信息存储技术的现状及发展

鼗Ｅ　《　鼗转ｌ　《　轰Ｎ　Ｅ　Ａ　信息存储技术的现状及发展　张立　（中国电子科技集团公司第三十三研究所太原０３０００６）　摘　要：本文论述了信息存储技术在现代经济社会中的作用和地位，叙述了信息存储技术的现状，指出了未来　存储技术的发展方向和趋势。　关键词：信息存储技术；作用；地位；现状；发展趋势　中图分类号：ＴＱ５９７．９１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—５６２４一（２００６｝０５—００４７—０８　１　引言　目前，全球包括计算机系统、软件、网络以及家　用和服务、娱乐消费等领域的存储市场规模每年达　信息存储技术作为信息技术的核心之一，一直　１０００亿美元以上，成为２１世纪信息领域的主要市　伴随着、同时推动着ＩＴ业各方面技术的协同发展，　场。其中，在存储系统方面，全球近６年中的容量平　是当今ＩＴ领域中少数发展最为迅速的热点之一。　均年复合增长率达到８０％，销售平均年复合增长率　纸的发明记载了人类的历史和文明，现代信息存储　达到１２％，２００４年仅磁盘存储市场就达到２０８亿美　技术则大大超越了纸张记录的含义。２１世纪是数　元；亚太地区存储系统的平均年复合增长率达到　字化和多媒体化的信息时代，现代信息社会和经济　１２．６％，即从２０００年的２４．９亿美元增长到２００５年　的发展，所产生的信息量每年以指数方式上升，出现　的４５．１亿美元。相应地，所存储的信息量也将从　了信息爆炸的态势。据ＵＣ　Ｂｅｒｋｌｅｙ　２００１年公布的　２０００年的１７，４０７ＴＢ增长到２００５年的３５０，０００ＴＢ　数据显示，未来３年内所产生的数据将超过过去４　以上。中国存储系统市场规模２００２年就已经达到　万年中产生数据的总和，而且９３％的新生成的信息　了５６亿元，２００５年将达到７０亿元。在存储介质方　为数字形式。当上世纪５０年代计算机技术初现时，　面，近年来发展特别迅猛的消费用声视信息存储产　存储容量还只是以千位字节计。到现在，信息的容　品光盘和光盘机已占世界产值的２０％以上，达２００　量是以太位（兆兆位）计（Ｔｂ，１０１２ｂｉｔｓ），信息的流速　也以每秒太位计（Ｔｂ／ｓ），信息的频率以太赫兹　多亿美元，中国２００５年光盘的市场容量也将达３３　（ＴＨｚ）计，即时间响应为皮秒（ｐｓ，１０～１２ｓ），我们正　亿元。半导体存储器市场中最为耀眼的闪存的全球　处于３Ｔ信息时代。如果说信息代表的是生存和生　市场规模２００４年达１６６亿美元，比２００３年（１１６．４　命、进取和发展，那么信息的价值是无可估量的，而　亿美元）增长了４６％，其规模已与ＤＲＡＭ相当。信　存储作为信息的载体使信息的价值得到实现和增　息技术领域的新浪潮，即存储时代已经到来。　值，也就是说，存储的数据才是现代人类社会的真实　信息存储技术最近几年来之所以发展如此迅　财富所在。如何有效地保存、管理和应用这些越来　猛，除得益于ＩＴ技术本身对社会发展的性影响　越多的数据，是摆在我们面前的重大课题。　之外，存储作为信息的“归属”（保存）和“起始”（调用　增值）具有相对的性和持久性，已经存储的信息　数据不会随着某一项技术的落后而消亡。相反，它　收稿日期：２００６—０３—１６　作者简介：张立（１９６２一），男，高级工程师，硕士研究生导　会随着存储技术的发展借助于新的媒体形式不断保　师，曾长期在国营和中外合资企业从事磁记录及　持和延续生命力甚至获得增值，同时新产生的信息　其它相关存储产品生产开发及检测工作，后在中　国电子科技集团公司第三十三研究所仍主要从　量的急剧膨胀渴望更大的存储容量，并且这种需求　事信息存储技术研究。　是无止境的。　——　维普资讯 http://www.cqvip.com

记录与介质　气象云图、航空探测、能源、电力、金融保险、广　２信息存储技术的发展现状　传统上信息存储技术主要包括磁存储、光存储、　半导体存储以及各种新型存储器及其相应的存储设　备。在计算机系统中各种方式的存储器类似金字塔　结构，其中塔尖为ＣＰＵ，距离ＣＰＵ越近则存储速度　越快、容量越小、每兆字节的存储成本越昂贵；反之　则存储速度越慢、容量也越大每兆字节的存储成本　播电视、部门、企业管理、以至生活消费等社会　各个层面对存储的要求越来越旺盛，从而牵引了存　储容量的飞速增长。美国国家大气研究中　１２，每月数　据增长５太位字节（ＴＢ，１０１２　ｂｙｔｅｓ），到２００５年，该　中心将保存５．７拍他字节，１ＰＢ＝１０００　ＴＢ的数据，　需用２５万盘磁带。美国家图像和测绘局每天增加　５～７拍他（ＰＢ）数据量，数据必须保持５年，处理过　的数据也必须永远可以存取。对于不同行业的各种　大型商业企业，数据已是生存和决策的重要依据。　据３Ｍ公司对８００名网络微机用户的调查发现，每　次硬盘的失效将造成５天以上的无效工作Ｅｌ。