Жесткие диски: то, о чем вы даже не подозревали

О судьбе бывшей Hitachi GST

3DNews: Несколько месяцев назад Western Digital приобрела HGST (ранее — Hitachi GST). Что WD собирается делать с этими активами? Продолжатся ли продажи устройств HGST под отдельной маркой? И наконец, что для WD более ценно в это сделке: производственные мощности HGST или ее интеллектуальная собственность?

Алекс Блеквелл: Ответ на вопрос, что мы будем делать с Hitachi: мы не будем делать с ней ничего. Таково правило, которое для нас установило китайское министерство торговли. Мы должны сохранить две полностью независимые конкурирующие компании в течение, по меньшей мере, двух лет. Есть главная компания WD Corporation и есть две полностью независимые дочерние компании — WD и HGST. Нам в WD не позволено говорить с HGST ни о технологиях, ни о ценах, ни о чем вообще! Если бы вы работали в Hitachi, мне сейчас пришлось бы встать и уйти.

Когда два года пройдут, можно задуматься о нескольких сценариях дальнейших событий. Может оказаться, что две компании, работающие в конкуренции, — это хороший вариант. Можно объединить их, использовать лучшее от одной и лучшее от другой. Но я инженер и не участвую в принятии решений, которыми занимается топ-менеджмент. Я могу только спекулировать на эту тему.

⇡#Об R&D и конкурентном преимуществе

3DNews: Насколько важно иметь преимущество в R&D, чтобы успешно конкурировать на рынке жестких дисков? Или, может быть, жесткие диски от разных компаний в целом одинаковы и невозможно сделать нечто инновационное, чтобы этого одновременно не сделал конкурент?

Алекс Блеквелл: Это интересный вопрос. Вот, скажем, Microsoft и ее конкуренты. Вы не можете взять одну ОС и напрямую заменить ее другой. Или Intel, AMD и ARM: и их продукция тоже не является прямой заменой друг другу. С HDD все по-другому, потому что у нас есть база стандартов, которую устанавливает ATA Committee, чтобы диски были взаимозаменяемы. И это порождает острую конкуренцию. Вы правы, диски на 95% одинаковы и только на 5% различаются. И, может, даже 5% — это слишком большая оценка. Может, это всего 2%.

Но я должен сказать, что это прекрасно — быть в конкурентном бизнесе, потому что конкуренция держит тебя в форме, заставляет развивать продукты для потребителя. Мы продолжаем гонку для достижения новой удельной плотности записи, нового уровня емкости, новых технологий. Случается, что одна компания первой внедряет определенную комбинацию качеств, например продукт с интерфейсом SAS объемом 4 Тбайт, в чем WD сейчас имеет небольшое преимущество. Но это лидерство не продержится долго, лишь 3—6 месяцев. Такое конкурентное преимущество работает, когда людям нужен именно конкретный продукт. Важно выпустить продукт в нужное время при нужных рыночных условиях. В общем, преимущество может быть небольшим, но здесь малое значит много.

⇡#Как открыть производство HDD под Москвой

3DNews: А вообще, трудно было бы сейчас взять и создать нового производителя жестких дисков?

Алекс Блеквелл: Если мы вернемся назад на 30 лет, то обнаружим около 70 компаний, выпускающих HDD. Теперь их три или пять, в зависимости от того, как считать. Эти компании вобрали ресурсы всех семидесяти предшественников. В конце 1990-х Seagate купила Conner Periferals, в начале 2000-х Maxtor купила Quantum. Дисковое подразделение IBM, оригинальный изобретатель HDD, было куплено HGST, которая недавно была куплена WD. Ну а Seagate купила Maxtor. То есть, например, Seagate сегодня — это конгломерат Maxtor, Quantum, Conner, Samsung и других.

