【话题】存储迎来“新元年”,NVMe是否将会取代SATA?

2020-05-14
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 每一次数据存储产业的发展,都离不开存储技术的进步。闪存技术发展的日新月异,也带来了全闪存阵列的创新与崛起。

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预计在预测期内(2020-2025年),NAND闪存市场的复合年增长率为11.27%。当前AI和机器学习,移动性和连接性的宏观趋势对NAND市场有利,并有望增加其在半导体市场中的份额。

随着个人电脑和智能手机的兴起,NAND闪存的消耗量急剧增加,这在很大程度上归因于智能手机平均容量的增长。预计这将推动对NAND闪存封装的需求,从而影响对存储器封装的需求。

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平板电脑和相机,以及工业设备和传感器,汽车系统和医疗设备,都依赖于闪存,这些闪存与处理器集成在一起,既存储数据又执行代码。随着对人工智能和机器学习应用程序的海量数据处理需求的增长,基于闪存的存储趋势将继续发展。

新型COVID-19的爆发并未严重影响中国NAND闪存供应商的生产。这是因为工厂高度自动化,对人力的需求相对较低,而且在农历新年之前,操作员还储备了原材料。代工厂产品已交付给中国客户,因为半导体制造厂拥有国家特殊许可证。这些措施使他们即使在隔离检疫的城市中也可以在中国国内运输产品。

主要市场趋势:全闪存元年!

闪存芯片制造工艺创新加速,三星电子、铠侠(东芝存储器)、英特尔、美光科技等厂商,在闪存芯片制程工艺上不断你追我赶,目前已经让大家看到了128层堆叠的3D NAND距离企业级大规模应用也不远了。

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中国本土的存储芯片厂商长江存储也在2019年对外宣布自主开发的64 层3D NAND产品已经实现量产。与此同时,2020年4月,长江存储还宣布128层QLC 3D NAND闪存研发成功,并已在多家控制器厂商SSD等终端存储产品上通过验证。

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 另一方面,混合闪存阵列与全闪存阵列的品牌与产品型号得到了极大的丰富。 

如此看来,为了赢得竞争的更多商机,数据存储厂商在全闪存产品的更新迭代上,也发生了巨大的进步。

不论是时势造英雄,企业应用需求带来的变化加速全闪存应用推广。还是英雄造时势,产品与技术创新促进企业数字化落地加速。值得一看的是,全球与中国的全闪存阵列整体市场增长情况喜人,加速2020年进入了全闪存元年。

智能手机领域有望见证显着增长

闪存存储已成为智能手机的重要组成部分。NAND闪存需求呈指数增长,主要是受智能手机平均容量的增长驱动。

智能手机中的NAND闪存可以显着提高Web浏览,电子邮件加载,游戏甚至Facebook等社交网站的性能。随着智能手机的日益普及,公司正在增加额外的功能和应用程序,以使其产品与其他制造商区分开来。

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例如,制造商正在将手势控制,指纹扫描仪和GPS等功能集成到设备中。这推动了对NAND闪存的需求,NAND闪存被用作智能手机的代码存储介质。

随着5G无线通讯的到来,智能手机的使用将成倍增长,从而增加了对最新型号的需求,以不断提高标准。例如,根据爱立信移动性报告,到2024年底,在北美地区,预计5G用户将占移动用户的55%。

亚太地区将保持重要的市场份额

亚太地区是最大的市场份额之一全球NAND闪存市场。该地区几乎所有最终用户应用程序都有很高的需求,这主要是由该地区多个发展中国家(例如中国,印度和印度尼西亚)对智能手机的需求带动的。

此外,中国,韩国和新加坡等国家/地区的半导体制造设施也活跃。几家跨国存储器制造商将大量资金流向中国市场,尤其是受到中国政府倡议(例如《中国制造2025》)的推动。中国的宏伟目标是到2030年达到3050亿美元的半导体产值,至少可满足国内对半导体需求的80%,预计在预测期内将吸引更多的国家投资。

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由于多个国家的这种发展,该地区的各种竞争者都在加大扩张力度。例如,截至2019年2月,全球最大的存储芯片制造商之一SK海力士宣布计划投资1060亿美元的巨额资金,主要在韩国建立四个新的半导体制造厂。

竞争格局

NAND闪存市场由英特尔,镁光科技,三星电子,SanDisk,SK Hynix和东芝等主要供应商主导。由于市场的准入门槛很高,因此新的参与者很难进入。市场上的现有供应商正在大力投资于创新产品的研发。

单从技术上来看,全闪存阵列的发展,离不开协议的更新迭代

业界基本算是公认的技术发展趋势,基于SAS和SATA的协议未来恐怕都会被NVMe取代,为什么呢?

事实上,对于这样论断,在三四年以前就在业界盛传了。在固态硬盘存储标准协议发展历程上,NVMe正在逐步取代SAS和SATA等旧有标准协议。SAS和SATA协议当初并没有考虑到当下的数据传输需求,特别是云服务厂商、银行交易客户等对数据读写速度与传输时延的苛刻要求。

从数据存储的读写性能、延迟优化上,基于NVMe协议的固态硬盘自然远超过SAS和SATA的固态硬盘

这里简单梳理一下协议的变迁情况。HDD和最早一批SSD主要采用SATA接口的AHCI协议。随着PCIe接口上的NVMe协议标准逐渐被大多数数据存储厂商、SSD厂商所推崇,加上闪存控制器厂商技术创新,NVMe协议标准实现了原生PCIe主控与CPU直连,在具体应用上,相比基于SAS和SATA的SSD,PCIe SSD时延更低。 

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从而,PCIe SSD的生态链逐渐成熟,其应用和市场价值也就逐渐发挥了出来。为SSD而生的NVMe协议,同时也可以承载SCM创新介质,如采用3D XPoint技术的英特尔傲腾系列SSD也在2019年闪存市场上获得了良好变现。

来自IDC分析数据显示,2018年到2021年,全球PCIe SSD出货量将从800万片增长到3000万片,增长速度惊人。从中可以看到基于PCIe接口的NVMe SSD发展轨迹十分利好。

SSD厂商与存储系统厂商的合作,一直是推动数据存储市场进步的两股有效力量。既然NVMe SSD发展如此迅速,那么,基于NVMe SSD的全闪存阵列也理所当然地获得了很好发展。

对于全闪存,您怎么看?欢迎评论区讨论。

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