SSD和HDD技术路线图，成本是关键

IEEE 的一份报告认为 SSD 不会大规模占领磁盘驱动器市场，因为 HDD 的每比特成本下降速度足够快，足以阻止 SSD 赶上。

导致HDD和SSD产品结构、外形差异的根本原因在于存储的原理不同。HDD为磁性媒介记录数据，SSD为闪存芯片记录数据。

HDD（硬盘驱动器）的存储原理是使用磁性媒介记录数据。硬盘驱动器包含一个或多个盘片，每个盘片上都有一个读写头。当数据被写入硬盘时，读写头会将磁性颗粒定向，以表示数字信息。这些磁性颗粒被固定在盘片表面的磁性涂层上，可以在需要时通过读写头进行读取。数据的读取和写入是通过旋转盘片和移动读写头来完成的。

SSD（固态硬盘）的存储原理是使用闪存芯片记录数据。闪存芯片使用电子存储器来存储数据，而不是磁性媒介。当数据被写入固态硬盘时，电荷被存储在闪存芯片中的晶体管中，以表示数字信息。这些晶体管可以在需要时通过控制电荷来读取数据。数据的读取和写入是通过控制电荷来完成的。由于固态硬盘没有旋转部件，因此读写速度更快，并且更耐用。

Tom Coughlin 的 8 月份《数字存储技术通讯》讨论了《2023 年更新的国际设备和系统路线图》（ IRDS ）。它涵盖了许多大容量存储技术：SCM、NAND/SSD、HDDS、磁带和包括 DNA 在内的新兴存储器。 

我们在这里关注的是 SSD 和磁盘驱动器，而 IEEE 报告指出 HDD 已经将快速数据访问市场拱手让给了 SSD：“随着基于闪存的 SSD 成本下降，HDD 已被取代：首先是在消费类 PC 中，然后越来越多地出现在数据中心，因为 SSD 已占据了频繁和随机访问的数据层。”

如今：“HDD 用于大容量存储，SSD 用于提高速度。经常请求和通常随机访问的数据驻留在 SSD 中，而不经常使用和通常按顺序访问的数据则保存在高容量 HDD 中。”

然而：“SSD 和 HDD 将继续共存，因为在可预见的未来，HDD（和磁带）将继续提供最低的每比特成本。” 

因此：“如今，HDD 市场出货量继续下降，主要原因是被固态硬盘取代。” IEEE 报告认为，随着近线海量存储市场规模的扩大，HDD 出货量总量将从 2023 年增加到 2028 年： 

预测显示，移动、品牌、消费电子产品和零售硬盘市场在此期间将继续下滑。

随着 3D NAND 层数的增加和每比特成本的降低，固态硬盘容量也在不断增加，但增加速度正在放缓。这是因为增加层数也会增加成本。增加容量的另一种方法是在单元中增加比特，但 QLC（4 比特/单元）的出现可能是暂时性的，因为下一个 5 比特/单元的级别--五级单元或 PLC--的耐用时间太短，暂时不可行。

IEEE 报告中有一张来自其 IRDS（国际设备和系统路线图）社区的表格，显示了到 2029 年 NAND 芯片密度的发展情况： 

IRDS 并未承诺 QLC 将从 2025 年开始取代 TLC，而是使用术语 TLC+。我们目前刚刚进入 200 多层数领域，美光的276 层技术拥有 1Tb 芯片。 

该表显示，2027 年层数将超过 300 层，2029 年层数将超过 500 层，这将使最大芯片容量从 2025 年的 2TB 翻倍增加到 2027 年的 4Tb 和 2029 年的 8Tb。

尽管容量有所增加，但 SSD 的每位成本不会等于或低于 HDD 的每位成本，报告指出：“由于每位成本较低，超高容量 HDD 市场在可预见的未来仍将无法被闪存所占据。”

任何基于半导体的替代内存技术（无论是易失性还是非易失性）都无法取代 NAND 或DRAM。考虑到英特尔 Optane 的命运，这是因为它们的性能和其他特性不足以让供应商承担将产量提升到一定水平的成本，而成本/位、性能、耐用性和功耗意味着客户将从 DRAM 或 NAND 转换。

由于这一限制，ReRAM、MRAM 等技术仍将只是嵌入式市场的利基替代品。

HDD 将增加其容量，从而降低其每位成本，如下表所示： 

所有供应商（希捷、东芝和西部数据）都将转向 HAMR 技术，并在 2037 年使用图案化热点介质：

报告指出：“图案化介质具有磁性材料的离散元素，这些元素有序地分布在磁盘表面。当磁头在这些图案点上写入时，这些图案点就变成了磁位。图案化介质将与 HAMR 记录相结合，在未来 15 年内实现 10 Tb/in2 的磁记录面密度。” 

一个长期存在的 HDD 问题是访问密度，即每秒每字节的 IO 操作数。报告称：“随着表面存储容量的增加，访问给定数据所需的时间也随之增加，读取或写入磁盘上所有数据的时间也随之增加。尽管磁盘驱动器访问数据的平均性能每年增加约 10%……但磁盘驱动器的磁盘访问密度（访问密度 = 每秒每 GB 的 I/O 数）却在不断下降，因为磁盘驱动器容量的增长速度快于磁盘驱动器性能的增长速度。” 

尽管多执行器技术等技术取得了进展，但随着 HDD 容量的增加，访问密度仍将继续下降。NAND 缓存（如 WD 的OptiNAND技术）可以帮助缓解这种情况。