編譯｜半導體產業(yè)縱橫

SSD逐漸蠶食HDD銷量。

隨著 122 TB SSD（固態(tài)硬盤）的出現(xiàn)，用 SSD 取代HDD（機械硬盤）的情況突然變得更具吸引力。

到 2024 年底，有五家供應商推出 60 TB 以上的 SSD，三家供應商推出 122 TB 以上的 SSD：美光、群聯(lián)和 SK 海力士。三星擁有 60 TB 以上的 SSD，而鎧俠和西部數(shù)據則落后于 60 TB 以上的 SSD。

這對“HDD不會被SSD 取代”的論點有何影響？

本次討論的重點是價格、性能、數(shù)據中心機架數(shù)量和用電量。我們無法檢查驅動器采購價格，因為存儲陣列 OEM 和超大規(guī)模制造商用于批量采購的價格并不公開。但是，我們可以了解一些影響驅動器所有權的成本指標。

我們在容量和性能方面比較了Supermicro的 2RU x 12 插槽磁盤驅動器機箱和 2RU x 24 插槽 SSD 機箱：

容量

• 2U HDD陣列：12 塊 32TB 的 SMR（疊瓦式磁記錄）HDD，總計 384TB
• 2U SSD陣列：24 塊 122TB 的SSD，總計 2928TB，經過 3:1 的數(shù)據去重后可達 8784TB
• 40U 機架搭配 19 個 2U HDD機箱，容量為 7296TB，即 7.3PB
• 40U 機架搭配 19 個 2U SSD機箱，容量為 166896TB，即 166.9PB，是同等HDD機架容量的 22.8 倍

請注意，250 TB SSD 即將問世，這將使 SSD 機架容量密度翻倍。

表現(xiàn)

• 32 TB HDD 延遲：4.16 毫秒
• 32 TB HDD 持續(xù)傳輸速率：269 MBps
• 122 TB SSD 延遲：30 μs
• 122 TB SSD 順序讀取帶寬：采用 PCIe gen 5 時為 14,600 MBps ，比 HDD 快 54.3 倍

在此基礎上，一個裝有 19 個 2RU SSD 機箱（包含 122 TB SSD）的 40U 機架可以取代裝有 32 TB 磁盤驅動器的 23 個機架，并提供 54 倍的讀取帶寬。想象一下，數(shù)據中心的空間、冷卻和電力節(jié)省，再加上比磁盤驅動器機架高出 50 倍的性能提升。

功耗

單個HDD和SSD的功耗可通過 Solidigm的 Signal65 研究來評估。該研究著眼于構建一個 100 兆瓦的人工智能數(shù)據中心，采用 122.88TB 的 QLC（四級單元）Solidigm SSD、TLC（三級單元）SSD，或混合 TLC SSD加上 24TB HDD的部署方案，并設有 1PB、5PB 和 10PB 的總容量選擇。

對于 122.88TB 的 Solidigm QLC SSD，其平均功耗（讀寫比為 90% 讀、10% 寫時）為 14.3 瓦，閑置功耗額定值為 5 瓦；而對于 24TB 的HDD驅動器，其活動功耗為 8.2 瓦，閑置功耗為 6.5 瓦。該報告通過計算占空比，算出 “每種HDD類型的總功耗需求是通過對HDD活動功耗和閑置功耗取加權平均值來計算的”。

報告中提到，“基于每種HDD的性能和存儲密度進行了占空比計算。由于HDD從閑置狀態(tài)轉換到活動狀態(tài)所需的時間，以及工作負載對高吞吐量的要求，我們假定HDD以及與之相關的SSD緩存層始終處于 100% 的活動狀態(tài)。”

報告發(fā)現(xiàn)，“隨著容量增加，QLC SSD在能效方面的優(yōu)勢愈發(fā)明顯。與 TLC SSD相比，當容量從 1PB 增加到 10PB 時，QLC SSD的能效優(yōu)勢在 3.3% 到 19.5% 之間。相較于混合HDD環(huán)境，其優(yōu)勢更為顯著，在低容量水平時能效優(yōu)勢為 32.9%，在高容量水平時可達 79.5%。”

總體而言，與混合 TLC SSD和HDD相比，QLC SSD的能效高出 79.5%。QLC SSD還能使數(shù)據中心內的人工智能基礎設施總量增加 26.3%。根據該報告：“盡管所模擬的三種設備具有不同的活動功耗值，其中單個HDD的活動功耗最低，但高密度的 QLC 設備以少得多的數(shù)量實現(xiàn)了相同的總容量，從而導致總體功耗更低。”

報告指出：“QLC HDD的高密度挑戰(zhàn)了HDD的經濟優(yōu)勢，同時提供了閃存性能，使其成為許多傳統(tǒng)HDD環(huán)境極具吸引力的替代品。”