Консолидация производителей жестких дисков (фото с Wikimedia Commons)

Главное здесь — интеллектуальная собственность, потому что те компании, которые остались на рынке HDD, собрали всю IP, необходимую для производства жестких дисков. Есть соглашения о том, чтобы разделить между компаниями некоторые технологии, без которых невозможно сделать жесткий диск. Но это не такая же ситуация, в которой находятся Intel и AMD. Последнюю я бы охарактеризовал как более искусственную.

Если вы и я выиграем в лотерею миллион евро и решим «эй, я хочу основать производство HDD», несмотря на все наши деньги, мы не сможем этого сделать, поскольку у нас не будет прав на технологию. Seagate, WD и Toshiba преследовали бы нас в суде, и наша фирма пошла бы вниз. Как свинцовый дирижабль!

С точки зрения производства наверняка несложно начать делать диски плохо. Мы с вами смогли бы создать рудиментарный жесткий диск из компонентов с радиорынка. Но делать это хорошо, с последними технологиями, с минимальным размером компонентов, максимальной плотностью записи — вот это сложно. Мы обладаем годами, десятилетиями опыта. Каждый день на фабрике внедряется какая-нибудь инициатива, чтобы что-то улучшить. В этом бизнесе очень крутая кривая обучения, высокий барьер для входа.

⇡#Как, жесткие диски еще не умерли?

3DNews: Что WD думает об угрозе со стороны SSD — в короткой и долговременной перспективе? Выживут ли жесткие диски в течение десяти-двадцати лет или будут полностью вытеснены твердотельными накопителями?

Алекс Блеквелл: Раз в несколько лет кто-то говорит: жесткий диск умер, и другая технология заменит его. Это очень устойчивая тенденция. Но позвольте провести мысленный эксперимент. Еще раз представьте, что жесткие диски никогда не изобретали. И вот мы сидим здесь за столом, и я говорю: у меня есть 128 Гбайт объема на SSD в ноутбуке и мне нужно больше. Кто из нас подумал бы, что можно сделать вращающийся магнитный диск и записывающая головка будет лететь в двух нанометрах над его поверхностью? Мы бы даже не поверили, что это возможно. И тем не менее это есть у нас сейчас!

Жесткие диски в форм-факторе от 8 до 1 дюйма (фото с Wikimedia Commons)

Важный аспект: темпы роста удельной емкости на доллар для SSD и HDD параллельны. Каждый шаг вверх у жесткого диска отзеркаливается SSD, но кривые остаются параллельными.

Кроме того, есть одна проблема, которая представляет вызов для производителей SSD, и для WD в том числе, потому что у нас тоже есть отделение SSD. Допустимо ограниченное количество операций записи — потом привод станет бесполезным. Может, это 100 тысяч. Может, 10 тысяч. Но по мере того как уменьшается размер компонента SSD, его время жизни становится короче. С одной стороны, ты увеличиваешь емкость, а с другой — сокращаешь срок жизни. Жесткие диски не теряют способности записывать и считывать. Можно также записывать и считывать через пять лет, как в самом начале. У нас нет таких ограничений.

3DNews: Но рано или поздно мы упремся в минимальный размер ячейки в NAND-памяти…

Алекс Блеквелл: Если подумать о теоретическом минимальном размере ячейки в NAND-памяти, это будет один электрон, движущийся из субстрата в плавающий затвор и обратно. Идеальное хранилище одного бита. Возможные проблемы с надежностью решаются с помощью избыточности, коррекции ошибок.

3DNews: А каков теоретический предел емкости жесткого диска?

В середине 1990-х был разговор о максимальной емкости жесткого диска в 100 Гбит/кв.дюйм — так называемый суперпарамагнитный предел. Сверх этого невозможно намагнитить нечто таким образом, чтобы оно осталось намагниченным. Сейчас мы производим продукты с плотностью записи 720 Гбит/кв.дюйм — надежно и в больших количествах. Те, кто говорили, что суперпарамагнитный предел ограничивает плотность 100 Гбит/кв.дюйм, оказались неправы. Каков предел сейчас? Я даже не знаю. Может быть, это единственный электрон, спином которого мы будем манипулировать.

