木桶原理说木桶的容积取决于最短的那块板，而在服务器产品上，这个短板就是硬盘。因为它太慢了，以至于在它前面的CPU、内存等硬件要花很多时间等待它。目前机械硬盘的基本工作原理是1973年被提出并实现的，可以说机械式硬盘的发展贯穿着整个PC行业至今。但是随着用户对于数据存储的要求越来越高，机械硬盘在速度、功耗和可靠性方面的表现已经渐渐无法满足需求。在服务器产品上尤其如此，为了追求性能与可靠性同步提升，于是有了类似存储阵列这样的技术，通过多硬盘叠加的方式满足两方面的要求。

历史：机械硬盘已经捉襟见肘

在2012年的IT消费调查中，读者很看好SSD

早在SSD固态硬盘刚有概念的时候，许多用户就有这样一个梦想：能不能有比温彻斯特硬盘更先进更快速更稳定的解决方案，应对存储造成的短板。在SSD固态硬盘出现之后，随着技术规范的逐渐成熟，SSD固态硬盘也经历了一个从不能满足需求到能够满足需求的过程，甚至一些企业已经率先在服务器产品中部署了SSD固态硬盘。然而现实如此严酷，正如我们的生活与50年代其实没有多大分别一样，固态硬盘的蓬勃发展也不过是暂时的“虚假繁荣”，并且粉饰繁荣的西洋镜即将被拆穿。既然早晚都要拆穿，我们不妨就先拆穿一下。

对于企业级领域来说，SSD在容量上却令人完全无法接受，寿命也受到过质疑。拿可靠性来讲，想要符合服务器产品的质量要求，SSD固态硬盘的PE周期(P/E周期：编程/擦除周期，可理解为使用寿命)至少要达到2500次，意味着不是所有SSD都能拿来做企业存储的。为了解决这个问题，主控芯片已经经历过数次升级，改善管理策略，尽量延长存储芯片寿命。制约SSD的另一个瓶颈是容量，这个问题在早期就有所体现，如今虽然降价了但依然如此。与机械硬盘相比，同样价格只能买来一点点容量的SSD固态硬盘，虽然速度优势能够有效消除系统瓶颈，高昂的价格却会导致企业用户要仔细衡量投入产出比。

企业级用户对于存储的更高要求最终都转换到了价格上。总之，在一个可被接受的价格区间内，速度、容量、可靠性这三大要素，无论是传统机械硬盘还是SSD固态硬盘，都无法全部满足。用户的需求对于科技进步来说是巨大的激励，处在上游的企业却用了一种很投机取巧的方式作为回应，这也造就了固态硬盘产业的现状和渐渐脱离实际需求的未来。

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现状：SSD趁虚而入，高低混搭填补需求

在泰国洪水之后，在存储领域可以看到一个现象，就是硬盘产品技术革命的步伐明显加速。此前我们采访Thecus总经理施婉菁女士的时候，她回顾当时的情景亦有颇多无奈：作为一个NAS解决方案供应商，无法为用户提供产品，原因是全世界都没有足够多的机械硬盘可供使用。类似Synology群晖、QNAP威联通、TerraMaster铁威马这样的NAS供应商也遇到了同样的问题，而处于上游的机械硬盘供应商WD、Seagate、HITACHI、SAMSUNG等也仅仅能自保。

机械硬盘涨价、整个市场哀鸿遍野，然而用户对存储的需求是不会因此而消失的。在这个时间段内，越来越多的SSD固态硬盘高调进入市场，填补了市场空白。尽管SSD固态硬盘在有些方面还无法达到要求，但在没有其他选择的情况下，用户除了被动接受之外已别无他法。这样规模空前的刚性需求也全面刺激了SSD固态硬盘市场，越来越多的品牌、越来越多的技术被迅速投入使用，导致SSD固态硬盘产品日益成熟。

Kingmax率先把SSD容量提升到TB级别，没有2TB产品是因为暂时没有能支持大容量的主控芯片

随着洪水影响的消退，机械硬盘价格逐步回落，然而SSD固态硬盘高速度、低能耗等优点令用户印象深刻。在2011年的一些产品上，出现了能够让SSD固态硬盘和机械硬盘混搭的解决方案，希望能够在固态硬盘与机械硬盘之间寻找到平衡点。此状况引发了一个探讨，就是存储行业未来发展究竟依靠的是机械硬盘还是固态硬盘。作为依托于全新技术而造就的产品，SSD固态硬盘自然是有备而来。2011年9月，Kingmax高调发布了容量高达1TB的固态硬盘产品，并且大胆放言2012年至2013年，固态硬盘的容量将要冲高到2TB。虽然大容量SSD固态硬盘价格高昂，但Kinmax公司CEO刘福洲先生对于大容量SSD的前景依然充满信心：“感受过高铁便捷的人是不愿意再坐回普通火车的，哪怕它更便宜”。

