评级（）通信：“泽字节”时代投资报告系列二：企业级SSD：三大替代构筑行业高增长，国产替代空间广阔

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报告名称 ：通信：“泽字节”时代投资报告系列二：企业级SSD：三大替代构筑行业高增长，国产替代空间广阔
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企业级SSD：三大替代构筑行业高增长，国产替代空间广阔

华西通信团队

2022年3月24日

分析师：宋辉
SAC NO：S1120519080003
邮箱：songhui@hx168.com.cn

分析师：柳珏廷
SAC NO：S1120119060016
邮箱：liujt@hx168.com.cn

请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明

NVMe/PCIe 对SATA SSD

流量爆发增长推动存储介质技 存量替代

术变革，SSD优势显著

企业级 存量替代

技术迭代 SSD

国产化替代

企业级SSD存储主控芯片国产化率极低，国产切入门槛低

存储颗粒海外寡头垄断，国产化替代起步

存储网络高级控制器及芯片HBA、RAID等

投资逻辑总结

 中国企业级 SSD 呈现高价值、高增长态势：在云计算、数字经济等需求带动下，中国企业级存储市场规模稳健上升，存储容量持续上升。根据艾瑞咨询 预测，2021、2022、2023中国企业级SSD市场规模同比增长26%、37%、28%，于2025年达到489亿元人民币。

 中国企业级SSD市场增长来源于三个层次：下游需求增加+技术迭代HDD以及老旧接口/协议的替代需求+国产化替代。

 企业级SSD存储需要高性能，定制化需求显著提升，客户特殊需求体现在固件和控制器上，具备企业级控制器和固件研发能力的公司预计将会取得快速发 展。

 自主可控的企业级SSD属于技术与市场壁垒双高的领域，获得上游NAND Flash颗粒厂商支持，以及下游阿里、腾讯、三大运营商等重点客户认可的公司 具备优势。

 投资逻辑及相关公司：

– 国内企业级SSD市场目前仍属于早期快速增长阶段，诸多公司产品发展策略以固件、控制器等产品或者技术往下游模组延伸为主。国内SSD产业链厂 商可以概括为“具备主控设计能力的模组生产公司”，相关具备PCIe SSD核心能力的公司包括：忆恒创源（固件）、得瑞领新（固件+主控）、英韧 科技（消费级主控切入企业级主控）、大普微、得一微、国科微(上市公司有研发投入)等。

– 分布式存储取代传统存储，存储网络高级控制器国产化机遇期：中国大陆拥有众多的光纤系统、交换系统和大数据产业基地，预计未来将会有非常广 阔的国产替代空间，相关公司包括华澜微（HBA控制芯片、RAID控制芯片）、国芯科技（上市公司、RAID控制芯片）等。

– 整机方面，受益标的包括：信创领域核心技术能力强、全产业链布局的同有科技（上市公司），整机规模优势显著相关上市公司：紫光股份（新华 三）、浪潮信息等。

 风险提示：企业级SSD市场广阔，新进入者较多，价格竞争激烈导致毛利率下滑风险；上游存储颗粒成本占比高，其价格波动导致产品毛利率不稳定；云 计算大客户验证周期较长，中小客户市场容量较为受限，新产品研发投入存在不确定性风险。

