Tvorci tvrdog diska povećavaju gustoću, pogon od 20 tb

Tehnologija tvrdog diska često je čudno podcjenjivanje. Čipska tehnologija zaslužuje više zasluga nego što stvara za suvremeni svijet, ali proizvodnja poluvodiča dobiva puno više pozornosti od tehnologije tvrdog diska. Ipak tvrdi diskovi desetljećima nam nastavljaju pružati sve veći kapacitet na istom prostoru, slijedeći približno isti opći trend kao Mooreov zakon, ali ne tako glatko - gustoća tvrdog diska raste vrlo brzo kad se uvede nova tehnologija i usporite dok ne dođe do sljedeće velike inovacije.

Upravo ulazimo u fazu tranzicije. Trenutna tehnologija, poznata kao perpendikularni magnetski snimak (PMR) koji podupire gotovo sve tvrde diskove izrađene danas, počinje nestajati bez pare. Nove su tehnike poput magnetskog snimanja pomoću topline (HAMR) u tijeku, ali još su nekoliko godina.

Kao rezultat, vidimo da neki specijalizirani pogoni dostižu nove kapacitete - na primjer, Seagate-ov novi pogon 8-bitne poslovne klase i HGST-ova verzija od 10 TB - ali osnovni hard diskovi potrošača nisu tako brzi da dobiju toliko veću gustoću. Prošlo je nekoliko godina od kada sam zaista duboko pogledao ovu tehnologiju, pa sam nedavno iskoristio priliku da s proizvođačima pogona razgovaram o tehnologiji i kamo ona kreće.

Posljednjih nekoliko godina pogoni su se koristili PMR postupkom, a danas glavni glavni pogoni imaju zračnu gustoću od 650 Gbit / sq. inča, što omogućuje 500 GB po ploči na 2, 5-inčnom disku i 1TB po ploči na 3, 5-inčnom disku. (Većina tvrdih diskova ima više ploča koje su napisane s obje strane.)

Nekoliko diskova je ovo uzelo malo dalje, krećući se do 1, 2TB po ploči, što omogućava 6TB na petosloj, 3, 5-inčnom pogonu; ili čak arhivskih 2TB pogona pomoću tri 2, 5-inčne ploče, rekao je William Cain, potpredsjednik tehnologije za Western Digital. I Mark Re, Seagateov stariji potpredsjednik i glavni tehnološki direktor, kaže da vjeruje da "ima još mnogo prijeđenih kilometara u trenutnoj tehnologiji", koristeći čvršće tolerancije za poboljšanje gustoće.

Pored toga, kako bi se u bliskom roku pojačala gustoća, brojni proizvođači pogona okreću se novim tehnologijama.

Magnetsko snimanje u kratkom krugu (SMR)

Seagate je gurnuo tehniku ​​nazvanu Shedled Magnetic Record (SMR) u kojoj se tragovi koje glave pogona slijede preklapaju, poput krova na krovu. Prema Re-u, ova tehnologija može omogućiti porast zračne gustoće za 25 posto.

SMR koristi uobičajene glave za čitanje / pisanje, koje djeluju poput uobičajenog pogona za čitanje podataka. Ali za pisanje je potrebno zapravo pisanje u više pjesama, a za to je potrebno pogon grupirati u različite pojaseve.

Re kaže da je Seagate sada isporučio "mnogo milijuna pogona" koristeći SMR tehnologiju, uključujući markirane maloprodajne pogone i bliske poslovne kritične pogone. Sve je počelo s 5-metarskim pogonom tvrtke usmjerenim na skoro usklađivanje poslovnog prostora, ali sada je prešlo i na ostale proizvode. Pogon 8TB koji je tvrtka nedavno objavila ima varijantu koja će koristiti SMR tehnologiju.

Kaže da bi budućnost SMR-a trebala vidjeti pogone prijenosnih računala uvedene u roku od godinu dana, a vidi kako se to kreće od 750 GB po ploči do 1 TB po pladnju, a možda na kraju i do 2TB po pladnju.

Jedan problem s SMR-om, istaknuo je Cain, jest taj što disk mora pisati informacije drugačije, na više slijeda, a za to je potrebno manipulirati veličinom podataka kako bi je učinio efikasnom. Re je rekao da se složio da postoje problemi s nekim opterećenjima, ali rekao je da u 99, 9 posto slučajeva nema značajne razlike u performansama. Općenito, rekao je, tipične količine predmemorije na pogonu uklanjaju utjecaj. Cain je napomenuo da postoje neki novi standardi - zonski blok naredbe (ZBC) za SAS pogon i zonu ATA naredbe (ZAC) za SATA pogone dizajnirani da standardiziraju uporabu SMR pogona.

