抓住發展機遇,搶先佈局先進半導體存儲技術

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  數字經濟時代,如何更好獲取並利用數據這一新型生產要素已成為全球競爭的新戰場。隨着數據上升為國家級戰略,存儲作為數字世界的基石,數據存儲的能力將直接影響經濟社會發展的質量。從數據的生產活動出發,存儲既是數據生命周期的起點,也是終點,協同算力、網路連接能力一起為上層應用分析提供數據生產要素。三者共同構成了數字基礎設施,對於構築數字世界來說缺一不可。

  當下發展存儲產業該如何抓住“牛鼻子”?4月20日,在《數據存力,高質量發展的數字基石》白皮書發布儀式上,全國人大代表、華中科技大學電腦科學與技術學院院長馮丹表示,一方面要發展國家的存儲產業,要整個產業鏈拉通,盡量發展基於快閃記憶體的先進存儲,以此為基礎構建存儲設備、存儲系統。另一方面,要加快部署下一代新型非易失存儲等技術,包括核心技術的底層研發、技術攻關,以此來打造全球存儲創新高地。

時代需要更快、更可靠和更安全的存儲

  人類文明的演進,就是一部數據記錄與傳承的歷史。5000多年前,在文字出現之前,人類通過結繩記事進行信息記錄與傳遞。3000多年前,人們將文字刻在龜甲與獸骨上記錄當時的社會生活。2200多年前,造紙術的發明對人類文明的記錄和傳承起着重大的推進作用。隨着上世紀電腦的發明,人類進入數字時代,1956年,IBM發明瞭世界上第一個硬碟,以硬碟為核心的磁介質很長時間一直是主流介質。

  “存儲產品最早起源於紙帶打孔機,1956年IBM生產了第一臺磁碟,容量只有3.75Mb,但是重量達到一噸。”馮丹介紹說,“20世紀80年代提出了磁碟陣列技術,將多個獨立磁碟通過控制器統一管理,讓用戶像用大硬碟一樣方便,這就是磁碟陣列的產生。磁碟陣列已成為當前所有的數據中心,包括一些伺服器後台配備的基本存儲形式。”

  從數據的產生、處理到最後消亡,整個數據的生命周期都離不開存儲。存儲是數據的載體,是整個ICT系統數據的基石。存儲系統有在線存儲,主要用於做各種在線的處理;另外還有近線存儲,以及用於數據長期歸檔備份的離線存儲。

  大數據時代,爆炸增長的數據一定離不開存儲的支撐。用戶對存儲主要的訴求就是不能丟,訪問的時候不能停、不能等,希望能夠“一訪即得”。

  “不管是遭遇自然災害,還是系統的軟硬體故障、病毒入侵、人為錯誤等,數據都不能丟。數據丟失就會導致災難性的後果,比如歐洲的OVH機房着火,使大量的客戶數據沒辦法恢復。而著名的‘9·11’事件,在那兩棟樓裡面就有300多家公司因為數據的丟失直接關門了。還有系統的軟硬體故障,如勒索病毒入侵,實際上也是讓你的數據不能訪問,或者是篡改你的數據。至於人為錯誤把數據刪除掉之後導致的後果也有,比如說某上市公司的資料庫被刪除之後,市值蒸發超過30億港元,賠付商家1.2億元人民幣。”因此,馮丹強調,數據是非常寶貴的資源,因而作為數據載體的存儲也是非常重要的。

  不難看出,數據存儲是經濟高質量發展的基石,數據能否“存得下、存得好”關乎數字基礎設施能否“行得穩”,關乎數字經濟發展能否“跑得快、跑得遠”,關乎數據要素能否“接地氣”,切實帶來生產生活進步、促進經濟社會高質量發展。在數字經濟正如火如荼發展的當下,存儲需要走向更快、更可靠和更安全。

發展半導體存儲是趨勢更是機遇

  在現實應用中,數據存力以存儲為核心,存儲的含金量決定了數據存力的成色。

  存儲的物理介質目前主要有磁、光、電三種,磁從軟盤、磁帶到硬碟,現在用得比較多的就是硬碟。光就是CD、DVD、藍光存儲等。電就是半導體存儲,包括內存條、DRAM,還有目前常用的快閃記憶體存儲(NAND Flash),以及用快閃記憶體構成的固態盤等。還有下一代的半導體存儲正在研發和醞釀中,包括相變PRAM、阻變RRAM、磁阻MRAM等。

  當前存儲系統中用到的設備主要是硬碟、固態盤兩種。“目前來看,硬碟已經由希捷、西數、東芝三家壟斷。整個硬碟的專利有4000多項,其中核心專利近400項,基本上由這些企業把持。我們國家要發展硬碟產業,目前來看是非常難的。”馮丹說,另外一種設備就是固態盤(SSD),也是當前發展的熱點。固態盤是以快閃記憶體晶元NAND Flash為基礎構成的,由於快閃記憶體檔去掉了機械結構,在容量、性能、可靠性、能耗上都顯著優於機械硬碟。

  從存儲設備來看,固態盤代替硬碟是國際上總的發展趨勢。

  馮丹介紹,從技術上看,快閃記憶體固態盤相比機械硬碟優勢明顯:高性能、低功耗、強抗震。快閃記憶體固態盤由於用的是NAND Flash晶元,延遲在100微秒左右,最大的IOPS可以達到150萬量級,由於沒有機械操作,抗震能力比硬碟更強。

  從價格上看,快閃記憶體固態盤和機械硬碟的價格差距正在逐步縮小。2020年-2025年,固態盤每GB價格預計以19%的年復合增長率下降,到2025年,固態盤每GB價格會低於2.5英寸10000轉的機械硬碟的價格。

  因此無論是從性能、可靠性還有低功耗和價格來看,固態盤代替硬碟都成為一種發展趨勢。馮丹強調,我國應準確把握這一趨勢,加快先進存儲產業創新升級。

  “善弈者謀勢,善治者謀全局”,如今國家在快閃記憶體晶元產業鏈上下游已經有了周密的佈局,希望借助存儲技術又一次革命的機會,構建好我國數字經濟發展的數據基石。“要加快部署下一代存儲技術,抓住存儲全球發展的機遇,以此來部署創新技術、聚集人才。建議抓住固態盤代替硬碟的發展趨勢,以滿足大容量數據中心升級需要,打通整個產業鏈,從存儲晶元到設備、系統,整個產業鏈加快新興存儲技術的升級,築牢數字中國的基石,打造良好的國產化產業鏈生態。希望經過學界、產業界的共同努力,存儲技術進一步得到發展,特別是在推動技術標準制定、引領技術發展等方面發揮作用。期待着存儲產業發展得越來越好。”馮丹最後總結說。

【來源:人民郵電報】

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