Video: Continuous Innovation for 18TB/20TB Ultrastar® HDDs (Oktober 2024)
Harddiskteknologi er ofte et undervurdert rart. Chip-teknologi fortjener mer kreditt enn det blir for å skape den moderne verden, men halvlederproduksjonen får langt mer oppmerksomhet enn harddiskteknologi. Likevel har harddisker fortsatt å gi oss mer og mer kapasitet på samme rom i flere tiår, etter omtrent den samme generelle trenden som Moore's Law, men ikke så glatt - harddiskdensitet har en tendens til å vokse veldig raskt når en ny teknologi blir introdusert, og tregere til neste store innovasjon kommer.
Akkurat nå er vi bare inne i overgangsfasen. Den nåværende teknologien, kjent som vinkelrett magnetisk opptak (PMR) som danner grunnlag for praktisk talt alle harddiskene som er laget i dag, begynner å gå tom for damp. Nye teknikker som varmeassistert magnetisk opptak (HAMR) er på vei, men fortsatt noen år fri.
Som et resultat ser vi at noen spesialiserte stasjoner når nye kapasiteter - for eksempel Seagates nye 8TB-forretningsklasse-stasjon og HGSTs 10 TB-versjon - men de grunnleggende forbrukerens harddisker er ikke like raske til å få så mye mer tetthet. Det er et par år siden jeg virkelig så dypt på denne teknologien, så jeg benyttet anledningen nylig til å snakke med stasjonsprodusentene om teknologien og hvor den er på vei.
I løpet av de siste årene har stasjoner brukt PMR-prosessen, og i dag har mainstream-stasjoner en antenntetthet på 650 Gbit / kvadrat. tomme, slik at 500 GB per tallerken på en 2, 5-tommers stasjon og 1 TB per tallerken på en 3, 5-tommers stasjon. (De fleste harddisker har flere plater, som er skrevet på begge sider.)
Noen få stasjoner har tatt dette litt videre, og beveget seg opp til 1, 2 TB per fat, noe som gir mulighet for 6 TB på en fem-tallerken 3, 5-tommers stasjon; eller til og med arkiv 2TB-stasjoner ved hjelp av tre 2, 5-tommers skiver, ifølge William Cain, visepresident for teknologi for Western Digital. Og Mark Re, Seagates seniordirektør og teknologisjef, sier at han mener at det fortsatt er mye kjørelengde i dagens teknologi, ved å bruke strammere toleranser for å forbedre tettheten.
Utover dette, for å presse tetthet på kort sikt, vender en rekke bilprodusenter seg til nye teknologier.
Shingled Magnetic Recording (SMR)
Seagate har presset en teknikk kalt Shingled Magnetic Recording (SMR) der sporene som drivhodene følger overlapper hverandre, på samme måte som helvetesild på et tak. I følge Re kan denne teknologien gi rom for 25 prosent økning i luftetettheten.
SMR bruker konvensjonelle lese / skrivehoder, som fungerer akkurat som en vanlig stasjon for å lese dataene. Men for skriving krever det faktisk å skrive til flere spor, og dette krever at stasjonen blir gruppert i forskjellige band.
Re sier Seagate nå har sendt "mange millioner stasjoner" ved hjelp av SMR-teknologi, inkludert merkevaredrevne stasjoner og nær-line forretningskritiske lagringsstasjoner. Dette begynte med selskapets 5TB-stasjonære stasjon rettet mot nesten-line enterprise lagring, men har nå også flyttet til andre produkter. 8TB-stasjonen selskapet nylig kunngjorde, har en variant som vil bruke SMR-teknologi.
Han sier at fremtiden til SMR bør se bærbare stasjoner introdusert i løpet av året, og han ser at dette går fra 750 GB per fat til 1 TB per fat og kanskje til slutt så mye som 2 TB per fat.
Én sak med SMR, påpekte Cain, er at stasjonen må skrive informasjon annerledes, på en mer sekvensiell måte, og for å gjøre det krever manipulering av datastørrelsen for å gjøre den effektiv. Re sa at han var enig i at det var problemer i noen arbeidsmengder, men sa at det i 99, 9 prosent av tilfellene ikke var noen betydelig ytelsesforskjell. Vanligvis, sa han, typiske mengder cache på stasjonen eliminerer virkningen. Kain bemerket at det er noen nye standarder - zoneblokkommandoer (ZBC) for SAS-stasjon og sone-ATA-kommandoer (ZAC) for SATA-stasjoner designet for å standardisere bruken av SMR-stasjoner.
