Nhà sản xuất ổ cứng tăng mật độ, ổ 20tb

Công nghệ ổ cứng thường là một kỳ quan không được đánh giá cao. Công nghệ chip xứng đáng nhận được nhiều tín dụng hơn so với việc tạo ra thế giới hiện đại, nhưng sản xuất chất bán dẫn được chú ý hơn nhiều so với công nghệ ổ cứng. Tuy nhiên, các ổ đĩa cứng đã tiếp tục cung cấp cho chúng ta ngày càng nhiều dung lượng trong cùng một không gian trong nhiều thập kỷ, theo cùng xu hướng chung như Định luật Moore, nhưng mật độ ổ cứng không trơn tru có xu hướng phát triển rất nhanh khi công nghệ mới được giới thiệu và chậm lại cho đến khi sự đổi mới lớn tiếp theo xuất hiện

Ngay bây giờ, chúng ta mới bước vào giai đoạn chuyển tiếp. Công nghệ hiện tại, được gọi là ghi từ tính vuông góc (PMR) làm nền tảng cho hầu như tất cả các ổ đĩa cứng được tạo ra ngày nay, đang bắt đầu hết hơi. Các kỹ thuật mới như ghi từ tính hỗ trợ nhiệt (HAMR) đang được triển khai nhưng vẫn còn vài năm nữa.

Kết quả là, chúng ta đang thấy một số ổ đĩa chuyên dụng đạt được dung lượng mới, ví dụ như ổ đĩa 8TB cấp doanh nghiệp mới của Seagate và phiên bản 10TB của HGST nhưng các ổ cứng tiêu dùng cơ bản không nhanh chóng có được mật độ lớn hơn nhiều. Đã một vài năm kể từ khi tôi thực sự nhìn sâu vào công nghệ này, vì vậy gần đây tôi đã có cơ hội nói chuyện với các nhà sản xuất ổ đĩa về công nghệ và nơi mà nó đang hướng tới.

Trong nhiều năm qua, các ổ đĩa đã sử dụng quy trình PMR và ngày nay các ổ đĩa chính có mật độ không khí là 650 Gbit / sq. inch, cho phép 500GB mỗi đĩa trên ổ đĩa 2, 5 inch và 1TB mỗi đĩa trên ổ đĩa 3, 5 inch. (Hầu hết các ổ đĩa cứng có nhiều đĩa, được viết trên cả hai mặt.)

Một vài ổ đĩa đã thực hiện điều này một chút nữa, di chuyển lên tới 1, 2TB cho mỗi đĩa, cho phép 6TB trên một ổ đĩa 5 inch, 3, 5 inch; hoặc thậm chí lưu trữ các ổ đĩa 2TB bằng cách sử dụng ba đĩa 2, 5 inch, theo William Cain, phó chủ tịch công nghệ của Western Digital. Và Mark Re, phó chủ tịch cấp cao và Giám đốc công nghệ của Seagate, nói rằng ông tin rằng "vẫn còn rất nhiều dặm trong công nghệ hiện tại", sử dụng dung sai chặt chẽ hơn để cải thiện mật độ.

Ngoài ra, để đẩy mật độ trong thời gian tới, một số nhà sản xuất ổ đĩa đang chuyển sang các công nghệ mới.

Ghi âm từ tính (SMR)

Seagate đã thúc đẩy một kỹ thuật gọi là Ghi âm từ tính (SMR) trong đó các rãnh mà các ổ đĩa đi theo chồng lên nhau, giống như bệnh zona trên mái nhà. Theo Re, công nghệ này có thể cho phép tăng 25% mật độ trên không.

SMR sử dụng các đầu đọc / ghi thông thường, hoạt động giống như một ổ đĩa thông thường để đọc dữ liệu. Nhưng để viết, nó thực sự đòi hỏi phải ghi vào nhiều bản nhạc và điều này đòi hỏi ổ đĩa phải được nhóm thành các băng tần khác nhau.

