固態乃大勢所趨 機械硬碟還有春天嗎？

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企業級機械硬碟容量翻倍 硬碟發展空間也開始多元化

隨著固態硬碟橫掃消費級存儲市場，人們開始關注起機械硬碟的未來。機械硬碟正在尋求新的發展道路，轉型迫在眉睫。最近，機械硬碟在存儲技術上又有了新的動態，企業級領域的機械硬碟開始推出新的技術，硬碟容量也開始往兩位數邁進。

此前，很多人總是唱衰機械硬碟，認為採用晶元存儲的固態硬碟具有更多的發展潛力。但是，隨著機械硬碟的容量繼續提升，我們會發現機械硬碟並沒有在固態的衝擊下被完全淘汰。只要有需求，機械硬碟就有生存空間，而且機械硬碟到現在還在不斷嘗試新的技術，所以如此上進的機械硬碟是如何提升自己生存實力的呢？我們可以從其存儲技術開始說起。

·PMR碟片和SMR碟片之間的鬥爭

機械硬碟的構造其實比較簡單，之前筆者的一篇文章中專門介紹過其內部構造。從傳統硬碟的內部構造來看，想要提升機械硬碟的容量，無非需要從兩方面著手，首先是提升單碟片的容量，其次是提升碟片的數量。為了能將單碟片的容量進行提升，我們就需要優化碟片上的磁介質排列方式，在CMR（傳統磁記錄）技術中，PMR（垂直記錄）技術是應用範圍最為廣泛的一種。PMR的好處就是，可以讓磁介質在碟片上均勻布置，讀取、寫入都非常準確，缺點就是在碟片面積不變的情況下，單碟容量有限，提升空間不大。

SMR磁記錄技術

相比PMR技術，SMR（疊瓦式記錄）技術就顯得先進一點，它可以讓磁介質像瓦片一樣一片片堆疊排列，這樣堆疊排列之後，在碟片上每一格單位中都能再多容納一點磁介質，每張碟片的容量可以隨之得到提升。比如採用PMR技術的一張碟片極限存儲密度為1TB/psi，採用SMR技術之後可以提升至1.25TB/psi左右。畢竟是一項新技術，SMR還是存在一定的問題，由於有一部分的磁介質被堆疊起來了，藏起來的那部分磁介質會囤著很多冷數據，剩餘部分的磁介質則存儲的是可供隨時調取的熱數據，如果你想調取的數據恰巧已經被存到了冷數據層當中，那麼其調取所耗費的時間會比較長。

也就是說，SMR技術確實能保證單碟碟片的容量有所提升，但是在在實際應用的過程當中效果並不如採用PMR技術的碟片。

HAMR/MAMR技術對比圖

除了這兩種磁記錄技術之外，還有HAMR（激光輔助磁記錄）/MAMR（微波磁記錄）技術正在興起，這兩項技術都是通過熱量來加大磁碟的存儲密度的。通過這兩種技術，單碟碟片的存儲密度可以達到1.5TB/psi，比PMR提升50%還多。目前這兩項技術還正在研究當中，未來這兩項技術會更加成熟。

·多碟片更需要氦氣封裝

由於單碟硬碟的容量還是有限，我們需要將磁碟進行多碟堆放。擴充碟片的同時，我們還得增加磁頭的數量，畢竟一個磁頭是忙不過來的。而以往一兩片碟片可以用空氣來填充封裝，現在碟片一下上升到了8-9碟，空氣是沒有辦法穩定磁碟的，多碟片堆在一起其實並不穩定。這時就需要一種密度比空氣小的氣體來填充，保證磁碟在告訴轉動的時候不會晃動。

經過業界的研究，他們一致認為氦氣是最好的多碟封裝選擇。作為一種惰性氣體，氦氣的密度比空氣小，硬碟內部填充氦氣後可以保證外界的壓強比內部大，使得碟片的穩定性得到提升。

在保證了硬碟穩定性之後，只要將硬碟的轉速進行提升，在升級一下磁頭的微動馬達，機械硬碟的隨機讀寫性能就能提升一點，但是相比晶元的處理速度，傳統機械硬碟的讀寫性能還是有很大的差距。

