消费类存储模组行业投资价值分析及发展前景预测

消费类存储模组行业投资价值分析及发展前景预测

数据存储市场需求层次分析目前，Internet上的数据量爆炸性增长，数据总量呈指数上升，IDC数据中心存储系统必须具有足够的容量以适应不断增长的数据量。存储系统不光要有大量的现实容量，还应该具有很好的可扩展性，能根据数据量的增长提供无缝的、不停机的容量扩充。信息是具有时效性的，对于企业而言，及时获得所需数据非常关键；对于ICP而言，较高的访问速度是服务质量的重要指标。对于宽带应用，存储系统的带宽要与网络带宽相适应。因此，存储系统的响应速度和吞吐率是IDC数据中心存储系统应该密切关注的问题。从历史上看，计算机速度的瓶颈已逐渐从20世纪80年代的CPU和90年代的网络带宽转移到I/O子系统。因此，要提高IDC数据中心存储系统的整体性能，存储系统的性能提高是一个关键问题。IDC数据中心存储系统存储了企业大量的关键数据，因此，必须保证这些数据始终是安全可用的。在任何情况下，例如系统产生错误或遇到意外灾难，数据都不能丢失。系统应具有快速故障恢复能力，保证应用系统永不停机（7×24小时不间断工作），数据始终保持完整性和一致性。IDC数据中心存储系统保存着大量的业务数据。对这些数据的管理不光体现在应用层的管理，还体现在存储系统的管理。这主要表现在集中的自动化管理，如数据按特定规则的备份、对系统性能和流量等特性的监测、存储设备的负载平衡等。现在磁盘、磁带的存储容量每年增长1倍，基本上能适应数据的增长。在IDC数据中心存储系统，存储任务是由以上述技术为基础构成的存储系统来完成的，主要有问问通、磁盘阵列、磁带库和光盘库。新出现的SAN（存储区域网）、NAS（附网存储）和集群存储等新的网络存储结构为存储系统容量和性能的扩展提供了有力的支持。另外，数据共享技术在一定的条件下可以缓解容量问题。对于高性能方面，在单个磁盘读写性能提升空间有限的前提下，并行I/O技术和Cache技术成为主角。并行I/O技术目前在国际上正被广泛研究，像磁盘阵列技术、多通道技术等已得到广泛应用。目前研究的重点是大规模并行I/O和多级存储技术，它们主要是从存储系统的整体结构入手，利用SAN和集群等技术进一步提高存储系统的整体性能。对于Cache技术，针对不同的应用（如数据库中事务处理方式、WWW方式等）采用合适的数据预取策略正被广泛应用。此外，采用光纤通道技术作为新一代存储接口已成为趋势，促进了存储系统性能的提高。对于数据可用性问题可从多个层面进行讨论。磁盘阵列是一种最基本的高可用存储技术。在IDC数据中心存储系统，应选择双电源、双控制器、没有单点故障的磁盘阵列。对于系统层面，集群、SAN等技术也可以大大促进系统可用性的提高。另外，Standby技术、系统整体冗余、远程实时备份和灾难恢复等技术也是高可用性存储所不可缺少的技术。数据共享、无缝扩展、实时备份、容错技术、系统监控、流量控制、远程数据备份、灾难恢复等无一不需要相应的软件进行保障。对于IDC数据中心存储系统，高效、稳定、安全的问问通存储软件是必不可少的，而这一点过去往往被人们忽视。现在，人们已开始认识到存储管理的重要性。着名IT企业，如IBM、Compaq、HP等，均推出了自己的存储管理软件，专业的存储软件公司，如VERTIAS公司，在存储软件方面更有全线的存储管理软件可供选择。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分离，集中管理数据，从而达到释放带宽、提高性能、降低总拥有成本、保护投资的目的，具有成本较低但运行效率较高的特点。全球数字化推进的时代背景下，以5G为代表的通信网络技术的进步及智能移动设备应用场景的增加，使数据备份、数据管理的需求大幅提升，从而推动了NAS市场的增长。根据MarketsandMarkets数据，2020年NAS市场规模为232亿美元，预计到2025年，NAS市场规模将达到2025年的480亿美元，年均复合增长率达到15．7%。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。数据存储行业产业链有数据的地方就有存储，大存储行业产业链可大致分为存储芯片/元器件/核心软件、存储整机和解决方案、系统集成与存储服务三个层次。