美国数据中心SSD市场规模及份额

美国数据中心 SSD 市场分析

2025 年美国数据中心 SSD 市场规模为 163.4 亿美元，预计到 2031 年将激增至 476.3 亿美元，年复合增长率为 20.44% 2025-2030。这一势头植根于人工智能模型训练、实时推理以及超大规模和企业基础设施的全面现代化。 PCIe Gen4/Gen5 NVMe 驱动器的采用正在消除历史上的 I/O 瓶颈，而可持续发展要求正在加速全闪存战略，与混合阵列相比，功耗可降低多达 75%。围绕 EDSFF E3.S 的外形创新提高了热裕度和可维护性，为更高的功率预算创造了一条途径，从而释放了下一代吞吐量。供应商的差异化正在围绕控制器架构、3D-NAND 堆叠和嵌入式安全性具体化，但高级控制器 IC 和NAND晶圆继续重塑采购策略。随着运营商寻求更高的机架密度和更低的总拥有成本，容量点 ≥4 TB 的需求增长最快。

美国数据中心 SSD 市场趋势和见解

AI 和 HPC 工作负载加速 NVMe 采用

用于模型训练的 GPU 集群需求高达每 TB 100 MB/s，comelli运营商从 SATA 迁移到维持超过 14 GB/s 顺序吞吐量的 PCIe Gen5 NVMe 驱动器。^{[1]Derek Dicker，“AI 工作负载和 PCIe Gen5 存储的需求”，micron.com} 年度 SSD 单位需求随着模型规模的扩大和矢量数据库的激增，与人工智能服务器相关的数据在 2024 年增长了 35%，预计到 2030 年将增长两倍。超大规模企业将高容量 NVMe 池与计算放在一起，以消除网络延迟并缩短变压器模型的检查点间隔。支持检索增强生成的推理集群推动存储容量同比增长 105%，强化了对更靠近加速器的低延迟闪存的需求。这些动态共同加强了美国数据中心 SSD 市场中 PCIe Gen5 设备的持续支出。

数据中心可持续发展要求推动全闪存转型

从混合阵列转向全闪存机架的企业实现了 62% 的功耗降低和 70% 的物理占地面积缩小，与基于 HDD 的系统相比，总拥有成本降低了 41%。^{[2]Angela Spidi，“为什么全闪存可以降低数据中心碳足迹”，hitachivantara.com} 碳中和承诺正在推动运营商在寻求更好的用电效率分数和减少范围 2 排放时升级存储。能够记录循环经济实践和较低隐含碳的 SSD 供应商享有优先采购地位。闪存密度的进步通过在每个机架单元中封装更多字节并最大限度地减少冷却负载，进一步强化了可持续发展目标，特别是在加利福尼亚州和弗吉尼亚州成熟的超大规模走廊的设施中。

PCIe Gen4/5 Ramp 释放下一代吞吐量

从 PCIe Gen3 迁移到 Gen4/5 将顺序读取速度从 3.5 GB/s 提升至 14 GB/s 以上，并将随机 IOPS 超过 300 万。^{[3]Patrick Kennedy，“PCIe Gen5 驱动器的热挑战”， tomshardware.com} 这一优势被散热挑战部分抵消；风冷 Gen5 驱动器通常需要专用的 10,000 RPM 风扇或液体回路以避免节流。在 7 nm 节点上制造的控制器设计可缓解功率峰值，帮助企业用户满足实时分析的延迟目标。金融服务领域的早期采用者报告称，一旦 Gen5 驱动器取代 Gen3 阵列，单查询响应时间就会缩短到 200 µs 以下。这些吞吐量的增长支撑了美国数据中心 SSD 市场的许多预测假设。

从混合架构到全闪存架构的云迁移

AWS、Microsoft Azure 和 Google Clo 等超大规模提供商ud 正在逐步淘汰 HDD 层，转而采用高容量 QLC SSD 池，这些池支持 PB 级 AI 数据集，而不会影响服务级别协议。更大的驱动器可简化车队管理、减少维修上门次数并提高可靠性。围绕容器和微服务进行应用程序现代化的企业期望一致的亚毫秒级延迟，这促使云运营商预先配置纯闪存存储类。此反馈循环加速了 ≥4 TB 设备的批量合同，并强化了长期需求预期。

