今年的DRAM/NAND產(chǎn)能真的是到了一個(gè)高峰期，據(jù)報(bào)道，面對(duì)DRAM/NAND產(chǎn)能“瘋狂”需求，三星和SK海力士欲在2018年增加產(chǎn)能，而且擴(kuò)張仍會(huì)漲價(jià)，背后到底有啥原因，所以本文將闡述背后的原因。

　　最近讀到一篇文章，里面提到“以存儲(chǔ)器為中心的計(jì)算方式”等想法，這些變化將對(duì)半導(dǎo)體制造和存儲(chǔ)行業(yè)產(chǎn)生巨大影響，尤其是兩大手機(jī)硬件廠(chǎng)商——三星和蘋(píng)果，它們可謂是科技行業(yè)的金絲雀。然而三星不僅大量使用內(nèi)存，也是最大的制造商。而蘋(píng)果這邊，公司最近投資一家財(cái)團(tuán)，這個(gè)公司正在謀劃收購(gòu)東芝內(nèi)存份額，如果這個(gè)協(xié)議完成，那么蘋(píng)果也會(huì)成為存儲(chǔ)器生產(chǎn)商的一個(gè)角色。

　　內(nèi)存價(jià)格變化太快，如今已經(jīng)變得想當(dāng)昂貴，并將繼續(xù)占據(jù)設(shè)備制造商BOM的成本份額。這對(duì)內(nèi)存壟斷者和他們的客戶(hù)都有很大影響。有分析師表示，三星和SK海力士欲在2018年增加產(chǎn)能，這將會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)能過(guò)剩，讓行業(yè)的毛利率大幅下滑，而且會(huì)持續(xù)到2020年。比如美光的股東回報(bào)預(yù)計(jì)在2019年和2020年下降。

　　盡管三星電子和SK海力士在內(nèi)存行業(yè)下了血本，兩家公司都在增加DRAM和NAND的投資，這也將會(huì)打破目前供應(yīng)不足的情況，并使得內(nèi)存價(jià)格得以緩解。

　　不過(guò)我現(xiàn)在認(rèn)為這樣的觀(guān)點(diǎn)是錯(cuò)誤的，不僅如此存儲(chǔ)器的制造商也是這么認(rèn)為的。2018年 NAND閃存市場(chǎng)疲軟歸因于3D NAND受益波動(dòng)，也是業(yè)內(nèi)其他廠(chǎng)商開(kāi)始瘋狂追趕英特爾和美光的結(jié)果。但由于需求旺盛，所以前景并沒(méi)有那么疲軟。三星難道會(huì)放棄DRAM和NAND高價(jià)？從三季度業(yè)績(jī)也可以知道，三星的日子可謂滋潤(rùn)，在半導(dǎo)體領(lǐng)域的運(yùn)營(yíng)利潤(rùn)達(dá)到50%。

　　從行業(yè)角度來(lái)看，這也關(guān)乎到存儲(chǔ)器行業(yè)廠(chǎng)商的自身利益，大家都有自我保護(hù)意識(shí)，不會(huì)輕易讓DRAM和NAND價(jià)格出現(xiàn)問(wèn)題，所以本文將闡述背后的原因。

　　另一方面，蘋(píng)果也加入到了存儲(chǔ)器這個(gè)大“派對(duì)”，蘋(píng)果似乎垂涎了三星在這個(gè)領(lǐng)域的收入。不過(guò)這對(duì)蘋(píng)果也是一個(gè)問(wèn)題，就是避免業(yè)務(wù)模式變化。

　　技術(shù)轉(zhuǎn)型

　　計(jì)算方式正在處于一個(gè)歷史性變化的早期階段，這將會(huì)帶來(lái)深遠(yuǎn)的影響。簡(jiǎn)單的說(shuō)，計(jì)算的焦點(diǎn)正在從處理器轉(zhuǎn)到內(nèi)存。自20世紀(jì)40年代后期信息時(shí)代開(kāi)啟之時(shí)，馮·諾依曼計(jì)算機(jī)模型一直占主導(dǎo)地位。在這個(gè)構(gòu)架中，圖靈的存儲(chǔ)程序模型在一個(gè)使用內(nèi)存總線(xiàn)的架構(gòu)中使用，且該架構(gòu)必須由指令和數(shù)據(jù)共享。值得注意的是，大部分的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)被定義為外部的中央處理器及其本地的內(nèi)存資源。這種情勢(shì)下，處理器的統(tǒng)治地位誕生了，其越來(lái)越快的發(fā)展讓緩慢發(fā)展的內(nèi)存和存儲(chǔ)技術(shù)很“羞澀”。