3

4

存储系统基本概念

根据经典的冯·诺依曼（Von Neumann）计算技术架构，每台计算机都将具有中央处理器（CPU）、内存（DRAM）、I/O(输入/输出)，外部存

储等。

由于硬盘读写速度无法匹配CPU处理速度，读写速度相对较快的内存（DRAM）应运而生，内存用于暂时存放CPU运算数据以及与硬盘等外部存

储器交换的数据。

外部存储器也是计算机系统的重要组成，在理想情况下存储器的速度应当非常快，能跟上处理器的速度，容量大而且价格也非常便宜，但目前无

法同时满足这三个条件。

存储技术演进

摩尔定律支配下，CPU处理速度越来越快，基于磁介质进行数据存储的磁盘和处理器 CPU 之间一直存在着棘手的剪刀差性能鸿沟。

进入21世纪，信息爆炸导致数据量成倍增长，硬盘容量也在飙升，单盘容量已可达到TB级别，半导体存储登上了历史的舞台。和传统磁

盘存储介质相比，半导体存储介质具有天然的优势，无论在可靠性、性能、功耗等方面都远远超越传统机械磁盘。

当前主流外部存储技术对比：HDD vs SSD

机械硬盘（HDD）主要由：磁头臂，磁头, 主轴，磁盘，接口，磁盘控制器组成。工作时，磁盘上有磁性涂层。数据存储在这些盘片上，

并通过安装在控制器上的磁头进行读取。磁头沿着磁盘片的半径方向进行运动，与盘片的高速转动进行配合，然后磁头就可以在盘片上

的特定位置运行，最后达到信息读取的功能。

固态硬盘（Solid State Drive，SSD），固态硬盘是用固态电子存储芯片阵列制成的硬盘。基于闪存的固态硬盘是固态硬盘的主要类别，构

造上看，固态硬盘即在PCB板上集成主控芯片，缓存芯片（DRAM，部分硬盘无DRAM）和用于存储数据的闪存颗粒（NAND FLASH），

工作方法为：主控芯片通过固件算法对闪存颗粒进行数据读写。SSD已经成为消费级和企业级市场存储硬盘的主流选择。

图5：机械硬盘结构示意图

图6：固态硬盘结构示意图

当期主流外部存储参数对比：HDD vs SSD

表1：SSD与HDD参数对比

 固件起软件功能；主控芯片(SSD Controller)通过固件技术实现

闪存

表2：SSD组成部分主要功能

资料来源：亿恒创源招股说明书，华西证券研究所

储器）

RRAM（阻变

可随机存取/ 存储器）

新型存储 MRAM（磁性
存储器）

FRAM（铁电
存储器）

图10：存储技术分类

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（SLC）、二级闪存单元（MLC）、三级闪存单元（TLC）、

四级闪存单元（QLC），对应性能寿命及可靠性依次下降，

但存储密度和单位成本也依次下降。

 SLC：即1bit/Cell，仅有0、1两种电压变化，结构简单，电压
控制也快速，这种结构带来更快的写入速度，其P/E寿命可
达10万次，但电压变化少意味着存储容量低，因此单位成本
也最高；

 MLC：即2bit/Cell，电压变化有四种——00,01,10,11，写入性
能、可靠性能相较SLC降低，其P/E寿命根据不同制程在
3000-10000次不等；

 TLC，即3bit/Cell，电压从000到111有8种变化，容量比MLC
再次增加1/3，成本更低，结构复杂，读写速度进一步下降，
P/E寿命降低至5000以下。QLC：即4bit/Cell，电压有16种变
化，容量再提高33%，写入速度上，P/E写入时间更长，速
度更慢。

 PLC：即5bit/Cell，相对的电平数量从16个增加到32个，额外
25%的容量加成，目前结构最复杂，因此错误率自然更高，
需要性能更强的ECC，需要更强大的磨损平衡算法，需要强
大的主控芯片CPU，技术上即使达到，近几年内要大规模占
据主流市场也并不现实。

固态硬盘（SSD）：主控芯片(1)

 SSD控制器芯片是SSD存储器中执行固件代码的嵌入式处理器，控制闪存颗粒的存储单元及与主机的连接，起着指挥、运算和协作的作用。 主控芯片在SSD中的作用相当于电脑的CPU，其通过固件对固态硬盘进行管理，所以主控性能的优劣直接影响了固态硬盘整体的性能表现，其主 要功能包括：
– 1）SSD主控调配数据在各个闪存芯片上的负荷，让所有的闪存颗粒都能够在一定负荷下正常工作，协调和维护不同区块颗粒的协作；– 2）连接闪存芯片和外部(SATA、PCIe等）接口，负责数据中转 ；
– 3）负责固态硬盘内部各项指令，诸如ECC纠错、耗损平衡、坏块映射、读写缓存、垃圾回收以及加密等等。

 SSD主控研发过程中还要针对不同的闪存颗粒进行针对性优化，SSD主控芯片研发需要其对不同颗粒要具备极好的适应能力。

图12： SSD控制器原理框图

SSD

DRAM

固态硬盘（SSD）：主控芯片(2)

 SSD主控需要承担众多任务，必须要有可靠的CPU内核。一些定位高端的主控通常还需要多个CPU内核，分别用来执行不同的任务，并且在多 个核心之间还需要有一套协同的机制。

 现在很多SSD主控都使用Arm处理器架构，通常选择Cortex-R系列。除了Arm的R系列内核，也有选择其他处理器内核的，比如美国Synopsys公 司的ARC处理器。还有部分SSD厂家采用RISC-v架构、MIPS架构等。