而在　一个典型的商业应用中，重建１ＧＢ（１０９　ｂｙｔｅｓ）数据　平均耗时间３．５个月，费用为９５，０００美元。鉴于数　据破坏所带来的灾难性后果，存储解决方案中，灾难　恢复／事务连续性、存储管理、存储整合所占比例的　不断增加。全球商用存储设备的总容量，１９９３年为　２万太字节（ＴＢ），２００４年达到了２８０８万太字节，即　１０年中增长了千倍。商业用户在服务器和存储产　品上的花费比例将扩大到１：３，即主要硬件支出用　于存储器上。计算机外部存储器容量需求将从目前　的１００　ＧＢ发展到１ＴＢ。另一方面，多媒体、流媒体　的广泛应用需要巨大容量的视频音频存储空间；　ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＩ的广泛应用和普及，极大地带动了　存储市场的扩展；便携式移动存储使得数据交换更　为灵活便捷，从而推进了高分辨率数码相机、高清晰　度数码摄像机和录像机以及数字电影、ＭＰ３播放器　等数字化设备的迅速普及。　另一方面，存储介质技术、存储体系结构、存储　管理软件、存储接口技术的进展使存储产品多样化，　丰富了存储市场，为用户提供了很宽的选择范围；　磁、光、半导体等存储介质上单位存储密度的提高，　精密机械技术、纠错容错技术、信号处理技术等领域　的重大突破，使存储厂商能制造出更先进的产品，从　而能使用户采用性能价格比更优的存储产品；存储　体系结构方面的进展包括磁盘阵列、网络存储系统　的出现，大容量、高性能、高可靠的存储硬件系统为　各种应用提供了多样性的选择；高效率、自动化、易　维护、易管理的存储软件，实时备份、异地容灾等高　效存储解决方案，使庞大存储系统的管理更加自动　化，同时也提高了存储设备的利用率。ＵＳＢ总线技　术的普及为移动存储的发展打下了坚实的基础。　困—一　越低　图１　计算机系统中各种方式的存储器　由于ＡＶ和ＩＴ的Ｅｌ益融合，影视等专业领域、　信息家电、消费用移动声视产品等对存储的要求也　十分广泛。　目前流行的主要产品，磁存储类有：磁带、软磁　盘、硬磁盘、磁卡以及相应的读写设备；光存储有：各　种光盘（ＣＤ系列、ＤＶＤ系列等）、磁光盘及相应的光　盘机（驱动器）；半导体存储器有：随机存储器　（ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ）、只读存储器（掩膜ＲＯＭ、Ｅ２　ＰＲＯＭ、闪存等），基于闪存的便携式移动闪存盘及　各种闪存卡等；新型固体存储器如磁性随机存储器　（ＭＲＡＭ）、铁电存储器（ＦＲＡＭ）等已有应用。这些　存储技术由于各自的特点不同而适应不同的应用领　域，他们相互补充，完整的覆盖了社会各个不同领域　和层面的需求，所以谁也难以完全取代谁。信息存　储技术发展到今天，市场上的存储产品玲琅满目、灵　活多样，为用户提供了很宽的自由选择空间。同时。　他们又在竞争中不断发展，技术上相互借鉴，互相交　叉，如磁存储技术和光存储技术的混合使用。信息　存储技术的另一个重要构成是存储系统，由于网络　的普及应用，使得传统的单机存储演变为多机、多存　储介质形式的集中系统管理，构建安全的网络存储　系统，使存储网络化，从而使信息存储的“量”和“质”　都发生了性的变化。存储系统主要有便携式海　量存储系统、档案存储系统、网络存储系统等。　维普资讯 http://www.cqvip.com

致ＥＣＯＲＩ）１ＮＧ　ＡＮ　ＭＥＤ１Ａ　存储技术的进步，不仅推动了社会经济的发展，　进一步提高内部传输率。现在大多数硬盘的转速都　已达到了７２００ｒ／ｍｉｎ，较高的已经达到１００００ｒ／ｍｉｎ以　上，但是硬盘转速的提高将会越来越困难。　目前，商品硬磁盘的最高数据传输率已经达到　１００　ＭＢ／ｓ（８００　Ｍｂ／ｓ）以上。据报道，采用一种称之　为　也为我们的生活带来了极大的方便和丰富多彩。在　不经意间，我们的生活已经离不开存储。　２．１磁存储　２．１．１　软磁盘　１９７２年ＩＢＭ推出了第１张实用化的８英寸软磁　盘，后经历了５．２５英寸、３．５英寸规格。１９９４年，软　倾斜垂直磁记录的记录系统，数据传输率达到了　１．５　Ｇｂ／ｓ。在提高硬盘工作可靠性方面，采用了自　磁盘曾经创造了年销售量５０．４亿片的最高记录，其　中８８．６％是３．５英寸软磁盘（ＭＦＤ），其数量为各种存　储介质之首。为了克服３．５英寸软磁盘１．４４ＭＢ容　量太小的缺点，Ｉｍａｔｉｏｎ公司推出了ＬＳ一１２０（１２０　ＭＢ、　２４０　ＭＢ），Ｓｏｎｙ公司推出了ＨｉＦＤ软磁盘（２００　ＭＢ），　Ｉｏｍａｇｅ／／．｝司推出了Ｚｉｐ系列（１００　ＭＢ到７５０　）等大容　量软磁盘，可惜最终都仅成为过渡产品。随着闪存盘　等大容量、便携式移动产品的普及，软磁盘面临着被　淘汰。但在小容量数据交换、分发使用上，ＭＦＤ目前　还保留有一定的市场。　２．１．