下一个十年,存储在信创方面的发展将何去何从?|《迈向YB数据时代》


云柔
云柔 2023-05-29 13:07:26 50808
分类专栏: 资讯

传统认为信创是为了应对国际供应问题的硬替代问题,但实际上信创会在两种情况下带来价值:一是完全达到甚至超越国际厂商,在成本、响应、需求等会更有优势;二是全新的场景领域下,以国产化替换既能解决问题又能达到信创目标;终极目的还是构建技术架构的IT竞争力,要落到业务场景下,走向业界领先水平。

本期为大家带来《迈向YB数据时代》2022年冬季刊“趋势动态”栏目中的议题二

下一个十年,存储在信创方面的发展将何去何从?

【栏目主编】苏海涛 某集团公司首席数据官:本议题由某制造企业系统架构师潘延晟、某金融机构架构师李威发表针对议题下关键点的主张,几位专家的主张在我本人、某金融科技公司高级技术主管张鹏和某国有大型银行资深架构师Bryan等多位专家的复议后,形成了一定的共识,希望可以对同行有一定的参考。

 

潘延晟 某制造企业系统架构师:

信息安全是国家安全的基石,自主可控的信创是信息安全必不可少的一道屏障,是经济数字化转型、提升产业链发展的关键,也是“新基建”的重要内容,将成为拉动中国经济增长的重点之一。

信创即信创产业,是目前一项重要的国家战略,也是当今国家经济发展的新动能。信创旨在通过信息技术领域的自主可控来保障国家信息安全,核心在于通过行业应用加速推动构建国产化的信息技术软硬件底层架构体系和全周期生态体系,把它变成我们自己可掌控、可研究、可发展、可生产的,解决核心技术关键环节被西方国家“卡脖子”问题。信创产业发展已经成为经济数字化转型、提升产业链发展的关键,也是“新基建”的重要内容,将成为拉动中国经济增长的重点之一。

一、信创产业发展背景

1. 1 信创的重要性

“十四五”迄今,信创产业开始作为国家经济发展的重要抓手,以信息技术产业为根基,通过科技创新,构建国内信息技术产业生态体系。信创产业主要包括基础软硬件、应用软件、信息安全等方面。其中:芯片、存储、整机、操作系统、数据库、中间件是最重要的产业链环节,CPU和操作系统更是位居信创生态核心地位。同时随着新一代信息技术的创新发展,云服务、系统集成也成为信创产业的重要组成部分。目前,国产CPU中鲲鹏、飞腾、龙芯采用指令集授权或自研架构,自主先进程度相对较高。国产主流操作系统中麒麟、统信、中科方德等均是基于Linux内核的二次开发,通过以国产CPU和操作系统为主导、相关配套软硬件产品的深度应用,发挥国产技术架构优势,形成信创应用生态圈,构建自主可控、安全可靠的信创产业体系,解决核心技术和关键环节的“卡脖子”问题。随着我国信息化的快速发展,国内重要信息系统、关键基础设施中使用的核心信息技术产品和关键服务国产化进程不断加快。依靠稳定的、规模化的用户群体,通过软硬件版本迭代更新、技术支持和服务持续完善,在市场实践中提升产品性能和使用体验,加快推进信创产品从“能用”向“好用”转变。积极引导各类主体参与信创产业建设,加速技术、产品应用和迭代,不断完善信创产业生态,形成政府、市场、社会多方共建共享的应用格局。

信创产业有效解决了信息技术发展中带来安全问题,打造我们可掌控、研究、发展和生产的基础设施,建立信息基础设施的安全之基,提升信息技术核心竞争力和创新升级能力。近些年,随着中国的高速发展,西方国家不断的渲染中国威胁论,频频行动,对我国的关键基础信息技术不断打压和限制,目的在于遏制中国科技产业发展,维护西方国家的科技霸权。从美国颁布《通胀削减法案》企图限制中国新能源汽车的出口到制约英伟达, AMD等公司对中国高端芯片的销售,以及最近中美两国技术和贸易摩擦的加剧,建立出口管制实体企业名单,先后将华为、海光信息、新华三以及天津飞腾等数百家中国高科技企业列入其中;针对通信设备、集成电路、新能源汽车等领域的知识产权保护和技术转让,多次发动“301调查”;严格审查中国企业对美企技术的并购活动,比如在半导体和信息通信领域封杀9个并购项目,包括华芯收购美国半导体测试公司等,都充分显示出中国对关键基础技术自主可控的重要意义。