 对于SSD来说，主控芯片的好坏直接决定了固态硬盘的实际体验和使用寿命，不同的架构、核心/晶体管数量的多少、频率的高低都关乎主控 的性能 。

固态硬盘（SSD）：固件（ 1）

 固件（Firmware）是出厂预设在存储器中，运行在闪存控制器内部的程序代码，担任着存储器中协议处理，数据管理和硬件驱动等核心工作，相当于SSD存储器的操作系统。

 SSD固件包括传输协议处理、逻辑管理算法、数据加密和保护、闪存驱动、介质保护、异常处理和设备健康管理等功能，对存储器设备的功能、性能、可靠性、寿命等关键指标具有重要影响。

 随着闪存技术的不断发展，存储密度不断提高，导致单元电荷数的减少及绝缘层变薄，从而使得闪存的原始误码率不断提高，可擦写次数越 来越少。用这样一种高误码率、短寿命的芯片来构建长使用寿命、高性能和高可靠的固态硬盘，对固态硬盘厂商的固件水平及设计能力提出 了越来越高的要求。固件开发能力是闪存存储产品企业的核心竞争力之一。

图15：基于NVMe/PCIe的SSD固件功能 图16：固件技术五大核心功能

地址映

射

技术

固态硬盘（SSD）：固件（2）

 Nand Flash随着堆叠层数和bit形态不断发展，闪存限制也更加突出，这意味着必须有更强力的固件技术以克服擦写过程中磨损、坏块等问题的 缺陷：

– 地址映射。主机通过逻辑块（LBA，Logic Block Address）访问固态硬盘，因此需要将地址映射表把主机的 LBA 地址转换为 Nand Flash 的物 理地址，才能有效访问。地址映射的三种映射方式包括：页映射、块映射和混合映射等。有DRAM模块的SSD一般会在保存映射表时，在 闪存和缓存中同步保存，以提高读取速度。

– 磨损均衡。闪存P/E 擦写次数的限制决定了使用寿命的限制。如果不根据NAND Flash不同块的使用情况作出动态调整，部分块就会过早地 因频繁擦写而达到上限。固件的磨损均衡功能则是针对这类问题所设置的，均衡不同块之间的磨损程度，以最大限度延长固态硬盘的使用 寿命。

图17：带DRAM（左）和不带DRAM（右） 的映射管理 图18：磨损均衡效果示意图

固态硬盘（SSD）：固件（3）

 垃圾回收：闪存颗粒无法以覆盖的方式将数据直接写入，因此需先将颗粒中原有数据做抹除后，再写入新数据。垃圾回收功能针对此问题，会提前在非写入或读取的状态下，先行对闪存内部的零散空间进行整理与优化，保留额外的空白块作为缓冲区，供主机新数据的写入，提高 影响SSD使用效率。

 具体可以分为三个步骤：
– 寻找源块，基本原则是，寻找有效数据比较少的块，这样搬移的数据量较小；– 数据搬移，也就是将源块中的有效页搬移到一个空闲块上；

– 擦除源块，加入空闲列表。

图19：垃圾回收流程

固态硬盘（SSD）：固件（4）

 掉电保护：当固态硬盘断电时，存放在RAM中的映射信息会丢失，再次上电时，需要将映射信息恢复到最新状态，确保和上次掉电前是一致的，这样才能接受新的读写命令。SSD的电压检测器用于持续监控来自主机的电压电平。在突然断电的情况下，电压检测器会在电压下降时立即触发 掉电保护。掉电保护确保存储在 NAND 中的数据保持不变，内置电容器继续供电，以便数据可以从DRAM冲洗到NAND中。如果电压进一步下降，则NAND闪存进入写入保护模式，不再写入数据。

 坏块管理：首次使用 NAND 闪存设备时，会创建一个坏块表，控制器中的内置管理程序会检查每个块。当发现原生出厂坏块时，程序将其标记 并记录在坏块表中，以防止数据再次写入。对于使用过程中出现的后续坏块，每当控制器发现坏块时，它就会将该块添加到坏块表中，并将最初 写入其上的数据传输到一个有效块，防止数据丢失。控制器会对其无法写入的块执行 ECC（纠错码）算法。如果无法纠错，则将有效数据删除到 预先保留的块中。数据删除后，将坏块标记并记录在坏块表中，以防止数据再次写入该块。

图20：IPS掉电保护效果图 图21：坏块管理

数据流量+协议+存储介质+SATA接口替代+PCIe接口演进，推动企业级SSD不断升级

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服务器CPU创新从5-7个季度转换到4-5个季度，技术迭代在加速。

