2022年企業級SSD行業市場供需規模分析預測及未來市場發展戰略研究
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信息存儲記錄歷史、傳承文明,是人類社會延續和發展不可或缺的重要手段。固態硬盤是以閃存為存儲介質的重要存儲產品,它廣泛應用于移動終端、筆記本電腦、臺式機、服務器和數據中心等場合,需求量極大。
SSD按用途大致劃分為消費級、企業級及其他行業級(如軍工級、工業級等)產品,其中消費級和企業級是SSD的主要應用領域分支。與消費級SSD不同,企業級SSD主要應用于互聯網、云服務、金融和電信等客戶的數據中心。在數字經濟時代,企業越來越將數據視為一項自身核心資產,對數據安全的重視程度越來越高。大量企業將內部信息系統和業務系統實現了數字化升級,底層數據對內關乎著企業日常經營的穩定,對外決定著信息化業務的正常運營。固態硬盤作為數據的載體,除了高性能和大容量的需求之外,企業客戶還對產品包含使用壽命、穩定可靠、功耗控制、系統兼容、數據糾錯、數據保存能力在內的多方面性能提出了嚴格的要求。整體來看,企業客戶更加在意產品可靠性,而閃存介質的特性在帶來高速度和大容量的同時也存在相應的缺陷,需要固態硬盤廠商通過固件技術創新進行優化,更好地滿足企業客戶的使用需求。
中金企信國際咨詢公布的《2022-2028年中國企業級SSD行業調研分析及投資戰略預測評估報告》
消費級SSD及企業級SSD的主要對比分析:
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(1)閃存技術發展迅速,閃存存儲密度不斷提高,導致SSD單位成本不斷下降,SSD在關鍵新興領域實現了對HDD的替代:閃存是固態硬盤的核心存儲介質。閃存自誕生以來技術不斷發展,閃存單元架構經歷了SLC、MLC、TLC和QLC的發展階段,閃存單元存儲數據量不斷提高,由1bit發展到3bit、4bit;閃存架構由2D發展到3D,且堆疊層數持續提升,由32層發展到目前接近200層。SLC到QLC的發展屬于閃存單元內部架構演化,而2DNAND到3DNAND的發展是閃存單元外部組織方式的變化。
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閃存用電荷存儲信息,其重要特性是先擦后寫,擦寫壽命有限。隨著閃存技術的不斷發展,存儲密度不斷提高,導致單元電荷數的減少及絕緣層變薄,從而使得閃存的原始誤碼率不斷提高,可擦寫次數越來越少。用這樣一種高誤碼率、短壽命的芯片來構建長使用壽命、高性能和高可靠的固態硬盤,對固態硬盤廠商的固件水平及設計能力提出了越來越高的要求。固件需提供一整套系統技術,如地址映射、磨損均衡、垃圾回收、壞塊管理及糾錯等技術,來保證數據的正確性和可靠性。
從HDD到SSD的演進與革新是計算機存儲設備最重要的歷史變革之一。與HDD相比,由于取消了機械部件,旋轉和尋道的延遲完全消除,固態硬盤在讀寫速度上遠優于機械硬盤,特別是在大吞吐率的隨機讀寫性能上有幾個數量級的提高,在性能要求高的應用場合已成為首選。隨著閃存相關技術的進步,固態硬盤的容量和成本已不再成為主要障礙。隨著閃存芯片容量的迅速增加和成本的快速下降,固態硬盤的最大容量已經超過HDD,單位容量價格也日益趨近高性能機械硬盤的價格,未來SSD將逐步取代大容量機械硬盤。在部分性能要求高的應用領域,如高性能PC、筆記本等消費級應用領域以及高性能計算、流媒體應用等企業級應用領域,SSD已實現了對HDD的替代。
2010-2023年中國SSD與HDD的全球實際出貨量現狀及預測
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數據統計:中金企信國際咨詢
(2)“PCIe接口+NVMe協議”成為企業級SSD的主流選擇:從總線通道技術上看,固態硬盤產品主要包含PCIe、SATA和SAS三大類,總線通道的類型與前端固態硬盤產品所采用的物理規格以及后端通信協議有直接關系,物理規格、總線通道接口、通信協議之間的具體關系如下:
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從后端來看,SATA總線原本為機械硬盤設計,使用AHCI通信協議,最大傳輸速度僅為6GB/s,實際傳輸速度約為560MB/s,而PCIe總線以及專為固態硬盤所設計的NVMe通信協議最大傳輸速度可以達到16GB/s(PCIe4.0),實際傳輸速度已經達到了7GB/s。由于PCIe總線標準與NVMe通信協議仍處于不斷迭代進步的過程中,與固態硬盤所搭載的閃存介質的不斷升級相輔相成,推動著固態硬盤產品性能的整體提升。