Scott Wright, Toshibas bedriftsmarkedsføringssjef for HDD-produkter, sa at Toshiba deltar i underutvalgene som jobber med standardisering av kommandoer for SMR-stasjoner og forventet en ratifisert standard i løpet av de neste månedene og mener det passer godt for applikasjoner med mye sekvensiell skriving, for eksempel objektlagring. Han regner med å se alle leverandørene som tilbyr stasjoner rettet mot tidlig adoptere det neste året eller så, med storstilt adopsjon i andre halvår av 2015.
Forseglede stasjoner
Et annet alternativ vi begynner å se innebærer at forseglede stasjoner med helium erstatter luft i en lufttett stasjon.
I fjor begynte HGST å sende en 6TB-stasjon som gir mulighet for flere tallerkener i en forseglet stasjon i en høyde. Denne bruker en teknologi som den kaller HelioSeal, der stasjonsplatene er lukket i et forseglet stasjon fylt med helium. Kain påpeker at helium, som er lettere enn luft, reduserer luftturbulens og dra mellom platene, og som et resultat kan redusere de aktive effektbehovene betydelig. Dermed, sier Kain, er det ideelt for miljøer som premierer strømforbruk og antall spindler på plass. (Merk at mens HGST er et datterselskap av WDC, drives det separat fra Western Digital-divisjonen. Kain sier at mens Western Digital har sett på helium og helvetes magnetisk opptak, har den ennå ikke sendt stasjoner med noen av teknologiene, selv om han sa "begge teknologiene har verdi i visse markedssegmenter.")
HGST kunngjorde nylig en 8 TB-versjon av denne stasjonen kalt Ultrastar He8 ved å bruke de nåværende PMR-stasjonene, samt Ultrastar He10, som vil bruke heliumfylte teknikker så vel som shingled (SMR) teknikk. Den tilbyr også en mer standard 6TB-stasjon, som bruker fem 1, 2 TB-tallerkener i et tradisjonelt (ikke-forseglet) stasjonsrom.
Seagate har valgt å ikke bruke helium på dette tidspunktet, og Re sa at selv om den har stasjoner som bruker teknologien, er den ikke overbevist om at det er den mest effektive måten å øke tettheten.
Toshibas Wright hadde lignende kommentarer, og sa at helium kan være nødvendig på lang sikt, men at den tror det kan komme til de neste "flere generasjoner med teknologi uten den." Han sa at bransjen har et veikart som går videre til seks eller flere fat, og Toshiba regner med å gjøre det.
To-dimensjonal magnetisk innspilling (TDMR)
I løpet av de neste par årene er WD interessert i en teknikk kalt todimensjonal magnetisk opptak (TDMR), der du har to lesehoder og dermed kan ha flere data i det samme området med tilstøtende biter som blir undersøkt og sammenlignet, som Kain sammenlignet med hvordan et støydempende headset håndterer omgivelsesstøy. Han sa at dette tilførte kompleksitet, men kan være fornuftig for noen spesifikke prosjekter i noen markeder, ettersom det utvider konvensjonell innspillingsteknologi.
Heat-Assisted Magnetic Recording (HAMR)
Men nesten alle jeg snakket med er enige i det neste store hoppet i tetthet, kommer sannsynligvis fra en teknikk som kalles varmeassistert magnetisk opptak (HAMR), som innebærer en lasergenerert stråle som oppvarmer en liten del av magnetiske medier slik at biter kan skrives og for å være stabile når de kjøler seg ned. Slike stasjoner kan være mye tettere pakket enn noen av dagens teknologier.
Konseptet er ikke nytt - Seagate demonstrerte det tilbake i 2002 - men det ser ut til å komme nærmere.
Seagates Re sa for eksempel at HAMR burde være klar for noen kommersielle introduksjoner i 2016, antagelig innledningsvis med strategiske partnere, og sannsynligvis vil bli en mer generell del av harddiskbransjen innen 2018. Han sa at løftet fra HAMR burde legge det harde drive industrien på "neste S-kurve" (for forbedring av tetthet) i det neste tiåret. Seagate har sagt at de håper å ha en 20 TB-kjøretøy som bruker HAMR-teknologi innen 2020.
