机械硬盘的未来在哪里？

在最近北京召开的中国电子工业标准化技术协会数据存储专业委员会（以下简称数据存储专委会）成立大会上，倪光南表示，数据存储未来市场空间巨大，要重视算力与存力的均衡配置、推动市场以先进的固态硬盘 SSD 取代传统机械硬盘 HDD 的存储革命。

随着近年来固态硬盘的技术成熟和成本的下探，SSD 俨然有要革了 HDD 命的趋势。但也有一些观点则认为，机械硬盘在未来几年内仍然占据着存储市场的重要地位。存储软件 Scality 的 CEO 指出，由于 SSD 硬盘用的闪存价格还是太贵，即便是 QLC 闪存也不行，单位容量下机械硬盘每 GB 价格相比闪存还有 5-7 倍的优势，到了 2028 年，这个优势依然有 4-5 倍。

特别是 Trendfocus 分享的数据显示，2024 年一季度全球实现 2970 万块机械硬盘出货，环比增长 3%。似乎机械硬盘市场正在复苏。机械硬盘是否已经发展到极限？未来还将在哪里发光发热？

机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）

硬盘作为计算机中不可或缺的存储设备，承担着数据保存和读取的重要任务。随着科技的进步，硬盘的种类也日益丰富，以满足不同用户的需求。硬盘有机械硬盘 (Hard Disk Drive，HDD) 和固态硬盘 (SSD) 之分。

机械硬盘即是传统普通硬盘，主要由：盘片，磁头，盘片转轴及控制电机，磁头控制器，数据转换器，接口，缓存等几个部分组成。

磁头可沿盘片的半径方向运动，加上盘片每分钟几千转的高速旋转，磁头就可以定位在盘片的指定位置上进行数据的读写操作。信息通过离磁性表面很近的磁头，由电磁流来改变极性方式被电磁流写到磁盘上，信息可以通过相反的方式读取。硬盘作为精密设备，尘埃是其大敌，所以进入硬盘的空气必须过滤。

机械硬盘中所有的盘片都装在一个旋转轴上，每张盘片之间是平行的，在每个盘片的存储面上有一个磁头，磁头与盘片之间的距离只有 0.1μm～0.5μm，较高的水平已经达到 0.005μm～0.01μm，所有的磁头联在一个磁头控制器上，由磁头控制器负责各个磁头的运动。机械硬盘读写速度依赖于电机的转速，因为需要依靠电机带动磁盘高速转动使磁头找到指定位置进行读写。

固态硬盘（Solid State Disk 或 Solid State Drive，简称 SSD），又称固态驱动器，是用固态电子存储芯片阵列制成的硬盘。固态硬盘，因为台湾的英语里把固体电容称为 Solid 而得名。SSD 由控制单元和存储单元（FLASH 芯片、DRAM 芯片）组成。

固态硬盘在接口的规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的完全相同，在产品外形和尺寸上基本与普通硬盘一致（新兴的 U.2，M.2 等形式的固态硬盘尺寸和外形与 SATA 机械硬盘完全不同）。

由于固态硬盘的技术与传统硬盘的技术不同，所以产生了不少新兴的存储器厂商。厂商只需购买 NAND 颗粒，再配适当的控制芯片，编写主控制器代码，就制造了固态硬盘。

固态硬盘具有传统机械硬盘不具备的快速读写、质量轻、能耗低以及体积小等特点，同时其劣势也较为明显。尽管 IDC 认为 SSD 已经进入存储市场的主流行列，但其价格仍较为昂贵，容量较低，一旦硬件损坏，数据较难恢复等；并且亦有人认为固态硬盘的耐用性（寿命）相对较短。

机械硬盘的主流厂商和技术发展

当前，和固态硬盘市场相比，机械硬盘市场的格局非常简单，主要有西部数据、希捷和东芝这三大厂商。SSD 的蓬勃发展已经对机械硬盘造成了巨大冲击。一方面，希捷、西数和东芝三巨头早已开辟了 SSD 业务，另一方面也在挖掘机械硬盘新的技术路线。