国际环境不确定性增强,信创的重要性就变得更加突出。信创产业所包括的AI,芯片等关键核心技术供应链安全问题已经成为大国战略竞争中的核心,在中美科技脱钩,科技霸凌的背景下,IT产业链生态需要做到底层安全和自主可控才能够面对未来更加不确定因素,信创产业兴起就显得格外重要。

1.2 信创产业现状

1)国家高度重视

2021年是“十四五”开局之年,作为“十四五”发展目标的重要抓手,信创产业将构建国内信息技术产业生态体系,在数字基建方面发挥更为重要的作用。习近平总书记指出:“我们坚持和发展中国特色社会主义,推动物质文明、政治文明、精神文明、社会文明、生态文明协调发展,创造了中国式现代化新道路,创造了人类文明新形态。”中国式现代化既切合中国实际,体现社会主义建设规律,也体现人类社会发展规律,实现了对西方现代化理论的全面超越,有着深刻的历史逻辑、理论逻辑、实践逻辑。作为一条现代化新道路,中国式现代化对于推进人类社会现代化进程具有重要理论价值和实践意义。

2022年9月底下发的79号文,全面指导国资信创产业发展和进度,国资委要求每家央企和国企都要做十四五数字化转型规划,要求到2027年所有央企+地方国企落实信创全替代要求,100%完成信创替代,替换范围涵盖芯片、基础软件、操作系统、中间件等领域。由此可见,国家推行数字经济、软件国产化的意志很强。

2)活跃的市场

从2006-2013年启动核高基01专项开始,我们国家开始通过发展信创产业构建自己的IT产业标准和生态,使IT产品和技术安全可控,摆脱对原有标准的依赖。2020年至2022年,随着国家对信创产业的重视与支持,信创产业迎来了一个黄金发展期。在国产替代的受益下,市场也变得异常活跃。iiMedia Research(艾媒咨询)数据显示(图1),2021年中国数字经济规模已达47.6万亿元,占GDP比重为43.5%。得益于中国数字经济的迅猛发展,2021年中国信创产业规模达13758.8亿元,初步估算,到2023年,全球计算产业市场空间1.14万亿美元。中国计算产业市场空间1043亿美元,即7300亿元,接近全球的10%,是全球计算产业发展的主要推动力和增长引擎。按照50%为信创产业市场规模计算,2023年,中国信创产业市场规模将突破3650亿元,市场容量将突破万亿。2027年有望达到37011.3亿元。

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图1:中国信创行业市场规模

目前信创产业在多个领域都取得了一定的成就,在党政及各大行业的市场已快速打开,逐步形成规模化应用,并且出现大量代表性的应用案例。

3)技术投入

国家科研机构结合国内各大IT厂商,近20年的研发投入与市场实践,才有了今天的信创产业格局,如图2。从基础硬件到基础软件,应用软件到信息安全,信创产品正在逐步满足市场的需求并且在竞争激烈的市场中占据一席之地。国内三大科技集团:中国电子、中国电科和华为,已初步完成从底层到上层应用的全产业链打通。其中包括:飞腾、鲲鹏、兆芯、海光、龙芯、申威为主的芯片厂商,麒麟、统信、普华、中科方德、华为欧拉等操作系统。达梦、人大金仓、南大通、东方通、中创、金蝶天燕等数据库和中间件。还有华为、浪潮、新华三这样的整机厂商。信创产品涵盖了目前主要的IT领域,基本实现了信创产品的替代。