Seagates implementering bruker en nærfelt-svinger som skrivehode med et laser som skinner 830nm lys på "overflateplasmonene", som deretter fokuseres på et mindre sted for å varme opp materialet opp til 600 grader Kelvin, på hvilket tidspunkt litt kan være byttet fra en 1 til en 0 eller omvendt. Når plasseringen er avkjølt, er biten stabil. Hele oppvarmings- og kjølesyklusen foregår i et nanosekund, sa Re.
Western Digital's Kain sier at HAMR tilbyr potensialet til å øke arealtettheten tre til fem ganger, men vil gi kostnader. Han sa at selskapet har tester med tusenvis av timers live hoder i stasjoner og sa at teknologien blir mulig, men at 2016 "kan være litt aggressiv, " selv om han også trodde teknologien kunne komme inn i mainstream innen 2018.
Toshibas Wright var litt mer skeptisk, og sa at fremtiden til HAMR var "fremdeles noe uklar", og sa at mens alle investerer i "energistyrt" innspilling, er juryen fremdeles ute etter når den vil bli utplassert. Han spådde at det var minst tre eller fire år unna.
Bitmønstret media
Et annet tema som har fått litt oppmerksomhet er bitmønstrede medier, men selskapene jeg snakket med alle mener dette er mye lenger borte. Re sa at denne teknologien er "ikke klar for første gang", og at infrastrukturen for den bare ikke er tilgjengelig. Kain var enig i at det var en "mye lengre sikt" løsning, selv om han sa at selskapet hadde teknikker som nano-avtrykk og egenmontering i laboratoriene. Og Wright sa at mens "vitenskapen gjøres", ser Toshiba ennå ikke et "spesifikt avskjæring" når det kunne komme inn i masseproduksjon.
Flashminne
Noen mennesker utenfor harddiskindustrien har antydet at flashminne kan erstatte harddiskteknologi helt, men det virker usannsynlig. Selv om flash-stasjoner øker i popularitet, spesielt i bærbare datamaskiner og som en del av en lagret lagringsløsning på bedriften, er flash fortsatt mye dyrere enn magnetiske medier, spesielt for å lagre mange data som ikke er tilgjengelig ofte. Dessuten er den totale kapasiteten til flashflisene som produseres, selv om de vokser, ikke på langt nær nok til å erstatte spinnemedier.
Til og med Toshiba, som er en av de to største flashminne-produsentene, var enig i det perspektivet, med Wright som la merke til at "ingenting vil berøre magnetiske medier i et tiår" fra et kostnadsperspektiv og at det ikke er nok NAND-flash produsert til å ta over til og med 15 prosent av markedet.
I stedet har alle produsentene av enterprise lagring systemer som kombinerer en viss mengde blitz og harddisker; og på klientsiden skyver leverandørene av harddisken hybridstasjoner som kombinerer litt blits for hastighet med magnetiske medier for mer kapasitet.
Re sa at Seagate har tilbudt bærbare stasjoner som slike funksjoner (som det kaller SSHD-er for solid state harddisker) med stasjonære stasjoner nå følger. Western Digital har en lignende linje med sin WD Black 2- linje, hvor Cain sier at hybrid-stasjoner tilbyr "virkelig verdi."
En ting som skiller seg ut er at det kanskje ikke er en teknologi som tar over, og at fremtiden godt kan ha plass til alle slags lagringsløsninger - fra ren flash, enten koblet direkte over en buss eller festet som en SSD; til konvensjonell, helvetesild og HAMR - alt på markedet samtidig.
Generelt har harddiskteknologien flyttet fra en teknologi til en annen med den nye teknologien som erstattet den forrige, akkurat som den nåværende vinkelrett magnetiske opptak (PMR) erstattet tradisjonell langsgående opptak det siste tiåret. Men denne gangen kan være annerledes, sier Cain, med flere forskjellige teknikker som gir løsninger for forskjellige markeder på grunn av store forskjeller i kostnader og hastighet. "Fremtiden ser ikke nødvendig ut som fortiden, " sa han.
Totalt sett sa Kain at innen 2020 kunne vi ha 5 TB eller 6 TB 3, 5-tommers stasjoner som standard mainstream-stasjoner med opptil 20 TB-stasjoner (med seks 3, 3 TB-plater) mulig for noen høyspesialiserte applikasjoner, og som kan vokse til 50 TB-stasjoner når HAMR teknologi blir fullt moden. Det er ganske enkelt en utrolig mengde lagringsplass.
