与台积电合作开发 HBM3E。美光的 8 层 HBM3E 于 1Q24 通过英 伟达验证并成功出货,应用于 H200 GPU。同时,美光在 2024 年 3 月宣布开始研发 12 层 36GB HBM3E 产品,并在 2024 年 6 月成功出货 12 层 HBM3E 产品。凭借英伟达和美光的长期合作关系, 我们认为英伟达基于供应链安全和稳定考虑,可能在后续发布的 B200 和 X100 产品中继续采纳美 光的 HBM3E 和 HBM4 产品。 依靠美国政府支持,我们认为美光相比韩厂在政府资金和美国客户接触方面具备一定优势。首先, 美光直接获得了美国政府的资金支持。根据半导体行业观察,2024 年 4 月,美国政府根据《芯片法 案》宣布提供给美光至多 61.4 亿美元的直接拨款,用于支持其在纽约州克莱镇建设两座先进 DRAM 超级晶圆厂,以及在爱达荷州建设一座 DRAM 量产工厂。其次,美光还将获得至多 75 亿美元的贷 款,并有资格获得美国财政部的投资税收抵免。根据美光 3QFY24 业绩会,受益于政府的资金支持, 公司可以一定程度上降低 2024-2025 财年对美国本土工厂 HBM 产能的资本支出压力。 此外,由于美国政府致力于扩大半导体自给率,美光作为全球 DRAM 行业的主要美企或更易得到英 伟达、AMD 和英特尔等厂商的合作助力。我们看到美光在过去历次发布 HBM 和 DRAM 新品时,均得到了来自英伟达和 AMD 的支持。例如:1)根据美光中国官方微信公众号,美光宣布成功出样第 二代 HBM3 内存产品时,英伟达超大规模和高性能计算副总裁 Ian Buck 表示与美光在众多产品领 域保持了长期合作,并表达了英伟达与美光在第二代 HBM3 产品上合作的信心;2)根据美光中国 官方微信公众号,美光于 2024 年 5 月宣布在业界率先出货基于大容量 32Gb 单块 DRAM 芯片的 128GB DDR5 RDIMM 内存,该产品相比 3DS 硅通孔(TSV)技术竞品在容量密度上提升 超过 45%。 美光 128GB DDR5 RDIMM 产品发布后,AMD 服务器事业部总经理 Dan McNamara 表示其 EPYC (霄龙)CPU 服务器搭载了美光 DDR5 内存产品。英特尔内存与 IO 技术副总裁 Dimitrios Ziakas 表 示,美光的 128GB DDR5 RDIMM 产品已完成第四代和第五代英特尔® 至强® 处理器平台的内存兼容 性认证。

采用跳程战略加速追赶并缩小和 SK 海力士的技术差距

早期过多投入 HMC(Hybrid Memory Cube,混合内存立方体)方案直接影响了美光 HBM 产品积 累。美光早期导入 HBM 产品领域并非一帆风顺。根据半导体行业观察,美光一开始是和英特尔联 合开发 HMC,英特尔前首席技术官贾斯汀-拉特纳在 2011 年英特尔开发者论坛上介绍了此项技术, 核心目的是解决传统 DDR3 遇到的低带宽问题。随后 SK 海力士和 AMD 合作在 2013 年推出了 HBM 技术,并最终取代 HMC 成为主流方案。我们认为 HMC 被取代的原因是:1)HBM 技术在 2013 年 推出不久便被固态技术协会(Solid State Technology Association)确定为 JESD235 的行业标准; 2)HMC 方案成本较 HBM 更加昂贵。自 2013 年第一版 HMC 规范起,真正采用 HMC 技术产品的 仅有富士通的超级计算机 PRIMEHPC FX 100、Juniper 的高性能网络路由器和英特尔的 Xeon Phi 协 处理器等,英伟达和 AMD 专业加速卡均未采用。 采取跳程战略缩短同 SK 海力士的差距。根据半导体行业观察,美光最终在 2018 年 8 月宣布正式 放弃 HMC,转向性价比更高的 HBM 存储技术。但因为前期误判,美光在 HMC 技术上投入了过多 资金,导致与三星电子和 SK 海力士的代际差距明显。为缩小差距,美光选择跳过 HBM2,直接在 2020 年进行 HBM2E 量产,随即继续跳过 HBM3 直接在 2023 年研发 HBM3E,并于 2023 年 7 月发 布第二代改良版 HBM3 之后随即于 2024 年 2 月宣布开始量产 HBM3E 并应用在英伟达的 H200 芯 片上。根据美光中国官方微信公众号,其 1Q24 发布的 HBM3E 产品功耗比竞品低 30%。以拥有 500,000 个 GPU 安装基数的客户为例,仅五年内只考虑美光 HBM3E 产品影响,便可为客户节省超 1.23 亿美元的运营成本。

