產業解析:由 AI 興起看 HDD 產業機會與風險

發佈時間:2025/12/31

前言

HDD 機械式硬碟現世已 60 多年,1990~2010 年受惠 PC 與筆電熱潮,一度成為資料儲存的主要技術,卻在 2010 後遭遇 NAND 新技術替代而轉為低迷。然而在雲端與近期 AI 推理帶動下,HDD 產業又重新燃起生機。在本篇文章,我們將嘗試解析 AI 對於後續 HDD 產生影響,以及對於相關供應鏈帶來的潛在機會與風險。文章內提及公司將包含:

HDD 原理簡介

機械式硬碟 HDD (Hard Disk Drive) 用於數位資料儲存。相較於 NAND/SSD 是透過半導體電晶體儲存電荷,並用電壓高低作為位元 0/1 紀錄,HDD 則是利用磁性粒子材料不同磁化方向 (N 極和 S 極),作為位元 0/1 紀錄。

NAND / SSD 利用電荷電壓狀態來儲存位元,資料讀寫屬於純電子訊號的切換,反應時間較快;但 HDD 資料讀寫必須等待磁頭移動到在碟片上特定磁區物理位置,磁盤旋轉和磁頭移動等機械動作帶來的延遲遠高於電子訊號傳輸,因此 HDD 存取速度遠遜於 SSD。

NAND/SSD 讀寫速度具備顯著優勢 ,外形尺寸彈性也更高,隨著 NAND 單位容量成本持續下滑,過去 10 年在消費性市場對 HDD 形成明顯替代,導致 HDD 產業供需發生遽變。

需求由消費轉向雲端,HDD 產業老樹再逢春

在 NAND 技術興起下,HDD 產業需求明顯由消費儲存轉向雲端儲存。

手機推動 NAND 走向消費性儲存主流, HDD 出貨量自 2011 年起加速萎縮

智慧型手機自 2009~2010 年後興起,其有限機構空間、追求低功耗、耐震需求高的需求下,HDD 難以成為主流,NAND Flash 成為行動裝置存儲首選。隨著智慧型手機出貨量於 2009~2016 高速成長下,帶動 NAND 需求同步放大,進而推動 NAND 成本加速下滑

手機興起推動 NAND 單位容量成本加速下滑,加上其在讀取效能、功耗上相對 HDD 的明顯優勢,使得 HDD 在中高端電競 PC、遊戲機、和輕薄筆電市場迅速失寵,HDD 硬碟出貨量由 2010 年約 6.5 億顆暴跌至 2024 年不到 1.3 億顆,15 年來出貨量萎縮了 8 成。

雲端影音資料儲存量爆發,2020 年後大容量冷資料儲存轉為 HDD 主流

儘管 HDD 在消費性市場需求大幅萎縮,但卻在雲端市場找到全新定位。過去 15 年在雲端運算、社群媒體與串流影音服務興起下,影音、圖片、日誌成為雲端巨頭主要資料儲存量。這類資料初期為存取頻率極高熱資料 (Hot data,如剛上傳的 YouTube 影片、剛發布的 IG 限動),但隨著時間推移,九成以上很快就變成存取頻率極低的冷資料 (Cold data,例如一年前的臉書照片、冷門的個人上傳影片) 。冷資料具有以下明顯特徵:

冷資料儲存不追求極快的存取速度,但由於容量大且持續膨脹,導致儲存成本上升壓力與日俱增。考量 HDD 存取速度雖不如 SSD,但單位容量成本僅 SSD 的 1/4,因此成為了雲端業者儲存冷資料的首選。隨著消費性市場持續被 NAND 替代,而雲端冷資料儲存需求快速成長下,自 2020 年後雲端市場成為了 HDD 產業主要需求來源。

在雲端需求成為 HDD 主力下,HDD 產業也由過往追求 units 出貨規模,轉向追求單顆 HDD 容量提升。相較於採用低容量 HDD,雲端巨頭更偏好採購少量但極高容量 HDD 儲存冷資料,這是因為單顆 HDD 容量越大,佔據的機櫃數與機房空間越小,耗電量和冷卻成本也越小,雲端巨頭維運成本更為降低。這也導致 HDD 以單顆為單位出貨量 (units shipment) 來看似乎持續萎靡,但改以總容量位元出貨量 (bits shipment) 其實仍持續呈現穩定攀升。

