超大容量三維超分辨光存儲(chǔ)研究 突破性進(jìn)展 超級(jí)光盤誕生 存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)分析報(bào)告

• 李波 2024年2月23日 來(lái)源：中研普華集團(tuán)、央視財(cái)經(jīng)、中研網(wǎng) 975 61
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近日，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所(以下簡(jiǎn)稱“上海光機(jī)所”)與上海理工大學(xué)等科研單位合作，在超大容量三維超分辨光存儲(chǔ)研究中取得突破性進(jìn)展。

近日，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所(以下簡(jiǎn)稱“上海光機(jī)所”)與上海理工大學(xué)等科研單位合作，在超大容量三維超分辨光存儲(chǔ)研究中取得突破性進(jìn)展。

研究團(tuán)隊(duì)利用國(guó)際首創(chuàng)的雙光束調(diào)控聚集誘導(dǎo)發(fā)光超分辨光存儲(chǔ)技術(shù)，實(shí)驗(yàn)上首次在信息寫入和讀出均突破了衍射極限的限制，實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)尺寸為54nm、道間距為70nm的超分辨數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并完成了100層的多層記錄，單盤等效容量達(dá)Pb量級(jí)。

相關(guān)研究成果于2024年2月22日發(fā)表于《自然》(Nature)雜志。光存儲(chǔ)技術(shù)具有綠色節(jié)能、安全可靠、壽命長(zhǎng)達(dá)50年至100年的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，非常適合長(zhǎng)期低成本存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)，然而受到衍射極限的限制，傳統(tǒng)商用光盤的最大容量?jī)H在百GB量級(jí)。

在信息量日益增長(zhǎng)的大數(shù)據(jù)時(shí)代，突破衍射極限、縮小信息點(diǎn)尺寸、提高單盤存儲(chǔ)容量長(zhǎng)久以來(lái)一直都是光存儲(chǔ)領(lǐng)域的不懈追求。

自20世紀(jì)80年代，上海光機(jī)所干福熹院士開創(chuàng)了我國(guó)數(shù)字光盤存儲(chǔ)技術(shù)的研究，上海光機(jī)所團(tuán)隊(duì)一直深耕光存儲(chǔ)領(lǐng)域。

依托豐富的研究基礎(chǔ)和創(chuàng)新技術(shù)方案，基于雙光束超分辨技術(shù)及聚集誘導(dǎo)發(fā)光光刻膠材料相結(jié)合，在信息寫入和讀出均突破了衍射極限的限制，實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)尺寸為54nm、道間距為70nm的超分辨數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并完成了100層的多層記錄，單盤等效容量約1.6Pb。

經(jīng)老化加速測(cè)試，光盤介質(zhì)壽命大于40年，加速重復(fù)讀取后熒光對(duì)比度仍高達(dá)20.5∶1，這是國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)Pb量級(jí)的超大容量光存儲(chǔ)。

從光學(xué)顯微技術(shù)，到當(dāng)今“卡脖子”技術(shù)的光刻機(jī)，再到光存儲(chǔ)技術(shù)，無(wú)一不被光學(xué)衍射極限所限制。在2021年Science發(fā)布的全世界最前沿的125個(gè)科學(xué)問(wèn)題中，突破衍射極限限制更是在物理領(lǐng)域高居首位。

該超分辨光盤的成功研制在信息寫入和讀出都突破了這一物理學(xué)難題，有助于我國(guó)在存儲(chǔ)領(lǐng)域突破“卡脖子”障礙，將在大數(shù)據(jù)數(shù)字經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮重大作用，以滿足信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的重大需求。

存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)2024年從價(jià)格谷底回升，業(yè)界預(yù)期，即使上半年的市場(chǎng)終端需求不如預(yù)期，原廠仍將力撐DRAM及NAND Flash價(jià)格溫和調(diào)漲，為了應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)旺季加劇供應(yīng)緊俏，不排除二季度再掀起一波補(bǔ)貨漲價(jià)潮，預(yù)計(jì)存儲(chǔ)器價(jià)格可能提前反應(yīng)，二季度存儲(chǔ)器的價(jià)格漲勢(shì)將成為下半年產(chǎn)業(yè)風(fēng)向標(biāo)。

存儲(chǔ)器單元實(shí)際上是時(shí)序邏輯電路的一種。按存儲(chǔ)器的使用類型可分為只讀存儲(chǔ)器(ROM)和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)，兩者的功能有較大的區(qū)別，因此在描述上也有所不同。存儲(chǔ)器是許多存儲(chǔ)單元的集合，按單元號(hào)順序排列。

