QLC SSD将替换HDD，HAMR没有未来？

大家过年好，开工大吉。

开工大吉

我也用这篇文章，来表示我也开工了。

春节前我费了一番周折，从国内回到达拉斯和家人团聚。没有想到，在家隔离期间，碰到了德州百年一遇的大雪，饱受停电低温困扰。大家应该都从网上看到这次德州，美国最大的能源大州的笑话，朋友圈更是流传各种冰凌奇观。一句话，美国的基础设施太差了啊，感觉不如国内。

我家比较幸运，勉强熬过来了，没有发生水管爆裂现象。现在电力也恢复正常，因此开始有点时间写写文章，继续和大家聊聊存储的那些事。

这次德州大停电，对存储也产生了间接影响。三星的奥斯汀晶圆厂被迫停工，也许会引起闪存价格的上涨。但是，我相信应该没有泰国水灾那次对磁盘行业造成重创那样影响那么大。

正好，这段时间我一直在琢磨用QLC SSD做全新一代AFA的问题，有点类似VAST DATA，但VAST DATA主要打非结构化数据存储。如果在通用的AFA市场，现在全面拥抱QLC SSD是否是时候？

我过去一直认为，公有云会大量使用大容量的HDD，大容量的HDD会继续高速发展，不会被SSD替代。

但现在，我看了Wikibon的分析，觉得不无道理，这让我对HDD的前景不免担心。

文章的内容很长，而且也是英文的，估计大家也没有时间看，我把要点在这里说一下。

左侧的蓝色列是HDD的IT预算的10年成本和收益，净现值为5430万美元。假定净现值为4％。右侧的橙色列显示了使用QLC消费者闪存的IT预算成本和收益（2400万美元）。IT预算十年节省了3030万美元的NPV。

首先，结论是，从10年的周期看，QLC的AFA已经在NPV（净现值)低于HDD了。NPV这个概念我觉得比较抽象，大家可以简单理解为投资收益或者TCO的另外一种描述吧。

之所以选择10年时间范围为主要业务案例，是因为大多数存储系统在最初的4年或5年业务案例中都保持原状，这是因为并行安装新系统，移动数据的成本很高，并更改操作程序。大多数存储系统都可以保留10年以上。

其大概分析过程是这样的：

HDD为什么便宜，因为其量大。但HDD的量最大的其实是消费级HDD，而不是数据中心HDD，也就是我们说的企业磁盘。但消费级HDD下降非常厉害，现在家用笔记本基本都不用HDD，大部分都是SSD里，这个我相信大家都感同身受。

其实，从单位容量的成本看，2020年，从$/TB的维度看，SSD依然是HDD的5.8倍。

但是，Wikibon预测，闪存的价格下降幅度要远远高于HDD。因此，到2026年，从$/TB看，SSD的成本已经可以做得比HDD要低了。

这个推断是我最怀疑的。因为你说TCO比HDD低，我信，但单位容量成本能做得比HDD低，我还是有所怀疑的。

为什么Wikibon的分析师这么认为呢？

3D NAND允许NAND容量在三个维度上增加。首先是供应商扩大彼此堆叠的存储单元的层数。第二个是每个单元可以容纳的位数。第三是模具尺寸和层厚度的减小。

2020年11月，美光宣布推出176层闪存产品，每单元四位（QLC）。美光科技采用RG（置换门）技术，该技术可减少电容，减少所需的电量并将读写延迟提高25％以上。此外，与以前的美光技术相比，美光将图5中的塔架宽度和深度减少了33％。

美光还宣布在其Crucial消费类QLC SSD中使用该技术。

NAND闪存市场竞争激烈。英特尔，Kioxia（以前是东芝），美光，三星和SK Hynix（已同意收购英特尔闪存业务）是主要的闪存技术公司。所有人都在研究和生产能力上投入大量资金。

ASTC（高级存储技术联盟）在2014年发布了HDD路线图，如下图5所示。左轴是单位为兆位/平方英寸的单位面积存储密度的对数图。

2014年的技术是PMR（垂直磁记录），并且今天仍然是主要的HDD技术。

图5中的路线图预测了一个不同的故事。它展示了2017年推出的HAMR（热辅助磁记录）技术以及在2022年推出HDMR技术的能力。ASTC预测，HAMR及其后续技术将使驱动器密度每年提高30％，这意味着成本和价格/性能每年提高30％。

如今，HAMR技术已经作为Beta产品引入了一些云提供商。希捷过去五年中每年都推迟发布HAMR。该公司表示，到2020年末，他们会发布20 TB HAMR驱动器，但需要注意的是，该驱动器将无法批量生产。

Wikibon认为，HAMR永远都无法批量生产。为什么会这样呢？

他们根据赖特定律来推断。赖特定律在1936年由西奥多·赖特（Theodore Wright）率先提出，核心内容就是说某种产品的累计产量每增加一倍，成本就会下降一个恒定的百分比。赖特定律和摩尔定律齐名，都是预测大师常用的工具。

该模型预测，到2026年，HDD销售量要达到100亿个才能盈利。

引入新技术（例如，HAMR或MAMR）几乎总是意味着初始成本要高于当前技术（PMR）成本。HDD CFO的悲惨结论是，大量引入HAMR或MAMR替代PMR的风险极高，并且可能使公司破产。

上面的图6显示了HDD供应商在HAMR和MAMR中进行投资所面临的挑战。所有技术公司的高管对赖特定律和学习曲线都有深刻的理解。希捷为什么没有放弃HAMR，而Western Digital和东芝却没有放弃MAMR？

