2025.12.11存储设备行业深度

一、核心背景与市场趋势

Transformer 架构凭借自注意力机制等创新引领 AI 革命，其对序列元素依赖关系的建模需求，使得 AI 模型程序性记忆（模型权重）容量呈指数级增长，远超单个 GPU 上高带宽内存（HBM）的增长速度，形成 “内存墙” 问题，进而对内存的容量、带宽等提出更高要求。

2024 年全球存储市场约 1700 亿美元，其中 DRAM 约 970 亿美元（含 HBM 174 亿美元），NAND 约 680 亿美元。在 AI 带动下，HBM 市场规模预计 2030 年将增长至 980 亿美元，年复合增长率约 33%。2020-2025 年存储市场经历波动，2022 年陷入低谷后，2024 年同比增长 78%，2025 年预计增速保持 18%。

从需求端来看，数据中心是主要增长驱动力，相关芯片需求年均增长率达 9%；汽车领域增速最快，年均增长率 21%；PC 年均增长 2%；手机年均下降 3%，移动市场趋于饱和；消费电子小幅下滑，年均约 - 1%。同时，DRAM 相关产品（DDR3、DDR4、DDR5）价格自 2025 年年中或 9 月起大幅上涨，与年初相比涨幅在 350%-1065% 之间。

二、存储市场竞争格局

（一）全球市场格局

存储领域呈现 “韩美领跑” 态势，DRAM 市场由三星、SK 海力士、美光占据主要份额，2025 年第二季度 SK 海力士市占率 38%，三星 32%，美光 25%；HBM 市场中 SK 海力士一家独大，2025 年第二季度市占率 64%；NAND 市场三星以 32% 的份额领先，SK 海力士增幅最大，铠侠因依赖苹果受季节性影响份额降至 14%。

按销售区域划分，美国是第一大存储市场，中国位居第二。DRAM 市场中国占比 26%（250 亿美元），NAND 市场中国占比 33%（220 亿美元）。生产和供应地方面，韩国占 45%，中国占 24%，日本占 16%，台湾占 10%，新加坡占 4%，美国占 2%。

（二）中国厂商发展情况

中国存储厂商长鑫存储（CXMT）和长江存储（YMTC）正奋起直追。2025 年第二季度，长鑫存储在全球 DRAM 市场市占率约 5%，长江存储在 NAND 市场市占率约 9%。对比中国市场占比，长鑫存储在 DRAM 领域还有 5 倍的产能扩张空间，长江存储在 NAND 领域有 3-4 倍的扩张空间。

资本开支方面，2024 年三星投入接近 250 亿美元稳居全球第一，SK 海力士支出小幅收缩，美光保持稳定，长鑫存储和长江存储加大投入，展现出加速追赶的势头。技术层面，中国厂商与世界先进水平仍有差距，但差距持续缩小。长鑫存储 G4 产品在集成度、工艺节点上接近国际厂商 D1 系列代际，栅极材料、电容电介质等技术路线逐步接轨；长江存储依托 Xtacking 技术，通过增加堆叠层数提升位密度，混合键合技术应用较早，逐步拉近与国际厂商的距离。

三、存储工艺技术演进

（一）DRAM

DRAM 作为 “临时中转站”，依靠电容存储信息，主要由电池阵列、逻辑区或核心区、外围设备构成。为提升性能，各区域需持续微缩：单元阵列通过采用新硬掩模材料、SAQP 或 EUV 结合高宽比刻蚀等技术解决高宽比电容制造、有源区缩小等挑战；外围逻辑器件将电介质升级为低介电常数材料 + 先进铜阻挡层，晶体管栅极替换为高 K 金属栅（HKMG），以适配微缩需求并维持性能。

DRAM 的发展方向包括：技术节点从 2023-2024 年的 1b 节点逐步推进到 2035 年的 0e 节点；存储单元布局从 2D 向 3D 架构升级，突破物理尺寸限制；特征尺寸从 13-12.5nm 提升至 7nm，电容间距从 39-37.5nm 提升至 21nm，电容高宽比从 > 50 提升至 > 80；电容材料、字线材料持续升级，外围 CMOS 从 HKMG 演进到 FinFET 结构。此外，为满足 AI 应用需求，DRAM 通过 3D 堆叠形成 HBM，依赖先进 3D 封装提升密度和带宽。

