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“以存儲器為中心的計(jì)算方式”等想法，這些變化將對半導(dǎo)體制造和存儲行業(yè)產(chǎn)生巨大影響，尤其是兩大手機(jī)硬件廠商——三星和蘋果，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)公司正在謀劃收購東芝內(nèi)存份額，如果這個(gè)協(xié)議完成，那么蘋果也會成為存儲器生產(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。這對內(nèi)存壟斷者和他們的客戶都有很大影響。有分析師表示，三星和SK海力士欲在2018年增加產(chǎn)能，這將會導(dǎo)致產(chǎn)能過剩，讓行業(yè)的毛利率大幅下滑，而且會持續(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。

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

　　從行業(yè)角度來看，這也關(guān)乎到存儲器行業(yè)廠商的自身利益，大家都有自我保護(hù)意識，不會輕易讓DRAM和NAND價(jià)格出現(xiàn)問題，所以本文將闡述背后的原因。

　　另一方面，蘋果也加入到了存儲器這個(gè)大“派對”，蘋果似乎垂涎了三星在這個(gè)領(lǐng)域的收入。不過這對蘋果也是一個(gè)問題，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，這將會帶來深遠(yuǎn)的影響。簡單的說，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，圖靈的存儲程序模型在一個(gè)使用內(nèi)存總線的架構(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。這種情勢下，處理器的統(tǒng)治地位誕生了，其越來越快的發(fā)展讓緩慢發(fā)展的內(nèi)存和存儲技術(shù)很“羞澀”。

　　處理器/存儲器發(fā)展失衡，導(dǎo)致“內(nèi)存墻”現(xiàn)象（指的是內(nèi)存性能嚴(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，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緩存的需求非常高。

　　當(dāng)數(shù)據(jù)呈指數(shù)級別增長時(shí)，我們必然會遇到以上所說問題。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，我們在經(jīng)歷世界數(shù)字化發(fā)展，這必然會給我們帶來更多數(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題了。

　　我只能說：“歡迎來到新世界”。馮·諾依曼計(jì)算已經(jīng)到達(dá)性能極限，以內(nèi)存為中心的新型計(jì)算模式將會積極發(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（非易失性存儲器）和處理器到存儲器的互聯(lián)模型（如 “ Gen-Z” 和“OpenCAPI” ）還沒有被部署。

　　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)備制造商也會用越來越多的DRAM和NAND來解決這個(gè)問題。這也會是長期的解決手段（十年或者二十年），我們需要新的存儲器來增強(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，并且被稱為NVM編程模型。

　　這種新的編程模型會對海量數(shù)據(jù)存儲進(jìn)行低延遲數(shù)據(jù)訪問，正如Micron的Pawlawski所說，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內(nèi)存，無需移動(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將會存在很多年，不過未來新存儲器所帶來優(yōu)勢為設(shè)計(jì)人員帶來更多顯著的好處——功耗和性能。如此一來，三星和蘋果不得不重新思考他們的硬件構(gòu)架，來適應(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。）

　　存儲器廠商的未來趨勢

　　下圖是1997年以來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，中國企業(yè)也會占有一席之地，不過能否取得長足進(jìn)步并帶來實(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)入門檻很高，至少要經(jīng)歷10年到20年的積累和發(fā)展期，存儲器將會由一個(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)停屚顿Y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。這中間需要很長的交貨時(shí)間來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晶圓廠耗資數(shù)十億美元，需要平均兩年才能完成建設(shè)，來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)知識產(chǎn)權(quán)密集地。不受限制得獲得知識產(chǎn)權(quán)對公司運(yùn)營和財(cái)務(wù)的成功才是至關(guān)重要的。而且知識產(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，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的推出最終會取代DRAM和NAND。

　　可以說，行業(yè)的供需平衡問題從來沒有帶來更多機(jī)會和風(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需求對價(jià)格下降的反應(yīng)相對較少，因?yàn)樗鼘υO(shè)備性能非常重要，用例需求和競爭壓力會使其上升。

　　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)測的需求水平。

　　想要得到更多產(chǎn)量，第一個(gè)就是晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)，來每月生產(chǎn)更多的晶圓。不過這會帶來正反兩方面影響，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)量通常開始較低，然后隨著時(shí)間推移而得到改善。例如，今年以來，一些預(yù)測者預(yù)測NAND供應(yīng)過剩（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。

　　以上這些又能說明什么？存儲器行業(yè)是個(gè)發(fā)展緩慢，投資周期長的產(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。過多的工業(yè)產(chǎn)能會帶來極其繁重的財(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。

　　存儲器客戶也漸漸意識到一些問題，首先是需求問題，客戶需要充足的供貨。其次是成本問題，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)格在過去一年翻了一倍多。對于蘋果這樣的供應(yīng)商來說，簡直是雙重打擊，畢竟它們需求量大，導(dǎo)致了它們BOM成本趨于上升。對于存儲器制造商來說，這種情況雖說賺的很多，不過卻不能滿足OEM日益增長的需求。

　　我們看過很多關(guān)于存儲器價(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)能增長不會超過20%，需求量卻要增長25%。關(guān)于NAND，三星表示：“供應(yīng)方面，雖說64層產(chǎn)量在擴(kuò)大，因?yàn)榧夹g(shù)難度增加，與需求增長相比，供應(yīng)增長預(yù)計(jì)將受到限制，”

　　關(guān)于DRAM，三星也透露：

　　“在密切觀察市場之后，我們將擴(kuò)大差異化產(chǎn)品的銷售和管理，推出以利潤為導(dǎo)向的產(chǎn)品組合，以此來提高盈利能力。”

　　很顯然，這些言論并不能支撐“供過于求”這個(gè)觀點(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。”

　　SK海力士情況更為復(fù)雜：

　　“對于DRAM而言，從技術(shù)遷移中獲得的生產(chǎn)率增長其實(shí)要慢很多。遷移過程本身就很復(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。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，不過這顯然對那些預(yù)測產(chǎn)能增加的人來說，是充滿爭議的。NAND與DRAM不同，它市場增長速度更迅猛，這將導(dǎo)致供需失衡的風(fēng)險(xiǎn)。我認(rèn)為，NAND的需求增長將超過所有供應(yīng)端的預(yù)測。