存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)的競爭將會(huì)越來越激烈。

前兩日，長江存儲(chǔ)宣布了基于Xtacking架構(gòu)的64層3D NAND閃存產(chǎn)品量產(chǎn)，通過一半創(chuàng)新一半“替代”，成功撬動(dòng)了世界存儲(chǔ)市場的格局，備受關(guān)注。昨天，在上海開幕的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(chǔ)。

存儲(chǔ)許久沒有如此受重視了。

作為系統(tǒng)的基礎(chǔ)模塊之一，存儲(chǔ)從來都是在計(jì)算和通信之后，擔(dān)任著一個(gè)必不可少卻又不耀眼的角色。而在2019年，因?yàn)樵品?wù)市場的蓬勃發(fā)展，云存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量首次超過了端設(shè)備側(cè)，AI的進(jìn)入和市場需求的變化倒逼存儲(chǔ)市場變革，這也讓智能存儲(chǔ)從虛無的概念走向了現(xiàn)實(shí)。

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

據(jù)IDC統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全球數(shù)據(jù)量將從2018年的33ZB增至2023年的103ZB，伴隨數(shù)據(jù)的增長，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)也將從2018年5ZB增長到2023年的12ZB。對于存儲(chǔ)上下游廠商來說，這既是機(jī)會(huì)，也是挑戰(zhàn)。

閃存市場急速發(fā)展，業(yè)務(wù)需求變化帶來新變革

類似半導(dǎo)體等行業(yè)，因?yàn)锳I的發(fā)展和滲透，傳統(tǒng)存儲(chǔ)行業(yè)也因此迎來了變革和機(jī)遇，匹配云—邊緣—端三大應(yīng)用領(lǐng)域的存儲(chǔ)需求開始出現(xiàn)。

但是與AI芯片行業(yè)硬件設(shè)計(jì)和制造發(fā)展前景不明晰的現(xiàn)狀有所不同，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)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提升。數(shù)據(jù)顯示，受閃存等硬件相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)成熟的驅(qū)動(dòng)，2017年全球企業(yè)SSD市場出貨2200萬臺(tái)，較2016年增長35%，平均容量需求已達(dá)到1.5TB，發(fā)展迅速。

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

直到2018年，AI應(yīng)用、云計(jì)算技術(shù)和大數(shù)據(jù)處理真正開啟了數(shù)字經(jīng)濟(jì)的第一步：上云。這里面，數(shù)據(jù)遷移需求首先驅(qū)動(dòng)了存儲(chǔ)市場的發(fā)展，也給傳統(tǒng)存儲(chǔ)服務(wù)商帶來了挑戰(zhàn)和大展身手的機(jī)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(yīng)用市場向存儲(chǔ)提出了更多要求，它不僅僅體現(xiàn)在更為復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型上，還要求舊有的存儲(chǔ)硬件和系統(tǒng)能夠順應(yīng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用需求做出改進(jìn)，完成數(shù)據(jù)流所到之處的全生態(tài)再搭建與優(yōu)化。

換句話來說，經(jīng)歷了前期的探索階段，現(xiàn)在大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)具體落在采集、分析、流通、交易等環(huán)節(jié)，但其中有許多未理順的環(huán)節(jié)，存儲(chǔ)就是梳理過程中必須考慮的因素。

以數(shù)據(jù)處理為例，因?yàn)閿?shù)據(jù)的爆發(fā)式增長，企業(yè)現(xiàn)有的存儲(chǔ)環(huán)境已經(jīng)無法支撐新增的處理任務(wù)和數(shù)據(jù)類型，比如如何緩解數(shù)據(jù)量增長帶來的擴(kuò)容壓力，如何在異構(gòu)環(huán)境下管理和遷移數(shù)據(jù)，如何快速搭建匹配業(yè)務(wù)需求的框架等。

所以，當(dāng)我們對企業(yè)的軟件和硬件系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化升級(jí)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(shù)據(jù)孤島問題，又要能夠持續(xù)保證IT系統(tǒng)的穩(wěn)定，同時(shí)還要兼顧未來橫向擴(kuò)展的需求。

NVMe讓端到端高效存儲(chǔ)通信成為可能，開啟產(chǎn)業(yè)平臺(tái)化發(fā)展

在云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、AI技術(shù)的帶動(dòng)下，企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心和云服務(wù)市場成為存儲(chǔ)軟硬件提供商的香餑餑，同時(shí)汽車電子、工控等新興產(chǎn)業(yè)也將NOR帶動(dòng)增長起來（閃存的細(xì)分領(lǐng)域）?，F(xiàn)在，因?yàn)樵谘舆t、可靠性等方面性能卓越，存儲(chǔ)硬件產(chǎn)品中，我們已經(jīng)很難看見HDD的影子，閃存儼然已經(jīng)在各項(xiàng)存儲(chǔ)應(yīng)用中占據(jù)主流。