我们认为与台积电的合作有助于加速美光的产品研发和量产速度。相比三星电子因旗下同时拥有晶 圆制造和存储业务而与台积电存在明显的竞争关系而言,我们认为美光专注于第四代(1α)和第五 代(1β)DRAM 产品的研发和制造,形成了与台积电更为天然的合作土壤。同时在美国补贴半导体 产业的背景下,台积电有望加速与美光合作。根据美光中国官方微信公众号信息,美光作为 3D Fabric 联盟的合作伙伴成员与台积电有着紧密的合作。在美光第二代 HBM3 产品的开发过程中,美 光与台积电携手共事,为 AI 及高性能计算(High Performance Computing, HPC)设计应用中顺利 引入和集成计算系统奠定了基础。台积电于 2023 年 7 月收到美光第二代 HBM3 内存样片,随即便 与美光开展密切合作,进行评估和测试。 美光有望在 2025 年引入 1γ 制程生产 HBM 产品,进一步提升其 HBM 竞争力。根据美光中国官方 微信公众号信息,美光于 2023 年 7 月发布的 HBM3 采用其第五代 1β (1-beta) 技术生产,于 1Q24 发布的 HBM3E 产品同样采用了 1β技术,支持 8 层或 12 层 24Gb 裸片堆叠。根据全球半导体观察, 美光的日本广岛工厂正在开发采用 EUV 技术的第六代 1γ DRAM 制造工艺,并预计采用该工艺的产 品将在 2025 年量产。我们认为相比上一代 HBM 产品,未来采用 1γ 制程的 DRAM 和 HBM 产品 在位元密度和芯片功耗方面均会有明显提升,基于:1)第五代 1β技术相较上一代的 1α(1-alpha) 制程功耗降低约 15%、位元密度提升超 35%;2)第六代 1γ技术是第五代技术的新一代产品,采用 极紫外光(EUV)技术,有望在功耗和位元密度性能上较第五代产品有进一步的提升;3)HBM 结 构基于 DRAM 裸片堆叠,DRAM 裸片的功耗和位元密度提高能够直接助力 HBM 整体性能提升。

美光 HBM 产品良率依赖于设备和工艺的密切配合。根据半导体行业观察,美光的良率在 2024 年 3 月提升到 70%,2Q24 大规模量产后出现一定程度的下降,但到 2024 年 7 月底又回升至 80%左 右。我们分析美光生产能力受限的原因可能是:1)量产阶段遇到了材料配方和工艺问题;2)美光 改用不同供应商设备,导致产线设备的精准度出现问题;3)受制于工艺和材料限制,热压键合 (TCB)良率不高或不稳定。我们认为美光解决问题的方式包括:1)更换胶水材料和设备;2)与客户开展紧密协作。在客户验证的过程中,美光需要不断修改和优化 HBM 产品的工艺参数,使得 不同的工序和设备之间实现良好配合。 HBM4 最新标准有望助力美光新品导入客户。国际半导体标准组织(JEDEC)于 2024 年 7 月份发 布了 HBM4 的最新标准,将 HBM4 产品标准定为 775 微米,较上一代 720 微米更厚。我们认为最 新标准的发布一定程度上缓解了美光在后续 HBM4 产品上必须使用混合键合技术的压力,美光可以 继续沿用 TC-NCF 工艺生产 12 层和 16 层 HBM4 产品,但设备和键合良率是我们重点关注的指标。 如果 TC-NCF 被验证为适用于生产 HBM4 产品,则我们认为沿用 TC-NCF 工艺有助于美光新品加速 客户渗透,这是因为在现有 775 微米标准下此举可避免美光转换至混合键合设备和材料必须面临的 成本,还有助于新品出货后进行客户导入,减少客户验证时间。我们认为在客户验证和出货方面拿 到先机对于快速提升产品品质和扩大市场份额的意义重大。一方面,客户在实际使用 HBM 产品的 过程中会及时反馈一些新问题,厂商可借机重新审视产品的性能和功耗,及时改善并持续打磨产品 品质;另一方面,成为供应商并稳定出货后,规模经济效应可有助于提升良率。随着厂商基于原有 的工艺不断提升良率,在最终进入成熟阶段后可获得较为可观的利润率水平。