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图2:中国信创产业全景图谱

4)“内忧外患”的夹击

一个产业的形成需要相关技术在市场中不断地测试-修改-完善,反复的磨合。高度依赖技术创新的信创产业尤其如此。一开始错过本国市场这块肥沃土壤,缺少市场占有量的中国的信创产业也就失去了起步时试错和发展的机会,如今一切都要从零开始,难度自然可想而知。除此之外,随着现代社会信息化的高速发展,人们对信息化的依赖程度越来越高,对信息系统的稳定和安全也越来越重视,即便信创产业的推进是为了信息化的自主安全可控,可缺少市场检验的信创产业还是让多数用户心存疑虑,质疑声不断,对于信创产品持观望态度。

受西方国家操控的国际IT巨头占据了大量的市场份额,也垄断了国内的信息基础设施。它们制定了国内IT底层技术标准,并控制了整个信息产业生态,近年来对中国的信息产业发展步步紧逼,不断打压。让我们的信创产业举步维艰。

在“内忧外患”的双重夹击下,信创产业的发展虽然得到了国家的大力支持,有着活跃的市场和强大的技术支持,但更多的还是依托于开源产品和现有现有理论架构基础上的修改,而缺少从0到1的创造。

二、信创产业发展历程

在过去的很多年,为了加快发展步伐,历史发展路线和政策在一定程度上形成对外的技术依赖,使得“造不如买”的观念深入人心。IT产业发展较早的外国公司,在知识产权上占据绝对优势,更低的成本、更好的产品,一进入中国受到市场的青睐,技术落后的本土企业很难在这样的市场竞争中存活下来。这使我国在信息技术领域长期处于模仿和引进国外高新技术的局面。特别是底层标准、基础架构、软硬件产品、生态链大多数都是参照美国制定的标准,存在诸多风险和安全隐患,如斯诺登棱镜门事件这样的信息泄露事件时有发生,近些年信息安全问题更是愈演愈烈。随着世界格局的演变,西方国家不断的打压中国,迫使我们不得不通过发展信创产业构建自己的IT产业标准和生态,实现IT产品和核心技术安全可控来摆脱对美国等西方国家的依赖,来保障中国的信息产业健康平稳的发展。

1983—2007年是预研起步阶段。1983年,“863”计划启动,打响了中国自主创新的第一枪。1993年,中软推出第一代国产Linux操作系统,浪潮研发出中国首台基于10颗486CPU处理器的小型机。进入21世纪,红旗Linux、方舟一号CPU问世。2006年,《国家中长期科学和技术发展规划》颁布,将“核高基”列为16个重大科技项目之一,标志着信创的真正起步。2014-2016年,海思智能电视SOC芯片研制成功并实现量产,信创开始进入到可用阶段。2017-2019年召开核高基重大专项第二批工程启动会。从2020年开始实现从芯片到基础软件、应用软件的信创生态初步构建,标志着信创产业从好用阶段进入到推广阶段。

信创产业是全面综合性的生态产业,如今信创产业已经涵盖了整个IT信息化,大体可以分成以下几个部分:基础硬件、基础软件、应用软件和信息安全。

2.1 硬件领域

基础硬件主要包括芯片、存储、整机三部分,其中芯片又是整个基础硬件中最为核心的部分。从美国总统拜登上台推行的“芯片法案”生效后,美国全线禁止向中国出售高端芯片,不仅美国的企业不可以,连日韩和台积电也不可以。

这种制裁力度前所未有,也意味着中美芯片之争自此开始进入了白热化阶段。受国际形势的影响,中国芯片的研发与制造步履艰难。虽然目前我们已经有了龙芯、海思、兆芯、飞腾等系列的国产芯片,但无论从技术上、数量上还是质量上都与芯片巨头有着很大的差距。芯片是所有硬件中最为核心的部分,也是无法回避的技术难题,想要实现信创的硬件自主可控,那么我们就一定要走出自己的芯片之路。

