【老牌磁帶技術與新興儲存媒體同步出擊】長期歸檔儲存媒體新進展

數位資料的基本特性之一，是存取機率隨著時間而遞減，當資料產生過後3、4個月，便很少會再被存取，但這些資料往往仍需繼續保存一段很長的時間，以備不時之需，這便形成長期靜態保存資料的歸檔或冷儲存（Archive/Cold Storage）應用。

隨著企業IT資料量持續膨脹，也帶來歸檔／冷儲存需求的增加，絕大多數的企業資料，最終都會以歸檔／冷儲存形式保存，這也促成近年來歸檔儲存技術與儲存媒體的興盛發展。

目前最重要的歸檔儲存媒體，仍是歷史悠久的磁帶，但一系列新興儲存媒體技術，包括玻璃光學儲存、全像（holography）儲存，以及DNA儲存，試圖以更高的容量、更低的使用成本為訴求，角逐長期歸檔儲存應用市場。

我們曾在今年1月的技術專題《新興長期儲存媒體技術大盤點》，檢視各式新興歸檔儲存媒體的發展情況，稍早也在7月初的技術專題《LTO-10磁帶產品問世》，介紹新問世的LTO-10磁帶規格與相關磁帶設備產品。

不過，在此之後，從磁帶到各式新興長期儲存媒體，又陸續出現重要的新訊息與新發展。

LTO磁帶的新發展

LTO與IBM 3592系列並列為當前2大活躍中的磁帶規格，相較於IBM專屬的3592磁帶規格，開放規格的LTO使用更為普遍。

今年5月，LTO聯盟發表了最新一代的LTO-10規格，主要磁帶設備供應商也同步推出支援LTO-10的磁帶匣、磁帶機與磁帶櫃產品。如同我們上個月技術專題中提到的， LTO-10這一代規格的更新，有著許多爭議，包括容量提升幅度不如預期，傳輸效能未有任何進步，且放棄向下相容性等，恐怕會給LTO-10的推廣造成一些障礙。

撇開LTO-10規格的爭議，到了7月下旬，HPE、IBM、Quantum等LTO技術供應商（LTO Program Technology Provider Companies，TPC），發布LTO磁帶媒體（磁帶匣）銷售的好消息——LTO磁帶出貨容量終於徹底擺脫疫情以來的陰霾，恢復正常成長。以2.5比1壓縮後的容量計算，2024年的LTO磁帶出貨容量達到創紀錄的176.5　EB，較2023年成長15.4%。

隨著企業IT產生的資料量持續增加，用於保存歸檔資料的LTO磁帶出貨容量，理應隨著時間推移而持續提升。但不幸的是，過去6、7年來，偏偏發生兩次「人禍」的干擾，導致LTO磁帶出貨容量兩度不進反退。

首先是2018年，因LTO磁帶匣2大製造商Fujifilm與Sony之間的專利訴訟，LTO-8磁帶匣的供應一度陷入癱瘓，導致該年LTO磁帶出貨容量較前一年下滑10%以上。

2019年LTO磁帶出貨容量回到正常成長，但2020年又因新冠疫情而重創，下滑將近10%。2021年情況好轉，還因用戶補償性採購而出現40%高成長，然而2022與2023年分別只增加0.5%與3.14%，近乎停滯。到了2024年，LTO磁帶出貨容量終於恢復15.4%成長，雖然增長幅度還不及2010年代早期，但算是較平穩的增長，LTO供應商將此歸因於AI/ML技術的應用，帶來非結構化資料歸檔應用高速增加所致。

我們預期，直到玻璃光學儲存、全像儲存等新一代光學儲存技術能夠產品化之前，磁帶在歸檔儲存媒體領域的地位，依舊無可動搖。即便用戶對LTO-10的規格有疑慮，但短期內還沒有其他替代選擇，最終還是必須接受，LTO磁帶出貨容量也將繼續維持成長。

