Výrobci pevných disků zvýšili hustotu oka, 20tb disk

Technologie pevných disků je často nedoceněným zázrakem. Technologie čipů si zaslouží více kreditu, než získává za vytvoření moderního světa, ale výroba polovodičů dostává mnohem více pozornosti než technologie pevných disků. Přesto pevné disky nám po desetiletí dávaly stále větší kapacitu ve stejném prostoru, sledovaly stejný obecný trend jako Mooreův zákon, ale ne tak hladce - hustota pevného disku má tendenci růst velmi rychle, když je zavedena nová technologie, a zpomalit, až přijde další velká inovace.

Právě vstupujeme do přechodné fáze. Současná technologie, známá jako kolmý magnetický záznam (PMR), oporou prakticky všech pevných disků vyrobených dnes, začíná docházet z páry. Nové techniky, jako je magnetický záznam podporovaný teplem (HAMR), jsou na cestě, ale stále ještě pár let pryč.

V důsledku toho vidíme, že některé specializované disky dosahují nových kapacit - například nový podnikový disk 8gate společnosti Seagate a verze 10GB společnosti HGST -, ale základní pevné disky pro zákazníky nejsou tak rychlé, aby se dosáhlo mnohem větší hustoty. Je to už pár let, co jsem se na tuto technologii opravdu podíval, a tak jsem nedávno využil příležitosti a promluvil si s výrobci pohonů o technologii a kam směřuje.

V posledních několika letech měniče využívají proces PMR a dnes mají běžné měniče vzdušnou hustotu 650 Gbit / sq. palec, což umožňuje 500 GB na talíř na 2, 5-palcové jednotce a 1 TB na talíř na 3, 5-palcové jednotce. (Většina pevných disků má více talířů, které jsou zapsány na obou stranách.)

Několik jednotek to posunulo o něco dále, posunula se až na 1, 2 TB na talíř, což umožnilo 6 TB na 3, 5-palcové jednotce s pěti talíři; nebo dokonce archivní 2TB disky používající tři 2, 5palcové talíře, říká William Cain, viceprezident technologie pro Western Digital. A Mark Re, senior viceprezident a hlavní technologický ředitel společnosti Seagate, říká, že je přesvědčen, že „v současné technologii je stále hodně najetých kilometrů“, přičemž ke zvýšení hustoty používají přísnější tolerance.

Kromě toho, aby se v nejbližší době posunula hustota, se řada výrobců pohonů obrací k novým technologiím.

Pásový magnetický záznam (SMR)

Seagate prosadil techniku ​​zvanou Shingled Magnetic Recording (SMR), ve které se stopy, které sledují hnací hlavy, překrývají, podobně jako šindele na střeše. Podle Re může tato technologie umožnit zvýšení vzdušné hustoty o 25 procent.

SMR používá konvenční čtecí / zapisovací hlavy, které fungují stejně jako běžná jednotka pro čtení dat. Ale pro psaní vyžaduje skutečně zápis na více stop, a to vyžaduje, aby byl disk seskupen do různých pásem.

Říká, že společnost Seagate nyní dodala „mnoho milionů disků“ pomocí technologie SMR, včetně značkových maloobchodních jednotek a téměř kritických podnikových úložných jednotek. Začalo to tím, že podniková stolní jednotka 5TB byla zaměřena na téměř podnikové úložiště, ale nyní se přesunula i do jiných produktů. Jednotka 8TB, kterou společnost nedávno oznámila, má variantu využívající technologii SMR.

Říká, že budoucnost SMR by měla vidět, jak budou notebookové jednotky zavedeny v průběhu roku, a vidí, že se tento pohyb pohybuje od 750 GB na talíř k 1 TB na talíř a případně až 2 TB na talíř.

Jeden problém s SMR, Cain zdůraznil, je, že jednotka musí zapisovat informace odlišně, více sekvenčním způsobem, a to vyžaduje manipulaci s velikostí dat, aby byla efektivní. Re uvedl, že souhlasil s tím, že v některých pracovních zátěžích jsou problémy, ale řekl, že v 99, 9 procentech případů nedošlo k výraznému rozdílu ve výkonu. Obecně, řekl, typické množství mezipaměti na disku eliminovat dopad. Cain poznamenal, že existují některé nové standardy - příkazy blokových zón (ZBC) pro jednotky SAS a příkazy zónových ATA (ZAC) pro jednotky SATA určené ke standardizaci použití jednotek SMR.

