Harddiskproducenter øgede densitet, 20 tb drev

Harddisk-teknologi er ofte et undervurderet vidunder. Chip-teknologi fortjener mere kredit, end det får for at skabe den moderne verden, men halvlederproduktion får langt mere opmærksomhed end harddisk-teknologi. Alligevel har harddiske fortsat med at give os mere og mere kapacitet i det samme rum i årtier, efter omtrent den samme generelle tendens som Moore's Law, men ikke så glat - harddiskdensitet har en tendens til at vokse meget hurtigt, når en ny teknologi introduceres, og sænk, indtil den næste store innovation kommer med.

Lige nu er vi lige på vej ind i overgangsfasen. Den nuværende teknologi, kendt som vinkelret magnetisk optagelse (PMR), der ligger til grund for stort set alle de harddiske, der er lavet i dag, begynder at løbe tør for damp. Nye teknikker såsom varmeassisteret magnetisk optagelse (HAMR) er på vej, men stadig et par år fri.

Som et resultat ser vi, at nogle specialiserede drev når nye kapaciteter - for eksempel Seagates nye 8TB forretningsklasse-drev og HGSTs 10TB-version - men de grundlæggende forbrugsharddiske er ikke så hurtige til at få så meget mere densitet. Det er et par år siden, at jeg virkelig kiggede dybt på denne teknologi, så jeg benyttede lejligheden for nylig til at tale med drevproducenterne om teknologien, og hvor den skal hen.

I de sidste flere år har drev anvendt PMR-processen, og i dag har mainstream-drev en luftdensitet på 650 Gbit / sq. tommer, der tillader 500 GB pr. fad på et 2, 5-tommers drev og 1 TB pr. fad på et 3, 5-tommers drev. (De fleste harddiske har flere plader, der er skrevet på begge sider.)

Et par drev har taget dette lidt videre og bevæget sig op til 1, 2 TB pr. Fad, hvilket giver mulighed for 6 TB på et fem-tallerken 3, 5-tommers drev; eller endda arkiv 2TB-drev ved hjælp af tre 2, 5-tommers plader, ifølge William Cain, vicepræsident for teknologi til Western Digital. Og Mark Re, Seagates senior vicepræsident og Chief Technology Officer, siger, at han mener, "der er stadig meget kilometertal i den nuværende teknologi, " ved hjælp af strammere tolerancer for at forbedre densiteten.

Ud over dette, for at skubbe densitet på kort sigt, henvender sig et antal drevproducenter til nye teknologier.

Shingled magnetisk optagelse (SMR)

Seagate har skubbet en teknik kaldet Shingled Magnetic Recording (SMR), hvor sporene, som drivhovederne følger, overlapper hinanden, slags lignende helvedesild på et tag. Ifølge Re kan denne teknologi give mulighed for en 25 procents boost i lufttætheden.

SMR bruger konventionelle læse / skrivehoveder, der fungerer som et konventionelt drev til læsning af data. Men for at skrive, kræver det faktisk at skrive til flere numre, og dette kræver, at drevet grupperes i forskellige bånd.

Re siger, at Seagate nu har afsendt "mange millioner drev" ved hjælp af SMR-teknologi, herunder branded retail-drev og næsten line forretningskritiske lagringsdrev. Dette begyndte med virksomhedens 5TB desktop-drev, der var rettet mod næsten linje-lagring af virksomheder, men er nu også flyttet til andre produkter. 8TB-drevet, som virksomheden for nylig har annonceret, har en variant, der bruger SMR-teknologi.

Han siger, at SMR's fremtid bør se, at notebook-drev blev introduceret i løbet af året, og han ser, at dette går fra 750 GB pr. Fad til 1 TB pr. Fad og måske til sidst så meget som 2 TB pr. Fad.

Ét problem med SMR, påpegede Cain, er, at drevet skal skrive oplysninger forskelligt, på en mere sekventiel måde, og at gøre det kræver manipulering af datastørrelsen for at gøre dem effektive. Re sagde, at han var enig i, at der var problemer i nogle arbejdsmængder, men sagde, at der i 99, 9 procent af tilfældene ikke var nogen markant ydelsesforskel. Generelt, sagde han, typiske mængder cache på drevet fjerner virkningen. Kain bemærkede, at der er nogle nye standarder - zoneblokkommandoer (ZBC) til SAS-drev og zone-ATA-kommandoer (ZAC) til SATA-drev designet til at standardisere brugen af ​​SMR-drev.

