数据存储行业未来发展趋势分析

数据存储行业未来发展趋势分析

数据存储行业未来发展趋势计算机高速接口用于实现计算机高速部件之间的物理连接、确保信息交换的数据格式一致性，是固态存储产品的基础核心技术。作为存储颗粒与主机进行数据传输的媒介，接口决定了两者之间的理论传输速度，并影响存储产品的物理形态和通信协议。数据量的爆发式增长，需要更大量的并发处理，更快速的数据访问，更智能的数据管理方式，推动业内不断研发更高性能接口的存储控制器芯片及存储模组产品。在消费级应用领域，以USB、SATA、PCIe为代表的各接口，在进行不断的代际演进，以更好的适应不同场景的应用需求。截至目前，便携式存储产品已进入USB3．2Gen2（10Gbps）时代；消费类SSD也正在加速从SATA向PCIe演进。根据中国闪存市场ChinaFlashMarket数据，在PCOEM市场，PCIe接口SSD的搭载量已达到80%。在行业应用市场，一方面SATA/SAS接口的固态硬盘产品因其可靠性、稳定性、兼容性及大容量等方面的优势，仍然保持了稳定的市场份额；另一方面，各大厂商也加紧推出基于PCIe接口的产品。2019年以来，针对数据中心和企业级领域，三星、美光、英特尔等巨头陆续推出多款NVMePCIeSSD新品，企业级SSD现有的主流产品集中于PCIe3．0，PCIe4．0的产品目前处于市场导入阶段。2022年，部分主控厂商如微芯（Microchip）、慧荣科技（SMI）开始推出支持PCIe5．0协议的产品，但尚未达到成熟稳定应用的条件。未来，伴随着更高性能接口协议的持续发布及更新，存储模组将向大容量、低功耗、高速读写、长保存周期的发展方向持续演进，以满足不断高速增长的数据存储需求。存储模组的主要原材料DFlash在发展过程中逐渐由平面结构升级为三维架构，通过工艺技术的提升，可以逐渐增加存储单元的层数，实现在单位面积下更高的存储容量。同时，存储控制器存储密度也跟随技术的发展不断前进，最新的QLC颗粒每个存储单元可以存储4bit数据。堆叠层数和存储密度的提升，在增加DFlash单位存储容量的同时降低了每单位的存储成本，进一步刺激了用户对大容量SSD需求的增长。DFlash存储密度和堆叠层数的提升也对存储控制器芯片及存储模组的设计提出了更高的要求。DFlash受器件特点等因素影响，可靠性随着使用时间的增加而逐渐降低，而随着工艺技术升级而不断提升的存储密度更使得存储颗粒中的数据错误或数据丢失的概率显著增加，使用寿命快速下降。以QLC架构的存储颗粒为例，虽然其单元容量为SLC架构存储颗粒的4倍，但其使用寿命仅为SLC的1/100；对数据纠错要求从1~4bit增加到288bit，可靠性也同步减低。因此，存储介质的分析能力、存储控制芯片设计能力、固件算法的开发能力对于存储模组应用性能的影响越来越大。随着信息技术的快速演进，全球数据泄露等网络安全事件频繁发生，造成重大损失。2021年，工业制造、医疗、金融、交通等领域数据泄露事件频发，数据交易黑色地下产业链活动猖獗。据统计，2021年公开报告的数据泄露事件1，291起，超过2020年的1，108起。数据安全重要性的凸显，给数据存储行业带来了新的挑战。随着数据读写速度加快，芯片级全盘硬件加密技术的存储模组配合所搭载的数据保护软件，能防止数据被越权访问、篡改或盗窃，有望成为存储行业的刚性需求，全面覆盖数据存储的各应用场景。2018年以来，华为事件和中兴事件凸显了我国上游核心基础技术受制于人的现状，坚定了我国打造自主可控产业生态的决心。为解决产业链稳定性问题，在国家的大力支持下，本土厂商加大了对CPU、存储颗粒、控制器芯片、操作系统等领域底层技术的研发及相关投入，并陆续在以上领域取得了一定的研发成果。存储颗粒方面，长江存储自2018年推出Xtacking晶栈架构以来，就不断地取得技术突破，从最开始的32层堆叠的DFlash，向64层、128层技术跃进。长江存储最近成功研发超过200层堆叠的存储颗粒，将实现对美光、SK海力士等DFlash巨头的追赶。国产存储控制器厂商，也在不断补足我国在自主知识产权高速接口IP、核心控制算法等领域的短板，为实现全产业自主可控贡献力量。随着核心软硬件自主技术水平的显著提升，我国与发达国家技术水平差距已逐渐缩小，存储产业链自主可控的条件逐渐成熟。存储器行业全球规模存储器作为现代信息技术发展的核心部件之一，应用极为广泛，现代电子产品基本上都要用到存储器，且需配置多种存储器，随着今年来全球电子信息技术及半导体产业的不断发展，全球存储器行业市场规模也随之不断扩张。据资料显示，2021年全球存储器行业市场规模为1353亿美元，同比增长13．3%。从行业市场结构来看，DRAM与DFlash是半导体存储芯片的主流市场。据资料显示，2021年全球存储芯片市场中，DRAM占比达56%，DFlash占比约41%，此外NORFlash占据约2%的市场份额。硬盘市场行业发展概况全球数据量的爆发性增长，导致数据存储需求持续增加，硬盘作为计算机系统的数据存储器，是计算机最主要的存储设备。根据Trendforce数据，2016年全球固态硬盘出货量为1．47亿个，至2021年全球固态硬盘出货量增长至3．