原因之一是HDD高管可能会认为数据爆炸可能导致需要永久存储的更多数据创建。福布斯（Forbes）在2018年和2019年发布了几项预测，这些预测表明，到2024年，向云提供商提供的近线硬盘销售将增长一倍。一些分析师预测，到2018年之后，硬盘市场的下降速度将放缓，潜在增长。HDD高管可能有理由进行投资以引入HAMR和MAMR技术。

多年来，HDD高管已经对HAMR和MAMR进行了投资，因此第二个原因是他们不愿放弃投资，因为他们可能认为闪存会遇到技术障碍。

许多HDD高管似乎认为，投资者永远负担不起制造足够的闪存制造厂。尽管闪存存储的字节数超过了硬盘，但今天仍然有人认为这是一个神话。

HDD主管可能不继续在HAMR和MAMR上花大钱，因为如果HDD没有长远的未来，HDD供应商可能会损失销售。

因此，Wikibon得出以下结论：

消费者QLC闪存容量将快速增长，并在2026年左右成为与HDD相同的成本。

HDD市场将不会再次增长，并且未来的HDD技术（例如HAMR和MAMR）不太可能上市。

当前使用PMR的18 TB驱动器和20 TB HAMR驱动器之间的用户价值差异与成本差异相去甚远，并且未来的HDD驱动器数量不太可能支持HAMR或MAMR的引入。

20TB PMR驱动器可能很快就会到货，除此之外还会有一些小幅增长。

对于主要是顺序写入的工作负载，带状磁记录（SMR）是一种可以增加HDD密度的技术。

对于大数据NAS文件系统，本研究的主题是PMR驱动器，是合适的技术。

Wikibon预计2025年之后，HDD的出货量将每年下降-27％。主要原因是闪存将成为几乎所有大型存储的主导技术。HDD生产将主要用于替换和扩展现有的HDD安装。

Wikibon预测，从2020年到2030年，消费者HDD的下降幅度将更大，为每年31.7％。同期数据中心硬盘的预计下降量约为10.7％/年。

Wikibon认为HDD行业将继续开发PMR技术，并在未来五年内达到24-26 TB / HDD驱动器。HDD供应商将专注于数据中心产品（3.5英寸驱动器），因为消费市场已经崩溃。同时，预期的行业整合也将有助于降低成本，因为对垄断的恐惧让位于HDD生态系统的实用主义。

一个一致的神话是，世界上无法建立足够的NAND闪存工厂来满足每年增长25％的存储需求。

但Wikibon认为，磁带将起到补充作用。

Wikibon预计，磁带介质的密度每年将提高约30％，并且成本基础要低得多。Wikibon希望具有闪存前端的磁带库能够显著扩展，以接管大量的一次写入/很少读取的数据，尤其是在顺序数据类型（例如视频和监视）中。

加上各个国家，包括中国大量投资晶圆厂，因此，Wikibon认为，没有HDD，闪存和磁带也能够支撑数据的增长。

也就是，要快，用闪存，冷数据，直接用磁带，但是用闪存在前端进行加速。而HDD的地位就很尴尬了，高不成低不就，慢慢被市场所淘汰！！！！

基于以上分析，QLC的10年投资收益比HDD优势很大。

我们看到，成本考虑涉及管理、能耗、运维、安装等等，还包括性能提升带来的额外收益。

就算按照5年计算，QLC一样还有优势，只是优势少一些而已。

最后一个图，是HDD的预测细分。未来，只有NL-HDD在数据中心还有一点份额，其他都会消失。但NL-HDD的出货峰值在2026年，以后就一直下滑了。至于为什么是2026年，因为这一年，NL-HDD相比****SSD已经没有成本优势了。

结论

Wikibon的报告，刷新我认知的有3点：

1、QLC SSD的单位成本在2026年（5年后）就可以低于HDD；我以为短期内是看不到这一天的，没有想到竟然这么近。

2、HDD没有未来，因为HDD的量变小，根据赖特定律，新技术都无法盈利。

3、磁带死灰复燃，配合闪存，成为未来企业存储的重要补充。

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但西瓜哥还是有所疑问的，虽然Wikibon的预测基本可以自圆其说。但存储的惯性太大了。多少次，多少人预测FC的灭亡，但现在FC存储依然还是市场主流。以太网在高端市场还是没有打败FC。

因此，我认为Wikibon的预测过于乐观。我觉得，QLC SSD的单位容量成本要低于HDD，5年不够，最少10年，也就是2030以后，我们才能达到。

但我认为，只要SSD的价格不超过HDD的2倍，基本就宣告了HDD的死亡了。为啥，因为TCO啊。

因此，我觉得QLC的AFA时代已经到来。

我们看到，VASTA DATA推出了QLC的存储，应该用的是Intel的QLC SSD。Pure Storage也有QLC存储，但是是自己做的QLC盘。IBM也推出了QLC存储，用的是美光的颗粒，自己做的盘。而NetApp也有一款QLC的AFA，叫FAS 5200f，但我一直不知道是用那个厂商的QLC SSD？

市场老大Dell EMC还没有跟进，如果EMC啥时候从了，QLC AFA时代就真的来了。

目前市场上，据我了解，商用的企业级QLC SSD只有Intel和美光。Intel的QLC SSD是NVMe接口的，价格比较贵。而美光的QLC SSD是SATA接口，相对比较便宜。三星只有消费级的QLC SSD，消费级没有掉电保护等企业特性，用来做AFA应该不行。

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