存儲控制器芯片行業(yè)投資潛力及發(fā)展前景

存儲控制器芯片行業(yè)投資潛力及發(fā)展前景

存儲器行業(yè)全球規(guī)模存儲器作為現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展的核心部件之一，應(yīng)用極為廣泛，現(xiàn)代電子產(chǎn)品基本上都要用到存儲器，且需配置多種存儲器，隨著今年來全球電子信息技術(shù)及半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，全球存儲器行業(yè)市場規(guī)模也隨之不斷擴(kuò)張。據(jù)資料顯示，2021年全球存儲器行業(yè)市場規(guī)模為1353億美元，同比增長13．3%。從行業(yè)市場結(jié)構(gòu)來看，DRAM與DFlash是半導(dǎo)體存儲芯片的主流市場。據(jù)資料顯示，2021年全球存儲芯片市場中，DRAM占比達(dá)56%，DFlash占比約41%，此外NORFlash占據(jù)約2%的市場份額。數(shù)據(jù)存儲類行業(yè)發(fā)展概況在數(shù)字社會，數(shù)據(jù)作為信息化系統(tǒng)中的核心部分和底層基座，具有基礎(chǔ)戰(zhàn)略資源和關(guān)鍵生產(chǎn)要素的雙重作用。在移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷迭代升級的背景下，全球數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。根據(jù)IDC預(yù)測，2025年全球數(shù)據(jù)圈將猛增至163ZB，增長量約為2016年全球數(shù)據(jù)圈的9倍。作為全球第一數(shù)據(jù)生產(chǎn)國，我國數(shù)據(jù)量也面臨急劇增長的態(tài)勢。我國數(shù)據(jù)量的增長依賴于數(shù)字經(jīng)濟(jì)的實現(xiàn)，作為十四五規(guī)劃重點(diǎn)戰(zhàn)略對象，數(shù)字經(jīng)濟(jì)的逐步落實將導(dǎo)致更為龐大及迅速的數(shù)據(jù)增長。信通院數(shù)據(jù)表明，2018年我國新增數(shù)據(jù)量為7．6ZB，預(yù)計2025年我國新增數(shù)據(jù)量將達(dá)到48．6ZB，年均復(fù)合增長率高達(dá)30%。數(shù)據(jù)量的急劇擴(kuò)展，愈發(fā)凸顯了數(shù)據(jù)存儲及管理的重要性。數(shù)據(jù)儲存設(shè)備作為數(shù)據(jù)管理的必要設(shè)備，其市場空間巨大。數(shù)據(jù)存儲行業(yè)未來發(fā)展趨勢計算機(jī)高速接口用于實現(xiàn)計算機(jī)高速部件之間的物理連接、確保信息交換的數(shù)據(jù)格式一致性，是固態(tài)存儲產(chǎn)品的基礎(chǔ)核心技術(shù)。作為存儲顆粒與主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿浇?，接口決定了兩者之間的理論傳輸速度，并影響存儲產(chǎn)品的物理形態(tài)和通信協(xié)議。數(shù)據(jù)量的爆發(fā)式增長，需要更大量的并發(fā)處理，更快速的數(shù)據(jù)訪問，更智能的數(shù)據(jù)管理方式，推動業(yè)內(nèi)不斷研發(fā)更高性能接口的存儲控制器芯片及存儲模組產(chǎn)品。在消費(fèi)級應(yīng)用領(lǐng)域，以USB、SATA、PCIe為代表的各接口，在進(jìn)行不斷的代際演進(jìn)，以更好的適應(yīng)不同場景的應(yīng)用需求。截至目前，便攜式存儲產(chǎn)品已進(jìn)入USB3．2Gen2（10Gbps）時代；消費(fèi)類SSD也正在加速從SATA向PCIe演進(jìn)。根據(jù)中國閃存市場ChinaFlashMarket數(shù)據(jù)，在PCOEM市場，PCIe接口SSD的搭載量已達(dá)到80%。在行業(yè)應(yīng)用市場，一方面SATA/SAS接口的固態(tài)硬盤產(chǎn)品因其可靠性、穩(wěn)定性、兼容性及大容量等方面的優(yōu)勢，仍然保持了穩(wěn)定的市場份額；另一方面，各大廠商也加緊推出基于PCIe接口的產(chǎn)品。2019年以來，針對數(shù)據(jù)中心和企業(yè)級領(lǐng)域，三星、美光、英特爾等巨頭陸續(xù)推出多款NVMePCIeSSD新品，企業(yè)級SSD現(xiàn)有的主流產(chǎn)品集中于PCIe3．0，PCIe4．0的產(chǎn)品目前處于市場導(dǎo)入階段。