快閃記憶體市場真的觸底了嗎?——在記憶體價格經歷了近一年的下滑後,每個人都想問這個問題。

在過去1年中,幾大快閃記憶體供應商都在採取手段阻止價格下滑,包括削減投資、減少產能、延遲新工廠投產等,雖然效果不是立竿見影,但預計到2020年隨著5G智慧型手機、企業、機器生成的資料推動著資料中心的儲存容量快速地從PB級擴展到EB級,需求的持續提升會令儲存市場逐漸回暖。

「為什麼我會這麼樂觀?因為整個2018年全球產生資料約32ZB,到2023年會有超過100ZB的資料產生,這會改變我們對整個儲存產業的看法和預期。」日前於深圳舉辦的快閃記憶體市場峰會(CFMS2019)上,威騰電子(Western Digital;WD)資深副總裁兼中國區總經理Steven Craig對快閃記憶體市場表達了樂觀的態度。

目前資料來源主要有三個,包括邊緣資料、末端資料,以及在雲端(核心端)將大資料轉換成經過處理的智慧資訊。據IDC報告指出,2018年全球產生的32ZB(Zettabyte,十兆億位元組 ,1ZB約等於1兆GB)資料中,只有5ZB被儲存了下來。

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到2023年,大於90%的資料將由機器生成,5G、人工智慧、機器學習,包括視訊監控,甚至4K、8K視訊的廣泛應用,都催生了海量資料產生。屆時儲存量將會上升到12ZB,但佔據產生資料量的比例卻由2018年的15%下降到10%左右。

Craig表示:「這就是我們面臨最核心的問題,資料產生後只有一小部分會儲存下來。儲存產業整個生態環境還沒有跟上新的趨勢,我們必須要轉變思維模式,為未來更大規模的資料儲存準備好相關的技術。」

應對資料爆炸 SSD成本吃不消

逐步增長SSD的用量是一個方法,NAND Flash層數的增長也可以進一步增加儲存密度。從2014年的24層,到2016年的到48層,2017年的64層,再到2018年的96層,以及明年的1XX層……NAND層數似乎也有了一個類似摩爾定律的更新反覆運算週期。

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單純增加層數的方法看起來最簡單,但實際上會增加更多的成本。層數增加,意味著要製造更多的晶圓,導致每平方公尺單位面積的儲存成本上升,如上圖所示3D NAND反覆運算的資本密度。需要多管齊下,首先需要不斷縮小快閃記憶體孔規格,讓儲存孔(MH)密度不斷提升;再來是升維擴展,也就是Z軸縱向發展提升層數,讓儲存單元(Cell)密度提高;最後提升TLC的位元密度。

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「下一代技術要求每個單元實現4位元資料儲存,這是非常艱巨的任務。」Craig說到,「但在這樣的情況下,我們才可以獲得技術發展的紅利。」預計不同層級的TLC將引領未來儲存的增速,應用在包括在企業級、客戶級還有行動端,行動端的需求尤其大。

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QLC高密度的4位元每單元是「一步到位」的解決方案,據預測到2025年3D-QLC會佔50%以上的總位元數出貨量。當然天下沒有免費的晚餐,我們必須去接受提升容量帶來的成本提升,這對企業來說會造成一定的困擾,有沒有兩全其美的辦法?

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混合HDD和SSD做分區儲存

「對於WD來說,在資料儲存邁入ZB時代也遇到了關鍵挑戰。QLC雖然在可擴展性、成本/TCO效益和訪問/讀取性能上都很優異,但是寫入壽命的限制卻讓人頭疼。磁片儲存也是如此,我們將傳統的傳統磁記錄(Conventional Magnetic Recording;CMR)技術,轉為疊瓦式磁紀錄(shingled magnetic recording;SMR)技術。」Craig表示,「但還是有寫入限制。」

什麼是SMR?SMR可以為HDD帶來物理和邏輯上的擴展。物理上,增加磁碟數量、擴大磁碟尺寸和窄化軌道實現;邏輯上則能為每隔區域疊加更多軌道進行。不過SMR在隨機寫操作時,需要先將疊瓦佈局中重疊磁軌部門的資料移轉走,這需要作業系統,以及應用程式等的支援,對於客戶實際部署要求較高。也是因為這個原因,SMR磁片很難與CMR無縫銜接,但SMR在單盤儲存容量方面的潛力,對於爆炸式資料增長帶來的儲存需求,還是極具誘惑力。

如何發揮SMR在單盤儲存容量方面的優勢,同時掃除影響SMR使用的障礙?只有SMR-HDD和SSD同時存在,才能在不犧牲性能的情況下提高儲存容量,這也是WD分區儲存計畫誕生的背景...

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