当前,数据成为关键生产要素;作为数据载体,数据存储产业已成为当今时代催生新质生产力的新引擎,预计到2025年中国数据圈规模将增至48.6zb(字节),占全球数据圈总量的27.8%,将成为全球第一数据大国。数据存储应当作为国家战略性、基础性、先导性产业予以大力支持,为新质生产力的成长,提供优越的体制机制环境以及丰富的科技创新资源。
面对全球数据量爆发式的增长和人工智能时代的到来,推动以数据为核心的新型基础设施的发展,也带来了对数据存储技术和产业的变革。诸如:如何发挥发挥数据新要素、激活数据新动能、挖掘数据新价值、如何“以存促算”等等问题。我们应当在新型数字基础设施建设中,全面采用以先进的数据存储技术替代传统技术,通过新型算力基础设施整体系统的提升释放算力能力。
根据idc统计,当前美国半导体先进闪存在存储市场中的占比为53%,相比之下中国的同类占比仅为18.2%,是全球平均水平的一半左右。相较之下我国在发展和推广先进存储技术应用方面还相对落后。以先进ssd固态硬盘替代传统的hhd机械硬盘,在存储领域被人称作是一场技术更新换代的“存储革命”。鉴于我国在传统机械硬盘产业方面缺乏基础,所以这场“存储革命”也是我国发展数据存储产业的重要机遇。今天,发展先进的数据存储产业一方面是顺应信息技术发展趋势,另一方面也是提升数据存储设备供应链安全的有效举措,也必将带动我国数据存储产业在新一代科技变革中的整体发展。为此,我们要充分发挥举国体制优势积极推动这场“存储革命”。
据统计全球数据存储产业规模已接近3千亿美元,未来市场空间巨大,并将持续保持高速增长态势。据idc、gartner等第三方咨询机构预测,我国存储产业规模到2025年,上游产业链超过2600亿元人民币,中下游超过8000亿元,我国存储产业直接投资总额将超过万亿元规模。我国数据存储产业链已基本成熟,不仅实现了产业国产化,也具备了国际竞争力。我们要通过政策引导,注重产业协同和生态建设,全面推动国产数据存储产业的繁荣发展。
一、中国发展存储产业的必要性和紧迫性
1.打破跨国公司的垄断
数据存储是以数据存储容量为核心,包含性能表现、安全可靠、绿色低碳在内的综合数据存储服务能力,是激活数据要素的核心动能。存储产业历来是一个高度垄断性的行业。从全球市场份额来看,动态随机存取内存(dram)市场是三星、美光、海力士的三分天下,2023年数据显示它们占有了95%的市场份额;闪存(nand flash)市场被三星、铠侠、西部数据、美光、海力士五家所瓜分,2023年q4季度,它们占据了90%的市场份额。由此可见,今后中国存储产业必须打破外国跨国公司的垄断,才能争得自己的一席之地。
2.为新一代信息技术发展提供支撑
数据显示,人工智能引领的新一代信息技术将会越来越依赖于存储技术,例如一台人工智能服务器的dram使用量是普通服务器的8倍,预计在2025年存储芯片行业的市场规模将创下历史新高。如今,全球数据存储产业规模已接近3千亿美元,未来市场空间巨大,并将持续保持高速增长态势。
面向未来的更高需求,当前发达国家正大力增强存储相关的研发投入,如美国国会2021年根据《美国创新与竞争法案》授权,将在5年内拨款1100亿美元用于基础和先进技术研究,覆盖“10大关键技术”,其中包括“数据存储和数据管理技术”,与“人工智能”、“量子计算”、“生物技术”、“先进能源”等等前沿技术并驾齐驱。
过去,我们往往将数据存储看作产品,与计算机的电源、键盘、机箱等等同样看待,当作一种计算机配件。显然在以数据为生产要素的数字时代,面对数据存储这样庞大的产业规模和重要的产业地位,我们要重新认知。就如软件业,早先在计算机发展初期的主机时代,也被当作主机的配套产品,但后来随着软件业发展壮大,眼下已被公认为是一个基础性、战略性、先导性产业。今天对数据存储,也应作为产业来抓,引导产业上下游协同发展,抓住新一代产业变革的黄金时期,在我国数据量即将跃居世界第一的大背景下,成长为类似于软件产业的新产业。
二、中国存储产业已基本具备国际竞争力,通过双循环拉动有望成为中国的又一新名片。
在多年自主创新的基础上,特别是通过近年来抵制美国制裁的顽强斗争中,我国新型半导体存储产业取得了重大发展,基本上达到了自立自强的要求。这一产业链的上游包含nand flash(ssd颗粒)、ssd主控芯片和dram(内存),中游包含存储整机和存储系统,下游为应用与服务。
我国数据存储产业链已经基本成熟,数据存储产业上游主要包括nand flash(ssd颗粒)、ssd主控芯片、dram(内存)和hdd(机械硬盘)。目前我国部分企业的nand flash和dram芯片,已经达到全球行业主流的水平及生产能力,例如我国企业的232层三维闪存芯片与美光同系列产品相当,代表业界最先进水平,相比国外厂家,具备存储密度高、生产周期短、定制化能力强等优势。我国ssd主控厂商正迅速崛起,国内自主研发的ssd主控芯片已经有十几家厂商的产品得到商用,用户给出良好的实际体验。
