【導語】生成式人工智能迅猛發展，全球數據呈爆發式增長，其中近80%為需長期保存的冷數據，傳統存儲方式麵臨壽命、容量和功耗等挑戰。在此背景下，玻璃存儲憑借飛秒激光雕刻微納結構實現超高密度、超長壽命存儲的優勢嶄露頭角，正從實驗室走向小規模落地，雖麵臨成本、讀寫速率等瓶頸，但未來有望成為下一代冷數據歸檔的理想方案，改變數字記憶存儲守護方式。

隨著生成式人工智能的迅猛發展和萬物互聯時代的到來，全球數據正以前所未有的速度爆發式增長，國際數據公司（IDC）預測，2025年全球數據總量將突破180ZB，相當於把人類曆史上所有印刷書籍的數據量放大1000 倍。根據權威機構預測^[1]，全球每年產生的數據中接近80%為冷數據，雖然平時幾乎不訪問，但卻需要長期安全穩定保存，例如科研數據、法律文件、醫療記錄、曆史資料、天文觀測數據、氣候變化、影像資料等。在AI+時代，冷數據的價值得到前所未有的重視，為滿足穩定存儲和成本控製的需求，各大企業紛紛開始關注冷數據存儲技術，磁帶在冷數據存儲領域具有複興趨勢。但隨著數據總量的爆發增長磁帶、硬盤等存儲方式逐漸顯現出在壽命、容量和功耗方麵的力不從心，如何讓這些數據安全穩定保存，成為信息社會的重要課題。在眾多新技術中，一種看似低調卻前景廣闊的方案正嶄露頭角——玻璃存儲。它利用飛秒激光在石英玻璃內部刻寫微納結構，實現超高密度、超長壽命的數據保存(cún)，被(bèi)業(yè)界(jiè)譽(yù)為(wèi)“寫(xiě)一(yī)次(cì)、保(bǎo)存(cún)萬(wàn)年(nián)”的(de)冷(lěng)數(shù)據(jù)歸(guī)檔(dàng)新(xīn)路徑。

圖(tú)1 玻璃存儲示意圖

1、冷數據的存儲焦慮

根據國家數據局發布的《全國數據資源調查報告（2024年）》：2024年全國年度數據生產總量已達41.06ZB，同比增加25%，人均年度數據生產量約31.31TB。真正被有效存儲的數據僅占總數據生產量的5.09%，而其中接近80%為冷數據，並且一年內訪問次數為零的數據占比高達38%。這些冷數據既是人類文明的記錄，也是信息化時代的寶貴資源，對於國家的競爭力和安全具有重要支撐保障作用。

傳統的冷數據存儲方式有閃存（flash、SSD等）、機械硬盤以及光盤等，但在長期存儲能力和成本控製等方麵正麵臨多重挑戰。一是現有商用閃存和機械硬盤使用壽命隻有5年左右，需要定期更換，頻繁的數據遷移不僅顯著增加冷數據長期保存的總體成本，也帶來數據丟失和安全隱患。二是傳統藍光光盤仍采用二維存儲方式，單片容量難以突破TB級，在麵對動輒PB乃至EB級別的冷數據時，勢必導致機房空間占用和維護成本大幅增加。三是存儲能耗正成為製約大數據可持續發展的主要瓶頸。國際能源署預測，到2030年全球數據中心電力需求將增加一倍以上，相當於全球總用電量的近3%，除了算力的功耗外，存儲的功耗也是各大企業必須重點考慮的重要因素之一。

2、玻璃存儲揭秘：用光刻下萬年的記憶

玻璃存儲的核心技術原理是利用飛秒激光在石英玻璃內部進行雕刻，形成叫做體素的微納結構單元。體素可視為三維空間中的像素，不僅具有明確的空間坐標（X, Y, Z），還能通過激光調控其內部結構的方向性和光學特性，從而在同一個體素中承載多個比特的信息。

