HDD可能會(huì)在2028年告別歷史舞臺(tái)?

“SSD（固態(tài)硬盤(pán)）取代HDD（機(jī)械硬盤(pán)）時(shí)機(jī)已經(jīng)到來(lái)?！敝袊?guó)工程院院士倪光南在近期的一場(chǎng)演講中如此表示。

關(guān)于固態(tài)硬盤(pán)取代機(jī)械硬盤(pán)的討論不是剛剛興起。2015年，SSD全球出貨量達(dá)到1.02億，相比2011年增長(zhǎng)超過(guò)700%；與此同時(shí)，HDD的出貨量從2011年的6.215億片下降到了4.689億片。SSD對(duì)HDD的替代效應(yīng)明顯，此時(shí)市場(chǎng)就已經(jīng)有了聲音，認(rèn)為SSD取代HDD只是時(shí)間問(wèn)題。

根據(jù)存儲(chǔ)行業(yè)分析機(jī)構(gòu)Trendfocus的數(shù)據(jù)，2022年希捷硬盤(pán)出貨量下降了 43.7%，西部數(shù)據(jù)同期下滑了 43.0%，東芝出貨量同比下降39.3%。從行業(yè)整體數(shù)據(jù)來(lái)看，HDD出貨量全年下降42.5%。

一邊是SSD的迅速發(fā)展，一邊是HDD市場(chǎng)肉眼可見(jiàn)的萎縮。Pure Storage高管預(yù)測(cè)，由于電力成本和可用性以及 NAND 成本的下降，HDD可能會(huì)在2028年告別歷史舞臺(tái)。對(duì)于這一預(yù)測(cè)，市場(chǎng)觀點(diǎn)如何呢？

01

信心滿滿的SSD廠商

從性能方面看，美光企業(yè)副總裁兼存儲(chǔ)產(chǎn)品事業(yè)部總經(jīng)理Jeremy Werner此前撰文分析了SSD及HDD硬盤(pán)的發(fā)展趨勢(shì)。他認(rèn)為SSD在功耗、空間、輔助硬件整合、可靠性和相對(duì)使用壽命等方面能帶來(lái)成本節(jié)約已被廣泛接受，而隨著高性能存儲(chǔ)市場(chǎng)的不斷擴(kuò)展，這一趨勢(shì)將繼續(xù)在2022年加速發(fā)展。

Jeremy Werner認(rèn)為HDD難以達(dá)到目前的性能基準(zhǔn)水平，也很難像SSD那樣隨著容量的增加而升級(jí)性能，因此在未來(lái)十年中，SSD基本上會(huì)使機(jī)械硬盤(pán)淪落至如今磁帶一般的境地，僅用于諸如存檔之類(lèi)的低性能場(chǎng)景。

從成本來(lái)看，SSD的價(jià)格正在迅速下降。集邦咨詢?cè)?022年的發(fā)布的報(bào)告顯示，512GB SSD 的價(jià)格與筆記本電腦的 500GB HDD 相當(dāng)，同時(shí)集邦咨詢表示2022年年底512GB SSD的價(jià)格已經(jīng)與2022年年中256G SSD價(jià)格接近了。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫記者了解到，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上1TB的SSD價(jià)格也已經(jīng)不高于同樣容量的HDD價(jià)格了。

除了受到市場(chǎng)需求與整體經(jīng)濟(jì)環(huán)境影響，SSD市場(chǎng)玩家的增加使得整個(gè)市場(chǎng)的價(jià)格更加敏感，SSD廠商不僅要與HDD拼成本，更要和其他品牌“拼刺刀”，因此SSD市場(chǎng)存在“虧本搶份額”的情況。這樣的情況下，HDD原本的成本優(yōu)勢(shì)似乎已經(jīng)不再明顯。

