北京英盘数据存储科技有限

公司

面向冷数据存储的

玻璃光盘项目

程鹏 13701155044

➢ 项目简介

➢ 背景及意义

➢ 玻璃光盘存储技术原理

➢ 玻璃光盘的优势

➢ 目前进展情况

➢ 未来五年计划

➢ 市场前景分析

➢ 研发团队带头人

玻璃光盘存储技术是利用飞秒激光将数据写入到高纯度二氧化硅晶体中，具有存储密度高、存

储寿命长等显著优势，是存储领域公认的新一代光存储技术。玻璃光盘存储容量可达PB级，存储

寿命超过百万年，能够有效缓解冷数据存储的瓶颈问题，为人类文明信息的永久保存提供了一种

新的解决方案。

1 项目简介

2 背景及意义

冷数据：指活动不频繁、不会被经常访问，

但仍然需要长期保存的数据 。根据被访问的频度

不同，数据可以被分为“热数据、温数据、冷数据”

三种类型 。数据集合中通常有高达80%的部分属

于不常被访问的冷数据 。

然而，冷数据并非失去价值。大数据、人工智能等新兴业务对海量冷数据进行检索和挖掘

的需求依然存在而且日益迫切。 从2018年到2025年，全球数据将从32ZB 增长至175ZB，而中国

增长最快，将从7.6ZB增至48.6ZB，占全球28%的比例，其中大部分属于冷数据。目前数据中心

中存储的数据大部分也属于冷数据。

2 背景及意义

冷数据存储：目前数据中心的主流存储方案是电、磁、光混合存储，冷数据最终存储载体包括光

存储介质（蓝光光盘）、磁带、胶片等。

（一）数据的长期保存还缺乏有效的存储载体：

目前，磁、电存储寿命为10-20年，档案级蓝光光盘的寿命为50~100年，与“永久保

存”的期望相差甚远。将人类文明成果长期保存、留给子孙后代是人类的梦想。目前全

世界图书馆的资料数据量超过100PB。中国天眼每年产生的数据量为20PB，为其配套建

设的数据中心容量为100PB，仅能保存5年的资料，而银河系的直径约20万光年，对于

天文观测而言，观测数据的保存年限应该是以万年为单位。目前全世界在轨运行的遥

感卫星超过600颗，每颗卫星每天产生的遥感数据约1TB。全世界每年产生的气象数据

接近PB级。此外还有非物质文化遗产、文物数字化产生的海量数据。这些数据均需要

长期甚至永久保存。 2017年北极世界档案馆正式建成，能够以胶片方式保存信息超过

500年，但还远不能满足要求。玻璃光盘具有保存寿命长的优点，是目前公认的长寿命

保存载体，理论估算的寿命超过100亿年，俄罗斯研究机构估计其寿命大于100万年。

因此推动玻璃光盘的实用化将为人类文明的永久保存提供一种有效的解决方案。玻璃

光盘有望在今后数十年内独占数据永久存储的市场。

2 背景及意义 冷数据存储面临的瓶颈问题

（二）存储密度与爆发式增长的数据量之间的矛盾凸显

目前，磁-光-电介质存储容量的增速明显赶不上数据爆发式的生成速度。有统计表明，目前全球

90%的应存数据没有得到保存，造成信息的丢失和浪费。作为冷数据存储主要载体的胶片、磁带、蓝

光光盘，受技术体制限制，存储密度已无太多潜力可以挖掘。玻璃光盘基于三维、多维存储的技术路

线，无需单独保护和支撑结构，能够显著提高有效存储密度，预计单盘存储容量可达PB级，比现有蓝

光光盘提升2-3个数量级。

2 背景及意义 冷数据存储面临的瓶颈问题

（三）光存储产品急需国产化，以应对现实的国外信息安全威胁

目前冷数据存储的光存储设备采用的均是蓝光光盘设备。蓝光存储的国际标准规格主要由飞利

浦、索尼、松下等海外巨头制定推广，绝大部分技术专利和产品规格被上述企业控制。我国在

CD/DVD技术时代已经处于落后状态，同时蓝光存储（BD）技术起步晚，导致大陆地区厂商在国际标

准和专利方面缺少话语权。在产业化方面，BD-R按照存储容量可以分为25G、50G、100G、200G、

300G等，目前海外厂商在大容量BD-R产业化方面发展领先，以三菱、松下、索尼等日本厂商为代表，