·混合硬碟概念開始成形

為了能在提升硬碟的存儲容量的同時，還能保證硬碟的讀寫性能。前幾年，混合硬碟（SSHD）的概念開始被提出。在消費級筆記本產品中，混合硬碟已經有一定的應用。廠商將少量低成本的固態內存加入到傳統硬碟核心架構中，使得硬碟擁有傳統硬碟的大容量，也能保證接近固態硬碟的讀寫速度，通過這樣的搭配，混合硬碟的價格只比傳統硬碟高一點，卻能獲得SSD+HDD組合的性能。不過，這項技術還不能完全適配企業級的大容量機械硬碟，只能算是機械硬碟廠商在消費級市場上的一種嘗試。

擁有新的磁記錄、氦氣封裝、多碟組合等技術之後，機械硬碟就能打出「超大容量」和「持久穩定性」兩張牌，展現出自己的優勢，滿足一部分用戶的需求，同時為HDD的轉型提供技術支持。

擴容才是硬道理 監控平台、企業用戶更需要HDD

傳統硬碟廠商都在相繼推出10TB甚至更高容量的HDD，這其中除了有「秀肌肉」的目的，還預示著傳統硬碟目前的發展方向已開始轉變。

相比以往消費級機械硬碟的銷量，現在普通消費者對傳統硬碟的需求已經逐年下滑，他們更希望硬碟能提速，而非擴容。固態硬碟已經在提速的道路上越走越順，而機械硬碟正在擴容的道路上繼續突破極限。正好企業用戶、監控平台等領域有大容量存儲的需求，所以傳統硬碟的生產商看準了這個機會，向該領域推出單塊大容量、高耐久的機械硬碟，並將今後HDD的發展中心轉移到企業、伺服器等領域。

2015年，6TB成為了企業級、伺服器標配的硬碟容量，3年之後，數據吞吐的量級已然今非昔比，擴容的進度需要有一次重大的加速到了2018年，HDD的容量直接步入14TB，比3年前翻了一倍還多，這是一項了不起的進步。

有得必有失，一旦這款產品在某一領域出現了短板，它就會失去某一塊領域的優勢。機械硬碟走擴容的道路是正確的，但是由於機械硬碟的提速進度實在太緩慢，高速存儲產品推出之後一下就衝擊了傳統硬碟的市場。

主流硬碟市場 機械硬碟如何回春？

在SSD的衝擊下，消費級HDD的銷量已經不如以往，即便機械硬碟廠商還在想辦法挽救自己在消費級領域的市場份額，但是機械硬碟在存儲技術上還是要落後SSD很多。就在最近，機械硬碟還被Intel判了「死刑」。今年2月初，Intel直接表示，計劃在未來推出自家傲騰的消費級SSD，同時大力推廣雲存儲技術，以取代消費級機械硬碟。社會我Intel，狠話說了一套又一套，那麼問題來了：機械硬碟真的會輕易「狗帶」嗎？

我們不得不承認，相比傳統硬碟，固態硬碟確實更具有發展潛力。在主流存儲市場上，存儲設備的讀寫性能才是最重要的，容量則屈居其次。信息爆炸的時代，數據的傳輸速度越快，計算機就能越快地處理數據，順應快速變化的今天。不過，SSD還要思考一下今後的擴容問題，畢竟機械硬碟再容量方面還是有很大優勢的。

如果從目前消費級硬碟市場發展情況來推測HDD未來的發展，未來機械硬碟想在PC、個人市場繼續站腳比較困難；如果從企業級市場的角度來推測HDD未來的發展，機械硬碟還有不小的生存空間，只是其生存危機並沒有完全解除，因為Intel不僅為消費級HDD判了死刑，他們現在還在布局企業級的SSD。目前企業級的SSD的讀寫性能已經開始超3000MB/s，容量升級至1-2TB。好在企業、伺服器領域用戶對容量的追求要大於對讀寫性能的追求，相比10TB甚至更高的機械硬碟，短期內SSD在容量方面還沒有那麼大的優勢。趁現在，機械硬碟需要緩一口氣，思考一下自己今後的生存空間究竟在何處。

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