Violin称磁盘将死 闪存彻底统领?存储与灾备
随着闪存存储方案的不断普及,磁盘产品的生存空间亦在持续缩小。不过闪存阵列供应商Violin Memory公司甚至放出豪言,指出磁盘在数据中心市场上将被一系列NAND方案痛殴至死,其中包括2D MLC、3D TLC再加上终结者3D QLC。
这种观点站得住脚吗?或者说能在未来成为现实吗?
上述观点其实源自Violin Memory公司新晋全球销售高级副总裁Said Ouissal的一系列观察结果:
• 3D TLC将拥有与目前2D MLC相对等的使用寿命水平
• 3D QLC将拥有与目前2D TLC相对等的使用寿命水平
再加上目前业界所持的普遍观点,即配备重复数据删除功能的2D MLC闪存正在蚕食1万5千转磁盘驱动器的市场份额。而另一大显著趋势在于,磁盘驱动器供应商开始高度重视企业级高容量磁盘业务——也就是3.5英寸7200转驱动器——而非企业级高性能磁盘产品。
为了就这一议题展开讨论,我们姑且认为这三项结论是真实的,而后解释前面提到的部分缩写词含义并展望未来的下一步发展可能。
大部分现有闪存方案采用的是平面或者说二维工艺,这意味着单一芯片之上只有一个闪存存储单元层。
闪存产品面临的最大难题始终在于使用寿命,这是因为其存储单元会在反复写入之后受到损耗,而且这种消耗过程会随着存储单元几何尺寸的缩小与每单元存储比特数的增加而愈发严重。无论采用怎样的几何尺寸,每单元2比特MLC(即多层单元)闪存在使用寿命上都要比1比特SLC(即单层单元)闪存更差。
3比特TLC(即三层单元)的耐用性更差,而4比特QLC(即四层单元)闪存在使用寿命方面可谓达到了历史新低。
根据不同制程尺寸以及不同每单元比特值整理得出的闪存耐用性(P/E周期)对比图表。感谢AnandTech提供的原始数据。
在以上图表当中,5x纳米(即50至59纳米区间,下同)SLC柱形被截短以确保其它闪存类型得以明确显示。在这里,大家不必太过关注耐用性的绝对值:这份图表最重要的意义是帮助大家了解各类闪存方案之间的相对耐用性关系,而且由控制器实现的写入操作数量削减及闪存过度配置等都会给任意给定闪存类型的规划/擦除周期带来显著影响。
不过世事皆有两面性。尽管在耐用性方面有所牺牲,但在每个闪存存储单元中添加更多比特容量能够降低每GB使用成本。而制程工艺尺寸的下调亦能达到同样的效果,相当于在一块标准晶圆片内容纳更多存储单元。
时至今日,2D或者说平面MLC闪存的制程水平在2x纳米(即20到29纳米)以及1x纳米(即10到19纳米)水平。而在低于15纳米的NAND芯片当中,电荷泄露与邻近单元影响会给产品运行带来不可预期的影响。因此就目前的主流观点而言,3D或者说多层NAND才是进一步实现闪存芯片容量提升的最佳途径。
目前的初期3D芯片已经拥有32层且采用4x制程(即40到49纳米),这意味着在任意特定单元比特水平之下,其耐用性都会大大优于2x纳米级别的2D NAND方案。
正是这种情况引出了Ouissal前面提到的两项结论。
他同时指出,Violin公司的闪存模块目前已经拥有1.1 TB存储容量,而随着闪存方案的不断换代,相信未来这一存储水平将陆续达到2.2 TB、4.4 TB甚至是8.8 TB。在他看来,在3D NAND全面普及之前,2D MLC恐怕只会再进行一次换代。
没错,这就是我们此次讨论的出发点。接下来,我们将着眼于由此给存储业界带来的后续影响。
磁盘驱动器消亡阶段
首先,我们可以看到3D TLC NAND芯片将在成本水平与耐用性方面彻底摧毁一部分磁盘驱动器——即目前的2.5英寸万转磁盘。此类NAND还很可能在每TB原始容量成本方面优于1万5千转磁盘,并在配合重复数据删除功能后实现优于万转磁盘驱动器的每TB容量成本。考虑到这一点,我们也许即将把磁盘驱动器方案彻底清理出自己的日常工作环境。
而惟一能够幸存下来的7200转3.5英寸大容量磁盘驱动器则面临着3D QLC闪存这一劲敌。目前有极端观点指出,配备重复数据删除功能的3D QLC闪存将降低扼杀7200转磁盘的生存可能性。
