行业类存储模组全景调研与发展战略研究

行业类存储模组全景调研与发展战略研究

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。数据存储行业面临的机遇与挑战（一）数据存储行业面临的机遇十四五开局以来，多次对数字经济发展做出部署，数字经济上升至国家战略层面。在此推动下，数字经济在经济发展中的领跑地位持续彰显；数字产业化发展势头强劲，成为数字经济发展新动能；产业数字化应用加速落地，赋能传统产业焕发新活力；数字治理力度空前，数字生态日趋完善，数字经济步入高质量和健康发展的新阶段。十四五规划纲要将加快数字化发展建设数字中国单独成篇，并首次提出数字经济核心产业增加值占GDP比重这一新经济指标，明确我国数字经济核心产业增加值占GDP的比重由2020年的7．8%提升至10%。为深入贯彻部署，2021年12月，网络安全和信息化委员会印发《十四五国家信息化规划》，对十四五时期信息化发展作出部署安排。《十四五数字经济发展规划》明确了推动数字经济健康发展的指导思想、基本原则、发展目标、重点任务和保障措施等。各地方政府亦紧抓数字经济发展的机遇窗口期，完善顶层设计，制定和出台了十四五时期有关数字经济发展规划，明确目标、行动和措施等，营造良好的数字生态，进一步释放数字经济发展红利。随着规划的深入落地，政策将继续引导市场加快数字基础设施建设，在包括5G、工业互联网、大数据中心、人工智能等领域持续推动新基础设施投资计划，鼓励用户投资于数据中心和IT基础设施，作为IT建设的底层基础设施，存储产业将迎来重要发展机遇。随着AI，大数据，云计算，边缘计算等信息技术的发展及传统行业的数字化转型升级，以及AIoT带来的终端数量快速上升，全球数据总量呈现几何式增长。根据IDC报告显示，全球数据圈（以数据圈代表每年被创建、采集或是复制的数据集合）将从2020年的64ZB增至2025年的180ZB，年复合增长率为23%，到2025年，中国数据总量将达到41ZB，约占全球总量的四分之一，成为全球最大的数据圈。作为数据的载体，存储器对于企业实现数据价值的重要性不言而喻，高速增长的数据量给存储行业带来广阔的增量需求。据Gartner数据，2020年全球存储器收入相比2019年增加135亿美元，占2020年整个半导体市场收入增长的44%，存储器约占整个半导体行业产值的27%。近年来国际竞争形势不断升级，解决数字经济关键技术领域问题、推进我国自主可控，已成为国家信息安全建设的重点任务。存储产业是数字经济的底层基础设施，其自主可控是实现国家信息安全的重要基石。经过多年的发展，我国在固态存储关键核心部件DFlash、存储控制器芯片、DRAM、CPU等领域逐步实现了产业化，为实现国产自主可控夯实了产业基础。自主可控技术的逐渐成熟，带动国产化先行领域政军行业的数字化体系率先实现自主可控替代。除政军系统外，金融、能源、电信等重点行业也开始推进各自自主可控进程。未来数年，我国进入自主可控产业发展的黄金期，产业链相关国产厂商将迎来重大发展机遇。（二）数据存储行业面临的挑战固态存储行业属于典型的技术和人才密集型行业，在新材料、集成电路设计、先进工艺应用、先进封装设计等方面对人才的创新能力和工程技术能力要求很高，人才培养周期长。相对于固态存储产业发展成熟的欧美、日韩和中国台湾等，大陆起步较晚，经验丰富的高端人才稀缺。而从海外引进高端人才又面临来自境外政府和企业的限制。在市场需求增长、国家政策支持等利好因素下，我国固态存储产业进入发展快车道，而高端技术人才的欠缺，已成为制约行业持续健康稳定发展的重要因素。从全球范围来看，目前固态存储关键核心部件DFlash、存储控制器芯片、DRAM的主要市场份额及核心生产技术仍集中在三星、西数、铠侠、美光、SK海力士、英特尔等国际存储知名企业手中，这些知名企业经历了数十年国际化竞争的洗礼，在专利布局、技术储备、人才储备、资源储备方面均建立了较强的竞争优势。