2022年，部分主控廠商如微芯（Microchip）、慧榮科技（SMI）開始推出支持PCIe5．0協(xié)議的產(chǎn)品，但尚未達(dá)到成熟穩(wěn)定應(yīng)用的條件。未來，伴隨著更高性能接口協(xié)議的持續(xù)發(fā)布及更新，存儲模組將向大容量、低功耗、高速讀寫、長保存周期的發(fā)展方向持續(xù)演進(jìn)，以滿足不斷高速增長的數(shù)據(jù)存儲需求。存儲模組的主要原材料DFlash在發(fā)展過程中逐漸由平面結(jié)構(gòu)升級為三維架構(gòu)，通過工藝技術(shù)的提升，可以逐漸增加存儲單元的層數(shù)，實現(xiàn)在單位面積下更高的存儲容量。同時，存儲控制器存儲密度也跟隨技術(shù)的發(fā)展不斷前進(jìn)，最新的QLC顆粒每個存儲單元可以存儲4bit數(shù)據(jù)。堆疊層數(shù)和存儲密度的提升，在增加DFlash單位存儲容量的同時降低了每單位的存儲成本，進(jìn)一步刺激了用戶對大容量SSD需求的增長。DFlash存儲密度和堆疊層數(shù)的提升也對存儲控制器芯片及存儲模組的設(shè)計提出了更高的要求。DFlash受器件特點(diǎn)等因素影響，可靠性隨著使用時間的增加而逐漸降低，而隨著工藝技術(shù)升級而不斷提升的存儲密度更使得存儲顆粒中的數(shù)據(jù)錯誤或數(shù)據(jù)丟失的概率顯著增加，使用壽命快速下降。以QLC架構(gòu)的存儲顆粒為例，雖然其單元容量為SLC架構(gòu)存儲顆粒的4倍，但其使用壽命僅為SLC的1/100；對數(shù)據(jù)糾錯要求從1~4bit增加到288bit，可靠性也同步減低。因此，存儲介質(zhì)的分析能力、存儲控制芯片設(shè)計能力、固件算法的開發(fā)能力對于存儲模組應(yīng)用性能的影響越來越大。隨著信息技術(shù)的快速演進(jìn)，全球數(shù)據(jù)泄露等網(wǎng)絡(luò)安全事件頻繁發(fā)生，造成重大損失。2021年，工業(yè)制造、醫(yī)療、金融、交通等領(lǐng)域數(shù)據(jù)泄露事件頻發(fā)，數(shù)據(jù)交易黑色地下產(chǎn)業(yè)鏈活動猖獗。據(jù)統(tǒng)計，2021年公開報告的數(shù)據(jù)泄露事件1，291起，超過2020年的1，108起。數(shù)據(jù)安全重要性的凸顯，給數(shù)據(jù)存儲行業(yè)帶來了新的挑戰(zhàn)。隨著數(shù)據(jù)讀寫速度加快，芯片級全盤硬件加密技術(shù)的存儲模組配合所搭載的數(shù)據(jù)保護(hù)軟件，能防止數(shù)據(jù)被越權(quán)訪問、篡改或盜竊，有望成為存儲行業(yè)的剛性需求，全面覆蓋數(shù)據(jù)存儲的各應(yīng)用場景。2018年以來，華為事件和中興事件凸顯了我國上游核心基礎(chǔ)技術(shù)受制于人的現(xiàn)狀，堅定了我國打造自主可控產(chǎn)業(yè)生態(tài)的決心。為解決產(chǎn)業(yè)鏈穩(wěn)定性問題，在國家的大力支持下，本土廠商加大了對CPU、存儲顆粒、控制器芯片、操作系統(tǒng)等領(lǐng)域底層技術(shù)的研發(fā)及相關(guān)投入，并陸續(xù)在以上領(lǐng)域取得了一定的研發(fā)成果。存儲顆粒方面，長江存儲自2018年推出Xtacking晶棧架構(gòu)以來，就不斷地取得技術(shù)突破，從最開始的32層堆疊的DFlash，向64層、128層技術(shù)躍進(jìn)。長江存儲最近成功研發(fā)超過200層堆疊的存儲顆粒，將實現(xiàn)對美光、SK海力士等DFlash巨頭的追趕。國產(chǎn)存儲控制器廠商，也在不斷補(bǔ)足我國在自主知識產(chǎn)權(quán)高速接口IP、核心控制算法等領(lǐng)域的短板，為實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)自主可控貢獻(xiàn)力量。隨著核心軟硬件自主技術(shù)水平的顯著提升，我國與發(fā)達(dá)國家技術(shù)水平差距已逐漸縮小，存儲產(chǎn)業(yè)鏈自主可控的條件逐漸成熟。我國數(shù)據(jù)存儲行業(yè)市場走向分析當(dāng)前，數(shù)據(jù)存儲技術(shù)在NAS和SAN這兩種基本架構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展迅速。一方面有心的架構(gòu)出現(xiàn)，另一方面，許多原來不適用于NAS或SAN的技術(shù)開始向它們兩者靠攏，爭取也在這龐大的存儲市場中分得一杯羹。