２硬磁盘　自从１９５６年ＩＢＭ公司推出世界上第一块硬盘　以来，磁盘行业已经从在５０块两英尺铝磁盘上存储　４．４　ＭＢ字节发展到在１块０．８５英寸的玻璃磁盘上　存储２Ｇ字节的水平。在计算机外存储器中，硬盘　存储的存取速度是最快的，适于在线存储。对于个　人用户来说，硬盘是最主要的存储设备，计算机的操　作系统、应用程序和重要的数据资料一般都存储在　硬盘之中，并且随着软件和各种数据的不断膨胀，对　硬盘容量的要求也越来越大，速度越快越好；对于专　业用户来说，将会更加注重数据丢失所带来的风险，　所以他们除了对速度和容量的要求之外，对硬盘的　容错能力和安全性也有很高的要求。　目前，硬盘的主流规格是３．５英寸，还有２．５英　寸、１．８英寸、０．８英寸的产品，存储容量从几ＧＢ到　４００　ＧＢ以上，最高工作面密度已接近１００　Ｇｂ／ｉｎ２。　２００４年希捷宣布研发成功了每平方英寸５０　ＴＢ（１　ＴＢ＝１０００　ＧＢ）容量的数据存储技术，新技术将使硬　盘容量迈向一个新的台阶。５０　ＴＢ的数据容量可存　储２８００张音乐ＣＤ、５千万张３５０万像素的数码相　片、超过１６００ｈ的电视节目，甚至美国国会图书馆的　所有资料，而存储这些数据的设备仅为１平方英寸。　在数据传输率方面，由于市场上的硬盘都带有　高速缓存，盘面读出的数据先被送到缓存，再从缓存　送到主机的内存中，故这两个环节决定了硬盘的速　度。在存储密度一定的情况下，提高硬盘转速可以　动监视分析及报告技术（Ｓ．Ｍ．Ａ．Ｒ．Ｔ即Ｓｅｌｆ—　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　Ａｎａｌｙｓｉｓ＆Ｒｅｐｏｒｔｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ），当硬　盘出现失效时及时发出警告，从而提醒用户采取适　当的措施保证硬盘中的数据不受损失。对于大型的　存储系统（如：磁盘阵列），另一种提高可靠性的方法　是及时进行数据备份。其主要技术有：磁盘映射技　术、磁盘双工技术、热备份ＲＡＩＤ（磁盘冗余阵　列）技术等。　由于单位面积密度的提升，现在已经有足够的　存储空间在一台笔记本电脑上运行一整套完备的桌　面应用程序。此外，硬盘技术的发展，使得硬盘已经　超出了最初仅应用于计算机数据存储的范围，特别　是在消费领域，如数码摄像机、录像机、ＭＰ３、ＰＤＡ，　甚至手机等便携式移动装置中都可见到硬盘的身　影，并且这种应用还将得到扩展。　２．１．３磁带　磁带存储是具有悠久历史的存储方式之一。第　１台０．５英寸磁带机１９５２年在ＩＢＭ公司问世，迄今　５０多年来，磁带的发展从来没有停止过。特别是到　了２０世纪９０年代后期，磁带技术经历了其历史上　最重大的一次技术升级，从而盒式磁带容量的增长　速度超过了磁盘驱动器每年６０％的增长速度。据　测，平均１８到２４个月，磁带产品的主要性能指标就　要翻一番，更新的、更高性价比的产品不断涌现，老　产品逐步被淘汰出局。而且随着各种新兴应用的出　现和磁带技术的不断提高，磁带的应用领域将更为　广泛。目前，磁带主要有ＤＡＴ技术、ＤＬＴ技术、ＶＸＡ　技术、ＬＴＯ技术、Ｍａｍｍｏｔｈ技术、ＡＩＴ技术等等。　磁带的可移动性、高容量和可靠性是其生命力　长久的主要因素。磁带可以脱机保存数据；磁带存　储系统在运行时甚至能够允许无人值守的数据备份　和磁带管理；磁带的速度虽然比硬盘和光盘要慢，但　它也能在相对短的时间内（如避开上班的一段时间　或一个晚上）备份需要的数据。　由于磁带的可靠性很高（数据可以保存３０年以　——＿圈　维普资讯 http://www.cqvip.com

孽总适鼍　缸　㈨｝　曩　譬　每　霉　记录与介质　使用方便和价格便宜等一系列优点，特别适用于　上），而且容量大（目前一盘数据磁带的非压缩容量　靠、已经达到４００　ＧＢ，压缩容量可达８００　ＧＢ，　ＳＴＯＲＳｅｒｖｅｒ推出的型号为￥４００００的磁带库存储容　量超过１　ＰＢ），所以它是当之无愧的大容量数据备　份的首选存储介质。据统计，全球９０％的数字信息　大数据量信息的存储和交换。光记录技术不仅能够　满足信息社会海量数据存储的需要，而且能同时存　储图、文、声、像等多种信息，使传统的信息记录、传　输和管理方式也发生了根本性的变化。光盘与硬盘　被存储在可移动的存储设备上，其中主要是磁带设　备。磁盘和磁带并不是竞争的产品，而是互补产品。　磁带的成本远远低于磁盘，磁带可以作为磁盘的扩　相比，虽然速度慢２～６倍，但光盘单位容量的存储　费用比硬盘更低廉，故光盘非常适合于存储那些大　容量的，用硬盘存储费用太高，而且需要在线操作的　充，成为企业数据安全的保障，而且与虚拟磁带技术　相结合可以达到与磁盘相同的性能。　在电视广播专业领域和家用ＡＶ消费领域，磁　带仍是最重要的存储记录介质，现在数字音、视频磁　带（如ＤＶＣＰＲＯ、ＤＶ磁带等）已逐渐取代模拟音、视　频磁带。