隨著閃存存儲方案的不斷普及,磁盤產(chǎn)品的生存空間亦在持續(xù)縮小。不過閃存陣列供應(yīng)商Violin Memory公司甚至放出豪言,指出磁盤在數(shù)據(jù)中心市場上將被一系列NAND方案痛毆至死,其中包括2D MLC、3D TLC再加上終結(jié)者3D QLC。
這種觀點站得住腳嗎?或者說能在未來成為現(xiàn)實嗎?
上述觀點其實源自Violin Memory公司新晉全球銷售高級副總裁Said Ouissal的一系列觀察結(jié)果:
3D TLC將擁有與目前2D MLC相對等的使用壽命水平
3D QLC將擁有與目前2D TLC相對等的使用壽命水平
再加上目前業(yè)界所持的普遍觀點,即配備重復(fù)數(shù)據(jù)刪除功能的2D MLC閃存正在蠶食1萬5千轉(zhuǎn)磁盤驅(qū)動器的市場份額。而另一大顯著趨勢在于,磁盤驅(qū)動器供應(yīng)商開始高度重視企業(yè)級高容量磁盤業(yè)務(wù)——也就是3.5英寸7200轉(zhuǎn)驅(qū)動器——而非企業(yè)級高性能磁盤產(chǎn)品。
為了就這一議題展開討論,我們姑且認(rèn)為這三項結(jié)論是真實的,而后解釋前面提到的部分縮寫詞含義并展望未來的下一步發(fā)展可能。
大部分現(xiàn)有閃存方案采用的是平面或者說二維工藝,這意味著單一芯片之上只有一個閃存存儲單元層。
閃存產(chǎn)品面臨的最大難題始終在于使用壽命,這是因為其存儲單元會在反復(fù)寫入之后受到損耗,而且這種消耗過程會隨著存儲單元幾何尺寸的縮小與每單元存儲比特數(shù)的增加而愈發(fā)嚴(yán)重。無論采用怎樣的幾何尺寸,每單元2比特MLC(即多層單元)閃存在使用壽命上都要比1比特SLC(即單層單元)閃存更差。
3比特TLC(即三層單元)的耐用性更差,而4比特QLC(即四層單元)閃存在使用壽命方面可謂達(dá)到了歷史新低。
根據(jù)不同制程尺寸以及不同每單元比特值整理得出的閃存耐用性(P/E周期)對比圖表。感謝AnandTech提供的原始數(shù)據(jù)。
在以上圖表當(dāng)中,5x納米(即50至59納米區(qū)間,下同)SLC柱形被截短以確保其它閃存類型得以明確顯示。在這里,大家不必太過關(guān)注耐用性的絕對值:這份圖表最重要的意義是幫助大家了解各類閃存方案之間的相對耐用性關(guān)系,而且由控制器實現(xiàn)的寫入操作數(shù)量削減及閃存過度配置等都會給任意給定閃存類型的規(guī)劃/擦除周期帶來顯著影響。
不過世事皆有兩面性。盡管在耐用性方面有所犧牲,但在每個閃存存儲單元中添加更多比特容量能夠降低每GB使用成本。而制程工藝尺寸的下調(diào)亦能達(dá)到同樣的效果,相當(dāng)于在一塊標(biāo)準(zhǔn)晶圓片內(nèi)容納更多存儲單元。
時至今日,2D或者說平面MLC閃存的制程水平在2x納米(即20到29納米)以及1x納米(即10到19納米)水平。而在低于15納米的NAND芯片當(dāng)中,電荷泄露與鄰近單元影響會給產(chǎn)品運行帶來不可預(yù)期的影響。因此就目前的主流觀點而言,3D或者說多層NAND才是進(jìn)一步實現(xiàn)閃存芯片容量提升的最佳途徑。
目前的初期3D芯片已經(jīng)擁有32層且采用4x制程(即40到49納米),這意味著在任意特定單元比特水平之下,其耐用性都會大大優(yōu)于2x納米級別的2D NAND方案。
正是這種情況引出了Ouissal前面提到的兩項結(jié)論。
他同時指出,Violin公司的閃存模塊目前已經(jīng)擁有1.1 TB存儲容量,而隨著閃存方案的不斷換代,相信未來這一存儲水平將陸續(xù)達(dá)到2.2 TB、4.4 TB甚至是8.8 TB。在他看來,在3D NAND全面普及之前,2D MLC恐怕只會再進(jìn)行一次換代。
沒錯,這就是我們此次討論的出發(fā)點。接下來,我們將著眼于由此給存儲業(yè)界帶來的后續(xù)影響。
磁盤驅(qū)動器消亡階段
首先,我們可以看到3D TLC NAND芯片將在成本水平與耐用性方面徹底摧毀一部分磁盤驅(qū)動器——即目前的2.5英寸萬轉(zhuǎn)磁盤。此類NAND還很可能在每TB原始容量成本方面優(yōu)于1萬5千轉(zhuǎn)磁盤,并在配合重復(fù)數(shù)據(jù)刪除功能后實現(xiàn)優(yōu)于萬轉(zhuǎn)磁盤驅(qū)動器的每TB容量成本。考慮到這一點,我們也許即將把磁盤驅(qū)動器方案徹底清理出自己的日常工作環(huán)境。
而惟一能夠幸存下來的7200轉(zhuǎn)3.5英寸大容量磁盤驅(qū)動器則面臨著3D QLC閃存這一勁敵。目前有極端觀點指出,配備重復(fù)數(shù)據(jù)刪除功能的3D QLC閃存將降低扼殺7200轉(zhuǎn)磁盤的生存可能性。
我們可以將這種競爭趨勢整理為以下圖表,從而更為直觀地了解磁盤驅(qū)動器走向消亡的過程:
閃存方案蠶食磁盤驅(qū)動器市場的可能場景。
再次強調(diào),請大家不要過度關(guān)注圖表所展示的具體曲線形狀:我們在這里展示的僅僅屬于廣義概念,因此并不太精確的時間線只能構(gòu)建出大致近似的趨勢曲線。
因此,這種場景恰好符合Violin公司的預(yù)期——磁盤驅(qū)動器在企業(yè)級數(shù)據(jù)中心內(nèi)可能會徹底消失。
對磁盤驅(qū)動器供應(yīng)商的影響
如果大家基本同意上述考量思路,那么我們可以進(jìn)一步就此展開探討。如果大家不能認(rèn)同,則沒有必要繼續(xù)閱讀了——當(dāng)然,歡迎各位反對論點的持有者在評論欄中分享您的看法。
Violin公司的閃存戰(zhàn)略供應(yīng)商是東芝公司。因此,我所推斷出的結(jié)論是,東芝目前3D TLC以及3D QLC閃存方案的特性與優(yōu)勢促使Violin作出了上述論斷。
除此之外,由于SanDisk公司與東芝方面屬于閃存代工合作伙伴,因此前者應(yīng)該會擁有與Violin相一致的3D TLC與3D QLC閃存方案選項。
這就引出了新的問題。這會給目前市面上規(guī)模最大的兩家磁盤驅(qū)動器供應(yīng)商——也就是希捷/三星與西數(shù)/HGST——帶來怎樣的影響?
