存储系统市场现状分析及发展前景

存储系统市场现状分析及发展前景

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。存储器行业市场发展现状分析在新兴技术驱动下，存储主要面对的是云计算、大数据和人工智能等大规模数据应用场景。相较于传统存储，源于大型互联网数据中心的软件定义存储技术，天生具有的可扩展性以及灵活性，数据存储行业为新基建时代带来了革命性的数据储存手段。伴随着信息产业的迅猛发展和普及，数据存储技术已成为现代信息产业架构中不可或缺的底层基座。然而，日益增长的数据存储需求，要求数据存储技术在介质、架构、协议、应用与运维模式等数据存储行业方面不断发展演进。当前数据资源已成为关键生产要素，更多的产业通过利用物联网、工业互联网、电商等结构或非结构化数据资源来提取有价值信息;而海量数据的处理与分析均要求构建大数据中心。近年来，伴随着互联网的快速发展以及在各行业的渗透，互联网行业的IDC需求仍是推动中国数据中心（IDC）业务市场规模绝对值增长的主要驱动力，数据存储行业市场始终保持市场规模量级的增长。在区域市场中，由于北上广地区禁限政策的出台，数据中心布局范围逐渐向周边区域延伸，以满足区域市场内IDC业务需求。如今，数据存储正在进行数字化转型的企业需要具备能够支持不断增长的数据量和数据速率的能力。因此，对于面向未来的数据中心来说，数据中心和IT设施团队需要符合可持续投资战略的正确技术。最开始的阿里巴巴互联网数据仓库建设，几乎就是中国工商银行的缩小版，互联网的数据从业人员几乎全部来自国内各大银行或电信行业，或者来自国外类似微软、yahoo这样的传统IT企业。随着分布式技术的逐渐成熟和工业化，互联网数据仓库迎来了飞速发展的春天。现在，抛弃大型机+关系型数据库的模型，采用分布式的服务器集群+分布式存储的海量存储器，无论是从硬件成本、软件成本还是从硬件升级、日常维护上来讲，都是一次飞跃。更重要的是，解决了困扰数据仓库发展的一个非常重要的问题，即计算能力不足的问题，当100～200台网络服务器一起工作的时候，无论是什么样的大型机，都已经无法与之比拟了。以阿里云（阿里巴巴集团数据中心服务提供者）为例，近1000台网络服务器分布式并行，支持着每日淘宝、支付宝、阿里巴巴三大子公司超过PB级别的数据量，随着技术的日益成熟和硬件成本的逐渐降低，未来的数据仓库将是以流计算为主的实时数据仓库和分布式计算为主流的准实时数据仓库。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。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。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。数据存储行业发展情况数字经济是信息化发展的高级阶段，是继农业经济、工业经济之后更高级的经济社会形态。数据因具有可复制、可共享、无限增长和供给的禀赋，打破了传统要素有限供给对增长的制约，为持续增长和永续发展提供了基础与可能，已成为新的关键生产要素。据中国信通院的数据，2020年我国数字经济规模达到39．2万亿元，占GDP规模的比重由2005年的14．2%攀升至38．6%，2021年占比进一步提升，首次突破40%。十四五期间，我国数字经济有望维持年均约9％增速，预计2025年规模超过60万亿元。与数据经济发展相匹配的是爆炸式增长的数据量。据Statista的预测数据，到2035年，全球每年产生的数据量预计将达到2，142ZB，约为2020年的45倍。根据IDC的数据，中国整体数据量在2025年将达到48．6ZB，占全球数据圈规模的27．8%。支持数字经济发展的三大基础技术包括计算、网络和存储，分别对应各类处理器（CPU、GPU等）、5G或下一代通信网络以及数据存储行业。计算技术方面，构成算力基础的核心芯片在近年来备受关注，我国已经推出龙芯、飞腾、申威等多颗国产CPU产品；网络方面，中国已在光纤、5G网络等方面走在世界的前列。而数据存储作为数字经济的基础支柱，将在制造业转型升级、产业链安全等方面扮演更加重要的角色。（一）存储行业的产业链概况存储行业的产业链包括上游存储控制器芯片、存储介质，中游的存储模组，下游存储系统及解决方案。根据Gartner的数据，2020年我国存储产业中上游存储控制芯片、存储介质的市场规模超过1，400亿元，中游及下游的存储模组、存储系统及应用服务的市场规模超过3，400亿元，到2025年我国存储产业直接投资总额将超过万亿元规模。在存储行业产业链中，华澜微可以提供上游存储控制器芯片及其固件、中游固态存储模组、下游存储系统集成及解决方案，目前正在攻关企业级存储系统所必须的大数据硬盘阵列控制器芯片。（二）固态存储逐步成为主流存储技术数据产生量的爆发式增长驱动对存储需求大幅增长，也促进了存储方式的进一步创新和发展。按照底层物理存储介质来分，数据存储主要有光存储、磁存储和电存储（又称固态存储或半导体存储）三种方式。三种存储技术的读取原理不同，性能上亦存在优劣势，适用于不同的应用场景。光存储在读取速度及使用便利性方面存在限制，多用于低访问率的冷数据存储场景。磁、电介质能够保持数据一直在线，提高数据响应速度，是当前主要的数据存储方式。基于dFlash的固态存储在数据存储速度、抗震、能耗等方面性能突出，其