IEEE Storage Roadmaps: Neljänkertainen SSD-kapasiteetti Skyrocket-kiintolevyille ja nauhoille 28 kommenttia
Toimialaliitto IEEE on ennustanut massamuistilaitteiden, kuten NANDin, HDD:n ja nauhan tulevaa kehitystä tiekarttojen muodossa. 3D NAND 8 Tbit:llä on odotettavissa jo vuonna 2029. Kiintolevyjen myynnin odotetaan kasvavan pian jälleen merkittävästi ja nauhatallennustilaan mahtuu pian 1 500 TB nauhaa kohden.
IEEE International Roadmap for Devices and Systems Mass Data Storage -raportti tarkastelee ennusteita tietokonejärjestelmien tärkeimmistä tallennusluokista. Mitä voimme odottaa tekniseltä kehitykseltä tulevina vuosina ja vuosikymmeninä? Sähkö- ja elektroniikkainsinöörien ammattiliitto Institute of Electrical and Electronics Engineers yrittää tarjota vastauksia tähän kysymykseen tiekarttojen muodossa.
Myös IBM:n, Kioxian ja Western Digitalin edustajat osallistuivat raportin laatimiseen, jonka ovat kirjoittaneet Tom Coughlin ja Roger Hoyt.
8 Tbit NAND-salamaa odotetaan vuonna 2029
NAND-flash-muisti on noussut viime vuosien tärkeimmäksi massamuistilaitteeksi. SSD-levyjen muodossa ne ovat lähes kokonaan korvanneet tietokoneiden mekaaniset kiintolevyt (HDD), ja niitä löytyy myös älypuhelimista, muistikorteista ja USB-tikuista.
NAND-salamaa on tuotettu 3D-NAND-muodossa päällekkäisillä solukerroksilla 10 vuoden ajan. Kerrosten määrää on jatkuvasti lisätty, jotta samalla alueella on vielä enemmän bittejä. Vaikka MLC-siruille oli alun perin 32 kerrosta 128 Gt:n tallennuskapasiteetilla, teollisuus on nyt saavuttanut yli 200 kerrosta TLC-siruille 1 Tbitin tallennustilavuudella.
Pintatiheyden lisääminen on vähentänyt bittikustannuksia. Mutta yhä useampien tasojen pinoaminen tekee tuotannosta monimutkaista. Työprosesseja tarvitaan yhä enemmän, joten kustannussäästöt pienenevät ja pienenevät. Valmistajat etsivät siksi muita tapoja lisätä tallennuskapasiteettia entisestään. Tämä sisältää sen, että muistisolua kohden mahtuu enemmän bittejä. 3-bittinen TLC on tällä hetkellä yleinen standardi. 4-bittinen QLC on kuitenkin yleistymässä ja 5-bittinen solua kohden PLC toimii jo ainakin prototyyppinä.
IEEE:n etenemissuunnitelma NAND-flashille vuoteen 2029 (Kuva: IEEE)
Kioxia ja Western Digital ovat saavuttaneet tähän mennessä suurimman tallennuskapasiteetin, 2 Tbit, BiCS8 QLC Flash -muistillaan, joka IEEE:n etenemissuunnitelmasta puuttuu edelleen. Yhdistys odottaa ensimmäiset 4 Tbit NAND-sirut vuonna 2027 ja vuoteen 2029 mennessä 8 Tbit, mikä nelinkertaistaisi status quon. Ainakin teoriassa M.2 SSD-levyt, joissa on jopa 32 Tt aiemman 8 Tt sijasta, olisivat mahdollisia. Koska NAND-salama on kuitenkin kallis näissä koossa, valmistajat käyttävät sitä todennäköisesti aluksi vähemmän kuluttajatuotteissaan.
Tässä ei kuitenkaan tehdä ennustetta NAND-flashin kustannuksista teratavua kohden viiden vuoden aikana. Solukerrosten määrän odotetaan nousevan yli 500:aan vuodesta 2027 lähtien. Samsung uskalsi muutama vuosi sitten arvioida, että yli 1000 kerrosta olisi mahdollista vuoteen 2030 mennessä.
Kiintolevyt kokevat todellisen nousukauden
Kiintolevyjä myydään yhä vähemmän. Vuonna 2022 maailmanlaajuisesti myytiin vain 166 miljoonaa yksikköä, kun kymmenen vuotta aiemmin niitä oli yli 500 miljoonaa. Vaikka levyn tallennuskapasiteetti on kasvanut merkittävästi tänä aikana, tämän tyyppisen massamuistin tarve vähenee edelleen. Kiintolevyillä ei ole enää merkitystä pöytätietokoneissa ja kannettavissa tietokoneissa. Kiintolevyillä on edelleen suuri kysyntä tallennuspalvelimissa vain lyömättömän teratavuhintansa vuoksi. Ja uudet korkeita tallennusvaatimuksia vaativat sovellukset, kuten tekoälyohjelmat, voivat jopa elvyttää mekaanisten kiintolevyjen myyntiä tulevina vuosina.