Scott Wright, marketingový manažer produktů HDD společnosti Toshiba, řekl, že společnost Toshiba se účastní podvýborů pracujících na standardizaci příkazů pro jednotky SMR a očekává očekávaný ratifikovaný standard v příštích několika měsících a věří, že je vhodný pro aplikace se spoustou sekvenčního zápisu., například ukládání objektů. Očekává, že v příštím roce uvidí všichni prodejci, kteří nabízejí jednotky, zaměřené na dřívější adoptory, přičemž ve druhé polovině roku 2015 budou ve velkém měřítku.

Uzavřené disky

Další možností, kterou začneme vidět, jsou zapečetěné jednotky s héliem nahrazujícím vzduch uvnitř vzduchotěsné jednotky.

V loňském roce společnost HGST zahájila dodávku jednotky 6TB, která umožňuje více talířů v uzavřené jednotkové výšce. Používá technologii, kterou nazývá HelioSeal, ve které jsou hnací talíře uzavřeny v uzavřené jednotce naplněné heliem. Cain poukazuje na to, že hélium, které je lehčí než vzduch, snižuje turbulenci vzduchu a odpor mezi talíři a v důsledku toho může výrazně snížit požadavky na aktivní výkon. Cain říká, že je ideální pro prostředí, kde se využívá spotřeba energie a počet vřeten na místě. (Všimněte si, že zatímco HGST je dceřinou společností WDC, provozuje se odděleně od divize Western Digital. Cain říká, že zatímco Western Digital se díval na magnetický záznam helia a šindele, zatím nepřivedl disky s žádnou technologií, ačkoli řekl „obě technologie mají hodnotu v určitých segmentech trhu.“)

Společnost HGST nedávno oznámila 8TB verzi tohoto disku nazvanou Ultrastar He8 s využitím současných jednotek PMR a také Ultrastar He10, která bude používat techniky naplněné heliem a techniku ​​šindelů (SMR). Nabízí také standardnější 6TB disk, který používá pět 1, 2TB talířů v tradičním (neuzavřeném) krytu jednotky.

Seagate se rozhodl nepoužívat helium v ​​tomto bodě s Re říkat, že ačkoli to má disky, které používají technologii, není přesvědčen, že je nejúčinnější způsob, jak zvýšit hustotu.

Wright od společnosti Toshiba měl podobné připomínky a řekl, že hélium může být z dlouhodobého hlediska nezbytné, ale věří, že se může dostat k příštím „několika generacím technologie bez něj“. Řekl, že toto odvětví má plán postupující na šest nebo více talířů a společnost Toshiba to očekává.

Dvourozměrné magnetické nahrávání (TDMR)

V příštích několika letech se WD zajímá o techniku ​​zvanou dvourozměrné magnetické nahrávání (TDMR), ve které máte dvě čtecí hlavy, a můžete tak mít více dat ve stejné oblasti s prozkoumáním a porovnáním sousedních bitů, které Cain ve srovnání se způsobem, jakým náhlavní souprava potlačuje šum, s okolním hlukem. Řekl, že se tím zvýšila složitost, ale mohlo by to mít smysl pro některé konkrétní projekty na některých trzích, protože rozšiřuje konvenční technologii nahrávání.

Tepelně asistovaný magnetický záznam (HAMR)

Ale téměř každý, se kterým jsem hovořil, souhlasí s tím, že příští velký skok v hustotě pravděpodobně pochází z techniky známé jako teplom podporované magnetické nahrávání (HAMR), které zahrnuje laserem generovaný paprsek zahřívání malé části magnetického média umožňujícího bitům být psaný a pak být stabilní, když se vychladnou. Takové disky by mohly být mnohem hustěji zabaleny než kterákoli z dnešních technologií.

Koncept není nový - Seagate to prokázal již v roce 2002 - ale zdá se, že se blíží.

Například společnost Seagate's Re uvedla, že HAMR by měl být připraven na některá komerční uvedení v roce 2016, pravděpodobně zpočátku se strategickými partnery, a pravděpodobně se stane obecnější součástí odvětví pevných disků do roku 2018. Řekl, že příslib HAMR by měl dát tvrdé řídit průmysl na „příští křivce S“ (pro zlepšení hustoty) pro příští desetiletí. Seagate uvedl, že doufá, že do roku 2020 bude mít k dispozici 20TB disk využívající technologii HAMR.