（二）HBM

HBM 是专为 AI 而生的 “高速公路”，由先进 DRAM 堆叠而成，具有高性能、低延迟的特点。其制造流程涉及硅通孔（TSV）、微凸块支柱等关键材料工程步骤，需要 19 个增量材料工程步骤，包括晶圆前侧 10 个步骤形成前端互连柱和 TSV，以及晶圆背面 9 个步骤筛选 TSV 并形成后置互连柱。HBM 面临堆叠薄晶粒时的翘曲和弯曲等挑战，其核心作用是为 AI 加速器提供高带宽、大容量的内存支持，在 LLM 推理等场景中不可或缺。

（三）NAND

NAND 是长期储存数据的选择，3D NAND 通过单元垂直堆叠提高存储密度，主要由通道 / 位线、核心 SiO、隧道氧化层、电荷陷阱层等组件构成。3D NAND 的微缩分为横向和垂直两个方向：横向微缩通过减少阶梯面积、外围电路面积和狭缝面积实现，采用 “之” 字形阶梯、阵列下 CMOS（CuA）或阵列上 CMOS（CoA）等技术；垂直微缩通过增加线对、缩小垂直间距实现，面临硬掩膜选择性、刻蚀成本、金属填充等挑战，可通过新硬掩膜材料、接缝抑制钨技术等解决。

3D NAND 的发展核心是垂直堆叠层数增加，从 2024 年的 3xxL 逐步升级到 2035 年的 2xxxL；垂直层级从 2-3 层增加到 7-10 层，垂直间距从 39-45nm 缩小至 33-37nm；核心结构与材料持续迭代，电荷陷阱从 “连续 CT” 向 “CT 隔离” 演进，通道、字线金属材料不断优化；布局从 “阵列下” 逐步转向 “键合 / 多键合”，外围 CMOS 从 “多晶硅栅” 升级为 “高 k 金属栅（HKMG）”，同时铁电 / 反铁电 NAND 等新技术也在探索中。

四、存储设备行业情况

国内半导体设备厂商主要分为三类：一是专门致力于半导体设备研发的龙头公司，如北方华创、拓荆科技等；二是从其他行业跨界而来并取得成果的公司，如微导纳米、迈为股份等；三是后道封装段的设备公司，如长川科技、华峰测控、精智达等。

各类厂商的业务布局及进展如下：

• 北方华创：湿法设备形成全面布局，2025 年上半年收入超 5 亿元；进军离子注入设备市场并发布多款 12 英寸设备；控股子公司芯源微在涂胶显影设备、临时键合设备领域领先；CCP 刻蚀产品累计装机量可观。
• 拓荆科技：PECVD 是主打产品，覆盖全系列介质薄膜材料；UV Cure、PE-ALD、Thermal-ALD 等设备均实现产业化应用；混合键合产品（晶圆对晶圆、芯片对晶圆）已实现产业化并获得客户订单，2025 年上半年新增半导体设备订单超去年全年。
• 微导纳米：ALD 设备涵盖主流薄膜材料及工艺，在高介电常数材料等领域实现产业化；CVD 设备在硬掩膜等关键工艺领域取得产业化突破，多款设备获得量产订单并实现客户导入。
• 迈为股份：聚焦半导体泛切割、2.5D/3D 先进封装，提供封装工艺整体解决方案，率先实现多款封装装备国产化；致力于半导体刻蚀与薄膜沉积高端装备的国产化。
• 长川科技：主要产品包括测试机、分选机、自动化设备及 AOI 光学检测设备等，产品获得多家一流集成电路企业的使用和认可，实现部分进口替代。
• 精智达：半导体测试设备业务快速增长，2025 年上半年收入同比大幅增长；DRAM 老化测试修复设备、MEMS 探针卡等产品出货量稳步提升，核心测试设备客户验证工作推进，自主研发的 ASIC 芯片通过客户认证。
• 华峰测控：在模拟及混合信号测试领域技术优势明显，2023 年推出面向 SoC 及高端数字芯片测试的 STS8600 平台，将技术能力拓展至数字芯片测试领域，经营业绩稳健增长。

五、风险提示

（一）行业资本不及预期的风险

中国存储晶圆厂以长江存储和长鑫存储为主，其产品与世界先进水平存在差距，面临海外龙头的激烈竞争，导致相关资本投入存在不确定性。

（二）半导体技术推进不及预期的风险

受制于海外设备的可获得性，国内晶圆厂在制程方面与海外龙头有一定差距，技术追赶需要国产设备、材料、工艺等全方位突破，而半导体研发投入高，短期可能出现研发推进不及预期的情况。

（三）半导体设备国产化不及预期的风险

半导体设备在先进制程方面与海外先进水平仍有差距，国内晶圆厂选用设备时会综合考虑性能、性价比等因素，若国产设备与海外设备差距过大，晶圆厂选用国产设备的比例可能低于预期。