木桶原理說木桶的容積取決于最短的那塊板，而在服務器產品上，這個短板就是硬盤。因為它太慢了，以至于在它前面的CPU、內存等硬件要花很多時間等待它。目前機械硬盤的基本工作原理是1973年被提出并實現的，可以說機械式硬盤的發展貫穿著整個PC行業至今。但是隨著用戶對于數據存儲的要求越來越高，機械硬盤在速度、功耗和可靠性方面的表現已經漸漸無法滿足需求。在服務器產品上尤其如此，為了追求性能與可靠性同步提升，于是有了類似存儲陣列這樣的技術，通過多硬盤疊加的方式滿足兩方面的要求。
歷史：機械硬盤已經捉襟見肘
在2012年的IT消費調查中，讀者很看好SSD
早在SSD固態硬盤剛有概念的時候，許多用戶就有這樣一個夢想：能不能有比溫徹斯特硬盤更先進更快速更穩定的解決方案，應對存儲造成的短板。在SSD固態硬盤出現之后，隨著技術規范的逐漸成熟，SSD固態硬盤也經歷了一個從不能滿足需求到能夠滿足需求的過程，甚至一些企業已經率先在服務器產品中部署了SSD固態硬盤。然而現實如此嚴酷，正如我們的生活與50年代其實沒有多大分別一樣，固態硬盤的蓬勃發展也不過是暫時的“虛假繁榮”，并且粉飾繁榮的西洋鏡即將被拆穿。既然早晚都要拆穿，我們不妨就先拆穿一下。
對于企業級領域來說，SSD在容量上卻令人完全無法接受，壽命也受到過質疑。拿可靠性來講，想要符合服務器產品的質量要求，SSD固態硬盤的PE周期(P/E周期：編程/擦除周期，可理解為使用壽命)至少要達到2500次，意味著不是所有SSD都能拿來做企業存儲的。為了解決這個問題，主控芯片已經經歷過數次升級，改善管理策略，盡量延長存儲芯片壽命。制約SSD的另一個瓶頸是容量，這個問題在早期就有所體現，如今雖然降價了但依然如此。與機械硬盤相比，同樣價格只能買來一點點容量的SSD固態硬盤，雖然速度優勢能夠有效消除系統瓶頸，高昂的價格卻會導致企業用戶要仔細衡量投入產出比。
企業級用戶對于存儲的更高要求最終都轉換到了價格上。總之，在一個可被接受的價格區間內，速度、容量、可靠性這三大要素，無論是傳統機械硬盤還是SSD固態硬盤，都無法全部滿足。用戶的需求對于科技進步來說是巨大的激勵，處在上游的企業卻用了一種很投機取巧的方式作為回應，這也造就了固態硬盤產業的現狀和漸漸脫離實際需求的未來。
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現狀：SSD趁虛而入，高低混搭填補需求
在泰國洪水之后，在存儲領域可以看到一個現象，就是硬盤產品技術革命的步伐明顯加速。此前我們采訪Thecus總經理施婉菁女士的時候，她回顧當時的情景亦有頗多無奈：作為一個NAS解決方案供應商，無法為用戶提供產品，原因是全世界都沒有足夠多的機械硬盤可供使用。類似Synology群暉、QNAP威聯通、TerraMaster鐵威馬這樣的NAS供應商也遇到了同樣的問題，而處于上游的機械硬盤供應商WD、Seagate、HITACHI、SAMSUNG等也僅僅能自保。
機械硬盤漲價、整個市場哀鴻遍野，然而用戶對存儲的需求是不會因此而消失的。在這個時間段內，越來越多的SSD固態硬盤高調進入市場，填補了市場空白。盡管SSD固態硬盤在有些方面還無法達到要求，但在沒有其他選擇的情況下，用戶除了被動接受之外已別無他法。這樣規模空前的剛性需求也全面刺激了SSD固態硬盤市場，越來越多的品牌、越來越多的技術被迅速投入使用，導致SSD固態硬盤產品日益成熟。
Kingmax率先把SSD容量提升到TB級別，沒有2TB產品是因為暫時沒有能支持大容量的主控芯片
隨著洪水影響的消退，機械硬盤價格逐步回落，然而SSD固態硬盤高速度、低能耗等優點令用戶印象深刻。在2011年的一些產品上，出現了能夠讓SSD固態硬盤和機械硬盤混搭的解決方案，希望能夠在固態硬盤與機械硬盤之間尋找到平衡點。此狀況引發了一個探討，就是存儲行業未來發展究竟依靠的是機械硬盤還是固態硬盤。作為依托于全新技術而造就的產品，SSD固態硬盤自然是有備而來。2011年9月，Kingmax高調發布了容量高達1TB的固態硬盤產品，并且大膽放言2012年至2013年，固態硬盤的容量將要沖高到2TB。雖然大容量SSD固態硬盤價格高昂，但Kinmax公司CEO劉福洲先生對于大容量SSD的前景依然充滿信心：“感受過高鐵便捷的人是不愿意再坐回普通火車的，哪怕它更便宜”。
從技術角度來看，SSD的發展歷程似乎也支持這種趨勢。早期的SSD固態硬盤使用SLC存儲顆粒，雖然速度快壽命長但是在容量方面存在短板，導致大容量SSD固態硬盤的制造成本高昂。在全面換裝MLC顆粒之后，同等芯片規模下的存儲容量直接翻倍，價格則一路走低。而對于企業級存儲而言，盡管這樣換代的結果是存儲芯片的PE周期從10萬次猛降到了1萬次，壽命縮水90%，但依然遠遠高過企業級存儲的壽命要求。