存储接口协议演进，技术迭代升级

存储介质演进，SSD性能提升（1）

 自数据产生以来，存储介质也历经了5代变化：磁带、软盘、光盘、HDD及SSD。在HDD向SSD演进之前，存储介质的改进均是为了容量 的提升。

 而在HDD向SSD演进过程中，受NAND技术及闪存颗粒所限，读写速度、抗震性及无噪音成为目的，容量并非此次介质改进的关键。时 至今日，SSD在容量上相比HDD仍具有劣势。

 NAND Flash是一种常见的非易失性存储介质，也就是我们常说的SSD盘。它的基本存储单元被称为Cell，由一种类NMOS的双层浮空栅 (Floating Gate) MOS管组成，浮动栅内存放电子，通过对浮空栅内充放电改变其电子多少，来表示二进制数据。

目前SSD盘的单盘容量支持480GB/960GB/1.92TB/3.84TB/7.68TB/15.36TB等，未来还会出现单盘30TB甚至更大容量。

PCIe替代SATA接口： PCIe、SATA性能对比

 目前SSD产品主要使用的接口模块大多适用SATA及PCIe，部分使用SAS接口。其中PCIe具备更好的带宽速度， SATA接口+AHCI协议被PCIe接

口+NVMe 协议逐步取代是技术趋势。

PCIe替代SATA接口： PCIe、SATA性能对比

 PCIe(Peripheral Component Interconnect Express)是继ISA和PCI总线之后的第三代I/O总线，是一种设备高速连接标准，具备数据传输 速率高，抗干扰能力强，传输距离远，功耗低等优点。

 相较于二代总线标准PCI，PCIe最大的特点是不使用并行数据传输和总线的连接方式转为串行数据传输，点对点的连接方式和差分 电平信号传输，串行差分有效提高了抗干扰能力提高传输速率，吞吐率远高于PCI。

表5：PCIe与PCI 总线特点对比

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PCIe 5.0、PCIe 6.0蓄势待发

 PCIe5.0将成主力产品，6.0标准已出，量产在途。PCI-SIG此前给出PCIe的带宽增长趋势。2020-2021期间，PCIe4.0-5.0作为PCIe3.0的更新 版本陆续出现并量产，但其仍采用基于NRZ（Non-Return-to-Zero）的128b/130b编码。PCIe 6.0预期2022年能陆续公用，完成验证测试。

 PCIe6.0不再采用NRZ编码，PAM4脉冲调幅信令，1b/1b编码，单个信号就有能四种编码（00/01/10/11）状态，比之前翻番，允许承载 最高30GHz频率，将 PCIe 链路的速度提高一倍，PCIe6.0 实现了带宽速率的全面加倍，对于已经缝合给定宽度的链路的设备，额外的带 宽意味着总线限制的显著增加；同时，对于尚未使链路饱和的设备，PCIe 6.0 提供了减少链路宽度、保持相同带宽同时降低硬件成本的 机会。

 从今年大规模商用的角度看，PCIe 5.0 和 NVMe 2.0 是下一代企业级 SSD 的发力方向，2022-2023年有望成为主流。

NVMe与PCIe成为企业级SSD黄金搭档

 NVMe（non-volatile memory express）是非易失性存储接口协议，为应用层服务，通过利用PCIe总线实现数据交互的功能，实现对物理层的 抽象功能。

 PCIe接口和闪存接口的高速发展要求相应的高速命令传输协议，NVMe应运而生，NVMe与PCIe搭配显著提升了固态硬盘性能。

– 通过PCIe接口将I/O命令和响应映射到主机的共享内存，支持多核处理器并行I/O，以促进高吞吐量，缓解CPU的压力。利用并行数据 路径，在加速方面提供更好的性能。与PCIe接口的结合，使得数据通过NVMe协议直接与CPU相连，从而达到低延时性；最大队列深度 由SATA的32上升到64000，固态硬盘IOPS显著提升；功耗管理功能降低了能耗，并使得SSD拥有更好的兼容性。

图33：NVMe协议规范路线图 图34：NVMe协议 Roadmap

各类管理应
用

基板管理控
制器

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资料来源：NVM Express Inc.，华西证券研究所