2.2 基础软件

基础软件主要包括操作系统、数据库、中间件以及虚拟化软件。其中操作系统是最基础、最底层的计算机软件。这其中最出色的要算微软的视窗系列操作系统了。微软操作系统发展至今已经独占了操作系统市场的半壁江山,不断完善的功能、不断优化的系统性能、良好的兼容适配性让视窗系统的地位一时难以撼动。虽然当前以麒麟、统信为核心的国产操作系统体系已经初步建立,党政军领域的国产化替代已基本完成,但实质还是以开源Linux内核为基础的修改版。由于性能及上层应用软件的“难用”痛点,国产操作系统应用甚至还存在“面子工程”现象,即终端分别部署Windows、国产两套操作系统。国产操作系统仍然缺乏广泛应用验证的市场环境。作为整个信创基础软件的核心部分,现有的信创操作系统还有无法担起全部的担子。

2.3 应用软件

应用软件是信创产业中相对成熟度较高的部分。我国应用软件产业整体发展较为成熟,在信创领域也相对拥有较为丰富的产品,整体国产化程度较高。如金山、腾讯、用友、金蝶等本土软件厂商多年的技术积累和业务创新,部分软件产品不仅率先达到好用阶段,而且朝向个性化领域快速发展,根据中国国情和国人的使用习惯适配不同业务与行业。信创为应用软件行业带来了新的增量市场,未来随着国产化替换的稳步推进,将会有更多的应用软件厂商入局竞争,作为贴近客户的使用端,信创应用软件将发挥其重要的牵引作用,拉动产业整体发展。

2.4 信息安全

不同于基础硬件和软件,中国的互联网在近些年才开始快速发展,信息安全产业几乎是伴随着互联网产业一起成长。随着互联网信息安全技术的发展,信息安全产业与网络安全产业概念高度融合。信息安全产品与服务贯穿整个信创产业链,并且是目前国产化程度最高、较早实现由强政策驱动向业务驱动的环节。受益于《中华人民共和国网络安全法》、《中华人民共和国数据安全法》、《中华人民共和国个人信息保护法》、《中华人民共和国密码法》、《关键信息基础设施安全保护条例》、《网络安全审查办法》、《互联网用户公众账号信息服务管理规定》等国家信息安全法律法规,国内信息安全厂商已经将研发资源向信创倾斜,主动完成信创上下游的适配工作,打造完整可靠的国家信息安全基座。

在信创的四个主要领域中,应用软件和信息安全领域上我们都有了一定的成绩,从产品质量到市场占有率都比较理想。得益于中国庞大的用户群体,有着更多定制化需求的应用软件找到了合适的土壤,根据不同的行业,不同的受众人群,一大批优秀的国产应用厂商和优秀的应用软件产品脱颖而出。而依托于互联网的应用软件对网络产品和安全又提出了更高的要求,迫使基础网络设备,网络安全设备不断的发展改进,出现了华为、新华三、绿盟、深信服这样优秀的硬件厂商。但处于信创领域最底层的基础硬件和基础软件,特别是芯片和操作系统两部分,却一直是信创产业中的短板。又恰恰这短板是整个信创产业的核心和基础,是被西方国家“卡脖子”的关键技术。

三、下一个十年信创的发展前景

3.1 未来十年信创产业发展预测

在下一个十年里,信创各领域产业链将会趋于完整,但仍不够完善。随着国家政策要求,市场经济驱动以及用户需求增长等因素影响,未来的十年信创产业将会继续迅猛的发展势头,除了完成各领域中主要产品的研发和市场化推广,也会逐渐完善整个领域中的生态链,弥补现存各领域特别是基础硬件和基础软件中的短板和不足。

一批优秀的企业会沉淀下来。市场经济下,说是否能满足用户需求是检验企业的重要标准,随着信创产业逐渐进入良性发展,浑水摸鱼的企业将会逐渐被淘汰,而有实力的优秀企业则会在市场竞争中沉淀下来,成为信创产业的中坚力量。

