只讀存儲(chǔ)器（ROM）是只能讀取實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)的信息的存儲(chǔ)器。斷電后所存數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，根據(jù)可編程、可抹除功能，ROM可分為PROM、EPROM、OTPROM、EEPROM和Flash等。Flash是當(dāng)前主流的存儲(chǔ)器，具備電子可擦除可編程的性能，能夠快速讀取數(shù)據(jù)而且斷電時(shí)不會(huì)丟失數(shù)據(jù)，往往與DRAM搭配使用。Flash可進(jìn)一步細(xì)分為NAND Flash和NOR Flash。NAND Flash是只讀存儲(chǔ)器中的主流。

一、NAND的演變：從2D NAND向3D NAND

（一）NAND分類：NAND Flash、NOR Flash

NAND Flash：寫入和擦除的速度快，存儲(chǔ)密度高，容量大，但不能直接運(yùn)行NAND Flash上的代碼，適用于高容量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

NOR Flash：優(yōu)勢(shì)是芯片內(nèi)執(zhí)行——無(wú)需系統(tǒng)RAM就可直接運(yùn)行NOR Flash里面的代碼，容量較小，一般為1Mb-2Gb。

（二）發(fā)展趨勢(shì)：高密度存儲(chǔ)、3D堆疊

1、3D NAND發(fā)展僅十余年，主流廠商快速擴(kuò)張中

3D NAND于2014年開始商業(yè)化量產(chǎn)，主流廠商基本實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品轉(zhuǎn)換。2007年，東芝最早推出BiCS類型的3D NAND。2013年三星推出第一代V-NAND類型的3D NAND。2014 年，SanDisk 和東芝宣布推出3D NAND生產(chǎn)設(shè)備，三星率先發(fā)售32層MLC 3D V-NAND，至此3D NAND市場(chǎng)開始快速擴(kuò)張。

3D NAND存儲(chǔ)單元向TLC、QLC等高密度存儲(chǔ)演進(jìn)。NAND Flash根據(jù)存儲(chǔ)單元密度可分為SLC、MLC、TLC、QLC等，對(duì)應(yīng) 1 個(gè)存儲(chǔ)單元分別可存放1、2、3 和 4bit的數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)單元密度越大，壽命越短、速度越慢，但容量越大、成本越低。目前NAND Flash以TLC為主，QLC比重在逐步提高。

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器發(fā)展已有55年，其中DRAM發(fā)展已有55年，F(xiàn)lash發(fā)展已有40年，由于2DNAND和3DNAND技術(shù)差別巨大，實(shí)際上3DNAND發(fā)展歷史僅僅十余年，技術(shù)成熟度遠(yuǎn)不如DRAM。

2、3D NAND技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

（1）3D堆疊大幅提升容量，相同單元密度下壽命較2D結(jié)構(gòu)延長(zhǎng)

3D NAND是一項(xiàng)革命性的新技術(shù)，首先重新構(gòu)建了存儲(chǔ)單元的結(jié)構(gòu)，并將存儲(chǔ)單元堆疊起來(lái)。3D NAND帶來(lái)的變化有：（1）總體容量大幅提升；（2）單位面積容量提高。對(duì)于特定容量的芯片，3D NAND所需制程比2D NAND要低得多（更大線寬），因而可以有效抑制干擾，保存更多的電量，穩(wěn)定性增強(qiáng)，例如同為TLC的3D NAND壽命較2D NAND延長(zhǎng)。

（2）工藝制程演進(jìn)相對(duì)緩慢，3D堆疊層數(shù)增長(zhǎng)迅速

從2014年到2020年，各家廠商3DNAND堆疊層數(shù)從32層增長(zhǎng)至128層，大致3年層數(shù)翻一倍，而工藝制程在2DNAND時(shí)期就達(dá)到19nm，轉(zhuǎn)換成3DNAND工藝制程倒退至20-40nm，而后又逐步往更高制程演進(jìn)，制程演進(jìn)相對(duì)邏輯芯片較慢。從制程上看，主流廠商的3D NAND芯片使用20-19nm的制程，從技術(shù)上看，20nm左右的制程最適合3D NAND，制程節(jié)點(diǎn)小了之后，每個(gè)存儲(chǔ)單元能容納的電子數(shù)量就會(huì)變少，發(fā)展到一定階段之后，閃存就很容易因?yàn)殡娮恿魇Ф鴣G失其中保存的數(shù)據(jù)。

2022年，美光技術(shù)與產(chǎn)品執(zhí)行副總裁ScottDeBoer與高管團(tuán)隊(duì)宣布美光下一代232層NAND閃存將于2022年底前實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。2023年三星電子宣布計(jì)劃在明年生產(chǎn)第9代V-NAND閃存，這款閃存將采用雙層堆棧架構(gòu)，并超過(guò)300層。今年8月，SK海力士表示將進(jìn)一步完善321層NAND閃存，并計(jì)劃于2025年上半期開始量產(chǎn)。