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资料来源：华西证券研究所整理

表8：网络存储结构/性能对比

图38：存储网络网卡类型

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需求拉动：云计算市场爆发，加速企业级SSD普及

 从应用行业上看，企业端数据存储需求的大幅放量将带动企业级SSD存储量的快速增长。数据存取方式的转变可以大致分为三个阶段：

 第一阶段是20世纪末，PC为代表的个人消费电子出现，数据的大部分存储和使用都主要发生在个人娱乐和媒体端，主要依赖本地形式的 数据存储。

 第二阶段是21世纪初（2010年前），IT基础设施日益完善，数据开始向移动设备及网上存取转换。2010 年，近 50% 的存储数据用于娱乐 目的，以DVD 和蓝光光盘为代表的磁存储市场占比较大。

 第三阶段为2010年至今，主流视频消费模式转向流媒体服务，企业基础架构存储的数据份额随上升，而娱乐设备存储的数据开始下降。社 交媒体、大数据分析、高清视频和云计算等新型产业的快速发展带来高速访问的数据存储需求，尤其是云端存储的兴起增加了企业的数 据使用。下游行业的数据需求转换带来企业级SSD的快速增长。

需求拉动：云计算市场爆发，加速企业级SSD普及

 最大客户群体云基础设施支出将显著拉动SSD增量。艾瑞咨询指出，企业 级固态硬盘下游客户主要来自云计算， 占总市场规模的份额达到67%，企业级SSD将充分受益云基础设施增量。

 根据Gartner的数据，2020年全球IT支出总额为3.8万亿美元，且2021年全 球公共云支出预计将达到3323亿美元，比2020年的2700亿美元增长 23.1%。到2020年，云基础设施市场只占IT总支出的7%。这给云市场留下 了巨大的增长空间，未来的云市场将达到数万亿美元。

 另外，根据Canalys测算，中国云市场的平均增长率达到60%，超过世界其 他地区。在2021年第一季度，中国的云基础设施支出达到60亿美元，仅占 全球云市场的14%，国内品牌仍具备巨大的份额提升空间。

需求拉动：实时性应用增量，企业级SSD优势明显

 数字经济浪潮下，企业数字化转型迈向纵深：国内数字化转型重磅文件落地，2021年12月国务院印发“十四五”数字经济发展规划，强 调产业数字化转型迈上新台阶的要求，自上而下明确数字化转型方向。

 全球范围内数字经济占比持续提升，根据IDC数据显示，2020年内全球企业数字化转型相关支出达1.3万亿美元，预计到2024年支出将增长 至2.4万亿美元，同期非数字化转型的ICT投资将以-1.6%的CAGR收缩。

 新兴业务场景驱动下，企业对于数据实时性需求正在不断增加： 根据IDC预测，全球实时性数据占比将从2019年的19.3%增加到2024年的 24.4%，这一需求正在扩展到新的领域，如大数据分析、物联网等。实时性数据为企业提供动态业务分析的基础，以快速作出数据响应。

图 45：全球企业数字化转型投资（百万美元）

图46：全球实时数据和占比预测，2015-2024

技术变革带来的替代市场：企业级SSD替代HDD带来存量转移

 从替代层面看，SSD支出规模及增速高于企业级HDD趋势不可逆。

 出货量端，根据Statista统计，SSD于2021年将超过HDD，数据中心端HDD需求在2025年前仍保持小幅增长但消费级HDD出货量将会持续下降，逐步被SSD取代。

 存储量端，HDD在存储量占比将在未来四年仍有所上升，而后随闪存成本持续下降，HDD的存储量也将持续下降，大规模被SSD及其他闪存取 代。

 企业级SSD对HDD大规模替代是必然趋势。

图47：2015-2021HDD与SSD出货量对比

图48： NAND Flash存储容量出货量超过HDD

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技术变革带来的替代市场：企业级SSD替代HDD带来存量转移

 存储介质选择上，普遍应用固态硬盘的全闪存（AFA）时代已经到来，存量替代空间明显。目前，全机械硬盘存储（HDD）及机械硬盘+闪存 固态硬盘的混合存储阵列（HFA）在中国仍占据较大比重，但与全球对比，中国的全闪存存储占比在2020年仅占18.9%，而全球已经达到39.9% 从增速上看，中国全闪存阵列市场2020年增速达24%高于全球市场的17.5%。随着未来企业存储要求更出色的存取数据效率，更高的数据存储安 全性及更稳定、低延迟的数据交互，全闪存存储占比仍将进一步提升，根据IDC预测认为，2020到2024年全闪存阵列将以7.5%的年复合增长率增 长，占2024年外置存储市场销售额的一半以上。