拥有100G以上大容量存储的BD-R产业化生产线。国内厂商能够成熟量产的BD-R容量为25G。国内档

案级蓝光光盘设备每年销量约10-15亿元。我国档案系统使用蓝光光盘作为备份手段，存在巨大的安

全隐患。玻璃光盘采用与蓝光光盘截然不同的技术体制，可有效规避专利保护，商业化后可形成对

蓝光光盘的国产化替代。

2 背景及意义 冷数据存储面临的瓶颈问题

基于飞秒激光双光子、多光子吸收原理，通过紧聚焦飞秒级超短脉冲激光得到具有超高能

量密度的焦点，在微/纳米级尺度下与石英玻璃发生非线性相互作用，诱导材料介质内部的局

部“改性”和“成型”，引起光学材料本身的相变和结构变化，从而形成可以记录数据的微细点位，

实现在介质内部的信息写入。

3 玻璃光盘存储技术原理

4

1）玻璃材质稳定，非常适合于长期存储：

无机介质+物化稳定+内部写入=超长寿命。玻璃可承受浸泡、煮沸、烘烤、微波

加热、电磁辐射和多数自然环境威胁。研究表明，玻璃光盘在室温寿命几乎无限

（190℃时138亿年）。

2）存储密度高：采用光学透明材料，有利于实现多层、多维的写入，存储密度可

达PB级。

3）总体技术相对成熟，产业化落地前景明朗。

玻璃光盘的优势

1）研制了KB级玻璃光盘样机，实现了在玻璃光盘内部60KB容量的多层信息存储。

2）在玻璃光盘内制作了全球最小尺寸二维码，获得吉尼斯世界记录认证。

3）申请了四项发明专利，其中三项已获得授权。

6）完成了MB级样机方案设计、关键技术验证及主要部件的选型订货。

7）开展了GB级方案设计及部分技术摸底测试，单点写入大小可小于500纳米。

5 目前进展情况

在高纯度玻璃内部以微缩图案和数字编码两种形式成功多层写入了3万

余字的共产党宣言。根据文献检索，未见类似报道。

5 目前进展情况

6 未来五年计划

文档信息长期保存 影音数据长期保存 数据中心容灾备份

基于信息编码的数字化记录

月球数据存储

KB MB GB TB~10TB

基于转台扫描的

多层直写技术

基于纳米光栅的

多维光存储技术

基于荧光纳米晶体的

超容量光存储技术

基于微缩影印的图像化记录

2023 2024 2028

100TB~PB

2025

1）冷数据存储市场巨大，增长迅速：全球数据圈（每年被创建、采集或是复制的数据集合）将从2018

年的32ZB增至2025年的175ZB，增幅超过5倍。中国数据圈预计增速最为迅速，2018年中国数据圈规模

7.6ZB，占全球比例为23.4%，预计到2025年将增至48.6ZB、占比27.8%，中国届时将成为全球规模最大

的数据圈。海量的数据蕴含着巨大的开发和应用价值，将数据转化成有价值的数据资产并通过技术手段

低成本长期保存具有广泛的需求。根据2020年4月发布的《中国企业级外部存储市场季度跟踪报告》显

示，中国企业级外部存储市场规模在2019年第四季度达到13.2亿美元，2019年全年销售额突破40亿美元，

达到40.1亿美元，整体相比2018年增长了16.8%。

2) 政策导向利好：我国关于数据中心、数据

存储领域的相关政策正处于密集出台期。2021年，

中国数据中心市场收入达到1500.2亿元，较上年增

加332.7亿元，同比增长28.5% 。

7 市场前景分析

冯卫华 ：董事长，国防科技大学情报学专业博士，国家大数据分析领域专家。

程 鹏 ：法人，总经理，原云网科技公司总经理，长期从事大数据应用行业。

杨 俊 ：技术总监，负责系统总体论证与方案设计，国防科技大学信号与信息处理专业博士，

长期从事光学系统设计、图像信号处理领域的科研工作，先后论证、主持了多项重

大国家科研项目，具有丰富的研发经验。

8 研发团队带头人

希望能够携手同行，努力实现人类文明信息

永久保存的伟大梦想！