基础硬件和基础软件领域成为信创突破的重点。目前信创产业在多个领域虽然取得一定的成绩,但无论是应用软件,还是信息安全产品,对于基础硬件中的芯片和基础软件中的操作系统、数据库都严重依赖。芯片,操作系统等基础软硬件的变会直接影响应用软件和信息安全领域的产品。能否突破西方国家的封锁,彻底实现芯片、操作系统、数据库等核心领域的自主可控成为未来信创产业发展的重点。

逐步解决各种兼容适配性问题。信创产品虽然基本实现了对主流产品的对标替换,但因为发展时间短,受西方国家技术封锁,缺少市场试练等原因,目前基础硬件和基础软件,特别是芯片、操作系统、数据库等核心产品还存在着各种适配问题。一些Windows系统下常见的应用软件在麒麟、统信这些信创系统上都无法使用。而信创CPU更是还无法达到Inter和AMD那样有着良好的稳定性和兼容性。这些问题阻碍了整个信创产业的发展,更是难以支撑信创应用软件和信息安全产品领域持续和快速的发展。

形成完善的信创生态圈。随着信创产业的推进,信创用户也在逐渐增多,市场实践可以更好的帮助信创产品不断的改进和优化,市场需求会引导信创各领域产品不断完善和融合,形成一个合作共赢的局面。基础硬件和软件作为底层支撑,各类信息系统的应用将发挥重要的牵引作用,拉动产业整体发展。信创安全则为整个信息化体系保驾护航。各个领域互相配合协作,形成完善健康的信创生态圈,真正实现信息化体系的自主安全可控。

软件定义解决硬件不足。传统的存储一般采用专用硬件平台,集中式共享存储架构。内部器件采用双冗余,比如电源,主板等,通过软件来控制热插拔,切换等,容错性高。数据保护采用本地RAID等技术,目前存储的大牌厂商在传统存储领域都有着多年的产品研发经历和市场实践经验。无论从技术还是市场占有率上都是起步较晚的国产厂商所无法匹敌的。但软件定义技术通过更为开放的X86架构服务器+高速网络+软件的方式弥补了传统存储扩展性差、运维成本高、各厂商之间产品兼容性差、容易形成数据孤岛等缺点,很好的解决了传统硬件存储的不足。软件定义让信创存储有了一次弯道超车的机会。通过软件自主研发结合开放的x86架构服务器,不再受限于在某一个硬件厂商,可以自由的搭配组合。软件定义存储更适应大数据时代的各种业务特性和安全需求,在更多的应用场景中也比传统硬件存储更有优势。随着大数据,云计算、超融合、微服务等技术的广泛应用,更加灵活的软件定义存储也将会有更大的发展空间。

3.2 信创存储应用场景预测

IT技术推动了信息化的发展。现代社会是一个数字化,信息化的互联网时代。信息数据成为了互联网时代最重要的新型资源,对这种资源的开发加速了大数据的发展,同时也对保存数据的存储提出了更多复杂而苛刻的要求。在这种环境下,存储开始从简单的数据存储设备独立为存储系统,成为信息化中最基础也最重要的一环。各个行业的信息化也逐渐呈现出不同的差异,信息系统中对存储的容量、性能、可靠性以及整体架构等方面的要求开始呈现出各自行业的特点,存储系统的重要性和需求的多样性让政府和各行各业都越来越重视信息化中存储的选择。特别是一些特殊行业和场景,对数据的安全性和保密性越来越重视,对存储的选择也开始不仅仅局限在稳定性和高性能上,而是开始关注存储的自主可控。在下一个十年里,随着信创产业的完善,信创存储也将会成为各行业信息化重点关注的部分,特别是以下场景。

党政机关:党政机关的信息数据直接关系到国家和社会的安全稳定,数据存储的安全可靠自然是第一标准,在这个前提下,信创存储替换就势在必行了。党政机关的档案,公文等系统涉及到海量的非结构化数据,又有着极高的安全要求,信创分布式存储可以灵活的扩展,又有着更高的可靠性和较低的成本,无论从安全角度考虑,还是性能需求以及资金投入上都有着更大的优势。

