技術(shù)變革下的存儲市場(chǎng)：熱鬧之中隱含洗牌，擴張之下背負重壓

存儲產(chǎn)業(yè)的競爭將會(huì )越來(lái)越激烈。

前兩日，長(cháng)江存儲宣布了基于Xtacking架構的64層3D NAND閃存產(chǎn)品量產(chǎn)，通過(guò)一半創(chuàng )新一半“替代”，成功撬動(dòng)了世界存儲市場(chǎng)的格局，備受關(guān)注。昨天，在上海開(kāi)幕的IC China上，中科院院士許寧生在談到IC產(chǎn)業(yè)的三大創(chuàng )新趨勢時(shí)，他特別拎出了存儲。

存儲許久沒(méi)有如此受重視了。

作為系統的基礎模塊之一，存儲從來(lái)都是在計算和通信之后，擔任著(zhù)一個(gè)必不可少卻又不耀眼的角色。而在2019年，因為云服務(wù)市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，云存儲的數據量首次超過(guò)了端設備側，AI的進(jìn)入和市場(chǎng)需求的變化倒逼存儲市場(chǎng)變革，這也讓智能存儲從虛無(wú)的概念走向了現實(shí)。

從整個(gè)行業(yè)來(lái)看，最為明顯的變化是，IBM、Intel等老牌廠(chǎng)商又加大新型存儲產(chǎn)品和存儲系統方案的投入，同時(shí)華為云、阿里云等云服務(wù)廠(chǎng)商也在積極推出自己的存儲解決方案，幾年前還比較單一冷清的存儲領(lǐng)域又熱鬧了起來(lái)。

據IDC統計數據顯示，全球數據量將從2018年的33ZB增至2023年的103ZB，伴隨數據的增長(cháng)，存儲數據也將從2018年5ZB增長(cháng)到2023年的12ZB。對于存儲上下游廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，這既是機會(huì )，也是挑戰。

閃存市場(chǎng)急速發(fā)展，業(yè)務(wù)需求變化帶來(lái)新變革

類(lèi)似半導體等行業(yè)，因為AI的發(fā)展和滲透，傳統存儲行業(yè)也因此迎來(lái)了變革和機遇，匹配云—邊緣—端三大應用領(lǐng)域的存儲需求開(kāi)始出現。

但是與AI芯片行業(yè)硬件設計和制造發(fā)展前景不明晰的現狀有所不同，用于存儲數據的基礎硬件和制造技術(shù)從不缺乏，主流的閃存介質(zhì)既能省電，又能省空間，它不僅極大程度地降低硬件的成本，也讓性能能夠得到顯著(zhù)提升。數據顯示，受閃存等硬件相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)成熟的驅動(dòng)，2017年全球企業(yè)SSD市場(chǎng)出貨2200萬(wàn)臺，較2016年增長(cháng)35%，平均容量需求已達到1.5TB，發(fā)展迅速。

因而自上一波移動(dòng)應用紅利消散之后，在硬件技術(shù)相對成熟和統一的當下，整個(gè)產(chǎn)業(yè)其實(shí)一直在等一個(gè)時(shí)機，一個(gè)應用需求猛拉存儲產(chǎn)業(yè)的時(shí)機。

直到2018年，AI應用、云計算技術(shù)和大數據處理真正開(kāi)啟了數字經(jīng)濟的第一步：上云。這里面，數據遷移需求首先驅動(dòng)了存儲市場(chǎng)的發(fā)展，也給傳統存儲服務(wù)商帶來(lái)了挑戰和大展身手的機會(huì )。

圖 | 服務(wù)器端全閃存陣列

不同于互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的需求，新型AI應用市場(chǎng)向存儲提出了更多要求，它不僅僅體現在更為復雜的數據類(lèi)型上，還要求舊有的存儲硬件和系統能夠順應大數據應用需求做出改進(jìn)，完成數據流所到之處的全生態(tài)再搭建與優(yōu)化。

換句話(huà)來(lái)說(shuō)，經(jīng)歷了前期的探索階段，現在大數據產(chǎn)業(yè)具體落在采集、分析、流通、交易等環(huán)節，但其中有許多未理順的環(huán)節，存儲就是梳理過(guò)程中必須考慮的因素。