从技术角度来看，SSD的发展历程似乎也支持这种趋势。早期的SSD固态硬盘使用SLC存储颗粒，虽然速度快寿命长但是在容量方面存在短板，导致大容量SSD固态硬盘的制造成本高昂。在全面换装MLC颗粒之后，同等芯片规模下的存储容量直接翻倍，价格则一路走低。而对于企业级存储而言，尽管这样换代的结果是存储芯片的PE周期从10万次猛降到了1万次，寿命缩水90%，但依然远远高过企业级存储的寿命要求。

到了这里，企业级存储的前景看起来一片美好，似乎继续发展下去，终于要有又快又好的解决方案了。然而现实十分残酷，因为继续发展下去，迎来的是TLC SSD方案。

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改变：背着抱着一样沉的芯片存储技术

这一页的标题叫做“背着抱着一样沉”，道理从字面上十分容易理解。因为存储芯片换代的过程实际可以看作是寿命和容量相互转换的过程，寿命和容量如同跷跷板的两端。在SLC转向MLC的时候，用户终于迎来了容量更大的固态硬盘。而主控芯片的技术升级和整体架构的成熟，也让SSD固态硬盘的速度更快。虽然MLC芯片的PE周期只有SLC的十分之一，但仍然四倍于企业用户对可靠性的要求，为了追求容量，不特别在意寿命的话，用MLC作为存储方案是可行的。但偏偏问题就出在了容量和寿命的转换上。

MLC芯片的电压控制比SLC更复杂

机械硬盘的容量提升依靠的是提升存储密度，SSD固态硬盘的容量提升，理论上来说也是要依靠堆积晶体管规模来实现的。但是SLC到MLC的容量翻倍，晶体管规模却没有怎么提升，甚至存储芯片的结构也没什么变化。

存储芯片对于数据的读写，是依靠电压完成。在SLC芯片的存储单元中采用两种电压状态，分别赋予0和1两个数值，就可以保存1bit数据。而升级到MLC时，每个存储单元可以保存2bit数据，00、01、10、11，相对应的电压状态也从2种变成了4种。这样在晶体管规模不变的情况下，就实现了容量翻倍，但同时由于电压的波动加剧了存储颗粒的老化速度，导致寿命大幅缩短。

芯片类型与芯片寿命的关系：3-bit per cell是指TLC

上图的下降曲线标示了存储颗粒容量和速度的关系，上升曲线则标示了用ECC纠错技术能够对颗粒寿命进行修复的程度。可以看到SSD固态硬盘随着颗粒规格的“升级”，存储芯片已经变得越来越不可靠，固态硬盘越来越依靠高强度的纠错来保证数据的安全性。

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未来：寿命越来越短的芯片存储技术

晶体管规模不变的情况下，SLC变身成了MLC。那么如果让存储单元保存3BIT数据会是什么呢？答案是TLC。但同样，电压状态从4种变成了6种。

同等规模晶体管在TLC芯片上存储容量最大

上图就展示了这种变化，至于容量和电压的关系，请看下图。

TLC芯片的电压控制无比复杂严重影响寿命

从MLC到TLC，存储器容量又增大了50%。然而这次改变，带来的结果就不那么令人欣慰了。如果说PE周期在10000左右的MLC还能被企业用户接受的话，那这个数字再缩小10倍呢？

电压复杂导致TLC芯片寿命只有SLC的百分之一并且延迟超高

目前在民用市场，三星已经推出了基于TLC芯片的SSD固态硬盘SSD840，但对于企业级领域，三星的SSD840pro依然沿用相对稳定的MLC存储芯片。因为TLC的PE周期仅为1000，远远达不到企业级存储PE周期2500以上的要求。

对于SSD固态硬盘产品，用户必须面对的现实是TLC将要被全面采用，三星绝不会是唯一推出TLC芯片SSD固态硬盘的厂商。因为TLC价格低廉并且容量高，能够满足用户在价格和容量方面的需求。在可靠性上，民用产品领域可以依靠24bit ECC以及更多的冗余来保证，但对于企业级，目前普遍的观点是不宜采用TLC方案。

至于TLC在企业级领域的其他用途，Vmware今年10月的大会上，有参会者提出了适合TLC的用途：在企业级备份解决方案中，将TLC用于备份改变的数据。根据方案提供者的观点，这部分数据大概占数据总量的5%到10%。根据这样的应用幅度估算，PE周期在1000的产品，使用寿命大概是3到4年，无论价格还是寿命都还算可以接受。

可以看出，从SLC、MLC、TLC一路发展下来，SSD固态硬盘距离企业级用户的要求显示接近，之后越走越远。那么SSD固态硬盘在企业级存储的未来在哪里？现在还是未知数。TLC之后会是什么？按照现有的技术，芯片存储再继续发展下去，迎来的将是QLC，是一款存储容量两倍于MLC的产品，与TLC相比，每个存储单元存储数据量从3bit提升到4bit数据，需要8种电压状态支持。QLC使用寿命不但远远低于企业级存储的要求，甚至连民用领域都无法满足，目前可以预计的是它将成为光盘等一次性存储介质的替代品。