成本降低1000倍的存储

2024-07-21 03:07

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来源：内容由半导体行业观察（ID：icbank）编译自hpcwire，谢谢。

德国一家名为 Cerabyte 的初创公司希望通过一种新颖的方法来解决蓬勃发展的二级和档案数据存储市场的问题，这种方法是利用激光在玻璃上蚀刻出带有陶瓷涂层的位。该公司刚刚在美国开设了两个办事处，它表示，这种 "灰色陶瓷 "技术提供了一种经济实惠、持久耐用的存储解决方案，而且基本上是永久性的。

"Cerabyte 首席执行官兼联合创始人 Christian Pflaum 在今天的一份新闻稿中说："数据海啸即将来临，我们需要新的、开创性的数据存储方法来满足迫在眉睫的可扩展性和经济性要求。"我们的愿景是在未来二十年内实现每月每PB 1美元，成本降低1000倍。

Horison LLC 公司创始人弗雷德-摩尔（Fred Moore）代表 Cerabyte 公司撰写了一份白皮书，他表示，硬盘驱动器（HDD）目前存储了全球约 85% 的数字数据，约 60% 的二级存储数据存储在 HDD 上。虽然 COVID-19 大流行造成了硬盘的暂时过剩，从而压低了基于硬盘的存储成本，但这种过剩终将消失，世界需要一种更经济的存储介质来处理现有的数据海啸--可以说是一种 Datanami。

"摩尔写道："目前的数据增长预测为每年约 25%，这表明每三年存储的数据将翻一番。"如果没有新的存储解决方案来有效管理和控制 Zettabyte 时代的需求，硬盘和磁带将继续无限期地争夺巨大的二级存储机会，而这两种解决方案都不是理想的选择。"

Cerabyte 成立于 2000 年，旨在提供比磁带更经济、更持久的存储介质。这家总部位于慕尼黑的公司已为其技术申请了专利，该技术是用激光将编码的二进制数据蚀刻到玻璃薄片上，玻璃薄片上涂有厚度为 500 到 1000 个原子的微观陶瓷层。该公司在开发系统时只使用了现成的商用元件。

该公司在这里介绍了其陶瓷纳米记忆技术：

"写入过程使用超短激光脉冲与现成的数字镜像设备（DMD）相结合，后者通常用于视频投影仪和平视显示器。激光与 DMD 的结合产生的激光束矩阵可永久烧蚀陶瓷纳米层，并以千赫级的高重复频率并行写入每个脉冲多达 200 万比特。这使未来的写入速度达到 1+ GB/秒，平均功率不到 1 W，比 LTO 磁带或硬盘技术快 3-4 倍。

同时，读取过程使用相同的 DMD 设备和高分辨率图像传感器，读取速度超过每秒 500 帧。数据通过现场可编程门阵列（FPGA）进行解码。

写入数据后，玻璃陶瓷板可抵御多种环境威胁，包括洪水、火灾（最高温度可达 930 华氏度）和电浪涌。摩尔表示，与硬盘 5 年的寿命和 LTO 磁带盒 30 至 50 年的寿命相比，Cerabyte 的陶瓷介质预计可以使用 1000 年或更长时间。

陶瓷涂层的存储介质将被堆叠成一个磁带盒，同时使用压电驱动的读取头扫描数据，从而实现随机存取。机器人将在图书馆内移动盒式磁带，类似于磁带图书馆的工作方式。该系统设计用于一次写入、多次读取（WORM）和一次写入、很少读取（WORSe）的用例，适用于一系列数据密集型行业，包括银行、保险、媒体和娱乐、医疗保健、科学、商业、政府和消费者。

该技术目前仍在开发阶段，Cerabyte 迄今只建立了一个演示系统。据 Moore 称，该系统采用单个读写头单元，计划实现 100 MB/s 的读写速度和每个机架 1PB 的存储容量。

根据 Cerabyte 的路线图，2025 年将推出首款能够以 500 MB/s 的速度写入和读取数据的企业级系统，每个机架的存储容量将达到 5 PB，第二年将推出用于云数据中心的更大存储系统。到 2025 年，Cerabyte 将推出首款能以每秒 500 MB 的速度读写数据的企业级系统，每个机架的容量将达到 5 PB。

当然，云计算巨头和高性能计算中心也是磁带的忠实用户，磁带使他们能够以极低的成本存储大量的存档数据。作为 LTO 联盟的成员，IBM、惠普和量子公司的研究人员在过去 20 年里推动了磁带介质效率的大幅提升。然而，研究人员可能已经达到了磁带的极限，LTO 联盟已经收回了在早期路线图中设定的一些存储密度和速度目标。

如果 Cerabyte 真的能实现其崇高目标，那么磁带可能终于遇到了对手。当然，在此期间还有许多障碍需要克服，这也让我们想起了其他曾被寄予厚望的长期存储技术的命运，比如蓝光光盘，20 年前它曾被定位为未来的长期存储介质。从那时起，研究人员就开始尝试将数据存储到各种其他介质中，包括染料、DNA 甚至黄金，但都没有成功。

显然，降低长期数据存储成本的好处是巨大的，足以证明像 Cerabyte 这样的公司愿意为寻找替代品而花费的研发费用是合理的。随着未来大数据规模的不断扩大，现有的存储机制将变得太小、太慢、太昂贵，无法支持持续扩展。现在最大的问题是搞清楚 50 年后我们将如何存储海量数据集，并为实现这一目标而努力。

参考链接：

https://www.hpcwire.com/2024/07/20/can-cerabyte-crack-the-1-per-petabyte-barrier-with-ceramic-storage/

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