以數據處理為例，因為數據的爆發(fā)式增長(cháng)，企業(yè)現有的存儲環(huán)境已經(jīng)無(wú)法支撐新增的處理任務(wù)和數據類(lèi)型，比如如何緩解數據量增長(cháng)帶來(lái)的擴容壓力，如何在異構環(huán)境下管理和遷移數據，如何快速搭建匹配業(yè)務(wù)需求的框架等。

所以，當我們對企業(yè)的軟件和硬件系統進(jìn)行數字化升級之時(shí)，我們需要一個(gè)完善的解決方案，其既要能夠有效解決數據孤島問(wèn)題，又要能夠持續保證IT系統的穩定，同時(shí)還要兼顧未來(lái)橫向擴展的需求。

NVMe讓端到端高效存儲通信成為可能，開(kāi)啟產(chǎn)業(yè)平臺化發(fā)展

在云計算、大數據、AI技術(shù)的帶動(dòng)下，企業(yè)級數據中心和云服務(wù)市場(chǎng)成為存儲軟硬件提供商的香餑餑，同時(shí)汽車(chē)電子、工控等新興產(chǎn)業(yè)也將NOR帶動(dòng)增長(cháng)起來(lái)（閃存的細分領(lǐng)域）?，F在，因為在延遲、可靠性等方面性能卓越，存儲硬件產(chǎn)品中，我們已經(jīng)很難看見(jiàn)HDD的影子，閃存儼然已經(jīng)在各項存儲應用中占據主流。

不過(guò)融入AI的系統解決方案對存儲的要求已經(jīng)不僅僅是存儲盤(pán)產(chǎn)品，密集的數據交互需求使得協(xié)議、網(wǎng)絡(luò )等方面的兼容乃至統一成為了“剛需”。

但因為經(jīng)歷了互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的發(fā)展，存儲硬件上層生態(tài)已經(jīng)形成了“百花齊放”的形態(tài)，這讓現在推動(dòng)“孤島”間的高效互連有了諸多阻力。有業(yè)內人分析指出，因存儲隨著(zhù)產(chǎn)業(yè)變革逐步從硬件存儲產(chǎn)品走向軟硬件系統一體化，現在整個(gè)產(chǎn)業(yè)的現狀是“不缺硬件，獨缺健康的軟件生態(tài)”。

不得不說(shuō)，對整個(gè)產(chǎn)業(yè)而言，NVMe邏輯接口標準的落地有著(zhù)非凡的意義，它極大程度地釋放了SSD的性能，促使其從消費市場(chǎng)走向了高端企業(yè)級的應用，也標志著(zhù)新一代存儲生態(tài)建設的第一步。

此前，無(wú)論是SATA/SAS階段，還是后來(lái)的PCIe階段，其接口協(xié)議都無(wú)法完全適配現在的主流產(chǎn)品——SSD。最終在2009年，由IDT、Dell、Intel、EMC、NetApp、Oracle、Cisco等13家企業(yè)共同發(fā)起、80余家業(yè)界領(lǐng)軍公司合作開(kāi)發(fā)了基于PCIe接口的NVMe標準，正式完成了兼容各類(lèi)接口和協(xié)議標準的統一存儲規范標準。

作為可擴展主機控制芯片接口標準，針對基于閃存的企業(yè)和普通客戶(hù)端系統開(kāi)發(fā)，PCIe定義了最優(yōu)化的寄存器接口、指令集和功能集，并提供可擴展接口來(lái)為現在和將來(lái)的性能擴展留有空間，這無(wú)疑利于存儲向系統和平臺方向發(fā)展。

適用于多平臺并為后期的軟件系統開(kāi)發(fā)提供了基礎，這是NVMe標準的優(yōu)勢所在，但更為不能忽視的是，它的廣泛應用背后反映出的是市場(chǎng)對平臺化發(fā)展的強烈需求。

