微软Project Silica玻璃存储技术取得重大进展

微软Project Silica技术回顾显示，该项目代表了连接当前存储限制和未来归档需求之间最有前景的解决方案。

Project Silica是微软开发的机器人归档库系统，使用激光写入的高容量玻璃片，采用多层、多级数据编码方案。

微软高级技术顾问Mahabir Bisht在9月份写道："微软的Project Silica代表了归档存储技术的范式转变，利用飞秒激光刻写石英玻璃，能够存储数千年的数据，同时在密度和环境可持续性方面优于现有的磁性和光学存储解决方案。"

归档数据存储的替代方案包括硬盘驱动器、磁带、传统光驱以及全息和先进光学技术。

Bisht认为硬盘存在问题："现代硬盘面临着限制其归档实用性的根本物理限制。"他也批评磁带："虽然磁带存储技术已经显著发展，但面临几个根本性挑战。"这些挑战包括缓慢的顺序访问速度、仅追加架构、介质降解，以及带有复杂机器人系统的磁带库需要维护开销。

DVD-蓝光系列的光盘"面临长期归档的固有限制"，包括化学降解、格式过时和容量限制。

全息和先进光学技术"面临实际挑战"，这些挑战是材料科学限制、系统复杂性，以及高容量潜力的读写速度缓慢。

这使我们谈到Project Silica，这是一个使用先进机器人技术和高容量先进光学技术玻璃片的复杂库系统。

成本是一个问题，主要是飞秒激光器，它"在大约100飞秒（10^-13秒）的脉冲持续时间下运行，每平方厘米产生超过太瓦的峰值功率。这种极端强度使非线性光学相互作用能够在玻璃矩阵内产生局部等离子体形成，而不影响周围材料。"

Bisht说："目前的飞秒激光系统成本数十万美元"，并且"需要复杂的维护和校准"。

记录方法涉及多层三维体素结构和多维编码，提供非常高的容量："一片DVD大小、两毫米厚的玻璃片能够存储超过七太字节的数据...考虑到完整厚度利用时，这相当于每平方英寸约1.75太字节，代表了对传统光学介质的重大进步。"

读取数据也需要先进技术："Project Silica的读取过程涉及复杂的光学显微镜结合机器学习算法。"

写入性能较慢："由于飞秒激光定位和脉冲传输所需的精度，当前的写入过程本质上比传统存储慢。写入速度以兆比特每秒计算，使该技术适用于写一次、读多次（WORM）应用。"

Bisht指出："缓慢的写入速度使Project Silica不适用于需要频繁数据更新或高吞吐量写入的应用。"

读取性能也不是很好："读取涉及光学显微镜扫描，提供可预测但有限的吞吐量。光学读取和AI处理的并行特性为性能优化提供了潜力。"

但是，与磁带不同，Project Silica确实提供随机而不是顺序访问，这本质上更快。

玻璃介质"可能在不降解的情况下持续数千年"，且与磁带不同，不需要受控环境。

玻璃介质"可能在不降解的情况下持续数千年"，且与磁带不同，不需要受控环境。

Project Silica具有"高初始成本...主要由飞秒激光系统和精密光学设备驱动"。随着制造规模和技术成熟度的提高，这些成本应该会随着时间的推移而降低。它减少了持续的电力需求，不像传统归档系统，不需要定期介质迁移，因此随着时间的推移，其成本应该低于传统归档系统。

他认为Project Silica很好地适合文化遗产保护、科学数据归档、法律数据保留的监管合规以及灾难恢复等需求。

总体而言，Bisht认为："作为一项新兴技术，Project Silica需要进一步发展以实现商业部署、标准化和生态系统发展。"同时："高资本需求可能将采用限制在超长期存储证明投资合理的应用中。"

未来发展将包括激光系统成本降低、更快的读取系统、与现有归档管理软件集成、综合元数据系统、行业标准化以及供应链发展。

Bisht预见：

近期发展（2025-2027）增加容量和速度，

中期创新（2027-2030）改进编码（全息？）并拥有更集成的系统，如基于云的玻璃存储服务，

长期愿景（2030+）将容量扩展到每个玻璃单元多个PB，超快数据访问和自组织存储。

潜在的Project Silica采用时间线：

2025-2027：专门应用的试点部署 - 政府国家档案和情报机构、大规模科学研究数据保存、娱乐业母版存储，

2027-2030：企业归档的商业可用性

2030-2035：在数据中心环境中广泛采用

2035+：消费者应用和普遍部署

Bisht总结："被动存储的环境效益，结合超长寿命和高密度，为需要扩展数据保留的应用提供了引人注目的总拥有成本优势。随着我们每年将生成大量175泽字节的数据，对可持续、长期存储解决方案的需求变得越来越关键。"

但是："虽然当前在写入性能和初始成本方面的限制带来了近期挑战，但该技术的发展轨迹表明在解决日益增长的全球归档存储需求方面具有巨大潜力。"

并且："随着技术的持续发展和成本的降低，它代表了连接当前存储限制和未来归档需求之间最有前景的解决方案。"

评论

Project Silica已经是一个由微软资助、持续8年的科学、光学工程和机器人技术研究项目。任何商业回报都不会在2027-2030年期间之前发生，微软可能通过提供使用该技术的Azure云数据归档服务成为该技术的潜在消费者。飞秒激光器必要的成本降低不在微软的控制范围内。读取速度的必要增加可以通过并行化来帮助，但写入速度加速似乎更困难。

生态系统和供应链发展可以通过微软与现有机器人磁带库系统供应商（如Quantum或Spectralogic）的合作来协助。

总体而言，Project Silica似乎正处于其基础研发阶段的末期，准备进入后原型、初始试点生产。它可能面临来自Cerabyte等公司的竞争，这肯定会影响微软继续商业化的决定。

Q&A

Q1：Project Silica是什么技术？它有什么特点？

A：Project Silica是微软开发的玻璃存储技术，使用飞秒激光在石英玻璃上刻写数据，采用多层、多级编码方案。其特点是能够存储数千年而不降解，密度极高，一片DVD大小的玻璃片可存储超过7TB数据，且不需要受控环境。

Q2：Project Silica什么时候能商用？成本如何？

A：预计2027-2030年期间开始商业部署，2030-2035年在数据中心环境广泛采用。目前主要成本来自飞秒激光系统（数十万美元），随着制造规模扩大和技术成熟，成本将逐步降低。虽然初始投入高，但长期运营成本较低。

Q3：Project Silica有什么限制？适用于哪些场景？

A：主要限制是写入速度慢（以兆比特每秒计算）和初始成本高，更适合写一次读多次的应用。最适合文化遗产保护、科学数据归档、法律合规数据保留和灾难恢复等需要超长期存储的场景，不适合频繁更新数据的应用。