AI存储:机械硬盘HDD供需格局、技术路线、国产化替代情况

AI技术的爆发式增长，使数据存储需求迎来前所未有的扩张期。AI数据分层存储架构更加清晰：

按照数据访问频率来分类，数据可以被划分为访问频率依次递减的热、温、冷三类。冷数据包含备份档案、历史记录等不常被存取，但需要长期归档保存的数据。热数据（HotData）使用DRAM和高性能企业级SSD存储，温/冷数据（Warm/ColdData）使用大容量近线HDD存储。

相对SSD，HDD成本优势巨大。根据《2025中国机械硬盘行业白皮书》引用的数据，2025年企业级SSD的每GB成本约为近线HDD的7.9倍（0.103美元vs0.013美元）。

根据Omdia，HDD的经济性和大容量特性使其成为冷数据存储的理想选择，也是大规模近线存储的首选，承载数据中心超80%的数据容量。

HDD是AI数据中心的“容量基石”，决定整体数据存储规模。

HDD一般为单独存储机柜

一、HDD强势需求端：AI数据中心

HDD强劲复苏。AI技术浪潮之前，HDD被固态硬盘（SSD）替代已是大势所趋，HDD被业内认为是夕阳产品。AI浪潮让HDD有了结构性增长。

AI数据中心，是HDD的核心需求端。AI基础设施的扩建，对于数据存储的需求激增。AI大模型训练推理产生的海量温冷数据，不需要较快速度的读写，需要长期保存，HDD以其大容量存储的成本优势，及数据擦除安全优势，成为AI数据洪流中最经济的存储设备。AI数据中心是HDD需求爆发的直接驱动。

其次是云原生应用的需求在增长。

全球HDD市场规模预计将从2025年的666亿美元逐步在2035年扩大至1,112亿美元，年复合增长率达到5.3%。

二、HDD供给端：寡头垄断，产能受限

目前，全球HDD市场主要由西部数据（WesternDigital）、希捷（Seagate）和东芝（Toshiba）三家厂商掌控，从技术专利到供应链全方位垄断。根据2025年的市场数据，西部数据和希捷占据了绝大部分市场份额，两者的合计份额超过85%。

在经历了2021-2023年的下行周期和库存积压后，三家厂商对产能扩张保持高度审慎，资本开支显著低于高峰期水平。它们更倾向于通过提升单盘容量（如采用HAMR技术）来满足需求，而非大规模新建产线。机械硬盘制造涉及精密机械、材料科学、磁学等多领域，产线投资巨大且周期长，新建一条产线需数年。HDD的关键组件（如磁头、盘片）供应高度集中，全球仅少数几家供应商能够提供。这些供应商同样因过去的市场波动而不敢轻易扩产。

根据Hammerspace数据，32TB以上近线HDD交货期达52周，进一步限制了产能的快速响应。

因此，这导致供需缺口持续扩大，产品交期不断延长。三家厂商产能已通过“按单生产”（BTO）和长期协议模式被预订，订单能见度普遍超过一年。

西部数据称，2026年产能已全部预订殆尽，大型客户已签订至2028年的长期采购协议。这表明未来2-3年内，HDD产能已被锁定。

希捷通过“热辅助磁记录(HAMR)+叠瓦式磁记录(SMR)”技术组合，将单TB成本压至0.02美元，低于QLCSSD的0.03美元。其HAMRHDD已通过微软、亚马逊认证，2025年出货量预计突破500万块，单盘容量达32TB，成为企业级冷存储市场的核心供应商。

西部数据聚焦“能量辅助磁记录(EAMR)+SMR”技术，推出20TB企业级HDD，并加速布局16TB消费级市场。其与长江存储合作开发的3DNAND闪存，为混合存储解决方案提供技术支撑。

东芝依托“微波辅助磁记录(MAMR)+SMR”技术，推出18TB近线HDD，重点服务监控安防与边缘计算市场。其2.5英寸低功耗HDD已渗透至工业物联网设备，市场份额稳步提升。

