Els fabricants de discs durs d’ulls augmenten la densitat, unitat de 20 TB

La tecnologia del disc dur sovint és una meravella menys apreciada. La tecnologia de xip mereix més crèdit del que aconsegueix per crear el món modern, però la fabricació de semiconductors crida molt més l’atenció que la tecnologia del disc dur. Tot i això, els discs durs ens continuen donant més i més capacitats en un mateix espai durant dècades, seguint la mateixa tendència general que la llei de Moore, però no de forma tan fluïda: la densitat del disc dur tendeix a créixer molt ràpidament quan s’introdueix una nova tecnologia i alenteu-vos fins que arribi la propera gran innovació.

Ara mateix, acabem d’entrar en la fase de transició. La tecnologia actual, coneguda com a enregistrament magnètic perpendicular (PMR), que fonamenta pràcticament la totalitat dels discs durs fabricats avui, està començant a quedar sense vapor. Noves tècniques, com ara l'enregistrament magnètic assistit per calor (HAMR) estan en marxa, però encara queden uns quants anys.

Com a resultat, veiem que algunes unitats especialitzades aconsegueixen noves capacitats (per exemple, la nova unitat de classe empresarial de 8TB de Seagate i la versió de 10 TB de HGST), però els discs durs bàsics del consumidor no són tan ràpids per obtenir tanta més densitat. Han passat un parell d’anys des que realment vaig estudiar aquesta tecnologia, així que recentment he aprofitat l’oportunitat per parlar amb els fabricants de discs sobre la tecnologia i cap a on es dirigeix.

Des de fa uns quants anys, les unitats han estat utilitzant el procés PMR, i avui dia les unitats principals tenen una densitat aèria de 650 Gbit / m². polzada, que permet 500 GB per plat en una unitat de 2, 5 polzades i 1 TB per plat en una unitat de 3, 5 polzades. (La majoria de discs durs tenen diversos plats, que s’escriuen a banda i banda.)

Alguns discs han arribat una mica més enllà, passant fins a 1.2 TB per plat, cosa que permet 6TB en un disc de cinc polzades de 3, 5 polzades; o fins i tot unitats de 2TB d’arxiu que utilitzen tres plats de 2, 5 polzades, segons William Cain, vicepresident de la tecnologia de Western Digital. I Mark Re, vicepresident i director general de tecnologia de Seagate, diu que creu que "encara hi ha molt quilometratge en la tecnologia actual", utilitzant toleràncies més estrictes per millorar la densitat.

Més enllà d’això, per impulsar la densitat a curt termini, diversos fabricants d’accionaments s’orienten cap a les noves tecnologies.

Enregistrament magnètic de teules (SMR)

Seagate ha impulsat una tècnica anomenada Shingled Magnetic Recording (SMR) en la qual les pistes que segueixen els capçals de l’accionament se solapen, de forma similar a les teules de la teulada. Segons Re, aquesta tecnologia pot permetre un augment del 25 per cent de la densitat aèria.

SMR utilitza capçals de lectura / escriptura convencionals, que funcionen igual que una unitat convencional de lectura de dades. Però per escriure, cal escriure realment a diverses pistes i això requereix que la unitat s’agrupi en bandes diferents.

Re diu que Seagate ha enviat ara "molts milions de discs" utilitzant tecnologia SMR, incloses les unitats de venda al detall i les unitats d'emmagatzematge de negocis crítics de línia propera. Això va començar amb la unitat d’escriptori de 5TB de l’empresa destinada a l’emmagatzematge d’empreses de línia propera, però també s’ha traslladat a altres productes. La unitat de 8 TB que l’empresa va anunciar recentment té una variant que utilitzarà la tecnologia SMR.

Ell diu que el futur de SMR hauria de veure les unitats de notebook que s’introdueixen durant l’any, i veu que això passa de 750 GB per plat a 1TB per plat i potser eventualment fins a 2TB per plat.

Cain, va assenyalar un dels problemes de SMR, és que el disc ha d’escriure informació de manera diferent, d’una manera més seqüencial, i això fa que es necessiti manipular la mida de les dades per fer-la eficient. Re va dir que va estar d’acord que hi havia problemes en algunes càrregues de treball, però va dir que en el 99, 9% dels casos no hi ha una diferència de rendiment notable. En general, va dir, les quantitats típiques de caché al disc eliminen l'impacte. Cain va assenyalar que hi ha nous estàndards: les ordres de bloc de zones (ZBC) per a les unitats SAS i les comandes de zona ATA (ZAC) per a les unitats SATA dissenyades per estandarditzar l’ús de les unitats SMR.