從應(yīng)用方面來(lái)看，消費(fèi)類(lèi) SSD 的平均容量已超過(guò) 500GB。集邦咨詢數(shù)據(jù)顯示，2022 年售出的筆記本電腦中有 92% 在使用 SSD，預(yù)計(jì)到 2023 年這一比例將增長(zhǎng)到 96%。在非消費(fèi)類(lèi)領(lǐng)域，美光認(rèn)為隨著高性能的NVMe共享存儲(chǔ)在云端和可組合基礎(chǔ)設(shè)施中變得越來(lái)越普遍，市場(chǎng)將看到對(duì)大容量和低成本SSD的需求在不斷增加。

02

不慌不忙的HDD廠商

縱使SSD作為后起之秀風(fēng)頭不減，HDD廠商似乎并沒(méi)有那么慌亂。

2021 年，希捷就表示SSD 肯定不會(huì)殺死HDD。VAST指出磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器 IO 限制會(huì)削弱在 PB 級(jí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中使用更大的HDD。

在大容量產(chǎn)品市場(chǎng)，HDD依舊擁有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。雖然SSD正在迅速發(fā)展，但如果看向更大容量的產(chǎn)品，SSD依舊是奢侈的產(chǎn)品。2TB的某國(guó)產(chǎn)品牌SSD在京東的價(jià)格為658元，而機(jī)械硬盤(pán)的價(jià)格基本都低于400元。隨著容量增大，HDD單位TB的成本的優(yōu)勢(shì)就更加明顯?；谶@樣的優(yōu)勢(shì)，HDD廠商依舊把持著大容量存儲(chǔ)市場(chǎng)。希捷CTO John Morris博士曾在采訪中表示，全球數(shù)據(jù)現(xiàn)在有一半都存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)中心中，而90%的存儲(chǔ)介質(zhì)仍是機(jī)械硬盤(pán)，10%才是SSD。

除了大容量產(chǎn)品的成本優(yōu)勢(shì)，HDD的可靠性是另一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。SSD是基于NAND的非易失性存儲(chǔ)器，閃存將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在由浮柵晶體管組成的各個(gè)存儲(chǔ)單元中。雖然它們是基于半導(dǎo)體的存儲(chǔ)器，但是當(dāng)它們沒(méi)有通電時(shí)它們會(huì)保留信息，這一功能顯然是與基于磁盤(pán)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)競(jìng)爭(zhēng)的必要條件。

SSD在內(nèi)部DRAM緩存中設(shè)置了一個(gè)FTL表，負(fù)責(zé)記錄SSD在正常工作中必需的元素，對(duì)SSD運(yùn)行發(fā)揮著重要作用，異常斷電后，F(xiàn)TL表內(nèi)的元數(shù)據(jù)容易丟失、損壞，導(dǎo)致SSD無(wú)法正常讀寫(xiě)。而相對(duì)來(lái)說(shuō)，機(jī)械硬盤(pán)是由控制電路板、磁頭、馬達(dá)、盤(pán)片等部件構(gòu)成的，其中的盤(pán)片，就是機(jī)械硬盤(pán)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的真正部件，盤(pán)片是由附著了磁性材料的鋁合金制作的，往機(jī)械硬盤(pán)上面寫(xiě)入數(shù)據(jù)的過(guò)程，就是由磁頭改變盤(pán)片上面微小磁鐵的磁場(chǎng)方向的過(guò)程。由于機(jī)械硬盤(pán)是通過(guò)磁場(chǎng)方向來(lái)表示數(shù)據(jù)0和1的，因此異常斷電對(duì)數(shù)據(jù)的影響就沒(méi)有那么大。

此外， SSD單元通過(guò)柵極推動(dòng)電子以設(shè)置其狀態(tài)。這個(gè)過(guò)程在單元上磨損，隨著時(shí)間的推移會(huì)降低其性能，直到SSD磨損。在SSD上重復(fù)讀取和擦除的影響是累積的，并且SSD可以減慢甚至隨著老化程度顯示錯(cuò)誤。相對(duì)來(lái)說(shuō)使用壽命更短，而HDD在使用中導(dǎo)致的磨損相對(duì)較小，在妥善保管（防潮、常溫、杜絕震動(dòng)、隔絕強(qiáng)磁場(chǎng)等）的前提之下，理論上來(lái)說(shuō)，機(jī)械硬盤(pán)的數(shù)據(jù)可以這樣維持很久的時(shí)間。