我們注意到,這兩大存儲廠商陣營目前正處于停滯狀態(tài),因為中國商務(wù)部監(jiān)管機構(gòu)不允許雙方徹底合并為希捷與西部數(shù)據(jù)兩家公司。
如果東芝/Violin所作出的磁盤將死論斷準(zhǔn)確的話,那么東芝方面將在市場上擁有較希捷/三星或者西數(shù)/HGST更為主動的地位,這是因為其同時擁有著閃存代工體系與磁盤驅(qū)動器生產(chǎn)設(shè)施。有鑒于此,為了能夠繼續(xù)生存并最大程度發(fā)揮業(yè)務(wù)潛能,希捷/三星與西數(shù)/HGST雙方都需要選擇一家閃存代工合作伙伴或者直接收購一家,從而增強自身進(jìn)度緩慢的閃存組件開發(fā)事務(wù)(包括PCIe閃存卡、SSD以及控制器方案等)。
我們的觀點是,他們需要更為緊密的合作關(guān)系來支撐其產(chǎn)品組件開發(fā),并與東芝/Violin以及SanDisk保持同樣的新興閃存技術(shù)吸納速度,否則必然會被殘酷的市場競爭無情地碾過。
那么他們能夠與誰結(jié)盟或者對其進(jìn)行收購呢?
與閃存代工企業(yè)有個約會
顯然,選擇不可能是東芝或者SanDisk,畢竟東芝擁有Violin公司10%左右股權(quán),并且與SanDisk保持著合作伙伴關(guān)系,另外也完全沒有進(jìn)行出售的打算。目前全球最大的閃存代工企業(yè)包括英特爾與美光、IMTF以及三星。海力士屬于規(guī)模較小的廠商之一。雖然我們可以明顯看到海力士的業(yè)務(wù)規(guī)模非常適合接受收購,但真正值得重視的潛在對象仍然是美光與三星這樣的主力企業(yè)。
由于目前希捷已經(jīng)與三星保持著親密往來,因此我們認(rèn)為希捷/三星這對組合——也包括西部數(shù)據(jù)(即西數(shù)與HGST雙方)/美光——能夠通過建立合資企業(yè)的方式完成閃存業(yè)務(wù)拓展,從而回避中國商務(wù)部作出的限制。
值得注意的是,中國希望利用DRAM及閃存組件開發(fā)出自己的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),因此對于抱有這樣一套閃存戰(zhàn)略發(fā)展思路的商務(wù)部來說、西數(shù)與HGST的合并當(dāng)然不能接受。這有可能導(dǎo)致西部數(shù)據(jù)同美光建立起合資企業(yè),從而催生出又一位全球性閃存巨頭。這樣的結(jié)果對于剛剛處于起步階段的中國閃存代工行業(yè)來說當(dāng)然不是什么好消息。
那么從這個角度來看,中國商務(wù)部自然會利用更為嚴(yán)厲的舉措來避免西數(shù)與HGST結(jié)合,從而將這位潛在的閃存巨頭扼殺在搖籃當(dāng)中。同樣的,商務(wù)部也會在一定程度上阻止希捷通過收購磁盤驅(qū)動器業(yè)務(wù)的方式同三星合并,這亦能夠防止兩股龐大的存儲勢力結(jié)合在一處。
不過需要強調(diào)的是,只有閃存方案真的能夠在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域徹底壓制住磁盤業(yè)務(wù),以上近似于陰謀論的推斷才有實際意義。
總體而言,Violin Memory公司認(rèn)為這種情況會切實發(fā)生,并開始將閃存陣列產(chǎn)品發(fā)展戰(zhàn)略由零級提升至一級。大家對目前的形勢有何看法?您認(rèn)為3D TLC與3D QLC閃存又能否徹底占領(lǐng)數(shù)據(jù)中心磁盤驅(qū)動器市場呢?
請把答案寫在明信片上分別寄給希捷公司的StevesLuczo與西部數(shù)據(jù)公司的Milligan,相信他們會對大家的熱情反饋表示由衷的感謝。