新應用強勢崛起，存儲廠(chǎng)商再洗牌

受應用需求變化影響，原先被壟斷的產(chǎn)業(yè)再次發(fā)生變化也成為自然而然的事情，無(wú)論是重新設計更為穩定和適配當下需求的存儲系統，還是研發(fā)新型存儲介質(zhì)和再革新存儲控制芯片，每一個(gè)新的機會(huì )面前都涌現了大批廠(chǎng)商。

統計數據顯示，在存儲器的帶動(dòng)下，2017年半導體行業(yè)迎來(lái)復蘇，銷(xiāo)售額達4122億美元，同比增長(cháng)21.6%，創(chuàng )下新高。因此，無(wú)論對于存儲產(chǎn)業(yè)，還是橫向去看半導體元器件產(chǎn)業(yè)，存儲芯片的發(fā)展都是核心動(dòng)力所在，其重要性也不言而喻。

早年，全球DRAM產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了美日、日韓的兩次產(chǎn)業(yè)轉移，在這樣的產(chǎn)業(yè)大地震過(guò)程中，三星、海力士、美光等幾大巨頭逐漸吞下大部分市場(chǎng)?，F在，不同于DRAM時(shí)代的存儲產(chǎn)業(yè)變化，將閃存與全新應用融合的技術(shù)需求給整個(gè)行業(yè)帶來(lái)了“地震”，它也讓更多廠(chǎng)商有了參與的機會(huì )，包括曾經(jīng)在產(chǎn)業(yè)競爭中落馬的Intel等老牌廠(chǎng)商。

目前，占據主流的閃存技術(shù)主要分為3D NAND和NOR兩大流派。

其中，NAND領(lǐng)域主要還是三星、SK海力士、西部數據等老牌存儲廠(chǎng)商搶先布局，但是可以看出，隨著(zhù)NAND市場(chǎng)的持續增長(cháng)，國內的紫光（長(cháng)江存儲），還有Intel都在強勢進(jìn)入。而隨著(zhù)AMOLED手機、汽車(chē)電子、物聯(lián)網(wǎng)等新應用崛起，NOR市場(chǎng)則涌現了更多新面孔，其中有國內存儲巨頭兆易創(chuàng )新，還有武漢新芯、普冉、博雅、易儲等一批初創(chuàng )。

同時(shí)，隨著(zhù)計算方式走向異構，存儲系統勢必要做出改變，在這一領(lǐng)域，華為云、浪潮云、IBM等云計算廠(chǎng)商也在順應異構計算發(fā)展做異構存儲的架構布局，針對云—邊緣—端側應用需求，融合AI去打通云、網(wǎng)、關(guān)，實(shí)現大數據庫中高效的搜索、分析等功能。

值得一提的是，為了深度整合存儲系統和硬件盤(pán)，華為甚至自研Hi1812 SSD控制器芯片，并基于此開(kāi)發(fā)出了自己的SSD產(chǎn)品。

存儲市場(chǎng)競爭的激烈可見(jiàn)一斑。

從主控看存儲廠(chǎng)商如何走下去？

分析至此，容易發(fā)現，無(wú)論是底層的硬件產(chǎn)業(yè)，還是上層的軟件生態(tài)，它們的發(fā)展和技術(shù)走勢本質(zhì)上都是為了服務(wù)未來(lái)云邊端一體的AI應用。在過(guò)去，因為軟件無(wú)法控制數據的實(shí)際存儲本源，很多廠(chǎng)商只能在帶寬壓縮和數據格式上下功夫，而如今隨著(zhù)存儲控制能力的不斷增強，有更多的業(yè)務(wù)可以由存儲本身來(lái)承載，這讓存儲的重要性與日俱增。

但前有老牌存儲廠(chǎng)商，后有云計算大廠(chǎng)從上層逼近，存儲產(chǎn)業(yè)競爭的激烈程度可以說(shuō)與日俱增，而如何在“混亂”的存儲市場(chǎng)走出自己的路，這是每一家存儲公司必須考慮的問(wèn)題。

作為存儲硬件中的關(guān)鍵模塊，大數據安全控制、讀寫(xiě)等任務(wù)都可以落在存儲控制芯片身上，因此它在存儲產(chǎn)品領(lǐng)域擔任了一個(gè)“有趣”的角色——數據管理員，而它的身上也有著(zhù)最為濃重的變革意味。

