閑話SSD供求的規模效應

ZDNET張廣彬 發表于:14年01月27日 10:22 [綜述] 存儲在線

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[導讀]盡管業界在積極發展更耐寫的相變內存(Phase Change Memory,PCM)或ReRAM(Resistive Random-Access Memory)作為閃存(NAND Flash)的接班人,但在可見的未來幾年,閃存仍將是構成SSD(Solid State Drive,固態盤)的主體。

盡管業界在積極發展更耐寫的相變內存(Phase Change Memory,PCM)或ReRAM(Resistive Random-Access Memory)作為閃存(NAND Flash)的接班人,但在可見的未來幾年,閃存仍將是構成SSD(Solid State Drive,固態盤)的主體。

2013年,閃存芯片市場份額最高的三星在西安啟動一期投資70億美元建設12英寸閃存芯片生產線。若三期投資順利完成,總投資約為300億美元。據說,三星已然為此生產線在美國斥資百億美元級別購買了生產設備。

按理說,三星擴大閃存的產能,增加芯片的供應,有利于降低價格,加速SSD普及,對整個行業算是利好。不過,考慮到SSD行業整合的大背景,其他玩家應該感受到了壓力。

回顧一下硬盤驅動器行業的發展史,對預測SSD行業的發展方向,頗有助益。

在上世紀80 年代之前,幾乎每個主機廠商都有磁盤驅動器業務,獨立制造商并非主流。1980年希捷科技(Seagate Technology)開啟硬盤驅動器的小型化浪潮,隨后硬盤廠商大量涌現,到80 年代中期,硬盤廠商已達76 家之多。

又經過二十多年的整合,現在實質上只剩下兩家——希捷和西數(Western Digital,WD),而且都是獨立的。

回望SSD行業。前幾年,各種SSD 品牌紛紛涌現,沒有上百個,幾十個也是有的。

原因部分在于,SSD的制造難度,比硬盤驅動器要小很多。

且不論零部件的數量,組裝硬盤驅動器需要潔凈度高且大規模的廠房,投資相當不菲。硬盤驅動器的設計牽涉到電、磁、機械、空氣動力學等多個學科,專利數量眾多,進入門檻很高。

硬盤驅動器的制造有點像大型飛機。倒不是說兩者都與空氣動力學有著緊密的關系,而在于組裝都是核心業務。譬如波音,核心部件如發動機可以采購自通用(GE)、普惠(PW)或羅羅,總裝卻是要自己做的。美國政府不用像勸蘋果把制造搬回美國那樣操心波音,波音倒是可以根據需要把低端機型(如737)的總裝搬到國外,以交換一些優惠條件。無論如何,波音可以其總裝工廠為榮,蘋果則差不多以富士康為恥了。

無意貶低富士康的工人師傅們,但是固態盤的制造難度比iPhone/iPad還要低。NAND閃存晶圓廠的投資比硬盤組裝廠還高,但NAND閃存芯片是有成品供應的。閃存控制器,乃至固件(Firmware,FW)也都可以買到。組裝于硬盤驅動器是門檻,于SSD不構成門檻。

如此,就不難理解,在Gartner的2012年全球SSD收入份額統計中,Google占據3.7%,企業級SSD更達8.9%,僅列Intel、Fusion-io(FIO)、三星(Samsung)之后,高居第四了。

企業級SSD市場上,Google的收入份額(自產自銷,用這詞略怪)已超過Intel的一半

排在前面的三星,也只用短短幾年間,就從較單純的NAND閃存芯片巨頭,躍升為產品線齊全、涵蓋消費類與企業級市場的主流SSD廠牌,直逼英特爾(Intel)。

從產業鏈上游的NAND閃存芯片供應商,到最終用戶如Google、百度,都想做而且能做SSD了,夾在中間的“純”SSD供應商(沒有NAND閃存業務,至多有閃存控制器),日子顯然越來越難過。雖然OCZ因破產而被東芝(Toshiba)收購可算個案,但近年來被NAND閃存芯片供應商們收購的閃存控制器或SSD廠商,兩只手都數不過來,行業整合早已開始,仍未停止。

英特爾這樣有NAND閃存業務的SSD廠商,不大可能成為整合的對象。但是,NAND閃存業的同行們紛紛染指SSD業務,英特爾面臨的競爭壓力有增大的趨勢。既然組裝SSD沒難度,原材料成本就占了大頭。SSD的主要成分是閃存,保守估計,NAND閃存芯片占SSD總成本的比例在70%以上。

這樣看來,豈不是NAND閃存芯片的生產規模越大、市場占有率越高,SSD業務就越有優勢?當然沒那么簡單。有業內人士表示,三星雖然是最大的NAND閃存芯片供應商,但是其產能要優先照顧手機等業務的需求,分到SSD業務上的量,并沒有絕對優勢。

