《中国企业级固态硬盘行业发展洞察》节选

来源：艾瑞咨询，中国企业级固态硬盘行业发展洞察，2021年9月

全球出货量趋势：2020年全球 SSD 出货量首次超过 HDD

固态硬盘相较于机械硬盘出现较晚 市场推广早期份额较低 2015 年全球出货量占比仅有不到 15。据统计核算 2020 年全球固态硬盘出货量首次超过机械硬盘 2023 年全球固态硬盘出货量占比将超 60 达到 2015 年占比的 4 倍以上；此外 IDC 数据显示 2020 年全球企业级固态硬盘支出已超过企业级机械硬盘 预计这一趋势未来仍将持续。固态硬盘相较于机 械硬盘在诸多领域有着显著的性能优势 而固态硬盘出货量占比的持续增长体现出市场对其高性能的认可 随着其价格持 续优化 市场竞争力将会进一步提高 实现对机械硬盘更深层的替代。 

从机械硬盘和固态硬盘的使用场景来看 消费级的固态硬盘主要在较高性能 PC 和笔记本中将逐步替代机械硬盘；而在企业级领域在高性能计算、 流媒体应用等对数据保存质量、 传输速度、 使用频率较高的应用场景中固态硬盘产品更能够满足客户要求 在使用量上将逐步渗透传统机械硬盘的市场空间。

单位存储成本趋势：预计到2026 年 SSD 存储成本有望与 HDD 持平

由于固态硬盘原材料成本较高、 整体性能更加出色 自其进入市场以来 单位存储成本一直高于机械硬盘。全球范围来看 2013 年固态硬盘平均每 TB 单价约为 2220 美元 是机械硬盘 60 美元 的 37 倍；2020 年固态硬盘每 TB 单价下降至 128 美元 平均每年 复合 降价幅度超过 30 与机械硬盘的差距也下降至 6 倍。除 2017 年左右由于原材料价格上升带来的单价上 升外 固态硬盘存储成本一直处于下降中 预计到 2026 年固态硬盘单位存储成本将与机械硬盘持平 2026 年后更有望低 于机械硬盘。固态硬盘价格变动主要受原材料及下游市场的供需关系影响 存储成本的下降主要来源于全球固态硬盘产能 的上升和产品技术的进步 并将直接推动固态硬盘加速替代机械硬盘。

单盘平均容量趋势：2015-2023 年 SSD 平均容量 CAGR 约 16%

据统计 2015 年全球固态硬盘平均容量约为 276 GB 预计到 2023 年将增长至 894 GB 期间 CAGR 约为 16。固态硬盘平 均容量的增长主要得益于闪存介质 NAND Flash 相关技术的进步 包括存储单元从 SLC 到 QLC 的演进以及 3 D NAND 层数的 不断增加。一般来说 单块固态硬盘容量的增长也伴随着读写速度以及使用寿命的提升 随着企业对数据存储容量和质量 的要求进一步提升 企业级固态硬盘产品还将进一步推陈出新。 

企业级 SSD 具备突出性能：企业级 SSD 以大容量、高速度、长寿命和稳定性满足企业数字能力需求，优化企业 TCO

除高传输速度之外 企业级固态硬盘具备容量大、 使用寿命长、 稳定性和可靠性高等特点 在保护数据安全方面有着更好 的表现 在数据中心里通常由多个企业级固态硬盘构成存储阵列 形成更大的存储空间并带来读写速度的进一步提升。企业级固态硬盘的高性能优势可以通过与消费级产品的对比体现。相较于前代的外存储器产品 高性能的固态硬盘更能满足 现代企业数字化经营过程中对 IT 基础设施的要求 帮助企业优化 TCO。

企业用户对 SSD 的核心需求：企业对产品寿命、稳定性、数据保护价值、系统兼容性、使用体验等有更高要求

在数字经济时代大量企业将内部信息系统和业务系统实现了数字化升级 底层数据对内关乎着企业日常经营的稳定 对外决定着信息化业务的正常运营。固态硬盘作为数据的载体 除了高传输速度和大容量之外 企业还对产品包含使用寿命、稳定可靠、 功耗控制、 系统兼容、 数据纠错、 数据保存能力在内的多方面性能提出了严格的要求。整体来看 企业客户更加在意产品可靠性 而闪存介质的特性在带来高速度和大容量的同时也存在相应的缺陷 需要厂商通过技术创新进行优化更好地满足企业客户的使用需求。本章节将对企业级固态硬盘的高性能优势、 高可靠设计及市场地位进行阐释和分析。

