儲存月報第97期：從SSD、硬碟到新概念儲存裝置，2025高容量儲存媒體發展新展望

自2024年下半年起，高容量儲存媒體技術出現一連串新發展，涵蓋快閃記憶體、機械式硬碟，以及歸檔儲存媒體等領域，在容量密度與容量規格方面有了新的突破，包括100 TB等級SSD問世，300層3D堆疊快閃記憶體正式出貨，400層3D堆疊快閃記憶體即將推出；硬碟容量也正式進入30 TB等級，並上看40 TB；另外，華為專門針對歸檔儲存應用發展的MED儲存裝置，也有新的進展。這些技術可望在2025年陸續發酵，各自從不同面向出發，推動儲存媒體應用邁入新層次。

SSD容量突破100TB

以2.5吋的標準規格為基準，市售SSD的最大容量規格，在30.72TB停滯5年多後，在去年中達到61.44 TB， Solidigm去年中發表首款61.44TB SSD產品，迄今又有三星、WD與美光等3家廠商跟進，推出這個容量規格的SSD產品。

SSD最大容量規格在61.44 TB停留不過一年，緊接著從今年7月的2024年FMS大會起，又陸續有三星、Solidigm、WD與群聯等4家廠商，發表122.88 TB SSD產品。

第1批122.88 TB SSD產品預計自2025年初便能實際上市，一舉將SSD容量再次加倍。但若把評估範圍擴展到非標準規格的SSD，當前SSD儲存媒體裝置的容量頂點，是Pure Storage的專屬DFM儲存模組，用於搭配旗下FlashArray儲存陣列。

Pure Storage在2023年中發表75 TB容量DFM模組，當時標準2.5吋規格SSD最大容量剛達到61.44 TB。當75 TB DFM模組在2024年初實際出貨後不久，雖然數家廠商在2024年下半年陸續發表122.88 TB的標準規格SSD產品，但Pure Storage也在9月推出容量翻倍的150 TB  DFM模組，並在不久前（12月初）開始正式出貨，再次取得領先地位，也揭示100TB等級SSD產品，將在接下來的2025年開始全面上市。

3D快閃記憶體邁向300與400層堆疊

驅動SSD容量增長的2大動力，分別是快閃記憶體儲存單元（Cell）的多級化（Multi-Level），以及3D堆疊技術。

在快閃記憶體多級化技術方面，發展到每儲存單元4位元的QLC之後，便有所停滯。QLC記憶體技術早在2009年便已問世，不過目前主流應用的3D堆疊式QLC記憶體晶片，則是2017年前後出現，並在2018年應用到第一批QLC SSD產品上。接下來自2022年起，我們便陸續聽到相關廠商開發每儲存單元5位元的PLC快閃記憶體，還有6位元的HLC（Hexa）與7位元的HLC（Hepta）相關消息。已知Kioxia與Solidigm都在開發PLC產品，HLC也已在實驗室驗證，但時至今日，PLC仍未能進入商品化階段，HLC距離實用化仍有相當的距離。

相較下，3D堆疊技術在這幾年則有更顯著的進展。在QLC SSD開始上市的2018年，當時的3D堆疊技術已達到64層。而到了6年多以後的今日，快閃記憶體多級化技術應用仍停留在QLC，但3D堆疊技術的主流已經推進到200層等級，較6年前提升了3倍以上。這也意味著，這幾年來快閃記憶體與SSD的容量密度提升，3D堆疊技術的貢獻比重更大。

而在過去幾個月內，3D堆疊技術又有一系列重要進展。

首先，SK Hynix在稍早前（11月底），正式宣布將321層快閃記憶體投入量產，SK Hynix是在2023年8月發表321層3D TLC快閃記憶體晶片樣品，經過一年多的努力後，終於讓這項技術進入量產上市階段。今年4月，三星也在開始量產286層3D TLC快閃記憶體，美光則在7月宣布其276層TLC快閃記憶體投入量產，這兩者的位元密度只稍遜於SK Hynix的321層技術，下一個跟進的應該是中國的長江存儲（YMTC），6月便曾傳出正在開發300層技術的消息。而這一連串發展，也讓3D堆疊技術的應用，開始進入300層這個等級。

更進一步，在不久前揭露的2025年IEEE 國際固態電路會議議程中（預定2月16日到20日舉辦），三星已宣告將發表4xx層3D TLC記憶體的論文，顯示三星搶先其他廠商，先一步踏入400層3D堆疊技術領域。依照韓國媒體BusinessKorea報導，三星預定2025年下半年開始量產400層3D快閃記憶體，甚至可能提前到2025年第2季。

