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3D NAND技术发展迅速,SSD取代HDD硬盘明年可待

来源:中国闪存市场 编辑:Helan 更新:2018/11/5 19:34:19

NAND Flash价格经历长达近两年的涨价潮后,在2018年开始大幅下滑,据中国闪存市场ChinaFlashMarket数据,截止到10月底,2018年NAND Flash综合价格指数已累积下滑高达63%,其中主流SSD价格跌幅也高达约50%。随着价格下跌的刺激,SSD的需求数量在持续快速增长,价格拐点出现,SSD逐步取代硬盘已经在路上。

2018年NAND Flash综合价格指数走势

【拐点】时机已到,SSD扛起取代HDD的大旗

NAND Flash价格在2018年大跌,主因是NAND Flash供应大量增加和前期市场过度涨价的合理回调。Flash原厂不断扩大64层/72层3D NAND产出量,目前三星、东芝/西部数据、美光/英特尔等3D NAND占比已达到80%,美光甚至可以达到90%。

其次,3D技术快速迭代推动NAND Flash成本下滑。以目前主流的64层3D NAND技术为例,一片Wafer晶圆(12英寸)大约可以切割出1000颗256Gbit的Die。相较于1znm工艺2D技术所切割出的600多颗128Gbit的Die,不仅容量翻倍,单颗Die的总数更是增加了60%,这是导致NAND Flash价格下滑的另一个因素。

Wafer晶圆产能分析

原厂3D NAND之战加剧,使得SSD价格更加亲民,据中国闪存市场ChinaFlashMarket最新价格,消费类零售品牌SSD 240GB容量价格已下滑至31美金,480GB容量价格下探至58美金,低端白牌SSD产品的市场报价更是分别低至25美金(240GB)、45美金(480GB)。以240GB价格计算,SSD每GB价格已低至0.1美金。目前1TB HDD价格则在35美金左右,HDD每GB价格达0.035美金。虽然SSD与HDD在每GB价格上仍有一定的差距,但是SSD正在逐步接近HDD的成本,在部分市场应用上SSD正在快速取代HDD。

2018年SSD TLC 240GB价格走势图

2018年SSD TLC 480GB价格走势图

【序幕】SSD取代HDD,从服务器市场、PC市场、监控市场开始

SSD取代HDD的道路上,价格是推动其普及的重要因素。此外SSD高速、低功耗、抗震、耐高温等特性,以及灵活、多样化的规格形态,更符合市场需求的发展。

SSD与HDD对比

机械硬盘HDD内部结构

固态硬盘SSD内部结构

SATA SSD具有550MB/s的传输速度,PCIe SSD最高达3.5GB/s,与当下7200转的HDD(速率约150MB/s)相比,PCIe SSD速度要高出几十倍,而SSD速度的优势也着实反映在电脑开机、软件加载、多任务处理等体验上,再加上480GB SSD容量基本满足用户的存储需求,现在与1TB HDD仅10美金左右的差价,到2019年Q2开始QLC 1Tb Flash的量产,480GB的SSD价格与1TB的HDD同价,并且性价比超过1TB HDD,将会大大刺激PC OEM市场对SSD的搭载量。

据中国闪存市场ChinaFlashMarket数据,预计到2018年SSD 240GB 价格与1TB HDD 同价的,在笔记本电脑上的搭载率将达到52%。到2019年SSD 480GB 价格与1TB HDD同价的时候,在笔记本电脑上的搭载率将达到65%以上。另外,消费类SSD在零售渠道市场每个月也有200万片硬盘升级SSD的出货量。

SSD在电脑市场上的搭载率

 

在监控市场,城市街道、道路交通、公交车、住宅楼宇等公共场所也随处可见监控设备,仅中国安防监控市场的硬盘存储需求规模大约有100亿元人民币。这些监控设备大多是高清摄像头,24小时不间断录制,要求存储设备高可靠性、高性能,以及长时间运行、防震、抗摔、防水、耐高温、防尘等特殊要求。

视频监控市场应用

HDD内部结构复杂,由马达、磁盘、磁头等构成,抗震效果极差,怕热怕湿,若是存储环境的温度过高或过低对HDD也会有负面影响。SSD内部不存在任何机械部件,具有抗震的特性,工作温度-25℃-70℃, SSD已被列入到公共安全视频监控应用标准中。之前报道的“幼儿园打人”事件,以及近日发生的“重庆万州公交车坠江”事件,都充分反映了视频监控数据的重要性。

【格局】HDD市场希捷和西数独大,SSD市场则百家争鸣,百花齐放

经过几十年的发展,HDD已形成了西部数据、希捷、东芝三分天下的局面,而且HDD出货一直呈现颓废之势,其中西部数据Q3季度HDD出货3410万块,同比下滑19.2%,环比下滑12.6%,已连续十几个季度下滑。

西部数据HDD季度出货量统计

反观SSD市场,据中国闪存市场ChinaFlashMarket统计,预计2018年全球SSD出货量将达1.92亿台,甚至有望冲刺2亿台,较2017年增长22%以上。SSD品牌数量超过100家,可谓百家争鸣,产品百花齐放。其中以NAND Flash原厂为首的三星、东芝、西部数据、美光、英特尔等品牌厂引领SSD市场的发展,尤其是推动SSD容量的快速增长,2018年三星最新推出的PM1643系列企业级SSD容量更是高达30.72TB,远胜HDD容量。

此外,主控厂正推动SSD接口由SATA向PCIe接口普及,其中Marvell最新控制芯片88SS1098、88SS1088、88SS1084、88SS1100已全面支持PCIe接口,慧荣SM2270、群联PS5012-E12等也支持的是PCIe接口。相较于HDD从5400升级到7200转,PCIe SSD速度可谓突飞猛进。

最新主流的控制芯片参数

【发展】2019年96层和QLC将带领SSD进入T时代

随着3D技术的不断发展,2018年三星、东芝/西部数据、美光、英特尔、SK海力士等正在向96层堆叠NAND工艺节点推进,单颗Die容量迈入1Tb(128GB),并进入QLC (4bit/cell)元年。目前东芝已推出了结余96层3D TLC的东芝XG6系列SSD,美光和英特尔也分别推出了QLC SSD新品,预计2019年将有更多的新品面世。新工艺的推广普及,使得NAND Flash价格将持续下滑,再加上QLC SSD容量优势,会加快SSD取代HDD步伐。

【终结】半导体存储终将取代磁存储,主导市场

虽然SSD市场保持高速的增长趋势,但是目前HDD依然在大容量冷数据存储占据主导位置,比如:历史数据备份、资料备案等数据存储,这些应用要求低成本、海量数据存储,所以SSD短期还无法完全取代HDD,在未来很长一段时间,将根据不同的应用环境、存储需求,保持共存的状态。

长远观之,HDD在体积、功耗、抗震、温度等方面有诸多限制,不适宜在移动运算设备和小型智能设备上使用。反观SSD,从早期2.5英寸发展到如今M.2、BGA形态,最小物理尺寸仅仅11.5x13mm,且容量已进入TB级别。SSD的快速发展和成本革命性的大幅下降,再结合物联网、人工智能等新兴技术的发展应用,SSD将在未来大有可为。

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