我们预计美光将着手于获客和产品品质角度参与 2H24-25 年 HBM 市场竞争

我 们 认 为 8 层 和 12 层 HBM3E 将 是 2025 年 全 球 HBM 行 业 的 主 流 产 品 。 需 求 侧 , 根 据 TrendForce,英伟达 H100 在 2024 年仍搭载 80GB HBM3,而到 2025 年 Blackwell Ultra 下的 B200 将搭载 HBM3E。同时,AMD 在 2024 COMPUTEX 会议上宣布最新一代 GPU 产品 MI325 和 MI350 将搭载 288GB HBM3E,单位用量成长超 3 倍,并表示其 MIX325X 有望在 4Q24 前发布, 也预计 MI350 在 2025 年发布。随着 2025 年英伟达和 AMD 的主力 GPU 搭载 HBM3E 产品,我 们认为 HBM3E 在整体 HBM 市场的占有率将持续提升。 供给侧,根据半导体行业观察,SK 海力士和美光均在 1Q24 向客户批量出货 8 层 HBM3E 产品, 其中 SK 海力士在其 2Q24 业绩会上提到,其 2024 年 HBM3E 产品(包括 8 层和 12 层) 全年的 出货量将超过其 HBM 整体出货量的 50%。根据 SK 海力士 2Q24 业绩会,在 2025 年,SK 海力士 12 层 HBM3E 的出货量将超过 8 层 HBM3E 产品。综合客户需求和供给情况,我们判断 8 层和 12 层 HBM3E 产品 2025 年仍将是 HBM 市场的主流。

在客户验证和导入进度方面,目前美光领先于三星电子,且与 SK 海力士的差距较小。1)8 层 HBM3E 方面,根据 3QFY24 业绩会信息,美光在 2024 年 3 月开始正式供货给英伟达 H200 GPU, 2024 年 3-5 月期间创造了超 1 亿美元的收入。SK 海力士在 2024 年 3 月底开始向客户供货,并 于 2Q24 加速出货。三星电子方面进度较慢,据路透社 7 月 24 日报道,其 HBM3 芯片已获得英伟 达批准,但只能用于 H20 产品。2)12 层 HBM3E 方面,根据半导体产业纵横,美光于 2024 年 9 月 9 日正式宣布推出 12 层堆栈的 HBM3E 内存,这一新产品具有 36GB 容量,用于 AI 和 HPC 工作负载的前沿处理器。根据 SK 海力士中国官方微信公众号,其在 2024 年 9 月 26 日宣布全球率 先开始量产 12 层 HBM3E,实现了 36GB 容量。

客户层面 SK 海力士仍占优势,但美光有望从 HBM3E 产品开始逐步拓展客户群体。

英伟达:根据美光中国官方微信公众号信息,美光在 2023 年 7 月出货 8 层堆叠 24GB 第二代 HBM3 产品后不久,便于 2024 年 2 月 26 日宣布其 8 层 HBM3E 系列产品获得英伟达验证, 并成功应用在了英伟达 H200 GPU 产品中。随即美光在 2024 年 3 月开始研发 12 层 36GB 的 HBM3E,并于 6 月成功出货。凭借英伟达和美光的长期合作关系,我们认为针对英伟达后 续发布的 B200 系列及未来的 X100 产品,美光有望拿到一定 HBM 供应份额。

AMD:当前与 AMD 达成合作的 HBM 供应商主要包括 SK 海力士和三星电子。根据韩媒 Bridge Economy 报道,三星电子已与 AMD 达成 4 万亿韩元 HBM3E 供应订单。我们认为美 光和 AMD 在其他产品上的合作历史长久,具备进一步合作 HBM 产品的基础。例如,根据美 光中国官方微信公众号,美光 2024 年 7 月针对数据中心客户发布了美光 9550 NVMe™ SSD, AMD 数据中心副总裁 Raghu Nambiar 明确认可 AMD 和美光的合作价值,并确保美光的 SSD 产品会在 AMD 的 EPYC 服务器上得到充分应用。随着美光 HBM3E,尤其是 12 层 HBM3E 产 品的逐步量产,美光或有望获得来自 AMD 意向订单。