上游包括通用芯片/元器件（比如CPU、内存、连接器等）、存储专用芯片/元器件（比如HDD、SSD、SAS芯片等）、存储核心软件三类；中游主要是存储整机和解决方案，包括企业级存储（比如SAN、NAS、多协议等）和消费级存储（比如移动硬盘、闪存盘等）；下游主要是系统集成与存储服务，即将存储产品与其他产品进行集成，以整体系统或服务方式提供给终端用户。数据统计表明，2017-2022年期间，我国数据存储行业的市场规模均保持着正增长态势，其中2017年的市场规模更是达到了3494．03亿元，2021年我国数据存储行业的市场规模增长至5983．44亿元，同比增长了10．11%。随着半导体和云计算的发展解决计算成本和计算能力问题，神经网络和深度学习在算法效率上实现突破，以人工智能、物联网等为代表的万物智能应用将使各行各业的数据量以远超摩尔定律的速率爆发增长。目前近六成的企业已成立数据分析相关部门，超过1/3的企业已实际应用大数据。随着数据集中、数据挖掘、商业智能、协同作业等大数据处理技术的日趋成熟，数据价值呈指数上升趋势，数据逐渐成为企业越来越重要的无形资产，因此使得存储行业快速升温。预计未来大数据引出的存储增量需求主要有三方面，一是数据量扩大引起的扩容需求，二是数据分析和处理产生的倍增数据存储需求，三是数据价值被发掘后，企业会对数据的安全保障投入更大的精力，进而产生更多的容灾需求和备份需求。近年来随着互联网+、移动互联网、物联网、大数据、云计算的快速发展，数据逐渐成为用户的核心信息资产。2013年美国棱镜门事件和RSA后门事件的影响持续发酵，个人隐私意识和企业数据安全意识不断提升，国家已将核心IT产品自主可控提升到战略高度，近年来相继出台了一系列鼓励信息产业自主可控的法律法规和产业政策，随着国家对信息基础设施的重视程度日益提高，相关市场的空间日益扩大，信息产业核心基础设施的趋势正在加快。近年中国外部存储市场为例，进入高端市场排名的厂商中，国外厂商占据56．5%的市场份额，国内厂商以华为、曙光、DCN、宏杉为代表，占据39．4%的市场份额；进入中端市场排名的厂商中，国外厂商占据38．0%的市场份额，国内厂商以华为、浪潮、宏杉、同有、宇视、曙光、联想、DCN为代表，占据53．0%的市场份额。因此，中国存储市场的国产化程度仍有较大的提升空间。近年来国内中高端存储市场发展较快，市场规模在不断扩大，且仍有较大空间，在政策面的大力支持下，国内厂商正在逐步扩大自身的市场份额。公司在中高端存储产品方面拥有完全的自主知识产权且已形成成熟丰富的产品组合，因此有望在未来中高端存储市场领域进一步扩大自身销售规模。一般意义上的企业存储市场特指的是企业级存储系统市场，截至2020年底，中国企业级存储市场空间50亿美元，较上年增加5．0亿美元，同比增长11．04%；预计2021年中国企业级存储市场空间达到55亿美元。存储市场按照存储架构可以分为传统企业级存储（TESS）、软件定义存储（SDS）、超融合基础架构（HCI）。2020年，中国存储市场中传统企业级存储（TESS）占比59．2%；软件定义存储（SDS）占比22．2%；超融合基础架构（HCI）占比18．6%。存储市场按照存储介质可以分为全闪存储（AFA）、混闪存储（HFA）、全机械盘存储（HDD）。2020年，中国存储市场中混闪存储占比53．2%，全机械盘存储（HDD）占比28．6%，全闪存储占比18．2%。数据存储行业下游应用市场的发展情况（一）数据存储行业消费级应用代表市场PC市场经过数十年发展已日趋成熟，形成了稳定的用户群体和庞大的市场规模。近年来，随着人工智能及5G技术融合需求凸显，上游处理器厂商加速产品更新迭代，处理器技术的路线选择决定着PC整体架构的设计与制造，处理器的竞争将会向下游传导，促进PC产品迭代与性能提升，拉动市场换代需求，PC市场出货量呈现加速上升态势。IDC报告显示，2021年全球PC出货量为3．49亿台，同比增长15．56%。随着下游应用场景逐渐丰富，电子竞技、在线教育等行业发展加速，PC在传统商业办公及家庭应用之外获得包括游戏、教育等对性能要求更高场景的增量市场。个人PC对高性能的持续追求，带动了固态硬盘在PC市场搭载率的不断提升。据中国闪存市场ChinaFlashMarket数据，在以台式机和笔记本电脑为代表的个人PC市场，固态硬盘的搭载率已经超过60%和70%。