我们可以将这种竞争趋势整理为以下图表,从而更为直观地了解磁盘驱动器走向消亡的过程:
闪存方案蚕食磁盘驱动器市场的可能场景。
再次强调,请大家不要过度关注图表所展示的具体曲线形状:我们在这里展示的仅仅属于广义概念,因此并不太精确的时间线只能构建出大致近似的趋势曲线。
因此,这种场景恰好符合Violin公司的预期——磁盘驱动器在企业级数据中心内可能会彻底消失。
对磁盘驱动器供应商的影响
如果大家基本同意上述考量思路,那么我们可以进一步就此展开探讨。如果大家不能认同,则没有必要继续阅读了——当然,欢迎各位反对论点的持有者在评论栏中分享您的看法。
Violin公司的闪存战略供应商是东芝公司。因此,我所推断出的结论是,东芝目前3D TLC以及3D QLC闪存方案的特性与优势促使Violin作出了上述论断。
除此之外,由于SanDisk公司与东芝方面属于闪存代工合作伙伴,因此前者应该会拥有与Violin相一致的3D TLC与3D QLC闪存方案选项。
这就引出了新的问题。这会给目前市面上规模最大的两家磁盘驱动器供应商——也就是希捷/三星与西数/HGST——带来怎样的影响?
我们注意到,这两大存储厂商阵营目前正处于停滞状态,因为中国商务部监管机构不允许双方彻底合并为希捷与西部数据两家公司。
如果东芝/Violin所作出的磁盘将死论断准确的话,那么东芝方面将在市场上拥有较希捷/三星或者西数/HGST更为主动的地位,这是因为其同时拥有着闪存代工体系与磁盘驱动器生产设施。有鉴于此,为了能够继续生存并最大程度发挥业务潜能,希捷/三星与西数/HGST双方都需要选择一家闪存代工合作伙伴或者直接收购一家,从而增强自身进度缓慢的闪存组件开发事务(包括PCIe闪存卡、SSD以及控制器方案等)。
我们的观点是,他们需要更为紧密的合作关系来支撑其产品组件开发,并与东芝/Violin以及SanDisk保持同样的新兴闪存技术吸纳速度,否则必然会被残酷的市场竞争无情地碾过。
那么他们能够与谁结盟或者对其进行收购呢?
与闪存代工企业有个约会
显然,选择不可能是东芝或者SanDisk,毕竟东芝拥有Violin公司10%左右股权,并且与SanDisk保持着合作伙伴关系,另外也完全没有进行出售的打算。目前全球最大的闪存代工企业包括英特尔与美光、IMTF以及三星。海力士属于规模较小的厂商之一。虽然我们可以明显看到海力士的业务规模非常适合接受收购,但真正值得重视的潜在对象仍然是美光与三星这样的主力企业。
由于目前希捷已经与三星保持着亲密往来,因此我们认为希捷/三星这对组合——也包括西部数据(即西数与HGST双方)/美光——能够通过建立合资企业的方式完成闪存业务拓展,从而回避中国商务部作出的限制。
值得注意的是,中国希望利用DRAM及闪存组件开发出自己的半导体产业,因此对于抱有这样一套闪存战略发展思路的商务部来说、西数与HGST的合并当然不能接受。这有可能导致西部数据同美光建立起合资企业,从而催生出又一位全球性闪存巨头。这样的结果对于刚刚处于起步阶段的中国闪存代工行业来说当然不是什么好消息。
那么从这个角度来看,中国商务部自然会利用更为严厉的举措来避免西数与HGST结合,从而将这位潜在的闪存巨头扼杀在摇篮当中。同样的,商务部也会在一定程度上阻止希捷通过收购磁盘驱动器业务的方式同三星合并,这亦能够防止两股庞大的存储势力结合在一处。
不过需要强调的是,只有闪存方案真的能够在数据中心领域彻底压制住磁盘业务,以上近似于阴谋论的推断才有实际意义。
总体而言,Violin Memory公司认为这种情况会切实发生,并开始将闪存阵列产品发展战略由零级提升至一级。大家对目前的形势有何看法?您认为3D TLC与3D QLC闪存又能否彻底占领数据中心磁盘驱动器市场呢?
请把答案写在明信片上分别寄给希捷公司的StevesLuczo与西部数据公司的Milligan,相信他们会对大家的热情反馈表示由衷的感谢。