機械硬盤(pán)的未來(lái)在哪里？

在最近北京召開(kāi)的中國電子工業(yè)標準化技術(shù)協(xié)會(huì )數據存儲專(zhuān)業(yè)委員會(huì )（以下簡(jiǎn)稱(chēng)數據存儲專(zhuān)委會(huì )）成立大會(huì )上，倪光南表示，數據存儲未來(lái)市場(chǎng)空間巨大，要重視算力與存力的均衡配置、推動(dòng)市場(chǎng)以先進(jìn)的固態(tài)硬盤(pán) SSD 取代傳統機械硬盤(pán) HDD 的存儲革命。

隨著(zhù)近年來(lái)固態(tài)硬盤(pán)的技術(shù)成熟和成本的下探，SSD 儼然有要革了 HDD 命的趨勢。但也有一些觀(guān)點(diǎn)則認為，機械硬盤(pán)在未來(lái)幾年內仍然占據著(zhù)存儲市場(chǎng)的重要地位。存儲軟件 Scality 的 CEO 指出，由于 SSD 硬盤(pán)用的閃存價(jià)格還是太貴，即便是 QLC 閃存也不行，單位容量下機械硬盤(pán)每 GB 價(jià)格相比閃存還有 5-7 倍的優(yōu)勢，到了 2028 年，這個(gè)優(yōu)勢依然有 4-5 倍。

特別是 Trendfocus 分享的數據顯示，2024 年一季度全球實(shí)現 2970 萬(wàn)塊機械硬盤(pán)出貨，環(huán)比增長(cháng) 3%。似乎機械硬盤(pán)市場(chǎng)正在復蘇。機械硬盤(pán)是否已經(jīng)發(fā)展到極限？未來(lái)還將在哪里發(fā)光發(fā)熱？

機械硬盤(pán)（HDD）和固態(tài)硬盤(pán)（SSD）

硬盤(pán)作為計算機中不可或缺的存儲設備，承擔著(zhù)數據保存和讀取的重要任務(wù)。隨著(zhù)科技的進(jìn)步，硬盤(pán)的種類(lèi)也日益豐富，以滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需求。硬盤(pán)有機械硬盤(pán) (Hard Disk Drive，HDD) 和固態(tài)硬盤(pán) (SSD) 之分。

機械硬盤(pán)即是傳統普通硬盤(pán)，主要由：盤(pán)片，磁頭，盤(pán)片轉軸及控制電機，磁頭控制器，數據轉換器，接口，緩存等幾個(gè)部分組成。

磁頭可沿盤(pán)片的半徑方向運動(dòng)，加上盤(pán)片每分鐘幾千轉的高速旋轉，磁頭就可以定位在盤(pán)片的指定位置上進(jìn)行數據的讀寫(xiě)操作。信息通過(guò)離磁性表面很近的磁頭，由電磁流來(lái)改變極性方式被電磁流寫(xiě)到磁盤(pán)上，信息可以通過(guò)相反的方式讀取。硬盤(pán)作為精密設備，塵埃是其大敵，所以進(jìn)入硬盤(pán)的空氣必須過(guò)濾。

機械硬盤(pán)中所有的盤(pán)片都裝在一個(gè)旋轉軸上，每張盤(pán)片之間是平行的，在每個(gè)盤(pán)片的存儲面上有一個(gè)磁頭，磁頭與盤(pán)片之間的距離只有 0.1μm～0.5μm，較高的水平已經(jīng)達到 0.005μm～0.01μm，所有的磁頭聯(lián)在一個(gè)磁頭控制器上，由磁頭控制器負責各個(gè)磁頭的運動(dòng)。機械硬盤(pán)讀寫(xiě)速度依賴(lài)于電機的轉速，因為需要依靠電機帶動(dòng)磁盤(pán)高速轉動(dòng)使磁頭找到指定位置進(jìn)行讀寫(xiě)。

固態(tài)硬盤(pán)（Solid State Disk 或 Solid State Drive，簡(jiǎn)稱(chēng) SSD），又稱(chēng)固態(tài)驅動(dòng)器，是用固態(tài)電子存儲芯片陣列制成的硬盤(pán)。固態(tài)硬盤(pán)，因為臺灣的英語(yǔ)里把固體電容稱(chēng)為 Solid 而得名。SSD 由控制單元和存儲單元（FLASH 芯片、DRAM 芯片）組成。

