今年的DRAM/NAND產能真的是到了一個高峰期，據報道，面對DRAM/NAND產能“瘋狂”需求，三星和SK海力士欲在2018年增加產能，而且擴張仍會漲價，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算方式”等想法，這些變化將對半導體制造和存儲行業產生巨大影響，尤其是兩大手機硬件廠商——三星和蘋果，它們可謂是科技行業的金絲雀。然而三星不僅大量使用內存，也是最大的制造商。而蘋果這邊，公司最近投資一家財團，這個公司正在謀劃收購東芝內存份額，如果這個協議完成，那么蘋果也會成為存儲器生產商的一個角色。

　　內存價格變化太快，如今已經變得想當昂貴，并將繼續占據設備制造商BOM的成本份額。這對內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年增加產能，這將會導致產能過剩，讓行業的毛利率大幅下滑，而且會持續到2020年。比如美光的股東回報預計在2019年和2020年下降。

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

　　不過我現在認為這樣的觀點是錯誤的，不僅如此存儲器的制造商也是這么認為的。2018年 NAND閃存市場疲軟歸因于3D NAND受益波動，也是業內其他廠商開始瘋狂追趕英特爾和美光的結果。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？從三季度業績也可以知道，三星的日子可謂滋潤，在半導體領域的運營利潤達到50%。

　　從行業角度來看，這也關乎到存儲器行業廠商的自身利益，大家都有自我保護意識，不會輕易讓DRAM和NAND價格出現問題，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大“派對”，蘋果似乎垂涎了三星在這個領域的收入。不過這對蘋果也是一個問題，就是避免業務模式變化。

　　技術轉型

　　計算方式正在處于一個歷史性變化的早期階段，這將會帶來深遠的影響。簡單的說，計算的焦點正在從處理器轉到內存。自20世紀40年代后期信息時代開啟之時，馮·諾依曼計算機模型一直占主導地位。在這個構架中，圖靈的存儲程序模型在一個使用內存總線的架構中使用，且該架構必須由指令和數據共享。值得注意的是，大部分的數據存儲被定義為外部的中央處理器及其本地的內存資源。這種情勢下，處理器的統治地位誕生了，其越來越快的發展讓緩慢發展的內存和存儲技術很“羞澀”。

　　處理器/存儲器發展失衡，導致“內存墻”現象（指的是內存性能嚴重限制CPU性能發揮的現象）。因為內存技術跟不上，多年來，在緩存設計和管理方面的創新已經使性能得到了提升，然而這種構架的局限性，讓這種模式必然走到盡頭。更糟糕的是，隨著處理器開發創新了多核設計，每個內核的內存將系統性能瓶頸從FLOPS轉移到內存延遲。將數據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。

　　當數據呈指數級別增長時，我們必然會遇到以上所說問題。如今人工智能、深度神經網絡、大數據、內存計算、物聯網、VR/AR、云計算都在蓬勃發展，我們在經歷世界數字化發展，這必然會給我們帶來更多數據上的煩惱。不幸的是，以處理器為中心的模型已經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·諾依曼計算已經到達性能極限，以內存為中心的新型計算模式將會積極發展，并取代它。有一點可以確定，就是支持它所需要的軟件和系統工具將需要一定時間才能完全實現，全新的NVMs（非易失性存儲器）和處理器到存儲器的互聯模型（如 “ Gen-Z” 和“OpenCAPI” ）還沒有被部署。

　　與此同時，大數據、物聯網、AI/ML和爆炸式增長的數據正在給現有技術巨大壓力。當到了發展中期，所有的計算設備制造商也會用越來越多的DRAM和NAND來解決這個問題。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和取代今天的技術。與新內存技術一樣重要的是開發一種新的編程和系統實現方式，這項工作也正在進行中，并且被稱為NVM編程模型。

　　這種新的編程模型會對海量數據存儲進行低延遲數據訪問，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據移動到處理器，數據將進行本地數據處理。要做到這一點，我們需要新的非易失性內存，無需移動和解壓設備（SSD或者HDD）中的數據。最終，我們需要構建和配置一個映射的混合內存環境。DRAM和NAND將會存在很多年，不過未來新存儲器所帶來優勢為設計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架，來適應這種新的計算模式。他們得增加更多內存到設備中去。（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/西部數據（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。隨著時間的推移，中國企業也會占有一席之地，不過能否取得長足進步并帶來實質性的成果，還是有很多質疑的。畢竟這個行業進入門檻很高，至少要經歷10年到20年的積累和發展期，存儲器將會由一個個緊密合作的寡頭壟斷。