圖2 基於飛秒激光的多維光存儲

寫入過程中，飛秒激光以極短的脈衝寬度（約10⁻¹⁵秒）聚焦於玻璃內部，在不破壞材料整體結構的前提下，誘導出局部永久性的納米級變化。這些體素(sù)在(zài)玻璃塊中可被精確排列為不同層級和角度，實現極高密度的信息存儲。單個體素可攜帶約3 bit 信息，整體理論容量可達百TB 級/英寸³，遠超藍光盤、磁帶等傳統冷存儲介質。

更重要的是，玻璃本身極(jí)其(qí)穩(wěn)定(dìng)，對(duì)高(gāo)溫(wēn)、水(shuǐ)浸(jìn)、電(diàn)磁(cí)脈(mài)衝(chōng)等(děng)極(jí)端(duān)環(huán)境(jìng)具(jù)有(yǒu)天(tiān)然(rán)防(fáng)護(hù)能(néng)力(lì)，實(shí)現(xiàn)萬(wàn)年(nián)以(yǐ)上(shàng)壽(shòu)命(mìng)幾(jǐ)乎(hu)沒(méi)有(yǒu)衰(shuāi)減(jiǎn)，是(shì)麵(miàn)向(xiàng)未(wèi)來(lái)海(hǎi)量冷數據歸檔的理想介質。憑借寫一次、永久保存的特性，玻璃存儲被視作未來數字資產安全與綠色管理的重要基礎設施。

3、國內外進展：從概念到樣機的加速跑

玻璃存儲正從實驗室走向小規模落地。微軟在2023年發布了Project Silica雲歸檔存儲原型，用石英玻璃構建高可靠、可持續的長期存儲平台，當前樣機已實現TB級寫入，讀取端借助偏振顯微鏡和機器學習解碼數據；德國Cerabyte公布了玻璃存儲的商業化路線圖，首個Demo樣機單櫃容量1PB、讀寫帶寬100MB/s，預計2025年推出本地部署升級版，2026–2027年進入雲存儲場景，目標2030年達到60–100PB/櫃、帶寬超2GB/s。

國內在玻璃存儲領域也取得突破性進展：通過獨立技術路徑，在2mm厚的石英玻璃盤中完成了400層、總容量4TB的樣片刻寫實驗，原始誤碼率低於1%，理論支持擴展至1000層、單片容量上(shàng)限(xiàn)可(kě)達(dá)360TB，配(pèi)套(tào)的(de)數據讀取和寫入設備均具備兆字節每秒量(liàng)級(jí)的(de)原(yuán)始(shǐ)速(sù)率(lǜ)，支(zhī)持(chí)多(duō)種(zhǒng)高(gāo)速(sù)接(jiē)口(kǒu)，適(shì)合(hé)實(shí)際(jì)應(yīng)用(yòng)場景。可以看到，無論國內外，玻璃存儲正加速從概念驗證邁向糖心APP官网进入化。

4、挑戰與未來趨勢

當前玻璃存儲瓶頸主要體現在三方麵：一是飛秒激光器、納米級三維定位平台等關鍵設備價格高，占整機成本近六成，總擁有成本在可預見時期仍高於磁帶；二是現階段寫入速率偏低，尚無法與主流磁帶比肩，難以支撐海量數據的高效注入；三是現階段數據讀取時間仍然較長，例如微軟Project Silica在評估中設定的服務等級目標（SLO）為約15小時內完成歸檔數據的讀取，這種長時延是未來需要突破的關鍵難點之一。

不過，隨著關鍵設備的小型化和成本下降、讀寫入速率的提升，玻璃存儲未來有望在金融、醫療、科研、通信等對數據合規與可追溯性要求高的行業得到應用，未(wèi)來有望拓展至更多行業，實現寫一次、保存萬年的願景。它不僅是一條新的技術路徑，也有望成為未來數字社會在安全、長久的數據保存方麵的重要選擇。

5、結語

隨著全球冷數據規模持續邁向百澤字級別，玻璃存儲以其超長壽命、超高密度、超低能耗的獨特優勢，正逐步成為下一代冷數據歸檔的理想方案。在開放與安全、效率與成本之間找到平衡，抓住深冷數據應用的先發機會，有望推動這一技術從實驗室走向社會，真正改變糖心免费视频存儲和守護數字記憶的方式。

作者：羅文睿、劉文濤

單位：中國移動研究院