 从业务需求上看，应用固态硬盘的闪存存储阵列一方面有效应对企业的核心业务通常对系统性能、安全性和稳定性的高要求，提高备份和数据 恢复的性能和存储系统的稳定性，另一方面，全闪存化阵列应用于分布式存储，可以高效处理企业增值业务中遇到的海量实时非结构化数据，更好地提高分布式架构的资源利用效率，做出快速响应。

技术变革带来的替代市场：企业级SSD替代HDD带来存量转移

企业级SSD市场，国内NVMe替代SATA速度相对国外市场预计将滞后2-3 年；BAT等大型数据中心市场，已经以大容量NVMe SSD为主流，并呈现 快速增长；

 商用客户端SSD (Client-OEM)市场，NVMe已经成为主流，2019年起占比已 超过50%，NVMe SSD搭载率预计在2020年~2022年搭载率分别为0.3，0.6，1.2。渗透率达100%时，搭载率预估为4。

图53：本土品牌服务器NVMe总容量（GB)

图52： 企业级SSD协议占比

图54：本土品牌服务器NVMe采购额（$）本土品牌服务器NVMe配比率

成本降低，企业级SSD有望快速渗透

 全球存储市场中，闪存成本不断下降， 带动全闪存储份额快速增加，市场占比超过20%。根据第三方机构Wikibon的预测， 2027年SSD单TB 成本将低于HDD， 达到15美元/TB。

 根据IDC统计及预测，全球企业级基于NAND闪存的固态硬盘每GB价格预计在2020-2025年以19%的年复合增长率下降。长期来看，随着固 态硬盘价格的下降，全闪存数据中心不仅具有在绿色节能方面的优势，其自身也将变得更具成本效益，存储容量出货增速也迎来新的上升 周期。

全球企业级SSD市场规模预测

从整体规模上看，企业级SSD受益于企业级存储市场的稳健扩容，容量及市场规模齐升。

全球范围企业级SSD增长动力强劲。根据TrendFocus统计，2020-2021全球企业级SSD出货容量规模单季度不断创新高，并且同比增速重拾升

势，2020年新冠疫情导致了2020年第一季度至2021年第二季度的同比增长率大幅下降，除了2019年初出现的零增长之外，增长持续为正。

艾瑞咨询预计全球企业级SSD市场规模2021、2022、2023同比增长27.4%、10.2%及35.1%，保持较快增长水平。

图60：全球企业级SSD出货存储容量及同比变动

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中国企业级SSD市场规模预测

中国企业级存储市场上升趋势稳健带动企业级SSD市场持续增长。据IDC的预测， 2021年中国企业级存储市场空间55亿美元，2020-

2024年中国企业级存储市场将保持7.16%的年复合增长率，到2024年中国企业级存储市场空间将达到65.9亿美元。

艾瑞咨询预测2021、2022、2023中国企业级SSD市场规模同比增长26%、37%、28%，于2025年达到489亿元人民币。

图62：中国企业级存储市场规模

图63： 中国企业级SSD市场规模

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NAND Flash：技术+投资门槛过高，短期难以撼动巨头

 国际领先的存储原厂凭借多年技术积累，不断提升晶圆制程以提高单位面积的存储密度和降低存储芯片功耗，随着制程工艺不断逼近极 限，芯片设计与晶圆制造的研发门槛不断提高，研发资本投入不断增加。同时，主要存储原厂还需通过持续大额资本支出来投放成熟制程 产能，维持规模优势和市场份额。国内企业目前规模极小，但投资力度不小，在性能、产量等多方面逐步看齐国际大厂，国产替代空间可 期。

 NAND Flash 全球市场高度集中：根据 Omdia （IHS Markit） 数据， 2021年全球 NAND Flash 市场规模为 675 亿美元，由三星电子、铠侠、西部数据、美光科技、 SK 海力士、英特尔六家公司主导，2021年第三季度，三星在NAND Flash全球市场份额约 34%，此外， SK 海力士收 购英特尔 NAND Flash 业务已于 2021 年获得主要市场监管当局批准，全球 NAND Flash 市场将进一步集中。

NAND Flash：技术+投资门槛过高，短期难以撼动巨头

 更高的存储密度和更低的单位存储价格需求不断推进存储厂商提高堆叠层数。3D NAND 技术堆叠层数已经从32层来到 176 层， 升级速度保 持在大约一年一代的频率。 2021 年下半年开始， 3D NAND 正式进入了176L 的量产， 176L 3D NAND的存储密度较上一代增加了 70%。

