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1、存储系统产业深度调研及未来发展现状趋势一、 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147亿个，至2021年全球固态硬盘出货量增长至373亿个，全球固态硬盘出货量保持高速增长，年均复合增长率高达2041%。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
2、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。二、 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
3、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（724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
4、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
5、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
6、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。三、 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
7、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133%。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。四、 存储系统行业概况存储系统（主要指外接存储系统）的主要技术包括网络、服务器和应用软件。其中，网络存储技术是一种通过网络进行数据存储的技术，通过网络设备（包括专用数据交换设备、磁盘阵列或磁带库等存储介质以及专用的存储软件）利用通信网络为用户提供信息存取和共享服务。网络存储结构大致分为3种：直连式存
8、储（DAS：DirectAttachedStorage）、网络存储设备（NAS：NetworkAttachedStorage）和存储网络（SAN：StorageAreaNetwork）。根据IDC的数据，2020年我国服务器出货量350万台，2021年增长至391万台，增长率为117%。IDC预计，随着十四五规划的推进以及新基建的投资，20212025年，中国服务器市场规模将由25731亿美元升至4247亿美元，保持1335%的年复合增长率。存储网络所需的存储控制和通信技术被美国企业所垄断，随着我国服务器市场规模的提升，存储系统解决方案、国产硬盘阵列控制器芯片及相关阵列卡的需求也将不断增长。五
9、、 存储控制器芯片行业概况存储控制器芯片是存储产品的大脑，起着指挥、运算和协作的作用。它不但负责调配数据在各个存储单元上的负荷，协调和维护不同区块颗粒的协作，让所有的存储单元都能够在合理的负荷下正常工作；为存储模组内部各项指令，如垃圾回收、磨损均衡等的功能的完成提供算力；又承担了数据中转站的功能，负责存储介质和外部接口的连接。因此存储控制器芯片是决定存储模组性能、寿命和使用体验的关键。固件是出厂预设在存储模组中，运行在存储控制器芯片内部的程序代码，主要用于驱动控制器，承担着协议处理、数据管理和硬件驱动等工作，包括传输协议处理、逻辑管理算法、数据加密和保护、闪存驱动、介质保护、异常处理等功能，对
10、存储的功能、性能、可靠性、寿命等关键指标具有重要影响。根据中国闪存市场CFM的数据，预计2022年全球固态存储控制器芯片的出货量达431亿颗。目前，存储控制芯片按制造商可以分两类：第一类由存储颗粒原厂自主设计，如三星、铠侠、Intel和美光等，其基于IDM生产模式自产自销，将自研的存储控制芯片应用于自主品牌的存储模组中，不单独对外出售。第二类由第三方存储控制器芯片厂商设计，如美满（Marvell）、微芯（Microchip）、慧荣科技、群联电子等，其存储控制器芯片主要用于其他厂商的存储模组中。六、 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
11、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119%。七、 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
12、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78%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
13、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
14、，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
15、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
16、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