英特尔及其他云厂商自研 GPU。在美光的 3QFY24 业绩会上,管理层宣布公司在 2025 年将积 极拓展 HBM 客户,与大多数 HBM 客户开展联合研发。我们认为英特尔是美光的重要生态客 户之一,近期在 HBM 和 SSD 方面的合作非常紧密。根据美光中国官方微信公众号,在美光 发布数据中心用的 9550 NVMe™ SSD 产品后,英特尔首席 I/O 架构师 Debendra Das Sharma 明确表示美光是英特尔的重要生态系统合作伙伴,长期以来一直为基于英特尔的平台提供整合 良好的 PCIe 解决方案。我们认为双方的长期合作为美光导入英特尔 HBM 产品供应链奠定了 基础。此外,未来云厂商自研 AI GPU 也需要 HBM 产品,美光也有望基于产品质量和客户的 供应安全角度而进入其供应体系。

我们认为美光在 2026 年将发力客户群拓展和 HBM4 产品性能提升

HBM4 产品进度上,目前美光领先于三星电子,与 SK 海力士的差距较小。根据半导体产业纵横, 美光预计在 2026 年推出 12 层和 16 层堆叠 HBM4,带宽超过 1.5TB/ s,还将在 2027-28 年发布 12 层和 16 层堆叠 HBM4E,带宽可达 2TB/s 以上。SK 海力士和台积电达成合作,从 HBM4 开始 准备采用台积电的先进逻辑工艺制造基础裸片,此外还计划与台积电优化 HBM 产品和 CoWoS 技术 融合。SK 海力士计划在 2025 年下半年出货 12 层 HBM4 产品。三星电子坚持在 HBM4 上采用混 合键合工艺,并在 2024 年 5 月美国科罗拉多州举行的 2024 年 IEEE 第 74 届电子元件和技术会议 上发表了题为《用于 HBM 堆叠的 D2W(芯片到晶圆)铜键合技术研究》的论文,文中表示对于 16 层以上 DRAM 堆叠的 HBM 产品而言混合键合技术为必不可少。三星电子计划于 2025 年制造 HBM4 样品,并预计于 2026 年实现量产。 HBM4 定制化趋势有望助力美光依托生态优势获得市场份额。根据 TrendForce ,HBM4 预计在 2026 年上市,未来或将朝着客制化方向发展。我们观察到一些客户可能在 HBM4 时代提出定制化 要求,除了将 HBM 排列在 SoC 主芯片旁,也希望在把 HBM 堆栈在 SoC 主芯片上可有更多定制 空间。我们认为,未来 HBM 产业转向定制化发展的趋势有望在一定程度上降低 DRAM 的大宗商品 属性,削弱行业周期波动。我们认为美光相较韩厂在美国本土客户生态上具备一定优势,或能够依 托自身优势加速渗透 HBM4 市场。 JEDEC 发布的 HBM4 规范在一定程度上有利于美光。根据 JEDEC 近期发布的 HBM4 标准,SK 海 力士基于现有工艺技术和思路设计的 12 层 HBM4 产品基本符合要求,无需大动作的设计更改。对 于美光而言,新标准在一定程度上有利于美光继续采用现有方案。我们认为美光沿用 TC-NCF 技术 可以节省转换至混合键合设备和材料的相关成本,并缩短新品出货后的客户导入时间。我们认为在 客户验证和出货方面拿到先机对于快速提升产品品质和扩大市场份额的意义重大。

DRAM 产品:充分受益于 AI 需求和产品结构改善,量价或在 2H24- 25 年逐步恢复

AI 服务器需求持续拉动美光 DDR5 需求

服务器需求主要由全球云服务厂商的投资拉动。经过我们对 1Q19-1Q23 的数据回测,全球服务器 出货量与北美四大云厂商滞后 1 个季度的资本支出同比增速具有较强相关性。我们预计大型云厂商 2024 年下半年资本支出预算用于 AI 服务器的投入将持续增加,相应 AI 服务器占总体服务器出货量 的比例也将持续提升。一方面,英伟达在 AI 服务器搭载的 GPU 市场市占率在 2023 年逼近 9 成。 随着英伟达 GB200 及 B200A 高端产品陆续在 2025 年出货,我们认为市场 2025 年对高端 AI 服务 器的需求仍然强劲。另一方面,北美云厂商(AWS、Meta 等)及中国云厂商(阿里巴巴、百度、 华为等)持续扩大对自研专用集成电路(ASIC)的投入。随着 ASIC 服务器占整体 AI 服务器比重提 升,ASIC 也有望持续带动 AI 服务器出货。