其实现有的信创产业中,国家提出的“2+8+N”体系中的“2”就特指的党、政两部分。党政机关作为第一梯队已经开始进行信创替代工作,只不过目前主要替换的重点在终端整机、操作系统和办公软件三大部分。在逐步完成终端应用的信创替换之后,核心的存储系统也很快开始全面部署信创存储。

重点科研单位:科技是立国之本,是一个国家强大的体现。科技对于国家的发展十分重要,科技发展程度直接决定一个国家国力的强盛与否。自“棱镜门”和中兴、华为事件等相继爆发后,我国政府出台了一系列政策扶持信息技术产业的国产替代,也加速了信息安全等级保护,涉密信息系统分级保护等制度的推进与落实,目的在于加强国家的信息安全体系建设。重点科研单位虽然不属于党政机关机构,但却多数隶属于国家机构,所掌握的数据更是涉及国家核心机密,数据的重要性自然不言而喻,不同于党政机关的应用业务多为OA办公和行政审批,科研单位一般有专业的信息系统用于科研,所涉及专业系统繁多,数据也更加庞大,灵活的超融合架构在计算能力,可靠性,扩展性方面都有着明显的优势。

大型国企:中国制造2025的提出和推进,让国有企业开始加快了数字化转型,很多企业已经构建起了一体化的数字平台,存储系统正是这数字化平台的根基。

国有企业的信息化系统很多都和工业系统对接,业务系统多以本地数据中心的方式部署,传统竖井式的系统架构早已经无法满足现代化企业信息化的需求,虚拟化、容器化、分布式、微服务等技术不断的应用在国有企业信息化中。由于涉及的系统架构复杂,应用系统繁多,操作系统、数据库、中间件等基础软件还严重依赖于现有的国外品牌。制造业是国民经济的主体,是立国之本、兴国之器、强国之基。打造具有国际竞争力的制造业,是我国提升综合国力、保障国家安全、建设世界强国的必由之路。尽管目前国有企业特别是制造业要实现完全信创国产化替换还不太现实,但却是关系到国家根本的必然之路,比起一时难以替换的各个专业系统软件,底层的存储对上层业务的影响相对较少,或许会成为各大国有企业首先推进信创的领域。

事业单位:事业单位是以“政府职能、公益服务”为主要宗旨的一些公益性单位、非公益性职能部门等。它参与社会事务管理,履行管理和服务职能,宗旨是为社会服务,主要从事教育、科技、文化、卫生等活动。事业单位涉及到社会的方方面面,与百姓的生活息息相关,所包含的数据也直接反映出社会发展的状况,而且业务系统涉及到公共数据和公民隐私数据较多。近年来频频爆出的公民信息泄露案件使公民个人的隐私意识不断加强,也更关注事业单位中个人隐私信息的安全问题。

事业单位的应用系统虽然不像党政机关的信息系统那样高度保密,不像国企信息化那样复杂而专业,但是却直接影响着百姓的日常生活,每个单位都有着众多涉及民生的业务系统,数据一旦丢失或者损坏,甚至会造成正常社会秩序的混乱。近年来我国也在积极推进智慧城市的建设,而智慧城市的基础便是城市的基础公共数据。无论是事业单位原本的公共基础数据,还是智慧城市的大数据,都与我们的生活密不可分,分布式结合容器,微服务等技术的架构在未来也一定是信创存储领域的一个重要应用场景。

千里之行,始于足下。不积跬步,无以致千里。信创产业虽然在推行的过程中困难重重,很多用户对信创产品还持有怀疑的态度,整个信创产业链也不够完善,产品缺少市场的试练。但信息安全是国家安全的基石,自主可控的信创是信息安全必不可少的一道屏障。目前阶段信创产品需要更多的市场实践来完善自身,随着信创产品的逐渐成熟,人们对信创产业也会有更多的了解和信心。必然会在信息化产业中占有重要的地位,成为国家信息安全中重要的一环。