NAND 价格波动压缩供应商利润率在生产商削减产量以修复盈利能力后，2024 年闪存晶圆价格上涨了 50% 以上，导致云和企业买家的预算出现意外波动，预计到 2026 年，高 K 电介质供应链将维持上行压力。供应商的应对措施是重新谈判长期供应协议并优先考虑超大规模产量，但较小的买家面临更高的现货价格压缩。二线供应商的预算，可能会减少美国数据中心SSD市场的产品多样性。

高级控制器IC供应限制

高性能控制器在 7 nm 节点上制造的产品仍然供应紧张，PCIe Gen5 设计的交货时间超过 45 周。 《CHIPS 法案》为国内晶圆厂输送了 61 亿美元，但新产能要到 2027 年才能有效减少短缺问题。分配政策迫使 SSD 制造商偏向企业级 SKU，从而推迟了为中端市场用户提供成本优化的 QLC 型号。

细分市场分析

按外形尺寸：EDSFF 的出现重塑基础设施

2.5 英寸 U.2 外形尺寸的美国数据中心 SSD 市场规模占 2024 年收入的一半，凸显了根深蒂固的基础设施偏好。然而，由于其更大的功率范围和适合 PCIe Gen5 控制器的卓越散热性能，EDSFF E3.S 的复合年增长率为 22.01%。操作员喜欢免工具滑橇和前端维修设计，这可以缩短平均维修时间。尽管M.2在GPU节点中保持立足点，但其8 W热玛l 上限限制容量增长。 PCIe 附加卡仍然是用于突发写入缓存和延迟关键型采集工作负载的利基解决方案。迁移经济学也有利于 EDSFF，因为每个 RU 的盘位数量有所增加，相对于 U.2，机架级密度提高了 33%。

EDSFF 的采用受益于开放计算项目内的协调标准化，使超大规模企业有信心致力于多年路线图。 Meta 的 Yosemite v3 托盘和 Microsoft 的 Olympus 服务器均配备 E3.S 插槽，可连续耗散 20-25 W 功率，这是 Gen5 性能的先决条件。早期试点报告控制器温度降低了 15-20 °C，转化为持续的 14 GB/s 读取而无需节流。 Kioxia、三星和 Solidigm 等供应商推出了强调使用寿命遥测的 EDSFF 系列，增强了企业对主动维护的兴趣。随着产量规模的扩大，与传统 U.2 产品的制造成本差距正在缩小，这表明更广泛的交叉2027 年。

按接口：PCIe Gen5 推动下一代性能

PCIe/NVMe Gen4 设备占 2024 年收入份额的 55%，但随着热稳定和组件商品化，Gen5 的复合年增长率将达到 22.40%。虽然 SATA 仍然存在于档案或边缘设备中，但其无法超过 550 MB/s，限制了与 AI 管道的相关性。 SAS 双端口驱动器仍然占据金融服务领域的关键任务阵列，但 NVMe 多路径正在侵蚀这一利基市场。早期的 Gen5 设备配备 4 通道 32 GT/s 接口，使 Gen3 吞吐量翻了两番，并将 p99 延迟缩短至 100 µs 以下。

散热方面的进步支撑了 Gen5 的经济性。集成到驱动器盖中的铜散热器、动态 PWM 风扇配置文件和固件定义的节流有助于保持稳态性能。供应商还利用 7 nm 控制器节点来降低每 TB 的有功功率，这是 SLA 驱动的托管预算的先决条件。下一个飞跃——64 GT/s 的 PCIe Gen6——已经在工程中验证，但持续采用取决于信号完整性和功率效率的进一步提高。鉴于许多运营商在五年内摊销服务器，Gen4 和 Gen5 将共存，形成多代更换周期，从而提高单位需求。

