什么样的数据架构才能满足ZB时代数据存储需求？ _数据存储

2019年的存储市场遇到了需求趋缓、价格下跌、库存积压等不利因素的影响，但并没有影响存储市场需求的不断增长和产品技术的不断提升。在不久前于深圳举办的闪存市场峰会(CFMS 2019)上，西部数据公司高级副总裁兼中国区总经理Steven Craig在大会上进行了ZB时代的数据存储核心架构ndash;机遇、挑战和阶段的主题演讲，在演讲中Steven也对存储市场的前景表示乐观，他认为， NAND闪存市场将会在年底重拾上行之势。

。图1:西部数据公司高级副社长兼中国区社长StevenCraig认为NAND闪存将恢复上升趋势。

存储技术赶不上数据产生速度

我们现在的手机存储容量一般是64GB ， 1ZB=1024EB=1024times1024PB=1024times1024times1024TB=1024times1024times1024times1024times1024GB ，即1040GB ，约1兆GB 。这是一个超级庞大的数字，预计到2023年，会产生103ZB的数据。StevenCraig进一步指出。这些数据主要来源于末端的边缘数据、边缘整合后的数据、云处理和转换的智能信息。

在StevenCraig中，这些看似巨大的数据实际上只存储了一小部分。例如， 2018年的数据存储量在5ZB左右，预计占产生数据的15%左右，到2023年存储的数据为12ZB左右，产生数据的11%左右，其他数据会消失，永远不会回来。

存储的数据这么少是有原因的，其中一个重要原因是我们的存储技术和设备赶不上数据增长的新趋势。因此， StevenCraig指出，我们必须改变思维模式，为未来更大的数据存储做准备，准备相关技术。

图2:2018年发生的数据为32ZB ，存储的数据量为5ZB ，预计2023年发生103ZB的数据。

主流3DNAND闪存已经达到96层仍然不够， QLC崛起

r随着数据量的迅速增加，主流存储技术也在迅速前进。3DNAND闪存从2014年的24层到2016年的48层、2017年的64层、2018年的96层和明年的1XX层，技术更新速度越来越快。

下图3:NAND闪存技术的快速发展。

没有， StevenCraig在主题演讲中也提到，单纯增加层数，看似简单，但实际上并没有帮助生产企业降低成本，而是增加了更多的成本，可能会出现错误。增加层数，意味着需要制造更多的晶圆，从而导致成本上升，他拿48层扩展到64层举例说，当时的成本大概是8000美元每平方米。当然，我们可以通过规模化生产来降低成本。StevenCraig指出。

目前，扩大闪存的容量主要有三种方法：一是增加存储孔密度;二是增加存储单元密度;三是通过逻辑扩展增加比特密度。

图4：增加闪存容量的三种维度。

三个维度增加容量的效果各不相同，从64层扩展到96层时，存储孔密度增加约10%的存储单元密度增加了68%的TLC比特密度增加了65% 。综合这三种方法可以看出整个闪存容量的增加。StevenCraig在演讲中表达。在

的逻辑扩展中，目前主流的技术是TLC ，但下一代是QLC ， QLC可以实现各存储单元的4比特数据，预计到2025年QLC整体的市场占有率将增加到50% 。这包括企业级、消费级和移动级闪存应用。

下图5:QLC与TLC增加的比特密度比较。

QLC具有可扩展、成本/TCO效益和优异的访问和读取性能等优点，未来可能会迅速崛起，但不是一帆风顺地继承TLC吗？因为QLC也面临着写作限制等重要挑战。

面对写入限制挑战的不仅仅是QLC ，还有重叠式磁记录(SMR) ，该技术在制造技术方面的变动非常小，但可以大幅度提高磁盘的存储密度。SMR盘将盘片上的数据磁道部分叠加起来，就像屋顶上的瓦片一样。

SMR磁盘的读书行为与普通磁盘相同，但其写作行为发生了很大变化:不支持随机写作和当场更新写作。这是因为SMR磁盘上新写的磁道复盖与之重叠的所有磁道，破坏其数据。换句话说，与传统磁盘相比， SMR磁盘不再支持随机写作，只能按顺序追加写作。写法的限制给想要使用SMR磁盘的存储系统带来了巨大的挑战。

【什么样的数据架构才能满足ZB时代数据存储需求？】

下图6:西部数据公司产品市场部副社长朱海翔。

西部数据公司产品市场部副总裁朱海翔表示，分区存储技术可以应对新兴应用带来的数据爆炸，帮助用户在ZB级容量存储时代保持具有竞争力的整体成本，实现更大的规模利益。

从西部数据6月发布区域存储技术后，我们可以与世界上基本上所有的大型云服务提供商和大型OEM系统制造商合作，实现系统水平整体的智能数据安全，帮助最大的存储密度朱海翔在媒体集团访问时表示。

第二，从产品的特性来看，西部数据的产品有Hostlock ，插入系统或拔出系统时有握手的过程，如果握手不成功，就无法获得数据。这是在软件水平上实现的。该技术在SD卡上被称为HostLock ，在HDD上被称为ATA 。