国内相关行业起步晚，缺乏国家级共性关键技术创新平台，产业生态体系建设有待加强，仍处于成长阶段，虽然长江存储等DFlash原厂已经实现128层堆叠DFlash的量产，但整体与国际存储知名企业在技术和市场份额方面仍存在显著差距，尤其是在企业级等高端市场国内企业仍然缺位。作为IT基础架构的核心之一，存储与计算层、网络层、应用层之间的关系密不可分，存储系统必须与服务器、操作系统、数据库、网络和云平台等协调配合，才能发挥出系统的整体性能。尽管国产自主软硬件产品不断取得突破，但国产厂商之间发展参差不齐，产品间兼容适配、互联互通以及产业链不同层面间的融合度和协同性仍有待加强。存储器行业发展趋势在中国互联网+、大力发展新一代信息技术和不断加强先进制造业发展的战略指引下，国内信息化、数字化、智能化进程加快，用户侧的视频、监控、数字电视、社交网络等应用和制造侧的工业智能化逐渐普及，刺激存储芯片的市场需求快速增长。此外，5G、物联网、数据中心等新一代信息技术在中国大规模开发及应用，也催生了我国对存储器的强劲需求。此外，随着我国逐渐成为全球最大的消费类电子市场，其庞大的消费群体及旺盛的消费需求，吸引全球集成电路产业向中国市场转移，提升并丰富了我国集成电路产业链。同时，产业政策的支持吸引一大批高端人才回国发展，人才聚集使得国内企业逐步积累了自主知识产权和核心技术，为存储器的提供了产业基础，推动自给率提升，为行业带来新的发展机遇。存储模组行业概况由于固态存储突出的优势、上游存储颗粒dFlash的性价比日益提高，固态存储模组已逐渐取代机械硬盘（HDD）成为下一代主流数据存储介质。固态存储模组是以半导体存储器为基础制造的各类存储产品，其主要原材料DFlash的出货量持续增长。2021年，全球DFlash出货总容量达到612，573PB，较2020年环比增长36．06%。随着全球DFlash原厂产能进一步扩充及3D闪存堆叠技术的持续提升带来存储密度的增加，预计2022年全球DFlash出货总容量将达到750，352PB，环比2021年增长22．49%。随着人工智能、物联网、大数据、5G等新兴应用场景不断落地，电子设备需要存储的数据量越来越庞大，固态存储覆盖的下游消费级、工业级和企业级各代表细分市场需求爆发式增长，从而带动行业持续扩容。固态存储模组的形态多种多样，具体包括（1）固态硬盘（SSD），根据产品形态可以分为2．5寸SSD、U．2SSD、M．2SSD、mSATA、SATASlim等，主要用于台式机、笔记本及服务器等计算设备；（2）嵌入式存储模组，具体包括eMMC、UFS、SPID等，主要内嵌于手机、智能终端等电子产品；（3）移动式存储模组，具体包括CF卡、SD卡、microSD卡、U盘、移动硬盘等便携式移动存储器，方便数据在不同设备之间转移。行业的主要存储模组产品属于固态硬盘及移动式存储模组范畴。按照应用领域划分，存储模组可分为消费类、工业类和企业类，不同应用领域的存储模组在可靠性、可用性、性能、定制化程度等方面存在区别。数据存储类行业发展概况在数字社会，数据作为信息化系统中的核心部分和底层基座，具有基础战略资源和关键生产要素的双重作用。在移动互联网技术不断迭代升级的背景下，全球数据量呈现爆发式增长。根据IDC预测，2025年全球数据圈将猛增至163ZB，增长量约为2016年全球数据圈的9倍。作为全球第一数据生产国，我国数据量也面临急剧增长的态势。我国数据量的增长依赖于数字经济的实现，作为十四五规划重点战略对象，数字经济的逐步落实将导致更为庞大及迅速的数据增长。信通院数据表明，2018年我国新增数据量为7．6ZB，预计2025年我国新增数据量将达到48．6ZB，年均复合增长率高达30%。数据量的急剧扩展，愈发凸显了数据存储及管理的重要性。数据储存设备作为数据管理的必要设备，其市场空间巨大。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。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