企业级 SSD 采用高可靠性设计：安全可靠、数据完整是企业级 SSD 的设计着眼点

JEDEC固态技术协会 在 2010 年发布的行业标准文件对固态硬盘耐力测试方法和耐力工作负载做出了规范化的要求企业级固态硬盘需要支持较重的写入工作量、 更恶劣的环境条件和更低的不可修复错误比特率 UBER 可看出二者的主要差别在于对企业工作环境的适应和对数据完整性的保护。根据美光发布的消费级 企业级固态硬盘产品对比 企业级产品对于数据保护的范围更广，消费级产品的断电保护往往只能覆盖已经存入闪存介质中的数据 而企业级产品则能够覆盖到缓存中的数据。此外 采用 NVMe 协议的固态硬盘在数据块中加入 CRC 等验证信息 通过 SSD 主控和主机端进行数据校验 从而及时发现数据错误、 实现端到端的数据保护 提升存储数据的完整性和正确性。

企业级 SSD 应用场景：以云服务为渠道，企业级 SSD 广泛服务于流媒体、大数据分析等高性能数字化场景

随着云计算在全球范围内的不断推广作为云服务基础 IT 设施的数据中心产业也将不断扩张。据全球固态硬盘行业领先企业海力士统计 2020 年全球数据中心容量约为 9 亿 TB 到 2030 年这一规模能达到 51 亿 TB 期间复合增长率近 20% 2020年数据中心之中有约 20% 的存量数据采用固态硬盘来存储 到 2030 年这一比例将有望提升到 55%。促使固态硬盘应用于数据中心的因素包括：固态硬盘相较于机械硬盘有着更优的性能、 未来数年固态硬盘的价格将会稳定下降、 新兴的大数据和人工智能应用对数据通信速度的要求进一步提高等。经由云计算这一企业实现数字化转型的通用渠道 企业级固态硬盘产品广泛服务于流媒体、 数据库、 大规模集群计算、 大数据分析以及各行业数字化等高性能应用 提升企业的数字化经营和服务能力。

中国企业级 SSD 市场规模：PCIe 固态硬盘将为国内的行业增长带来主要增量

按销往境内市场的金额口径核算2020 年我国企业级固态硬盘市场规模为 161 亿元 其中 PCIe 固态硬盘占市场总规模的比例约为 59 已超过 SATA 及其他类型的企业级固态硬盘 同时较 2018 年 32% 的比例也有大幅提升。预计到 2025 年 国内企业级固态硬盘市场规模将增至 489 亿元 5 年间复合增速约 25% 而 PCIe 固态硬盘市场份额比例将增至 90%。2019 年NAND Flash 等原材料价格下降导致固态硬盘成品价格同步走低以及销量相对增长 导致当年市场规模较 2018 年小幅下降。2020 年国内固态硬盘价格趋于平稳 且由于受到疫情影响 互联网和云服务加速渗透市场 刺激企业级固态硬盘市场加速增长。随着企业数字化转型进一步推进 云计算、 5 G、 大数据和人工智能应用不断创新 数字产业规模还将进一步增长企业级固态硬盘作为基础 IT 硬件设施 市场增长空间广阔。

中国企业级 SSD 下游行业结构：云互联网企业为企业级 SSD 最主要客户群

按采购金额核算2020 年我国企业级固态硬盘下游客户主要来自云计算及互联网行业 占总市场规模的份额达到 67% 电信运营商 11% 以及政务 9% 行业随后 其余行业还包括金融、 能源、 制造业等。当前我国云服务与互联网服务行业均处于繁荣发展阶段 技术更迭与需求释放共同作用 促进市场规模加速增长。预计未来几年内 云计算与互联网企业仍将是国内企业级固态硬盘绝对的购买主力 针对上述企业业务需求、 能够提供高读写速度与大容量的存储产品将更具备市场竞争力；同时 完备的渠道建设以及稳定的客户关系也将有助于厂商收获云计算与互联网企业的订单。