固態(tài)硬盤(pán)在接口的規范和定義、功能及使用方法上與普通硬盤(pán)的完全相同，在產(chǎn)品外形和尺寸上基本與普通硬盤(pán)一致（新興的 U.2，M.2 等形式的固態(tài)硬盤(pán)尺寸和外形與 SATA 機械硬盤(pán)完全不同）。

由于固態(tài)硬盤(pán)的技術(shù)與傳統硬盤(pán)的技術(shù)不同，所以產(chǎn)生了不少新興的存儲器廠(chǎng)商。廠(chǎng)商只需購買(mǎi) NAND 顆粒，再配適當的控制芯片，編寫(xiě)主控制器代碼，就制造了固態(tài)硬盤(pán)。

固態(tài)硬盤(pán)具有傳統機械硬盤(pán)不具備的快速讀寫(xiě)、質(zhì)量輕、能耗低以及體積小等特點(diǎn)，同時(shí)其劣勢也較為明顯。盡管 IDC 認為 SSD 已經(jīng)進(jìn)入存儲市場(chǎng)的主流行列，但其價(jià)格仍較為昂貴，容量較低，一旦硬件損壞，數據較難恢復等；并且亦有人認為固態(tài)硬盤(pán)的耐用性（壽命）相對較短。

機械硬盤(pán)的主流廠(chǎng)商和技術(shù)發(fā)展

當前，和固態(tài)硬盤(pán)市場(chǎng)相比，機械硬盤(pán)市場(chǎng)的格局非常簡(jiǎn)單，主要有西部數據、希捷和東芝這三大廠(chǎng)商。SSD 的蓬勃發(fā)展已經(jīng)對機械硬盤(pán)造成了巨大沖擊。一方面，希捷、西數和東芝三巨頭早已開(kāi)辟了 SSD 業(yè)務(wù)，另一方面也在挖掘機械硬盤(pán)新的技術(shù)路線(xiàn)。

1、希捷（Seagate）：希捷成立于 1979 年，是全球最大的硬盤(pán)、磁盤(pán)和讀寫(xiě)磁頭制造商，總部位于美國加州司各特谷市。

希捷在美國、墨西哥、馬來(lái)西亞、中國、泰國、新加坡等地設有工廠(chǎng)。其中美國工廠(chǎng)主要負責新品研發(fā)以及磁頭晶圓、盤(pán)片的制造。墨西哥廠(chǎng)負責全世界各地的翻修產(chǎn)品。馬來(lái)西亞負責切割磁頭晶圓等。泰國廠(chǎng)及中國廠(chǎng)負責硬盤(pán)的組裝以及 PCB 電路板、磁頭的制造等。新加坡廠(chǎng)主要負責企業(yè)級硬盤(pán)的生產(chǎn)。此外，中國蘇州廠(chǎng)還負責生產(chǎn)消費電子類(lèi)產(chǎn)品。

希捷是首家專(zhuān)為臺式電腦制造 5.25 英寸硬盤(pán)的公司。2021 年，在開(kāi)放計算項目峰會(huì )上，希捷首次展示了采用 PCIe NVMe 接口的 3.5 寸機械硬盤(pán)。

希捷還推出了熱輔助磁記錄（HAMR）技術(shù)，這是提升硬盤(pán)容量的又一重要突破。HAMR 技術(shù)能夠在不增加物理碟片數量的情況下，提高數據存儲密度，不僅降低了材料成本，也減少了振動(dòng)與能耗。在希捷獨創(chuàng )的 HAMR 技術(shù)中，數據必須以磁位的形式存儲，而且位密度比傳統 PMR（垂直磁記錄）硬盤(pán)更高。

2、西部數據（Western Digital）：西部數據公司創(chuàng )立于 1970 年，總部位于美國加州。2011 年，西數以 43 億美元收購日立環(huán)球存儲技術(shù)公司 (HGST)。

為了滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，西數在 2008 年推出了一款名為「My Passport」的疊瓦式移動(dòng)硬盤(pán)。這款硬盤(pán)采用了獨特的層疊式設計，使得硬盤(pán)外殼更加緊湊輕便。同時(shí)，疊瓦式的設計也使得硬盤(pán)盤(pán)片可以緊密地堆疊在一起，從而大大提高了硬盤(pán)的抗震性能，并更好地分散熱量，保證了其在長(cháng)時(shí)間高負荷使用時(shí)的穩定性。自 2008 年推出首款疊瓦盤(pán)后，西數又相繼推出了「Apollo」、「Elements SE」、「My Passport Studio」等系列產(chǎn)品，都采用了疊瓦盤(pán)的設計。

