2025.12.11人工智能存储系列报告

一、存储系统：构成与分类

（一）系统构成

AI 存储系统分为网络端存储和本地端存储。网络端存储存放冷数据，以 HDD 和 SSD 为主；本地端存储存放热数据和温数据，核心由 HBM、DRAM、本地 SSD 构成。

（二）存储分类

存储可分为 “易失性” 的 Memory 和 “非易失性” 的 Storage。Memory 包括 DRAM 和 HBM，优势是速度快；Storage 包括 SSD 和 HDD，优势是容量大、成本低。

（三）AI 不同阶段的存力支撑

• 源数据阶段：依赖网络 SSD 和 HDD，HDD 长期保存原始数据，SSD 提供即时访问。
• 训练模型阶段：需 HBM、DRAM、本地 SSD 及网络 SSD 和 HDD，网络存储负责保存检查点。
• 创建内容阶段：推理过程依赖 HBM、DRAM 和本地 SSD 或 HDD。
• 存储、保留、重用数据阶段：均通过网络 SSD 和 HDD 完成，覆盖副本存储、跨区域保留及后续工作的数据支撑。

（四）典型存储系统拆解

• 英伟达 H100：单颗配置 6 颗 HBM3 堆栈（共 96GB），单台服务器配 2 颗 CPU（32 个 64GB DRAM，合计 2TB）及 8 个 3.84TB NVMe 协议本地 SSD。
• 英伟达 DGX B200：单台服务器（8 颗 B200）HBM3E 合计 1.4TB/s，主板 DRAM 2TB（可拓展至 4TB），本地 SSD 合计 30.72TB；搭配 IBM 存储系统时，单台服务器对应 27.4TB HDD。

二、市场与技术趋势：核心存储产品分析

（一）HDD（硬盘驱动器）

• 架构与技术：由机械部分和电子部分组成，面密度提升是容量增长核心，通过圆周记录密度和磁道密度优化实现。关键技术包括 HAMR（希捷主导，单碟容量已达 3TB，未来目标 10TB）、OptiNAND（西部数据推出，提升面密度）、多磁臂技术（如希捷 MACH.2，翻倍传输速率），接口协议向 NVMe 统一。
• 市场格局：呈双寡头垄断，2024 年希捷、西部数据市占率合计 80.8%；行业 2023 年见底，2024 年企稳复苏，2024 年市场规模 180.3 亿美元（同比 + 44.4%），出货量 1.24 亿颗（同比 + 1.1%）；企业级 HDD 占比持续提升，2024 年占比 76%。

（二）SSD（固态硬盘）

• 架构与技术：以 NAND Flash 为介质，由主控、闪存、缓存芯片等组成。技术趋势包括 NAND 堆叠层数增长（进入 200 + 层时代）、单元架构从 SLC 向 MLC、QLC 演进，接口协议以 PCIe（NVMe）为主流。
• 市场表现：2024 年全球市场规模 410 亿美元，预计 2029 年达 610 亿美元（CAGR 8.3%）；2024 年出货量 3.55 亿个，预计 2029 年达 4.74 亿个（CAGR 5.93%）。高容量产品占比提升，单位 GB 价格持续下降，2024 年为 0.1 美金，预计 2029 年降至 0.05 美金。
• 细分市场：企业级 SSD 市场占比 64%（2024 年），消费级出货量占比 81%；QLC 出货占比快速提升，2029 年企业级 QLC 占比预计达 54.1%，PCIe 接口占比预计达 94.8%。

（三）DRAM

• 技术演进：从 DRAM 迭代至 SDRAM、DDR，目前头部厂商推进 DDR6 研发。具备功耗小、集成度高、成本低等优势，工作原理依赖电容存储电荷，需定时刷新。
• 市场需求：2024 年下游需求中手机、PC、服务器占比合计 75.2%；8GB 和 16GB 为出货主力，高容量产品占比持续提升；2024 年全球市场规模 984 亿美元，占存储器市场 58%。
• 供给格局：三星、海力士、美光合计市占率 95.1%（25Q2），技术上目前停留在 1znm 节点，未来有望攻克 9nm 工艺。

（四）HBM（高带宽内存）

• 技术特点：多层 DRAM 芯片堆叠，通过 TSV 实现垂直互联，存储密度和带宽更高，核心应用于 AI 领域。速率、带宽、容量、叠层数持续提升，从 4/8Hi 向 12/16Hi 演进。
• 市场规模：2024 年全球市场规模 179.62 亿美元，预计 2029 年达 575.4 亿美元（CAGR 26.2%）；2024 年出货量 14.97 亿 GB，预计 2029 年达 64.77 亿 GB（CAGR 34.0%），单 GB 价格逐步下滑。
• 竞争格局：2024 年海力士市占率 56.4%，三星 37.8%，美光 5.8%；2025 年 HBM3 为出货主力，HBM4 逐步起量。

（五）NAND

• 技术趋势：存储单元 bit 数持续增长（SLC→MLC→TLC→QLC），从 2D NAND 向 3D NAND 演进，堆叠层数持续提升，2025 年 400 层 NAND 有望量产。
• 市场需求：2024 年 SSD 和手机领域需求占比合计 88.2%，计算领域需求快速增长，2024 年占比 58.2%，预计 2029 年 CAGR 22.5%。512GB 为出货主力，1TB 占比快速提升。
• 供给格局：25Q2 三星、海力士市占率合计 56.0%，铠侠、美光、闪迪为第二梯队，CR5 达 95.8%。

三、需求测算：AI 训练与推理的拉动作用

（一）大模型训练的存储需求

• HBM 需求：全精度训练下，GPT-3（1750 亿参数）需 3826GB，混合精度训练可降至 2513GB。
• SSD 需求：训练数据需 570GB（3000 亿 tokens），Checkpoint 存储按保留 5-10 个计算，单模型需 2448GB / 个。

（二）大模型推理的存储需求

• HBM 需求：采用 GQA 方法，GPT-5 推理需求 31.0PB，含模型权重（29.4PB）和 KV Cache（1.6PB）。
• DRAM 需求：采用 GQA 方法，合计 6.9EB，包括非活跃专家模型权重（0.2EB）和 KV Cache（6.7EB）。
• 本地 NAND 需求：RAG 存储需求 139.7EB，总 NAND 需求 199.5EB（RAG 存储占 70%）。

（三）供求关系与价格趋势

• DRAM：2025、2026 年总需求 / 总供给分别为 112%、129%，短期供不应求。
• NAND：2025、2026 年总需求 / 总供给分别为 118%、132%，短期供不应求，价格有望持续提升。

四、公司梳理：全球存储企业布局

（一）综合龙头

• 三星电子：在 DRAM、HBM、NAND、SSD 领域市占率均居前列，25Q2 DRAM 市占率 33.2%、NAND 34.0%、SSD 32.0%、HBM 17.0%。
• 海力士：全球 DRAM 和 HBM 龙头，25Q2 DRAM 市占率 39.1%、HBM 67.0%，NAND 市占率 22.0%，SSD（含 Solidigm）市占率 19.6%。
• 美光：产品矩阵全面，25Q2 DRAM 市占率 22.8%、NAND 13.8%、SSD 11.1%、HBM 16.0%。

（二）细分领域龙头

• 闪迪、铠侠：聚焦 NAND、SSD 领域，25Q2 闪迪 NAND 市占率 12.1%、SSD 9.4%；铠侠 NAND 市占率 13.9%、SSD 9.1%。
• 西部数据、希捷科技：聚焦 HDD 领域，2024 年市占率分别为 40.0%、40.8%，形成双寡头格局。

（三）地域分布

全球存储公司主要集中在韩国（三星、海力士）、美国（美光、闪迪、西部数据、希捷科技）、中国（含中国台湾，合肥长鑫、长江存储等）、日本（铠侠、东芝）。

五、风险提示

• 厂商 DRAM、NAND 扩产导致产品价格下降。
• 互联网大厂资本开支不及预期。
• AI 应用活跃用户数增长不及预期。
• AI 大模型方案优化减少对存储的需求。