AI 推理有望加速資料量持續膨脹,大容量冷資料儲存需求有增無減

展望 2026~2030,AI 興起有望加速冷資料持續膨脹。短期 AI 有利 HDD 需求因素之一,來自 AI 推理服務加速導入 RAG (Retrieval-Augmented Generation,檢索增強生成) 架構,將推升冷資料儲存量。

RAG 是一種結合了檢索 (Retrieval) 和生成 (Generation) 兩種技術的 AI 架構。在用戶提問輸入大型語言模型 (LLM) 前,系統會先通過 RAG 資料庫比對找到相關外部權威資訊,再將用戶提問 + 外部權威資訊一併餵給 AI 模型生成答案。此作法可有效降低 AI 幻覺問題,提升 AI 回答問題精準性和正確性,因此已成為主流 AI 推理服務的標準架構。RAG 有利於 HDD 需求原因在於:

AI 推理與 RAG 架構帶來 HDD 儲存需求有多大呢?個人推估如下:

基於以上,AI 推理採用 RAG 架構將帶來額外資料儲存需求,其中 67% 冷資料儲存仍將採用 HDD,有望在未來 3~4 年每年為 HDD 位元需求量帶來約 5~7 個百分點成長,推動 HDD 位元出貨量由目前的 +20% 上升至 +25% 以上。

HDD 雙巨頭寡佔格局,供給紀律有利短期供需穩定

不僅雲端與 AI 有利 HDD 產業需求端,同業競爭走向寡佔也有利於 HDD 供給穩定。

低利潤率加速同業退出或整併,二巨頭寡佔競爭格局持續穩定

HDD 早期主要需求來自消費性 PC,初期 PC 產業高成長吸引眾多業者投入 HDD 產業競爭,導致市場上活躍製造商高達十餘家。但由於 HDD 屬於差異化低的產品,同業之間競爭多以價格作為競爭手段,殺價競爭激烈下導致早期 HDD 產業利潤率偏低。

在殺價競爭、利潤率偏低的背景下,早期 HDD 產業為成本導向業者ㄛ多半透過擴大規模經濟、垂直整合取得成本優勢;尤其當發生外部大型景氣衰退時,往往促發規模小或競爭力低的業者因不堪虧損而退出或尋求被整併,加速 2000~2012 年產業持續整併,逐漸走向大者衡大

隨著 2012 年 HDD 雙巨頭格局底定,產業間殺價競爭壓力不再,業者之間供給紀律良好,這使得 HDD 雙巨頭資本支出壓力明顯減緩,自由現金流明顯攀升。即便 2012 年後遭遇 SSD 競爭使得消費性市場份額持續流失,HDD 業者自由現金流仍高於 2010 年以前水準。(不過威騰後來併購 Sandisk 跨入 NAND 產業,導致其自由現金流再度不穩定,此為後話) 。寡佔後業者擴產克制供給穩定,成為 HDD 產業短中期偏向供不應求一大有利因素。

2023 年雲端儲存需求少見下行,加劇近期 HDD 供給緊縮

雙巨頭寡佔下 HDD 產業供給近年增速本就緩慢,而 2023 景氣衰退導致雲端儲存需求少見下行,使得業者更加緊縮產出,導致景氣於 2024 落底回升後,HDD 產業短期供不應求加劇。

基於以上,HDD 雙巨頭寡佔下供給紀律良好,而短期業者保守態度又加劇供給緊縮,使得 HDD 產業 2026~2027 年供不應求態勢有望持續。

HAMR 技術支撐單位容量增速不減,HDD 成本優勢有望再戰十年

儘管雲端與 AI 有利 HDD 供需,然而在 NAND 製程推進推動價格持續下滑下,SSD 未來是否有可能也侵蝕 HDD 雲端冷資料儲存市場,重演過往消費性市場被 SSD 取代的悲劇呢?