模拟的盒式录音磁带和录像磁带（如Ｈｉ８、　ＶＨＳ等）产量逐年下降，迟早要被淘汰，但目前全球　的年产量都还在１０亿盒以上。　２．２光存储　光存储以光盘为代表。光盘的研究始于１９６１　年，在１９６２年实用化的ＩＣ技术、１９７０年开发成功　的室温连续震荡半导体激光器等相关技术的支持　下，于１９７２年首先由Ｐｈｉｌｉｐｓ公司推出了激光视盘　（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ　Ｄｉｓｃ）。１０年之后，ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ）问　世并迅速普及，光盘从此走上快速发展的轨道，短短　３０余年的时间，光盘形成了阵容强大的光盘系列产　品。　光盘按功能可分为只读式（后缀为ＲｏＭ）、可记　录式（后缀为Ｒ）、可擦重写式（后缀为ＲＷ）或随机存　储式（后缀为ＲＡＭ）等几种。目前主要产品，ＣＤ系列　有ＣＤ—ＲｏＭ、ＣＤ—Ｒ、ＣＤ—ＲＷ等，容量在６５０～　７００　ＭＢ；ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｋ）系歹Ｕ有ＤＶＤ—　ＲｏＭ、ＤＶＤ±Ｒ、ＤＶＤ±ＲＷ、ＤＶＤ—ＲＡＭ等，单面　单层（ＤＶＤ一５）的存储容量为４．７　ＧＢ，双面双层　（ＤＶＤ一１８）的存储容量则可达１７　ＧＢ；第三代光盘　如蓝光光盘（ＢＤ）和ｋｉｄ—ＤＶＤ已经面世，ＢＤ的容量　为２５　ＧＢ，相当于普通ＤＶＤ容量的５倍以上，接近　ＣＤ容量的４０倍；ＨＤ—ＤＶＤ虽然容量稍小（１５ＧＢ），　但通过使用ＭＰＥＧ压缩技术，也可记录一部２小时　的数字高清晰度电视节目；另外一种类型是磁光盘　（Ｍ０），属可擦重写式，主要有５．２５英寸和３．５英寸　规格，最高容量在９．１ＧＢ以上。磁光盘市场主要在　日本，我国市面上拥有量较少。　以ＣＤ、ＤＶＤ光盘为代表的光记录介质具有记　录密度高、容量大、随机存取、保存寿命长、稳定可　圃—一　数据。　如上所述，光盘有很多种类，不同种类的光盘适　用于不同的用途。只读光盘多用于游戏、软件、产品　发布和电子出版等领域；可记录式光盘允许用户自　己写入信息，但只能写一次，可无限次读出，特别适　用于办公、个人影像资料保存、档案病历管理等等，　ＣＤ—Ｒ光盘２００４年全球需求达７５亿片（全球产量　在１２０～１４０亿片），是目前市场拥有量最大的光盘　产品；可擦重写式光盘可以像软盘一样随意擦写使　用，相变型光盘的主要产品具有向下兼容的特点，即　可以和只读式和可记录式的光盘系统兼容。磁光盘　具有很高的可靠性和耐久性，数据可保存长达１００　年。此外，多台光盘机组合在一起有３种结构：光盘　库、光盘塔和光盘阵列。它们都是大型的信息存储　设备，应用于大、中型的网络存储系统、档案管理系　统和备份。　尽管硬盘、光盘的容量在不断增大，但离真正意　义上的海量存储还有差距，同时数据的传输速率也　不够高，难以满足人们日益增长的存储需求。这些　存储方式的共同点是它们都采用二维的面式存储，　这种机制所能达到的容量是有限度的。目前人们关　注并正在开展研究的各种新型的超高密度光存储技　术，为解决这一问题打开了新的大门。超高密度光　存储技术主要有：体全息存储、双光子吸收光存储、　近场光学存储、光谱烧孔存储、多波长多层多阶存储　等。这些新型的存储技术可以实现存储密度达到　，或者实际记录材料的微观结构的分辨率，所以　能够实现真正意义上的海量存储。其它如超分辩率　近场光学结构、光、磁混合信息存储技术等的研究进　展很快，体全息光盘存储器的示范产品已经问世，其　存储容量可达２００ＧＢ。　２．３半导体存储　半导体存储器的发展历史实际上也是半导体业　的发展历史，并且存储器型半导体是半导体业的主　要组成部分之一。如典型的ＤＲＡＭ存储器的集成度　维普资讯 http://www.cqvip.com

鼗　乏　ＲＤＩＮ　ＡＮ　ＭＥＤ｜Ａ　在１９７０年还只有ｌｋＢ，元器件集成度２０００只。到　２０００年已达到１ＧＢ，集成度达到２２．４亿只，目前集　成电路芯片存储器容量平均每１８个月就要翻一番，　集成度的演变速度从３年４倍提高到２年４倍。目　前２　ＧＢ的ＤＤＲ２　ＤＲＡＭ已经上市，它可以实现高达　震动、抗冲击、温度适应范围宽等特点。闪存的缺点　是写入速度较慢，写入每页的典型时间为２００ｔＬｓ，平　均每写１个字节约需４００ｎｓ，即约２０ＭＢ／ｓ。使用过　程中还可能出现无效块等。　闪存现在已经广泛应用于ＰＣ　ＢＩＯＳ、蜂窝电话、　４．３ＧＢ／ｓ的数据传输率。４　ＧＢ的ＤＲＡＭ样品也已经　推出。集成度的提高主要来源于微细加工技术。迄　汽车电子和微控制器等许多领域，闪存盘（ｕ盘）完　全不需要复杂、庞大的机械驱动装置，小巧、轻便、可　今，０．