 各原厂在 2022 年的重心将放在提升高堆叠 3D NAND 的产品生产占比上， 2023 年有望看到 200 层以上的堆叠产品： 三星的 128L 到 2021 年年底的产出占比达到 50%，预计在 2022 年下半年其 176L 有望超过128L 的产出；
 SK 海力士的 128L 的产出占比已经达到 75%， 2021 年底量产 176L 3D NAND；
 西部数据的 112L 将是 2022 年的主力产出， 162L 在 2022 年下半年的产出占比逐渐提升；
 美光的 128L 为过渡制程，在 2021 年下半年主力产出就放在 176L， 2022 年 176L 占比将再次提高；
 长江存储在 2021 年 8 月正式量产出货 128L 3D NAND， 目前 128L 的产出已经超过 20%。

图66：全球主要3D NAND Flash 晶圆原厂产品结构路线

图67：3D NAND 堆叠层数占比预测

主控芯片：原厂+台系主导，国产化切入点

 目前市场上流通的固态产品，使用的主控芯片可以分为两大类型
 一类是各存储原厂诸如三星、Intel、美光等巨头基于IDM生产模式生产，其中三星的主控自产自销，基本不单独出售主控，美光既用于自有产品 也外卖给其他下游厂商。

 另一类是Fabless厂商，核心玩家主要是Marvell、慧荣及群联电子。

 Marvell性能较好，一直是主控市场上性能的佼佼者，其SSD控制器基于NAND Edge LDPC引擎，支持在企业和超大规模数据中心环境中使用高性 能和大容量的SSD，并兼容TLC、QLC和SLC存储器，数据安全及数据纠错能力领先。

 慧荣和群联是台系主控代表，慧荣主控以不错的性能和低廉的价格为主要特点，整体较为平衡。群联主控性价比好，中低端市场有优势。

图68：Marvell Bravera SC5 主控芯片结构

图69：Marvell Bravera SC5 实物结构

主控芯片：原厂+台系主导，国产化切入点

 具体根据technavio预测，2020-2025年企业级SSD主控芯片市场规模将增长12.6亿美元，预计CAGR达到17.88%，2021年亚太地区提供主要增量，

估算增长79%，主控芯片市场将继续保持高度集中的竞争格局。

 纵观全球控制芯片市场，三星为主的原厂占据约45%的市场份额；慧荣科技、群联电子、 Marvell等厂商，合计占据约40%+的市场份额。

表9：国内外主控芯片厂商比较

DRAM：市场更为集中，短期无法替代

 DRAM 全球市场相较于 NAND Flash 更为集中：根据中国闪存市场统计，2021年全球DRAM市场规模为945亿美元，由三星电子、SK海力士和 美光科技三家公司主导。

 DRAM制程纳米级别持续下降，主流原厂引导技术迭代：2014年，三星开辟DRAM制程20nm时代，量产4Gb DDR3 DRAM；后续16-19nm，14-16nm，12-14nm阶段大约每两年迭代一次。2021年1月，美光科技正式量产10nm级别DRAM产品，10nm时代开启。目前市场高端制程为12nm-14nm，应用于DDR4X/5及LPDDR4X/5。

图70 2021 q3 全球主要DRAM原厂按营收市场份额（%）

27.50%

图71 2010-2022年全球主要 DRAM 晶圆原厂年度固定资产投资及预测（亿美元/ 年）

E E

存储网络高级控制器，国产化有机会

存储网络中HBA、RAID等高级控制器是复杂存储设备的关键部件，主要用于服务器和大数据（云）存储，通常需要提供硬盘框架来提供

卓越的读写性能。

存储网络领域扩充到了光纤、存储控制和以太网等通信技术，目前该市场被美国公司所垄断，中国台湾地区由于其在数据中心业务并没

有太大的发展空间导致其也缺乏此类技术。

企业级SSD模组是国内擅长，替代空间巨大

 根据TrendFocus统计，三星的企业级SSD出货容量超过所有其他供应商的总和，稳坐企业级SSD市场第一。而在2019年第三季度，英特尔和三星 各自占企业SSD出货容量的35%左右，现在三星以55%左右的市场份额占据主导地位。2021年12月英特尔SSD业务出售给SK海力士（图中Intel份 额实际归属海力士）SSD业务，这部分业务其市场份额已降至16%左右。