Scott Wright, Toshibas virksomhed HDD produktmarkedsføringschef, sagde Toshiba deltager i underudvalgene, der arbejder med standardisering af kommandoer til SMR-drev og forventede en ratificeret standard i de næste par måneder og mener, at det er en god pasform til applikationer med masser af sekventiel skrivning, såsom objektopbevaring. Han forventer at se alle de leverandører, der tilbyder drev rettet mod tidlige adoptører i løbet af det næste år eller deromkring med storstilet vedtagelse i anden halvdel af 2015.

Forseglede drev

En anden mulighed, vi begynder at se, involverer forseglede drev med helium, der erstatter luft inde i et lufttæt drev.

Sidste år begyndte HGST at sende et 6TB-drev, der giver mulighed for flere plader i et forseglet drev med en højde. Denne bruger en teknologi, den kalder HelioSeal, hvor drevpladerne er lukket i et forseglet drev fyldt med helium. Kain påpeger, at helium, der er lettere end luft, reducerer luftturbulens og træk mellem pladerne og som et resultat kan reducere det aktive effektbehov betydeligt. Kain siger således, at det er ideelt til miljøer, der giver strømforbrug og antallet af spindler på plads. (Bemærk, at selvom HGST er et datterselskab af WDC, køres det adskilt fra Western Digital-divisionen. Kain siger, at selvom Western Digital har set på helium og shingled magnetisk optagelse, har den endnu ikke sendt drev med nogen teknologi, skønt han sagde "begge teknologier har værdi i visse markedssegmenter.")

HGST annoncerede for nylig en 8TB-version af dette drev kaldet Ultrastar He8 ved hjælp af de aktuelle PMR-drev samt Ultrastar He10, der vil bruge helium-fyldte teknikker såvel som shingled (SMR) teknik. Det tilbyder også et mere standard 6TB-drev, der bruger fem 1, 2TB-plader i et traditionelt (ikke-forseglet) drevindkapsel.

Seagate har valgt ikke at bruge helium på dette tidspunkt med Re og sagde, at selvom det har drev, der bruger teknologien, er det ikke overbevist om, at det er den mest effektive måde at øge densiteten på.

Toshibas Wright havde lignende kommentarer og sagde, at helium kan være nødvendigt på lang sigt, men at det mener, at det kan komme til de næste "flere generationer af teknologi uden det." Han sagde, at industrien har en køreplan, der går videre til seks eller flere plader, og Toshiba forventer at gøre det.

To-dimensionel magnetisk optagelse (TDMR)

I løbet af de næste par år er WD interesseret i en teknik kaldet todimensionel magnetisk optagelse (TDMR), hvor du har to læsehoveder og dermed kan have flere data i det samme område med tilstødende bits, der undersøges og sammenlignes, hvilket Kain sammenlignet med den måde et støjdæmpende headset håndterer omgivelsesstøj på. Han sagde, at dette tilføjede kompleksitet, men muligvis giver mening for nogle specifikke projekter på nogle markeder, da det udvider konventionel optagelsesteknologi.

Varmeassisteret magnetisk optagelse (HAMR)

Men næsten alle, jeg har talt med, er enige om, at det næste store hoppe i densitet kommer sandsynligvis fra en teknik, der er kendt som varmeassisteret magnetisk optagelse (HAMR), som involverer en lasergenereret stråle, der opvarmer en lille del af magnetiske medier, så bits skrives og derefter være stabil når de køler ned. Sådanne drev kan være meget tættere pakket end nogen af ​​nutidens teknologier.

Konceptet er ikke nyt - Seagate demonstrerede det tilbage i 2002 - men det ser ud til at komme nærmere.

Seagate's Re sagde for eksempel, at HAMR skulle være klar til nogle kommercielle introduktioner i 2016, sandsynligvis oprindeligt med strategiske partnere, og sandsynligvis vil blive en mere generel del af harddiskindustrien i 2018. Han sagde, at løftet fra HAMR skulle lægge det hårde drive industrien på den "næste S-kurve" (for forbedring af densitet) i det næste årti. Seagate har sagt, at det håber at have et 20TB-drev ved hjælp af HAMR-teknologi inden 2020.