Scott Wright, direktor Toshibinog poduzeća za marketing tvrdog diska, rekao je da Toshiba sudjeluje u pododborima koji rade na standardizaciji naredbi za SMR pogone i da očekuje ratificirani standard u sljedećih nekoliko mjeseci i vjeruje da je to dobro mjesto za aplikacije s puno uzastopnog pisanja, poput pohrane predmeta. Očekuje da će svi dobavljači koji nude pogone namijenjene ranim posvojiteljima tijekom iduće godine ili slično, s opsežnim usvajanjem u drugoj polovici 2015. godine.

Zaptiveni pogoni

Druga mogućnost koju počinjemo vidjeti uključuje zatvorene pogone s helijem koji zamjenjuje zrak unutar nepropusnog pogona.

Prošle godine HGST je počeo isporučivati ​​pogon od 6 TB koji omogućava više pladnjeva u zaptivenom pogonu s jednom visinom. Za to se koristi tehnologija koju naziva HelioSeal, a kod koje su ploče pogona zatvorene u zaptiveni pogon ispunjen helijem. Cain ističe da helij, lakši od zraka, smanjuje turbulenciju zraka i povlačenje između ploča i, kao rezultat, može značajno smanjiti potrebe za aktivnom snagom. Stoga je, kaže Cain, idealan za okruženja u kojima je izvršena nagrada i broj vretena na mjestu. (Imajte na umu da je HGST podružnica WDC-a, a radi odvojeno od Western Digital divizije. Cain kaže da iako je Western Digital pregledao helij i štitio magnetsko snimanje, još nije isporučio pogone ni sa jednom od ovih tehnologija, premda je rekao "obje tehnologije imaju vrijednost u određenim tržišnim segmentima.")

HGST je nedavno najavio 8TB verziju ovog pogona nazvanog Ultrastar He8 koristeći trenutne PMR pogone, kao i Ultrastar He10, koji će koristiti tehnike ispunjene helijem, kao i tehniku ​​šindre (SMR). Također nudi standardniji 6TB pogon, koji koristi pet 1, 2 TB pladnjeva u tradicionalnom kućištu (bez brtve).

Seagate je u ovom trenutku odlučio da ne koristi helij, a Re je rekao da iako ima pogone koji koriste tehnologiju, nije uvjeren da je to najučinkovitiji način za povećanje gustoće.

Toshibin Wright imao je slične komentare, rekavši da je helij možda dugoročno potreban, ali da vjeruje da bez njega može doći do sljedećih "nekoliko generacija tehnologije". Rekao je da industrija ima plan puta koji napreduje na šest ili više pladnjeva, a Toshiba očekuje da će to učiniti.

Dvodimenzionalno magnetsko snimanje (TDMR)

Tijekom sljedećih nekoliko godina, WD se zanima za tehniku ​​zvanu dvodimenzionalni magnetski zapis (TDMR), u kojoj imate dvije očitane glave i na taj način možete imati više podataka u istom području sa susjednim bitovima koji se ispituju i uspoređuju, a koje Cain u usporedbi s načinom na koji se slušalice za uklanjanje buke bave ambijentalnom bukom. Rekao je da to dodaje složenost, ali može imati smisla za neke specifične projekte na nekim tržištima, jer proširuje konvencionalnu tehnologiju snimanja.

Toplinski potpomognuto magnetsko snimanje (HAMR)

Ali gotovo svi s kojima sam razgovarao slažu se da će sljedeći veliki skok gustoće vjerojatno poticati iz tehnike poznate kao magnetsko snimanje potpomognuto toplinom (HAMR), koja uključuje lasersko generiranu zraku koja zagrijava mali dio magnetskog medija koji omogućuje bitove pisati i onda biti stabilni kad se ohlade. Takvi bi pogoni mogli biti puno gušće upakirani od bilo koje današnje tehnologije.

Koncept nije nov - Seagate ga je pokazao još 2002. godine - ali čini se da se približava.

Primjerice, Seagate's Re rekao je da bi HAMR trebao biti spreman za neke komercijalne prezentacije u 2016., vjerojatno u početku sa strateškim partnerima, a vjerojatno će postati opći dio industrije tvrdog diska do 2018. Rekao je da obećanje HAMR-a treba staviti teško pokrenite industriju na "sljedećoj S krivulji" (za poboljšanja gustoće) za naredno desetljeće ili tako nešto. Seagate je izjavio kako se nada da će imati pogon od 20 TB koristeći HAMR tehnologiju do 2020. godine.

