Теги → hamr
Быстрый переход

К 2025 году Seagate планирует выпустить жёсткие диски на 100 Тбайт

Компания Seagate опубликовала свои так называемые «дорожные карты» — документы, раскрывающие планы производителя на будущее. Из них следует, что уже к 2025 году компания Seagate планирует выпустить на рынок жёсткие диски объёмом 100 Тбайт.

Применяемая сейчас технология перпендикулярной записи (Perpendicular Magnetic Recording, PMR) позволяет добиться плотности записи около 1 Тбит/дюйм2, и более высокие показатели ей уже не под силу. Поэтому данная технология уже почти себя исчерпала в плане наращивания объёма, и производители смогут с ней выпустить модели объёмом разве что до 16–18 Тбайт. А вот для жёстких дисков большего объёма необходимо применение других технологий, обеспечивающих более высокую плотность записи данных.

Одним из вариантов является технология магнитной записи со вспомогательным подогревом (Heat-assisted Magnetic Recording, HAMR), которую компания Seagate разрабатывает с 2016 года. Она должна поднять планку плотности до 5 Тбит/дюйм2. Поставки тестовых образцов жёстких дисков, опирающихся на HAMR, начались ещё в начале этого года. Массовое же производство планировалось начать в следующем году, но судя по дорожной карте, такие накопители появятся лишь в 2020 году.

Первые модели предложат объём от 20 Тбайт и выше. По словам производителя, технология HAMR позволит увеличивать плотность записи данных в два раза всего за 2,5 года, поэтому уже к 2022 году должны появиться накопители объёмом 36 Тбайт, а к середине 2023 года и вовсе модели на 48 Тбайт.

К 2025 году компания Seagate планирует внедрить технологию магнитной записи с точечным подогревом (HDMR, Heated-dot Magnetic Recording). Именно эта технология должна обеспечить возможность настолько плотной записи данных (около 10 Тбит на квадратный дюйм), что появится возможность создания жёстких дисков объёмом 100 Тбайт или даже больше.

Seagate показала самый быстрый HDD в мире

В рамках мероприятия OCP U.S. Summit 2018 компания Seagate продемонстрировала самый быстрый в мире жёсткий диск. Новинка использует фирменную технологию многоактуаторного привода Mach.2 для позиционирования магнитных головок и ставит новый рекорд скорости последовательного чтения/записи — 480 Мбайт/с. Для сравнения: на сегодняшний день стандартом для дисков со скоростью вращения 7200 об/мин является пропускная способность 235 Мбайт/с. По сравнению с современными HDD, работающими на 15 000 об/мин, производительность новой разработки на 60 % выше.

Увеличение производительности достигается за счёт того, что на каждый блок головок, расположенный на отдельной штанге, можно подавать разные команды, выполняя чтение и запись данных одновременно. Новые накопители рассчитаны, в первую очередь, на применение в центрах обработки данных и, скорее всего, будут выпущены в рамках семейства HDD для корпоративных информационных систем Seagate Exos. Однако рано или поздно технология доберётся и до потребительского сегмента.

Ещё одно решение, которое скоро появится в накопителях Exos, называется HAMR (термомагнитная запись, heat-assisted magnetic recording). Суть HAMR заключается в том, что в головку жёсткого диска встроен лазер, который точечно нагревает пластину до температуры свыше 400° С, что позволяет записывать до 2 Тбайт информации на квадратный дюйм.

Что касается надёжности и долговечности HDD с HAMR, то Seagate утверждает, что превзошла стандарты по этим показателям. Время наработки на отказ одной головки достигает 6000 часов, что соответствует чтению/записи более 3,2 петабайта данных и в 20 раз превышает текущие потребности рынка. Предполагается, что первые модели винчестеров Seagate Exos с технологиями HAMR и Mach.2 будут представлены до конца года. А пока компания анонсировала 3,5-дюймовый жёсткий диск Exos X14 ёмкостью 14 Тбайт. Скоростью вращения шпинделя равна 7200 об/мин, объём буферной оперативной памяти — 256 Мбайт. Скорость передачи данных производитель не указал, но, по всей видимости, она составляет около 260 Мбайт/с.

