Очите на твърдия диск увеличават плътността, 20tb диск

Технологията на твърдия диск често е недооценено чудо. Технологията за чипове заслужава повече кредит, отколкото получава за създаването на съвременния свят, но производството на полупроводници получава много повече внимание от технологията на твърдия диск. И все пак твърдите дискове продължават да ни дават все повече и повече капацитет в същото пространство от десетилетия, следвайки приблизително същата обща тенденция като Закона на Мур, но не толкова гладко - плътността на твърдия диск има тенденция да расте много бързо, когато се въведе нова технология, и забавете, докато не настъпи следващата голяма иновация

Точно сега влизаме в преходната фаза. Настоящата технология, известна като перпендикуларен магнитен запис (PMR), в основата на който са направени почти всички твърди дискове, направени днес, започва да изтича. Нови техники като магнитния запис с помощта на топлина (HAMR) са на път, но все още са на няколко години.

В резултат на това виждаме, че някои специализирани дискове достигат нови мощности - например новото устройство за бизнес класа на Seagate 8TB и версията на HGST 10TB - но основните твърди дискове на потребителите не са толкова бързи, за да получат толкова по-голяма плътност. Изминаха няколко години, откакто наистина погледнах дълбоко тази технология, така че използвах възможността наскоро да поговоря с производителите на дискове за технологията и накъде се насочва.

През последните няколко години дисковете използват процеса PMR, а днес главните задвижвания имат въздушна плътност от 650 Gbit / sq. инч, което позволява 500GB на чиния на 2, 5-инчово устройство и 1TB на чиния на 3, 5-инчово устройство. (Повечето твърди дискове имат множество платки, които са написани от двете страни.)

Няколко дискове взеха това малко по-далеч, като достигнаха до 1.2TB на чиния, което позволява 6TB на 5-платно, 3, 5-инчово устройство; или дори архивни 2TB дискове, използващи три 2, 5-инчови платки, според Уилям Кейн, вицепрезидент на технологията за Western Digital. И Марк Ре, старши вицепрезидент на Seagate и главен технологичен директор, казва, че смята, че "все още има голям пробег в съвременните технологии", използвайки по-строги отклонения за подобряване на плътността.

Отвъд това, за да постигнат плътност в близко бъдеще, редица производители на задвижвания се обръщат към новите технологии.

Магнитно записване в шибър (SMR)

Seagate избута техника, наречена Shedled Magnetic Record (SMR), при която песните, които главите на задвижването следват, се припокриват, нещо като херпес зостер на покрив. Според Re тази технология може да позволи увеличаване на въздуха с 25 процента.

SMR използва конвенционални глави за четене / запис, които работят точно като конвенционален диск за четене на данните. Но за писането, всъщност се изисква записване на няколко песни и това изисква устройството да бъде групирано в различни ленти.

Re казва, че Seagate вече е доставила "много милиони дискове", използвайки SMR технология, включително маркови дискове и близки до най-критичните за бизнеса устройства за съхранение. Това започна с 5TB настолния диск на компанията, насочен към близко разположение на предприятието за съхранение, но сега се премести и на други продукти. 8TB задвижването, което компанията наскоро обяви, има вариант, който ще използва SMR технология.

Той казва, че бъдещето на SMR трябва да вижда преносимите дискове, въведени в рамките на годината, и вижда това да се движи от 750GB на платка до 1TB на блюдо и може би в крайна сметка до 2TB на блюдо.

Един от проблемите с SMR, посочи Каин, е, че устройството трябва да записва информация по различен начин, по по-последователен начин, а за това е необходимо да се манипулира размерът на данните, за да бъде ефективна. Re каза, че се съгласява, че има проблеми с някои натоварвания, но каза, че в 99, 9 процента от случаите няма забележима разлика в резултатите. Като цяло, каза той, типичните количества кеш на устройството премахват въздействието. Кейн отбеляза, че има някои нови стандарти - командни зони на зони (ZBC) за SAS устройство и ATA команди (ZAC) за SATA устройства, предназначени да стандартизират използването на SMR устройства.

