抓住发展机遇抢先布局先进半导体存储技术

  数字经济时代，如何更好获取并利用数据这一新型生产要素已成为全世界竞争的新战场。随着数据上升为国家级战略，存储作为数字世界的基石，数据存储的能力将直接影响经济社会持续健康发展的质量。从数据的生产活动出发，存储既是数据生命周期的起点，也是终点，协同算力、网络连接能力一起为上层应用分析提供数据生产要素。三者共同构成了数字基础设施，对于构筑数字世界来说缺一不可。

  当下发展存储产业该如何抓住“牛鼻子”？4月20日，在《数据存力，高水平发展的数字基石》白皮书发布仪式上，全国人大代表、华中科技大学计算机科学与技术学院院长冯丹表示，一方面要发展国家的存储产业，要整个产业链拉通，尽量发展基于闪存的先进存储，以此为基础构建存储设备、存储系统。另一方面，要加快部署下一代新型非易失存储等技术，包括核心技术的底层研发、技术攻关，以此来打造全球存储创新高地。

  人类文明的演进，就是一部数据记录与传承的历史。5000多年前，在文字出现之前，人类通过结绳记事进行信息记录与传递。3000多年前，人们将文字刻在龟甲与兽骨上记录当时的社会生活。2200多年前，造纸术的发明对人类文明的记录和传承起着重大的推进作用。随着上世纪计算机的发明，人类进入数字时代，1956年，IBM发明了世界上第一个硬盘，以硬盘为核心的磁介质很长时间一直是主流介质。

  “存储产品最早起源于纸带打孔机，1956年IBM生产了第一台磁盘，容量只有3.75Mb，但是重量达到一吨。”冯丹介绍说，“20世纪80年代提出了磁盘阵列技术，将多个独立磁盘通过控制器统一管理，让用户像用大硬盘一样方便，这就是磁盘阵列的产生。磁盘阵列已成为当前所有的数据中心，包括一些服务器后台配备的基本存储形式。”

  从数据的产生、处理到最后消亡，整个数据的生命周期不能离开存储。存储是数据的载体，是整个ICT系统数据的基石。存储系统有在线存储，大多数都用在做各种在线的处理；其他的还有近线存储，以及用于数据长期归档备份的离线存储。

  大数据时代，爆炸增长的数据一定离不开存储的支撑。用户对存储主要的诉求就不可以丢，访问的时候不能停、不能等，希望可以“一访即得”。

  “不管是遭遇自然灾害，还是系统的软硬件故障、病毒入侵、人为错误等，数据都不能丢。数据丢失就会导致灾难性的后果，比如欧洲的OVH机房着火，使大量的客户数据没办法恢复。而著名的‘9·11’事件，在那两栋楼里面就有300多家公司因为数据的丢失直接关门了。还有系统的软硬件故障，如勒索病毒入侵，实际上也是让你的数据不能访问，或者是篡改你的数据。至于人为错误把数据删除掉之后导致的后果也有，比如说某上市公司的数据库被删除之后，市值蒸发超过30亿港元，赔付商家1.2亿元人民币。”因此，冯丹强调，数据是非常宝贵的资源，因而作为数据载体的存储也是很重要的。

  不难看出，数据存储是经济高水平发展的基石，数据能否“存得下、存得好”关乎数字基础设施能否“行得稳”，关乎数字化的经济发展能否“跑得快、跑得远”，关乎数据要素能否“接地气”，切实带来生产生活进步、促进经济社会高水平质量的发展。在数字化的经济正如火如荼发展的当下，存储需要走向更快、更可靠和更安全。

  存储的物理介质目前主要有磁、光、电三种，磁从软盘、磁带到硬盘，现在用得比较多的就是硬盘。光就是CD、DVD、蓝光存储等。电就是半导体存储，包括内存条、DRAM，还有目前常用的闪存存储（NAND Flash），以及用闪存构成的固态盘等。还有下一代的半导体存储正在研发和酝酿中，包括相变PRAM、阻变RRAM、磁阻MRAM等。

  当前存储系统中用到的设备主要是硬盘、固态盘两种。“目前来看，硬盘已经由希捷、西数、东芝三家垄断。整个硬盘的专利有4000多项，其中核心专利近400项，基本上由这一些企业把持。我们的祖国要发展硬盘产业，目前来看是非常难的。”冯丹说，另外一种设备就是固态盘（SSD），也是当前发展的热点。固态盘是以闪存芯片NAND Flash为基础构成的，由于闪存盘去掉了机械结构，在容量、性能、可靠性、能耗上都显著优于机械硬盘。

  冯丹介绍，从技术上看，闪存固态盘相比机械硬盘优势显著：高性能、低功耗、强抗震。闪存固态盘由于用的是NAND Flash芯片，延迟在100微秒左右，最大的IOPS能够达到150万量级，由于没机械操作，抵抗震动的能力比硬盘更强。

  从价格上看，闪存固态盘和机械硬盘的价格差距正在慢慢地缩小。2020年-2025年，固态盘每GB价格预计以19%的年复合增长率下降，到2025年，固态盘每GB价格会低于2.5英寸10000转的机械硬盘的价格。

  因此无论是从性能、可靠性还有低功耗和价格来看，固态盘代替硬盘都成为一种发展的新趋势。冯丹强调，我国应精准把握这一趋势，加快先进存储产业创新升级。

  “善弈者谋势，善治者谋全局”，如今国家在闪存芯片产业链上下游已经有了周密的布局，希望借助存储技术又一次革命的机会，构建好我国数字化的经济发展的数据基石。“要加快部署下一代存储技术，抓住存储全球发展的机遇，以此来部署创新技术、聚集人才。建议抓住固态盘代替硬盘的发展的新趋势，以满足大容量数据中心升级要，打通整个产业链，从存储芯片到设备、系统，整个产业链加快新兴存储技术的升级，筑牢数字中国的基石，打造良好的国产化产业链生态。希望经过学界、产业界的共同努力，存储技术进一步得到发展，特别是在推动技术标准制定、引领技术发展等方面发挥作用。期待着存储产业发展得慢慢的变好。”冯丹最后总结说。（记者徐勇）

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