１３ｔＬｍ以上的８英寸生产线大多已正常运作了　６～８年，处于稳定生产阶段。９０ｎｍ的１２英寸生产　线现今已进入批量生产水平，１２英寸比８英寸硅片　面积大了２．２５倍，而如果同样的一条生产线，即品　种及工艺完全相同，从运营成本上１２英寸线仅增加　３０％，所以向大直径硅片过渡是必然的。目前全球　共有２０余座１２英寸生产线，中国有１条。芯片制　造已跨入纳米时代。　计算机中的内存主要使用的是半导体存储器。　内存可以说是计算机中最宝贵的资源之一，是数据　存储和传输的中心，没有它，计算部件就不能有效发　挥其功能。内存是否足够大，决定了ＣＰＵ在运行处　理数据时的等待时间。计算机工作时，首先将数据　从硬盘、光盘等外存储介质中读入内存，然后再由内　存将数据送入ＣＰＵ，因此内存相当于数据传输的邮　递员，它的质量和可靠性直接决定了计算机的性能　优劣。内存按其类型可分为常规内存、上位内存及　保留内存、高位内存和扩充及扩展内存。其中以常　规内存尤为重要，它通常被程序用作高速活动区处　理图像或声音等数据。由于技术的不断成熟和生产　规模不断提高，半导体内存的价格越来越便宜。　然而存储器存取速度的发展还是远不能跟上微　处理器的速度，两者的差距越来越大。对于存储器　来说，速度和带宽是最重要的参数。但要实现更高　的硅片频率有一定的困难，故常采用提高带宽的办　法。近年来，ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ存储器在提高集成度、　采用新型结构、缩小封装尺寸、低工作电压化和低功　耗化等方面不断改进，而快闪存储器（Ｆｌａｓｈ　ｍｅｍｏｒｙ　简称闪存）更是得到了飞速发展，是近年来半导体市　场增长最快的产品。　闪存是１９８４年推出的１种新兴的半导体存储　器件，其主要特点是：（１）具有非易失性；（２）功耗小；　（３）寿命长，掉电保存数据大于１０年，可擦写次数达　１０万次以上；（４）密度大。目前１ＧＢ容量的闪存已标　准化，８ＧＢ容量的闪存也即将推出；（５）成本低，且价　格也在不断降低；（６）适应恶劣的空间环境，具有抗　靠，且可以轻松的附加各种增值功能，如ＭＰ３音乐　播放、录音等功能，为目前较大容量的磁或者光介质　存贮媒体（如软磁盘、ＣＤ、ＤＶＤ等）提供了一种理想　的替代产品。在消费领域，数码相机的存储介质（如　ＣＦ卡、ＳＭ卡、记忆棒、ＳＤ卡、ｘＤ图卡和ＭＭＣ卡等）　以及数码摄像机、ＭＰ３音乐播放器、ＰＤＡ、ＧＰＳ等便　携式产品和数字机顶盒（ＳＴＢ）、ＤＶＤ、ＤＴＶ、游戏站、　汽车多媒体、电脑外设等固定式产品都选用了闪存　作为最佳存储介质。闪存也应用于航天领域研究人　员的关注，逐渐成为空间飞行器的数据记录器的主　流方案。２０世纪９０年代中期，Ｆｉｒｅｃｈｉｌｄ公司就曾为　Ｆ一１６侦察星成功设计了ＳＳＲ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｒｅｃｏｒｄｅｒ　固态记录器），使用的主要存储芯片就是闪存；国内　的ＦＹ一２卫星也曾采用闪存作为该星的固态存储　器的存储介质。未来，Ｆｌａｓｈ存储器的发展主要集中　在高集成度、高可靠性和嵌入式应用上。　２．４几种新型存储器　近年来，各种新型高密度固体存储器的研究开　发也取得了突破性进展。主要的有：　２．４．１铁电存储器（ＦＲＡＭ）　ＦＲＡＭ的基本技术早在１９２１年就诞生了，但直　到最近才得以开发利用。ＦＲＡＭ采用了类似于　ＤＲＡＭ的结构和工艺，它和标准的ＣＭＯＳ制造工艺　相兼容，是将铁电薄膜放在ＣＭＯＳ　ｂａｓｅ　ｌａｙｅｒｓ之上，　并置于两电极之间，使用金属互连并钝化后完成铁　电制造过程。　其主要特点是：低电压（１．０Ｖ）、小尺寸（是　ＥＥＰＲＯＭ的２０％）、抗辐照（不仅适用于军事应用，　也适用于卫星通信系统等）、高速度（商业器件读取　时间达到６０ｎｓ，实验室已达到亚纳秒级）。目前已有　采用０．３５ｔＬｍ技术的ＦＲＡＭ样品。ＦＲＡＭ可应用于　汽车、通讯设备、办公设备、工业控制设备和其它对　数据安全有特殊要求的场合，在北美终端客户的居　民或商业的远程抄表系统中也使用了ＦＲＡＭ，　ＦＲＡＭ已部分替代ＩＣ卡中的ＥＥＰＲＯＭ。　２．４．２磁性随机存储器（ＭＲＡＭ）　——＿可　维普资讯 http://www.cqvip.com