半导体产业环境良好：受政策利好驱动，国内IT 产业迎来黄金发展期

半导体产业一直受到我国政策的大力支持而自 2015 年 《 中国制造 2025 》 提出以来 提高科技产品自制率与设备和材料的供货能力、 丰富知识产权与设计工具也一直是国内 IT 产业政策的重点 中美贸易摩擦更使得包括半导体在内的先进制造产业能力受到更多关注。目前 在企业级固态硬盘行业中 国内企业在模组、 主控以及闪存芯片等领域已经具备一定自主研发和制造能力 受益于供应链替代需求 深耕行业、 具备研发积累的企业有望迎来增长。长期来看 在 产学研 三方助力下 国内的 IC 设计厂商也将会拥抱更大的行业空间。以 2020 年国务院发布 《 新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策 》 为信号 国内市场未来将进一步优化产业发展环境、 提升产业创新能力和发展质量 包括企业级存储在内的诸多 IT 领域都将迎来黄金发展期

下游市场高景气度：云服务维持高速增长态势，有力支撑企业级固态硬盘产业

数据中心是企业级固态硬盘的主要应用场景而我国云服务的快速发展是当前国内数据中心产业增长的重要动力 云计算厂商对外提供 IaaS 服务对数据中心产生了直接需求。2020 年 我国云服务市场规模达到 2256 亿元；从 IaaS/PaaS/SaaS 结构角度上看 我国 IaaS 服务占比最大 2020 年市场规模达到 1639 亿元 占全部云服务市场规模的 70% 以上 预计这一结构特征在未来 3 年内不会发生根本性改变 到 2024 年我国 IaaS 服务市场规模将增至 5527 亿元。同时 近年来作为 IaaS 硬件基础的国内服务器市场也在疫情环境下基本保持了稳定的增速 相关产业的发展将对企业级存储行业形成强有力的支撑和推动。

新兴技术应用创新：AI&大数据应用增长，对存储设备具有刚性需求

2020年我国人工智能 核心 产业预计达到超过 1500 亿元规模 预计到 2025 年这一市场规模将超过 4500 亿元 CAGR 近27。从技术层次上看 人工智能产业链可以分为基础层、 技术层和应用层 包括存储在内的数据服务位于基础层 对技术和应用进步起到支撑作用。大数据产业与人工智能相辅相成 近年来以 流批一体化 和 湖仓一体化 为代表的大数据应用不断推陈出新 在提供更强大的数据分析能力的同时 对包括存储硬件在内的 IT 基础设施提出了更高的性能需求。企业级固态硬盘以其高传输速度和不断增长的容量效率能够更好地服务于大数据应用 适用于行业热数据的存储 是人工智能、 大数据企业购置 IT 基础设施时的优先选择 将在上述行业加速渗透。

新兴技术应用创新：5G高速通信进一步刺激高速固态硬盘市场需求

2019年是我国 5G 商用元年 2020 年虽受到疫情影响 我国仍保持了 5G 建设的高速步伐。目前我国 5G 用户数已经超过 4 亿随着 5G 基础设施进一步完善以及 5G 网络资费进一步降价 我国的 5G 市场还有较大的渗透空间。从客户的角度看 5G 带来了更快的数据传输速度和更低的时延；从互联网服务企业的角度来看 5G 时代的连接数密度和流量密度都将出现 10 倍增长 从而对后台数据存储和处理能力提出更高的要求 固态硬盘 尤其是应用 PCIe 固态硬盘对互联网企业的需求刚性将进一步增强。

新兴技术应用创新：边缘侧数据比例将大幅提升，100% 以 SSD 存储

随着 5G 通信技术逐步成熟、 物联网服务的终端以及形式层出不穷 传统的云服务架构也将逐步面临数据流阻塞、 延迟提高等问题。边缘计算将程序置于边缘侧发起 减少网络数据传输的距离和经转的节点数 从而提高响应速度 满足用户在实时性、 智能度、 安全性方面的要求。边缘计算的部署需要服务器、 网络等 IT 硬件的支持。2020 年仅有约 10% 的数据是在边缘侧进行存储和计算 到 2025 年这一比例有望提升到 70% 左右。边缘侧数据大多来自于智能手机、 车联网和其他智能设备其应用对数据传输速度和低延迟的要求较高 目前头部云服务厂商部署在边缘计算节点的服务器均采用固态硬盘。未来边缘计算节点承接更多计算任务 云服务商对固态硬盘再添一重要需求增长点。

新的存储介质 SCM：高速非易失是下一代 SSD 介质的发展目标

按照速度、 容量、 数据保存时长等因素 可以将计算机存储器分为寄存、 缓存、 内存、 硬盘等数个层次 越向寄存靠拢其数据容量越低、 记忆时长越短 寄存、 缓存、 内存均为易失性存储器 断电后数据即丢失 而数据处理速度越快。以最新的第四代内存 DDR 4 为例 其数据处理速度可达到 100 GB/s 远高于 PCIe 3 0 × 4 固态硬盘所具备的 4 GB/s。将内存所具备的高速度以及闪存所具备的非易失性融合 是下一代固态硬盘存储介质所追求的性能特征。市场上处于探索阶段的这样的存储介质包括 ReRAM、 FeRAM、 MRAM、 PRAM 等 这类存储器通常被称为 SCM Storage Class Memory 存储级内存。

新的存储介质 SCM：存储介质头部厂商 SCM 领域迈开探索步伐

主要闪存供应商均开始了对SCM 的探索。英特尔和美光在闪存研发和制造领域有较长时间的合作 二者于 2006 年成立了合资公司 IMF Intel Micron Flash Technologies 公司 一直以来负责闪存的设计、 制造。2015 年英特尔和美光合作发布3 D Xpoint 存储介质 3 D Xpoint 可被归类为 PCM 相变存储器 被视为固态硬盘存储介质领域的一大创新。三星和铠侠 西数也分别在 2016 和 2018 年发布了新一代的存储介质 Z NAND 以及 XL Flash。三者均被界定为 SCM 即拥有介于 NAND Flash和 DRAM 之间的更加均衡的存储空间和读写速度。2018 年 英特尔和美光决定发展独立的存储介质 英特尔将其拥有的IMF 公司的股权全部出售给美光。

新的闪存颗粒 PLC：PLC 将进一步替代 HDD 在温数据存储中的应用

从SLC、 MLC、 TLC 到 QLC 的演化是 NAND Flash 颗粒的单位容量不断上升的过程。目前市场上最主流的颗粒类型为 TLC 而 QLC 技术也已经趋于成熟 正在企业级和消费级市场中逐步推广。PLC 架构在单位存储容量上进一步提升 从而带来更加低廉的存储成本 ；相应地，PLC 在可擦写次数以及读取速度等性能方面较 QLC 进一步下降。目前 PLC 尚在研发进程中其各项性能参数还不明确 市场对其实际使用效果还存在疑虑 然而纵观固态硬盘闪存介质发展历程 闪存颗粒进一步向大容量、 低成本方向发展应为大势所趋 即使搭载 PLC 闪存的固态硬盘由于使用寿命问题可能无法满足被高频调用数据的存储要求 也有望应用于温数据 冷数据存储。

新的规格 EDSFF：专用于数据中心服务器，追求更高排列密度

EDSFF 企业数据中心 SSD 外形标准是一类专为在数据中心中使用的企业级固态硬盘产品设计的外形规格 主要由 Intel推动 在全球主要存储厂商中已经得到了初步应用。EDSFF 分为 E 1 和 E 3 两类 各自具备 S 短 和 L 长 两种规格 E 3主要面向的是高端产品 目前在市场上并不多见。相比起前文提及的从 2 5 英寸、 AIC 扩展卡到 M 2 以及 U 2 规格的变化E 1 规格的出现主要不是为了适应新的固态硬盘接口 而是为了通过规格设计的优化降低单盘占用服务器机箱的空间 同时也要保证散热性和硬件维护便捷性等方面的要求。这一变化亦是为了顺应数字化转型的全球趋势下企业数据量爆炸式增长的趋势 反映了未来固态硬盘及其他数据存储解决方案追求大容量的总体方向。