AI 服务器行业高增速直接带动 DDR5 和 HBM 市场需求。我们认为 AI 服务器较通用服务器在 CPU DRAM 及 GPU HBM 上的价值量提升明显。根据我们对浪潮 NF5280M6(通用服务器,无 GPU 插 卡)、浪潮服务器 NF5468M6(浪潮 AI 服务器,支持英伟达 A30 八卡)、以及英伟达 DGX H100 服务器(英伟达 AI 服务器,支持英伟达 H100 八卡)的比较,DGX H100 服务器相比浪潮 NF5468M6 和浪潮 NF5280M6 在 HBM 显存及 DDR 内存方面的价值量明显提升。

美光 DDR5 或充分受益于 AI 服务器量增趋势。我们认为美光 DDR5 产品优势体现在:1)产品性能 不断迭代。根据美光官网,美光 DDR5 产品相比 DDR4 产品在数据传输速度、能耗等方面均明显提 升,传输速率可达 8800MT/s,带宽相较 DDR4 提升 36%;2)生态伙伴合作优势。根据美光官网, 美光 DDR5 与英特尔面向数据中心的第四代英特尔®至强® 8490H-60C 处理器适配良好,相比上一 代 DDR4 产品(与英特尔 Xeon 8380-40C 适配),适配后三个方面的 AI 训练能力提升明显。根据 美光和英特尔在 2023 年 1 月 15 号联合发表的研究报告,当美光 DDR5 在第四代英特尔®至强®系 统中部署后,英特尔处理器在三个方面有明显提升:1)计算机视觉 AI/机器学习推理速度实现了 7 倍提升;2)BERT 自然语言处理(NLP) AI/机器学习推理实现 4.9 倍提升,内存带宽出现 55%的提 升;3)深度学习推荐模型(DLRM)推理速率实现了 4.3 倍提升,同时内存提升 200%。 价格方面,我们预计美光 DDR 产品的价格有望 在 2H24 继续环比提升。受益于:1)DDR5 价格较 高,收入占比提升改善整体 DDR 系列价格;2)根据 TrendForce,AI 和通用型服务器 3Q24 起受 惠于云厂商旺季备货需求,面向服务器的 DDR5 合约价格或环比增长 10%左右。同时由于 DDR4 买 方平均库存仍然较高,我们认为涨价主要集中在 DDR5。

AI 智能手机拉动 DRAM 需求,美光高端产品有望直接受益

AI 智能手机推高内存容量需求。根据 Omida 数据,智能手机运行标准 AI 模型(200 亿参数)至 少需要 32GB 内存;若为 700 亿参数及以上高级 AI 模型,手机内存要求在 64GB 以上,表明单机 内存需求增长明显。我们看到产业界人士也表达了相似观点。根据联发科无线事业部 AI 技术高级经 理庄世荣论述,130 亿参数量大模型运行要求手机有 13GB 内存容量,叠加运行安卓操作系统的 4GB 内存和运行其他 APP 的 6GB 内存,AI 模型端侧推理部署的手机存储量应达到 23GB。 AI 智能手机出货量占比提升,有望长期拉动 DRAM 需求。根据 Counterpoint, 2024 年是生成式 AI 智能手机的元年, 全年全球出货量将达 1 亿部以上,并预计 2027 年达到 5.2 亿部, 2023-27 年出货量 CAGR 有望达到 83%。我们认为 AI 智能手机出货量的明显提升能够直接拉动 DRAM 内存 需求增长。

