機(jī)械硬盤(pán)的未來(lái)在哪里？

作者：豐寧

在最近北京召開(kāi)的中國(guó)電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)專業(yè)委員會(huì)（以下簡(jiǎn)稱數(shù)據(jù)存儲(chǔ)專委會(huì)）成立大會(huì)上，倪光南表示，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(tǒng)機(jī)械硬盤(pán)HDD的存儲(chǔ)革命。

隨著近年來(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(shì)。但也有一些觀點(diǎn)則認(rèn)為，機(jī)械硬盤(pán)在未來(lái)幾年內(nèi)仍然占據(jù)著存儲(chǔ)市場(chǎng)的重要地位。存儲(chǔ)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(jī)械硬盤(pán)每GB價(jià)格相比閃存還有5-7倍的優(yōu)勢(shì)，到了2028年，這個(gè)優(yōu)勢(shì)依然有4-5倍。特別是Trendfocus 分享的數(shù)據(jù)顯示，2024 年一季度全球?qū)崿F(xiàn) 2970 萬(wàn)塊機(jī)械硬盤(pán)出貨，環(huán)比增長(zhǎng) 3%。似乎機(jī)械硬盤(pán)市場(chǎng)正在復(fù)蘇。

機(jī)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？

?01、機(jī)械硬盤(pán)（HDD）和固態(tài)硬盤(pán)（SSD）

硬盤(pán)作為計(jì)算機(jī)中不可或缺的存儲(chǔ)設(shè)備，承擔(dān)著數(shù)據(jù)保存和讀取的重要任務(wù)。隨著科技的進(jìn)步，硬盤(pán)的種類也日益豐富，以滿足不同用戶的需求。硬盤(pán)有機(jī)械硬盤(pán)(Hard Disk Drive，HDD)和固態(tài)硬盤(pán)(SSD)之分。

機(jī)械硬盤(pán)即是傳統(tǒng)普通硬盤(pán)，主要由：盤(pán)片，磁頭，盤(pán)片轉(zhuǎn)軸及控制電機(jī)，磁頭控制器，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(yùn)動(dòng)，加上盤(pán)片每分鐘幾千轉(zhuǎn)的高速旋轉(zhuǎn)，磁頭就可以定位在盤(pán)片的指定位置上進(jìn)行數(shù)據(jù)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(shè)備，塵埃是其大敵，所以進(jìn)入硬盤(pán)的空氣必須過(guò)濾。機(jī)械硬盤(pán)中所有的盤(pán)片都裝在一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上，每張盤(pán)片之間是平行的，在每個(gè)盤(pán)片的存儲(chǔ)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(dá)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(fù)責(zé)各個(gè)磁頭的運(yùn)動(dòng)。機(jī)械硬盤(pán)讀寫(xiě)速度依賴于電機(jī)的轉(zhuǎn)速，因?yàn)樾枰揽侩姍C(jī)帶動(dòng)磁盤(pán)高速轉(zhuǎn)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SSD），又稱固態(tài)驅(qū)動(dòng)器，是用固態(tài)電子存儲(chǔ)芯片陣列制成的硬盤(pán)。固態(tài)硬盤(pán)，因?yàn)榕_(tái)灣的英語(yǔ)里把固體電容稱為Solid而得名。SSD由控制單元和存儲(chǔ)單元（FLASH芯片、DRAM芯片）組成。固態(tài)硬盤(pán)在接口的規(guī)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(jī)械硬盤(pán)完全不同）。

由于固態(tài)硬盤(pán)的技術(shù)與傳統(tǒng)硬盤(pán)的技術(shù)不同，所以產(chǎn)生了不少新興的存儲(chǔ)器廠商。廠商只需購(gòu)買(mǎi)NAND顆粒，再配適當(dāng)?shù)?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E6%8E%A7%E5%88%B6%E8%8A%AF%E7%89%87/">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(tǒng)機(jī)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(shì)也較為明顯。盡管IDC認(rèn)為SSD已經(jīng)進(jìn)入存儲(chǔ)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(shù)據(jù)較難恢復(fù)等；并且亦有人認(rèn)為固態(tài)硬盤(pán)的耐用性（壽命）相對(duì)較短。

?02、機(jī)械硬盤(pán)的主流廠商和技術(shù)發(fā)展

當(dāng)前，和固態(tài)硬盤(pán)市場(chǎng)相比，機(jī)械硬盤(pán)市場(chǎng)的格局非常簡(jiǎn)單，主要有西部數(shù)據(jù)、希捷和東芝這三大廠商。SSD的蓬勃發(fā)展已經(jīng)對(duì)機(jī)械硬盤(pán)造成了巨大沖擊。一方面，希捷、西數(shù)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(jī)械硬盤(pán)新的技術(shù)路線。