2013 年，西數公司旗下 HGST（原日立）率先推出充氦技術(shù)。HGST 的這項新技術(shù)要點(diǎn)并不在于改變硬盤(pán)的機械結構，而是將內部填充的普通空氣換成了氦氣，從而大大縮短了碟片之間的距離，使彼此靠得更近。當時(shí) 3.5 寸硬盤(pán)最多只能放進(jìn)五張碟片，充氦之后能夠增加到八張。單碟容量達到 1.75TB，那么整塊硬盤(pán)的容量就可達到 14TB。

3、東芝（Toshiba）：東芝公司 1875 年創(chuàng )立于日本，是日本大型半導體制造商和全球領(lǐng)先的綜合機電制造商。

東芝是全球第一家將 HDD 安裝在汽車(chē)內部來(lái)儲存數位內容龐大商機的硬碟制造商，并在 1997 年推出全球第一款車(chē)用級硬碟產(chǎn)品。2000 年，東芝成為第一家將 1.8 寸硬碟成功推出上市的公司。此硬碟專(zhuān)為蘋(píng)果公司的 Ipod 而設計，東芝的產(chǎn)品品質(zhì)和技術(shù)獲得了蘋(píng)果的高度認可。

2004 年，東芝率先宣布并推出采用 PMR 垂直磁記錄技術(shù)的硬碟產(chǎn)品。FC-MAMR（微波輔助磁記錄）是東芝在硬盤(pán)存儲技術(shù)方面的又一重大創(chuàng )新。這一技術(shù)通過(guò)微波輔助來(lái)降低磁介質(zhì)的寫(xiě)入難度，從而進(jìn)一步提高存儲密度和容量。東芝在 2021 年推出的 18TB 硬盤(pán)就采用了這一技術(shù)。

過(guò)去一年間，西部數據、希捷、東芝相繼發(fā)布了 28TB 容量的 SMR 疊瓦式硬盤(pán)，都面向數據中心。最近，西數又把 SMR 疊瓦盤(pán)做到了創(chuàng )紀錄的 30TB、32TB。

機械硬盤(pán)的未來(lái)在哪里？

固態(tài)硬盤(pán)（SSD）以其高速讀寫(xiě)性能，成為了許多人心目中的存儲新寵。然而，機械硬盤(pán)（HDD），這一看似「古老」的存儲技術(shù)，卻并未如許多人預料的那樣迅速退場(chǎng)。在主流市場(chǎng)上，低于 4TB 的機械硬盤(pán)確實(shí)已經(jīng)逐漸被固態(tài)硬盤(pán)所替代。這一區間，在過(guò)去曾是購買(mǎi)人數最多的區間，因此機械硬盤(pán)的銷(xiāo)售成績(jì)受到影響在所難免。然而，在 4TB 以上的大容量硬盤(pán)市場(chǎng)上，機械硬盤(pán)卻展現出了不可替代的優(yōu)勢。一方面，4TB 以上的固態(tài)硬盤(pán)價(jià)格昂貴，讓許多用戶(hù)望而卻步；另一方面，對于需要大容量存儲的用戶(hù)來(lái)說(shuō)，固態(tài)硬盤(pán)在容量和價(jià)格上都難以與機械硬盤(pán)相媲美。

正是在這樣的背景下，機械硬盤(pán)廠(chǎng)商們并沒(méi)有放棄努力。他們不斷推陳出新，致力于提升硬盤(pán)的容量和性能。這也讓機械硬盤(pán)在特定領(lǐng)域續寫(xiě)著(zhù)屬于自己的傳奇篇章。

人工智能（AI）：隨著(zhù)生成式 AI 的快速崛起，大容量存儲的角色變得愈發(fā)關(guān)鍵。在 AI 應用中，大量歷史數據和模型參數需要長(cháng)期保存以備后用。這些數據通常訪(fǎng)問(wèn)頻率較低，但對存儲容量要求較高。機械硬盤(pán)憑借其高容量、低成本的優(yōu)勢，成為冷數據存儲的理想選擇。例如，在模型訓練過(guò)程中，產(chǎn)生的 checkpoint 數據在幾個(gè)月后可能不再頻繁訪(fǎng)問(wèn)，這時(shí)可以將其存入機械硬盤(pán)中，以降低存儲成本。