通过 NAND 技术：QLC 采用加速

TLC 技术凭借其平衡的耐用性和成本指标，占 2024 年收入的 65%，但由于超大规模企业优先考虑容量而不是写入容错，QLC 预计将以 22.30% 的复合年增长率扩展。供应商采用自适应 LDPC 和机器学习增强的磨损均衡，将 QLC 耐用性推向 1,000 个 P/E 周期，足以满足以读取为主的数据湖。随着闪存层数量现已超过 400 个，单芯片容量突破 1 Tb，在标准 15 毫米高度内实现 61 TB 驱动器。

成本降低引人注目：与 TLC 相比，QLC 驱动器每 TB 成本降低了 15-20%，缩小了 HDD 曾经享有的空间。随着智能分层引擎转移冷块借助对象存储，写入放大问题减少，主流数据库备份和日志归档开放到 QLC。研究路线图预计到 2027 年将出现 1,000 层堆栈，支撑 ≥200 TB 的驱动器，围绕更少、更密集的雪橇重塑机架设计。尽管如此，任务关键型 OLTP 仍然青睐 TLC，从而在美国数据中心 SSD 市场上保持双技术格局。

按驱动器架构：混合用途获得动力

读取密集型 SKU 到 2024 年占据内容交付网络和流分析背后的 55% 份额。混合用途驱动器目前的复合年增长率为 21.50%，因为人工智能工作负载在检查点期间会出现不可预测的写入突发。供应商集成了动态 SLC 缓存，可在持续写入期间扩展，从而在不牺牲耐用性的情况下保持低延迟。错误恢复方面的进步允许驱动器固件根据工作负载遥测在读取优化和写入优化操作模式之间振荡。

IDC 日志显示，企业通过标准化混合用途模型来简化采购，以避免过度供应利基 SKU。这种转变减少了备件数量，简化了资格认证，并更好地符合持续部署节奏。写入密集型驱动器在高频交易和数据库重做日志缓存中保留了立足点，但细分市场份额的缩小表明了向多用途架构更广泛的融合。

按容量范围：大容量驱动器主导增长

2-4 TB 范围内的驱动器满足 2024 年需求的 40%，因为它们符合一年的 AI 训练数据集扩展并适合传统服务器机架。然而，在更高层数的 NAND 和更好的纠错编码的推动下，≥4 TB 的单位将以 22.81% 的复合年增长率加速。 Solidigm 的 61 TB E3.S 和 122.88 TB E3.L 产品已实现高达 67% 的机架密度增益，同时每 TB 功耗降低了 40%。多探测器读者确认超大规模企业正在重新协商电源配置范围取决于超密集闪存占用空间，允许在有限的变电站限制内扩建数据中心。

由于环境强化和成本原因，边缘部署仍然消耗 ≤1 TB 模块，但总容量仍然不大。随着软件定义存储堆栈的成熟，分层可以在单个大容量设备中隔离热块和温块，从而进一步使经济性向大型驱动器倾斜。因此，行业专家预计到 2030 年，每台服务器的混合集群容量将增加两倍。

按最终用户：超大规模提供商推动创新

超大规模云提供商获得了 2024 年收入的 58.7%，预计在将数万个 GPU 与 NVMe 结构集成的 AI SuperPOD 构建的支持下，复合年增长率将增长 22.61%。批量购买力使这些公司能够通过开放计算项目制定标准，从而缩短新一代 NAND 的设计获胜窗口。托管和运营商中立设施受益于企业寻求与公共云入口的低延迟连接的负载，增强了对多租户存储节点的 SSD 需求。金融服务运营商采用满足严格的确定性延迟和 FIPS 认证的优质驱动器，进一步细分市场。

边缘和城域数据中心正在作为离散的最终用户类别出现。电信公司主导的 5G 部署部署了加固型 NVMe，以支持蜂窝站点的用户平面功能缓存和人工智能推理。尽管单位体积落后于超大规模构建，但边缘节点的绝对数量保证了较小容量 SKU 的持续拉动。这种异质性说明了为什么美国数据中心 SSD 市场仍然是全球最具活力的闪存生态系统之一。

