存储器有哪些分类方式_储存器分为哪两大类

存储器可分为哪三类？ 　　半导体行业分为集成电路、光电器件、分立器件、传感器等子行业，集成电路又分为逻辑、模拟和存储等细分行业。在半导体行业中，最重要的方向莫过于存储器。其应用领域广泛，几乎所有常见的电子设备都需要使用存储器。根据WSTS 2019年11月估计数据，2019年全球半导体行业的整体规模在4000亿美以上，存储器的市场规模超过1000亿，是半导体中规模最大的子行业，占比超过1/4。

　　由上图图可见，存储器作为半导体的子行业，其周期变化基本和半导体行业周期变化一致，但存储器的波动性更强。因此，当半导体行业处于景气周期时，存储行业的盈利能力更强；反之，当半导体行业不景气时，存储行业的情况则更不理想。以2019年为例，由于下游需求放缓，半导体行业规模整体同比下降约13%，但存储行业的市场空间下降高达33%。 　　从历史数据看，2019年存储行业的下降速度处于近20年来最快的水平，主要原因在于供需错配导致的价格下降。但2019年的低谷也给未来的增长奠定基础，由于服务器需求稳步上升、5G时代引领物联网到来等因素影响，未来半导体行业将迎来复苏，而存储器作为弹性更大的行业，未来2-3年将迎来一段稳定的增长期。 　　人类存储数据的需求可谓历史悠久，存储器的形态历年来也发生了翻天覆地的变化：早期的软盘现早已不见踪影，光学存储的DVD/CD也渐行渐远，越来越多的电脑已不再配备光驱，传统的电脑硬盘使用的磁盘作为大量数据存储的首选方案现也已受到SSD的威胁。

　　众多形态的存储方式按照其原理可大致分为光学存储、半导体存储和磁性存储。半导体存储是存储领域的应用领域最广、市场规模最大的存储器件： 　　按照停电后数据是否可继续保存在器件内，半导体存储器可分为掉电易失和掉电非易失器件； 　　易失存储器在过去的几十年里没有特别大的变化，依然是以静态随机存取存储器（SRAM）、动态随机存取存储器（DRAM）为主； 　　非易失存储器从早期的不可擦除PROM，到后来的光可擦除EPROM、电可擦除EEPROM，到现在的主流的Flash，技术在不断的更新、进步。现在RAM领域还出现了铁电存储器（FRAM）、相变存储器（PRAM）、磁存储器（MRAM）和阻变存储器（RRAM）等非易失静态存储器，因此市场认为掉电易失器件就是RAM，这种观点是不准确的。 　　众多半导体存储器中，市场规模最大的是DRAM和NAND Flash，市场规模均在数百亿美，其中DRAM 2018年的市场规模已达到1000亿美。除此之外，存储芯片市场空间较大的还有NOR Flash，其市场规模曾一度随着功能手机的消亡而逐渐降低，但近年来随着新兴市场的崛起，NOR Flash的市场空间也已逐渐恢复。



　　NOR Flash应用领域却极其广泛，几乎所有需要存储系统运行数据的电子设备都需要使用NOR Flash。当电子设备启动时，需要从存储芯片内读取系统信息并运行（如计算机主板上的BIOS），该存储芯片需要满足可执行运行程序且掉电后存储的数据不丢失。RAM掉电后数据会丢失，而NAND Flash无法执行程序，NOR Flash是应用最广泛的、掉电后数据不丢失的、可实现位读取的存储芯片类型。 　　NOR Flash曾在功能手机时代风靡一时，但其市场空间随着功能手机的消失逐渐萎缩。近年来随着物联网的发展，NOR Flash市场规模开始逐步扩大。以TWS耳机为代表的可穿戴设备、手机屏幕显示的AMOLED和TDDI技术，以及功能越来越强大的车载电子等领域，是NOR Flash市场空间获得重新增长的主要动力。 　　NorFlash的广泛应用，主要得益于其可芯片内执行（XIP）的特点。为帮助投资者理解何谓“芯片内执行”，我们绘制了以下示意图。如下图所示，Flash均使用浮栅场效应管作为基本单来存储数据。在控制栅极（WordLine与场效应管连接处）未施加电压时，源极和漏极之间导通则数据为1，中断则为0。

　　NAND Flash的连接方式为串联，若要读取黄色Word Line（字线）的数据，需对其他所有Word Line进行增加电压，加压后漏极和源极处于导通状态。未增加电压的Word Line上的场效应管的数据就可以测量BitLine (位线)的通断来确定该位置上数据为0或为1。值得注意的是，NAND Flash读取数据时，整条Word Line上的所有数据都同时读出，不能单独某一Bit（位）的数据，无法实现位读取（即Random Access）。因此NAND Flash读取数据的最小单位是页（即WordLine上的所有数据），无法直接运行程序，所有数据必须先读取到RAM上后才可运行。 　　NOR Flash的连接方式为串联，读取数据不需对WordLine进行加压，直接测量对应的BitLine和SourceLine之间的通断即可该存储单的数据。不仅实现了位读取，还大大提高了数据读取的速度。实现位读取，程序便可在NOR Flash上运行，即所谓的芯片内执行（XIP）。

　　相对于NAND Flash，NOR Flash写入和擦除速度较慢，但读取速度要快很多。功能手机功能简单，存储芯片只需要存储少量用户信息及系统代码，写入和擦除的需求较少，主要需求在于内存数据的读取。此外，由于功能手机对存储空间要求不高，NAND Flash的高密度存储优势难以显现，所以NOR Flash凭借其特定的优势在功能手机时代红极一时。