1、希捷（Seagate）：希捷成立于 1979 年，是全球最大的硬盘、磁盘和读写磁头制造商，总部位于美国加州司各特谷市。

希捷在美国、墨西哥、马来西亚、中国、泰国、新加坡等地设有工厂。其中美国工厂主要负责新品研发以及磁头晶圆、盘片的制造。墨西哥厂负责全世界各地的翻修产品。马来西亚负责切割磁头晶圆等。泰国厂及中国厂负责硬盘的组装以及 PCB 电路板、磁头的制造等。新加坡厂主要负责企业级硬盘的生产。此外，中国苏州厂还负责生产消费电子类产品。

希捷是首家专为台式电脑制造 5.25 英寸硬盘的公司。2021 年，在开放计算项目峰会上，希捷首次展示了采用 PCIe NVMe 接口的 3.5 寸机械硬盘。

希捷还推出了热辅助磁记录（HAMR）技术，这是提升硬盘容量的又一重要突破。HAMR 技术能够在不增加物理碟片数量的情况下，提高数据存储密度，不仅降低了材料成本，也减少了振动与能耗。在希捷独创的 HAMR 技术中，数据必须以磁位的形式存储，而且位密度比传统 PMR（垂直磁记录）硬盘更高。

2、西部数据（Western Digital）：西部数据公司创立于 1970 年，总部位于美国加州。2011 年，西数以 43 亿美元收购日立环球存储技术公司 (HGST)。

为了满足市场需求，西数在 2008 年推出了一款名为「My Passport」的叠瓦式移动硬盘。这款硬盘采用了独特的层叠式设计，使得硬盘外壳更加紧凑轻便。同时，叠瓦式的设计也使得硬盘盘片可以紧密地堆叠在一起，从而大大提高了硬盘的抗震性能，并更好地分散热量，保证了其在长时间高负荷使用时的稳定性。自 2008 年推出首款叠瓦盘后，西数又相继推出了「Apollo」、「Elements SE」、「My Passport Studio」等系列产品，都采用了叠瓦盘的设计。

2013 年，西数公司旗下 HGST（原日立）率先推出充氦技术。HGST 的这项新技术要点并不在于改变硬盘的机械结构，而是将内部填充的普通空气换成了氦气，从而大大缩短了碟片之间的距离，使彼此靠得更近。当时 3.5 寸硬盘最多只能放进五张碟片，充氦之后能够增加到八张。单碟容量达到 1.75TB，那么整块硬盘的容量就可达到 14TB。

3、东芝（Toshiba）：东芝公司 1875 年创立于日本，是日本大型半导体制造商和全球领先的综合机电制造商。

东芝是全球第一家将 HDD 安装在汽车内部来储存数位内容庞大商机的硬碟制造商，并在 1997 年推出全球第一款车用级硬碟产品。2000 年，东芝成为第一家将 1.8 寸硬碟成功推出上市的公司。此硬碟专为苹果公司的 Ipod 而设计，东芝的产品品质和技术获得了苹果的高度认可。

2004 年，东芝率先宣布并推出采用 PMR 垂直磁记录技术的硬碟产品。FC-MAMR（微波辅助磁记录）是东芝在硬盘存储技术方面的又一重大创新。这一技术通过微波辅助来降低磁介质的写入难度，从而进一步提高存储密度和容量。东芝在 2021 年推出的 18TB 硬盘就采用了这一技术。

过去一年间，西部数据、希捷、东芝相继发布了 28TB 容量的 SMR 叠瓦式硬盘，都面向数据中心。最近，西数又把 SMR 叠瓦盘做到了创纪录的 30TB、32TB。

机械硬盘的未来在哪里？

固态硬盘（SSD）以其高速读写性能，成为了许多人心目中的存储新宠。然而，机械硬盘（HDD），这一看似「古老」的存储技术，却并未如许多人预料的那样迅速退场。在主流市场上，低于 4TB 的机械硬盘确实已经逐渐被固态硬盘所替代。这一区间，在过去曾是购买人数最多的区间，因此机械硬盘的销售成绩受到影响在所难免。然而，在 4TB 以上的大容量硬盘市场上，机械硬盘却展现出了不可替代的优势。一方面，4TB 以上的固态硬盘价格昂贵，让许多用户望而却步；另一方面，对于需要大容量存储的用户来说，固态硬盘在容量和价格上都难以与机械硬盘相媲美。