Скот Райт, мениджърът за маркетинг на хардуерни продукти на Toshiba, заяви, че Toshiba участва в подкомитетите, работещи по стандартизацията на командите за SMR дискове, и очаква ратифициран стандарт в следващите няколко месеца и смята, че е подходящ за приложения с много последователни писания, като например съхранение на обекти. Той очаква да види всички доставчици, които предлагат дискове, насочени към ранните осиновители през следващата година или повече, с широкомащабно приемане през втората половина на 2015 г.

Запечатани устройства

Друга опция, която започваме да виждаме, включва запечатани устройства с хелий, заместващ въздуха вътре в херметично задвижване.

Миналата година HGST започна да доставя 6TB устройство, което позволява повече плаки в запечатан диск с една височина. При това се използва технология, която нарича HelioSeal, при която платките за задвижване са затворени в запечатан диск, напълнен с хелий. Каин посочва, че хелият, който е по-лек от въздуха, намалява въздушната турбулентност и влачене между чиниите и в резултат може значително да намали изискванията за активна мощност. По този начин, казва Каин, той е идеален за среди, които печелят потребление на енергия и броя на вретената. (Имайте предвид, че докато HGST е филиал на WDC, той се управлява отделно от Western Digital подразделението. Каин казва, че макар Western Digital да е гледал хелия и да е с магнитни записи, той все още не е доставил дискове с нито една технология, въпреки че той каза "и двете технологии имат стойност в определени пазарни сегменти.")

Наскоро HGST анонсира 8TB версия на този диск, наречен Ultrastar He8, използвайки текущите PMR задвижвания, както и Ultrastar He10, който ще използва техниките, напълнени с хелий, както и техниката на херпес (SMR). Той предлага и по-стандартно 6TB устройство, което използва пет 1.2TB пластини в традиционно (не запечатано) устройство за задвижване.

Сигейт реши да не използва хелий в този момент, като Re каза, че макар да има устройства, които използват технологията, не е убеден, че това е най-ефективният начин за увеличаване на плътността.

Райт на Toshiba имаше подобни коментари, казвайки, че хелият може да е необходим в дългосрочен план, но че вярва, че може да стигне до следващите "няколко поколения технологии без него". Той каза, че индустрията има пътна карта, която напредва до шест или повече чинии и Toshiba очаква да направи това.

Двуизмерен магнитен запис (TDMR)

През следващите няколко години WD се интересува от техника, наречена двуизмерен магнитен запис (TDMR), при която имате две глави за четене и по този начин може да имате повече данни в същата област със съседни битове, които се изследват и сравняват, което Каин в сравнение с начина, по който шумозаглушаващите слушалки се справят с околния шум. Той каза, че това добавя сложност, но може да има смисъл за някои конкретни проекти на някои пазари, тъй като разширява конвенционалната технология за запис.

Магнитно записване с помощта на топлина (HAMR)

Но почти всеки, с когото разговарях, е съгласен, че следващият голям скок на плътността вероятно ще дойде от техника, известна като магнитно запис с помощта на топлина (HAMR), която включва лазерно генериран лъч, загряващ малка част от магнитната среда, позволяваща битове да да бъдат написани и след това да са стабилни, когато изстинат. Такива дискове могат да бъдат много по-плътно опаковани от всички съвременни технологии.

Концепцията не е нова - Seagate го демонстрира още през 2002 г., но изглежда се доближава.

Например, Seagate's Re каза, че HAMR трябва да е готов за някои търговски представяния през 2016 г., вероятно първоначално със стратегически партньори и вероятно ще стане по-обща част от индустрията на твърдите дискове до 2018 г. Той каза, че обещанието на HAMR трябва да постави трудното задвижвайте индустрията по "следващата S-крива" (за подобряване на плътността) за следващото десетилетие. Seagate заяви, че се надява да има 20TB задвижване, използвайки HAMR технология до 2020 г.