 国内市场方面，英特尔、三星两家市场企业级SSD模组市场份额70%左右，国内厂商华为、亿恒创源等厂商市场份额不超过20%。

 三星在技术迭代方面的持续领先奠定其市场份额的绝对优势，全球唯一一家全产业链布局使其在市场中供货及定价更具主动性，国内厂商方面 存在巨大的国产替代空间。

7%

企业级SSD成本拆分

 成本拆分看，随着容量的不断增大，存储芯片占据的成本比例不断提升，对于企业级SSD来说尤为如此，主控芯片随着容量不断扩大，仅占成本 较小部分。

 忆恒创源（其企业级SSD主要以固件为核心竞争力，主控芯片、存储颗粒等均外采）其BOM成本具有代表性，其中存储颗粒是企业级SSD主要成 本，约70%以上，SSD控制器芯片10%左右，DRAM颗粒占比5%左右。

 存储颗粒的价格波动是影响企业级SSD行业的盈利能力的关键要素。

90.00%

60.00%
50.00%
40.00%
30.00%
20.00%

固件

BAT

资料来源：华西证券研究所整理 52

国内外企业级SSD厂商对比

表11：国内外企业级SSD厂商对比

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海外收并购成就巨头

 从历史上看，存储行业的发展中心经历了美——日——韩的转移。存储行业，尤其是存储器领域，由上世纪七十年代以美国IBM、Intel等 为初始发展中心，到上世纪八十年代以日本东芝、日立等厂商带领上游存储技术的持续突破，再到上世纪九十年代至今，存储行业逐步演 化为以韩国为主导，韩国、日本及美国各大原厂寡头垄断的格局。

 纵观全球大厂，近年来，大额收购频现，横向整合是目前SSD行业格局变化的主要途径。

– 1）西数式横向整合，收购闪迪直接切入SSD赛道 ；海力士式横向整合，吞并Intel 闪存及SSD业务，着重提升上游制造能力，形成产业 链部分领域绝对强势。

– 2）英特尔产业链不再完全，日后在SSD行业的竞争力很难重返第一，而三星目前为唯一的全产业链IDM厂商，其一体化IDM模式或为 未来整个行业的竞争终局。

图77：存储产业链并购金额超70亿美元事件

三星全产业链布局，独树一帜的龙头

 三星具备自主可控的SSD全供应链闭环，资源向上游持续倾斜，NAND领域不断发力，迭代速度领先全球，为目前唯一一家全产 业链IDM模式厂商。

 三星在企业级SSD领域享有良好声誉， 能够通过在供应链上的研发与控制能力， 为企业客户提供高性能、 高容量、 高可靠性的 固态硬盘产品及方案。 作为全球最大的半导体公司之一， 三星在固态硬盘两类重要原材料NAND Flash以及DRAM市场都拥有全 球领先的市占率， 其3D NAND的技术创新也使三星在改进闪存技术方面更进一步， 其闪存容量、 性能、 扩展性等更加符合企 业日益增长的数据处理和存储系统需求。同时，三星在主控、模组等固态硬盘关键上游领域均拥有多年的技术和市场积累，构 建了自主的全供应链闭环。

 三星IDM模式近些年来持续验证优越性，从曾经被英特尔及日本大厂遥遥领先，到稳坐SSD行业第一，独立实现核心技术持续领 跑，产品商业化路径及销售渠道亦积淀深厚。IDM模式构建全供应链闭环，在行业大洗牌的背景下，内部资源整合、向特定领域 倾斜不断为三星提供增长动力。

图78：三星SSD产品路线图

国内行业格局展望

 国内企业级SSD市场目前仍属于早期快速增长阶段，而且可以依托的上游纯国产化的NAND FLASH供应商较为单一，诸多公司产品发展策略 以核心产品或者技术往下游模组延伸为主。

 国内SSD产业链厂商可以概括为“具备主控设计能力的模组生产公司”，即主要切入点一般为主控芯片的软硬件设计（包括主控芯片、固件）及最终SSD模组的设计及生产，这也意味着代工环节的国产力量需要跟上，而上游存储颗粒（NAND及DRAM）则主要依托国际大厂及国内 长江存储等。

 未来国内企业级SSD行业发展路径可能：

– 1）固件、主控厂商正逐步尝试纵向延伸扩展业务补齐短板；

– 2）加大研发和客户拓展，从消费级延伸切入企业级SSD；

– 3）长江存储IDM模式，横向整合或打开产业新局面。

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国内企业级SSD厂商对比

表12：国内企业级SSD厂商对比