美光 LPDDR 产品数据传输和功耗性能持续提升,或充分受益于 AI 手机及终端侧内存增加趋势。首 先,根据美光官网,其在 2024 年 4 月发布的 LPDDR5X 产品支持高达 8.533Gb/s 的数据速率,较 上一代的 LPDDR5 性能提高了 33%,且电源效率也提高了 24%。其次,美光在 2024 年 4 月改进 了 9.6 Gb/s LPDDR5X 内存解决方案,改进后的 LPDDR5X 产品相比上一代的 LPDDR5 功耗效率提 升 4%。此外,相比基于 1α工艺的 LPDDR5X,基于第五代 1β工艺的 LPDDR5X 峰值带宽提升了 12% 以上。采用了 LPDDR5X 的 AI 智能手机相比采用 LPDDR5 的 AI 智能手机带宽提升 33%。根据美 光官网,相比 LPDDR5,LPDDR5X 能将手机夜间模式的分辨率提高约 50%、将拍摄速度提高约 35%。基于更好的手机和端侧用户使用体验,我们认为手机厂商可能会加速从 LPDDR5 切换至 LPDDR5X,从而推动美光业务增长。 3Q-4Q24 期间 Mobile DRAM 价格仍有环比上涨潜力。三大存储厂可能会针对手机厂商继续维持较 高的 DRAM 合约价格,但我们认为自 4Q23 以来的 DRAM 涨价加大了手机厂商的盈利压力,导致 其放缓 3Q24 补库节奏。因此 Mobile DRAM 仍会在 3Q24 环比涨价,但涨幅可能不及 2Q24。

AI 电脑和图像处理需求增长,助力美光 GDDR6 和 GDDR7 等高端产品

AI 电脑长期需求增长明显。根据 IDC 预测,2024 年 AI 电脑在中国新机中装配占比有望提升,渗 透率将从 2023 年 8.1%逐步提升到 2027 年 84.6%。终端应用需求也将推动 AI 电脑渗透率增长。 根据微软,其在新一代 Windows 推出 Copilot 功能,并把 16GB 设定为 AI 电脑的最低内存容量标 准 ,用于云端 Copilot AI 功能。

AI 电脑内存容量增长明显,美光高端 GDDR6 和 GDDR7 产品或受益。根据美光报告,相比 GDDR6,GDDR7 性能更加匹配 AI 应用的存储需求。GDDR7 采用美光第五代 1β制程工艺,带宽相 比 GDDR6 增长 60%,达到 1.5TB/s,传输速率也高于 GDDR6D 的 20%,达到 32Gb/s。能耗方面 也贴合了 AI 数据中心低能耗的关键需求:美光 GDDR7 产品能耗相比 GDDR6 减少超过 50%。此外, 针对生成式 AI 从文字转化为图片的特定功能,采用美光 GDDR7 存储的数据响应时间比采用 GDDR6 存储的缩短 20%。随着 GDDR7 在 2024 年 7 月开始量产出货,我们认为 GDDR7 和 GDDR6 产品 的销量将直接拉动美光在 2H24 及 2025 年的收入。 价格方面,我们认为 3Q-4Q24 的 PC 类 DRAM 产品价格仍会环比上涨,但涨幅低于 1H24。根据 TrendForce,通用型服务器需求在 3Q24 复苏,加上供应商 HBM 生产比重进一步拉高,预计 PC DRAM 价格将延续涨势,均价或环比季增 3-8%。

针对非 HBM 类 DRAM 产品战略--非必要不扩产

HBM 产量扩张将影响非 HBM 类 DRAM 产品供应水平。根据美光 3QFY24 业绩会,在相同技术节 点的前提下,生产特定比特量 HBM3E 产品消耗的晶圆量是生产 DDR5 的三倍左右。而 HBM4 较 HBM3E 在性能和封装复杂性上进一步提升,叠加良率较低影响, 生产 HBM4 消耗的晶圆或高于生 产 HBM3E。随着 HBM3E 和 HBM4 产品在整体 DRAM 产品中供给比例的加大,我们认为 HBM 需 求强劲可能会在一定程度上影响传统 DRAM 产品的供应。 2H24-25 年,美光在传统 DRAM 业务的重心或放在提升盈利能力。根据美光 3QFY24 业绩会,公司 明确提出会对非 HBM 类 DRAM 业务继续严格控制资本支出,将重心放在提升盈利能力之上。我们 认为美光为了保障公司的整体盈利水平,可能会将 2024-25 年的资本支出主要用于 HBM 产能扩建, 同时以通过消耗现有库存的方式来推动传统 DRAM 业务的盈利增长。

