2019年的存儲市場遇到了需求趨緩、價格下跌、庫存積壓等不利因素的影響，但并沒有影響存儲市場需求的不斷增長和產品技術的不斷提升。在不久前于深圳舉辦的閃存市場峰會(CFMS 2019)上，西部數據公司高級副總裁兼中國區總經理Steven Craig在大會上進行了“ZB時代的數據存儲核心架構–機遇、挑戰和階段”的主題演講，在演講中Steven也對存儲市場的前景表示樂觀，他認為，NAND閃存市場將會在年底重拾上行之勢。
圖1：西部數據公司高級副總裁兼中國區總經理Steven Craig認為NAND閃存將會重拾上行之勢。
存儲技術趕不上數據產生速度
做出這個判斷的原因是，他看到現在的數據產生量在不斷攀升中，2018年約產生了32ZB的數據，ZB是個什么概念呢?我們現在的手機存儲容量一般是64GB，1ZB=1024EB=1024×1024PB=1024×1024×1024TB=1024×1024×1024×1024GB，即1040GB，約1萬億GB。這是一個超級龐大的數字，“到2023年，預計會產生103ZB的數據。” Steven Craig進一步指出。這些數據主要來源于末端的邊緣數據、在邊緣進行整合后的數據，以及在云端經過了處理和轉換的智能信息。
在Steven Craig看來，這些看似龐大的數據其實只有小部分會被存儲下來，比如說2018年的數據存儲量是5ZB左右，占產生數據的15%;預計到2023年，存儲下來的數據為12ZB左右，占產生數據的11%，其他的數據將會失散掉，而且將永遠也不可能找回來了。
存下來的數據如此少，是有原因的，其中一個重要原因就是我們的存儲技術和設備沒有趕上數據增長的新趨勢。因此，Steven Craig指出，“我們必須轉變我們的思維模式，為未來更大規模的數據存儲做準備，準備好相關的技術。”
圖2：2018年產生的數據為32ZB，存儲的數據量為5ZB;預計2023年將會產生103ZB的數據。
主流3D NAND閃存已達96層仍不夠用，QLC崛起
隨著數據量的迅速增大，主流存儲技術也在迅速向前推進中。3D NAND閃存從2014年的24層，到2016年的48層，到2017年的64層，再到2018年的96層，以及明年的1XX層，技術更新速度越來越快。
圖3：NAND閃存技術的快速發展。
不過，Steven Craig在主題演講中也提到，單純地增加層數，看似簡單，但實際上并沒有幫助生產企業降低成本，而是增加了更多的成本，而且有可能會出現錯誤。增加層數，意味著需要制造更多的晶圓，從而導致成本上升，他拿48層擴展到64層舉例說，當時的成本大概是8000美元每平方米。“當然，我們可以通過規模化生產來降低成本。” Steven Craig指出。
目前，擴大閃存的容量主要有三種方法：一是增加存儲孔密度;二是增加存儲單元密度;三是通過邏輯擴展增加比特密度。
圖4：增加閃存容量的三種維度。
三種維度增加容量的效果各不相同，“從64層擴展到96層時，存儲孔密度大概增加了10%;存儲單元密度增加了68%;TLC比特密度增加了65%。綜合這三種方法就可以看到整個閃存容量的增長了。” Steven Craig在演講中表示。
邏輯擴展中，目前主流的技術是TLC，不過下一代將會是QLC，QLC可以實現每個存儲單元4比特的數據，他預計到2025年，整個QLC的市場占有率會增加到50%，這包括企業級、消費級和移動類的閃存應用。
圖5：QLC與TLC增加的比特密度對比。
雖然QLC具有可擴展、成本/TCO效益和極佳的訪問和讀取性能等優點，未來可能會迅速崛起，但是不是會一帆風順地接班TLC呢?那也未必，因為目前QLC也面臨著一些關鍵的挑戰，比如說寫入限制。
面臨寫入限制挑戰的不止有QLC，還有疊瓦式磁記錄(SMR)，該技術在制造工藝方面的變動非常微小，亞洲服務器租用，但卻可以大幅提高磁盤存儲密度。SMR盤將盤片上的數據磁道部分重疊，就像屋頂上的瓦片一樣。
盡管SMR盤的讀行為和普通磁盤相同，但它的寫行為有了巨大的變化：不再支持隨機寫和原地更新寫。這是由于SMR盤上新寫入的磁道會覆蓋與之重疊的所有磁道，從而摧毀其上的數據。換言之，相較傳統磁盤而言，SMR盤不再支持隨機寫，只能進行順序追加寫。寫入方式的限制給欲使用SMR盤的存儲系統帶來了巨大的挑戰。