每個(gè)單元由若干二進(jìn)制位構(gòu)成，以表示存儲(chǔ)單元中存放的數(shù)值，這種結(jié)構(gòu)和數(shù)組的結(jié)構(gòu)非常相似，故在VHDL語(yǔ)言中，通常由數(shù)組描述存儲(chǔ)器。

存儲(chǔ)器是用來(lái)存儲(chǔ)程序和各種數(shù)據(jù)信息的記憶部件。存儲(chǔ)器可分為主存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)稱主存或內(nèi)存)和輔助存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)稱輔存或外存)兩大類。和CPU直接交換信息的是主存。

存儲(chǔ)器行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)較為清晰，上游由印刷電路集成、無(wú)線射頻零件、電容器、電阻器、芯片、數(shù)字集成電路等組成;產(chǎn)業(yè)鏈中游為存儲(chǔ)器生產(chǎn)商，國(guó)內(nèi)主要生產(chǎn)商為浪潮信息、中科曙光、愛(ài)數(shù)、華為等優(yōu)質(zhì)企業(yè);產(chǎn)業(yè)鏈下游為存儲(chǔ)器的引用領(lǐng)域，主要為家用電器、醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)品、日用電子產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)設(shè)備、媒介儲(chǔ)存裝置、計(jì)算機(jī)附件等領(lǐng)域。

計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器可分成內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器。內(nèi)存儲(chǔ)器在程序執(zhí)行期間被計(jì)算機(jī)頻繁地使用，并且在一個(gè)指令周期期間是可直接訪問(wèn)的。

外存儲(chǔ)器要求計(jì)算機(jī)從一個(gè)外貯藏裝置例如磁帶或磁盤中讀取信息。這與學(xué)生在課堂上做筆記相類似。如果學(xué)生沒(méi)有看筆記就知道內(nèi)容，信息就被存儲(chǔ)在“內(nèi)存儲(chǔ)器”中。如果學(xué)生必須查閱筆記，那么信息就在“外存儲(chǔ)器”中。

存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

過(guò)去十多年來(lái)，CPU的處理速度幾乎是呈幾何級(jí)數(shù)的躍升，內(nèi)存的存取速度亦大幅增加，而數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置主要是在與磁盤的存取速度相較之下，較為緩慢。

整個(gè)I/O吞吐量不能和系統(tǒng)匹配，形成電腦系統(tǒng)的瓶頸，拉低了電腦系統(tǒng)的整體性能。若不能有效地提升磁盤的存取速度，CPU、內(nèi)存及磁盤問(wèn)的不平衡將使CPU及內(nèi)存的改進(jìn)形成浪費(fèi)。

半導(dǎo)體行業(yè)分為集成電路、光電器件、分立器件、傳感器等子行業(yè)。其中，集成電路又可以分為存儲(chǔ)器、邏輯電路、模擬電路、微處理器等細(xì)分領(lǐng)域。

2021年存儲(chǔ)器占全球總半導(dǎo)體細(xì)分市場(chǎng)的29%，是全球集成電路的最大分支。根據(jù)WSTS統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2021年全球存儲(chǔ)芯片市場(chǎng)規(guī)模為1353億美元，同比增漲13.32%。2021年全球半導(dǎo)體存儲(chǔ)器市場(chǎng)規(guī)模為1538.38億美元，同比增長(zhǎng)30.9%，占集成電路市場(chǎng)規(guī)模比例為33%。

存儲(chǔ)器應(yīng)用領(lǐng)域較為廣泛，隨著家用電器的智能化，存儲(chǔ)器又增加了新的應(yīng)用領(lǐng)域，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)鏈下游主要應(yīng)用為手機(jī)、其占比為44.75%，占據(jù)了近半數(shù)的市場(chǎng)份額，其次為電腦領(lǐng)域，占比為13.13%，服務(wù)器占比12.35%，消費(fèi)電子占比8.52%，顯卡占比7.25%，其他領(lǐng)域占比14%。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2029年存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)分析報(bào)告》顯示：

2021年半導(dǎo)體行業(yè)整體呈供需緊張態(tài)勢(shì)，DRAM產(chǎn)品價(jià)格受益上行。2021年全球DRAM市場(chǎng)規(guī)模為941.9億美元，同比增長(zhǎng)41.89%。

在國(guó)內(nèi)宏觀經(jīng)濟(jì)運(yùn)行良好的驅(qū)動(dòng)下，國(guó)內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)繼續(xù)保持快速、平穩(wěn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，2021 年中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)首次突破萬(wàn)億元。

國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2020年中國(guó)集成電路累計(jì)產(chǎn)量達(dá)到了2614.2億塊，同比增長(zhǎng)29.53%。2021年中國(guó)集成電路累計(jì)產(chǎn)量達(dá)到了3594億塊，同比增長(zhǎng)37.48%。