Реализацията на Seagate използва преобразувател в близост до полето като записваща глава с лазерна блестяща 830nm светлина върху "повърхностните плазмони", която след това е фокусирана върху по-малко място за нагряване на материала до 600 градуса Келвин, в който момент може да бъде малко превключен от 1 към 0 или обратно. След като местоположението се охлади, битът е стабилен. Целият цикъл на отопление и охлаждане се извършва в наносекунда, каза Re.

Cain на Western Digital казва, че HAMR предлага потенциал за увеличаване на плътността на ареала три до пет пъти, но ще увеличи разходите. Той каза, че компанията има тестове с хиляди часове живи глави в дискове и каза, че технологията става осъществима, но каза, че 2016 г. „може да е малко агресивна“, въпреки че той също смята, че технологията може да навлезе в мейнстрийма до 2018 г.

Райтът на Toshiba беше малко по-скептичен, като каза, че бъдещето на HAMR е "все още някак неясно" и каза, че макар всички да инвестират в запис с "енергийно подпомагане", журито все още не е ясно кога ще бъде разположено. Той предрече, че е минало поне три-четири години.

Медия с битов шаблон

Друга тема, която привлече известно внимание, са медиите с малко шаблони, но компаниите, с които разговарях, смятат, че това е много по-далеч. Re каза, че тази технология "не е готова за първоначално време" и че инфраструктурата за нея просто не е налична. Кейн се съгласи, че това е "много по-дългосрочно" решение, въпреки че каза, че компанията има техники като нано-отпечатване и самосглобяване в лабораториите. И Райт каза, че докато "науката се изпълнява", Toshiba все още не вижда "специфичен прихващане", когато може да влезе в масово производство.

Флаш памет

Някои хора извън индустрията на твърдите дискове предполагат, че флаш паметта може да замести изцяло технологията на твърдия диск, но това изглежда малко вероятно. Докато флаш дисковете набират все по-голяма популярност, особено в преносимите компютри и като част от многостепенно решение за съхранение в предприятието, флашът остава много по-скъп от магнитните носители, особено за съхраняване на много данни, до които не се достига често. Освен това, общият капацитет на произведените флаш чипове, макар и нарастващи, не е почти достатъчен, за да замести въртящите се носители.

Дори Toshiba, който е един от двамата най-големи производители на флаш памет, се съгласи с тази перспектива, като Райт отбелязва, че "нищо няма да докосне магнитни носители за десетилетие" от гледна точка на разходите и че няма достатъчно NAND светкавица, произведена, за да поеме дори 15 процента от пазара.

Вместо това всички производители на корпоративно съхранение имат системи, които комбинират известно количество флаш с твърди дискове; и от страна на клиента, продавачите на твърд диск натискат хибридни дискове, които комбинират малко светкавица за скорост с магнитни носители за повече капацитет.

Re каза, че Seagate предлага преносими устройства, чиито функции (които тя нарича SSHD за твърди твърди дискове) с настолни устройства сега следват. Western Digital има подобна линия със своята линия WD Black ², като Каин казва, че хибридните дискове предлагат "реална стойност".

Едно нещо, което се откроява е, че може да няма една технология, която да поеме и че бъдещето може да има място за всякакви решения за съхранение - от чиста светкавица, свързана директно през шина или прикрепена като SSD; до конвенционални, херпес зостер и HAMR - всички на пазара едновременно.

Като цяло, технологията на твърдия диск се премести от една технология на друга с новата технология, заместваща предишната, точно както сегашният перпендикулярен магнитен запис (PMR) замени традиционния надлъжен запис през последното десетилетие. Но този път може да е различен, казва Каин, с множество различни техники, осигуряващи решения за различни пазари поради големите разлики в цената и скоростта. "Бъдещето не е необходимо да изглежда като миналото", каза той.

Като цяло, Каин каза, че до 2020 г. бихме могли да имаме 5-инчови или 6TB 3, 5-инчови устройства като стандартни основни устройства с до 20TB дискове (с шест 3.3TB платки), възможни за някои високоспециализирани приложения, и това може да нарасне до 50TB дискове, когато HAMR технологията става напълно зряла. Това е просто невероятно количество съхранение.