以NAND閃存為例來(lái)看，2018年單個(gè)存儲單元4bit QLC的到來(lái)對其主控技術(shù)就是一個(gè)全新挑戰：2016年NAND Flash由2D向3D轉變，2017年三星、東芝、美光、SK海力士等64層/72層3D NAND紛紛實(shí)現量產(chǎn)。相比較2D NAND而言，3D NAND帶來(lái)了優(yōu)異的性能參數，單顆Die容量實(shí)現翻番，可靠性大幅提升，性能、成本等變化明顯，控制芯片自然需要實(shí)現一系列有針對性的升級，比如重讀機制，讀刷新，One-shot編程等；此外，因為糾錯算法由BCH過(guò)渡到LDPC，需要實(shí)現硬判決和軟判決算法來(lái)保證糾錯的性能，很多控制芯片內部則需要實(shí)現RAID技術(shù)來(lái)提高NAND的可靠性，保證數據安全。

不過(guò)對于存儲控制器而言，其挑戰不僅僅局限于底層技術(shù)的變革，上層應用的變化同樣帶來(lái)了挑戰和機遇。

在接受鎂客網(wǎng)采訪(fǎng)時(shí)，國內主控設計公司憶芯科技就提到了這樣一個(gè)普遍存在的市場(chǎng)需求，“某800萬(wàn)人口的地級市，數據量每3個(gè)月達到13個(gè)PB，需要找到的目標實(shí)際尺寸只有100多KB。假設數據中心有100臺服務(wù)器，在一萬(wàn)三千多TB的數據里搜索100多KB，傳統硬盤(pán)100MB/秒的讀取，16盤(pán)柜聚合發(fā)送到內存再通過(guò)GPU并行搜索，仍然需要數天的時(shí)間才能完成，完全無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)時(shí)追溯的需要。”

類(lèi)似這樣的需求比比皆是，也因此，存儲控制器亟待革新。

因此在SSD 控制芯片市場(chǎng)中，雖然 Marvell、慧榮、群聯(lián)占據大部分市場(chǎng)，但他們在市場(chǎng)定制化、技術(shù)支持、固件開(kāi)發(fā)等方面已經(jīng)不能完全滿(mǎn)足客戶(hù)需求，而在國家政策鼓勵完善芯片制造、IC 設計、封裝、測試等產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節技術(shù)能力的同時(shí)，國內主控設計公司國科微、聯(lián)蕓、憶芯等都在以無(wú)法阻擋的氣勢快速崛起。

作為國內后起之秀之中的一員，憶芯就表示他將直接“避”開(kāi)傳統的云和端側市場(chǎng)，轉而去挑戰已經(jīng)顯現出來(lái)的邊緣計算市場(chǎng)。

“我們面向的是體積、功耗、性?xún)r(jià)比要求更嚴苛的邊緣計算市場(chǎng)，未來(lái)調用的基礎組件會(huì )是一塊存算融合的芯片板卡，裝置則是一個(gè)體積功耗都極大規約的盒子。面向未來(lái)500億互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)設備，我們將提供更有力的邊緣計算支持。”

最后

作為存儲的締造者們，IBM、Intel看得更為高遠。目前，它們已經(jīng)開(kāi)始了新型存儲介質(zhì)的開(kāi)發(fā)，目的就是為了匹配未來(lái)更為復雜的計算需求，開(kāi)發(fā)出更為多樣的存儲分層系統。

Intel Optane（傲騰）系列硬盤(pán)亮相閃存峰會(huì )就引起了轟動(dòng)，在戴爾等廠(chǎng)商的聯(lián)合造勢下，SCM（Storage Class Memory）這一新的存儲介質(zhì)也備受關(guān)注。同時(shí)他們通過(guò)產(chǎn)品證明SCM可以自然融入NVMe生態(tài)中，這也為存儲之爭增添了許多不可控的因素。

在市場(chǎng)重組過(guò)程中，廠(chǎng)商競爭的激烈程度已經(jīng)可窺見(jiàn)一二。而在新技術(shù)商用的不斷推進(jìn)下，未來(lái)的存儲市場(chǎng)一定很熱鬧。

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