 LTO磁帶出貨恢復正常增長 

LTO聯盟7月下旬發布2024年磁帶出貨報告，顯示LTO磁帶出貨容量已徹底脫離疫情影響，恢復正常成長。我們還注意到各大磁帶耗材網站都已經開始銷售最新的LTO-10磁帶匣，可望持續推動LTO磁帶出貨容量增長。圖片來源／tapeandmedia.com

玻璃光學儲存新進展

玻璃光學儲存是傳統光學儲存的進化，同樣都是利用雷射在儲存媒體蝕刻紀錄資料，但改以石英玻璃取代聚合物作為資料載體，從而獲得更寬廣的環境承受能力，以及更高的儲存密度。

目前最成熟的玻璃光學儲存技術，是德國新創廠商Cerabyte的奈米陶瓷塗布玻璃儲存技術（ceramic-coated glass storage），以及微軟與南安普頓大學在Project Silica計畫，合作發展的矽玻璃儲存技術（silica glass）。

其中Project Silica方面已許久沒有透露具體的技術進展訊息，也未有提出產品化規畫，過去兩三年來都只有推廣形式的訪談新聞。

在Cerabyte方面，自2023年底展出原型系統後，過去1年半以來沒有發表新的技術訊息，主要致力於尋求合作與募集資金，並取得相當的成果，在2024年先後加入主動歸檔聯盟，成立美國據點，並獲得快閃儲存廠商Pure Storage，以及歐洲創新理事會（European Innovation Council）資助。

當時間進入2025年後，Cerabyte又在3月與5月獲得美國IQT（In-Q-Tel）基金與硬碟大廠WD的投資，在4月底的OCP EMEA大會中，他們也進行玻璃儲存媒體極端耐久性公開展示測試，然後在7月初的慕尼黑A3 Tech Live活動中，發表新的產品發展路線圖。

Cerabyte的路線圖以2025/2026年為起點，這時候的先導試驗系統將有每機櫃1 PB容量，起始存取時間90秒，傳輸率100 MB/s，接下來的5年內，將經歷3次技術迭代更新，在2029/2030年實現每機櫃100 PB資料，起始存取時間低於90秒，傳輸率超過2 GB/s。

相較於Cerabyte在2年前於SNIA SDC大會發表的產品路線圖，2025年這份路線圖的最終目標維持不變，都是在2030年以前推出100 PB等級大規模系統，但中間的更新迭代時程放慢1到2年，顯得比較現實合理一些。

Cerabyte進一步表示，這5年之間，他們系統的總體持有成本，將從目前的每PB每月大約7千到8千美元，降到6至8美元，較硬碟與磁帶更便宜（Cerabyte資料顯示，同樣條件下的硬碟持有成本約為數百美元，磁帶為數十美元），比起微軟 Project Silica、Holomem的全像儲存與DNA儲存等競爭者，Cerabyte則宣稱他們的存取速度更快，每TB容量成本也更低。

我們認為，考慮到Cerabyte不像Project Silica有資金雄厚的微軟作為靠山，因此積極募資與合作是在情理之中，該公司過去1年多以來，已獲得超過1千萬美元的投資，顯示各界頗為看好他們的技術。而這兩年將是Cerabyte的關鍵時期，該公司能否準時推出1PB等級的第1代先導試驗系統，將影響該公司能否繼續獲得資金支持，以及最終產品化的實現與否。

 Cerabyte玻璃陶瓷儲存新進展 

上圖為Cerabyte在2025年5月OCP歐洲大會中，公開展示其玻璃陶瓷儲存片耐久性，長時間置於高溫沸水仍不受損。下圖為該公司2025年7月中發表的新版路線圖，與舊版相比，起點與最終目標維持不變，但中間的產品更新迭代過程，進度略為放慢1到2年。圖片來源／Cerabyte

全像儲存技術新進展

在2000年代初期，全像儲存技術曾頗獲看好，先後有InPhase、Polaroid、Optware等廠商投入，不過，自2000年代中期以後，全像儲存技術就陷入沉寂，直到2020年代，才又有英國新創廠商HoloMem重拾這個領域的發展。

