2019年的存儲(chǔ)市場遇到了需求趨緩、價(jià)格下跌、庫存積壓等不利因素的影響，但并沒有影響存儲(chǔ)市場需求的不斷增長和產(chǎn)品技術(shù)的不斷提升。在不久前于深圳舉辦的閃存市場峰會(huì)(CFMS 2019)上，西部數(shù)據(jù)公司高級(jí)副總裁兼中國區(qū)總經(jīng)理Steven Craig在大會(huì)上進(jìn)行了“ZB時(shí)代的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)核心架構(gòu)–機(jī)遇、挑戰(zhàn)和階段”的主題演講，在演講中Steven也對(duì)存儲(chǔ)市場的前景表示樂觀，他認(rèn)為，NAND閃存市場將會(huì)在年底重拾上行之勢。
圖1：西部數(shù)據(jù)公司高級(jí)副總裁兼中國區(qū)總經(jīng)理Steven Craig認(rèn)為NAND閃存將會(huì)重拾上行之勢。
存儲(chǔ)技術(shù)趕不上數(shù)據(jù)產(chǎn)生速度
做出這個(gè)判斷的原因是，他看到現(xiàn)在的數(shù)據(jù)產(chǎn)生量在不斷攀升中，2018年約產(chǎn)生了32ZB的數(shù)據(jù)，ZB是個(gè)什么概念呢?我們現(xiàn)在的手機(jī)存儲(chǔ)容量一般是64GB，1ZB=1024EB=1024×1024PB=1024×1024×1024TB=1024×1024×1024×1024GB，即1040GB，約1萬億GB。這是一個(gè)超級(jí)龐大的數(shù)字，“到2023年，預(yù)計(jì)會(huì)產(chǎn)生103ZB的數(shù)據(jù)。” Steven Craig進(jìn)一步指出。這些數(shù)據(jù)主要來源于末端的邊緣數(shù)據(jù)、在邊緣進(jìn)行整合后的數(shù)據(jù)，以及在云端經(jīng)過了處理和轉(zhuǎn)換的智能信息。
在Steven Craig看來，這些看似龐大的數(shù)據(jù)其實(shí)只有小部分會(huì)被存儲(chǔ)下來，比如說2018年的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量是5ZB左右，占產(chǎn)生數(shù)據(jù)的15%;預(yù)計(jì)到2023年，存儲(chǔ)下來的數(shù)據(jù)為12ZB左右，占產(chǎn)生數(shù)據(jù)的11%，其他的數(shù)據(jù)將會(huì)失散掉，而且將永遠(yuǎn)也不可能找回來了。
存下來的數(shù)據(jù)如此少，是有原因的，其中一個(gè)重要原因就是我們的存儲(chǔ)技術(shù)和設(shè)備沒有趕上數(shù)據(jù)增長的新趨勢。因此，Steven Craig指出，“我們必須轉(zhuǎn)變我們的思維模式，為未來更大規(guī)模的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)做準(zhǔn)備，準(zhǔn)備好相關(guān)的技術(shù)。”
圖2：2018年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)為32ZB，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量為5ZB;預(yù)計(jì)2023年將會(huì)產(chǎn)生103ZB的數(shù)據(jù)。
主流3D NAND閃存已達(dá)96層仍不夠用，QLC崛起
隨著數(shù)據(jù)量的迅速增大，主流存儲(chǔ)技術(shù)也在迅速向前推進(jìn)中。3D NAND閃存從2014年的24層，到2016年的48層，到2017年的64層，再到2018年的96層，以及明年的1XX層，技術(shù)更新速度越來越快。
圖3：NAND閃存技術(shù)的快速發(fā)展。
不過，Steven Craig在主題演講中也提到，單純地增加層數(shù)，看似簡單，但實(shí)際上并沒有幫助生產(chǎn)企業(yè)降低成本，而是增加了更多的成本，而且有可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。增加層數(shù)，意味著需要制造更多的晶圓，從而導(dǎo)致成本上升，他拿48層擴(kuò)展到64層舉例說，當(dāng)時(shí)的成本大概是8000美元每平方米。“當(dāng)然，我們可以通過規(guī)模化生產(chǎn)來降低成本。” Steven Craig指出。
目前，擴(kuò)大閃存的容量主要有三種方法：一是增加存儲(chǔ)孔密度;二是增加存儲(chǔ)單元密度;三是通過邏輯擴(kuò)展增加比特密度。
圖4：增加閃存容量的三種維度。
三種維度增加容量的效果各不相同，“從64層擴(kuò)展到96層時(shí)，存儲(chǔ)孔密度大概增加了10%;存儲(chǔ)單元密度增加了68%;TLC比特密度增加了65%。綜合這三種方法就可以看到整個(gè)閃存容量的增長了。” Steven Craig在演講中表示。
邏輯擴(kuò)展中，目前主流的技術(shù)是TLC，不過下一代將會(huì)是QLC，QLC可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)存儲(chǔ)單元4比特的數(shù)據(jù)，他預(yù)計(jì)到2025年，整個(gè)QLC的市場占有率會(huì)增加到50%，這包括企業(yè)級(jí)、消費(fèi)級(jí)和移動(dòng)類的閃存應(yīng)用。
圖5：QLC與TLC增加的比特密度對(duì)比。
雖然QLC具有可擴(kuò)展、成本/TCO效益和極佳的訪問和讀取性能等優(yōu)點(diǎn)，未來可能會(huì)迅速崛起，但是不是會(huì)一帆風(fēng)順地接班TLC呢?那也未必，因?yàn)槟壳癚LC也面臨著一些關(guān)鍵的挑戰(zhàn)，比如說寫入限制。
面臨寫入限制挑戰(zhàn)的不止有QLC，還有疊瓦式磁記錄(SMR)，該技術(shù)在制造工藝方面的變動(dòng)非常微小，亞洲服務(wù)器租用，但卻可以大幅提高磁盤存儲(chǔ)密度。SMR盤將盤片上的數(shù)據(jù)磁道部分重疊，就像屋頂上的瓦片一樣。
盡管SMR盤的讀行為和普通磁盤相同，但它的寫行為有了巨大的變化：不再支持隨機(jī)寫和原地更新寫。這是由于SMR盤上新寫入的磁道會(huì)覆蓋與之重疊的所有磁道，從而摧毀其上的數(shù)據(jù)。換言之，相較傳統(tǒng)磁盤而言，SMR盤不再支持隨機(jī)寫，只能進(jìn)行順序追加寫。寫入方式的限制給欲使用SMR盤的存儲(chǔ)系統(tǒng)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。