地理分析

美国数据中心 SSD 市场规模与该国四个旗舰超大规模区域（北弗吉尼亚州、北加利福尼亚州、德克萨斯州）紧密相关。“硅草原”和太平洋西北地区，但扩张正日益向东南部和中西部辐射。在太平洋时区，土地价格和环境法规促使运营商寻求垂直机架和高密度闪存作为管理功率预算的杠杆。华盛顿丰富的水力发电吸引了人工智能集群的建设，这些集群致力于在多年内实现数吉瓦的足迹。高能效 Gen5 SSD 有助于满足公用事业公司强制实施的功率上限合同，使闪存采购成为站点审批的关键路径项目。

北弗吉尼亚州的“数据中心巷”仍然是世界上最大的单一租赁容量聚合，其到东部沿海人口中心的亚毫秒级往返延迟解释了对高性能 SSD 阵列的持续需求。运营商已经测试了液浸式冷却与 E3.S 托盘的配合，以在每平方英尺容纳更多 GPU，如果没有闪存，这一策略就不可能实现，因为 HDD 在浸没状态下会出现故障。德克萨斯州康蒂其凭借低廉的电力成本和积极的可再生能源激励措施吸引了超大规模企业。奥斯汀附近的太阳能电池阵列为校园规模的设施供电，这些设施依靠 >4 TB SSD 来最大限度地减少机架数量并简化热通道遏制下的气流设计。

中西部正在成为下一个增长极。充足的风力发电和较低的环境温度降低了 PUE 基线，为爱荷华州、俄亥俄州和内布拉斯加州的人工智能校园打开了大门。边缘设施聚集在芝加哥和圣路易斯周围，以支持内容缓存和欺诈分析。亚特兰大和夏洛特等东南大都市受益于强大的光纤线路和抗飓风基础设施，吸引了需要 FIPS 认证的 Gen5 硬盘的金融服务公司。通过《CHIPS 法案》的联邦激励措施，通过在爱达荷州和纽约承建新的 NAND 和控制器工厂，进一步将投资倾斜到内陆地区，从而加强美国数据中心 SSD 市场的供应链自主权。

竞争格局

三星、西部数据、美光和铠侠合计占据 70% 的份额，利用 NAND、控制器设计和固件堆栈的垂直集成。三星的第 10 代 V-NAND 超过 400 层，提供 5.6 GT/s I/O 速度，而西部数据将垂直集成 NAND 与 RapidFlex 以太网结构配对，实现 JBOF 分解。美光的 G9 QLC 芯片提高了每晶圆的字节数，并支持许多追求最低每 TB 美元指标的超大规模部署。 Kioxia 是 EDSFF 的拥护者，并发布了 Gen5 CM9 驱动器，在 U.2 和 E3.S 配置文件中提供 14.8 GB/s 的读取速度。

二线厂商通过利基用例实现差异化。 Solidigm 专注于针对 AI 流优化的超高容量 QLC 单元，而 Seagate 的 Nytro 系列则针对需要双端口冗余的 SAS 环境。 NGD Systems 和 ScaleFlux 等初创公司嵌入了 ARMSSD 内的核心和 FPGA 可就地处理数据，减轻 CPU 负载并减少东西向流量。合作伙伴关系塑造了路线图：Pure Storage 与 Micron 合作共同设计节能阵列，Facebook 的 OCP 联盟影响着固件功能、遥测模式和外形尺寸。

供应链冲击有利于拥有自备 NAND 和控制器产品线的大型现有企业。较小的 OEM 依赖商业控制器和现货市场 NAND，这使他们面临价格飙升的风险。围绕 FIPS 140-3 和通用标准的认证积压进一步使拥有专门合规团队的成熟供应商受益。展望未来，围绕计算存储、Gen6 准备情况和可持续性评分的竞争将加剧，但鉴于超大规模车队内部存在重大资格摩擦，近期市场份额变动应保持增量。