AI唤醒HDD：大数极限PMD实现21倍提速，成本降至1/5

AI带动存储需求的增长，已经是一个人尽皆知的事实。然而，在过去几年里，大家谈的存储更多是围绕NAND和DRAM，甚至Nor Flash展开的。但实际上，在这些存储火热背后，一种技术迭代相对放缓，但更具性价比的存储介质——HDD，已经悄然成为AI存储中不可或缺的重要组成。
 
据研究机构IDC预计，到2030年，全球产生的数据量将达到718泽字节（ZB），是2024年水平的四倍，其中约60%的数据预计将存储在HDD上。作为一位在存储行业深耕数十年的老兵，大数极限科技有限公司董事长叶云杰先生在日前举办的GMIF 2026峰会演讲中，也重申了他对HDD技术潜力的坚定信念。


 
HDD，仍大有可为
 
在与半导体行业观察等交流的时候，叶云杰直言，判断一种存储技术是否值得发展，不能只看它属于 HDD 还是 SSD，而应该看其能否以更低的总体拥有成本（TCO）满足应用需求。尤其是在SSD等产品因为颗粒涨价导致高成本、而AI又在在进一步拉高存储需求的当下，HDD更有价值。
 
叶云杰也指出，当前存储市场的供需矛盾，本质上是需求增长速度超过了供给扩张速度。存储厂商经历过多轮周期性波动，对新增产能投资保持谨慎，担心再次出现供过于求，因此固定资产投资相对克制。他同时提到，AI 对存储的需求仍在快速增长。为了优先满足 HBM 等高带宽存储产品的需求，厂商还会调整产能分配，压缩部分消费级存储和服务器内存的供应。
 
“AI 不仅是一轮短期算力建设热潮，更是一场持续多年的基础设施建设。当前的大模型只是起点，未来机器人、自动驾驶等应用进一步发展后，AI 对整个社会效率的提升将更加明显，存储需求也会随之扩大。”叶云杰强调。
 
有见及此，深耕SSD行业二十多年，一直在推动SSD替代HDD的叶云杰，重新挖掘HDD的价值。而从最近的市场发展看来，看好HDD的并不止他一个。
 
据日经新闻10月2日报道，HDD三巨头之一的东芝将投资约600亿日元（约合25.48亿元人民币）扩建菲律宾工厂，计划在2027财年将用于人工智能(AI)数据中心的硬盘(HDD)生产能力翻倍，提升全球市场份额。按容量计算，东芝旨在将公司的市场份额从略高于10%升到30%。
 
但是，如大家所见，过去几年HDD也的确屡屡被忽视。按照叶云杰所说，这主要是因为HDD拥有几个天生短板。
 
首先，叶云杰认为，当前HDD面临的最大挑战是带宽和随机I/O性能。过去20年，SSD持续迭代，带宽从早期与HDD相当的6G提升至128G，并向256G迈进，而传统HDD的带宽仍停留在约6G，性能发展明显滞后。其次，在随机读取方面，企业级HDD约为200—240 IOPS，消费级约为100 IOPS，而高端企业级SSD已达到每秒200万次以上，两者差距超过1万倍。

正是因为如此巨大的性能差距，使传统HDD的应用主要集中在冷数据存储领域。尽管冷数据占据了大量数据存储需求，HDD也能用于数据中心的数据保存和部分AI训练场景，但在AI推理、KV Cache及AI Agent等需要高频随机访问的应用中，传统HDD难以满足性能要求。叶云杰以即时通信和电商业务为例，指出随机访问能力的差距会直接影响系统的并发服务能力。“HDD仍具有显著的成本优势，目前HDD与SSD的成本差距约为1:10，HDD在大容量、低成本存储方面仍然具备重要价值。”叶云杰强调。
 
有见及此，叶云杰所领导的大数极限希望通过技术创新，突破传统HDD在带宽和随机访问性能上的限制，在保留磁存储成本优势的同时提升性能。
 
HDD与SSD，将并驾齐驱
 
在谈到对HDD的展望时，叶云杰直言，他希望让HDD与SSD并驾齐驱，并在更多应用场景中替代SSD。大数极限的核心目标则是打破传统HDD只能用于冷数据存储的局限，为AI数据中心提供兼顾性能与成本的新型存储方案。
 