Re cho biết Seagate hiện đã vận chuyển "nhiều triệu ổ đĩa" bằng cách sử dụng công nghệ SMR, bao gồm các ổ đĩa bán lẻ có thương hiệu và các ổ lưu trữ quan trọng cho doanh nghiệp. Điều này bắt đầu với ổ đĩa máy tính để bàn 5TB của công ty nhằm mục đích lưu trữ doanh nghiệp gần, nhưng giờ cũng đã chuyển sang các sản phẩm khác. Ổ đĩa 8TB mà công ty công bố gần đây có một biến thể sẽ sử dụng công nghệ SMR.

Ông nói rằng tương lai của SMR sẽ thấy các ổ đĩa máy tính xách tay được giới thiệu trong năm và ông thấy điều này chuyển từ 750GB mỗi đĩa sang 1TB mỗi đĩa và cuối cùng có thể lên tới 2TB mỗi đĩa.

Một vấn đề với SMR, Cain chỉ ra, đó là ổ đĩa phải ghi thông tin khác nhau, theo cách tuần tự hơn và để làm điều đó đòi hỏi phải thao tác kích thước dữ liệu để làm cho nó hiệu quả. Re cho biết ông đồng ý rằng có một số vấn đề trong một số khối lượng công việc, nhưng nói rằng trong 99, 9% trường hợp không có sự khác biệt hiệu suất đáng chú ý. Nói chung, ông nói, số lượng bộ nhớ cache điển hình trên ổ đĩa loại bỏ tác động. Cain lưu ý rằng có một số tiêu chuẩn mới Các lệnh khối khu vực (ZBC) cho ổ đĩa SAS và các lệnh ATA vùng (ZAC) cho các ổ đĩa SATA được thiết kế để chuẩn hóa việc sử dụng các ổ SMR.

Scott Wright, giám đốc tiếp thị sản phẩm ổ cứng doanh nghiệp của Toshiba, cho biết Toshiba đang tham gia vào các tiểu ban làm việc về tiêu chuẩn hóa các lệnh cho ổ đĩa SMR và dự kiến ​​sẽ có một tiêu chuẩn được phê chuẩn trong vài tháng tới và tin rằng nó phù hợp với các ứng dụng có nhiều chữ viết liên tiếp, chẳng hạn như lưu trữ đối tượng. Ông hy vọng sẽ thấy tất cả các nhà cung cấp cung cấp các ổ đĩa nhằm vào những người chấp nhận sớm trong năm tới hoặc lâu hơn, với việc áp dụng quy mô lớn trong nửa cuối năm 2015.

Ổ đĩa kín

Một lựa chọn khác mà chúng ta bắt đầu thấy liên quan đến các ổ đĩa kín bằng helium thay thế không khí bên trong một ổ đĩa kín khí.

Năm ngoái, HGST đã bắt đầu vận chuyển ổ đĩa 6TB cho phép nhiều đĩa hơn trong một ổ đĩa kín, có chiều cao đơn. Điều này sử dụng một công nghệ mà nó gọi là HelioSeal, trong đó các đĩa truyền động được đặt trong một ổ đĩa kín chứa đầy helium. Cain chỉ ra rằng helium, nhẹ hơn không khí, làm giảm nhiễu loạn không khí và kéo giữa các đĩa và do đó, có thể làm giảm đáng kể các yêu cầu năng lượng hoạt động. Do đó, Cain nói, đó là lý tưởng cho các môi trường sử dụng năng lượng giải thưởng và số lượng trục quay tại chỗ. (Lưu ý rằng mặc dù HGST là công ty con của WDC, nhưng nó được điều hành tách biệt với bộ phận Western Digital. Cain nói rằng trong khi Western Digital đã xem xét helium và ghi âm từ tính, nó vẫn chưa vận chuyển các ổ đĩa bằng công nghệ, mặc dù ông nói "Cả hai công nghệ đều có giá trị trong các phân khúc thị trường nhất định.")

HGST gần đây đã công bố phiên bản 8TB của ổ đĩa này được gọi là Ultrastar He8 bằng cách sử dụng các ổ PMR hiện tại, cũng như Ultrastar He10, sẽ sử dụng các kỹ thuật chứa đầy helium cũng như kỹ thuật SMR. Nó cũng cung cấp ổ đĩa 6TB tiêu chuẩn hơn, sử dụng năm đĩa 1, 2TB trong vỏ ổ đĩa truyền thống (không niêm phong).