Seagate обещает выпустить 40-Тбайт HDD на два года раньше Western Digital

Неполные две недели назад компания Western Digital призналась, что для повышения плотности записи на магнитных пластинах жёстких дисков она сделала ставку на технологию вспомогательной микроволновой записи или MAMR (microwave-assisted magnetic recording). По мнению Western Digital, альтернативная технология HAMR (heat assisted magnetic recording), которая предполагает разогрев магнитной поверхности до температур от 100 до 400 и выше градусов по Цельсию, демонстрирует низкую надёжность и чревата быстрым выходом из строя головок для записи и магнитных пластин.

Источник микроволнового излучения (MAMR) компактен и интегрируется в записывающую головку

Источник микроволнового излучения (MAMR) компактен и интегрируется в записывающую головку

Компания Seagate не разделяет опасения Western Digital в отношении технологии HAMR. Более того, Seagate пообещала вывести на рынок жёсткие диски с использованием HAMR одновременно с дисками Western Digital на технологии MAMR и превзойти конкурента по скорости наращивания плотности записи. Так, в дневнике Seagate на днях появилась запись, в которой представитель компании заявляет о намерениях производителя выпустить 40-Тбайт 3,5-дюймовый HAMR жёсткий диск уже в 2023 году, что на два года раньше ожидаемого выхода гипотетического 40-Тбайт MAMR HDD Western Digital.

Будущее жёстких дисков

Будущее жёстких дисков

О планах до конца 2018 года начать опытные поставки HAMR-накопителей компания Seagate рассказала в начале этого года. Фактически, признаются в компании, поставки опытных жёстких дисков с данной технологией уже осуществляются. К данному моменту Seagate отгрузила клиентам около 40 000 жёстких дисков с технологий HAMR. Все они показали предсказуемость в характеристиках, что необходимо для подготовки массового производства. Массовые оценочные партии HDD с технологией HAMR компания начнёт отгружать в 2018 году, а в 2019 году приступит к коммерческим поставкам жёстких дисков ёмкостью не менее 20 Тбайт.

Влияние перспективных технологий магнитной записи на плотность записи в жёстких дисках

Влияние перспективных технологий магнитной записи на плотность записи в жёстких дисках

Что касается надёжности, то опытным путём доказана работоспособность магнитных головок HAMR после записи и считывания свыше двух петабайт данных. К началу коммерческих поставок накопителей Seagate планирует достичь плотности записи в 2 Тбит/дюйм2 и затем каждый год в течение 9 лет повышать плотность записи на 30 %. Это удивительно, к 2023 году Seagate рассчитывает достичь плотности записи 6 Тбит/дюйм2, тогда как Western Digital обозначает плотность записи в 4 Тбит/дюйм2 как предельную для технологии MAMR. В повышении плотности записи с использованием HAMR, кстати, точно так же, как сегодня будет принимать участие «черепичная» запись SMR и новая пространственная (двухмерная) запись TDMR. Автоматические линии для сборки жёстких дисков, уверяет Seagate, уже сегодня способны выпускать накопители с технологией HAMR. Производственных проблем в этой связи не ожидается. Просто ждём отмашку и команду «На старт!».

Как Western Digital электронам спины гнула или вкратце о технологии MAMR

Как мы сообщали, компания Western Digital на мероприятии, посвящённом обработке Больших Данных, представила технологию магнитной записи с вспомогательным микроволновым излучением или MAMR (microwave-assisted magnetic recording). Данная технология считалась перспективной, но её реализация долгие годы была под вопросом. Быстрее реализуемой считалась другая технология — HAMR (heat assisted magnetic recording), которую ещё называют термальной или TAMR. Накопители с записью HAMR готовит к выпуску компания Seagate и намеревается сделать это в следующем году. Компания Western Digital, напротив, ключевой для выпуска ёмких жёстких дисков выбрала технологию MAMR. Что интересно, прорыв на этом направлении произошёл всего два года назад, когда в компании завершили разработку структуры новой магнитной головки.

Источник микроволнового излучения компактен и интегрируется в записывающую головку

Источник микроволнового излучения компактен и интегрируется в записывающую головку

Сама технология MAMR родилась в лаборатории Университета Карнеги — Меллон в 2006 году. Идея MAMR появилась в процессе разработки магниторезистивной памяти MRAM. В обоих случаях задействован целый ряд квантовых и туннельных эффектов с переносом момента спина электронов. Руководитель проекта Джимми Жу (Jimmy Zhu) сразу же быстро набросал заявку и вскоре получил патент на изобретение. В 2008 году технология была предложена компании Hitachi, и проектом занялся бывший сотрудник компании IBM Тао Нгуен (Thao Nguyen). Производство жёстких дисков IBM, напомним, было продано компании Hitachi в 2003 году.

