倪光南：我国数据存储产业现状、问题及对策

倪光南

中国工程院院士

中国科学院计算技术研究所研究员

近日，习近平总书记在安徽合肥滨湖科学城考察时指出：“推进中国式现代化，科学技术要打头阵，科技创新是必由之路。”党的十八大以来，习近平总书记高度重视科技创新，发表了一系列重要讲话，提出了一系列新论断新要求，为实现科技强国奋斗目标指明了努力方向、提供了根本遵循。

今天，计算、存储和网络传输等技术创新成为大国博弈竞争焦点。传统的存储产品（如磁盘、磁带等）往往被看作是计算机的某种配件，但随着数据成为关键生产要素，数据存储已发展成为一个涵盖芯片/介质、网络技术、存储操作系统、文件系统、算法、整机等根技术的庞大产业。预计到2026年，中国数据总量将跃居世界第一，数据存储对推动中国数字经济发展、增强国家信息安全、加速数据强国建设具有重要意义。如今，全球存储领域正处于以先进半导体存储替代传统机电存储的技术变革期，这一变革为我国发展国产数据存储产业提供了新的机遇。

发展数据存储业务须打破垄断

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。全球以机械硬盘为主的存储市场长期被美国、日本、韩国等国家垄断，其中，HDD（机械硬盘）市场被美国希捷、美国西部数据和日本东芝三家公司垄断；DRAM（内存）市场由韩国三星、美国美光、韩国海力士三家公司主导，2023年，它们共同占据了全球95%的市场份额；NANDFlash（闪存）市场主要被韩国三星、日本铠侠、美国西部数据、美国美光、韩国海力士五家公司瓜分，2023年，它们占据了全球93%的市场份额；在存储整机市场，戴尔、惠普等美国厂商长期占据全球60%以上的份额。由此可见，我国数据存储产业必须打破垄断才能争得自己的一席之地。

2021年，美国国会通过“2021年美国创新和竞争法案”，计划在5年内拨款1100多亿美元，支持十大关键技术领域的基础和先进技术研究，其中就包括数据存储和数据管理。我国《数字中国建设整体布局规划》等重大决策，强调要夯实数字基础设施和数据资源体系“两大基础”，这些目标的实现离不开数据存储的支撑。大模型时代，数据决定人工智能的高度，作为数据的载体，数据存储正是人工智能智算集群建设的核心要素。

为此，我国必须高度重视发展数据存储产业，将数据存储作为国家战略性、基础性、先导性产业予以大力支持。 

我国数据存储产业发展的现状

我国数据存储产业规模巨大，且已掌握关键核心技术，具备完整的产业链。

产业链上游主要包括NANDFlash（SSD颗粒）、SSD（固态硬盘）主控芯片和DRAM。例如，我国企业研发的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。相比国外厂商，该芯片具备存储密度高、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，已有十几家厂商自主研发的SSD主控芯片成功商用，用户体验良好。

产业链中游主要包含存储整机和存储系统。值得一提的是，我国在这一领域的整体技术已达到国际领先水平。作为全球数据存储行业头部企业，目前，美国戴尔和中国华为分别位居2023年全球企业级存储设备市场的第一位和第二位。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整合编码算法、芯片卸载和大容量/高密度盘等闪存介质应用技术，构建了全球领先的高密度、低功耗的全闪存数据存储系统，具有强大的竞争力。在支撑万卡智算集群建设方面，国产面向人工智能大模型的高性能存储产品能将算力中心的能力提升30%左右。上述情况表明，我国在闪存部件和整机能力方面已处于全球先进水平。我们完全可以在新型数字基础设施建设中，加速以先进的数据存储技术替代传统存储技术，通过提供高能效、高可靠的数据“存取能力”（即“存力”），实现“以存强算”“以存补算”，充分发挥算力中心的效率。

产业链下游主要是多种应用与服务。经过多年奋斗和持续创新，我国数据存储产业已取得重大发展。目前，国产品牌在国内市场占比达85%，在全球市场占比达20%。

据国际数据公司、高德纳咨询公司等第三方咨询机构预测，到2025年，我国存储产业规模将大幅增长，上游产业链产值预计超2600亿元，中下游产值超8000亿元，我国存储产业直接投资总额将超过万亿元规模。

综上，我国数据存储产业链已基本齐备，不仅实现了国产化，也具备了国际竞争力。今后如能充分运用我国超大规模市场优势，我国数据存储产业必将迎来高速发展期，实现新的飞跃。

我国数据存储产业发展存在的问题

人工智能算力中心建设中存在“重算力轻存力”倾向。当前，我国人工智能算力中心建设风起云涌，但对算力的理解常偏重“计算力”，而实际上，人工智能算力中心的技术架构应由四部分组成：即算力、存力、运力和智算服务。就算力和存力的配置而言，可引入“存算比”指标，即“存力”（常以万亿字节存储“GB”为单位）与“算力”（常以10亿次浮点操作“GFlops”为单位）之比。统计数据表明，算力中心的存算比在美国为0.83GB/GFlops，在中国为0.33GB/GFlops，仅是美国的38.5%。考虑到美国人工智能算力中心起步早、经验多，其“存算比”有一定参考价值，相比之下，我国人工智能算力中心（包括各类数据中心）大概率有“重算力轻存力”的倾向。

在“存储革命”（即以SSD为代表的半导体存储取代以HDD为代表的机电存储）中滞后。迄今为止，HDD占据我国存储领域近80%的存量市场，但该市场长期被美国希捷、美国西部数据和日本东芝三家公司垄断，我国在存储核心技术方面仍受制于人。同时，当前世界存储领域正经历一场“存储革命”，目前，SSD在性能、效率、节能、可靠性等方面已全面超越HDD，预计到2026年左右，SSD在价格方面也将优于HDD。如以“闪存占比”（即SSD等半导体闪存在存储中所占比例）衡量，美国的闪存占比为55.4%，中国仅为29.2%，这种情况表明，我国在这一方面还存在较大差距，必须迎头赶上。