Seagate đã chọn không sử dụng helium vào thời điểm này với Re nói rằng mặc dù nó có các ổ đĩa sử dụng công nghệ, nhưng không tin rằng đó là cách hiệu quả nhất để tăng mật độ.

Wright của Toshiba cũng có những nhận xét tương tự, nói rằng helium có thể cần thiết trong dài hạn nhưng họ tin rằng nó có thể đi đến "một vài thế hệ công nghệ tiếp theo mà không cần đến nó." Ông cho biết ngành công nghiệp có một lộ trình tiến tới sáu hoặc nhiều hơn nữa, và Toshiba hy vọng sẽ làm được điều đó.

Ghi từ hai chiều (TDMR)

Trong vài năm tiếp theo, WD quan tâm đến một kỹ thuật gọi là ghi từ tính hai chiều (TDMR), trong đó bạn có hai đầu đọc và do đó có thể có nhiều dữ liệu hơn trong cùng khu vực với các bit liền kề được kiểm tra và so sánh, mà Cain so với cách một tai nghe khử tiếng ồn xử lý tiếng ồn xung quanh. Ông nói điều này đã làm tăng thêm sự phức tạp nhưng có thể có ý nghĩa đối với một số dự án cụ thể ở một số thị trường, vì nó mở rộng công nghệ ghi âm thông thường.

Ghi từ nhiệt được hỗ trợ (HAMR)

Nhưng hầu như tất cả mọi người mà tôi đã nói đều đồng ý rằng bước nhảy lớn tiếp theo về mật độ có thể đến từ một kỹ thuật gọi là ghi từ tính hỗ trợ nhiệt (HAMR), bao gồm một chùm tia laser tạo ra một phần nhỏ của phương tiện từ tính cho phép các bit được viết và sau đó để ổn định khi chúng nguội. Các ổ đĩa như vậy có thể được đóng gói dày đặc hơn nhiều so với bất kỳ công nghệ ngày nay.

Khái niệm này không phải là mới, Sea Seagate đã chứng minh điều đó trở lại vào năm 2002 nhưng nó dường như đang tiến gần hơn.

Chẳng hạn, Re của Seagate cho biết HAMR sẽ sẵn sàng cho một số giới thiệu thương mại vào năm 2016, có thể ban đầu với các đối tác chiến lược và có khả năng trở thành một phần chung hơn của ngành công nghiệp ổ cứng vào năm 2018. Ông nói rằng lời hứa của HAMR sẽ làm khó thúc đẩy ngành công nghiệp trên "đường cong S tiếp theo" (để cải thiện mật độ) trong thập kỷ tới hoặc lâu hơn. Seagate cho biết họ hy vọng sẽ có ổ đĩa 20TB sử dụng công nghệ HAMR vào năm 2020.

Việc triển khai của Seagate sử dụng đầu dò trường gần như một đầu ghi với ánh sáng 830nm chiếu tia laser vào "các plasmon bề mặt", sau đó tập trung vào một vị trí nhỏ hơn để làm nóng vật liệu lên tới 600 độ Kelvin, tại đó một điểm có thể là một chút chuyển từ 1 sang 0 hoặc ngược lại. Khi vị trí nguội đi, bit ổn định. Toàn bộ chu trình làm nóng và làm mát diễn ra trong một nano giây, Re nói.

Cain của Western Digital nói rằng HAMR mang đến tiềm năng tăng mật độ diện tích từ ba đến năm lần nhưng sẽ tăng thêm chi phí. Ông cho biết công ty đã thử nghiệm hàng nghìn giờ đầu trong các ổ đĩa và cho biết công nghệ này đang trở nên khả thi, nhưng cho biết năm 2016 "có thể hơi tích cực", mặc dù ông cũng nghĩ rằng công nghệ có thể đi vào dòng chính vào năm 2018.

Wright của Toshiba đã hoài nghi hơn một chút, nói rằng tương lai của HAMR vẫn "chưa rõ ràng" và nói rằng trong khi mọi người đang đầu tư vào ghi âm "hỗ trợ năng lượng", ban giám khảo vẫn chưa biết khi nào nó sẽ được triển khai. Ông dự đoán nó còn ít nhất ba hoặc bốn năm nữa.