最為明顯的是當(dāng)前新涌現(xiàn)的IPSAN存儲技術(shù)，它利用技術(shù)相當(dāng)成熟，部署更加容易，成本更低的IP網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)SAN存儲。下面分析數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的發(fā)展方向。雖然現(xiàn)在有很多各種各樣的存儲架構(gòu)，但基本架構(gòu)單元在目前來說沒有多大改變，仍是DAS、NAS與SAN三者共存，在短期內(nèi)不可能出現(xiàn)一種或兩種完全取代其他兩種或一種的趨勢。虛擬存儲是SAN存儲系統(tǒng)智能化的一種技術(shù)表現(xiàn)。虛擬化存儲可更有效地利用存儲設(shè)備的存儲空間，更有效地管理存儲系統(tǒng)中的各網(wǎng)絡(luò)，而不致出現(xiàn)現(xiàn)有NAS和SAN系統(tǒng)中所具有的信息孤島。存儲虛擬化通過合并這些孤立的存儲池，程度地滿足應(yīng)用需求。存儲虛擬化使按照需求重新分配存儲資源變得更方便，即使跨多個文件服務(wù)器或SAN也不成問題。通常在服務(wù)器中都是采用傳統(tǒng)的SCSI接口磁盤，不過，IDE技術(shù)也在不斷發(fā)展，再加上新型的串行ATA接口技術(shù)發(fā)展勢頭非常強(qiáng)勁，大有趕超SCSI之勢。于是為了兼容SATA的磁盤接口技術(shù)SAS，IBM推出了SSA技術(shù)，但由于兼容性和升級能力不盡如人意，在市場上的影響遠(yuǎn)不及SCSI技術(shù)廣泛。在存儲介質(zhì)上，也是百花齊放，傳統(tǒng)的、新型的都有。如傳統(tǒng)的磁帶、磁盤，新型的CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD-RW等都在各種實際的存儲應(yīng)用中得到應(yīng)用，也不可能出現(xiàn)一種全面替代另一種或幾種的現(xiàn)象。存儲的互操作性對用戶而言極為關(guān)鍵。它分為兩個方面。一個存儲設(shè)備支持不同的服務(wù)器系統(tǒng)，這個問題已經(jīng)得到了很好的解決。另一個方面是如何支持多廠商的存儲系統(tǒng)。數(shù)據(jù)存儲對象包括數(shù)據(jù)流在加工過程中產(chǎn)生的臨時文件或加工過程中需要查找的信息。數(shù)據(jù)以某種格式記錄在計算機(jī)內(nèi)部或外部存儲介質(zhì)上。數(shù)據(jù)存儲要命名，這種命名要反映信息特征的組成含義。數(shù)據(jù)流反映了系統(tǒng)中流動的數(shù)據(jù)，表現(xiàn)出動態(tài)數(shù)據(jù)的特征；數(shù)據(jù)存儲反映系統(tǒng)中靜止的數(shù)據(jù)，表現(xiàn)出靜態(tài)數(shù)據(jù)的特征。存儲器行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈分析存儲器行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游主要為材料及設(shè)備供應(yīng)環(huán)節(jié)；中游為存儲器生產(chǎn)供應(yīng)環(huán)節(jié)；下游廣泛應(yīng)用于計算機(jī)、消費(fèi)電子、網(wǎng)絡(luò)通信、汽車電子、智能終端等各個領(lǐng)域。半導(dǎo)體材料是存儲器主要原材料之一，在國家鼓勵半導(dǎo)體材料國產(chǎn)化的政策導(dǎo)向下，本土半導(dǎo)體材料廠商不斷提升半導(dǎo)體產(chǎn)品技術(shù)水平和研發(fā)能力，逐漸打破了國外半導(dǎo)體廠商的壟斷格局，推進(jìn)中國半導(dǎo)體材料國產(chǎn)化進(jìn)程，促進(jìn)中國半導(dǎo)體材料行業(yè)的發(fā)展。據(jù)資料顯示，2021年我國半導(dǎo)體材料行業(yè)市場規(guī)模達(dá)119．3億元，同比增長22．2%。存儲器行業(yè)市場發(fā)展現(xiàn)狀分析在新興技術(shù)驅(qū)動下，存儲主要面對的是云計算、大數(shù)據(jù)和人工智能等大規(guī)模數(shù)據(jù)應(yīng)用場景。相較于傳統(tǒng)存儲，源于大型互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心的軟件定義存儲技術(shù)，天生具有的可擴(kuò)展性以及靈活性，數(shù)據(jù)存儲行業(yè)為新基建時代帶來了革命性的數(shù)據(jù)儲存手段。