正是在这样的背景下，机械硬盘厂商们并没有放弃努力。他们不断推陈出新，致力于提升硬盘的容量和性能。这也让机械硬盘在特定领域续写着属于自己的传奇篇章。

人工智能（AI）：随着生成式 AI 的快速崛起，大容量存储的角色变得愈发关键。在 AI 应用中，大量历史数据和模型参数需要长期保存以备后用。这些数据通常访问频率较低，但对存储容量要求较高。机械硬盘凭借其高容量、低成本的优势，成为冷数据存储的理想选择。例如，在模型训练过程中，产生的 checkpoint 数据在几个月后可能不再频繁访问，这时可以将其存入机械硬盘中，以降低存储成本。

AI 提高了算力要求，导致 GPU 和内存价格不断上涨，间接推高了固态硬盘的价格。相比之下，机械硬盘的价格相对稳定，且每 TB 的价格在未来一两年内有望比 SSD 更具性价比，使得其整体 TCO(总拥有成本) 更具竞争力。

安防：对于安防行业而言，固态硬盘与机械硬盘的市场格局，呈现出一种相反的局面。这是由于成本角度的考量，对于存储方案的制定，业内的考量标准是针对每 GB 的应用成本做计算，而在安防行业海量的数据下，固态硬盘的存储体量就略微显得有些「不够看」。

同时，安防监控系统通常需要 24 小时不间断运行，这就要求存储设备具有长时间工作的稳定性和可靠性。机械硬盘在这方面表现出色，能够长时间稳定运行，确保监控数据的连续性和完整性。

冷存储：SSD 不通电情况下无法实现长时间存储，可能数据丢失。机械硬盘则在冷存储方面的应用具有显著优势，能够满足长期保存数据、降低存储成本、提高数据安全性和可靠性的需求。

家庭存储：当前越来越多的家庭正在采用 NAS 系统搭建家庭存储系统。而 NAS 系统通常用于存储大量的数据，如家庭照片、视频、音乐、文档等。机械硬盘以其大容量特性，能够满足 NAS 系统对存储空间的需求。随着技术的不断发展，市场上已有容量达到数十 TB 的机械硬盘，这为 NAS 系统提供了充足的存储空间。

随着智能电视和高清播放设备的普及，家庭观看高清影片的需求不断增加。机械硬盘可以存储大量的高清影片，方便家庭成员随时观看。家庭中的照片是珍贵的回忆，需要妥善保存。机械硬盘提供了足够的存储空间，可以将家庭照片进行备份，防止数据丢失。对于喜欢音乐的家庭来说，机械硬盘可以存储大量的音乐文件，构建一个家庭音乐库，方便家庭成员随时欣赏。

潜在的需求使得最近小米也盯上了 NAS 市场，而早前华为就已经发布了家庭存储 NAS 产品。NAS 俨然成为了智能家居布局生态链的重要一环。而家庭存储目前普遍采用机械硬盘作为存储媒介。

与移动硬盘、网盘相比，NAS 会受限于带宽和网速，虽拥有媲美网盘的便携性，但一来部署成本太高，二来通常仅限于家庭或公司内部人员传输数据，局限性较高。

市场调研机构 QYR 在报告中指出，2023 年全球家用 NAS 设备规模为 24.4 亿元，未来预计将保持 41.99% 的年复合增长率，2030 年市场规模达到 289.3 亿元。市场规模小往往意味着竞争烈度低、发展前景大、头部化程度不高，更适合新品牌入场。市场的潜力，或许才是小米决定进军 NAS 行业的核心因素。

凭借手机厂商在消费领域的产品号召力，有望扩大家用 NAS 市场规模，特别是小米在打造爆款产品方面具有丰富的经验。进一步也将激活机械硬盘的市场需求。