Технология и конструкция записывающей головки с технологией MAMR и другие перспективные технологии для жёстких дисков

Технология и конструкция записывающей головки с технологией MAMR и другие перспективные технологии для жёстких дисков

Пару лет в подразделении HGST ломали голову над изобретением, но ничего путного не придумали. Решено было отдать разработку исследовательскому центру Hitachi в Японии. Те, в свою очередь, подключили специалистов из исследовательского центра NEDO. Первый опыт по практической реализации метода записи  MAMR был поставлен осенью 2010 года. Жизнеспособность технологии была доказана, а два года спустя компания Western Digital приобрела у компании Hitachi бизнес по разработке и производству жёстких дисков вместе с пакетом патентов. Так технология MAMR перешла в руки Western Digital.

Шридхар Чатрадхи (Sridhar Chatradhi), диреткор технологической группы WD, демонстрирует диск с техноллогией MAMR (Фото EE Times)

Шридхар Чатрадхи (Sridhar Chatradhi), директор технологической группы WD, демонстрирует диск с технологией MAMR (Фото EE Times)

Настоящий прорыв, если верить разработчикам, совершён в 2015 году. За полтора года до этого под руководством специалиста Western Digital Майка Мэллари (Mike Mallary) было защищено пять патентов, и конструкция головки с поддержкой технологии MAMR, наконец, обрела законченный вид.

Принцип «накачки» магнитного домена на пластине полем от OST-генератора, которое облегет смену вектора намагниченности (WD)

Принцип «накачки» магнитного домена на пластине полем от STO-генератора, которое облегчает смену вектора намагниченности (WD)

В основе магнитной головки с поддержкой MAMR лежит генератор (поворота) спинового момента (Spin Torque Oscillator, STO). Этот генератор интересен сам по себе. Он представляет собой многослойную тонкоплёночную структуру, в которой под действием постоянного тока происходит поляризация спинов электронов, в результате чего в свободном слое (зазоре) генератора возникает высокочастотная генерация в диапазоне 20–40 ГГц. Из-за поляризации спинов меняется вектор намагниченности в зазоре и возникшее под зазором круговое поле накачивает энергией магнитный домен в записывающем слое магнитной пластины. Записывающей головке в таком случае достаточно создать лишь небольшую напряжённость магнитного поля, чтобы изменить намагниченность участка пластины на противоположную. Так происходит запись одного бита данных на дорожку.

Использование вспомогательного излучения позволяет снизить энергию записи и уменьшить размер магнеитного зерна

Использование вспомогательного магнитного поля позволяет снизить энергию записи и уменьшить размер магнитного зерна

Поскольку для записи требуется меньше энергии, размер магнитного домена на пластине (зерна) можно уменьшить с 8–12 нм, как у сегодняшних передовых HDD, до 4 нм и менее для HDD с записью MAMR. Тем самым достигается рост плотности записи, который для технологии MAMR обещает вырасти до 4 Тбит на квадратный дюйм. Опытные MAMR-накопители компания планирует начать выпускать в 2018 году с выходом коммерческих версий в 2019 году. Накопители с технологией MAMR будут нацелены на корпоративные системы хранения данных. В массовом сегменте им нечего делать. Зато для облаков и ЦОД до 2030 года и даже дольше технология записи с поддержкой микроволновым излучением по сравнению с SSD обеспечит десятикратную разницу в стоимости хранения каждого гигабайта данных.

