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自从人类捣鼓出第一台计算机开始，咱们对于追寻更高容量储存空间这事儿，就一刻也没停歇过。

哪怕到了 2025 年，各位电脑前的「仓鼠党」们是不是还在为学习资料的住房问题操碎了心？

毕竟谁不想给所有「学习老师」一个宽敞明亮、永不拆迁的学区房呢！

最近英国曼彻斯特大学联合澳大利亚国立大学在《自然》杂志上扔了个科技炸弹。

研究人员表示，他们搞出了一种新型单分子磁体材料，号称能让硬盘容量原地起飞 100 倍！

我直接好家伙！

咱们不妨先来聊聊「老房东」固态硬盘（SSD）和机械硬盘（HDD）。

其实经过这么些年的发展，它俩存储容量相较过去已经有了非常大的提升。

SSD 主打一个简单粗暴，直接以牺牲寿命的方式换取容量。

想住更多人？行！咱把房间隔小点，代价嘛就是房间「磨损」快了点、体验差了点。

这「隔间」技术，也就是我们经常听到的 SLC, MLC, TLC, QLC 闪存颗粒。

其中，SLC 颗粒妥妥的是单身贵族公寓，其一个房间（基本储存单元）中只住 1 人（1bit 数据）。

这种方式意味着生活干净（数据简单），进出家门超快（读写速度快，延迟低）。

且因为只有一个人住，房间里的家具家电磨损非常慢，能用很久很久，也就是说 SLC 颗粒极其耐用，其擦写寿命甚至可高达 10 万次以上。

但它的缺点也很明显，一个人住人均房租自然就高（成本高），且一整栋楼能入住的总人数少，即数据密度低，硬盘容量很难做大。

MLC 则可看做是小情侣/基友合租小窝，一个房间可住两人（2bit 数据）。

两人入住人均房租直接砍半（成本更低），同样的大楼能住的人数也更多了（数据密度翻倍，容量更大）。

当然，由于两个人住，房间东西变多，进出相比单人麻烦一些（读写速度和延迟比 SLC 更差）。

同时房间磨损自然也要比一个人住快得多，于是 MLC 颗粒的擦写寿命直接锐减至 3000-5000 次左右。

TLC 则变成了三人合租，单个房间容纳 3bit 数据，存储密度再次得到提升。

相应的其性能较 MLC 差一些，擦写寿命也衰减至 1000 次左右。

至于 QLC 颗粒，单个存储单元变成了 4bit 数据，密度更高，性能、寿命则衰减到了一个不可忽视的水平。

这也是为啥咱们一直强调尽量不要选择 QLC 颗粒 SSD 的原因。

除了「隔间」技术外，SSD 提升容量还得靠「盖高楼」——3D NAND，即储存单元采用 3D 堆叠的方式。

例如三星、海力士等最新 3D NAND 堆叠层数已突破 300 层，国产长江存储也已具备量产 294 层 3D NAND 芯片。

美光稍微拖后腿一点，最新量产为 232 层 3D NAND。

关于 SSD 的未来，3D NAND 高楼继续往上盖呗，反正只要工艺进步了，主控芯片性能跟得上，那么这招依然简单粗暴有效。

说回机械硬盘，它想要提升存储容量，无非得在盘片储存密度以及盘片数量方面下功夫。

决定盘片存储密度的关键参数是磁道数量，道理咱都懂，磁道越多，能容纳的数据便越多。

但受限于机械磁头尺寸的限制，盘片磁道不可能无限缩小，单个盘片上磁道数量瓶颈也就始终有限。

于是在原本传统垂直记录磁盘的基础上，厂商又开发出了叠瓦盘这一技术。

相比前者，后者将盘片上相邻磁道进行部分重叠，其重叠方式类似于常见的屋檐瓦楞，由此而得名。

这种方式大幅增加了单位面积内磁道的数量，变相提升了存储密度。

由于部分重叠的存在，磁头在写入时会同时覆盖两条磁道，因此会增加额外的擦除复写操作。

除了会降低硬盘性能外，其寿命、稳定性通常也远不如传统垂直盘。

总结来说，甭管是 SSD 还是 HDD，扩容这事儿，就像鱼与熊掌、速度与激情、容量与寿命，很难兼得，其本质还是材料和工艺的限制。

至于咱们开头提到的新型分子材料，正如研究人员所解释的那样：

现代硬盘由一群原子凑成个基本存储单元才能存 1bit 数据。

而单分子磁体材料特点在于可以做到单个分子结构独立储存数据，无需邻近分子的帮助，这意味着可以带来超高的存储密度。

根据介绍，这种材料技术有望将硬盘存储容量提升至现有水平的 100 倍。

不过嘛，单分子磁体材料需在低温环境（约零下173摄氏度）运行，目前来看貌似只有广泛以液氮为冷却剂的数据中心才能满足。

等应用到个人消费领域，恐怕还有很长的路要走……

资料、图盘来源：《自然》杂志、网络。