中国科学院：未来产业DNA存储的行业发展潜力（39页）.pdf

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1、1合 成 生 物 学 研 究 所 周 报Weekly Reports of the Institute of Synthetic Biology第一百零一期 2021.07.27未来产业：DNA存储的行业发展潜力iSynBio 战略发展办公室联系人:傅雄飞Email: 崔金明 Email:张鑫卉Email:沈琳、曾钰行业发展概况存储数据量爆发式增长当前数据存储方式的局限性DNA存储的优势基础研究发展底层关键技术DNA测序技术DNA合成技术DNA存储技术DNA存储的市场生态DNA存储的市场规模DNA存储的经济效益解析联盟与项目政府项目产业联盟专利情况产业创新案例DNA数据存储公司IridiaCa

2、talog TechnologiesDNA合成公司DNA ScriptTwist BioscienceMolecular AssembliesDNA测序公司IlluminaOxford Nanopore Technologies公司合作与收购DNA存储已成为最具潜力的数据存储方式参考文献2谷歌每天每秒接收超过63,000个搜索，每天接收多达35亿条搜索请求，WhatsApp 用户每天交换多达650亿条信息，90%的全球电子数据在过去两年产生，并且随着搜索引擎、社交媒体网站、智能汽车和物联网的发展，数据产生的速度正在加快。世界正在产生太多的数据，而存储无法跟进。根据IDC的全球数据圈（Globa

3、l Data Sphere）1预测，2020年到2025年间，全球生成的数据(包括新数据和副本数据)量预计复合年增长率为23%，到2025年达到180 ZB。iSynBio 战略发展办公室联系人:傅雄飞Email: 崔金明 Email:张鑫卉Email:沈琳、曾钰图:2021-2025年全球数据圈预测13iSynBio 战略发展办公室联系人:傅雄飞Email: 崔金明 Email:张鑫卉Email:沈琳、曾钰Gartner（美国咨询公司）此前指出了数据存储可能面临的供需差距，并于此后预估超大规模厂商的存储需求已经超过此前的预估差距，从2013年到2019年需求量以近35%的年复合增长率增长，预

4、计从2020年到2030年年复合增长率可能飙升至50%。图:Gartner市场趋势：不断发展的企业数据需求-多少才能满足14iSynBio 战略发展办公室联系人:傅雄飞Email: 崔金明 Email:张鑫卉Email:沈琳、曾钰纵观历史，存储行业在存储密度、大小和总容量方面呈现出惊人改进。如下图所示，在过去30年间，磁介质存储密度呈增长态势，2019至2029年每单位面积的存储容量平均年复合增长率为34%。数据的爆炸式增长创造了对高效、高密度存储系统的需求，使得当前数据存储行业面临诸多挑战。包括：实物存储介质（磁性材料和半导体材料）的老化、存储维护成本高、存储密度的局限性以及能源效率低下等。

5、当前的存储方式下，存储内容会随时间推移磨损，需要定期检查确保数据完整；硬盘的存储密度增长逐渐放缓，可能已经到达极限，需要新的存储解决方案出现；数据存储的用电量也令人担忧，若能源利用效率得不到持续提高，数据存储用电量到2030年可能增长到全球用电总量的3%至13%。图：两种存储介质面积密度趋势-硬盘和磁带15iSynBio 战略发展办公室联系人:傅雄飞Email: 崔金明 Email:张鑫卉Email:沈琳、曾钰作为存储介质，DNA具有超高的存储密度和稳定性。DNA存储比闪存及磁存储等具有更高的存储密度，有可能比现有闪存最高存储量高出107比特。图：传统存储介质与DNA的体积信息密度比较56iS

6、ynBio 战略发展办公室联系人:傅雄飞Email: 崔金明 Email:张鑫卉Email:沈琳、曾钰图：存储容量的比较1此外，DNA还具有耐久性、维护简单、格式不变（分子结构稳定）、能效性高以及额外成本低的优质特点，这使得作为介质的DNA可以在室温下稳定存储信息数百年，无需任何能量消耗，几乎不耗电，且不需维护，存储成本极低，是大规模信息存储的理想选择。知名IT研究与顾问咨询公司高德纳（Gartner）发布对2021年IT产业的发展展望2，表示到2024年，为应对呈指数级增长的数据，30%的数字业务将尝试DNA存储服务，且现有的存储技术势必无法处理届时的数据体量。220年10月，美国半导体行业