伴隨著信息產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展和普及，數(shù)據(jù)存儲技術(shù)已成為現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)架構(gòu)中不可或缺的底層基座。然而，日益增長的數(shù)據(jù)存儲需求，要求數(shù)據(jù)存儲技術(shù)在介質(zhì)、架構(gòu)、協(xié)議、應(yīng)用與運(yùn)維模式等數(shù)據(jù)存儲行業(yè)方面不斷發(fā)展演進(jìn)。當(dāng)前數(shù)據(jù)資源已成為關(guān)鍵生產(chǎn)要素，更多的產(chǎn)業(yè)通過利用物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、電商等結(jié)構(gòu)或非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)資源來提取有價值信息;而海量數(shù)據(jù)的處理與分析均要求構(gòu)建大數(shù)據(jù)中心。近年來，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展以及在各行業(yè)的滲透，互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的IDC需求仍是推動中國數(shù)據(jù)中心（IDC）業(yè)務(wù)市場規(guī)模絕對值增長的主要驅(qū)動力，數(shù)據(jù)存儲行業(yè)市場始終保持市場規(guī)模量級的增長。在區(qū)域市場中，由于北上廣地區(qū)禁限政策的出臺，數(shù)據(jù)中心布局范圍逐漸向周邊區(qū)域延伸，以滿足區(qū)域市場內(nèi)IDC業(yè)務(wù)需求。如今，數(shù)據(jù)存儲正在進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型的企業(yè)需要具備能夠支持不斷增長的數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)速率的能力。因此，對于面向未來的數(shù)據(jù)中心來說，數(shù)據(jù)中心和IT設(shè)施團(tuán)隊需要符合可持續(xù)投資戰(zhàn)略的正確技術(shù)。最開始的阿里巴巴互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)倉庫建設(shè)，幾乎就是中國工商銀行的縮小版，互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)從業(yè)人員幾乎全部來自國內(nèi)各大銀行或電信行業(yè)，或者來自國外類似微軟、yahoo這樣的傳統(tǒng)IT企業(yè)。隨著分布式技術(shù)的逐漸成熟和工業(yè)化，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)倉庫迎來了飛速發(fā)展的春天。現(xiàn)在，拋棄大型機(jī)+關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的模型，采用分布式的服務(wù)器集群+分布式存儲的海量存儲器，無論是從硬件成本、軟件成本還是從硬件升級、日常維護(hù)上來講，都是一次飛躍。更重要的是，解決了困擾數(shù)據(jù)倉庫發(fā)展的一個非常重要的問題，即計算能力不足的問題，當(dāng)100～200臺網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器一起工作的時候，無論是什么樣的大型機(jī)，都已經(jīng)無法與之比擬了。以阿里云（阿里巴巴集團(tuán)數(shù)據(jù)中心服務(wù)提供者）為例，近1000臺網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器分布式并行，支持著每日淘寶、支付寶、阿里巴巴三大子公司超過PB級別的數(shù)據(jù)量，隨著技術(shù)的日益成熟和硬件成本的逐漸降低，未來的數(shù)據(jù)倉庫將是以流計算為主的實時數(shù)據(jù)倉庫和分布式計算為主流的準(zhǔn)實時數(shù)據(jù)倉庫。存儲器行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀存儲器是計算機(jī)系統(tǒng)中的記憶設(shè)備，用來存放程序和數(shù)據(jù)，其利用磁性材料或半導(dǎo)體等材料作為存儲介質(zhì)，實現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)的存儲。