　　處理器/存儲(chǔ)器發(fā)展失衡，導(dǎo)致“內(nèi)存墻”現(xiàn)象（指的是內(nèi)存性能?chē)?yán)重限制CPU性能發(fā)揮的現(xiàn)象）。因?yàn)閮?nèi)存技術(shù)跟不上，多年來(lái)，在緩存設(shè)計(jì)和管理方面的創(chuàng)新已經(jīng)使性能得到了提升，然而這種構(gòu)架的局限性，讓這種模式必然走到盡頭。更糟糕的是，隨著處理器開(kāi)發(fā)創(chuàng)新了多核設(shè)計(jì)，每個(gè)內(nèi)核的內(nèi)存將系統(tǒng)性能瓶頸從FLOPS轉(zhuǎn)移到內(nèi)存延遲。將數(shù)據(jù)移入和移出以處理器為中心模型的高級(jí)緩存的需求非常高。

　　當(dāng)數(shù)據(jù)呈指數(shù)級(jí)別增長(zhǎng)時(shí)，我們必然會(huì)遇到以上所說(shuō)問(wèn)題。如今人工智能、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、內(nèi)存計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、VR/AR、云計(jì)算都在蓬勃發(fā)展，我們?cè)诮?jīng)歷世界數(shù)字化發(fā)展，這必然會(huì)給我們帶來(lái)更多數(shù)據(jù)上的煩惱。不幸的是，以處理器為中心的模型已經(jīng)漸漸不能解決這些頭疼問(wèn)題了。

　　我只能說(shuō)：“歡迎來(lái)到新世界”。馮·諾依曼計(jì)算已經(jīng)到達(dá)性能極限，以?xún)?nèi)存為中心的新型計(jì)算模式將會(huì)積極發(fā)展，并取代它。有一點(diǎn)可以確定，就是支持它所需要的軟件和系統(tǒng)工具將需要一定時(shí)間才能完全實(shí)現(xiàn)，全新的NVMs（非易失性存儲(chǔ)器）和處理器到存儲(chǔ)器的互聯(lián)模型（如 “ Gen-Z” 和“OpenCAPI” ）還沒(méi)有被部署。

　　與此同時(shí)，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、AI/ML和爆炸式增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)正在給現(xiàn)有技術(shù)巨大壓力。當(dāng)?shù)搅税l(fā)展中期，所有的計(jì)算設(shè)備制造商也會(huì)用越來(lái)越多的DRAM和NAND來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。這也會(huì)是長(zhǎng)期的解決手段（十年或者二十年），我們需要新的存儲(chǔ)器來(lái)增強(qiáng)和取代今天的技術(shù)。與新內(nèi)存技術(shù)一樣重要的是開(kāi)發(fā)一種新的編程和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式，這項(xiàng)工作也正在進(jìn)行中，并且被稱(chēng)為NVM編程模型。

　　這種新的編程模型會(huì)對(duì)海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)進(jìn)行低延遲數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)，正如Micron的Pawlawski所說(shuō)，處于功耗和性能方面的考慮，我們將再也不能將數(shù)據(jù)移動(dòng)到處理器，數(shù)據(jù)將進(jìn)行本地?cái)?shù)據(jù)處理。要做到這一點(diǎn)，我們需要新的非易失性?xún)?nèi)存，無(wú)需移動(dòng)和解壓設(shè)備（SSD或者HDD）中的數(shù)據(jù)。最終，我們需要構(gòu)建和配置一個(gè)映射的混合內(nèi)存環(huán)境。DRAM和NAND將會(huì)存在很多年，不過(guò)未來(lái)新存儲(chǔ)器所帶來(lái)優(yōu)勢(shì)為設(shè)計(jì)人員帶來(lái)更多顯著的好處——功耗和性能。如此一來(lái)，三星和蘋(píng)果不得不重新思考他們的硬件構(gòu)架，來(lái)適應(yīng)這種新的計(jì)算模式。他們得增加更多內(nèi)存到設(shè)備中去。（英特爾近期宣布在2018年下半年推出3D XPoint NVDIMMS直指混合內(nèi)存的未來(lái)。）

　　存儲(chǔ)器廠(chǎng)商的未來(lái)趨勢(shì)