ｉＶ＿录与介质　早在上世纪８０年代中期，美国的Ｈｏｎｅｙ—ｗｅｌｌ　公司就研制成基于各向异性磁阻效应（ＡＭＲ）的磁　随机存储器芯片。１９８８年，Ｂａｉｂｉｃｈ等人发现了巨磁　阻效应（ＭＲ），加速了磁阻随机存储器的研制。　２．５存储系统　以上诸类存储技术主要是围绕不同的存储介质　技术而言，是存储的基本载体。随着网络的普及，所　产生的巨量数据（称之为“数据爆炸”）远远超过单机　存储量的概念，加之和企业管理对数据安全保　障要求的日益重视，推动了存储系统的快速发展。　ＭＲＡＭ结合了磁性技术和半导体两种制造技术，但　与原来的标准芯片生产工艺完全不同，ＭＲＡＭ适合　大规模生产，２００３年ＩＢＭ与英飞凌公司联合发布了　芯片采用０．１８ｆｆｍ制造工艺，可以存储１２８Ｋ的数　在网络存储决定网络架构的今天，存储的核心作用　据，其原型阵列每个存储单元面积是１．４ｆｆｍ　。　ＭＲＡＭ内存比闪存耗电更少，读取数据的速度　更快。闪存的数据写入时间在几百肛ｓ到几ｍｓ之　间，而ＭＲＡＭ的存取和写入时间都仅５ｎｓ，比闪存快　１００万倍。ＭＲＡＭ集中了ＤＲＡＭ的高密度、ＳＲＡＭ　的高速度、ＦＬＡＳＨ的非易失性等优点，还具有抗辐　射、耗能低、记录信息耐久性好等特点，具有巨大的　发展潜力。ＭＲＡＭ应用非常广泛，有望替代ＤＲＡＭ、　ＳＲＡＭ、ＦＬＡＳＨ等存储器，在军事和空间技术领域也　具有良好的应用前景。　２．４．３　ＯＵＭ内存（Ｏｖｏｎｉｃｓ　Ｕｎｉｆｉｅｄ　Ｍｅｍｏｒｙ）　由美国Ｏｖｏｎｙｘ开发。它是写入时通过加热进　行数据记录的非易失性内存。采用的是可用热改进　结晶状态的相变化材料。这种材料目前已经应用于　刻录光盘。两者不同的是记录光盘利用的是相变化　膜反射率的变化，而ＯＵＭ则利用的是电阻的变化。　ＯＵＭ可使用标准制造工艺并混载到逻辑ＬＳＩ中，而　且存储单元面积小（比１　ｂｉｔ／单元的普通ＮＯＲ型　ＥＥＰＲＯＭｄ，）。ＯＵＭ可擦写次数能达到１０　次，远　远优于ＮＯＲ型ＥＥＰＲＯＭ。１００次数据访问时间平　均为２００ｎｓ，比闪存快，比ＭＲＡＭ稍慢些，但价格低　廉将是其致胜的法宝。ＯＵＭ适合作为便携终端存　储器使用，目前处于发展初期。　２．４．４　Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ（纳米晶体）　摩托罗拉的半导体部ｆ１Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ正在研制１种　以硅纳米晶体（Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ）为介质，用硅原　子栅格代替半导体内部的固态层的技术。纳米晶体　不是一个全新的存储技术，它只是对闪存的１种改　进，使它更易扩展，故将延长闪存的生命周期。其生　产成本可比原来降低１０％～１５％，生产过程更加简　单，而性能与可靠性都可与目前的闪存相媲美。摩　托罗拉研发这种技术已１０年，２００３年６月该公司　已成功推出样品，预计２００６年全面投放市场。　其它各种新型存储器不一一列举。　囝—一　毋容置疑，人们已经意识到，有组织的数据是网络的　心脏，也是网络的血液，只有方便、快捷、安全的数据　存取，才能有效地开发和利用信息。因而，存储整合　和集中式管理是必然的方向。　便携式海量存储系统主要由便携式微型磁盘阵　列（如１．８英寸、１英寸、０．８５英寸微硬盘等）组成，　适用于便携式移动应用和消费电子，如数码摄像机、　笔记本电脑等日益增长的存储需求；档案存储系统　主要是利用光盘库、磁带库等与磁盘或磁盘阵列、内　存构成３级存储系统，利用光盘、磁带等脱机保存档　案信息；网络存储涉及网络存储设备（包括附网存储　设备、存储区域网络、Ｉｓｃｓｉ设备、磁盘阵列、磁带机、　光盘库等），存储交换机，主机总线适配器，存储路由　器，存储网关、服务器等。当前存储系统的成熟技术　主要有：（１）ＤＡＳ（直接连接存储），存储设备直接连　接在各种服务器和主机上，完全以服务器为中心，通　常与服务器的物理位置比较接近。目前，以服务器　为中心的数据存储模式逐渐向以数据为中心的数据　存储模式转化；（２）ＮＡＳ（网络连接存储或附网存　储），ＮＡＳ是指把集成的存储系统使用公共通信协议　（如ＴＣＰ／ＩＰ）接入信息网络的１种技术。ＮＡＳ的操　作系统是专用的，管理磁盘Ｉ／Ｏ和网络传输效率较　高。其优点是技术成熟，安装和管理简单；弱点主要　是对网络资源的争用和系统规模的扩展受限；（３）　ＳＡＮ（存储区域网），它将数据存储设备从服务器中　分离出来，用区域网连接，进行集中管理，使网络中　的任何主机可以访问网络中的任何一个存储设备，　从而实现了数据共享。目前的ＳＡＮ主要基于光纤通　道（ＦｉｂｒｅＣｈａｎｎｅ１），即ＦＣ　ＳＡＮ，现在又推出了以ＩＰ　协议为基础的ＩＰＳＡＮ。但无论ＦＣ　ＳＡＮ还是ＩＰＳＡＮ，　其本质均是以块设备，如磁盘阵列、磁盘驱动器、磁　带库、光盘库等为基础，构成集中管理的存储区域　网。ＳＡＮ具有结构灵活、性能高、可扩展性好等特　点。在银行数据存储、电视台的专业视频信息存储　维普资讯 http://www.cqvip.com