基于此，從容量、性能和電力使用情況來看，使用HDD構建近線存儲系統(tǒng)似乎是不明智的。在主存儲領域，SSD與HDD的競爭中閃存已經勝出。看看 NetApp已安裝的 ONTAP 系統(tǒng)持續(xù)向全閃存 ONTAP 系統(tǒng)的轉變就知道了。再看看 xAI 在其 Colossus 數(shù)據中心使用 DDN和 VAST Data的全閃存存儲也是如此。

但現(xiàn)在，全閃存供應商正準備打入近線存儲市場。Pure Storage已與一家排名前四的超大規(guī)模數(shù)據中心提供商簽署協(xié)議，供應其全閃存近線存儲和主存儲技術。這涉及 Pure 公司專有的 75TB 和 150TB 閃存驅動器設計，而不是商用SSD。

美光在其最新的季度財報電話會議上指出，它預計高容量商用SSD將開始取代數(shù)據中心的大容量HDD。

這些跡象支持了 Pure Storage 的觀點，即閃存驅動器將取代HDD驅動器。

SSD 蠶食磁盤驅動器

然而，HDD 行業(yè)宣稱 SSD 不會取代 HDD，希捷指出了三個原因。

首先，SSD 價格難以與 HDD 價格抗衡。直至 2027 年，HDD 相比 SSD 在每 TB 價格上會保持超過 6:1 的優(yōu)勢。不過，與之相反的觀點是，盡管 SSD 的采購成本可能高于 HDD，但考慮到電力消耗和數(shù)據中心空間等因素后的總體擁有成本（TCO）或許更傾向于 SSD，正如 Solidigm 的上述報告所示。

其次，SSD 制造產能無法與 HDD 制造產能匹敵。集邦科技（TrendForce）和國際數(shù)據公司（IDC）預計，2027 年總共需要 3686 EB 的 NAND 和 HDD 容量。NAND 行業(yè)屆時能生產 963 EB，而 HDD 將貢獻 2723 EB。若這部分 HDD 貢獻的容量要由 NAND 取代，預估成本將達 2060 億美元。希捷認為到 2027 年這根本不可能實現(xiàn)。

第三，SSD 不太適合近線 HDD 工作負載，因為多數(shù)企業(yè)工作負載并不需要 SSD 的速度。希捷使用“需要”一詞耐人尋味。倘若企業(yè)和超大規(guī)模數(shù)據中心通過使用 SSD 既能獲得速度，又能更好地利用數(shù)據中心服務器基礎設施，同時節(jié)省電力和空間成本，那么他們很可能會說相比 HDD 更“需要”SSD。Pure Storage 與超大規(guī)模數(shù)據中心的交易表明這種情況是有可能的。

爭議并非 SSD 制造產能永遠無法趕上 HDD，而是到 2027 年 NAND 制造產能無法與 HDD 相匹配。如果 SSD 取代近線 HDD 存在切實的市場機遇——依據希捷所引用的數(shù)據，2027 年這一機遇對應的容量為 2723 EB——那么隨著時間推移，NAND 制造商在 2027 年后將會擴充制造產能。

從中期來看，直至 2029 年，像湯姆·考夫林（Tom Coughlin）這樣的分析師預計 HDD 的出貨量和容量銷量將會增長。考夫林向我們表示：“是的，這是我的評估。依我之見，鑒于熱輔助磁記錄（HAMR）等 HDD 方面的新進展，SSD 在二級存儲領域將難以與 HDD 競爭。”

我們可以認為，市場對存儲容量的需求增長速度將會超過SSD的生產產能，而SSD的生產產能將會隨之增加以追趕需求。

我們覺得，隨著 122TB 的 PCIe Gen 5 SSD進入市場，且真實的總體擁有成本（TCO）數(shù)據得以呈現(xiàn)，有關 “SSD將沖擊近線HDD” 的爭論在整個 2025 年都將持續(xù)下去。支持SSD的觀點將會愈發(fā)有力，促使分析師們改變他們的看法。

如果市場情緒轉向青睞SSD，那么這對三家HDD制造商 —— 希捷（Seagate）、東芝（Toshiba）和西部數(shù)據（Western Digital）—— 而言影響將是巨大的。HDD屆時就會如同膠卷相機面對數(shù)碼相機，進而又面對智能手機攝像頭時那般處境。柯達在這種轉變過程中表現(xiàn)如何呢？

隨著SSD逐漸蠶食它們的近線HDD銷量，這三家企業(yè)將面臨一段漫長的衰退期。屆時我們或許會看到東芝退出HDD業(yè)務，希捷收購一家SSD控制器制造商來鞏固其 Nytro SSD產品線，而西部數(shù)據甚至可能通過同樣的方式重新涉足SSD業(yè)務。

編譯自blocksandfiles