Phương tiện theo mẫu bit

Một chủ đề khác đã thu hút được sự chú ý là phương tiện truyền thông theo khuôn mẫu bit, nhưng các công ty mà tôi đã nói chuyện đều tin rằng điều này còn xa hơn nhiều. Re cho biết công nghệ này "chưa sẵn sàng cho thời nguyên thủy" và cơ sở hạ tầng cho nó chỉ là không có sẵn. Cain đồng ý rằng đó là một giải pháp "dài hạn hơn nhiều", mặc dù ông nói rằng công ty đã có các kỹ thuật như in dấu nano và tự lắp ráp trong phòng thí nghiệm. Và Wright nói rằng trong khi "khoa học đang được thực hiện", Toshiba vẫn chưa thấy "đánh chặn cụ thể" khi có thể đưa vào sản xuất hàng loạt.

Bộ nhớ flash

Một số người bên ngoài ngành công nghiệp ổ cứng đã đề xuất rằng bộ nhớ flash có thể thay thế hoàn toàn công nghệ ổ cứng, nhưng điều đó dường như không thể xảy ra. Mặc dù các ổ đĩa flash đang trở nên phổ biến, đặc biệt là trong các máy tính xách tay và là một phần của giải pháp lưu trữ theo tầng cho doanh nghiệp, flash vẫn đắt hơn nhiều so với phương tiện từ tính, đặc biệt là để lưu trữ nhiều dữ liệu không được truy cập thường xuyên. Ngoài ra, tổng công suất của các chip flash được sản xuất, mặc dù đang phát triển, gần như không đủ để thay thế phương tiện kéo sợi.

Ngay cả Toshiba, một trong hai nhà sản xuất bộ nhớ flash lớn nhất cũng đồng ý với quan điểm đó, với Wright lưu ý rằng "không có gì sẽ chạm vào phương tiện từ tính trong một thập kỷ" từ góc độ chi phí và không có đủ đèn flash NAND được sản xuất để tiếp quản thậm chí 15 phần trăm của thị trường.

Thay vào đó, tất cả các nhà sản xuất lưu trữ doanh nghiệp đều có hệ thống kết hợp một số lượng flash với ổ cứng; và về phía khách hàng, các nhà cung cấp ổ cứng đang đẩy các ổ đĩa lai kết hợp một chút đèn flash để tăng tốc với phương tiện từ tính để có thêm dung lượng.

Re cho biết Seagate đã cung cấp các ổ đĩa máy tính xách tay có các tính năng như vậy (mà nó gọi là SSHD cho các ổ đĩa cứng trạng thái rắn) với các ổ đĩa máy tính để bàn hiện nay. Western Digital có một dòng tương tự với dòng WD Black ², với Cain nói rằng các ổ đĩa lai cung cấp "giá trị thực".

Một điều nổi bật là có thể không có một công nghệ nào tiếp quản và tương lai có thể có chỗ cho tất cả các loại giải pháp lưu trữ từ đèn flash tinh khiết, được kết nối trực tiếp qua xe buýt hoặc gắn dưới dạng SSD; cho đến thông thường, bệnh zona và HAMR, tất cả trên thị trường cùng một lúc.

Nhìn chung, công nghệ ổ cứng đã chuyển từ công nghệ này sang công nghệ khác bằng công nghệ mới thay thế công nghệ trước đó, giống như bản ghi từ tính vuông góc hiện tại (PMR) thay thế cho bản ghi theo chiều dọc truyền thống trong thập kỷ qua. Nhưng lần này có thể khác, Cain nói, với nhiều kỹ thuật khác nhau cung cấp giải pháp cho các thị trường khác nhau vì sự khác biệt lớn về chi phí và tốc độ. "Tương lai không cần thiết giống như quá khứ", ông nói.

Nhìn chung, Cain nói rằng vào năm 2020, chúng ta có thể có các ổ đĩa 3, 5 inch 5TB hoặc 6TB như các ổ đĩa chính tiêu chuẩn với ổ đĩa lên đến 20TB (với sáu đĩa 3, 3TB) có thể cho một số ứng dụng chuyên dụng cao và có thể tăng lên 50TB khi HAMR công nghệ hoàn toàn trưởng thành. Đó đơn giản là một lượng lưu trữ đáng kinh ngạc.