若無其他市場重大變數，在即將來到的2025年中，300層3D堆疊技術應該會開始普及，在年底前甚至能見到400層產品開始量產。

3D堆疊快閃記憶體突破300層

SK Hynix於2023年中發表的321層3D堆疊快閃記憶體，終於在2024年底開始量產，成為市售堆疊層數最高的快閃記憶體

圖片來源：SK Hynix

硬碟容量上看40TB等級

隨著Seagate與WD等2大廠，先後在2024年初與年底推出30 TB等級硬碟產品，也正式讓硬碟的最大容量提高到30 TB領域。不過2家廠商採取的技術路線有所不同。Seagate是以每碟片3 TB等級的容量密度，以10碟片組態實現30 TB等級容量；WD的碟片容量密度相對較低，但透過11碟片組態，同樣達到30 TB等級容量。

而在進一步的發展方面，憑藉HAMR技術的優勢，Seagate被看好將能先一步進入40TB等級容量。Seagate在2024年初便已表示，預期第2代HAMR技術將能實現每碟片4 TB的容量密度，從而讓硬碟容量達到40TB等級。順利的話，我們最快可能在2025年底之前，便能見到40TB硬碟問世。

結合快閃記憶體與磁帶的新媒體

最後，我們來看華為「磁—電碟」（Magneto-Electric Disk，MED）技術近期的新發展。MED是華為在2024年初MWC大會中發表的新型儲存媒體，應用在針對歸檔的OceanStore Arctic「磁—電」（Magneto-Electric）儲存系統上。

一開始華為並未詳細說明MED的運作原理與規格，只將MED描述為「硬碟+磁帶」裝置，每組MED擁有72 TB容量，成本比磁帶低20%，功耗比硬碟低90%。每座MED機櫃的傳輸率則比磁帶高出2.5倍，而且MED裝置是密封的，機櫃不包含機械手臂等裝置，因而可減少故障機率。

我們當時推斷，就密封式裝置、且無須依靠機械手臂等特性來說， MED應該是類似硬碟的「讀寫頭+儲存媒體合一」設計，儲存媒體自備讀寫功能，而不像磁帶是「儲存媒體與讀寫頭分離」設計，需要磁帶匣與磁帶機相互配合，大規模環境還需使用基於機械手臂的磁帶櫃。

直到11月初，華為才進一步公布MED的技術細節，部分證實了我們半年多前的推論。基本上，MED是一種快閃記憶體+磁帶的混合儲存媒體，在7吋規格的媒體封裝中，整合SSD與磁帶，包括磁帶讀寫頭、捲軸與馬達。由於自備磁帶讀寫頭，所以MED自身就能讀寫磁帶，無須額外的磁帶機與磁帶櫃裝置。

MED使用的磁帶技術是華為與其供應商自行發展，與當前主流LTO磁帶技術不同。而在MED中，SSD是作為讀取快取與寫入緩衝，資料存取都將經由SSD的中介，再到磁帶，所以MED的資料寫入可達到SSD速度，在資料讀取方面，若在SSD快取中，也能達到SSD讀取速度，否則就必須到磁帶中搜尋，這可能得花費數分鐘之久。

第1代MED擁有72 TB容量，超過市場上既有的磁帶或硬碟等歸檔儲存媒體——當前容量最大的IBM 3592磁帶為50TB，而LTO-9磁帶為18TB，預計2025年上市。不過7吋的外形規格，也遠大於當前的LTO與IBM 3592磁帶（分別為4到5吋），就儲存密度來說，MED的提升其實有限。華為預計在2026到2027年推出第2代MED，屆時可能採用尺寸更小的3.5吋規格。

整體來看，在近來的一系列高容量歸檔儲存新技術中，MED雖然也算是全新發展的儲存媒體，但有別於玻璃陶瓷儲存，或DNA儲存這類採用全新存取機制的新概念技術，只是SSD與磁帶這2種成熟技術的結合，與其說是技術創新，我們認為這更像華為針對未來可能出現的硬碟出口限制，而誕生的變通作法。

結合SSD與磁帶的MED儲存媒體

MED是華為結合SSD與磁帶技術而成的歸檔專用儲存媒體，內含SSD、磁帶、磁帶讀寫頭與捲軸等裝置，由SSD作為讀寫緩衝，磁帶作為長期儲存，兼顧大容量、低功耗與足夠存取速度等特性。

資料來源：華為