03

HDD風(fēng)云60年

自IBM于1956年推出硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器以來(lái)，硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)存在了60多年。

世界上第一塊硬盤(pán)：350RAMAC。盤(pán)片直徑為24英寸，盤(pán)片數(shù)為50片，重量則是上百公斤，相當(dāng)于兩個(gè)冰箱的體積。不過(guò)其儲(chǔ)存容量只有5MB，放在今天成本接近30萬(wàn)美元。

1973年IBM研制成功了一種新型的硬盤(pán)IBM 3340，溫徹斯特（Winchester）硬盤(pán)。1979年IBM發(fā)明了薄膜磁頭技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)顯著減少了磁頭和磁片的距離，增加數(shù)據(jù)密度。硬盤(pán)體積自此進(jìn)一步減小，讀寫(xiě)速度更快，容量更大。同時(shí)期IBM推出了是第一款采用薄膜磁頭技術(shù)的硬盤(pán) IBM 3370。1980年推出的IBM 3380，容量達(dá)2.5GB，重量超過(guò)500磅。

在20世紀(jì)80年代末，IBM公司推出MR（Magneto Resistive磁阻）技術(shù)，這種新型磁頭采取磁感應(yīng)寫(xiě)入、磁阻讀取的方式，令磁頭靈敏度大大提升，大幅度提高硬盤(pán)的工作效率。1997年時(shí)，另一項(xiàng)劃時(shí)代的技術(shù)誕生了，那就是GMR巨磁阻效應(yīng)磁頭，使用GMR之后，存儲(chǔ)密度相對(duì)于以前提高了8倍之多，這使硬盤(pán)的存儲(chǔ)密度又上了一個(gè)臺(tái)階。

2007年，垂直存儲(chǔ)技術(shù)出現(xiàn)了日立推出的第一款突破TB級(jí)容量的硬盤(pán)。到2012年，有了第一款4TB硬盤(pán)的現(xiàn)身。

2011年時(shí)，SSD出貨量?jī)H1460萬(wàn)片；而HDD出貨量是6.215億片。當(dāng)年希捷CEO曾表示：“機(jī)械硬盤(pán)是永遠(yuǎn)無(wú)法被SSD取代的”。同年，泰國(guó)突發(fā)了大洪災(zāi)，作為全球最大的硬盤(pán)配件及驅(qū)動(dòng)器生產(chǎn)基地，洪災(zāi)發(fā)生后，各廠商紛紛停產(chǎn)，導(dǎo)致硬盤(pán)供應(yīng)進(jìn)入短缺狀態(tài)，重創(chuàng)整個(gè)機(jī)械硬盤(pán)行業(yè)。隨后，2012年至2013年，SSD進(jìn)入快車(chē)道，雖然價(jià)格貴，但出貨量保持著高速增長(zhǎng)。反觀HDD，經(jīng)歷2011年洪災(zāi)打擊，2012年出貨量創(chuàng)下新低，2013年恢復(fù)產(chǎn)能之后，市場(chǎng)的需求下滑，出貨量持續(xù)下降。2014年至2015年，SSD徹底爆發(fā)。

HDD廠商也想過(guò)加入SSD陣營(yíng)。2014年希捷花了4.5億美元收購(gòu)了安華高旗下的LSI兩個(gè)部門(mén)，2017年，希捷在東芝閃存業(yè)務(wù)收購(gòu)中出資了13億美元，同時(shí)希捷也和東芝簽訂了閃存供應(yīng)協(xié)議，可以獲得穩(wěn)定的閃存芯片供應(yīng)，保證SSD業(yè)務(wù)拓展。希捷強(qiáng)調(diào)，他們的SSD業(yè)務(wù)重點(diǎn)是企業(yè)級(jí)市場(chǎng)，因?yàn)閮r(jià)值更高，但也不會(huì)放棄消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)。

