Pamięć masowa w postaci półprzewodnikowego dysku twardego (SSD) zaczęła spełniać oczekiwania w zakresie szybkości w szerokiej gamie urządzeń – od laptopów po smartfony. Przyjęcie dysków SSD to również mocny powiew optymizmu roztaczającego się wokół potencjału, aby stało się dominującą formą pamięci masowej, wyprzedzając nawet pamięć opartą na dysku twardym.
Jednak obiektywne spojrzenie na rynek pamięci masowej nie popiera tego. Tam, gdzie zachodzą procesy obliczeniowe, analitycy prognozują, że do 2015 roku dwie trzecie z urządzeń obliczeniowych będą stanowić telefony i tablety – producentom kart pamięci flash będzie coraz trudniej zaspokajać wszystkie potrzeby urządzeń w sposób realistyczny i opłacalny. Sensowniejsze jest postrzeganie technologii półprzewodnikowej jako tej, która pozwala dobrze zaspokajać potrzeby pamięci masowej w urządzeniach mobilnych i pomóc im uzyskać większą wydajność tradycyjnego dysku twardego, stosowanego w laptopach.
Porównując zapotrzebowanie z produkcją
Przyjrzyjmy się liczbom. Jeden eksabajt pojemności pamięci wynosi milionów terabajtów, czyli miliard gigabajtów. Całkowity dostępny rynek w przypadku dysków twardych w laptopach na świecie w 2010 r. wynosił 69 eksabajtów, natomiast w 2011 r. ma wzrosnąć do 95 eksabajtów.1To bardzo dużo przestrzeni dyskowej. Co więcej, przewiduje się, że średnia pojemność dysku twardego (HDD) w notebooku wzrośnie z prawie 300 GB w 2010 r. do ponad 359 GB w 2011 r.1Użytkownicy laptopów chcą więcej pojemności, a nie mniej.
Pamięć flash typu NAND to składnik pamięci dysków półprzewodnikowych (SSD). Konwencjonalną prawdą w niektórych kręgach rynku pamięci masowej jest to, że w najbliższych latach dyski SSD zaczną zastępować dyski HDD w znacznej liczbie laptopów. Należy jednak pamiętać, że w 2010 r. cały przemysł pamięci flash NAND miał wystarczającą moc do produkcji ponad 11 eksabajtów pamięci. Ponad 10 eksabajtów (93%) z tego pochłonęły urządzenia konsumenckie, takie jak smartfony, tablety i karty SD.1 Tylko 0,86 eksabajta (7%) pamięci NAND wykorzystano w dyskach SSD.1
W 2011 r. produkcja pamięci flash NAND wzrośnie do 21 eksabajtów, przy czym ok. 2 eksabajtów (9%) będzie przypadać na dyski SSD, natomiast reszta (91%) będzie przypadać na smartfony i inne urządzenia konsumenckie.1 Koszt budowy megafabryki zdolnej do produkcji 3,75 eksabajtów trwałej pamięci flash NAND wynosi 10 mld USD.2 Co więcej, megafabryka – minimalne zobowiązanie dla znacznego wzrostu produkcji pamięci NAND – osiągnęłaby pełną wydajność produkcyjną po dwóch, trzech latach działalności. Mniejsze fabryki przyczynią się w niewielkim stopniu do zaspokojenia ogromnego popytu na pamięci w laptopach.
Czy producenci pamięci NAND flash sprostają zapotrzebowaniu na pamięć do laptopów?
Zakładając, że cała dodatkowa pamięć NAND jest wykorzystywana w dyskach SSD, wspomniana wcześniej inwestycja o wartości 10 mld USD 2 pozwoliłaby wyprodukować ilość pamięci flash wystarczającej do obsługi zaledwie 4% z zajmującego 95-eksabajtów rynku pamięci masowych w laptopach, zgodnie z przewidywaniami na 2011 r. Wydanie 10 mld USD 2 na nabycie 4 procent udziału w rynku notebooków, czyli 2 mld USD2 zysku, jest nieopłacalne.
Aby obsłużyć cały rynek pamięci masowych w laptopach w 2010 r. potrzeba byłoby inwestycji w fabryki produkujące pamięci flash NAND na poziomie 170 mld dolarów 2. W 2011 r. trzeba byłoby zainwestować 250 mld dolarów2, aby zaspokoić przewidywany popyt na pojemność dysków twardych wszystkich laptopów. Lecz 10 mld dolarów2 to wyłącznie koszty budowy fabryki. Nie obejmuje to NAND, funkcjonowania, amortyzacji fabryki i innych znaczących kosztów.
Światowe możliwości produkcyjne fabryki mają wzrosnąć z 11,5 eksabajtów w 2010 r. do 21 eksabajtów w 2011 r. – aż o 82%. Należy jednak pamiętać, że tylko 9% z NAND, czyli około 2 eksabajtów, trafi do dysków SSD. Nawet przy tej imponującej stopie wzrostu na poziomie ponad 80%, przy większości pamięci NAND trafiającej do urządzeń konsumenckich, przepaść pomiędzy zdolnościami produkcyjnymi pamięci flash NAND dla dysków SSD a zapotrzebowaniem na pamięci w laptopach będzie się dramatycznie powiększać.