　　下圖是1997年以來(lái)DRAM制造商名單

　　如今，三家公司幾乎壟斷了DRAM 95%的出貨量，其中三星最大，其次是SK海力士和美光。NAND閃存行業(yè)則有更多的參與者，不過(guò)仍只是五家制造商，有三星、東芝/西部數(shù)據(jù)（合資公司）、美光（與英特爾合資部署3D XPoint，今年年底將脫離NAND）、SK海力士和英特爾。隨著時(shí)間的推移，中國(guó)企業(yè)也會(huì)占有一席之地，不過(guò)能否取得長(zhǎng)足進(jìn)步并帶來(lái)實(shí)質(zhì)性的成果，還是有很多質(zhì)疑的。畢竟這個(gè)行業(yè)進(jìn)入門(mén)檻很高，至少要經(jīng)歷10年到20年的積累和發(fā)展期，存儲(chǔ)器將會(huì)由一個(gè)個(gè)緊密合作的寡頭壟斷。

　　值得一提的是，這個(gè)行業(yè)在財(cái)務(wù)上有一段曲折的故事，所以該行業(yè)在整合前面臨很大的困難。下面這張圖也反應(yīng)了這個(gè)時(shí)代的財(cái)務(wù)難題。

　　這段歷史導(dǎo)致了市盈率相當(dāng)?shù)?，讓投資者甚至懷疑這些公司的盈利能力。

　　下一個(gè)關(guān)鍵因素，就是資本密集度高。這中間需要很長(zhǎng)的交貨時(shí)間來(lái)增加新晶圓的制造能力，一旦晶圓制造能力得到提高，必須在多年內(nèi)有高利用率才能負(fù)擔(dān)得起背后的巨大投資。新DRAM和NAND晶圓廠(chǎng)耗資數(shù)十億美元，需要平均兩年才能完成建設(shè)，來(lái)完善良好收益的生產(chǎn)流程。

　　還有一個(gè)關(guān)鍵因素，這里也是個(gè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)密集地。不受限制得獲得知識(shí)產(chǎn)權(quán)對(duì)公司運(yùn)營(yíng)和財(cái)務(wù)的成功才是至關(guān)重要的。而且知識(shí)產(chǎn)權(quán)的培養(yǎng)又費(fèi)時(shí)又貴，研發(fā)成本非常高（去年美光和WDC上漲了9%），但知識(shí)產(chǎn)權(quán)杠桿率如此之高，導(dǎo)致了每年的財(cái)務(wù)表現(xiàn)變化莫測(cè)，但仍需保持高投資水平。如今，這個(gè)行業(yè)變得尤為重要，新一代NVM的推出最終會(huì)取代DRAM和NAND。

　　可以說(shuō)，行業(yè)的供需平衡問(wèn)題從來(lái)沒(méi)有帶來(lái)更多機(jī)會(huì)和風(fēng)險(xiǎn)，但平衡這兩者卻不容易。2015—2016年低迷期投資這個(gè)行業(yè)的人都了解這一點(diǎn)。畢竟行業(yè)只能直接控制供給，影響需求的能力還是有限的。另一方面，DRAM需求對(duì)價(jià)格下降的反應(yīng)相對(duì)較少，因?yàn)樗鼘?duì)設(shè)備性能非常重要，用例需求和競(jìng)爭(zhēng)壓力會(huì)使其上升。

　　即使考慮到供應(yīng)本身，行業(yè)懷疑論者指出，有太多的變量會(huì)影響產(chǎn)出，在實(shí)際操作中，即使是一個(gè)整合的行業(yè)，也可能難以校準(zhǔn)供應(yīng)，以匹配預(yù)測(cè)的需求水平。

　　想要得到更多產(chǎn)量，第一個(gè)就是晶圓廠(chǎng)擴(kuò)產(chǎn)，來(lái)每月生產(chǎn)更多的晶圓。不過(guò)這會(huì)帶來(lái)正反兩方面影響，一個(gè)是新工藝要求更多的機(jī)器和更多的產(chǎn)能而導(dǎo)致晶片輸出的損失，這些步驟占用了更多的空間和更多的時(shí)間。如DRAM和3D NAND（3D to 3D）閃存新工藝引入大約有10%的晶片損失。另一方面，新工藝卻能讓一塊晶圓產(chǎn)生更多芯片，這也是衡量制造工藝質(zhì)量和生產(chǎn)率的一個(gè)指標(biāo)。產(chǎn)量通常開(kāi)始較低，然后隨著時(shí)間推移而得到改善。例如，今年以來(lái)，一些預(yù)測(cè)者預(yù)測(cè)NAND供應(yīng)過(guò)剩（因此ASP下滑），因?yàn)樾碌?4層工藝3D NAND的產(chǎn)量將在今年下半年大幅攀升。另一方面，成本也會(huì)下降，因?yàn)槟＞叱杀竞凸に囋O(shè)計(jì)、成品率、成品率之間是函數(shù)關(guān)系。