我們在今年初的報導中提到，HoloMem曾在2024年中宣稱，可望在該年年底前推出原型系統，但直到2025年初仍未兌現這個承諾。然而，遲到總比不到的好，該公司終於在7月中旬展出原型系統HoloDrive，並揭露更多技術細節。

HoloMem的全像儲存匣採用與LTO磁帶匣相同的外型、卷軸與帶狀儲存媒體構造，差別在於，HoloMem的儲存帶是由光敏感聚合物製成。HoloDrive則是一臺2U設備，內含的組合式讀寫站，可透過數位鏡裝置（Digital Mirror Device，DMD）與雷射光源來讀寫全像儲存匣。

利用雷射與透鏡將編碼後的訊號光束，與參考光束一同照射感光的儲存媒體，儲存媒體被照射後形成體素（Voxel），進而構成3度空間的全像圖像，藉此記錄資料。優勢在於可透過不同雷射光譜構成的多個存取通道、在儲存媒體的同一體積空間媒體之中記錄資料，從而獲得極高的資料儲存密度，只要倍增存取通道，就能倍增容量。

HoloMem創辦人蓋爾（Charlie Gale）解釋該公司的概念，是源自他在戴森任職時開發的多重全像圖安全標籤貼紙。比起Cerabyte、Project Silica等玻璃光學技術，必須使用高能雷射才能在極耐侵蝕的玻璃或陶瓷材料上記錄資料，HoloMem所使用的感光聚合物材料，只需使用廉價的脈衝雷射二極管就能寫入，能量差了3個數量級。

而他們使用的感光材料也已在汽車行業普遍使用，將乳膠形式的感光材料塗布在兩層透明PET塑膠層之間，構成帶狀的儲存媒體，這種材料十分堅固，能承受攝氏零下40度到160度的極端溫度，且不受電磁脈衝影響。相較於內含將近1,000公尺長磁帶的磁帶匣，HoloMem全像儲存匣只含有100公尺長的儲存帶，但儲存容量更高，該公司給了200TB的具體數字，超過剛發表的LTO-10磁帶6倍以上，也能支援WORM一寫多讀功能。

透過韌體層模擬，HoloDrive可以模擬LTO磁帶機運作，從而相容於現有的歸檔系統，HoloMem的全像儲存匣也採用LTO磁帶匣的形式，所以整套設備可以看做LTO磁帶裝置的全像光學技術版本。

HoloMem曾在2023年獲得英國研究與創新基金資助，然後在今年與資料中心顧問公司TechRe合作的HoloDrive計畫，又獲得英國創新局資助，TechRe預定在其資料中心測試HoloDrive原型系統。HoloMem目前也與歸檔儲存設備廠商QStar合作，將其HoloDrive裝置整合到QStar的Archive Manager，以及Global ArchiveSpace產品中。

 HoloMem的全像光學儲存原型 

7月底，HoloMem發表其HoloDrive全像光學儲存裝置與儲存匣的原型，採用類似LTO磁帶匣的構造，但是，儲存容量相較於最新的LTO-10，提高了6倍以上。圖片來源／HoloMem

DNA儲存技術新進展

憑藉高儲存密度、易於長期穩定保存，保存與存取耗能少等特點，從美國、歐洲到中國，有多個研究機構與新創廠商投入DNA儲存技術的開發，在商業化應用方面，WD、微軟、Twist Bioscience與Illumina在2020年底成立DNA資料儲存聯盟（DNA Data Storage Alliance），共同推動商用化DNA儲存生態系的發展，迄目前為止已有超過40家廠商加入這個聯盟。

在實際的產品與服務方面，DNA資料儲存聯盟成員之一的法國新創廠商Biomemory，2022年提出DNA碟（DNA Drive）與DNA儲存伺服器概念，2024年初推出試驗性質的小容量DAN儲存應用服務，還宣稱預定2026年推出資料中心級，100 PB容量的DNA儲存設備Biomemory Prime。