В течение нескольких десятилетий жесткий диск все еще будет с нами. Наши технологические планы уже простираются до 2020 года. SSD и HDD могут отлично сосуществовать в структуре многоуровневого хранилища. Возьмем шире: у нас есть статическая память в кеше процессоров на самом верху — очень дорогая, очень быстрая. Потом DRAM, потом SSD, жесткие диски, лента. Образуется континуум «производительность vs цена».

Гибридный HDD от Western Digital

А еще сюда проникают гибриды между SSD и HDD, которые пытаются сочетать преимущества обеих технологий. Мы уже анонсировали гибридный накопитель толщиной 5 мм, который предназначен для рынка ультрабуков. Нам нравится идея внедрить жесткие диски туда, где раньше использовались только SSD. Гибрид позволит получить 500 Гбайт объема с производительностью почти как у SSD и с ценой почти как у жесткого диска.

По сравнению с Momentus XT от Seagate он работает немного по-другому. Используется драйвер — это интеллект, который позволяет определить, куда пойдут данные внутри накопителя: на SSD, на жесткий диск или и туда и туда. Он определяет подходящее место для каждого кусочка данных на основании истории обращений, статистики операций. Устройство имеет стандартный интерфейс SATA, а твердотельный и дисковый компоненты внутри соединены «мостом». Таким образом, для операционной системы привод выглядит как обыкновенный жесткий диск, но драйвер знает о существовании моста и может к нему обращаться без ведома ОС.

3DNews: Momentus XT, напротив, работает в неведении относительно того, что происходит выше блочного уровня. Этот подход хуже вашего?

Алекс Блеквелл: Преимущества есть и у него. Это просто, и не нужно устанавливать драйвер. Особенно когда для конкретной ОС просто нет драйвера.

В качестве NAND-памяти используется MLC. В прототипах мы пробовали и SLC-память, но оказалось, что MLC вполне подходит для этого продукта и впридачу имеет преимущество по цене перед SLC.

Посмотрите, как плотно упакована электроника в нашем диске. А вот коннектор в компактном форм-факторе. Он стандартизован (прим. автора: SFF-8038). Корпус тонкий, поэтому важно, чтобы середину нельзя было продавить. Для этого шпиндель зафиксирован винтами с двух сторон, как колесо велосипеда. В обычных жестких дисках это устроено как колесо автомобиля. Скорость вращения — 5400 об/мин. 7200 об/мин — это был бы перебор, так как производительность наращивается за счет Flash-памяти.

3DNews: Собирается ли WD выпустить гибридный привод в форм-факторе 3,5 дюйма?

Алекс Блеквелл: Сейчас в планах значится версия этого диска толщиной 7 мм с двумя пластинами и таким же методом компоновки электроники. Что касается гибридов в форм-факторе 3,5 дюйма, то таких продуктов мы пока не анонсируем, но этого можно ожидать. Вопрос таков: а где убедительный спрос на такую технологию? Сейчас есть потребность в чем-то тонком, что подходит для ультрабуков.

Одна из моих специализаций — потребительская электроника. Покупатели хотят гибридный привод. Я спрашиваю, зачем он им нужен. Тогда они смотрят на ноги, начинают изучать свои ногти — и выясняется, что они не знают, зачем они его хотят!

3DNews: После того, что вы рассказали, нам кажется, что жесткий диск — это нечто вроде швейцарских часов. Такая сложная и утонченная, в своем роде «старомодная» технология…

Алекс Блеквелл: Неплохо. Но часы — это грубое и неуклюжее изделие в сравнении с дисковым приводом. Мы оперируем в масштабе нанометров. Жесткий диск на 3–4 порядка сложнее часов. Это просто оскорбление: он сравнил нас со швейцарскими часами!