数据存储产业的中游,包含数据存储整机和存储系统。我国数据存储整机及系统产业已具备国际领先技术水平,在全球数据存储行业头部企业方面,美国的dellemc和中国的华为分别居第一、第二位。数据存储整机的核心能力和竞争力构筑在核心存储芯片、系统架构和软件之上,与服务器有本质区别。国产数据存储系统通过编码算法、芯片卸载和大容量/高密度盘等闪存介质应用技术,进一步构建了全球领先的自主可控、高密度、低功耗的全闪存数据存储系统竞争力。在解决万卡和十万卡时代,我国大厂推出面向ai大模型新兴场景的新一代高性能存储产品,整合了数据编织、近存计算、高性能文件系统、全交换机群、知识简缩、知识语义感知存储等关键核心技术,可将算力中心的能力提升近30%左右,这代表中国在闪存部件和整机能力方面已经处于全球先进水平。为此,我们应当在新型数字基础设施建设中,积极推动先进的数据存储技术替代传统技术,通过提供高能效、高可靠的数据“存取能力”(即“存力”),达到“以存强算”、“以存补算”,以提升算力效率。
数据存储产业的下游主要是多种应用与服务。在多年奋斗、持续创新的基础上,我国数据存储产业已经取得了重大发展,目前国产品牌的产品在国内市场占比85%,在全球市场占比20%。可以说,这一产业已经达到了科技自立自强的要求。今后在超大规模市场需求的牵引下,依靠国内国际双循环,以存储整机厂商为龙头带动整个产业链上下游和生态蓬勃发展,我国数据存储产业必将迎来高速发展期,实现新的飞跃。
三、中国存储产业发展面临的主要的问题
1.“算力”与“存力”均衡配置,要克服“算力轻存力”的倾向。
当前随着人工智能的突飞猛进,我国各地兴起了ai算力中心建设热潮,旨在为aigc提供强大算力。不过人们往往将算力简单地理解为“计算力”,而实际上真正的算力或称之为“广义算力”,应由三部分组成:即算力、存力和运力。其中,算力是处理数据的能力,存力是存储数据的能力,运力是传输数据的能力,三者缺一不可。一个算力中心(包括各类数据中心)为取得最大的经济社会效益,三者应当均衡配置,不能偏废失调。
2.加大对先进存储技术研发和创新,推动以先进的固态硬盘ssd取代传统机械硬盘hdd的“存储革命”。
机械硬盘hdd占据了我国存储领域近80%的存量市场,由于历史原因,我国hdd产业却接近空白。该市场一直被美国希捷/西部数据、日本东芝三家厂商所垄断,这意味着我们存在着严重的核心技术“受制于人”的风险。针对这种情况,鉴于我国hdd产业基础差,再加上目前hdd技术本身已经落后,并逐步走向衰弱的事实,我国应尽快转向先进的半导体存储技术,尽快从国家战略层面在半导体存储领域启动以“固态硬盘ssd全面取代机械硬盘hdd的计划”。目前ssd在性能、效率、节能、可靠性等等方面已全面超越hdd,即使在价格方面,预计到2026年左右,ssd在价格方面也将优于hdd。实际上在ssd取代hdd方面,发达国家走在我们之前。据idc统计,当前美国半导体全闪存的市场占比为53%,相比之下,中国的同类占比为18.2%,仅是全球平均水平的一半。同样,反映在算力中心的存力方面,美国采用ssd先进存力的占比为 52.8%,而中国为24.7%,仅是美国的46.7%。数据表明,我国在发展和推广先进存储技术方面实际上已落后于世界发展潮流,应当急起直追。
四、推进中国存储产业发展的建议
1.产业发展,标准先行。
为促进产业更好的发展,可以“行标”或“团标”的方式,发布“算力中心建设指南”,提出“算力”与“存力”的适当比率范围;提出“存力”中采用ssd先进存力的适当比率范围,避免大力发展算力中心建设中的某些倾向,均衡部署,均衡发展,抢占新一轮科技革命和产业变革的制高点。
2.政策引导,积极推动ssd取代hdd。
存储设备在政府采购、招标中,应优先支持ssd,不得以单一价格指标作为评标依据;重要基础设施的存储设备,政府应政策引导,指定采用国产ssd以此促进国产ssd的产业发展。
3.安全测评,公平公正。
美光未通过中国政府对其的安全审查,为国产存储产业发展提供发展窗口期。存储领域应以此为契机,重视对存储产品的安全审查,包括供应链安全、信息安全、数据安全等等。尤其是对于存储整机、主控芯片、存储文件系统等等关键核心技术,建议参照信创工作经验,实施“自主可控测评”(或“安全可靠测评”),根据第三方测评机构给出的测评分值作为选择依据。
4.千秋大业,人才为先。
重视高校存储产业人才培养。存储产业为技术密集型产业,产品研发需要大量具有存储技术研发能力的人才,目前国内仅有10 高校开展存储领域研究,领军教授10 ,博士队伍100 ,硕士不足300人,这对中国整个存储产业和应用市场体量来说显然是不匹配的,急需在高校增设存储专业、课程、实验室等,扩大存储人才培养规模,并从收入、激励机制、基本公共服务等多角度构建新的人才政策,吸引并聚集国内外优秀人才。
5.集聚产业,协同攻关。
建议在国家科技攻关计划和相关产业链中设立存储专项,组织国内产学研用各界联合攻关,实现全产业链风险可控;成立存储国家实验室、国家级科创平台等,开展前沿技术研究,形成原创性成果,提升国产存储全球技术竞争力。
综上所述,鉴于数据存储在现代科技中的重要地位,我国应抓住中国存储产业面临的重大机遇和挑战,积极推动新一轮科技革命和产业变革,掌握数字经济竞争发展主动权。