换而言之，为了实现上述目标，大数极限旨在打造能够逐步接近 SSD 性能，还保留 HDD 的低成本优势的产品，而PMD就是他们的答案。
 
叶云杰强调，机械硬盘的主要性能瓶颈来自机械运动，而不是磁记录介质本身。传统HDD需要依赖磁头移动和盘片旋转完成数据访问，机械等待时间成为制约随机IO性能的关键因素。因此，PMD的核心思路不是单纯提高盘片转速，而是通过并行化改造，减少机械等待带来的性能损失。
 
具体而言，大数极限从几个方面升级，以达成公司的既定目标。
 
据介绍，传统HDD通常由一套执行器控制磁头工作。但PMD原型机采用双磁头执行器方案，后续规划扩展至4个、8个，甚至16个执行器，以建立更多并行访问路径；通过增加磁头、读写通道和并行执行路径，让多个数据访问任务同时进行，而不再主要依赖单一磁头依次完成操作。叶云杰称，公司现阶段设计已经实现26路并行路径，仿真和原型机测试的综合带宽提升更是超过21倍，以PCIe Gen5为基础，朝着128G的目标带宽推进。
 
同时，PMD还通过专用SoC管理PCIe接口、数据队列、缓存和纠错机制，并对传统HDD的控制与数据处理方式进行重构；此外，PMD还能通过深队列、IO聚合、预取、Cache和动态调度，减少磁头重复寻道及机械等待，提高有效数据吞吐量和随机访问效率。据叶云杰能在演讲中透露，PMD原型机相关测试取得的成绩达到传统HDD的1200—1500倍左右。
 
至于时延方面，据介绍，当前版本的综合时延目标约为传统HDD的十分之一，后续版本希望达到企业级SSD水平。叶云杰在演讲中还提到，当前版本的PMD 单位带宽或读写性能对应的功耗，目标可降至传统方案的约十二分之一。
 
综上所述，PMD并不是简单地给传统HDD增加几个磁头，而是试图同时改造机械结构、控制器、固件和数据调度体系。“PMD的竞争力不仅来自性能提升，更在于能够保留机械硬盘的成本优势。”叶云杰强调。
根据最初规划，PMD的应用场景主要集中在AI数据存储、数据中心及传统冷数据存储等领域。叶云杰表示，目前机械硬盘主要用于冷数据存储，但随着数据中心和AI推理对存储容量及性能的需求不断增长，传统HDD在带宽和随机IO性能方面的短板日益突出。PMD希望在保留机械硬盘成本优势的基础上，通过多磁头并行读写等技术，进一步拓展其应用范围。
 
在AI领域，KV Cache和AI Agent是PMD重点瞄准的应用方向。此外，数据中心的AI训练数据存储及部分推理场景，也是PMD希望拓展的方向。除AI应用外，PMD还瞄准即时通信、电商等需要频繁随机访问的在线业务，以及对象存储、监控、车载视频、图片和大文件存储等场景。
 
总而言之，PMD的目标是希望能够突破传统机械硬盘主要服务冷数据存储的应用边界，在HDD与企业级SSD之间寻找新的市场空间。
 
写在最后
 
在谈到产品量产化规划时，叶云杰透露，大叔极限原计划于2027年提供工程样品（ES），2028年实现量产。但考虑到业界需求较为迫切，公司正争取在2027年提前提供相关产品或方案。
 
在产品规划方面，公司也制定了新目标——向PCIe 6相当的256G带宽迈进。
 
“未来的SSD和HDD并不是简单的替代，而是应该让两者形成互补：对成本敏感、容量需求大、访问频率较低的数据，优先使用HDD；对性能和时延要求更高的场景，则由SSD承担。PMD希望进一步拓展HDD的性能边界，使其在保持成本优势的同时，覆盖更多存储应用。”叶云杰重申。