在計算機(jī)的運(yùn)算過程中，輸入的原始數(shù)據(jù)、計算機(jī)程序、中間運(yùn)行結(jié)果和最終運(yùn)行結(jié)果都會保存在存儲器里，可以說存儲器是現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展的核心部件之一。按介質(zhì)的不同，存儲器可分為磁性存儲器、半導(dǎo)體存儲器和光學(xué)存儲器；按使用類型可分為隨機(jī)存儲器和只讀存儲器。存儲系統(tǒng)行業(yè)概況存儲系統(tǒng)（主要指外接存儲系統(tǒng)）的主要技術(shù)包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器和應(yīng)用軟件。其中，網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)是一種通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲的技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（包括專用數(shù)據(jù)交換設(shè)備、磁盤陣列或磁帶庫等存儲介質(zhì)以及專用的存儲軟件）利用通信網(wǎng)絡(luò)為用戶提供信息存取和共享服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)存儲結(jié)構(gòu)大致分為3種：直連式存儲（DAS：DirectAttachedStorage）、網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備（NAS：NetworkAttachedStorage）和存儲網(wǎng)絡(luò)（SAN：StorageAreaNetwork）。根據(jù)IDC的數(shù)據(jù)，2020年我國服務(wù)器出貨量350萬臺，2021年增長至391萬臺，增長率為11．7%。IDC預(yù)計，隨著十四五規(guī)劃的推進(jìn)以及新基建的投資，2021~2025年，中國服務(wù)器市場規(guī)模將由257．31億美元升至424．7億美元，保持13．35%的年復(fù)合增長率。存儲網(wǎng)絡(luò)所需的存儲控制和通信技術(shù)被美國企業(yè)所壟斷，隨著我國服務(wù)器市場規(guī)模的提升，存儲系統(tǒng)解決方案、國產(chǎn)硬盤陣列控制器芯片及相關(guān)陣列卡的需求也將不斷增長。存儲器行業(yè)發(fā)展趨勢在中國互聯(lián)網(wǎng)+、大力發(fā)展新一代信息技術(shù)和不斷加強(qiáng)先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略指引下，國內(nèi)信息化、數(shù)字化、智能化進(jìn)程加快，用戶側(cè)的視頻、監(jiān)控、數(shù)字電視、社交網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用和制造側(cè)的工業(yè)智能化逐漸普及，刺激存儲芯片的市場需求快速增長。此外，5G、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心等新一代信息技術(shù)在中國大規(guī)模開發(fā)及應(yīng)用，也催生了我國對存儲器的強(qiáng)勁需求。此外，隨著我國逐漸成為全球最大的消費(fèi)類電子市場，其龐大的消費(fèi)群體及旺盛的消費(fèi)需求，吸引全球集成電路產(chǎn)業(yè)向中國市場轉(zhuǎn)移，提升并豐富了我國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈。同時，產(chǎn)業(yè)政策的支持吸引一大批高端人才回國發(fā)展，人才聚集使得國內(nèi)企業(yè)逐步積累了自主知識產(chǎn)權(quán)和核心技術(shù)，為存儲器的提供了產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，推動自給率提升，為行業(yè)帶來新的發(fā)展機(jī)遇。網(wǎng)絡(luò)附屬存儲器（NAS）市場發(fā)展概況由于計算機(jī)存儲技術(shù)的飛速發(fā)展，如何快速高效地提供數(shù)據(jù)成為存儲技術(shù)新的突破口。在RAID技術(shù)實現(xiàn)高速大容量存儲的基礎(chǔ)上，網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)的出現(xiàn)弱化了空間限制