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(guó)加州司各特谷市。希捷在美國(guó)、墨西哥、馬來(lái)西亞、中國(guó)、泰國(guó)、新加坡等地設(shè)有工廠。其中美國(guó)工廠主要負(fù)責(zé)新品研發(fā)以及磁頭晶圓、盤(pán)片的制造。墨西哥廠負(fù)責(zé)全世界各地的翻修產(chǎn)品。馬來(lái)西亞負(fù)責(zé)切割磁頭晶圓等。泰國(guó)廠及中國(guó)廠負(fù)責(zé)硬盤(pán)的組裝以及PCB電路板、磁頭的制造等。新加坡廠主要負(fù)責(zé)企業(yè)級(jí)硬盤(pán)的生產(chǎn)。此外，中國(guó)蘇州廠還負(fù)責(zé)生產(chǎn)消費(fèi)電子類產(chǎn)品。希捷是首家專為臺(tái)式電腦制造5.25英寸硬盤(pán)的公司。2021年，在開(kāi)放計(jì)算項(xiàng)目峰會(huì)上，希捷首次展示了采用PCIe NVMe接口的3.5寸機(jī)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(shù)量的情況下，提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(dú)創(chuàng)的HAMR技術(shù)中，數(shù)據(jù)必須以磁位的形式存儲(chǔ)，而且位密度比傳統(tǒng)PMR（垂直磁記錄）硬盤(pán)更高。

2、西部數(shù)據(jù)（Western Digital）：西部數(shù)據(jù)公司創(chuàng)立于1970年，總部位于美國(guó)加州。2011年，西數(shù)以43億美元收購(gòu)日立環(huán)球存儲(chǔ)技術(shù)公司(HGST)。為了滿足市場(chǎng)需求，西數(shù)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(dú)特的層疊式設(shè)計(jì)，使得硬盤(pán)外殼更加緊湊輕便。同時(shí)，疊瓦式的設(shè)計(jì)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(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷使用時(shí)的穩(wěn)定性。自2008年推出首款疊瓦盤(pán)后，西數(shù)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(shè)計(jì)。2013年，西數(shù)公司旗下HGST（原日立）率先推出充氦技術(shù)。HGST的這項(xiàng)新技術(shù)要點(diǎn)并不在于改變硬盤(pán)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，而是將內(nèi)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(dāng)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(dá)到1.75TB，那么整塊硬盤(pán)的容量就可達(dá)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(dǎo)體制造商和全球領(lǐng)先的綜合機(jī)電制造商。東芝是全球第一家將HDD安裝在汽車(chē)內(nèi)部來(lái)儲(chǔ)存數(shù)位內(nèi)容龐大商機(jī)的硬碟制造商，并在1997年推出全球第一款車(chē)用級(jí)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。此硬碟專為蘋(píng)果公司的Ipod而設(shè)計(jì)，東芝的產(chǎn)品品質(zhì)和技術(shù)獲得了蘋(píng)果的高度認(rèn)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(chǔ)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(chǔ)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(shù)據(jù)、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(shù)據(jù)中心。最近，西數(shù)又把SMR疊瓦盤(pán)做到了創(chuàng)紀(jì)錄的30TB、32TB。

?03、機(jī)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(chǔ)新寵。然而，機(jī)械硬盤(pán)（HDD），這一看似“古老”的存儲(chǔ)技術(shù)，卻并未如許多人預(yù)料的那樣迅速退場(chǎng)。在主流市場(chǎng)上，低于4TB的機(jī)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(qū)間，在過(guò)去曾是購(gòu)買(mǎi)人數(shù)最多的區(qū)間，因此機(jī)械硬盤(pán)的銷售成績(jī)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(jī)械硬盤(pán)卻展現(xiàn)出了不可替代的優(yōu)勢(shì)。一方面，4TB以上的固態(tài)硬盤(pán)價(jià)格昂貴，讓許多用戶望而卻步；另一方面，對(duì)于需要大容量存儲(chǔ)的用戶來(lái)說(shuō)，固態(tài)硬盤(pán)在容量和價(jià)格上都難以與機(jī)械硬盤(pán)相媲美。正是在這樣的背景下，機(jī)械硬盤(pán)廠商們并沒(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(jī)械硬盤(pán)在特定領(lǐng)域續(xù)寫(xiě)著屬于自己的傳奇篇章。

