面向未来的全息光存储

在近日举办的“2020深圳国际大数据与存储峰会暨展览会”上，国内光存储行业的领军企业紫晶存储深圳子公司总经理倪俊雄博士做了题为“海量大数据存储的未来——全息光存储技术”的主题演讲，介绍了全息光存储技术的技术优势和研发进程，以及该技术将如何帮助中国用户应对大数据时代带来的数据存储挑战。

什么是全息光存储技术?为什么需要全息光存储技术?我们通过接下来的文章为大家解读。

大数据带来的存储挑战

随着大数据技术的广泛应用，数据的战略地位越发显著，美国将数据称为“未来的新石油”，中国政府也将数据称为“21世纪的钻石矿”。国务院印发的《促进大数据发展行动纲要》中明确指出，信息技术与经济社会的交汇融合引发了数据迅猛增长，数据已成为国家基础性战略资源。

在2019年IDC发布的《数字化世界—从边缘到核心》报告中显示，随着联网人口的增长和视频监控基础设施的激增，中国的数据空间预计在未来7年平均增长30%，到2025年将成为所有地区最大的数据空间。2018年，中国共产生7.6千兆字节(zettabyte)数据，到2025年，这个数字将增长到486千兆字节。如此海量的数据，将对未来中国数据存储技术提出全新的挑战。

能耗挑战：传统磁电数据存储模式以传统硬盘(磁盘)，固态硬盘，磁带作为存储介质，需要消耗大量的电力资源维持设备的运转。2017年，中国数据中心的总耗电量1200-1300亿千瓦时，已经超过了三峡大坝和葛洲坝电厂2017年发电量之和，而这个数据在2025年将达到3842.2亿千瓦时。数据存储带来的能耗与二氧化碳排放，是大数据产业发展无法回避的挑战。

安全挑战：传统磁电数据存储介质具备可读写的特点，数据可以被主动改写，也可能受到电磁干扰而被破坏，在存储期内存在失效的可能。同时因为其采用的存储介质特性，其数据存储的可靠时间仅为数年，需要每隔几年就进行数据迁移。数据迁移会带来额外的物资浪费，而且在迁移过程中还要面临数据损坏、数据丢失、数据篡改等安全为题。

而且在互联网时代，大数据海量增长的情况下，有80%以上的数据在存储之后都会变为冷数据。对这些数据来讲，需要更安全、更经济、更高效的方式来进行存储。光存储成为了这些数据最好的归宿。

光存储最适合存储温冷数据。

光存储是由光盘表面的介质影响的，光盘上有凹凸不平的小坑，光照射到上面有不同的反射，再转化为0、1的数字信号就成了光存储，这也使光存储具有了不被篡改的特性，可以长期稳定保存重要数据，比传统的电磁介质更加安全可靠。同时，光存储能过实现比电磁存储更高的存储密度，用更小的空间来实现对海量数据的安全存储。另外，目前存储光盘的记录层已经开始采用无机合金材料，具备极强的抗氧化性，能够抵抗极端环境，使用寿命可长达50年以上，经久耐用，同时能耗更低。

2018年，传统磁电存储巨头IBM发布《2025企业级存储》报告认为，在未来海量数据存储时代，传统的数据中心存储架构将面临压力，光存储数据存储系统在可靠性方面具备优势。

近几年，光存储在国内外应用领域加大，在国内也在逐步落地，紫晶存储便是其中的中坚力量。紫晶存储作为光存储行业的领军者，是国内唯一具有自主知识产权、能产业化生产应用于商业大数据存储、档案级的蓝光存储光盘的企业，已能够实现光存储介质核心技术自主可控。目前，紫晶存储已经获得专利技术20多项，80多项软件著作权，参与8项国家、行业及地方标准编制。紫晶存储“冷热数据分层存储”解决方案，利用强大的软件功能和全产业链整合的光存储技术，解决方案支持海量数据的高可靠、低成本、长寿命、绿色环保的存储需求。通过采用光存储解决方案，能够使数据存储的总成本节约50%，主存空间节约60%，电耗节约70%。

但是光存储技术，依然存在很多潜能被发现和挖掘。全息光存储技术是光存储的未来。

全息光存储是光存储的未来

全息光存储(Holographic Optical Storage)是全息术在数据存储中的一个重要应用，它利用全息技术在三维空间中写入数据，突破了传统存储技术的密度限制，能将现有的光存储密度提升几个数量级。

早在1948年，通过研究光的干涉理论提出了全息术的概念。到20世纪60年代，科学家能获得优质的相干光源，全息技术进入快速发展阶段。1963年Van Heerden正式提出了全息存储这一概念，并将全息存储归于三维固态光存储。到1966年，贝尔实验室通过使用铌酸锂经历进行激光倍频实验时，意外发现光折变效应，从而将其作为记录介质用于全息数据的记录中。而后由于更多全息材料的发现，更多的全息存储方式和复用技术得以验证和发展，主要在同轴和离轴两个发展方向。

离轴全息的信号光和参考光成一定角度在感光介质上叠加干涉形成全息图，其优点是两束光分离，可以通过改变角度进行角度复用和交叉复用;缺点是由于两束光分离，抗震能力较弱。而同轴全息则将同心的环形参考光和柱形信号光通过同一个物镜聚焦到全息介质上形成干涉。其优点是两束光共轴，可减弱振动带来的影响。但是比较明显的缺点是无法使用角度相关的复用技术，存储密度难以进一步提升。

紫晶存储抢先布局全息光存储

作为中国光存储行业的领军者，紫光存储将全息光存储作其在光存储领域的最新技术储备和下一代核心产品，通过加大研发投入、引入高端人才，建立了国内外合作研发体系，加快技术开发和落地过程。

紫晶存储选择大力开发同轴全息光存储技术。他们开发的技术具备系统简单，可进行伺服控制和寻址，以及可以避免记录时振动影响的特性，能过更好的实现落地应用。其产业化发展方向主要集中在进一步降低数据存储成本和运维成本，进一步提高存储介质的可靠性和数据安全性。

“全息光存储能够实现超高密度、超快传输、超长寿命的数据存储，能过满足海量数据高效存储需求，被视为下一代光存储介质技术。”倪俊雄博士说“目前紫晶存储已经在实验室中完成光盘存储TB级数据，，刻录技术也进入技术验证阶段。未来投入市场之后，将能够满足更大存储容量、更快读写速度的大数据存储需求。”目前紫晶存储正在大力研制多维调制同轴全息存储介质及设备，存储密度较传统光存储技术、(25Gb/inch2)提高2个数量级以上，研制具有我国自主知识产权的全息存储材料和光盘格式，实现数据掉电保存寿命50年以上。

值得一提的是，作为中国光存储领域的领军者，紫晶存储成立至今的十年当中，坚持自主创新，从底层介质研发做起，一方面不断完善蓝光存储系统及解决方案应用服务，同时不断加大研发力度，投入到下一代光存储技术研发，特别是全新光存储技术的研发当中。作为国内光存储行业的佼佼者，紫晶存储将继续以创新驱动发展，用创新赋能中国存储，以光存储技术助力国家信息战略的实施与发展。