三、HDD技术路线

市场对大容量产品的需求极其迫切。2025年，24TB、30TB及32TB的近线HDD产量显著增加。随着单盘容量的提升，客户可以用更少的硬盘数量满足同样的存储需求，从而节省机架空间和能耗。这种“以少胜多”的升级逻辑是HDD在数据中心保持竞争力的核心。

HAMR（热辅助磁记录）技术正成为这一战略的核心。HAMR技术能显著提高硬盘存储密度，有望进一步推动HDD容量提升以及成本下行。

HAMR技术被认为是实现30TB以上超大容量HDD的关键技术。它通过微型激光二极管在记录数据时瞬间加热磁盘表面，使高稳定性磁性材料的矫顽力暂时降低，从而在极小面积内实现高密度数据读写，是推动硬盘容量从20TB逐步提升至100TB以上的关键。

HAMR的优势包括：1）允许将磁性晶粒做得更小，大幅提升单碟容量，目标将面密度提升至每平方英寸10~100太比特。2）尽管涉及瞬间高热，但得益于使用更稳定的材质（如铂铁合金），数据稳定性和寿命比传统硬盘更高。3）是目前实现单块硬盘30TB+、40TB+甚至未来100TB容量的必然选择。

HAMR的技术原理：传统硬盘难以在更小的磁粒上记录数据是因为容易产生超顺磁性导致数据不稳。HAMR在磁头上集成了一个微型激光器，在写入数据前，激光会瞬间将磁性材料加热到约400°到500°，使该区域变得更容易磁化，完成数据写入后迅速冷却。

HAMR技术使用的是玻璃盘片而非传统金属盘片，这是技术突破的关键点之一。在HAMR云台上，激光器连接在副支架上。光波导将激光的光传递到NFT，NFT集成在录制头中。

希捷在HAMR技术上布局较早，旨在通过提高存储密度来降低每TB成本。根据希捷FY26Q2财报会议，希捷的HAMR技术已实现规模化应用与客户导入，基于该技术的Mosaic3（3TB/盘片）硬盘在FY26Q2获得了所有美国主要CSP的认证，下一代Mosaic4（4TB/盘片，即单盘40TB）产品的客户认证工作亦进展顺利，并计划于FY26Q2末开始产能提升。随着更多客户资格认证的推进，希捷正朝着从当前每盘片4+TB向未来10TB扩展的路线图推进，实现硬盘容量高达100TB。

根据西部数据最新硬盘技术与产品规划，随着AI训练与推论推升数据量快速成长，推出首款40TBUltraSMRePMRHDD，并计划在2029年实现HAMR技术100TB容量的突破。通过ePMR（能量辅助垂直磁记录）和HAMR（热辅助磁记录）两种技术路径并行发展，为客户提供多样化选择与灵活性，实现平滑过渡，避免业务中断。通过高带宽硬盘（HighBandwidthDriveTechnology）与双枢轴技术（DualPivotTechnology），提供2倍带宽（未来可达8倍）以及2倍顺序IO性能增益，以HDD的经济性支持AI工作负载，同时降低对闪存的依赖。推出全新功耗优化型HDD，可降低20%功耗，以降低客户总体拥有成本（TCO）等。

四、HDD国产化进展

中国存储产业在CPU、内存、固态硬盘（SSD）这些器件上已经实现自主可控，HDD是存储行业唯一没有国产化的核心器件。

HDD国产替代难度非常大，主要问题在于，HDD的核心技术被专利垄断，涉及磁头、盘片、电机等关键组件的设计和制造工艺，这些“技术黑箱”成为难以逾越的障碍。

国产替代面临多方面挑战。技术方面，需要突破磁记录技术、精密制造等关键环节；产业链方面，需要构建从材料到设备的完整生态；市场方面，需要与国际巨头在成本和性能上竞争。

今天，数据已成为核心战略资源，存储介质的安全关乎数字经济发展的主动权，HDD国产替代任重道远。