然而，2019年希捷放棄自有主控，推出BarraCuda 510 M.2固態(tài)硬盤(pán)；2021年希捷推出了FireCuda SSD，主要聚焦于游戲領(lǐng)域。從希捷這幾年的產(chǎn)品和戰(zhàn)略看，希捷對(duì)于消費(fèi)級(jí)SSD并沒(méi)有太大興趣，只是零零星星地發(fā)布過(guò)幾款產(chǎn)品，規(guī)格、性能都中規(guī)中矩，在血雨腥風(fēng)的SSD市場(chǎng)上沒(méi)有獲得太大份額。

另一家HDD大廠西部數(shù)據(jù)在SSD產(chǎn)品線布局頗廣。西部數(shù)據(jù)收購(gòu)閃迪之后，可以自己生產(chǎn)NAND顆粒，這就保證了西數(shù)固態(tài)的閃存芯片都是原廠顆粒，此外多家外媒報(bào)道西部數(shù)據(jù)已經(jīng)與鎧俠進(jìn)行了多輪談判，如果收購(gòu)成功西數(shù)在SSD產(chǎn)品的產(chǎn)品會(huì)更加豐富。

但整體來(lái)說(shuō)，SSD市場(chǎng)主要由三星、金士頓、美光等廠商占據(jù)，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)方面，受益于國(guó)產(chǎn)顆粒廠商的發(fā)展，一部分國(guó)內(nèi)SSD品牌的份額也在增長(zhǎng)。

04

HDD廠商的大容量市場(chǎng)保衛(wèi)戰(zhàn)

正如前文所說(shuō)，SSD當(dāng)下僅在消費(fèi)級(jí)領(lǐng)域擁有成本優(yōu)勢(shì)，HDD廠商還占據(jù)著大容量存儲(chǔ)市場(chǎng)。但根據(jù)Wikibon的預(yù)測(cè)，SSD在成本上具備完全的優(yōu)勢(shì)，可能只要到2026年。

Gartner也進(jìn)行了調(diào)查，聲稱(chēng)到 2026 年企業(yè)級(jí) SSD 將達(dá)到 HDD/SSD 艾字節(jié)出貨量的 35%。該市場(chǎng)預(yù)測(cè)顯示，SSD將占2026年HDD+SSD EB級(jí)發(fā)售容量的 32%，約為1400 EB，而HDD約為3200 EB。Gartner預(yù)測(cè)，從2022年到2026年，HDD容量將以16%的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，SSD的加速度更高。到2026年，HDD預(yù)計(jì)將擁有68%的份額，而目前HDD占據(jù)的容量約為82%的份額。

于是HDD廠商們?nèi)栽谕ㄟ^(guò)其他技術(shù)提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

希捷最近表示，即將發(fā)布采用 HAMR 技術(shù)（熱輔助磁性寫(xiě)入技術(shù)）的 32 TB 近線硬盤(pán)，預(yù)計(jì)發(fā)布時(shí)間在未來(lái)幾個(gè)月內(nèi)。

HAMR 是一項(xiàng)高度復(fù)雜的技術(shù)。它需要能夠承受大約 450°C 或更高的局部高溫（使用波長(zhǎng)約為 810 nm 和功率約為 20 mW 的激光產(chǎn)生）而不會(huì)隨時(shí)間變形的新型盤(pán)片。這些盤(pán)片預(yù)計(jì)將由玻璃基板制成，并覆蓋一層薄薄的 Fe-Pt 合金磁性層，以確保可靠性并防止最終變形。

多年來(lái)，西部數(shù)據(jù)一直在猶豫是否采用 HAMR 作為其生產(chǎn)大容量硬盤(pán)的方法。2023年，西部數(shù)據(jù)首席財(cái)務(wù)官 Wissam Jabre 在美國(guó)銀行證券 2023 年全球技術(shù)會(huì)議上確認(rèn)西數(shù)會(huì)在1.5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)某種程度的量產(chǎn)。

或許，HAMR能夠成為HDD廠商在成本上保持優(yōu)勢(shì)的可能性。無(wú)論如何，HDD徹底退出市場(chǎng)還要相當(dāng)一段時(shí)間才能看到。在這期間，打敗HDD的也未必是SSD。