李威 某金融机构架构师:

随着美国商务部实体清单的持续打压,科技自主自立被提升至国家战略层面。存储作为一个集基础工业及软件生态于一体的产业,信创存储如何在多重封锁下突围,又能在哪些场景下施展。这一切都得从信创本身说起,信创存储的突破离不开半导体技术的驱动,更离不开存储软件的护航。

近年来信创产业如火如荼,各行业都进入到紧锣密鼓的筹备阶段,逐渐从办公化、边缘化向核心化布局信创建设。存储,作为信息化架构的核心底座之一,在信创上的成长也越来越引人热议。

谈到信创,不得不说我国在信创方面的决心与毅力,这也是存储在信创产业上得以迅速推广、产业迅速发展的源动力。2013年“棱镜门”事件曝光,国家数据安全和原创技术的重要性被提到空前高度,信创的雏形诞生,随即在党政军开始信创产业的试点,摸索信创落地实践。2018年至2019年,美国商务部工业与安全局(BIS)正式发布了实体清单(Entity List),限制美国企业对名单上的实体进行产品出口或者知识产权转让。在持续制裁和技术封锁双重压力下,信创的概念正式确立,相关支持政策逐级传递,各行业开始对信创产业的布局规划与小范围尝试。2020年至2022年,随着“2+8”安全可控体系提出,党政以及金融、教育、电信等八大民生行业开始启动大范围试点并进入案例落地推广阶段。国家的重视、政策的扶持、行业的落地表现都是存储信创化能够首战告捷的有力保障。

随着信息化产业的高速发展,数字经济对高性能存储的需求在不断提高,目前我国已经成为存储器最大的需求市场,据统计国内DRAM和NAND Flash的销售规模已占据全球30%以上的市场份额。高性能存储器主要以半导体为存储介质,而半导体存储器又是一个高度垄断的市场格局。半导体存储器大致可以分为三大类:DRAM、NAND Flash、NOR Flash。DRAM已占据全球半导体存储市场份额的56%,NANDFlash占据市场的41%,NOR Flash占据市场的2%。在2020年的全球DRAM市场调研中,三星、SK海力士、美光的市场份额分别达到42.71%、29.27%、22.52%。NAND Flash也基本由三星、铠侠、西部数据、美光、SK海力士等占据绝大份额。NOR Flash情况相对较好,由台湾企业旺宏电子和华邦电子以及内陆企业兆易创新承揽91%的NOR Flash销售市场。闪存堆叠技术的发展时间表可见图3。

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图3:闪存堆叠技术的发展时间表

半导体存储器的比拼归根到底还是存储芯片技术的更新迭代。目前,存储芯片领域是国内目前重点发展的半导体行业,通过近年努力,在全球产业链和供应链体系加持下,中国企业初步的电子产品制造产业链已经构建成型,国内制造半导体存储器芯片已形成三大重心,分别是晋华科技、长鑫存储与长江存储,晋华科技与长鑫存储致力于DRAM,长江存储主打3D NAND Flash。长鑫存储已量产1X纳米级DDR4几LPDDR4X芯片及DDR4高速模组,正在向DDR5生产工艺迈进。长江存储凭借Xtacking架构2.0至3.0的过渡完成232层3D NAND量产,成为生产出200层以上闪存芯片的厂商之一。

如果说半导体制造业是专业玩家的赛道,那另一个赛道就是众多信息技术厂商争相角逐的试炼场。虽然在半导体制造业通过近年来的发力已经在快速追赶国际厂商,但技术实力储备及制造工艺仍有不少提升空间,加之美国实体清单的技术封锁,极大限制了国内半导体制造业的革新。既然存储硬件上存在封锁,那就从存储软件层面上下功夫,基础设施软件定义存储(iSDS)就此在国内播下火种。利用强大的存储软件的优化与调校,使得低廉存储的性能表现也能与中高端核心存储相媲美。在过去的10年里,iSDS逐渐从青涩走向成熟,在Gartner最近发布的2022年度的存储和数据保护技术报告《Hype Cycle for Storage and DataProtection Technologies,2022》中(图4),软件定义存储成为唯一的变革性技术,技术成熟度已趋于稳定,市场渗透率也达到了50%。