Технология MAMR обеспечит снижение стоимости храненния данных на 15 % в год и даст 10-кратную разницу в стоимости храненния данных по сравненнию с SSD (WD)

Технология MAMR обеспечит снижение стоимости хранения данных на 15 % в год и даст 10-кратную разницу в стоимости хранения данных по сравнению с SSD (WD)

Новая статья: Итоги 2016 года: жесткие диски

Данные берутся из публикации Итоги 2016 года: жесткие диски

Seagate обещает 12-Тбайт HDD в 2017 году и подумывает о 16-Тбайт в 2018

Финансовый директор Seagate Technology обнародовал некоторые детали перспективного плана компании в области жёстких дисков (hard disk drives, HDDs) повышенной ёмкости на ближайшие годы. Судя по всему, в следующем году Seagate планирует выпустить накопители ёмкостью 12 Тбайт на базе технологии перпендикулярной магнитной записи (perpendicular magnetice recording, PMR). При этом в 2018 году компания намеревается представить первые HDD, которые будут использовать технологию термомагнитной записи (heat-assisted magnetic recording, HAMR) и иметь ёмкость 16 Тбайт.

Штаб-квартира Seagate. Фото с сайта Wikipedia.

Штаб-квартира Seagate

Спрос на жёсткие диски высокой ёмкости растёт

Поскольку всё больше клиентских устройств переходят на твердотельные накопители, спрос на винчестеры небольшой ёмкости для ноутбуков падает. Однако, поскольку количество информации в целом растёт, пользователи прибегают к облачным или сетевым хранилищам (network attached storage, NAS) данных. Как следствие, в последние два года наблюдается устойчивый рост спроса на жёсткие диски повышенной ёмкости как для центров обработки данных (ЦОД), так и для других приложений, таких как NAS, систем видеонаблюдения и т. д. В связи с этим в арсенале двух крупнейших производителей HDD появились модели ёмкостью 8 и 10 Тбайт, которые задействуют самые передовые технологии и продаются по премиальным ценам. Несмотря на весьма высокую стоимость, спрос на такие накопители огромный, а потому Seagate и Western Digital стремятся увеличивать их объём.

Жёсткий диск Seagate BarraCuda 10 Тбайт

Жёсткий диск Seagate BarraCuda Pro 10 Тбайт

Seagate представила свои первые заполненные гелием жёсткие диски ёмкостью 10 Тбайт несколько позже HGST, а потому во многом Seagate Enterprise Capacity 10 Тбайт использовались операторами ЦОД в первую очередь для оценки самой «гелиевой» платформы компании. Вследствие того, что Seagate предлагает HDD ёмкостью 10 Тбайт для самых разных сегментов рынка, включая пользовательский, компания продаст немало таких дисков. Тем не менее, Дэвид Мортон (David Morton), финансовый директор Seagate, считает, что в ближайшие два квартала наибольшую выручку компании принесут HDD ёмкостью 8 Тбайт. Во-первых, потому что компания может производить их в больших объёмах. Во-вторых, потому что Seagate предлагает немалое количество 8-Тбайт моделей с разными возможностями и для разных задач. Кроме того, к моменту готовности ЦОД массово использовать «гелиевые» жёсткие диски производства Seagate, компания выпустит накопители ёмкостью 12 Тбайт.

«10 Тбайт… Это то, что мы рассматриваем как tweener (так в английском языке называют детей в возрасте 10–12 лет), поскольку он будет иметь 12-Тбайт собрата выше по модельном ряду»,сказал господин Мортон на конференции Next-Gen Storage/Networking, организованной Needham & Company.

Жёсткий диск Seagate

Жёсткий диск Seagate

В ходе дальнейшего разговора с финансовыми аналитиками высокопоставленный сотрудник Seagate упомянул о намерении компании представить ещё одно поколение PMR-пластин с высокой плотностью записи, чем ещё раз подтвердил наличие 12-Тбайт винчестеров в перспективном плане.

Заполненные гелием жёсткие диски Seagate ёмкостью 10 Тбайт базируются на семи пластинах объёмом 1,42 Тбайт и плотностью записи около 858 Гбит/дюйм2. Для увеличения ёмкости HDD на 20% (до 12 Тбайт) компании придётся создать пластины, которые будут вмещать на себя до 1,71 Тбайт данных и иметь плотность записи около 1033 Гбит/дюйм2. Подобная плотность находится на заявляемом компаниями пределе возможностей PMR, а потому производство таких пластин осуществимо. Судя по всему, мы увидим их в коммерческих продуктах в следующем году.