NAND 业务以获利为主,或进一步控产

美光高端 SSD 产品有望持续提升在全球数据中心 SSD 市场中的份额

云厂商对数据中心 SSD 的需求持续增长。我们认为人工智能训练和推理正在推动数据中心 SSD 增 长。许多企业持续扩大 AI 服务器建设,信息设备支出明显复苏。根据 TrendForce,3Q24 来自 OEMs 的订单有望明显回升,继续拉动采购需求。我们认为云厂商对 SSD 的主要需求体现在优化数 据传输速度、提高存储密度和降低能耗水平。 美光在数据中心固态硬盘领域的份额正在增加。3QFY24,美光基于 232 层的 30TB SSD 出货量同 比增加 200%以上,表明了下游数据中心客户对于美光数据中心 SSD 的认可。我们认为美光在数据 中心 SSD 的份额有望持续增长,基于:1)美光高端数据中心 SSD 产品较友商在性能和系统能耗方 面有显著优势。根据美光中国官方微信公众号,通过对比美光 9550 SSD 和铠侠和三星的 SSD,发 现使用美光 9550 SSD 的系统训练时间效率提高了 33%,并且系统能耗降低了 29%。此外,将美光 9550 SSD 的数量从一个扩展到两个时,整体训练完成时间和系统能耗均减少了 37%;2)美光 SSD 产品获得众多客户的认可。根据美光中国官方微信公众号,美光在 2024 年 7 月发布 9550 时,英 伟达和 AMD 负责数据中心业务的代表均表达了看好美光 SSD 产品持续提升数据中心在 AI 工作负载 下的性能。其中英伟达认为美光 9550 SSD 能够为其 AI 数据中心提供强大的存储支持。

美光或坚持减产盈利战略,NAND 盈利情况从 1Q24 起恢复

2H24-25 年,我们认为美光对 NAND 业务的战略重心持将继续放在盈利恢复上。根据美光 3QFY24 业绩会,公司明确提出会继续严格控制对于 NAND 业务新的资本支出,将重心放在盈利能力提升, 通过消耗现有库存来稳定 NAND 市场的市占率水平。由此,我们认为美光并不会大幅提升对 NAND 业务的资本支出,相反会将大部分 2024-25 年的资本支出用于 HBM 产能扩建。针对 NAND 业务, 公司的近期目标仍然是在稳定市占率的基础上持续提升该业务的经营利润率。

财务预测

HBM 业务收入 2026/27 财年有望达到 75.1 亿/149.0 亿美元

自然年份下,我们预计美光在 2025 和 2026 年的实际年产能分别达到 21.49 万和 46.83 万片晶圆, 并且在供给紧张下,公司 HBM 产线的平均稼动率水平有望维持在 87-88%。我们预计美光 2025- 26 年的实际有效产量分别是 18.91 万和 41.21 万片晶圆。 我们对美光在 2024 年下半年至 2025 年期间继续提高良率以及升级其材料、工艺和设备保持乐观态 度。不同于 SK 海力士采用的 MR-MUF 技术,美光则继续使用 TC-NCF 技术,因此目前的良率略低 于 SK 海力士。假设一片 12 英寸晶圆可以切割成 550 颗裸片,预计美光的平均良率将在 2025 年 达到约 76%。我们预计每个芯片的实际存储容量在 2025-26 年为 2.8GB/3.0GB,预计 2025 年的实 际产出将达到 2.15 亿 GB。

传统 DRAM 业务收入 2026/27 财年有望达到 255 亿/216 亿美元

位元出货量方面,我们认为传统 DRAM 产品(非 HBM 系列)在 4QFY24-1QFY25 的出货或较 3QFY24 维持平稳,基于:1)HBM 出货挤占传统 DRAM 产能;2)传统 DRAM 产线的稼动率在 2024 年 7 月已达到 85-90%。价格方面,我们看到 DRAM 整体价格在 3QFY24 环比增长约 20%, 受益于:1)AI 服务器和手机对于 DDR5、 LPDDR5X 以及 GDDR6 和 GDDR7 的需求加大,推高相 关产品售价;2)在相同技术节点上,生产特定量 HBM3E 产品消耗的晶圆是生产 DDR5 的约三倍。 HBM3E 出货量增加会进一步限制传统 DRAM 产品(包括 DDR5、LPDDR5、LPDDR5X、GDDR6 和 GDDR7)的供给,从而一定程度上支撑传统 DRAM 产品的价格。我们预计传统 DRAM 的价格将 在 2025 财年第一季度环比增长高单位百分数。 展望 2025 年。一方面,我们认为由于 HBM4 相较 HBM3E 在性能和封装复杂性方面继续提升, HBM4 将比 HBM3E 消耗更多的晶圆和 C/R 空间,这会对美光传统 DRAM 产品的供应能力造成一 定影响。另一方面,我们认为美光针对传统 DRAM 业务的战略是追求利润最大化。伴随下游 AI 服 务器及端侧 AI 设备对于 DDR5 以及 LPDDR5X 的需求维持高景气度,美光为了提升 DRAM 业务的 盈利能力可能会对进一步扩大传统 DRAM 产能持谨慎态度。