今年1月，DNA儲存技術開發商Catalog，利用其DNA編碼技術推出1本以DNA形式記錄內容的數位書籍，在鋼製膠囊內以核苷酸（nucleotide）記錄240頁、481,280bytes資料，藉此展示其DNA編碼技術。

到了5月，DNA資料儲存聯盟創始成員之一的Twist Bioscience，將其DNA儲存業務分拆到新成立的Atlas Data Storage，由前Nimble Storage（已為HPE併購）聯合創辦人Varun Mehta領導，將致力於開發橫跨不同層面（End-to-End）的DNA儲存，並宣稱已獲得1.55億美元融資。這也讓Atlas Data Storage，與Biomemory、Catalog，並列為3家主要的商用化DNA儲存技術開發商，不過，除了技術展示性質的產品，如Biomemory的小容量DAN儲存應用服務，Catalog的DNA數位書籍，DNA儲存尚無實際的商用案例。

想要更全面了解DNA儲存發展的機會與挑戰嗎？在6月底，DNA資料儲存聯盟發布報告《DNA資料儲存技術評論》（DNA Data Storage Technology Review），介紹DNA儲存運作原理，以及優勢外，也解釋DNA儲存商用化面臨的主要障礙。

這份報告列出DNA儲存技術的5項挑戰，包括：資料吞吐量、總體持有成本、儲存媒體耐久性與資料保留、生物安全與資料安全，以及標準化，而其中最根本的挑戰是資料吞吐量。

DNA資料儲存聯盟指出，相較於基於電磁運作的現有IT儲存，DNA儲存是依靠較緩慢的化學反應來運作，以致資料吞吐量遠低於現有IT儲存，寫入100MB資料需要1天之久。不過，仍可透過平行存取架構改善，他們預期3到5年內便會出現實際應用案例。

 DNA儲存的資料寫入吞吐率需克服效能障礙 

DNA儲存實用化的根本障礙，在於資料吞吐率過慢，寫入100MB資料需要1天時間，吞吐率不到磁帶、硬碟的萬分之一，但是，未來可望透過平行運作的架構來改善存取效能。資料來源：DNA Data Storage Alliance

挑戰磁帶的時候尚未來到

檢視當前的儲存媒體技術發展後，我們認為儘管新推出的LTO-10磁帶規格有些讓人失望，但新興儲存媒體近期仍難以威脅磁帶的地位，然而，2030年之後就很難說了。

至於在各式新興歸檔儲存媒體方面，如同2025年初我們綜合整理的情況，我們依舊認為Cerabyte的玻璃陶瓷光學技術最被看好，DNA儲存距離商用化仍有相當長的距離，不同的是全像儲存有異軍突起之勢。

Cerabyte除了已推出原型系統，也發布具體的產品發展時間表。但HoloMem的全像光學儲存則有著讓人驚喜的發展，不僅推出HoloDrive原型裝置，而且從讀取機構到儲存媒體，都是基於成熟、低成本的現成材料與元件，不像Cerabyte需要較高門檻的光學機構與全新的媒體材料，有著後來居上的可能性，但Holomem至今仍未能發表具體的產品開發時程，以致產品實用化情況存有些許疑慮。

另外我們還可注意到，Cerabyte與HoloMem的技術雖然各自基於完全不同的運作機制，但原型系統都是仿照既有LTO磁帶設備而設計。

Cerabyte的玻璃陶瓷儲存匣外型規格十分類似LTO磁帶，其儲存匣的存放與機械搬運存取機構，也類似現有的磁帶櫃。而HoloMem的全像儲存匣機構與規格更完全參照LTO磁帶匣，其HoloDrive存取裝置甚至還能模擬LTO磁帶機。

而這樣的發展路線，也顯露出兩家廠商讓其產品融入既有磁帶歸檔環境的企圖，便於日後導入用戶環境。