Эпоха HAMR приближается

Кроме того, в 2017 компания Seagate планирует начать поставлять жёсткие диски на базе технологии HAMR для оценки некоторыми партнёрами. Поскольку HAMR является значительным технологическим прорывом и далеко не все свойства термомагнитной записи изучены участниками рынка (владельцами облачных ЦОД), им требуется время на то, чтобы понять особенности нового поколения жёстких дисков. Seagate предполагает, что года будет вполне достаточно для оценок преимуществ новых HDD, а также для возможной адаптации приложений клиентов под новые HDD.

Жёсткий диск Seagate

Жёсткий диск Seagate

Доподлинно планы Seagate в области HAMR неизвестны, и в настоящее время компания подвергает анализу разные возможности в области формирования модельного ряда. Тем не менее, одной из опций, которую рассматривает Seagate является представление флагманской модели ёмкостью 16 Тбайт в 2018 году, сказал финансовый директор компании. Подобный винчестер существенно увеличивал бы плотность хранения данных в ЦОД, позволяя хранить до 3840 Тбайт информации в стандартной стойке (против 2400 Тбайт в случае 10-Тбайт HDD).

Вследствие того, что жёсткие диски на базе термомагнитной записи дороже в производстве обычных HDD, цена HAMR-накопителей будет выше, чем цена винчестеров для ЦОД сегодня. Чтобы сделать новинки более привлекательными для клиентов, Seagate потребуется предложить выгодное сочетание цены, объёма и производительности новинок. Судя по всему, именно поэтому сейчас рассматривается ёмкость 16 Тбайт. Тем не менее, следует понимать, что 16 Тбайт на сегодняшний день является гипотетически рассматриваемой величиной. Коммерческие продукты могут получить большую или меньшую ёмкость в зависимости от целого ряда факторов.

Новая статья: Эволюция жёстких дисков в ближайшие годы: беседа с Марком Ри из Seagate

Данные берутся из публикации Эволюция жёстких дисков в ближайшие годы: беседа с Марком Ри из Seagate

Жёсткие диски с технологией HAMR появятся на рынке не ранее 2018 года

Хотя многие клиентские устройства сегодня используют твердотельные накопители данных (solid-state drives, SSDs), традиционные жёсткие диски (hard disk drives, HDDs) продолжают использоваться сотнями миллионов пользователей и абсолютным большинством центров обработки данных (ЦОД) по всему миру. Технология термомагнитной записи (heat-assisted magnetic recording, HAMR) обещает значительно увеличить ёмкость HDD в ближайшие годы. К сожалению, массовое производство подобных жёстких дисков уже много раз задерживалось и, судя по всему, винчестеры с HAMR появятся на рынке лишь в 2018 г.

Спрос на объёмы хранения данных растёт

Объём различных накопителей данных, которые произведёт вся индустрия в 2020 г., составит 2900 экзабайт (1 экзабайт = 1 миллион терабайт), увеличившись почти втрое с 2015 года, согласно оценкам аналитиков IDC и специалистов Western Digital. Рост спроса на объёмы хранения данных будет обусловлен различными факторами, включая увеличивающиеся требования Big Data и Интернета вещей, растущим спросом на корпоративные системы хранения данных, персональные системы хранения данных (NAS, облачные сервисы и т. д.), ПК и потребительскую электронику. Samsung Electronics ожидает, что производство энергонезависимой NAND флеш-памяти к 2020 году вырастет до 253 экзабайт с 84 экзабайт в этом году. Таким образом, если оценки Samsung, IDC и Western Digital верны, то около 90 % всех данных через пять лет будут по-прежнему храниться на жёстких дисках, тогда как твердотельные накопители будут хранить менее 10 % информации.

Тенденеции на рынке накопителей. Оценки Western Digital и IDC

Тенденеции на рынке накопителей. Оценки Western Digital и IDC

Чтобы удовлетворить всё возрастающие потребности хранения данных, индустрии необходимо увеличить производство NAND флеш-памяти, а также ёмкость жестких дисков.

Современные винчестеры, которые используют пластины с перпендикулярной магнитной записью (perpendicular magnetic recording, PMR) или черепичной магнитной записью (shingled magnetic recording, SMR), могут хранить до 10 Тбайт данных. Плотность записи у таких магнитных пластин составляет примерно 0,95 Тбит на квадратный дюйм. Технология двухмерной магнитной записи (two-dimensional magnetic recording, TDMR) потенциально может увеличить плотность записи на 5–10 %, что является существенным. Кроме того, Showa Denko K. K. (SDK), крупнейший в мире независимый производитель пластин для жёстких дисков, наметила планы на массовое производство девятого поколения PMR-пластин с плотностью записи до 1,3 Тбит на квадратный дюйм в следующем году.