Bez względu na to, jaka część mocy produkcyjnych megafabryki przeznaczona byłaby do produkcji pamięci flash NAND dla dysków SSD, zwrot z inwestycji byłby trudny do uzasadnienia ze względu na stosunkowo mały rynek dysków SSD do laptopów. Dodatkowa pojemność mogłaby łatwiej być uzasadniona, gdyby służyła rynkowi smartfonów, tabletów i innych produktów konsumenckich z jednego głównego powodu: producenci pamięci NAND mogą utrzymać znacznie wyższe zyski i niższe ceny dla pamięci NAND przeznaczonych dla konsumentów, ponieważ jej specyfikacja wydajności i niezawodności jest znacznie mniej rygorystyczna, niż wymagania dla laptopów.
Skutek: dyski twarde będą obsługiwać większość rynku laptopów przez wiele kolejnych lat, ponieważ możliwości producentów dysków SSD pozostają zbyt nadwyrężone, aby móc sprostać stale rosnącemu popytowi na pamięci do laptopów.
Półprzewodnikowe hybrydowe dyski
Pamięć flash to stanowi część rozwiązania zaspokojenia zapotrzebowania na wydajność w laptopach, w których dominują dyski HDD, lecz dyski SSD nie mogą tego dokonać same. Podczas gdy większość światowego popytu na pamięci flash NAND skupia się na produktach konsumenckich, takich jak odtwarzacze, telefony komórkowe i kamery, firma Seagate wierzy, że istnieje wystarczająco duży potencjał pamięci flash do wsparcia możliwości, jakie Seagate widzi dla dysków klasy korporacyjnej oraz hybrydowych.
Poprzez integrację niewielkiej ilość pamięci flash w dysku twardym w tworzeniu dysku SSHD, użytkownicy zyskują korzystniejszą wydajność technologii flash bez ponoszenia dodatkowych kosztów. Rozwiązania hybrydowej pamięci masowej stosują inteligencję, aby uzyskać największą i najbardziej opłacalną wydajność dzięki technologii dysków półprzewodnikowych i dysków twardych. Ponadto, jeżeli znajdują się one w 2,5- lub 3,5-calowym formacie i idą w parze z wbudowaną inteligencją, dyski SSHD zapewniają pojemność, wydajność i cenę przy najmniejszej ilości zakłóceń pracy użytkownika.
Zwiększenie niezawodności
Oprócz rozwiązywania problemu, w jaki sposób zyskać opłacalną wydajność, dyski SSHD pomagają wyeliminować pewne słabości związane z urządzeniami wyposażonymi w dyski HDD i SSD, zapewniając większą niezawodność dzięki hybrydowemu rozwiązaniu.
Ponieważ w dyskach twardych znajduje się wirujący talerz, są one narażone na mechaniczne zużycie wraz z upływem czasu, a także niższą tolerancję na wstrząsy w porównaniu z pamięcią flash. Producenci dysków twardych nadal obniżają roczny współczynnik awarii (AFR) i zwiększają średni czas między awariami (MTBF), zwłaszcza w przypadku dysków klasy korporacyjnej, jednak gwarantowanie niezawodności ma swoje granice bez względu na technologię. Dyski SSHD rekompensują to kierując dane o wysokim priorytecie do pamięci półprzewodnikowej, zapewniając szybszy dostęp i mniejszą wrażliwość.
Dysk półprzewodnikowy ma swój problem z cyklami zapisu i przechowywania danych. Podobnie jak akumulatory, dyski SSD stopniowo tracą zdolność do przechowywania ładunku (zatrzymywania danych) przy częstym użytkowaniu (kasowanie/zapis). Równoważenie obciążenia opóźnia to zjawisko, jednak powoduje fragmentację danych i pogarsza wydajność. Z kolei defragmentacja w celu przywrócenia prędkości przyczynia się do zużycia dysku. Dyski SSHD eliminują tę słabość, zapisując i usuwając dane, które nie są często wykorzystywane na dysku twardym.
Jeśli chodzi o dyski twarde, zawsze będzie następować wzrost wydajności, interfejsy będą ewoluować, a niezawodność stanie się coraz lepsza, jednak to, co będzie przyciągać uwagę, to zdolność dostawcy pamięci masowych do różnicowania wydajności. Technologia dysków SSHD wyposażonych w inteligencję to naturalna droga do zapewnienia takiego zróżnicowania.
Dowiedz się więcej na temat innowacyjności i produktów na stronie poświęconej technologii hybrydowych dysków półprzewodnikowych firmy Seagate.
Przypisy
1 Gartner, Forecast: NAND Flash Supply and Demand, Worldwide, 1Q09-4Q11, 4Q10 Aktualizacja, strona 2, tabela 15-3, grudzień 2010 r.
2 Wszystkie kwoty podano w USD
Znacznik:
