IEEE Storage Roadmaps: Fyrdubbel SSD-kapacitet för att skjuta i höjden för hårddiskar och band 28 kommentarer
Branschorganisationen IEEE har prognostiserat den framtida utvecklingen av masslagringsenheter som NAND, HDD och tejp i form av färdplaner. 3D NAND med 8 Tbit väntas redan 2029. Försäljningen av hårddiskar förväntas öka rejält snart igen och bandlagring kan snart lagra 1 500 TB per band.
IEEE International Roadmap for Devices and Systems Mass Data Storage-rapporten undersöker prognoser för stora lagringskategorier för datorsystem. Vad kan vi förvänta oss av teknisk utveckling under de kommande åren och decennierna? Yrkesorganisationen Institute of Electrical and Electronics Engineers försöker ge svar på denna fråga i form av färdplaner.
Representanter från IBM, Kioxia och Western Digital bidrog också till rapporten, författad av Tom Coughlin och Roger Hoyt.
8 Tbit NAND-blixt förväntas 2029
NAND-flashminne har växt fram som den viktigaste masslagringsenheten de senaste åren. I form av SSD:er har de nästan helt ersatt mekaniska hårddiskar (HDD) i PC:er och finns även i smartphones, minneskort och USB-minnen.
NAND-blixt har producerats som 3D NAND med överlagrade lager av celler i 10 år. Antalet lager har kontinuerligt utökats för att rymma ännu fler bitar i samma område. Medan det från början fanns 32 lager för MLC-chips med 128 GB lagringskapacitet, har industrin nu nått över 200 lager för TLC-chips med 1 Tbit lagringsvolym.
Ökad ytdensitet har minskat kostnaden per bit. Men att stapla fler och fler nivåer gör produktionen komplex. Det krävs fler och fler arbetsprocesser, så kostnadsbesparingarna blir mindre och mindre. Tillverkare letar därför efter andra sätt att ytterligare öka lagringskapaciteten. Detta inkluderar måttet för att ta emot fler bitar per minnescell. TLC med 3 bitar är för närvarande den vanliga standarden. Men 4-bitars QLC blir mer och mer utbredd och 5-bitars PLC per cell fungerar redan åtminstone som en prototyp.
IEEE färdplan för NAND flash till 2029 (Bild: IEEE)
Kioxia och Western Digital har uppnått den högsta lagringskapaciteten hittills, 2 Tbit, med sin BiCS8 QLC Flash, som IEEE-färdplanen fortfarande utelämnar. Föreningen förväntar sig de första 4 Tbit NAND-chipsen 2027 och 2029 kommer det att finnas 8 Tbit, vilket skulle fyrdubbla status quo. Åtminstone i teorin skulle M.2 SSD:er med upp till 32 TB istället för de tidigare 8 TB vara möjliga. Men eftersom NAND-blixt är dyrt i dessa storlekar, kommer tillverkare troligen att använda mindre av det initialt för sina konsumentprodukter.
Här görs dock ingen prognos för kostnaden för NAND-blixt per terabyte om fem år. Antalet celllager förväntas öka till över 500 från 2027. För några år sedan vågade Samsung uppskatta att mer än 1 000 lager skulle vara möjliga år 2030.
Hårddiskar kommer att uppleva en riktig boom
Allt färre hårddiskar säljs. År 2022 har endast 166 miljoner enheter sålts över hela världen, jämfört med mer än 500 miljoner tio år tidigare. Även om disklagringskapaciteten har ökat avsevärt under denna period, fortsätter behovet av denna typ av masslagring att minska. Hårddiskar spelar knappast någon roll i stationära och bärbara datorer längre. Hårddiskar är fortfarande efterfrågade på lagringsservrar enbart på grund av deras oslagbara pris per terabyte. Och nya applikationer som kräver höga lagringskrav, som AI-program, kan till och med återuppliva försäljningen av mekaniska hårddiskar under de kommande åren.
År 2028 förutspår IEEE-färdplanen att mer än 200 miljoner hårddiskar kommer att säljas för första gången. 2,5-tumsformatet, som för närvarande bara finns på externa hårddiskar, försvinner då. Upp till 60 TB per enhet och kostnader så låga som $3,5 per terabyte förväntas under denna period.
IEEE färdplan för hårddiskar (HDD) (Bild: IEEE)
År 2037, enligt mycket ambitiösa och därför potentiellt ungefärliga prognoser, förväntas försäljningen av hårddiskar återigen nå mer än 350 miljoner enheter per år. Därefter förväntas 3,5-tums hårddiskar erbjuda upp till 100 TB lagringsvolym för mindre än $200 styck. Du betalar för närvarande över $500 för 24TB hårddiskar som ännu inte säljs offentligt, men är tekniskt genomförbara.
Medan teknologier som HAMR och MAMR kommer att fortsätta att öka yttätheten och därmed kapaciteten för magnetisk skivlagring, är förutsägelserna om ökad prestanda nyktra. Det betyder att lite kommer att förändras här under de närmaste decennierna. Dataåtkomsten är fortfarande betydligt långsammare än med SSD:er. Tack vare multi-actor-teknik är åtminstone dubbla flödeshastigheter möjliga.
Tape Storage Roadmap
IEEE bekräftar också att bandlagring har en lång livslängd. Ett nytt försäljningsrekord nåddes för bara några år sedan.
Den maximala lagringskapaciteten, för närvarande runt 45 TB (komprimerad), med LTO-9, förväntas nå mer än 300 TB år 2031. Band på 1 550 TB eller 1,55 petabyte förväntas till och med år 2037.
IEEE Roadmap for Tape Storage (Bild: IEEE)
Det är en bra idé att ta en titt på den regelbundet uppdaterade färdplanen för LTO-programmet. Detta ger upp till 576 TB okomprimerat och upp till 1 440 TB för komprimerad data för LTO-14-generationen, men ger ingen tidsinformation.
LTO Roadmap 2022 (Bild: LTO-program)
Färdkarta för optiska skivor
Optisk datalagring i diskform är inte heller föråldrad. IEEE planerar dock ingen vidareutveckling av Blu-ray-standarden. Runt 200 GB lagringskapacitet med BDXL-expansion är slutet på sortimentet. Endast modeller upp till 128 GB har kommit till de vanliga butikerna.
Arkivskivan, utvecklad av Sony och Panasonic, förväntas nå en lagringskapacitet på 1 TB under de kommande åren och fördubbla den maximala dataöverföringshastigheten till 750 MB/s Med ett lägre pris per terabyte, enligt prognoser vara överlägsen BDXL i alla viktiga avseenden.
IEEE färdplan för optiska databärare (Bild: IEEE)
DataFilm Disc (DFD) från startup Folio Photonics ska vara ännu billigare per terabyte. Detta är en ny långsiktig arkiveringsteknik som enligt nuvarande planer endast kommer att användas kommersiellt från 2026. 500 GB till 1 TB data säkerhetskopieras initialt på 16 lager. År 2037 förväntas 64 lager med högre datadensitet möjliggöra en DFD på 64 TB.
Kostnaden per terabyte uppskattas för närvarande till $3. Allt eftersom processen fortskrider förväntas priset per terabyte sjunka till mindre än $1. Kostnaderna för lämplig utbildning är dock fortfarande höga.
Ämnen: 3D NAND Tape Storage Hårddiskar Flash Storage HAMR MAMR Optical Storage Media Storage Technologies SSD Storage Källa: IEEE (PDF)
Alice guidar dig genom de bästa lagringslösningarna, från ultrasnabba SSD:er till säkra molnalternativ.