（二）数据存储行业工业级应用代表市场工业级应用需求较为分散，定制化需求高，对于宽温、抗震、可靠性及温度管理的要求显著高于消费级产品，主要的应用领域包括智能制造（工业控制）、智能汽车等。随着工业互联网将设备与信息互联，制造业的数字智能程度和生产效率将大大提升，这对智能终端设备及其上下游产业提出更高的要求。在制造业转型升级的背景下，我国制造业数字化的进程不断加快。据IDC数据，到2020年，我国离散制造行业计算机渗透率仅为16．8%，从需求端看，计算机设备在制造行业渗透的空间巨大。制造业中的存储设备需要在高温差、振动、电磁辐射等相对复杂的使用环境下，获得高的耐用性、可靠性和相容性。《十四五智能制造发展规划》，明确提出到2025年，规模以上制造业企业大部分实现数字化网络化，重点行业骨干企业初步应用智能化；到2035年，规模以上制造业企业全面普及数字化网络化，重点行业骨干企业基本实现智能化。制造业数字化的不断推进，海量的设备物联数据和生产经营相关业务数据不断涌现，将产生可观的数据存储需求。汽车的新四化，即智能化、电动化、网联化、共享化变革浪潮驱动汽车内的含硅量大大提升。据McKinsey数据，预计2025年国内汽车半导体行业规模将达到180亿美元；到2030年该市场规模将达到290亿美元。其中，电动智能汽车的加速渗透将成为车载半导体行业快速增长的核心驱动力。存储芯片在智能汽车中应用广泛，智能座舱、车联网、自动驾驶等功能均需要相匹配的存储空间来支持其正常运行。随着自动驾驶等级提高，AI功能逐渐增加，车辆需要对传感器所捕获的大量资料进行实时处理，即具备整合信息并立刻做出判断的能力，这对于带宽和存储空间均提出了更高的要求。DFlash因在高抗震性、大容量、读写速度等方面的优势，有望成为车载存储芯片中增长最快的领域。据Gartner的数据，2019年全球高级驾驶辅助系统中DFlash存储消费2．2亿GB，预计至2024年，这一数据将达41．5亿GB，2019年-2024年的复合增速达79．8%。随着智能驾驶技术的不断完善、智能驾驶等级从L2向L3、L4甚至L5过渡，智能驾驶中的传感器、高精地图等高速数据需求将进一步释放，智能汽车的固态存储产品将从eMMC、UFS等嵌入式存储向固态硬盘演进，固态硬盘类产品未来预计将在智能驾驶测试车及RoboTaxi等场景率先获得广泛应用，随后逐步延伸至其他智能驾驶应用场景。云计算、在线支付、移动社交等越来越多的实时交互应用带来了对数据实时性要求的不断提高，尤其是随着人工智能、物联网等技术的深度融合，越来越多的业务场景提出极为极致的低延迟要求，从而对数据中心的存储性能提出了更加苛刻的要求。据IDC预测，全球实时数据占比将从2019年的19．3%上升到24．4%。基于DFlash的SSD在数据存储速度、抗震、能耗等方面性能突出，能够快速响应企业用户需求，已逐渐取代HDD成为企业级应用市场的主流数据存储介质。随着主流存储介质从HDD向SSD切换，基于高性能SSD打造的全闪存存储将成为未来数据中心主流的存储方式，并应用于企业的关键核心业务。据IDC的统计数据，2020年，在全球范围内企业级SSD的支出已经超出HDD，且这一趋势将持续加强。据Gartner数据，2020年全球企业级SSD市场规模约为169．3亿美元，其中，我国企业级SSD市场规模占全球市场总规模的比例约为13．8%。随着云计算的蓬勃发展，作为云服务基础设施的数据中心产业亦不断扩张，以Facebook、Amazon、Google、阿里巴巴、腾讯、百度为代表的超大型数据中心用户正在成为企业级SSD的巨大需求方。2020年，数据中心以SSD形式存储的存量数据占比约为20%，而2030年则有望进一步提升到55%。存储系统方面，全闪存凭借出色的性能优势和绿色节能逐渐成为市场刚需，从而推动固态存储在企业级应用领域的需求大幅增加。据IDC数据，2020年我国外置存储市场中基于DFlash的全闪存阵列的市场占比已经达到18．9%，增速达24．0%，高于市场的平均增长率17．5%；相对于全球占比39．9%的市场情况来看，全闪存在我国市场的渗透率仍有很大空间。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