第三，从元器件的健康管理来看，以硬盘为例，西部数据有两种健康管理。一是基于设备，西部数据可以根据设备上的数百种以上参数，通过人工智能预测硬盘何时损坏。这样就可以提前进行维护、更换、转移数据。

图7：西部数据提出的分区存储架构。

在演讲中， Steven Craig还介绍了西部数据在分区存储技术生态系统中的两种硬盘，其15GB的SMR HDD硬盘已经批量出货， 20TB的SMR HDD预计将在明年正式上市;ZNS NVMe SSD平台也推出了一款产品DC SN340 。

StevenCraig认为， SMR和ZNS通过提供智能应用框架构成当前和未来ZB级数据时代的重要基础。

下图8:开源区域存储生态。

三种新的存储解决方案不仅满足了多种物联网和工业应用场景的需求

闪存技术的发展趋势，西部数据还在本次CFMS2019中为工业4.0时代和物联网设备设计提供了3种新的解决方案:iNANDIXEM132嵌入式闪存盘、IXLD342SD存储卡和IXQD342中心

图9:西部数据发布的工业和物联网应用三种新解决方案:iNANDtixem132嵌入式闪存盘、IXtld342SD存储卡和IXticroSD存储卡

关于发表这三种工业级产品的原因，西部数据公司产品市场部长张丹说明们经过现在和未来ZB时代的数据分析和研究判断，发现了数据的两个趋势。一个是数据云，二个是计算力。

数据上云很好理解，计算能力下降是指边缘计算，今后将越来越多的计算能力放在边缘，即边缘计算能力越来越强，边缘计算增强后，将创造许多新的商业模式这些不断变化的物联网和工业解决方案将实时生成大量数据。因此，为了适配增强的计算能力，以及由该计算能力推动的数据变化，我们推出了一些列配合边缘计算的产品。张丹指出。

下图10:西部数据公司产品市场部长张丹介绍西部数据系列产品。

虽然是边缘存储的需求，但物联网和工业的应用场景太多，不同的应用场景对存储的要求实际上不同。张丹根据存储要求，将物联网和工业的应用场景分为

二是工业网关、工业自动化和自动建筑应用场景。在这种情况下，可能没有高频数据流程的写作，但要求高可靠性，因为存储设备的工作环境非常严格，设备能否适用于严格、潮湿、多震、高海拔等不可控、不可抗力，甚至是特殊的应用场景，在设计中

三是物联网模块、智能医疗、自动销售、嵌入式数据等新应用场景。这种应用场景不知道将来会发展到什么程度，还有很多未知的领域和数据链。

四是数字标志、销售点、控制平台等传统应用场景。这种应用场景需要满足可靠性、有效性、数据互通性、与平台的合作性等需求。

总的来说，为了满足这些不同应用场景下的物联网和工业需求，存储产品需要满足温度、寿命、可靠性等需求。

随后，张丹详细介绍了西部数据新推出的工业级存储产品。

其中， iNANDix嵌入式闪存盘是西部数据首次为工业和物联网设备应用设计的e.MMC嵌入式闪存盘，配备西部数据可靠性高的64层3DNAND技术，最大容量提高到256GB 。该产品有两个版本的宽温范围，分别为-25degc至下85degc和-40degc至85degc 。

她特别提到， iNANDIX ， EM132嵌入式闪存盘是西部数据第一个基于3D技术的工业级产品，前两代产品基于2D的MLC 。虽然采用的是3DTLC ，但这款闪存柜还是延续了其2D产品所需的3000次PE循环，支持最新的e.MMC5.0标准，随机写入速度可达200M/s以上。同时还支持高级运行情况管理、热管理、智能分区、自动和手动阅读更新等特性，以及达到JEDEC标准的数据保持力。

经过我们的设计， TLC可以达到3000次PE ，但在对耐久性有更高要求的新应用场景种类中，我们还可以通过智能分区特性将我们的部分或全部恢复到SLC ， SLC的寿命或读写次数达到10万次/100k 。张丹进一步说明，智能分区的另一个优点是，在恢复SLC的过程中，可以实现纯粹的物理分区和隔离。

、IX、LD342、SD存储卡和IXQD342microSD也采用3DNAND闪存技术， SD存储卡最高可提供512GB容量， microSD存储卡最高可提供256GB容量。它们都有3000P/E循环，可以支持工业和物联网设备的存储需求。

这两种产品具有运行状况管理和热管理等特性，同时存储卡的地址具有主控制锁定的功能，在一定程度上保证了数据的安全性，只有与主控制成功的主控制才能读取存储卡的数据。可以防止任何人阅读公共照相机中存储的数据。

产品展示

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图11:西部数据显示的IXLD342SD存储卡和IXQD342microSD产品。

这两种内存产品microSD卡只有食指指甲盖的大小，最高厚度为1.1mm 。

下图12:与NXP合作的demo 。

这个demo主要用于演示内存写了多少次，以前工作过的最低温度、最高温度和现在工作过的温度。它还有多长的使用寿命，开始了多少次等参数。

图13:这里展示了西部数据发表的ZNSSD 。

此ZNSSSD主要面向区域存储生态，目前采用TLC ，未来采用QLC 。