　　在智能手机时代，各类软件的应用增大了对存储空间的要求，手机的存储空间迅速的增加。NAND Flash的凭借其高密度存储的优势成为手机存储新的宠儿，智能手机使用的eMMC/eMCP等均为封装了NAND Flash和控制芯片的存储方案。 　　NOR Flash的市场空间也随着功能手机数量的减少而逐年降低。虽应用领域广泛，但除功能手机外类似于电脑BIOS的应用领域使用的存储空间较小，一般在1MB –32MB左右，单芯片价值较低，2015年之前的电子产品数量又不足以弥补其ASP低的缺点，所以其市场空间一路走低。根据CINNO Research，2018年的NOR Flash的总销售额为25.96亿美，而根据Gartner数据，这一规模在2006年已超过70亿美。经过十余年的发展，在通货膨胀的背景下，NOR Flash的市场空间未增反降。

　　DRAM是动态随机存取存储器（Dynamic Random Access Memory）的缩写，主要的作用原理是利用电容内存储电荷的多寡来代表一个二进制比特（bit）是1还是0。由于在现实中晶体管会有漏电电流的现象，因此对于DRAM来说，周期性地充电是一个无可避免的要件。由于这种需要定时刷新的特性，因此被称为“动态（Dynamic）”存储器。DRAM的特征是运算速度快，但掉电后数据会丢失，常应用于系统硬件的运行内存。不同于硬盘、优盘等外部设备，DRAM用于计算机、手机的运行数据保存以及与CPU直接通讯。在计算机、服务器的应用领域，DRAM以内存模组（俗称内存条）的形式出现。如下图所示，内存模组由DRAM内存颗粒（即内存芯片）和内存接口芯片以及配套的印制电路板组成，一个内存模组一般包括8-16颗内存颗粒。

　　在手机等移动设备领域，DRAM直接以一颗芯片的形安装在主板上。

　　DRAM按照产品分类分为DDR/LPDDR/GDDR和传统型（Legacy/SDR）DRAM，其特点分别如下： 　　DDR是Double Data Rate SDRAM的缩写，即双倍速率同步动态随机存储器，主要应用在个人计算机、服务器上。现主流的DDR标准是DDR4，但DDR5已经发布，预计未来渗透率会越来越高 　　LPDDR即Low Power DDR，又称为mDDR（Mobile DDR），主要应用于移动端电子产品；GDDR指的是GraphicsDDR，主要应用于图像处理领域； 　　相对于DDR的双倍速率（在时钟上升沿和下降沿都可以读取数据），传统的DRAM只在时钟上升沿读取数据，速度相对慢。应用领域相对较窄，是利基型的DRAM。 　　DDR/LPDDR为DRAM的应用最广的类型，因此DRAM主要应用于计算机、服务器和移动设备上，根据Yole数据统计，两者合计占DRAM应用比例约为90%。

　　DRAM是存储器市场规模最大的芯片，2018年DRAM市场规模已超过1000亿美，2019年由于价格大幅下降以及服务器、手机等下游均出现同比下滑，市场空间出现下降，根据TrendForce数据统计，2019年DRAM市场空间约621亿美。

　　NAND Flash存储器是Flash存储器的一种，存读取原理已于第2章在和NOR Flash进行对比时进行介绍，此处不过多赘述。NAND Flash具有容量大，改写速度快等特点，为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。 　　从应用形态上看，NAND Flash的具体产品包括USB（U盘）、闪存卡、SSD（固态硬盘），以及嵌入式存储（eMMC、eMCP、UFS）等。USB属于常见的移动存储设备，闪存卡则用于常见电子设备的外设存储，如相机、行车记录仪、玩具等。 　　SSD即常见的固态硬盘，一般应用于个人计算机、服务器等领域。SSD作为新兴的大容量存储设备，具有磁盘（传统HDD硬盘）所不具备的优点，前些年由于SSD高昂的价格，只攻占了磁盘的少部分领域。由于近年SSD价格下降，以及数据中心的迅速扩张，数据存储的需求也在不断上升，因此由SSD驱动的NAND Flash的需求增速也较为迅速。

　　嵌入式存储是NAND Flash应用的另一大领域。其特征是将NAND Flash存储芯片与控制芯片封装在一起，控制芯片采用特定的通讯协议，可提升存储数据通讯的速度与稳定性。

　　嵌入式存储主要应用于手机、平板电脑、游戏机、车载电子等新兴领域，如下左图可见，该手机主板采用的是eMMC。与计算机相同，手机同样需要处理器、DRAM和NAND Flash，区别在于其产品的最终形态不同，计算机内部的形态为CPU+内存条+硬盘，而手机则采用eMMC或eMCP两种形式：“处理器+eMCP”或“集成了LPDDR的处理器+eMMC”。 　　eMMC存储芯片内部主要包括主控芯片和NAND Flash；eMCP则是在eMMC的基础上增加了LPDDR（DRAM的一种）；UFS内部结构与eMMC相似，均为主控芯片加NAND Flash，区别在于其通信协议的不同，应用领域也以手机等设备为主。 　　从下游具体的产品看，目前NAND Flash主要是应用在手机和SSD上，其占比分别为48%和43%，因此该两类产品的出货量则会直接影响NAND Flash的需求。

　　NAND Flash是市场规模仅次于DRAM的存储芯片，2019年市场规模为460亿美。

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