我國(guó)存儲(chǔ)器市場(chǎng)主要集中在DARM和NAND Flash領(lǐng)域。在存儲(chǔ)器細(xì)分市場(chǎng)，光存儲(chǔ)和磁存儲(chǔ)逐漸往企業(yè)級(jí)市場(chǎng)方向發(fā)展，其中光存儲(chǔ)目前在企業(yè)級(jí)市場(chǎng)應(yīng)用快速發(fā)展，很大程度地拉動(dòng)了整個(gè)存儲(chǔ)器市場(chǎng)的發(fā)展。

2020年中國(guó)存儲(chǔ)器行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為3223億元，同比增漲11.87%。在云存儲(chǔ)市場(chǎng)上，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展為我國(guó)云存儲(chǔ)帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇，2020年中國(guó)云存儲(chǔ)行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)398億元，同比增漲22.09%。

數(shù)據(jù)顯示，由于全球2019年上半年原廠和品牌廠都面臨著很大的庫(kù)存和出貨壓力，導(dǎo)致帶動(dòng)中國(guó)存儲(chǔ)器行業(yè)市場(chǎng)需求下降，2020年開始恢復(fù)供需平衡狀態(tài)，2022年中國(guó)存儲(chǔ)器行業(yè)產(chǎn)量約為32.55億塊，需求量約為36.8億塊。

從市場(chǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)看，中國(guó)存儲(chǔ)器市場(chǎng)中，占比第一的存儲(chǔ)器為DRAM存儲(chǔ)器，占比為35.33%。其次為機(jī)械硬盤，占比32.54%，第三為NRAM Flash存儲(chǔ)器，占比為27.18%。

存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)存放的主要介質(zhì)。隨著近年來(lái)的發(fā)展, 存儲(chǔ)器的變化日新月異, 各種新型存儲(chǔ)器進(jìn)入市場(chǎng), 普及針對(duì)新型存儲(chǔ)器的維護(hù)方法已經(jīng)迫在眉睫。從PCRAM和MRAM到RRAM等更多技術(shù)，一系列全新的存儲(chǔ)技術(shù)正不斷涌向晶圓廠。

而推動(dòng)這一進(jìn)程的正是游戲和移動(dòng)產(chǎn)品領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，以及云計(jì)算的發(fā)展。這些應(yīng)用都非常重要，它們正在不斷擴(kuò)展當(dāng)今主流存儲(chǔ)技術(shù)的能力。

例如，游戲應(yīng)用需要速度極快的主存儲(chǔ)器和高容量的輔助(存儲(chǔ)類)存儲(chǔ)器，從而在用戶渾然不覺(jué)的情況下處理數(shù)據(jù), 快速管理海量的圖形數(shù)據(jù)。隨著數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的迅猛發(fā)展，用戶對(duì)存儲(chǔ)性價(jià)比的要求也越來(lái)越高，而云存儲(chǔ)技術(shù)無(wú)需硬件設(shè)備的支持，這就大大增加了存儲(chǔ)的安全性能，用戶也無(wú)需對(duì)硬件設(shè)施進(jìn)行維護(hù)，減少了投入成本，提升存儲(chǔ)效率。

存儲(chǔ)器市場(chǎng)的未來(lái)發(fā)展也面臨一些挑戰(zhàn)。一方面，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，各大廠商需要不斷提升技術(shù)水平和產(chǎn)品性能以贏得市場(chǎng)份額。另一方面，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，存儲(chǔ)器的成本也在不斷下降，這可能會(huì)對(duì)市場(chǎng)價(jià)格和利潤(rùn)產(chǎn)生一定影響。

總的來(lái)說(shuō)，存儲(chǔ)器行業(yè)的未來(lái)發(fā)展前景看起來(lái)比較樂(lè)觀，但也面臨著一些挑戰(zhàn)。各大廠商需要密切關(guān)注市場(chǎng)動(dòng)態(tài)和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，以應(yīng)對(duì)可能的變化和挑戰(zhàn)。

中研普華通過(guò)對(duì)市場(chǎng)海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、整理、加工、分析、傳遞，為客戶提供一攬子信息解決方案和咨詢服務(wù)，最大限度地幫助客戶降低投資風(fēng)險(xiǎn)與經(jīng)營(yíng)成本，把握投資機(jī)遇，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

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  2024-2029年存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)分析報(bào)告

  在現(xiàn)代市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中，信息已經(jīng)是一種重要的經(jīng)濟(jì)資源，信息資源的優(yōu)先占有者勝，反之則處于劣勢(shì)。中國(guó)每年有近百萬(wàn)家企業(yè)倒閉，對(duì)于企業(yè)經(jīng)營(yíng)而言，因?yàn)槭д`而出局，極有可能意味著從此退出歷史...

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