不過融入AI的系統(tǒng)解決方案對存儲(chǔ)的要求已經(jīng)不僅僅是存儲(chǔ)盤產(chǎn)品，密集的數(shù)據(jù)交互需求使得協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)等方面的兼容乃至統(tǒng)一成為了“剛需”。

但因?yàn)榻?jīng)歷了互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的發(fā)展，存儲(chǔ)硬件上層生態(tài)已經(jīng)形成了“百花齊放”的形態(tài)，這讓現(xiàn)在推動(dòng)“孤島”間的高效互連有了諸多阻力。有業(yè)內(nèi)人分析指出，因存儲(chǔ)隨著產(chǎn)業(yè)變革逐步從硬件存儲(chǔ)產(chǎn)品走向軟硬件系統(tǒng)一體化，現(xiàn)在整個(gè)產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀是“不缺硬件，獨(dú)缺健康的軟件生態(tài)”。

不得不說，對整個(gè)產(chǎn)業(yè)而言，NVMe邏輯接口標(biāo)準(zhǔn)的落地有著非凡的意義，它極大程度地釋放了SSD的性能，促使其從消費(fèi)市場走向了高端企業(yè)級(jí)的應(yīng)用，也標(biāo)志著新一代存儲(chǔ)生態(tài)建設(shè)的第一步。

此前，無論是SATA/SAS階段，還是后來的PCIe階段，其接口協(xié)議都無法完全適配現(xiàn)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)軍公司合作開發(fā)了基于PCIe接口的NVMe標(biāo)準(zhǔn)，正式完成了兼容各類接口和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一存儲(chǔ)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

作為可擴(kuò)展主機(jī)控制芯片接口標(biāo)準(zhǔn)，針對基于閃存的企業(yè)和普通客戶端系統(tǒng)開發(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(kuò)展接口來為現(xiàn)在和將來的性能擴(kuò)展留有空間，這無疑利于存儲(chǔ)向系統(tǒng)和平臺(tái)方向發(fā)展。

適用于多平臺(tái)并為后期的軟件系統(tǒng)開發(fā)提供了基礎(chǔ)，這是NVMe標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢所在，但更為不能忽視的是，它的廣泛應(yīng)用背后反映出的是市場對平臺(tái)化發(fā)展的強(qiáng)烈需求。

新應(yīng)用強(qiáng)勢崛起，存儲(chǔ)廠商再洗牌

受應(yīng)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，無論是重新設(shè)計(jì)更為穩(wěn)定和適配當(dāng)下需求的存儲(chǔ)系統(tǒng)，還是研發(fā)新型存儲(chǔ)介質(zhì)和再革新存儲(chǔ)控制芯片，每一個(gè)新的機(jī)會(huì)面前都涌現(xiàn)了大批廠商。

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在存儲(chǔ)器的帶動(dòng)下，2017年半導(dǎo)體行業(yè)迎來復(fù)蘇，銷售額達(dá)4122億美元，同比增長21.6%，創(chuàng)下新高。因此，無論對于存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)，還是橫向去看半導(dǎo)體元器件產(chǎn)業(yè)，存儲(chǔ)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(zhuǎn)移，在這樣的產(chǎn)業(yè)大地震過程中，三星、海力士、美光等幾大巨頭逐漸吞下大部分市場。現(xiàn)在，不同于DRAM時(shí)代的存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)變化，將閃存與全新應(yīng)用融合的技術(shù)需求給整個(gè)行業(yè)帶來了“地震”，它也讓更多廠商有了參與的機(jī)會(huì)，包括曾經(jīng)在產(chǎn)業(yè)競爭中落馬的Intel等老牌廠商。

目前，占據(jù)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(shù)據(jù)等老牌存儲(chǔ)廠商搶先布局，但是可以看出，隨著NAND市場的持續(xù)增長，國內(nèi)的紫光（長江存儲(chǔ)），還有Intel都在強(qiáng)勢進(jìn)入。而隨著AMOLED手機(jī)、汽車電子、物聯(lián)網(wǎng)等新應(yīng)用崛起，NOR市場則涌現(xiàn)了更多新面孔，其中有國內(nèi)存儲(chǔ)巨頭兆易創(chuàng)新，還有武漢新芯、普冉、博雅、易儲(chǔ)等一批初創(chuàng)。

同時(shí)，隨著計(jì)算方式走向異構(gòu)，存儲(chǔ)系統(tǒng)勢必要做出改變，在這一領(lǐng)域，華為云、浪潮云、IBM等云計(jì)算廠商也在順應(yīng)異構(gòu)計(jì)算發(fā)展做異構(gòu)存儲(chǔ)的架構(gòu)布局，針對云—邊緣—端側(cè)應(yīng)用需求，融合AI去打通云、網(wǎng)、關(guān)，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)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(chǔ)系統(tǒng)和硬件盤，華為甚至自研Hi1812 SSD控制器芯片，并基于此開發(fā)出了自己的SSD產(chǎn)品。