Scott Wright, responsable de màrqueting de productes de HDD empresarial de Toshiba, va dir que Toshiba participa en les subcomissions que treballen en l'estandardització de comandes per a unitats SMR i esperava un estàndard ratificat en els pròxims mesos i creu que és adequat per a aplicacions amb molta escriptura seqüencial., com ara l’emmagatzematge d’objectes. Es preveu que tots els venedors ofereixin discoteques dirigides als primers usuaris durant el proper any més o menys, amb l'adopció a gran escala el segon semestre del 2015.

Conductors segellats

Una altra opció que comencem a veure consisteix en accionaments segellats amb heli que substitueixen l'aire dins d'una unitat hermètica.

L’any passat, HGST va començar a enviar una unitat de 6 TB que permet més plats en un traçat segellat d’una sola alçada. Utilitza una tecnologia que truca HelioSeal, en la qual els platons d’accionament es troben inclosos en un disc segellat ple d’heli. Cain assenyala que l’heli, més lleuger que l’aire, redueix la turbulència de l’aire i l’arrossegament entre els plats i, en conseqüència, pot reduir significativament les necessitats de potència activa. Així, segons Cain, és ideal per a entorns que premien l’ús de potència i el nombre de cargols existents. (Tingueu en compte que si bé HGST és una filial de WDC, es gestiona per separat de la divisió Western Digital. Cain diu que, mentre que Western Digital ha mirat la gravació magnètica amb heli i teulat, encara no ha enviat unitats amb cap tecnologia, tot i que va dir "ambdues tecnologies tenen valor en determinats segments de mercat.")

HGST va anunciar recentment una versió de 8TB d'aquesta unitat anomenada Ultrastar He8 que utilitzava les unitats PMR actuals, així com Ultrastar He10, que utilitzarà les tècniques plenes d'heli i la tècnica de teulat (SMR). També ofereix una unitat de 6TB més estàndard, que utilitza cinc plaques de 1, 2 TB en un recinte tradicional (no tancat).

En aquest moment, Seagate ha optat per no utilitzar l'heli amb Re, dient que Re, que si bé té unitats que utilitzen la tecnologia, no està convençut que és la forma més eficaç d'augmentar la densitat.

Wright de Toshiba va tenir comentaris similars, dient que l'heli pot ser necessari a llarg termini, però que creu que pot arribar a les properes "diverses generacions de tecnologia sense ell". Va dir que la indústria té un full de ruta que avança a sis o més plats i que Toshiba espera fer-ho.

Enregistrament magnètic bidimensional (TDMR)

Durant els propers dos anys, WD està interessat en una tècnica anomenada gravació magnètica bidimensional (TDMR), en la qual teniu dos caps de lectura i, per tant, podreu tenir més dades a la mateixa zona amb els bits adjacents que s’examinen i comparen, que Cain. en comparació amb la manera en què un auricular cancel·lador de soroll tracta del soroll ambiental. Va dir que això va afegir complexitat, però pot tenir sentit per a alguns projectes específics en alguns mercats, ja que estén la tecnologia de gravació convencional.

Gravació Magnètica Assistida a la Calor (HAMR)

Però gairebé tots els que he parlat estan d’acord amb que el següent gran salt de densitat probablement provingui d’una tècnica coneguda com a gravació magnètica assistida per calor (HAMR), que implica que un feix generat per làser escalfa una petita part del suport magnètic que permet que els bits puguin escriure i després ser estable quan es refreden. Aquests discs podrien estar molt més densament embalats que cap de les tecnologies actuals.

El concepte no és nou (Seagate ho va demostrar el 2002), però sembla que s'aproxima.

Per exemple, Re de Seagate va dir que HAMR hauria d’estar a punt per a algunes presentacions comercials el 2016, probablement inicialment amb socis estratègics, i que probablement es converteixi en una part més general de la indústria del disc dur a partir del 2018. Va dir que la promesa de HAMR hauria de posar-hi el mal. impulsar la indústria a la "propera corba S" (per millorar la densitat) durant la propera dècada més o menys. Seagate ha dit que espera tenir una unitat de 20 TB amb tecnologia HAMR fins al 2020.