ＲＥＣｏＲＤｌ　Ｇ　ＡＮ　》　ＥＩＭＡ　｛ｑ　ｒ｝ｌＩｍ　ｌｌ　Ｒ｜　“，ｆｄｉｎｇ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　２００６　ｋｏＬ　７　Ｎｏ．５　等领域得到了良好的应用。此外，近年来新发展起　来的ｉＳＣＳＩ存储（ＩＰ存储）技术在一些行业已经兴起。　存储技术的网络化，对安全机制的要求十分突　来越迫切。近年来，各发达国家在信息存储领域的　研究展开了激烈的竞争，有关高密度高速信息存储　的新思想、新概念和新理论不断涌现，各种新材料、　出。传统存储模式的存储安全由服务器提供，而网　络存储设备脱离了服务器的控制，其安全机制由多　个部件共同承担。目前，网络存储安全除应用了一　些传统的网络安全技术，如防火墙技术、ＶＰＮ技术、　新器件和新技术也竞相问世。基于纳米技术的各种　新型存储设备，除磁性随机存储器（ＭＲＡＭ）、铁电　存储器（ＦＲＡＭ）、全息存储器、ＯＵＭ存储器、纳米晶　体存储器外，还有分子存储器、基于微电机系统　加密技术、认证技术外，还在重点探索一些专门的网　（ＭＥＭＳ）的存储器、聚合物存储器和最近的　络存储安全新技术，一些存储安全标准也相继推出，　￣［ＩＡＮＳＩ的Ｔ１１工程组提出的光纤通道安全协议ＦＣ　ＳＰ和ＳＮＩＡ提出的ＳＭＩ—Ｓ（Ｓｔｏｒａｇｅ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）等。目前，国际上各大存储设　备提供商已相继推出了具有一定安全特性的存储产　品或部件。　３信息存储技术的未来发展　在今后５～１５年中，内存仍以半导体存储器为　主。闪存应用灵活，价格便宜，且性能不断得到提　高，近５年６５ｎｓ和４５ｎｓ技术将会实用化，闪存仍将　保持快速的增长。未来１０～１５年，国际主流水平将　实现２２～ｌＯｎｓ，我国将实现４５～２２ｎｓ的目标。　外存主要以硬磁盘（包括移动硬盘）和光存储器　为主。近年来，硬盘技术和数字化光盘存储技术发　展迅速，其应用的领域愈来愈广泛，从专业领域到消　费领域都尽显其能。在２１世纪信息技术中，超高密　度光信息存储将起重要作用。通过不同途径的探　索，在近５年可以获得存储容量为ＩＯＯＧＢ的光盘，　在今后１０年中，实用化的１ＴＢ（ＩＯ００ＧＢ）存储容量　的光存储器为主要研究方向和目标。在数据备份系　统中，磁带仍将扮演主要角色，未来３～５年，将研制　出单盘非压缩容量超过１ＴＢ，且速度更快的高性能　磁带产品。　信息存储的发展趋势一直是提高存储密度和提　高数据传输率。目前，计算机的主要应用模式已由　过去的仅应用于计算转化成数据的存储和访问（特　别像网络技术的应用）。现代微处理器和内存系统　以平均每年５０％～１００％的速度增长，而磁盘数据　访问时间平均每年只能提高７％～１０％，数据传输　率每年也只提高２０％，处理器和磁盘之间性能的差　距已经成为计算机系统性能提升的瓶颈，即所谓的　Ｉ／ｏ瓶颈。传统存储结构难以解决这一问题，采用　新型存储结构，大幅度提高存储系统性能的需求越　Ｎａｎｏｔｕｂｅ　ＲＡＭ（ＮＲＡＭ）等等，在今后２年内它们　将会逐步开始为存储市场注入新的活力。这些纳米　存储将超越传统的ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ和闪存的性能，　消除硬盘和内存之间的界限，有可能取代微型硬盘，　并且有可能产生新概念计算机，以及新一代的消费　设备，如便携式高清晰度电视播放机等。预计到　２０１１年，全球采用纳米技术制作的信息存储设备市　场规模将达到６５７亿美元，销售收入将占硬盘和存　储芯片市场全部销售收入的４０％。　未来存储的技术方向是：光学处理、生物化学处　理、分子处理、量子处理。利用生物电子技术能够解　决高性能计算；应用量子力学可以使半导体尺寸进　一步缩小和计算速度更快，量子点是装置微型化的　终极者，它支持每个点储存１个电子。最密集的动　态随机存取（ＤＲＡＭ）要求几千万个原子记录１’个比　特的数据。量子点阵列只要求几千个原子储存１个　比特，存储能力提高了五千倍。最新报道称，ＩＢＭ公　司在单个原子的磁性旋转特征化及让它们从“上”跳　到“下”的研究进展有望诞生一种分子级联内存，这　种新型存储芯片能把１位的资料包到每１个原子　内。下一步是特征化一个完整但非常小的磁性电　路，能完美实现单个原子的旋转跳跃。然后，将其集　成到新型分子级联内存中，用作真实存储芯片的原　型。　美国“９・１１”事件使全世界都认识到了数据安全　存储的重要性，企业纷纷增加了数据存储的投入。　另外虚拟存储的概念已被用户广泛接受，存储管理　软件迅速发展，ｉ　ＳＣＳＩ技术的推广，都是当前最为引　人注目的发展方向。未来，存储网络用户对于更高　性能、更高安全性的网络存储的需求将不断加强，此　外，更高的存储系统可用性、更高级别的安全性，以　及对于远程容灾和多点容灾的需求都将刺激这一领　域迅速发展。到２００５年，８０％的外部存储将网络　化。未来５～１５年，网络存储技术和市场在整个存　储领域所占的比重还会增加。　圃　维普资讯 http://www.cqvip.com