按照國內市場的銷售收入口徑計算,2020年我國PCIe固態硬盤占市場總規模的比例約為61%,已超過SATA及其他類型的企業級固態硬盤,2018年該比例為32%。預計到2025年,國內企業級PCIe?SSD的市場份額比例將增至90%。
(3)企業級SSD行業規模增速較快,市場空間廣闊:伴隨著云計算、數據庫、虛擬化、大數據和人工智能等新興領域的快速發展,以及互聯網服務的加速普及、企業數字化轉型進一步加快以及工業互聯網加速開展,數據量呈現出井噴的狀態,數據的生命周期亦大幅延長,數字經濟規模持續擴大,企業級SSD的市場規模不斷提升。根據中金企信統計數據,2020年全球企業級SSD市場規模約為169.3億美元,其中中國企業級固態硬盤市場規模占全球市場總規模的比例約為13.8%。根據2020年中國企業級SSD市場規模約為161.3億元人民幣。從企業級SSD的下游應用領域來看,絕大部分企業級SSD應用于數據中心服務器中。隨著云計算的蓬勃發展,作為云服務基礎IT設施的數據中心產業亦不斷擴張。根據中金企信統計數據,2020年全球數據中心容量約為9億TB,2030年全球數據中心容量預計將達到51億TB,期間復合增長率接近20%。同時,2020年,數據中心以固態硬盤形式存儲的存量數據占比約為20%,而2030年預計將有望提升到55%。
從企業級SSD的客戶群體來看,企業級SSD的下游客戶主要來自云計算及互聯網行業,占總市場規模的份額達到67%。當前我國云服務與互聯網服務行業均處于蓬勃發展階段,技術更迭與需求釋放共同作用,促進市場規模加速增長。預計未來幾年內,云計算與互聯網企業仍將是國內企業級SSD最重要的應用領域。
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數據統計:中金企信國際咨詢
(4)企業級SSD領域未來發展趨勢:
1)PCIe5.0和NVMe2.0是下一代企業級SSD的發展方向:如前文所述,“PCIe接口+NVMe協議”已成為企業級SSD的主流選擇,伴隨著PCIe接口及NVMe協議的不斷升級,企業級SSD的各項性能指標、穩定性等均有明顯提升。目前市場主流的企業級SSD總線通道為PCIe3.0或PCIe4.0,并采用NVMe1.4協議標準。PCIe5.0總線通道標準已于2019年發布,預計主流廠商將于2022年左右陸續發布基于PCIe5.0的SSD產品;NVMe協議最新標準為NVMe2.0,該標準于2021年發布,預計主流廠商將于2023年左右進行產品發布。未來,伴隨著PCIe接口和NVMe協議持續發布及更新,企業級SSD將會根據其更迭演進,性能水平將得到持續提升。
2)單位存儲成本繼續下降,大容量SSD將成為數據中心部署的主流產品:NANDFlash從SLC發展到QLC,單位存儲容量不斷提升。同時,伴隨著3D閃存堆疊技術的快速發展,企業級閃存顆粒已經達到200層上,單位存儲容量逐漸增大,使得大容量SSD成為可能;閃存堆疊層數的增長,在提升NANDFlash顆粒存儲容量的同時降低了每單位的存儲成本,進一步刺激了數據中心用戶對大容量SSD需求的增長。
目前,數據中心對于企業級SSD的裸容量的主流需求為4TB或8TB,而隨著PCIe總線通道的演進、主控芯片性能的提升以及NANDFlash單位成本的下降,16TB或32TB等更高裸容量的SSD將逐漸普及,成為數據中心部署的主流產品。
3)數據安全挑戰不斷,更高級的數據安全保護功能將成為SSD必要特征:近年來,數據泄露事件頻發,企業因此承受的損失也越來越高。根據統計數據,人為疏忽、黑客惡意攻擊、系統宕機等因素是數據泄露的最大威脅。數據安全重要性的凸顯,給企業級SSD帶來了新的挑戰。未來SSD產品在廣泛使用256-bit進階加密標準全盤硬件加密前提下,搭載軟件數據保護技術,能夠防止數據被越權訪問、篡改或盜竊的企業級特性的SSD將會受到企業廣泛的歡迎。
4)專用于數據中心服務器的新產品規格:EDSFF將會成為未來主流SSD的形態EDSFF規格主要是為了解決現有數據中心存儲的局限性而生,實現更好的容量、可擴展性、可維護性、可管理性、散熱和電源管理性能,是一類專為在數據中心中使用的企業級固態硬盤產品設計的外形規格,目前在全球主要存儲廠商中得到了初步應用。區別于其他類型SSD規格的變化,EDSFF規格主要是在保證散熱性和硬件維護便捷性等方面要求的基礎上,降低并優化單盤占用服務器機箱的空間,順應數字化轉型下企業數據量爆炸式增長的趨勢。