传统 NAND 业务收入 2026/27 财年有望达到 116 亿/86 亿美元

价格方面,TrendForce 信息显示,来自云厂商的订单在 3Q24 有望回升,继续拉动采购需求,相 应企业级 SSD(Solid State Drive,固态硬盘)的价格有望环比提升。但考虑到买方库存较高,包括移 动端和 PC 端在内其他品类的 NAND 价格涨幅或继续收窄。截止 3QFY24,美光基于第四代 1α和第 五代 1β工艺的 NAND 产品占据 NAND 出货量的 90%以上,我们预计美光 NAND 价格在 2H24 的 环比增长高于行业水平。我们预计企业级 SSD 的增长将推动 NAND 出货量增加,但传统 PC 和智 能手机领域的买家可能由于库存仍然较高而不愿意补货。我们预测美光在 2024 财年第四季度的 NAND 位出货量环比增长 4%。 展望 2025 年,我们预计美光将继续专注于提高其 NAND 业务的运营利润,并在产能扩张上保持谨 慎态度。因此,我们预计美光将通过消耗现有库存来维持其 NAND 出货量及相关市场份额。

经营利润率有望在 2025 财年提升到 27.5%

综合考虑传统 DRAM 和 HBM 业务,我们认为 HBM 收入占比提升和传统 DRAM 产品提价趋势有望 改善美光 DRAM 业务的综合经营利润率。在 3QFY24 业绩会上,公司管理层表示 HBM 业务增长将 显著提升 DRAM 业务的整体利润率水平。我们预测 HBM 收入在整体 DRAM 业务中的占比有望从 3QFY24 的 1%提升到 4QFY25 的 15%左右;相应地,我们预计整体 DRAM 业务(包含 HBM)的 经营利润率有望从 3QFY24 的 12%提升到 4QFY25 的 32% 。传统 DRAM 方面,我们看到上轮周期 中最高经营利润率在 40-45%左右,出现在 2021 年;经过 1H24 的涨价后,2H24 的价格上涨有望 进一步推高经营利润率。 针对 NAND 业务,我们认为影响相关经营利润率的直接因素是 NAND 价格。我们看到 3Q22 起的 供给过剩问题直接导致了 NAND 的经营利润率从 2Q22 的 17%降到了 2Q23 的-120%。随着价格从 4Q23 环比提价,美光 NAND 业务的经营利润率才逐渐回升。随着美光 NAND 单价的上涨,我们预 计其 NAND 经营利润率将在 2024 年转为正数并超过 20%,相比 2023 年的-84%。 综上,我们预计美光的经营利润率有望从 2024 财年的 5.2%提升到 2025 财年的 27.5%。

自由现金流 2025 财年有望达到 68 亿美元

资本支出方面,我们认为日本广岛工厂、马来西亚工厂、西安工厂、美国爱达荷州工厂以及纽约州 工厂是美光在 2024-28 财年期间的主要资本支出对象。针对这两座美国工厂的建设,美国政府在 2024 年 4 月宣布根据《芯片法案》提供给美光至多 61.4 亿美元的拨款。除此之外,美光也获得了 至多 75 亿美元的贷款。我们认为以上两座美国工厂的建设,叠加对 HBM 封装设备以及晶圆厂相关 设施的投资将推高美光在 2025 财年的资本支出,我们预计将达到 131 亿美元。得益于 HBM 收入 快速增长、DRAM 和 NAND 业务利润率回升等因素,美光的经营性现金流在 2024 财年有所改善。 鉴于管理层在 2QFY24 业绩会上明确表示公司的资本支出数额不会超过当年的经营性现金流,我们 预计其 2025 财年自由现金流为 68 亿美元。


(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。)

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