堆疊層數(shù)仍有較大提升空間。按照SK海力士的預(yù)測(cè)，3DNAND在發(fā)展到層數(shù)超過(guò)600層的階段時(shí)才會(huì)遇到瓶頸，目前市場(chǎng)上主流產(chǎn)品低于200層，未來(lái)技術(shù)升級(jí)空間較大。

主流廠商基本實(shí)現(xiàn)從2D NAND到3D NAND的產(chǎn)品轉(zhuǎn)換，三星電子領(lǐng)先1-2年。從2014年3D NAND量產(chǎn)開始，到2018年主要NAND廠商基本完成從2D到3D的產(chǎn)品轉(zhuǎn)換。2018年NAND Flash廠商三星電子、東芝/西部數(shù)據(jù)、美光、英特爾等原廠的3D NAND生產(chǎn)比重己超過(guò)80%，美光甚至達(dá)到90%。目前，各家廠家已實(shí)現(xiàn)128層（鎧俠和西部數(shù)據(jù)是112層）的量產(chǎn)，176層正成為主流，2XX層以上的研發(fā)和量產(chǎn)正在推進(jìn)，其中三星研發(fā)進(jìn)度最為領(lǐng)先，比其他廠商領(lǐng)先1-2年。

二、NAND Flash下游及推動(dòng)力

NAND Flash 下游市場(chǎng)中，計(jì)算、無(wú)線通訊、消費(fèi)和工業(yè)分別占 54.8%、34.1%、6.1%、2.6%。

根據(jù)招商證券測(cè)算，AI 服務(wù)器相較普通/高性能服務(wù)器對(duì) NAND 容量大約有 2-4 倍的拉動(dòng)。

由于機(jī)械硬盤持續(xù)進(jìn)行成本優(yōu)化，普通服務(wù)器依然會(huì)配備較多的機(jī)械硬盤，而高性能服務(wù)器和AI服務(wù)器對(duì)于存儲(chǔ)速度、準(zhǔn)確性等提出更高要求，因此主要配備固態(tài)硬盤。

從容量上看，傳統(tǒng)服務(wù)器NP5570M5最多支持16塊2.5英寸SAS硬盤或4塊3.5英寸SATA硬盤，SAS硬盤支持300GB/600GB/1TB/1.2TB/1.8TB/2.4TB容量，SATA硬盤支持1/2/4/6/8TB容量，按照中間容量測(cè)算，系統(tǒng)硬盤容量大約共8-16TB；高性能NF5280M6型號(hào)最大支持20塊3.5英寸硬盤，系統(tǒng)硬盤容量大約20TB；AI服務(wù)器采用的硬盤容量大約30TB，相較傳統(tǒng)服務(wù)器NAND容量提升大約2-4倍。

進(jìn)一步推算：

1）基礎(chǔ)型服務(wù)器：根據(jù)IDC，基礎(chǔ)型服務(wù)器中CPU、內(nèi)存和硬盤的占比最高，根據(jù)英特爾，典型的x86服務(wù)器—E5高配服務(wù)器的成本中硬盤、CPU和內(nèi)存成本占比分別為31%、28%和21%。例如浪潮NF5270M5售價(jià)大約39000元，采用2顆XeonSilver4214CPU，每顆售價(jià)大約1000美金，CPU成本占比大約32%；配置16個(gè)32GBDDR4，按單GB成本3美金計(jì)算，DRAM成本占比大約26%；最大支持25塊2.5英寸硬盤，按照每塊硬盤512GB、1TBSATA40美元計(jì)算，硬盤總價(jià)值量占比大約20%；

2）AI服務(wù)器：以英偉達(dá)DGXA100系統(tǒng)為例，售價(jià)大約19.5萬(wàn)美金，含有2顆AMDRome7742，每顆售價(jià)大約7000美金，價(jià)值量占比大約7%；含有8顆A100GPU，每顆GPU售價(jià)大約1-1.5萬(wàn)美元，GPU價(jià)值量占比大約40-50%；CPU采用2TB的DDR4，價(jià)值量占比大約3-4%；GPU配置共640GBHBM2E，假設(shè)單GB價(jià)值量15-20美金，價(jià)值量占比大約5-8%；操作系統(tǒng)配備2塊1.9TBSSD，內(nèi)部配備8塊3.84TBSSD，按照1塊1.92TB數(shù)據(jù)中心SSD650美元、1塊3.84TB數(shù)據(jù)中心SSD1200美元測(cè)算，硬盤價(jià)值占比大約6%。

三、相關(guān)標(biāo)的

1、存儲(chǔ)芯片：兆易創(chuàng)新、北京君正、東芯股份

2、存儲(chǔ)經(jīng)銷：香農(nóng)芯創(chuàng)、雅創(chuàng)電子

3、AI服務(wù)器及HBM配套：國(guó)芯科技、瀾起科技、創(chuàng)益通

附：AI 服務(wù)器存儲(chǔ)及先進(jìn)封裝產(chǎn)業(yè)鏈上市標(biāo)的

資料來(lái)源：中信建投電子、招商證券電子

審核編輯：劉清