Vuoteen 2028 mennessä IEEE:n etenemissuunnitelma ennustaa, että yli 200 miljoonaa kiintolevyä myydään ensimmäistä kertaa. 2,5 tuuman muoto, joka löytyy tällä hetkellä vain ulkoisista kiintolevyistä, katoaa sitten. Tänä aikana odotetaan jopa 60 Tt kiintolevyä ja 3,5 dollaria teratavua kohti.
IEEE Roadmap for Hard Disk Drives (HDD) (Kuva: IEEE)
Vuoteen 2037 mennessä erittäin kunnianhimoisten ja siten mahdollisesti likimääräisten ennusteiden mukaan kiintolevyjen myynnin odotetaan jälleen nousevan yli 350 miljoonaan kappaleeseen vuodessa. Seuraavaksi 3,5 tuuman kiintolevyjen odotetaan tarjoavan jopa 100 Tt tallennustilaa alle 200 dollarilla kukin. Maksat tällä hetkellä yli 500 dollaria 24 Tt:n kiintolevyistä. 30 Tt:n kiintolevyjä ei vielä myydä julkisesti, mutta ne ovat teknisesti toteutettavissa.
Vaikka tekniikat, kuten HAMR ja MAMR, lisäävät edelleen alueen tiheyttä ja siten magneettilevytallennuskapasiteettia, ennusteet suorituskyvyn lisääntymisestä ovat hillitseviä. Tämä tarkoittaa, että tässä ei tule juurikaan muutosta seuraavien vuosikymmenten aikana. Tietojen käyttö on huomattavasti hitaampaa kuin SSD-levyillä. Monitoimitekniikan ansiosta ainakin kaksinkertaiset virtausnopeudet ovat mahdollisia.
Nauhatallennussuunnitelma
IEEE vahvistaa myös, että nauhatallennuksella on pitkä käyttöikä. Uusi myyntiennätys saavutettiin vain muutama vuosi sitten.
Suurimman tallennuskapasiteetin, joka on tällä hetkellä noin 45 Tt (pakattu), LTO-9:llä, odotetaan ylittävän 300 Tt vuoteen 2031 mennessä. Nauhoja odotetaan jopa 1550 Tt tai 1,55 petabyyttiä vuoteen 2037 mennessä.
IEEE Roadmap nauhatallennusta varten (Kuva: IEEE)
On hyvä idea katsoa säännöllisesti päivitettävää LTO-ohjelman tiekarttaa. Tämä tarjoaa jopa 576 Tt pakkaamatonta ja jopa 1 440 Tt pakattua dataa LTO-14-sukupolvelle, mutta ei anna mitään ajoitustietoja.
LTO Roadmap 2022 (Kuva: LTO-ohjelma)
Optisten levyjen etenemissuunnitelma
Optinen tietojen tallennus levymuodossa ei myöskään ole vanhentunut. IEEE ei kuitenkaan suunnittele jatkokehitystä Blu-ray-standardille. Noin 200 Gt tallennuskapasiteettia BDXL-laajennuksella on valikoiman loppu. Tavallisiin liikkeisiin on saapunut vain enintään 128 Gt:n malleja.
Sonyn ja Panasonicin kehittämän Archival Disc -levyn odotetaan saavuttavan 1 TB:n tallennuskapasiteetin tulevina vuosina ja kaksinkertaistavan maksimitiedonsiirtonopeuden 750 MB/s:n ennusteiden mukaan alhaisemmalla teratavuhinnalla olla parempi kuin BDXL kaikissa tärkeissä suhteissa.
IEEE-tiekartta optisille tietovälineille (Kuva: IEEE)
Startup Folio Photonicsin DataFilm Disc (DFD) -levyn oletetaan olevan vielä halvempi teratavua kohden. Tämä on uusi pitkän aikavälin arkistointitekniikka, jota nykyisten suunnitelmien mukaan tullaan käyttämään kaupallisesti vasta vuodesta 2026 alkaen. 500 Gt – 1 Tt dataa varmuuskopioidaan aluksi 16 tasolle. Vuoteen 2037 mennessä 64 korkeamman datatiheyden omaavan kerroksen odotetaan mahdollistavan 64 TB:n DFD:n.
Hinta per teratavu on tällä hetkellä arviolta 3 dollaria. Prosessin edetessä teratavun hinnan odotetaan laskevan alle 1 dollariin. Asianmukaisen koulutuksen kustannukset ovat kuitenkin edelleen korkeat.
Aiheet: 3D NAND -nauhatallennuskiintolevyt Flash-tallennus HAMR MAMR optiset tallennusvälineet tallennustekniikat SSD-tallennus Lähde: IEEE (PDF)
Alice opastaa sinut parhaisiin tallennusratkaisuihin, ultranopeista SSD-levyistä turvallisiin pilvivaihtoehtoihin.