英特爾公司非易失性存儲器(NVM)解決方案事業部市場總監Peter K. Hazen表達了類似的觀點。英特爾關注從芯片到系統、到平臺的SSD解決方案,包括與服務器、存儲的整合,也包含其中的芯片技術,但是不是很普遍的所有芯片的技術,而是和SSD相關的技術,可能是基于閃存,也可能是下一代(如ReRAM)。不管什么樣的技術,最后都會變成一個系統,變成固態盤,從這個方向來提供解決方案,改善產品的性能。而三星可能有各種各樣的閃存,可以用到SSD里面,也可以用到智能手機里面,有各種各樣的閃存,規模很大,種類很多,但那就不是英特爾的方向了。英特爾就是關注SSD相關的技術,從芯片到系統。

更進一步,英特爾公司NVM解決方案事業部技術市場總工程師James E. Myers表示,NAND芯片、控制器、固件、驗證(Validation),是Intel認為的SSD四要素。前兩種硬件都可以買到,組裝也不是問題。固件的本質是對閃存的了解和軟件,而驗證于企業級客戶是最難的。譬如有很多公司發布產品要滯后九個月,因為條件認證的工作量非常大,要與很多不同的硬件和軟件在不同的環境里保證SSD能夠工作。甚至有的已經發布了很久,在一家互聯網公司,在大量運行、大規模運算中上線運行發現了很多問題。所以不只是閃存和控制器影響整體性能,固件和驗證也有非常大的區別,對企業級應用尤為明顯。

英特爾的產品線,從最初的一個適配所有應用(One size fit all),到現在有三個系列的產品線,數據中心級、專業級、消費級的固態盤,用的就是四個關鍵要素的不同組合。英特爾最核心的就是固件,還有驗證等部分,但是企業級數據中心產品,控制器是英特爾自己的,更進一步控制性能;專業級產品有的控制器是自己的,有的會和第三方合作;消費產品那邊可能更多和第三方合作,所以根據不同的應用更多的產品線,根據不同產品線用戶的需求,來選擇到底用哪種組合來提供這個產品。因為英特爾產品線多,所以肯定還是要和第三方合作伙伴合作。

不過,在英特爾非??粗氐尿炞C環節,Google似乎不存在這個問題,反而最有優勢——誰能比Google這樣的客戶更接近并了解自己的應用呢?無意否定閃存控制器及固件的技術含量,但人才和知識積累可以通過雇傭或收購的手段得到,足夠的規模和雄厚的財力決定了Google可以自給自足。

互聯網行業占服務器市場31%份額,卻消耗了85%的固態盤

Peter K. Hazen認為,很多互聯網提供商和服務商確實了解自己的需求,也知道哪個需求沒有被滿足,所以當發現市場上這些標準的產品不能滿足互聯網需求的時候,傾向于自己開發產品滿足自身需求。但是其中最主要的原因是,沒有一個標準的產品能夠滿足他們的需求,而不是說他們能夠開發出更低成本的固態盤去降低成本,很少是這樣考量的。想象一下,固態盤剛開始用到互聯網的一部分應用,當擴展到更多應用的時候,其實需要固態盤做很多調整,但并不是所有的廠商馬上提供標準的固態盤去滿足互聯網服務商獨特的需求。既然沒有,如Google就會自己來做這部分,結果使其性能提高很多,但不是拿出來賣給別人,也不是通過這個方法來降低成本——這不是主要目的,是因為沒有人滿足他們的要求,把固態盤用到新的領域、新的應用上??傊?,現成的產品不能滿足需求,是Google等必須自己開發SSD的主因。

英特爾自覺了解互聯網提供商在固態盤方面的需求,也會盡力去滿足。英特爾是谷歌固態盤部件的主要供貨商(之一),會支持他們,逐漸提供更多能夠滿足他們需求的新一代固態盤。另外,以后的工作環境是既有外部的公有云也有企業內部的私有云,是一個復合的工作環境,專業固態盤的提供商能夠在各種各樣的環境下做測試,能夠滿足各種需求,這個市場的需求是存在的。

隨著NAND閃存工藝邁入1X nm(19nm 及以下),糾錯等方面對閃存控制器的挑戰越來越大,LDPC(Low-density Parity-check,低密度奇偶校驗)碼、ASIC乃至DSP紛紛上陣,缺乏與閃存芯片供應商密切合作、掌握不了更深入芯片特性的小眾SSD廠商,基于FPGA開發控制器的難度太高,ASIC又需要足夠的產量且難于差異化。

所以,目前看來,已經開始一段時間的SSD產業整合,走勢將愈發不利于獨立廠牌。而互聯網企業定制SSD的需求不會消失,應該會更依賴與廠商的合作。不過,既有規模又有需求的Google,會不會放棄自主設計SSD,還得走著瞧。

NAND閃存芯片供應與互聯網用戶需求的規模效應,仍然處于博弈狀態中…?

[責任編輯:任新勃]
任新勃
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