HAMR: ключ к следующему поколению винчестеров

Специалисты из Seagate Technology и Western Digital полагают, что для достижения плотности записи свыше 1,5 Тбит на квадратный дюйм понадобятся новые магнитные диски, а также технология термомагнитной записи (HAMR). Считается, что текущие методики будут ограничены так называемым супермагнитным пределом, когда «ячейки» хранения данных станут настолько малы, что на них будет невозможно надёжно записать данные вследствие невозможности создания магнитного поля нужной силы внутри жёсткого диска.

Будущее жёстких дисков

Будущее жёстких дисков

Некоторые принципы термомагнитной записи были запатентованы еще в 1954 году, до того, как IBM продемонстрировала самый первый коммерческий жёсткий диск. Суть HAMR заключается в том, чтобы нагреть часть магнитной пластины на доли секунды до точки Кюри (температура, при которой ферромагнетики теряют свои основные магнитные свойства) с тем, чтобы временно изменить её коэрцитивность и записать данные. Жёсткие диски с HAMR будут иметь изменённую архитектуру, новые пластины, новые головки чтения/записи, а также целый ряд других компонентов, которые не используются и не производятся сегодня массово.

Согласно Seagate, головки в её термомагнитных жёстких дисках точечно нагревают пластину до примерно 450° С, используя лазер с длиной волны 810 нм и мощность около 20mW. Компания не раскрывает никаких дополнительных подробностей о своих записывающих головках, поскольку именно они являются ключевой технологией жёстких дисков следующего поколения.

Перспективный план Showa Denko

Перспективный план Showa Denko

Недавно компания Showa Denko раскрыла свои перспективные планы касательно выпуска пластин для жёстких дисков, использующих термомагнитную технологию записи. Согласно плану, первые HAMR-пластины SDK для 2,5-дюймовых жёстких дисков появятся в 2018 году и будут иметь ёмкость 1,2–1,5 Тбайт (плотность записи — 1,5–1,95 Тбит на квадратный дюйм). К концу десятилетия ёмкость пластин для 2,5-дюймовых винчестеров увеличится до 2 Тбайт. Прогнозы Showa Denko ясно показывают преимущества технологии HAMR и её потенциал, однако стоит иметь в виду, что планы имеют свойство меняться.

Годы в разработке

Производители жёстких дисков, независимые производители записывающих головок и пластин, университеты и различные другие организации занимаются исследованием и разработкой технологий для HAMR-накопителей вот уже более десяти лет.

Seagate: HAMR прогрессирует

Seagate: HAMR прогрессирует

Начиная с середины 2000-х различные компании демонстрировали прототипы винчестеров, которые использовали технологию HAMR, множество раз. Например, Western Digital показывала работающий 2,5-дюймовый HDD, который использовал термомагнитную запись, ещё в конце 2013 г. В середине 2015 г. компания Seagate показывала NAS на базе нескольких жёстких дисков с технологией HAMR. Многочисленные демонстрации работающих HAMR-винчестеров показывают, что технология полностью функциональна и может быть использована для коммерческих устройств.

Тем не менее, несмотря на годы разработок, показов и обещаний, жёсткие диски с термомагнитной технологией записи всё еще недоступны. Кроме того, судя по высказываниям руководителей компаний Seagate и Showa Denko в последние месяцы, коммерческий выпуск HDD c HAMR в очередной раз откладывается.

HAMR всё еще не готова для коммерческих продуктов

Seagate планирует выпустить прототипы своих накопителей на базе HAMR для некоторых клиентов в конце 2016 или в начале 2017 г. Как ожидается, первые жёсткие диски с термомагнитной записью будут иметь ёмкость 4 Тбайт и будут предназначены в основном для целей тестирования. Они помогут Seagate и её клиентам понять, насколько надёжны HAMR-винчестеры в реальных центрах обработки данных, совместимы ли они с существующей инфраструктурой и какую производительность они показывают в реальных приложениях. Поскольку исследования нового поколения жёстких дисков в полевых условиях занимают много времени, маловероятно, что Seagate начнёт сколько-то массовые поставки HDD с технологией HAMR в 2017 г.