AI 提高了算力要求，導致 GPU 和內存價(jià)格不斷上漲，間接推高了固態(tài)硬盤(pán)的價(jià)格。相比之下，機械硬盤(pán)的價(jià)格相對穩定，且每 TB 的價(jià)格在未來(lái)一兩年內有望比 SSD 更具性?xún)r(jià)比，使得其整體 TCO(總擁有成本) 更具競爭力。

安防：對于安防行業(yè)而言，固態(tài)硬盤(pán)與機械硬盤(pán)的市場(chǎng)格局，呈現出一種相反的局面。這是由于成本角度的考量，對于存儲方案的制定，業(yè)內的考量標準是針對每 GB 的應用成本做計算，而在安防行業(yè)海量的數據下，固態(tài)硬盤(pán)的存儲體量就略微顯得有些「不夠看」。

同時(shí)，安防監控系統通常需要 24 小時(shí)不間斷運行，這就要求存儲設備具有長(cháng)時(shí)間工作的穩定性和可靠性。機械硬盤(pán)在這方面表現出色，能夠長(cháng)時(shí)間穩定運行，確保監控數據的連續性和完整性。

冷存儲：SSD 不通電情況下無(wú)法實(shí)現長(cháng)時(shí)間存儲，可能數據丟失。機械硬盤(pán)則在冷存儲方面的應用具有顯著(zhù)優(yōu)勢，能夠滿(mǎn)足長(cháng)期保存數據、降低存儲成本、提高數據安全性和可靠性的需求。

家庭存儲：當前越來(lái)越多的家庭正在采用 NAS 系統搭建家庭存儲系統。而 NAS 系統通常用于存儲大量的數據，如家庭照片、視頻、音樂(lè )、文檔等。機械硬盤(pán)以其大容量特性，能夠滿(mǎn)足 NAS 系統對存儲空間的需求。隨著(zhù)技術(shù)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)上已有容量達到數十 TB 的機械硬盤(pán)，這為 NAS 系統提供了充足的存儲空間。

隨著(zhù)智能電視和高清播放設備的普及，家庭觀(guān)看高清影片的需求不斷增加。機械硬盤(pán)可以存儲大量的高清影片，方便家庭成員隨時(shí)觀(guān)看。家庭中的照片是珍貴的回憶，需要妥善保存。機械硬盤(pán)提供了足夠的存儲空間，可以將家庭照片進(jìn)行備份，防止數據丟失。對于喜歡音樂(lè )的家庭來(lái)說(shuō)，機械硬盤(pán)可以存儲大量的音樂(lè )文件，構建一個(gè)家庭音樂(lè )庫，方便家庭成員隨時(shí)欣賞。

潛在的需求使得最近小米也盯上了 NAS 市場(chǎng)，而早前華為就已經(jīng)發(fā)布了家庭存儲 NAS 產(chǎn)品。NAS 儼然成為了智能家居布局生態(tài)鏈的重要一環(huán)。而家庭存儲目前普遍采用機械硬盤(pán)作為存儲媒介。

與移動(dòng)硬盤(pán)、網(wǎng)盤(pán)相比，NAS 會(huì )受限于帶寬和網(wǎng)速，雖擁有媲美網(wǎng)盤(pán)的便攜性，但一來(lái)部署成本太高，二來(lái)通常僅限于家庭或公司內部人員傳輸數據，局限性較高。

市場(chǎng)調研機構 QYR 在報告中指出，2023 年全球家用 NAS 設備規模為 24.4 億元，未來(lái)預計將保持 41.99% 的年復合增長(cháng)率，2030 年市場(chǎng)規模達到 289.3 億元。市場(chǎng)規模小往往意味著(zhù)競爭烈度低、發(fā)展前景大、頭部化程度不高，更適合新品牌入場(chǎng)。市場(chǎng)的潛力，或許才是小米決定進(jìn)軍 NAS 行業(yè)的核心因素。

憑借手機廠(chǎng)商在消費領(lǐng)域的產(chǎn)品號召力，有望擴大家用 NAS 市場(chǎng)規模，特別是小米在打造爆款產(chǎn)品方面具有豐富的經(jīng)驗。進(jìn)一步也將激活機械硬盤(pán)的市場(chǎng)需求。