73亿个，全球固态硬盘出货量保持高速增长，年均复合增长率高达20．41%。信息爆炸导致数据量成倍增长，硬盘容量虽已达太字节（TB）级别，但单块磁盘的存储容量与速度仍无法满足实际需求，因此磁盘阵列应运而生。磁盘阵列使用独立磁盘冗余阵列技术（RAID）把数据储存在多个硬盘中，输入输出操作以平衡的方式交叠进行，大幅提高了存储系统的数据吞吐量，改善了磁盘性能，增加了传输速率及容错能力。数据存储行业需求市场现状几十年来，传统的存储设备更新换代，身形由当年的巨大越变越小，容量却从当年的微小越变越大。同时，存储速度大幅也得到提升，不可同日而语。从最原始的打孔设备到磁带设备，再到软盘、光盘、硬盘、磁盘阵列和固态硬盘，存储成本已经大大降低，传输速度和效能大大提高，大数据信息时代已经来临。如今，机械硬盘（磁盘）、固态硬盘存储容量已达到TB的级别，主流的存储器芯片DRAM、SDRAM、FLASH等存储设备的寿命越来越长，体积越小、速度越快而功耗越小。就目前PC内存市场来说，更高密度、更大带宽、更低功耗、更短延迟时间、更低成本的主流DRAM仍是不二之选。而在通信领域、消费领域、计算机领域，FLASH已经崛起，成为目前最有潜力，发展最快的存储器芯片产品。存储器作为电子产品的数据存储支撑，在整个产业占有核心地位。20世纪50年代，存储器由于它体积庞大，还仅仅只能运用于大型计算机。而随着整个存储器行业面临的趋势呈现出交付的比特单位持续上升、存储器价格持续下跌以及新的应用不断要求更高的存储密度等特征，如今的存储器顺势发展，早已今非昔比，体积小、性能高、容量大，使存储器运用于各个领域，成为开启大数据时代的基石。存储器行业中国规模我国存储器市场主要集中在DARM和DFlash领域。在存储器细分市场，光存储和磁存储逐渐往企业级市场方向发展，其中光存储目前在企业级市场应用快速发展，很大程度地拉动了整个存储器市场的发展。据资料显示，2020年我国存储器行业市场规模为3223亿元，同比增长11．9%。存储器行业发展现状存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据，其利用磁性材料或半导体等材料作为存储介质，实现程序和数据的存储。在计算机的运算过程中，输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都会保存在存储器里，可以说存储器是现代信息技术发展的核心部件之一。按介质的不同，存储器可分为磁性存储器、半导体存储器和光学存储器；按使用类型可分为随机存储器和只读存储器。我国数据存储行业市场走向分析当前，数据存储技术在NAS和SAN这两种基本架构的基础上发展迅速。一方面有心的架构出现，另一方面，许多原来不适用于NAS或SAN的技术开始向它们两者靠拢，争取也在这庞大的存储市场中分得一杯羹。最为明显的是当前新涌现的IPSAN存储技术，它利用技术相当成熟，部署更加容易，成本更低的IP网络实现SAN存储。下面分析数据存储技术的发展方向。虽然现在有很多各种各样的存储架构，但基本架构单元在目前来说没有多大改变，仍是DAS、NAS与SAN三者共存，在短期内不可能出现一种或两种完全取代其他两种或一种的趋势。虚拟存储是SAN存储系统智能化的一种技术表现。虚拟化存储可更有效地利用存储设备的存储空间，更有效地管理存储系统中的各网络，而不致出现现有NAS和SAN系统中所具有的信息孤岛。存储虚拟化通过合并这些孤立的存储池，程度地满足应用需求。存储虚拟化使按照需求重新分配存储资源变得更方便，即使跨多个文件服务器或SAN也不成问题。通常在服务器中都是采用传统的SCSI接口磁盘，不过，IDE技术也在不断发展，再加上新型的串行ATA接口技术发展势头非常强劲，大有赶超SCSI之势。于是为了兼容SATA的磁盘接口技术SAS，IBM推出了SSA技术，但由于兼容性和升级能力不尽如人意，在市场上的影响远不及SCSI技术广泛。在存储介质上，也是百花齐放，传统的、新型的都有。如传统的磁带、磁盘，新型的CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD-RW等都在各种实际的存储应用中得到应用，也不可能出现一种全面替代另一种或几种的现象。存储的互操作性对用户而言极为关键。它分为两个方面。一个存储设备支持不同的服务器系统，这个问题已经得到了很好的解决。另一个方面是如何支持多厂商的存储系统。数据存储对象包括数据流在加工过程中产生的临时文件或加工过程中需要查找的信息。数据以某种格式记录在计算机内部或外部存储介质上。数据存储要命名，这种命名要反映信息特征的组成含义。数据流反映了系统中流动的数据，表现出动态数据的特征；数据存储反映系统中静止的数据，表现出静态数据的特征。网络附属存储器（NAS）市场发展概况由于计算机存储技术的飞速发展，如何快速高效地提供数据成为存储技术新的突破口。在RAID技术实现高速大容量存储的基础上，网络存储技术的出现弱化了空间限制，使数据的使用更为简便自由。作为数据存储设备之一，NAS是一种连接在网络上的专用数据存储服务器。它以数据为中心，将存储设备与服务器彻底