Жёсткий диск Seagate

Жёсткий диск Seagate

Showa Denko также не очень оптимистична касательно скорого появления жёстких дисков с термомагнитной записью на рынке. Судя по всему, массовое производство таких накопителей будет отложено до 2018 года.

«Что касается технологий нового поколения, HAMR или TAMR, то начало массового производства будет [немного] отложено до 2018 года», — сказал Хидео Ишикава (Hideo Ichikawa), президент Showa Denko, на недавней конференции. Примечательно, что официальный среднесрочный бизнес-план компании гласит, что новое поколение пластин будет выпущено «в 2018 году или позже».

Хотя очевидно, что жёсткие диск с HAMR не готовы выйти на рынок, производители жёстких дисков не раскрывают характер проблем. Компания Seagate указывала, что винчестеры с термомагнитной записью недостаточно стабильны и надёжны, но не делала каких-либо уточнений.

Ёмкость жёстких дисков продолжит расти

Хотя жёсткие диски с технологией HAMR выйдут в свет ещё только через пару лет, ёмкость у флагманских HDD продолжит расти.

Showa Denko обещает начать массовое производство девятого поколения пластин с перпендикулярной магнитной записью в следующем году. Компания объявила, что новые PMR-пластины для 2,5-дюймовых винчестеров будут иметь ёмкость 1 Тбайт. Как следствие, со временем появятся 3,5-дюймовые пластины объёмом 2 Тбайт, что даст возможность поднять вместимость HDD для центров обработки данных и NAS свыше 10 Тбайт.

Жёсткие диски WD

Жёсткие диски WD

Ранее в этом году компания Seagate представила свой первый 2-Тбайт мобильный жёсткий диск толщиной 7 мм. Данный винчестер базируется на двух пластинах емкостью 1 Тбайт с плотностью записи 1,3 Тбит на квадратный дюйм. Эта же технология неизбежно будет использоваться для 3,5-дюймовых жестких дисков, что также позволит Seagate представить HDD корпоративного (и не только) класса объёмом более 10 Тбайт в ближайшие годы.

Корпорация Western Digital также производит собственные пластины высокой ёмкости. Хотя точные планы компании неясны, HGST (которой владеет Western Digital) в последние годы была лидером по ёмкости HDD.

Таким образом, несмотря на проблемы с термомагнитной записью, ведущие производители жёстких дисков в ближайшие годы будут представлять новые модели HDD увеличенной ёмкости на базе технологий PMR, SMR или TDMR.

Seagate: HDD останутся на рынке ещё 15–20 лет

Жёсткие диски (hard disk drives, HDDs) для персональных компьютеров были впервые представлены почти шестьдесят лет назад, в 1956 году. По словам финансового директора Seagate Technology, этот вид накопителей данных останется на рынке ещё по крайней мере пятнадцать–двадцать лет. В будущем HDD освоят массу технологий и увеличат свою ёмкость в десятки раз.

«Я считаю, что жёсткие диски останутся надолго, по крайней мере на 15–20 лет», — сказал Дэйв Мортон (Dave Morton), старший вице-президент по финансам компании Seagate, на 33-й конференции Nasdaq Investor Program.

Жёсткий диск

Жёсткий диск

В последние годы продажи жёстких дисков неизменно падали. По оценкам компаний Seagate и Western Digital, общий наличный рынок (total available market, TAM) HDD в третьем квартале 2015 года составил примерно 118 млн единиц. В третьем квартале 2010 года в мире было продано около 164 млн накопителей на магнитных дисках.

Снижение продаж HDD обусловлено целым рядом факторов, включая рост популярности твердотельных накопителей (solid-state drives, SSDs), падение продаж персональных компьютеров, растущее использование облачных сервисов хранения данных и так далее. Тем не менее, винчестеры продолжают оставаться одними из самых дешёвых видов накопителей данных с точки зрения стоимости хранения одного гигабайта информации. Поскольку SSD не станут столь же доступны, как HDD, в обозримом будущем, последние будут оставаться актуальными ещё очень долго.