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图4:2022年度存储和数据保护技术炒作周期报告

近年来,众多国产厂商在基础设施软件定义存储(iSDS)上取得了明显进步,也获得了国际市场的青睐。Gartner在2021年发布的中国区软件定义存储竞争格局报告(CompetitiveLandscape: Chinese Infrastructure Software-defined Storage Vendors)中(图5),对新华三、华为、浪潮、杉岩数据、深信服、志凌海纳、中科曙光、星辰天合、焱融科技等入围的8家国产厂商在iSDS解决方案上取得的优异表现进行了充分点评,包括对信创体系CPU架构的支持。我们可以看到,入围的8家国产厂商均实现了对主流信创CPU的适配,同时支持独立、融合模式的部署,兼容块、文件、对象存储的多种存储协议,极大解耦基础架构软硬件的依赖。在金融业,这8家国产厂商的产品也陆续在邮件、OA、BI等边缘化系统上的信创实践。

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图5:2021年度中国区软件定义存储竞争格局报告

在未来的10年里,存储在信创方面能否另有一番天地呢?个人认为需要从两个层面考虑:宏观层面。如今我国的核心企业已经具备了自主设计高性能存储芯片的能力。长鑫存储已量产10纳米级别的DDR4芯片及模组,稳步向DDR5制程迈进;长江存储已完成Xtacking 3.0架构的升级,推出了232层3D NAND Flash的量产,正逐步优化制程工艺。在DRAM及NAND Flash方面,我国半导体存储器的综合水平正快速向国际一线厂商靠拢,未来可期。在国家战略和国家政策的双重加持下,半导体存储器的工艺必将逐级缩小与国际巨头的技术差距,伺机赶超。半导体存储器的物理设计与制造的革新,亦是存储在信创层面迅猛发展的先驱基石。微观层面。在信息化存储应用的场景下(图6),对于非结构化或半结构化的低性能存储需求,如影像、图片、次级备份、容器持久化等存储场景,主流信创存储产品都能够以对象存储及文件存储的形态实现平替并稳固更替局势。对一般结构化的中端存储需求,如云存储云盘、容器镜像、非核心MySQL数据库等存储场景,主流信创存储产品则能够借助分布式的架构实现性能上的支撑、通过存储软件层的功能实现更好匹配业务实际落地的需求。对性能要求高的结构化场景,如OLTP数据库的在线存储,部分信创厂商通过优化分布式存储引擎及元数据的架构设计完成了信创存储在性能上的突破,拿下信创存储在一般OLTP数据库上的信创实践。针对全闪存阵列(AFA)支持的核心OLTP数据库,此部分将是信创存储尚待攻坚之处,既要实现存储的高性能,又要实现保障数据的高可靠性,同时需兼容良好的存储生态。

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图6:信息化存储场景与配置

信创存储在未来10年的发展里,两大发展趋势一定会更加突出:业务场景存储赋能与强化,随着信创芯片、中间价、操作系统、数据库等附加生态的日益完善,信创存储已经能够满足绝大一般日志、影音件以及数据库的存储需求,接下来便是性能的优化与功能的丰富,拓展整个信创生态实现互联互通;高端存储的冲击与更替,存储工艺的升级将带来显著的存储性能的改观,若半导体行业能在制造设计工艺上实现突破,则信创存储很可能迈入高端全闪存储的门槛,带来高端存储新一轮的革新。

结束语

过去的十年,是痛定思痛的十年,也是重塑信心的十年,未来的十年是奋起直追的十年,必将是翘首引领的十年。

 

twt社区 twt企业IT社区 2023-05-17 07:35 发表于山东

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