HDD 單位容量價格優勢仍明顯,SSD 未來 3~4 年難取代冷資料儲存主流地位

個人認為未來五年 HDD 冷資料儲存主流地位仍難被取代,關鍵原因在於:目前 HDD 主要應用於雲端 Nearline 儲存,也就是讀寫頻率極低的「冷資料」。這類應用不重視存取速度,而以成本效益為優先考量。比較短期 HDD 與 SSD 單位容量價格:

可發現 HDD 單位容量價格僅大容量 SSD 的 1/4~1/6,在 HDD 明顯價格優勢下,未來 3~4 年採用 SSD 並不符合雲端巨頭成本考量。

HAMR 技術加速單顆硬碟容量成長,確保 HDD 成本優勢有望再戰十年

展望更久遠的未來,HDD 能否持續維持相對 SSD 的價格優勢,關鍵在於其製程技術能否持續推動單顆 HDD 容量高速成長,進而推動每位元容量成本穩定下滑。而 HDD 下一代技術 HAMR (Heat-Assisted Magnetic Recording, 熱輔助磁記錄) 於 2024 年開始商用化,將有望推動 HDD 成本優勢可持續十年。

相較於目前主流技術 PMR 遭遇容量提升瓶頸,HAMR 同時在磁片材料與讀寫磁頭進行技術創新:

參考 HDD 巨頭希捷的技術路線圖,其最新採用 HAMR 的產品系列 Mozaic 預計將在 2024~2033 年推出四代更新,推動單顆 HDD 容量大幅攀升:

另一巨頭威騰也預計其 HAMR 硬碟將於 2027 年初開始出貨給雲端客戶。在 HDD 巨頭加速導入 HAMR 技術下,HDD 未來 10 年單顆容量有望再成長 2~3 倍,使得在相同價格下 HDD 單位容量成本得以持續下滑,確保 HDD 成本優勢有望再續十年。

HDD 供應鏈機會與風險

根據前面需求、供給、技術演進改變,我們試著探討對於 HDD 供應鏈所帶來潛在機會與風險。

成長來自容量提升而非出貨顆數,供應鏈非雨露均霑

由於 HDD 採用機械式原理運轉,因此其機械零組件較 SSD 繁多,以下列出部分重要組件與供應鏈業者:

儘管在雲端與 AI 推理需求刺激下,未來 3 年 HDD 有望成長,但成長主要來自位元出貨量,年複合成長率高達 +25%,但硬碟顆數則估計不會有明顯增加。如同個人前面所提及:在雲端需求成為 HDD 主力下,雲端巨頭更偏好採購少量但極高容量 HDD 儲存冷資料,這導致 HDD 產業由早期追求 units 出貨規模,轉向追求單顆 HDD 容量提升。

在這樣背景下,HDD 需求成長對於供應鏈並非雨露均霑,只有與容量提升、製程升級高相關的零組件和設備,才能真正享受到雲端與 AI 推理成長機會。後續個人嘗試前面的角度,評估不同 HDD 組件未來成長機會與風險。

HDD 原廠:充分受惠 HAMR 製程升級,成長受惠幅度最大

HDD 雙巨頭寡佔下,原廠不僅在成品規格與單價上具備主導權,考量希捷和威騰在關鍵磁碟片與磁頭組件幾乎自製,因此成本與採購也將具備高度控制力。在短期供不應求背景下,希捷和威騰在價格與關鍵組件成本將有較高議價力,估計 2026 年營收與毛利率將雙雙攀升,帶動獲利明顯增加。

原廠作為 HAMR 製程升級的主導者,其和雲端客戶進行銷售是以位元需求量進行溝通,而非硬碟顆數。因此 HAMR 製程升級將帶動單顆 HDD 容量在未來 3 年快速成長,HDD 原廠 - 希捷和威騰估計將是最大受惠者

磁碟片靶材:HAMR 製程升級關鍵材料,成長受惠機會高

HAMR 製程能夠提升磁碟單片容量關鍵,在於材料由 CoCrPt 由 FePt,因此作為材料源頭的靶材將能受惠於 HAMR 製程導入。靶材能夠受惠原因在於:

HDD 靶材供應商包含:光洋科、田中貴金屬、JX Advanced Metals、Honeywell … 等。其中光洋科為全球 HDD 靶材龍頭,HDD 業務佔其 VAS 營收 (只算來料加工、排除貴金屬交易收入) 高達 4 成以上。參考光洋科近期法說會觀點,導入 HAMR 將帶動非貴金屬靶材比重上升,估計隨著客戶加速 HAMR 升級,光洋科業務有望受惠於更多材料種類的靶材需求量增加。

玻璃碟片基材:HAMR 製程升級關鍵材料,HOYA 一家獨享

HAMR 在寫入時會利用雷射將磁區加熱至約 600°C,傳統的鋁基板無法耐受如此高溫,因此 HAMR 必須轉為採用玻璃基板,這為相關業者帶來成長機會:

目前全球 HDD 用玻璃基板由 HOYA 一家獨占,個人估計 HDD 玻璃基板業務規模可能僅 2.8 億美元,佔其營收僅約 5~6%。但隨著雲端用 3.5 吋大容量 HDD 轉向採用玻璃基板、碟片數用量為 2.5 吋 5 倍以上、面積用量為 2.5 吋 2 倍、單價較 2.5 吋高 … 四大因素疊加下,個人預期 5~8 年 HDD 玻璃基板業務有望升至 9~10 億美元以上,佔 HOYA 營收比重將顯著增加!

懸吊彈片:HAMR 帶動規格提升,將受惠單價上升而成長

雖然 HAMR 升級不會讓懸吊彈片 Suspension 用量增加,但個人估計相關業者還是能受惠 HAMR 導入推動單價成長

(圖片來源:https://hddscan.com/doc/HDD_from_inside.html)

全球 HDD 懸吊彈片 Suspension 生產先前集中 NHK Spring、TDK,Suncall 三家,但隨著 Suncall 於 2024 年宣布退出 HDD 業務,此塊市場目前形成 NHK Spring、TDK 雙巨頭寡佔,兩者議價能力更加提升。隨著 HDD Suspension 供應減少,短期需求在 AI 帶動下卻明顯上升,HDD Suspension 目前已邁入供不應求狀態;疊加 HAMR 導入有望逐步帶動規格升級,HDD Suspension 業者未來 3~5 年有望受惠量價齊漲雙動能。

相較於 TDK 業務種類繁雜,個人預期 NHK Spring 更能享受 HDD Suspension 成長機會。NHK Spring 的 HDD 業務目前雖僅佔整體營收約 14%,但高利潤率使得 HDD 業務佔營業利益比重高達 5 成。在供不應求下 NHK Spring 近期已啟動擴產,前期投入成本將導致 2025 ~ 2026 年營業利益將陷入衰退;但後續隨著產能開出,且 2027 年後 HAMR 佔整體 HDD 比重將開始明顯攀升,個人認為 NHK Spring 27~29 年仍有成長機會,值得持續追蹤。

其餘組件:2027 年前將受限 HDD 顆數停滯,成長需待 2028 年後

參考個人前面所述,受惠 AI 推動,HDD 位元需求量年增率有望升至 +25%,這意味著 2026~2027 年 HDD 位元需求量將較目前增加約 50%。但參考希捷技術路線圖:

考量希捷預期 2026 下半年 HAMR 佔出貨量就會超過 5 成,威騰預計 2027 年開始加速 HAMR 出貨,這意味著光靠 HAMR 拉高單顆硬碟容量,就有機會滿足需求量成長。因此個人估計在 2027 年以前,HDD 原廠將專注於 HAMR 製程推進提升容量,不會輕易啟動產線產量擴產,這將使得 HDD 位元出貨量雖持續成長,但出貨顆數卻持續停滯。

若以上觀點為真,出貨量或單價只與 HDD 顆數正相關、和 HDD 容量無關的組件,2026~2027 年成長將因此有限。這類零組件估計有:

提到的股票

概念股

編輯整理:站狗小鄭