Provedba Seagatea koristi pretvarač blizu polja kao glavu za pisanje s laserskim sjajem 830nm svjetla na "površinskim plazmonama", koji se zatim fokusiraju na manje mjesto za zagrijavanje materijala do 600 stupnjeva Kelvina, a u tom trenutku malo se može prebačen s 1 na 0 ili obrnuto. Jednom kada se lokacija ohladi, bit će stabilna. Cijeli ciklus grijanja i hlađenja odvija se u nanosekundi, rekao je Re.

Cain Western Digital's kaže da HAMR nudi potencijal za povećanje gustoće prostora tri do pet puta, ali će povećati troškove. Kazao je da tvrtka ima testove s tisućama sati žive glave u pogonima i rekao da je tehnologija postala izvediva, no rekao je da je 2016. "možda malo agresivna", iako je i on mislio da bi tehnologija mogla ući u mainstream do 2018. godine.

Toshibin Wright bio je malo skeptičniji, rekavši da je budućnost HAMR-a "još uvijek pomalo nejasna", te rekao da, iako svi ulažu u snimanje "energetski potpomognutim", žiri još uvijek nije siguran kada će biti raspoređen. Predviđao je da će mu biti najmanje tri ili četiri godine.

Mediji s malim uzorkom

Još jedna tema koja je privukla određenu pažnju su mediji s uzorkom, ali tvrtke s kojima sam razgovarao vjeruju da je ovo mnogo dalje. Re je rekao da ova tehnologija "nije spremna za prvo vrijeme" i da infrastruktura za nju jednostavno nije dostupna. Cain se složio da je to "puno dugoročnije" rješenje, iako je rekao da tvrtka ima tehnike poput nano-utiskivanja i samo-sastavljanja u laboratorijima. I Wright je rekao da, dok se "znanost radi", Toshiba još ne vidi "specifični presretač" kada bi mogao ući u masovnu proizvodnju.

Brza memorija

Neki ljudi izvan industrije tvrdog diska sugeriraju da bi flash memorija mogla u potpunosti zamijeniti tehnologiju tvrdog diska, ali to se čini malo vjerojatnim. Iako bljeskalice dobivaju na popularnosti, posebno u prijenosnim računalima i kao dio višeslojnog rješenja za pohranu u poduzeću, flash ostaje puno skuplji od magnetskih medija, posebno za pohranu puno podataka kojima se ne pristupa često. Osim toga, ukupni kapacitet proizvedenih flash čipova, iako raste, nije ni približno dovoljan da zamijeni sredstva za predenje.

Čak se i Toshiba, koji je jedan od dva najveća proizvođača flash memorije, složio s tom perspektivom, s Wrightom primijetivši da "ništa neće dirati magnetske medije za desetljeće" iz perspektive troškova i da nema dovoljno NAND bljeskalica proizvedenih za preuzimanje čak 15 posto tržišta.

Umjesto toga, svi proizvođači skladišta poduzeća imaju sustave koji kombiniraju određenu količinu bljeskalice s tvrdim diskovima; a na strani klijenta dobavljači tvrdog diska guraju hibridne pogone koji kombiniraju malo bljeskalice za brzinu s magnetskim medijima za veći kapacitet.

Rekao je da Seagate nudi pogone prijenosnih računala koje takve značajke (koje naziva SSHD-ove za SSD-ove za SSD-ove) s desktop diskovima sada slijede. Western Digital ima sličnu liniju sa WD Black ² linijom, a Cain kaže da hibridni pogoni nude "stvarnu vrijednost".

Ono što se posebno ističe jest da možda ne postoji nijedna tehnologija koja preuzima vlast i da u budućnosti možda ima mjesta za sve vrste rješenja za pohranu - od čistog bljeska, bilo spojenog izravno preko sabirnice ili pričvršćenog kao SSD; konvencionalne, šindre i HAMR - i sve to na tržištu istovremeno.

Općenito, tehnologija tvrdog diska prelazi s jedne na drugu tehnologiju s novom tehnologijom koja zamjenjuje prethodnu, baš kao što je trenutni okomiti magnetski zapis (PMR) zamijenio tradicionalno uzdužno snimanje u posljednjem desetljeću. Ali ovo je vrijeme možda drugačije, kaže Cain, s više različitih tehnika pružanja rješenja za različita tržišta zbog velikih razlika u cijeni i brzini. "Budućnost ne mora izgledati kao prošlost", rekao je.

Sveukupno, Cain je rekao da bismo do 2020. mogli imati 5TB ili 6TB 3, 5-inčne pogone kao standardni glavni tok pogona do 20TB (sa šest 3, 3TB ploča) koji su mogući za neke visoko specijalizirane aplikacije, a to bi moglo prerasti do 50TB pogona kada HAMR tehnologija postaje potpuno zrela. To je jednostavno nevjerojatna količina prostora za pohranu.