　　以上這些又能說(shuō)明什么？存儲(chǔ)器行業(yè)是個(gè)發(fā)展緩慢，投資周期長(zhǎng)的產(chǎn)業(yè)。在這個(gè)行業(yè)里的各個(gè)公司都知道，它們各自采取行動(dòng)，但共同承擔(dān)能力投資決策的后果。過(guò)多的工業(yè)產(chǎn)能會(huì)帶來(lái)極其繁重的財(cái)務(wù)后果。另一方面，在投資能力方面，下行空間有限，財(cái)務(wù)收益也有限。

　　存儲(chǔ)器客戶(hù)也漸漸意識(shí)到一些問(wèn)題，首先是需求問(wèn)題，客戶(hù)需要充足的供貨。其次是成本問(wèn)題，在性能和需求方面，成本也有很大因素。從2016年中到如今，DRAM和NAND一直供不應(yīng)求，且價(jià)格不斷上漲。DRAM的供應(yīng)受到了很大限制，價(jià)格在過(guò)去一年翻了一倍多。對(duì)于蘋(píng)果這樣的供應(yīng)商來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)直是雙重打擊，畢竟它們需求量大，導(dǎo)致了它們BOM成本趨于上升。對(duì)于存儲(chǔ)器制造商來(lái)說(shuō)，這種情況雖說(shuō)賺的很多，不過(guò)卻不能滿(mǎn)足OEM日益增長(zhǎng)的需求。

　　我們看過(guò)很多關(guān)于存儲(chǔ)器價(jià)格暴漲的新聞，三家DRAM供應(yīng)商也都曾明確表示自己的態(tài)度。三星表示2018年DRAM產(chǎn)能增長(zhǎng)不會(huì)超過(guò)20%，需求量卻要增長(zhǎng)25%。關(guān)于NAND，三星表示：“供應(yīng)方面，雖說(shuō)64層產(chǎn)量在擴(kuò)大，因?yàn)榧夹g(shù)難度增加，與需求增長(zhǎng)相比，供應(yīng)增長(zhǎng)預(yù)計(jì)將受到限制，”

　　關(guān)于DRAM，三星也透露：

　　“在密切觀(guān)察市場(chǎng)之后，我們將擴(kuò)大差異化產(chǎn)品的銷(xiāo)售和管理，推出以利潤(rùn)為導(dǎo)向的產(chǎn)品組合，以此來(lái)提高盈利能力?！?/p>

　　很顯然，這些言論并不能支撐“供過(guò)于求”這個(gè)觀(guān)點(diǎn)。

　　美光也表示：“2018財(cái)年關(guān)于新晶圓的聲明，同樣適用于DRAM和NAND?！?/p>

　　SK海力士情況更為復(fù)雜：

　　“對(duì)于DRAM而言，從技術(shù)遷移中獲得的生產(chǎn)率增長(zhǎng)其實(shí)要慢很多。遷移過(guò)程本身就很復(fù)雜，隨著步驟越加增多，所需設(shè)備也就越多，生產(chǎn)時(shí)間變長(zhǎng)。這就使得雖然在一定程度上增加了供應(yīng)量，但難以大幅提高晶圓容量。畢竟無(wú)塵室的空間是有限的，技術(shù)遷移的投資也非常高。”

　　整體而言，該行業(yè)還是處于行動(dòng)階段，大家都在為自己的經(jīng)濟(jì)利益謀劃，不過(guò)這顯然對(duì)那些預(yù)測(cè)產(chǎn)能增加的人來(lái)說(shuō)，是充滿(mǎn)爭(zhēng)議的。NAND與DRAM不同，它市場(chǎng)增長(zhǎng)速度更迅猛，這將導(dǎo)致供需失衡的風(fēng)險(xiǎn)。我認(rèn)為，NAND的需求增長(zhǎng)將超過(guò)所有供應(yīng)端的預(yù)測(cè)。