　　值得一提的是，這個行業在財務上有一段曲折的故事，所以該行業在整合前面臨很大的困難。下面這張圖也反應了這個時代的財務難題。

　　這段歷史導致了市盈率相當低，讓投資者甚至懷疑這些公司的盈利能力。

　　下一個關鍵因素，就是資本密集度高。這中間需要很長的交貨時間來增加新晶圓的制造能力，一旦晶圓制造能力得到提高，必須在多年內有高利用率才能負擔得起背后的巨大投資。新DRAM和NAND晶圓廠耗資數十億美元，需要平均兩年才能完成建設，來完善良好收益的生產流程。

　　還有一個關鍵因素，這里也是個知識產權密集地。不受限制得獲得知識產權對公司運營和財務的成功才是至關重要的。而且知識產權的培養又費時又貴，研發成本非常高（去年美光和WDC上漲了9%），但知識產權杠桿率如此之高，導致了每年的財務表現變化莫測，但仍需保持高投資水平。如今，這個行業變得尤為重要，新一代NVM的推出最終會取代DRAM和NAND。

　　可以說，行業的供需平衡問題從來沒有帶來更多機會和風險，但平衡這兩者卻不容易。2015—2016年低迷期投資這個行業的人都了解這一點。畢竟行業只能直接控制供給，影響需求的能力還是有限的。另一方面，DRAM需求對價格下降的反應相對較少，因為它對設備性能非常重要，用例需求和競爭壓力會使其上升。

　　即使考慮到供應本身，行業懷疑論者指出，有太多的變量會影響產出，在實際操作中，即使是一個整合的行業，也可能難以校準供應，以匹配預測的需求水平。

　　想要得到更多產量，第一個就是晶圓廠擴產，來每月生產更多的晶圓。不過這會帶來正反兩方面影響，一個是新工藝要求更多的機器和更多的產能而導致晶片輸出的損失，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生更多芯片，這也是衡量制造工藝質量和生產率的一個指標。產量通常開始較低，然后隨著時間推移而得到改善。例如，今年以來，一些預測者預測NAND供應過剩（因此ASP下滑），因為新的64層工藝3D NAND的產量將在今年下半年大幅攀升。另一方面，成本也會下降，因為模具成本和工藝設計、成品率、成品率之間是函數關系。

　　以上這些又能說明什么？存儲器行業是個發展緩慢，投資周期長的產業。在這個行業里的各個公司都知道，它們各自采取行動，但共同承擔能力投資決策的后果。過多的工業產能會帶來極其繁重的財務后果。另一方面，在投資能力方面，下行空間有限，財務收益也有限。

　　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一直供不應求，且價格不斷上漲。DRAM的供應受到了很大限制，價格在過去一年翻了一倍多。對于蘋果這樣的供應商來說，簡直是雙重打擊，畢竟它們需求量大，導致了它們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。

　　我們看過很多關于存儲器價格暴漲的新聞，三家DRAM供應商也都曾明確表示自己的態度。三星表示2018年DRAM產能增長不會超過20%，需求量卻要增長25%。關于NAND，三星表示：“供應方面，雖說64層產量在擴大，因為技術難度增加，與需求增長相比，供應增長預計將受到限制，”

　　關于DRAM，三星也透露：

　　“在密切觀察市場之后，我們將擴大差異化產品的銷售和管理，推出以利潤為導向的產品組合，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”這個觀點。

　　美光也表示：“2018財年關于新晶圓的聲明，同樣適用于DRAM和NAND。”

　　SK海力士情況更為復雜：

　　“對于DRAM而言，從技術遷移中獲得的生產率增長其實要慢很多。遷移過程本身就很復雜，隨著步驟越加增多，所需設備也就越多，生產時間變長。這就使得雖然在一定程度上增加了供應量，但難以大幅提高晶圓容量。畢竟無塵室的空間是有限的，技術遷移的投資也非常高。”

　　整體而言，該行業還是處于行動階段，大家都在為自己的經濟利益謀劃，不過這顯然對那些預測產能增加的人來說，是充滿爭議的。NAND與DRAM不同，它市場增長速度更迅猛，這將導致供需失衡的風險。我認為，NAND的需求增長將超過所有供應端的預測。