La implementació de Seagate utilitza un transductor de camp proper com a cap d'escriptura amb un làser que brilla un làser de 830 nm als "plasmons superficials", que després es centra en una ubicació més petita per escalfar el material fins a 600 graus de Kelvin, moment en el qual es pot trobar una mica. canviada d’un 1 a un 0 o viceversa. Una vegada que la ubicació es refreda, el bit es mantindrà estable. Tot el cicle de calefacció i refrigeració té lloc en una nanosegona, va dir Re.

Cain de Western Digital diu que HAMR ofereix el potencial per augmentar la densitat areal de tres a cinc vegades, però aportarà un cost. Va dir que la companyia té proves amb milers d’hores de caps en directe a les unitats i va dir que la tecnologia s’està fent factible, però va dir que el 2016 “pot ser una mica agressiu”, tot i que també va pensar que la tecnologia podria entrar al mainstream per al 2018.

Wright de Toshiba va ser una mica més escèptic, dient que el futur de HAMR era "encara una cosa poc clara" i va dir que, tot i que tothom inverteix en la gravació "assistida per l'energia", el jurat encara està fora de quan es desplegarà. Va predir que hi havia almenys tres o quatre anys.

Suports amb patrons de bits

Un altre tema que ha cridat l’atenció són els mitjans de comunicació amb pautes de bits, però les empreses amb qui parlo tots creuen que això queda molt més lluny. Re va dir que aquesta tecnologia "no està preparada per a la primera hora" i que la infraestructura per a ella no està disponible. Cain va acordar que era una solució "a llarg termini", tot i que va dir que l'empresa tenia tècniques com la nanimpremta i l'autoassemblatge als laboratoris. I Wright va dir que mentre s'està fent "la ciència", Toshiba encara no veu un "intercepte específic" quan podria entrar a la producció massiva.

Memòria flash

Algunes persones fora de la indústria del disc dur han suggerit que la memòria flash podria substituir la tecnologia del disc dur, però sembla poc probable. Mentre que les unitats flash estan guanyant popularitat, especialment en els quaderns i com a part d’una solució d’emmagatzematge de nivells a l’empresa, el flaix continua sent molt més car que el suport magnètic, especialment per emmagatzemar moltes dades a les quals no s’accedeix amb freqüència. A més, la capacitat total dels xips flash fabricats, tot i que creixen, no és prou suficient per substituir els filats.

Fins i tot Toshiba, que és un dels dos majors productors de memòria flash, va estar d’acord amb aquesta perspectiva, amb Wright remarcant que "res tocarà el suport magnètic durant una dècada" des de la perspectiva de costos i que no hi ha prou flash NAND fabricat per assumir-ne el control. fins i tot el 15 per cent del mercat.

En canvi, tots els fabricants d’emmagatzematge empresarial tenen sistemes que combinen una mica de flaix amb discs durs; i per part del client, els venedors de disc dur impulsen unitats híbrides que combinen una mica de flaix per a la velocitat amb suports magnètics per obtenir més capacitat.

Re va dir que Seagate ha estat oferint unitats de bloc de notes amb aquestes característiques (que anomena SSHDs per a discs durs d'estat sòlid) amb les unitats d'escriptori que segueixen. Western Digital té una línia similar a la de WD Black ², amb Cain que diu que les unitats híbrides ofereixen "valor real".

Una cosa que destaca és que potser no hi ha una sola tecnologia que es faci càrrec i que el futur pot tenir lloc per a tot tipus de solucions d’emmagatzematge, des de flash pur, ja sigui connectat directament sobre un autobús o connectat com un SSD; a HAMR convencionals, teulades i HAMR, totes al mercat alhora.

En general, la tecnologia del disc dur s’ha passat d’una tecnologia a una altra amb la nova tecnologia substituint l’anterior, de la mateixa manera que l’enregistrament magnètic perpendicular actual (PMR) va substituir la gravació longitudinal tradicional durant l’última dècada. Però aquest temps pot ser diferent, diu Cain, amb diverses tècniques diferents que proporcionen solucions per a diferents mercats a causa de grans diferències de cost i velocitat. "El futur no és necessari com el passat", va dir.

En general, Cain va dir que el 2020 podríem tenir unitats de 3, 5 polzades de 5 TB o 6TB com a unitats principals estàndard amb unitats de fins a 20 TB (amb sis plaques de 3, 3 TB) possibles per a algunes aplicacions altament especialitzades, i que podrien créixer fins a unitats de 50 TB quan el HAMR la tecnologia es madura plenament. Simplement és una quantitat d'emmagatzematge increïble.