人工智能（AI）：隨著生成式AI的快速崛起，大容量存儲(chǔ)的角色變得愈發(fā)關(guān)鍵。在AI應(yīng)用中，大量歷史數(shù)據(jù)和模型參數(shù)需要長(zhǎng)期保存以備后用。這些數(shù)據(jù)通常訪問(wèn)頻率較低，但對(duì)存儲(chǔ)容量要求較高。機(jī)械硬盤(pán)憑借其高容量、低成本的優(yōu)勢(shì)，成為冷數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的理想選擇。例如，在模型訓(xùn)練過(guò)程中，產(chǎn)生的checkpoint數(shù)據(jù)在幾個(gè)月后可能不再頻繁訪問(wèn)，這時(shí)可以將其存入機(jī)械硬盤(pán)中，以降低存儲(chǔ)成本。AI提高了算力要求，導(dǎo)致GPU和內(nèi)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(jī)械硬盤(pán)的價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定，且每TB的價(jià)格在未來(lái)一兩年內(nèi)有望比SSD更具性價(jià)比，使得其整體TCO(總擁有成本)更具競(jìng)爭(zhēng)力。

安防：對(duì)于安防行業(yè)而言，固態(tài)硬盤(pán)與機(jī)械硬盤(pán)的市場(chǎng)格局，呈現(xiàn)出一種相反的局面。這是由于成本角度的考量，對(duì)于存儲(chǔ)方案的制定，業(yè)內(nèi)的考量標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)每GB的應(yīng)用成本做計(jì)算，而在安防行業(yè)海量的數(shù)據(jù)下，固態(tài)硬盤(pán)的存儲(chǔ)體量就略微顯得有些“不夠看”。同時(shí)，安防監(jiān)控系統(tǒng)通常需要24小時(shí)不間斷運(yùn)行，這就要求存儲(chǔ)設(shè)備具有長(zhǎng)時(shí)間工作的穩(wěn)定性和可靠性。機(jī)械硬盤(pán)在這方面表現(xiàn)出色，能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，確保監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的連續(xù)性和完整性。

冷存儲(chǔ)：SSD不通電情況下無(wú)法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)，可能數(shù)據(jù)丟失。機(jī)械硬盤(pán)則在冷存儲(chǔ)方面的應(yīng)用具有顯著優(yōu)勢(shì)，能夠滿足長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù)、降低存儲(chǔ)成本、提高數(shù)據(jù)安全性和可靠性的需求。

家庭存儲(chǔ)：當(dāng)前越來(lái)越多的家庭正在采用NAS系統(tǒng)搭建家庭存儲(chǔ)系統(tǒng)。而NAS系統(tǒng)通常用于存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)，如家庭照片、視頻、音樂(lè)、文檔等。機(jī)械硬盤(pán)以其大容量特性，能夠滿足NAS系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)空間的需求。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)上已有容量達(dá)到數(shù)十TB的機(jī)械硬盤(pán)，這為NAS系統(tǒng)提供了充足的存儲(chǔ)空間。隨著智能電視和高清播放設(shè)備的普及，家庭觀看高清影片的需求不斷增加。機(jī)械硬盤(pán)可以存儲(chǔ)大量的高清影片，方便家庭成員隨時(shí)觀看。家庭中的照片是珍貴的回憶，需要妥善保存。機(jī)械硬盤(pán)提供了足夠的存儲(chǔ)空間，可以將家庭照片進(jìn)行備份，防止數(shù)據(jù)丟失。對(duì)于喜歡音樂(lè)的家庭來(lái)說(shuō)，機(jī)械硬盤(pán)可以存儲(chǔ)大量的音樂(lè)文件，構(gòu)建一個(gè)家庭音樂(lè)庫(kù)，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(chǔ)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(chǔ)目前普遍采用機(jī)械硬盤(pán)作為存儲(chǔ)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(nèi)部人員傳輸數(shù)據(jù)，局限性較高。

市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)QYR在報(bào)告中指出，2023年全球家用NAS設(shè)備規(guī)模為24.4億元，未來(lái)預(yù)計(jì)將保持41.99%的年復(fù)合增長(zhǎng)率，2030年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到289.3億元。市場(chǎng)規(guī)模小往往意味著競(jìng)爭(zhēng)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(jī)廠商在消費(fèi)領(lǐng)域的產(chǎn)品號(hào)召力，有望擴(kuò)大家用NAS市場(chǎng)規(guī)模，特別是小米在打造爆款產(chǎn)品方面具有豐富的經(jīng)驗(yàn)。進(jìn)一步也將激活機(jī)械硬盤(pán)的市場(chǎng)需求。