存儲(chǔ)市場競爭的激烈可見一斑。

從主控看存儲(chǔ)廠商如何走下去？

分析至此，容易發(fā)現(xiàn)，無論是底層的硬件產(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)未來云邊端一體的AI應(yīng)用。在過去，因?yàn)檐浖o法控制數(shù)據(jù)的實(shí)際存儲(chǔ)本源，很多廠商只能在帶寬壓縮和數(shù)據(jù)格式上下功夫，而如今隨著存儲(chǔ)控制能力的不斷增強(qiáng)，有更多的業(yè)務(wù)可以由存儲(chǔ)本身來承載，這讓存儲(chǔ)的重要性與日俱增。

但前有老牌存儲(chǔ)廠商，后有云計(jì)算大廠從上層逼近，存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)競爭的激烈程度可以說與日俱增，而如何在“混亂”的存儲(chǔ)市場走出自己的路，這是每一家存儲(chǔ)公司必須考慮的問題。

作為存儲(chǔ)硬件中的關(guān)鍵模塊，大數(shù)據(jù)安全控制、讀寫等任務(wù)都可以落在存儲(chǔ)控制芯片身上，因此它在存儲(chǔ)產(chǎn)品領(lǐng)域擔(dān)任了一個(gè)“有趣”的角色——數(shù)據(jù)管理員，而它的身上也有著最為濃重的變革意味。

以NAND閃存為例來看，2018年單個(gè)存儲(chǔ)單元4bit QLC的到來對其主控技術(shù)就是一個(gè)全新挑戰(zhàn)：2016年NAND Flash由2D向3D轉(zhuǎn)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(xiàn)量產(chǎn)。相比較2D NAND而言，3D NAND帶來了優(yōu)異的性能參數(shù)，單顆Die容量實(shí)現(xiàn)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(xiàn)一系列有針對性的升級(jí)，比如重讀機(jī)制，讀刷新，One-shot編程等；此外，因?yàn)榧m錯(cuò)算法由BCH過渡到LDPC，需要實(shí)現(xiàn)硬判決和軟判決算法來保證糾錯(cuò)的性能，很多控制芯片內(nèi)部則需要實(shí)現(xiàn)RAID技術(shù)來提高NAND的可靠性，保證數(shù)據(jù)安全。

不過對于存儲(chǔ)控制器而言，其挑戰(zhàn)不僅僅局限于底層技術(shù)的變革，上層應(yīng)用的變化同樣帶來了挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

在接受鎂客網(wǎng)采訪時(shí)，國內(nèi)主控設(shè)計(jì)公司憶芯科技就提到了這樣一個(gè)普遍存在的市場需求，“某800萬人口的地級(jí)市，數(shù)據(jù)量每3個(gè)月達(dá)到13個(gè)PB，需要找到的目標(biāo)實(shí)際尺寸只有100多KB。假設(shè)數(shù)據(jù)中心有100臺(tái)服務(wù)器，在一萬三千多TB的數(shù)據(jù)里搜索100多KB，傳統(tǒng)硬盤100MB/秒的讀取，16盤柜聚合發(fā)送到內(nèi)存再通過GPU并行搜索，仍然需要數(shù)天的時(shí)間才能完成，完全無法滿足實(shí)時(shí)追溯的需要。”

類似這樣的需求比比皆是，也因此，存儲(chǔ)控制器亟待革新。

因此在SSD 控制芯片市場中，雖然 Marvell、慧榮、群聯(lián)占據(jù)大部分市場，但他們在市場定制化、技術(shù)支持、固件開發(fā)等方面已經(jīng)不能完全滿足客戶需求，而在國家政策鼓勵(lì)完善芯片制造、IC 設(shè)計(jì)、封裝、測試等產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)技術(shù)能力的同時(shí)，國內(nèi)主控設(shè)計(jì)公司國科微、聯(lián)蕓、憶芯等都在以無法阻擋的氣勢快速崛起。

作為國內(nèi)后起之秀之中的一員，憶芯就表示他將直接“避”開傳統(tǒng)的云和端側(cè)市場，轉(zhuǎn)而去挑戰(zhàn)已經(jīng)顯現(xiàn)出來的邊緣計(jì)算市場。

“我們面向的是體積、功耗、性價(jià)比要求更嚴(yán)苛的邊緣計(jì)算市場，未來調(diào)用的基礎(chǔ)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(guī)約的盒子。面向未來500億互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，我們將提供更有力的邊緣計(jì)算支持。”

最后

作為存儲(chǔ)的締造者們，IBM、Intel看得更為高遠(yuǎn)。目前，它們已經(jīng)開始了新型存儲(chǔ)介質(zhì)的開發(fā)，目的就是為了匹配未來更為復(fù)雜的計(jì)算需求，開發(fā)出更為多樣的存儲(chǔ)分層系統(tǒng)。

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

在市場重組過程中，廠商競爭的激烈程度已經(jīng)可窺見一二。而在新技術(shù)商用的不斷推進(jìn)下，未來的存儲(chǔ)市場一定很熱鬧。

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