到了這里，企業級存儲的前景看起來一片美好，似乎繼續發展下去，終于要有又快又好的解決方案了。然而現實十分殘酷，因為繼續發展下去，迎來的是TLC SSD方案。
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改變：背著抱著一樣沉的芯片存儲技術
這一頁的標題叫做“背著抱著一樣沉”，道理從字面上十分容易理解。因為存儲芯片換代的過程實際可以看作是壽命和容量相互轉換的過程，壽命和容量如同蹺蹺板的兩端。在SLC轉向MLC的時候，用戶終于迎來了容量更大的固態硬盤。而主控芯片的技術升級和整體架構的成熟，也讓SSD固態硬盤的速度更快。雖然MLC芯片的PE周期只有SLC的十分之一，但仍然四倍于企業用戶對可靠性的要求，為了追求容量，不特別在意壽命的話，用MLC作為存儲方案是可行的。但偏偏問題就出在了容量和壽命的轉換上。
MLC芯片的電壓控制比SLC更復雜
機械硬盤的容量提升依靠的是提升存儲密度，SSD固態硬盤的容量提升，理論上來說也是要依靠堆積晶體管規模來實現的。但是SLC到MLC的容量翻倍，晶體管規模卻沒有怎么提升，甚至存儲芯片的結構也沒什么變化。
存儲芯片對于數據的讀寫，是依靠電壓完成。在SLC芯片的存儲單元中采用兩種電壓狀態，分別賦予0和1兩個數值，就可以保存1bit數據。而升級到MLC時，每個存儲單元可以保存2bit數據，00、01、10、11，相對應的電壓狀態也從2種變成了4種。這樣在晶體管規模不變的情況下，就實現了容量翻倍，但同時由于電壓的波動加劇了存儲顆粒的老化速度，導致壽命大幅縮短。
芯片類型與芯片壽命的關系：3-bit per cell是指TLC
上圖的下降曲線標示了存儲顆粒容量和速度的關系，上升曲線則標示了用ECC糾錯技術能夠對顆粒壽命進行修復的程度。可以看到SSD固態硬盤隨著顆粒規格的“升級”，存儲芯片已經變得越來越不可靠，固態硬盤越來越依靠高強度的糾錯來保證數據的安全性。
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未來：壽命越來越短的芯片存儲技術
晶體管規模不變的情況下，SLC變身成了MLC。那么如果讓存儲單元保存3BIT數據會是什么呢？答案是TLC。但同樣，電壓狀態從4種變成了6種。
同等規模晶體管在TLC芯片上存儲容量最大
上圖就展示了這種變化，至于容量和電壓的關系，請看下圖。
TLC芯片的電壓控制無比復雜嚴重影響壽命
從MLC到TLC，存儲器容量又增大了50%。然而這次改變，帶來的結果就不那么令人欣慰了。如果說PE周期在10000左右的MLC還能被企業用戶接受的話，那這個數字再縮小10倍呢？
電壓復雜導致TLC芯片壽命只有SLC的百分之一并且延遲超高
目前在民用市場，三星已經推出了基于TLC芯片的SSD固態硬盤SSD840，但對于企業級領域，三星的SSD840pro依然沿用相對穩定的MLC存儲芯片。因為TLC的PE周期僅為1000，遠遠達不到企業級存儲PE周期2500以上的要求。
對于SSD固態硬盤產品，用戶必須面對的現實是TLC將要被全面采用，三星絕不會是唯一推出TLC芯片SSD固態硬盤的廠商。因為TLC價格低廉并且容量高，能夠滿足用戶在價格和容量方面的需求。在可靠性上，民用產品領域可以依靠24bit ECC以及更多的冗余來保證，但對于企業級，目前普遍的觀點是不宜采用TLC方案。
至于TLC在企業級領域的其他用途，Vmware今年10月的大會上，有參會者提出了適合TLC的用途：在企業級備份解決方案中，將TLC用于備份改變的數據。根據方案提供者的觀點，這部分數據大概占數據總量的5%到10%。根據這樣的應用幅度估算，PE周期在1000的產品，使用壽命大概是3到4年，無論價格還是壽命都還算可以接受。
可以看出，從SLC、MLC、TLC一路發展下來，SSD固態硬盤距離企業級用戶的要求顯示接近，之后越走越遠。那么SSD固態硬盤在企業級存儲的未來在哪里？現在還是未知數。TLC之后會是什么？按照現有的技術，芯片存儲再繼續發展下去，迎來的將是QLC，是一款存儲容量兩倍于MLC的產品，與TLC相比，每個存儲單元存儲數據量從3bit提升到4bit數據，需要8種電壓狀態支持。QLC使用壽命不但遠遠低于企業級存儲的要求，甚至連民用領域都無法滿足，目前可以預計的是它將成為光盤等一次性存儲介質的替代品。
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