面对SSD的步步紧逼，HDD依然奋斗不息

大数据的时代，数据的增长是爆发式的。根据IDC的预测，2025年的数据将达到175ZB。这将是一个非常庞大的数据量。这个数据量到底有多大呢？举个可以感知到的栗子，如果把这些数据全部存在DVD光盘上，那么这些DVD堆起来的高度将可以绕地球222圈。如果当前的网速水平，全部下载下来也许要18亿年。

在2025年，数据存储市场，HDD机械硬盘依然占据50%左右的份额。

在个人消费市场和小型的数据中心，固态硬盘凭借性能优势，正在迅速取代机械硬盘HDD，小编的观点，磁带和机械硬盘未来的归宿主要还是依赖公有云、混合云、私有云等云场景以及大型的数据中心。

之前我们曾在QLC SSD的文章中讨论过，随着QLC/PLC的加持，未来很快就会出现机械硬盘和固态硬盘价格的重合点，那么机械硬盘一直赖以生存的最大优势：价格因素将不复存在。到底SSD和机械硬盘HDD的竞争将更加的白热化。

固态硬盘的步步紧逼，机械硬盘厂商也不会坐以待毙等着被SSD取代。HDD的厂商也在不断的创新，增加HDD的竞争优势。

第一个创新技术：叠瓦式机械硬盘SMR。

如之前文章中的介绍，SMR的技术核心就是把传统PMR整齐排练的磁道，转换成类似房顶瓦片层叠的方式，目的是增加存储密度，降低硬件成本TCO。

第二个创新技术：HAMR vs MAMR

如果要增加盘的容量，势必需要增加碟片磁道的密度，随着容量越大，碟片上放置数据的颗粒位之间间距越来越短，相互之间的磁性影响也会越来的越大。如何保证保持数据位的稳定性，如何在需要时强迫一个非常稳定的位改变其磁方向？如果颗粒的热稳定性非常高，如何将新数据写入硬盘？这就是HAMR和MAMR要解决的问题。

(1)HAMR：全称，Heat Assisted Magnetic Recording，是一种热辅助磁记录技术

HAMR 采用了一种新型的介质磁技术，数据颗粒位的占用空间会更小，密度也会相应增加，从而达到提升容量的目的，同时保持磁稳定和热稳定。在需要写入新数据的时候，磁头上激光二极管就会瞬间在颗粒位增加热量，使得单个颗粒位实现磁极性完成反转，从而完成写数据的过程。

这个加热/冷却完成数据存储的过程持续的时间非常短，在1ns级别，对硬盘整体的稳定性和可靠性没有影响。

不过，这个激光二极管在颗粒位产生的温度达到400-700C，保证基板和其他部件的高温影响，可靠性这部分对于HAMR来说，仍然有很多的难点需要突破，这也是HAMR为何研究了十几年，却一直无法大规模生产的原因。

(2)MAMR：全称Microwave Assisted Magnetic Recording，是一种微波辅助磁记录技术。

MAMR技术的原理是通过自旋力矩震荡器（STO）产生的微波场，进而提供能量辅助完成磁记录。自旋力矩震荡器STO位于磁头的写入磁极旁边，可产生电磁场，这样在较弱的磁场中，快速地翻转磁体，完成对介质的数据写入过程。将数据写入到介质中。根据厂商的测试数据发现，MAMR的磁头可靠性比HAMR的磁头可靠性要高出好几个数量级，也就是说，MAMR当前的可靠性比HAMR要高。

东芝在MAMR的基础上，还研发了更加高级的MAMR技术，叫做MAS-MAMR，全称Microwave Assisted Switching-Microwave Assisted Magnetic Recording，微波辅助开关-微波辅助磁记录技术，原理是在磁头旁边放置一个产生高频电磁波的组件，向硬盘表面发射微波，帮助写入磁头对磁盘表面的颗粒进行翻转。东芝把这个创新设计的组件叫做“双振荡型自旋扭矩振荡器装置”（dual FGL STO）

三家机械硬盘HDD厂商，希捷、西数、东芝，都在研究HAMR和MAMR，东芝在MAMR上的进度应该是最快的，第一代的FC MAMR，到今年刚发布的MAS-MAMR，最后才是HAMR。下面是东芝对外公布的MAMR/HAMR路线图，大家可以参考。

希捷重点在研发HAMR，根据希捷公开的HAMR技术路线图，预计2024可以有超过40T容量的HAMR盘。

WD西数在HAMR这块，没有查到公开的路线图，整体比较落后希捷，预计2025年才会有第一个超过30TB容量的HAMR产品。

第三个创新技术：OptiNAND技术

虽然在HAMR和MAMR上，相对其他两家比较落后，WD西数也没闲着，WD针对HDD的创新提出了OptiNAND技术。OptiNAND技术的核心就是新增了iNAND UFS EFD，把磁道记录等元数据记录在iNAND之中。

根据官方的介绍，OptiNAND可以提升容量、性能和可靠性。

• 容量：采用triple stage actuator (TSA) 技术，实现更大的实现更大的TPI(每英寸磁道)数量和更高的面密度，在不需要增加碟片数量和磁头数量的情况下，实现容量的提升。原来放置在碟片的元数据，现在放在iNAND，也相当于给用户腾空了原来占用的数据空间，利于用户容量的提升。
• 性能：降低了相邻磁道的干扰ATI，也可以降低写缓存的刷新频率，这样就可以减少延迟，提升性能
• 可靠性：主要在EPO突然掉电场景，iNAND下刷的用户数据比之前DRAM缓存更多。

第四个创新技术：给HDD穿上NVME新衣

希捷在去年OCP大会，还发布了一款基于NVME接口的HDD。之前我们看到的HDD基本就是SATA和SAS接口协议。这次希捷居然让HDD也用起来NVME协议。从宣传来看，最大的优势就是让HDD与 NVME SSD拥有一样的接口，便于扩展，不过，应该还没正式量产。小编目前好像也没看到这块未来的场景在哪里，希望后续正式对外量产后有用武之地。