信息记蒙携秘－¨幻　霉　簧　７誊　第　记录与介质　作为ＩＴ技术的主要组成部分，信息存储技术对　于构建信息技术强国和对国家经济的推动力是显而　易见的，然而我国在信息存储技术的发展和应用，整　体上与国外发达国家和地区有较大差距，存储核心　产品或组件还是依赖进口。在技术上，磁存储研究　研究，加大投资力度，逐步缩小与国外的差距，力争　在某一方面或几方面形成自己的核心技术和知识产　权，摆脱受制于人的局面，形成和发展我国自己的民　族产业。　参　考　文　献　徘徊不前；光盘存储产业看起来很大，但是缺乏知识　产权；半导体存储器也就是集成电路的水平，我国整　［１］干福熹．未来的光存储技术和应用［Ｒ］．光存储技术及　产业论坛，２００４．　体与领先国家相差２～３代，即相差６～８年的水平；　网络存储技术研究刚刚起步，存储系统基本上都是　国外的，在应用水平和使用规模上也远远不够。未　［２　苏平．影响军事变革的关键科技：信息技术［ＥＢ］．　ＷＷＷ．ｐｌａｄａｉｌｙ．ｃｏｎ１．ｃｎ．　［３］　Ｎａｎｏｍｅｍｏｒｙ￣Ｃｏｍｍｅｒｄａｌ　Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｉｅｓ　ｆｏｒ　Ｎａｎｏ－ｂａｓｅｄ　Ｍｅｍｏｒｙ　ａｎｄ　Ｓｔｏｒａｇｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｓ．２ＯＯ４．０８　Ｖ，ｅ、ｖ、ｖ．　ｎａｎｏｍ￣ｋｅｔｓ．ｎｅｔ．　来５～１５年，不仅应在磁、光、固体等新型存储介质　和材料、存储设备，以及网络存储系统等技术研究上　紧密跟踪国外先进技术，还更应重视创新性、超前性　［４］干福熹．信息材料［Ｍ］．天津：天津大学出版社，２００３．　Ｓｔａｔｕｓ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｔｒｅｎｄ　ｆｏｒ　Ｉ　ｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ＺＨＡＮＧ　Ｌｉ　（Ｃｈｉｎａ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　Ｎｏ．３３　ｔｈ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｔａｉｙｕａｎ　０３０００６，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｒｏｌｅ　ｓｔａｔｕｓ　ｏｆ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍｏｄｅｒｎ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｓｏｃｉｅｔｙ　ａｒｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｉｔ　ａｌｓｏ　ｉｎｄｉｃａｔｅｓ　ｔｈｅ　ｔｒｅｎｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ　ｔｉｍｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｅｆｆｅｃｔ；ｓｔａｔｕｓ；ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｔｒｅｎｄ．　ＷＤ量产采用垂直磁记录的２．５英寸硬盘　西部数据（ＷＤ）公司７月２７日宣布量产其下一代ｗＤ　Ｓｃｏｒｐｉｏ　２．５英寸硬盘，该产品采用了ＷＤ设　计和制造的垂直磁记录（ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ　ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ，ＰＭＲ）技术，单碟容量达８０ＧＢ。　ＷＤ同时宣布量产单碟容量达１６０ＧＢ的下一代ＷＤ　Ｃａｖｉａｒ　Ｓｅｒｉａｌ　ＡＴＡ（ＳＡＴＡ）家族３．５英寸桌面　硬盘驱动器，它们采用了ＷＤ设计和制造的记录头，以及在２．５英寸移动型硬盘中广泛应用的斜坡加载　（Ｒａｍｐ　Ｌｏａｄ）技术，此前只有日立（Ｈｉｔａｃｈｉ　ＧＳＴ）及其前身ＩＢＭ的Ｄｅｓｋｓｔａｒ系列桌面型硬盘中有类似的　设计。斜坡加载技术在硬盘空闲（ｉｄｌｅ）、断电和主轴马达启动的过程中将磁头停靠在盘片之外的斜坡上　加以保护，可以改善硬盘的抗冲击能力和能耗。　新的ＷＤ　Ｃａｖｉａｒ具有７２００ＲＰＭ转速、３００ＭＢ／ｓ接口传输率、１６ＭＢ缓存并支持ＮＣＱ（Ｎａｔｉｖｅ　Ｃｏｍｍａｎｄ　Ｑｕｅｕｉｎｇ，本机命令排队），容量从４０ＧＢ到５００ＧＢ。　王静　圈—一