自 1980 年代以来，数据存储一直处于令人难以置信的进化之中——这一时期标志着现代时代的开始，这个非常重要但有时被忽视的技术领域，Pure Storage 国际首席技术官 Alex McMullan 写道：“我们现在正在进入一个进步的新时代，技术能力的巨大飞跃成为可能，在不久的将来，将转向容量高达300TB的高密度闪存驱动器，以及旋转磁盘存储的终结。”
在这个行业的重要时刻，现在是考虑数据存储的发展、为什么需要进一步改变以及这对技术行业意味着什么的好时机。
数据存储市场简史
从广义上讲，数据存储的现代时代始于 1980 年代，当时人们接受了摆脱直连存储的需求。这导致了思维方式的转变，即不太关心驻留在特定服务器上的数据，这导致了虚拟化的开始。然后，在 90 年代初，我们看到了更高级的网络附加存储的出现。在整个时代，机械硬盘（HDD）是主要的存储介质。
数据存储的渐进式发展在 2000 年代初仍在继续，但随着公共云的出现，市场的下一次重大变革是在 2007 年。这给整个市场的数据存储成本带来了下行压力，尽管当时已经发明了固态存储（SSD）或闪存，但HDD仍然很受欢迎，公共云提供商是最大的客户。直到今天，情况仍然如此，可以说，公共云提供商已成为HDD制造商的生命支持系统。
数据存储市场已达到拐点
作为一种技术，HDD已经达到顶峰，随着该行业的创新和投资几乎为零。自2015年以来，我们几乎没有看到HDD数据存储领域的一次IPO。其关键原因是数据存储是一个非常艰难的试验场，可以说是最难取得成功的技术部门，因为客户的期望如此之高。相比之下，SSD行业的投资和创新继续以创纪录的速度发展。
人们普遍认为，从技术角度来看，SSD 与 HDD 相比具有许多优势，包括耐用性、可靠性、速度和性能。值得注意的是，在数据中心，SSD 阵列消耗的功率远低于 HDD，并且占用的空间更少。这是一个非常重要的考虑点，因为IEA估计数据中心消耗了全球约1.5%的电力供应。
到目前为止，与HDD相比，更广泛采用的最大障碍是该技术的价格。然而，在持续创新、卓越的利用率（与 HDD 相比，SSD 可以实现更高的存储利用率）以及它们消耗更少的电力这一事实的推动下，这一差距已经显着缩小。在当前能源成本高企的背景下，以及组织减少能源使用和实现ESG目标的动力，这一点非常重要。数据中心转向使用现代闪存技术可以将功耗降低多达80%。
更密集的驱动器 – SSD 进一步创新之路
随着对数据存储的需求将继续有增无减，整个行业都普遍认识到对更密集驱动器的需求。虽然可以进一步提高当前HDD驱动器的密度，但可以存储在磁性介质上的信息量存在更接近的物理限制。很简单，SSD的创新空间要大得多。
在 SSD 中实现更高密度的过程与 HDD 开发的过程大致相似。它的不同之处在于能够在驱动器上成功部署越来越多的芯片，而不会对介质造成物理损坏。现在，通过芯片分层增加密度正在被一项新的发展所放大 - 创建更大的芯片所在的“板”，从而产生更大的存储容量，并通过分层进一步增强。当这些芯片堆叠在物理驱动器内时，SSD创新和增长的道路变得清晰。
为了创建更强大的 SSD，可以使用直接闪存模块 （DFM），这大大提高了它们的效率。从本质上讲，这种方法允许芯片表现为交响乐团，而不是一组单独的音符。
高密度固态硬盘的主要优势
除了能够降低每 GB 存储成本、能效和进一步创新的明确途径之外，更密集的 SSD 还具有其他优势 - 特别是在更高的性能方面，这是 HDD 的一个公认的缺点。 SSD 提供的 IOPS 远高于 HDD 对应物。较大的硬盘驱动器需要提供更高的 IOPS 性能，因为如果用户无法快速访问其数据，则存储容量毫无意义，但他们通常很难这样做，这可能会导致容量闲置。SSD 不受此问题的影响，因为即使利用率提高，闪存性能仍可预测。
卓越的弹性是 SSD 相对于 HDD 存储的另一个优势。闪存技术有助于缩短重建时间，这意味着需要更少的位专用于弹性结构，从而提高成本效益。在考虑冗余策略时，这一点很重要。基于闪存的系统在备份和恢复方面也快得多，在需要从勒索软件攻击中恢复时，它们比 HDD 具有显着优势。SSD系统也更加可靠，因为它们没有移动部件。它们故障的频率更低，从而减少了更换次数，减少了更换故障组件的时间，降低了风险，并且维护成本不会飙升。所有这些都转化为更低的总体拥有成本。
NAND 的优势
当 SSD 使用 NAND 闪存构建时，无需在与竞争介质相同的级别上过度配置它们。过度配置是 SSD 制造中的常见做法。它通过添加在发生故障时激活的额外芯片来补偿由于读写过程而发生的单元随时间推移而发生的故障。然而，通过使用更可靠的NAND芯片，可以大大减少过度配置，从而提高效率并减少电子垃圾。
值得注意的是，NAND现在变得更具成本竞争力，每比特价格下降速度快于HDD。目前，NAND领域正在进行大量创新，所有主要的闪存制造商今年都表现出显着的密度增长。在某些情况下，我们看到超过200层堆叠的3D NAND，这将降低NAND的成本。分析师预测，NAND价格将在2023年内下降。
高密度 SSD 的部署趋势
各种组织越来越多地关注新数据和历史数据来为其运营提供信息，这对数据存储提出了更高的要求。更密集的 SSD 非常适合解决此问题。例如，梅赛德斯-AMG Petronas F1等一级方程式车队保留的历史数据比以往任何时候都多，其数据存储需求增加了十倍。他们从基于 SSD 的存储技术中受益匪浅。
在各种其他领域也可以观察到同样的情况，包括金融和保险、医疗保健（特别是涉及大量基因组数据）和采矿业。此外，在部署AI和ML以及语音识别应用程序的行业中，更密集的SSD的采用正在加快步伐 - 所有这些都需要并生成非常大的数据集。随着最近大型语言模型和生成式AI的普及，这一趋势正在加速，因此在模型的各个管道阶段对训练，推理和检查点提出了更高的要求。
高密度 SSD 的未来之路
在NAND行业的推动下，SSD的快速发展将重塑数据存储市场 - 这已经在发生。我们将在大约三年内看到 300 TB 驱动器的商业可用性。发布后，这将是最大的SSD，但在过渡期间，我们将看到重要的里程碑，今年将推出75TB SSD，明年将推出150TB SSD。我们正在迅速接近解决每 GB 存储成本的讨论。
因此，重点正在更快地转向能量密度和下游对一氧化碳的影响2数据中心的发电和用水量。超大规模企业也越来越关注瓦特/TB和IOPS/TB，因为HDD和SSD的大小增加，这是由于对电力供应的限制不断扩大以及政府对数据中心本地影响的审查。（目前）尚未解决的问题是，如果磁盘驱动器销售继续保持相同的轨迹并且能源供应成为国家关键，NAND晶圆厂能否制造足够的芯片来取代HDD容量。鉴于世界在实现2015年《巴黎气候协定》中规定的目标方面取得了巨大的进展，以及我们对各种形式的数据的无限需求，这个答案越来越近了。