Implementace Seagate používá měnič blízkého pole jako psací hlavu s laserem zářícím světlem 830nm na „povrchových plazmonech“, které je pak zaměřeno na menší místo pro zahřívání materiálu až na 600 stupňů Kelvina, v tomto okamžiku může být kousek přepnuto z 1 na 0 nebo naopak. Jakmile se umístění ochladí, bit je stabilní. Celý cyklus topení a chlazení probíhá v nanosekundě, řekl Re.

Společnost Western Digital's Cain říká, že HAMR nabízí potenciál ke zvýšení hustoty plodu třikrát až pětkrát, ale zvýší náklady. Řekl, že společnost má testy s tisíci hodinami živých hlav v pohonech a uvedla, že tato technologie je stále proveditelná, ale řekl, že rok 2016 „může být trochu agresivní“, i když si také myslel, že by tato technologie mohla vstoupit do hlavního proudu do roku 2018.

Společnost Toshiba Wright byla o něco skeptičtější, když řekla, že budoucnost HAMR je „stále poněkud nejasná“, a že každý sice investuje do nahrávání „s pomocí energie“, porota je stále v tom, kdy bude nasazena. Předpovídal, že to bylo nejméně tři nebo čtyři roky.

Bitová vzorová média

Dalším tématem, které si získalo určitou pozornost, jsou bitová média, ale společnosti, se kterými jsem mluvil, věří, že je to mnohem dál. Řekl, že tato technologie není „připravena na primetime“ a že infrastruktura pro ni prostě není k dispozici. Cain souhlasil s tím, že se jednalo o „mnohem dlouhodobější“ řešení, ačkoli řekl, že společnost má v laboratořích techniky, jako je nanotisk a samoskladání. A Wright řekl, že zatímco „věda je hotová“, Toshiba zatím nevidí „konkrétní zastavení“, když by mohla vstoupit do hromadné výroby.

Flash paměť

Někteří lidé mimo odvětví pevných disků navrhli, že flash paměť by mohla zcela nahradit technologii pevných disků, ale to se zdá nepravděpodobné. Zatímco jednotky flash získávají na popularitě, zejména v noteboocích a jako součást řešení vícevrstvého úložiště v podniku, flash zůstává mnohem dražší než magnetická média, zejména pro ukládání velkého množství dat, k nimž není často přístup. Kromě toho celková kapacita vyrobených flash čipů, i když roste, nestačí k nahrazení spřádacích médií.

I společnost Toshiba, která je jedním ze dvou největších výrobců flash paměti, s touto perspektivou souhlasila, přičemž Wright poznamenal, že „nic se nedotkne magnetických médií po dobu deseti let“ z hlediska nákladů a že není k dispozici dostatek NAND flashů pro převzetí dokonce 15 procent trhu.

Místo toho mají všichni výrobci podnikového úložiště systémy, které kombinují určité množství flash s pevnými disky; a na straně klienta výrobci pevných disků tlačí hybridní disky, které kombinují trochu flash pro rychlost s magnetickými médii pro větší kapacitu.

Říká, že Seagate nabízí notebookové jednotky, které tyto funkce (které SSHD pro pevné disky SSHD nazývá) se stolními disky nyní následují. Western Digital má podobnou linii s řadou WD Black ², přičemž Cain říká, že hybridní pohony nabízejí „skutečnou hodnotu“.

Jedna věc, která vyniká, je, že nemusí existovat jedna technologie, která přebírá a že budoucnost může mít prostor pro nejrůznější řešení úložiště - od čistého blesku, buď přímo připojeného přes sběrnici, nebo připojeného jako SSD; na konvenční šindel a HAMR - to vše na trhu současně.

Obecně se technologie pevného disku posunula z jedné technologie na druhou s novou technologií, která nahradila předchozí technologii, stejně jako stávající kolmý magnetický záznam (PMR) nahradil tradiční podélné nahrávání v posledním desetiletí. Ale tentokrát se může lišit, říká Cain, s několika různými technikami poskytujícími řešení pro různé trhy kvůli velkým rozdílům v ceně a rychlosti. „Budoucnost nemusí vypadat jako minulost, “ řekl.

Celkově Cain řekl, že do roku 2020 bychom mohli mít 5TB nebo 6TB 3, 5-palcové disky jako standardní mainstreamové disky s až 20TB disky (s šesti 3, 3TB talíře), které jsou možné pro některé vysoce specializované aplikace, a že by mohly vzrůst na 50TB disky, když HAMR technologie zcela zraje. To je prostě úžasné množství úložiště.