Seagates implementering bruger en nærfelt-transducer som et skrivehoved med et laser, der skinner 830nm lys på "overfladeplasmerne", som derefter er fokuseret på et mindre sted for at varme materialet op til 600 grader Kelvin, på hvilket tidspunkt en smule kan være skiftet fra en 1 til en 0 eller omvendt. Når placeringen er kølet af, er biten stabil. Hele opvarmnings- og afkølingscyklussen finder sted i et nanosekund, sagde Re.

Western Digital's Kain siger, at HAMR tilbyder potentialet til at øge arealtætheden tre til fem gange, men vil tilføje omkostninger. Han sagde, at virksomheden har test med tusinder af timers live hoveder i drev og sagde, at teknologien bliver muligt, men sagde, at 2016 "måske er lidt aggressiv, " selvom han også troede, at teknologien kunne komme ind i mainstream inden 2018.

Toshibas Wright var lidt mere skeptisk og sagde, at HAMRs fremtid var "stadig noget uklar", og sagde, at selvom alle investerer i "energiassisteret" -optagelse, er juryen stadig ude om, hvornår den vil blive indsat. Han forudsagde, at det var mindst tre eller fire år væk.

Bitmønstrede medier

Et andet emne, der har fået nogen opmærksomhed, er bitmønstrede medier, men de virksomheder, jeg har talt med, mener, at dette er langt længere væk. Re sagde, at denne teknologi er "ikke klar til primetime", og at infrastrukturen til den bare ikke er tilgængelig. Kain var enig i, at det var en "meget længerevarende" løsning, selvom han sagde, at virksomheden havde teknikker som nano-imprinting og selvsamling i laboratorierne. Og Wright sagde, at mens "videnskaben er ved at blive gjort", ser Toshiba endnu ikke et "specifikt opsnit", når det kunne komme ind i masseproduktion.

Glimtvis erindring

Nogle mennesker uden for harddiskindustrien har antydet, at flashhukommelse kan erstatte harddiskteknologien helt, men det synes usandsynligt. Mens flashdrev vinder popularitet, især i bærbare computere og som en del af en lagret oplagringsløsning på virksomheden, forbliver flash meget dyrere end magnetiske medier, især til opbevaring af masser af data, der ikke fås adgang til ofte. Desuden er den samlede kapacitet af de producerede flashchips, selvom de vokser, ikke næsten nok til at erstatte spindemedier.

Selv Toshiba, som er en af ​​de to største flashhukommelsesproducenter, var enig i dette perspektiv, og Wright bemærkede, at "intet vil røre magnetiske medier i et årti" fra et omkostningsperspektiv, og at der ikke er nok NAND-flash fremstillet til at overtage endda 15 procent af markedet.

I stedet har alle producenterne af virksomhedslagring systemer, der kombinerer en vis mængde flash med harddiske; og på klientsiden skubber harddiskleverandørerne hybriddrev, der kombinerer en smule flash for hastighed med magnetiske medier for mere kapacitet.

Re sagde, at Seagate har tilbudt notebook-drev, hvilke sådanne funktioner (som det kalder SSHD'er til solid state harddiske) med desktop-drev, der nu følger. Western Digital har en lignende linje med sin WD Black ^2- linje, hvor Cain siger, at hybride drev tilbyder "reel værdi."

En ting, der skiller sig ud, er, at der muligvis ikke er en teknologi, der overtager, og at fremtiden godt kan have plads til alle mulige opbevaringsløsninger - fra ren flash, enten tilsluttet direkte over en bus eller tilknyttet som en SSD; til konventionel, shingled og HAMR - alt på markedet på samme tid.

Generelt er harddiskteknologien flyttet fra en teknologi til en anden med den nye teknologi, der erstatter den foregående, ligesom den aktuelle vinkelrette magnetiske optagelse (PMR) erstattede traditionel langsgående optagelse i det sidste årti. Men denne gang kan være anderledes, siger Cain, med flere forskellige teknikker, der leverer løsninger til forskellige markeder på grund af store forskelle i omkostninger og hastighed. ”Fremtiden ser ikke nødvendig ud som fortiden, ” sagde han.

Samlet set sagde Cain, at vi i 2020 kunne have 5 TB eller 6 TB 3, 5-tommer drev som standard mainstream-drev med op til 20TB-drev (med seks 3, 3 TB-plader) mulige for nogle meget specialiserede applikationer, og det kunne vokse til 50TB-drev, når HAMR teknologi bliver fuldt moden. Det er simpelthen en fantastisk mængde lagerplads.