Общий наличный рынок HDD c 2010 по 2015 год. Оценки Seagate и Western Digital

Общий наличный рынок HDD c 2010 по 2015 год. Оценки Seagate и Western Digital

Ёмкость HDD постоянно увеличивается и в ближайшие годы — благодаря технологиям двухмерной магнитной записи (two-dimensional magnetic recording, TDMR) и термомагнитной записи (heat-assisted magnetic recording, HAMR) — вырастет в несколько раз. В прошлом году консорциум ASTC (Advanced Storage Technology Consortium), куда входят различные компании, участвующие в разработке, производстве и эксплуатации накопителей на магнитных дисках, опубликовал перспективный план, согласно которому к 2025 году ёмкость жёстких дисков может увеличиться до 100 Тбайт.

Перспективы развития жёстких дисков согласно ASTC

Перспективы развития жёстких дисков согласно ASTC

Ранее в этом году компания Seagate уже указывала, что в ближайшие два года начнёт коммерческие поставки жёстких дисков на основе технологии TDMR, тогда как массовые поставки HDD на базе HAMR сдвигаются на более поздний срок вследствие недостаточной надёжности.

Технология TDMR позволяет значительно увеличить плотность записи за счёт дальнейшего уменьшения ширины магнитной дорожки. К сожалению, при существенном увеличении плотности дорожек на магнитной пластине считывающая головка оказывается шире трека и ей становится сложнее «читать» данные на каждой дорожке, поскольку помехи с соседних треков (inter-track interference, ITI) мешают распознаванию сигнала. В случае применения технологии TDMR жёсткий диск считывает данные с нескольких находящихся рядом дорожек, а затем «распознаёт» сигнал с нужной на основе виртуальной двухмерной (2D) матрицы существующей в оперативной памяти HDD. Подобный подход требует либо последовательного чтения данных с нескольких находящихся рядом дорожек одной головкой, либо параллельного чтения данных с нескольких находящихся рядом треков несколькими головками. Первый метод серьёзно увеличивает задержки и требует большого количества набортной памяти и увеличенной вычислительной мощности. Второй — очень сложного массива головок. Тем не менее, использование TDMR устраняет проблемы, связанные с ITI у жёстких дисков, и даёт возможность увеличивать плотность записи.

Технология HAMR предполагает нагрев зоны записи лазером перед чтением, чтобы изменить стабильность её магнитного состояния. Это даст возможность увеличить плотность записи до 2 Тбит на квадратный дюйм в обозримом будущем (по сравнению с 0,95–1,1 Тбит на квадратный дюйм сегодня) и до 5 Тбит на квадратный дюйм через несколько лет. Хотя как Seagate, так и Western Digital, неоднократно показывали работающие прототипы HDD с технологией HAMR, она всё ещё не готова к коммерческому применению. В конце 2016 или в начале 2017 года Seagate планирует поставить ряду партнёров образцы HAMR-винчестеров, чтобы они могли протестировать технологию. Однако массовые поставки подобных жёстких дисков начнутся несколько позже.

Жёсткий диск

Жёсткий диск

Помимо двухмерной магнитной записи и термомагнитной записи, которые увеличат ёмкость HDD уже в ближайшие годы, на очереди такие технологии, как Bit Patterned Media Recording (BPMR), Heated Dot Magnetic Recording (HDMR), а также различные комбинации техник. Так или иначе, но индустрия жёстких дисков имеет чёткие планы на десяток лет вперёд. Производители жёстких дисков также имеют своё видение технологий, примерно на декаду вперёд. Однако будущее винчестеров не ограничивается тем, что демонстрирует ASTC или о чём рассказывают Seagate и Western Digital. Судя по всему, накопители на базе магнитных дисков будут развиваться и далее ещё пятнадцать–двадцать лет.

В случае, если HDD будут актуальными средствами хранения данных даже в 2035 году, то это будет означать, что этот тип устройств будет служить человечеству примерно восемьдесят лет, невероятный срок для высокотехнологической отрасли.

Seagate: Мы довольны прогрессом технологии SMR и планируем расширять её использование

Seagate Technology начала поставки жёстких дисков с черепичной технологией записи (shingled magnetic recording, SMR) примерно два года назад. За этот срок компания продала примерно четыре миллиона соответствующих накопителей, что едва ли составляет один процент от всех HDD компании, поставленных за это время. Тем не менее, Seagate позитивно относится к данным устройствам и возлагает большие надежды на SMR.

Черепичная технология магнитной записи увеличивает плотность записи на пластинах на величину порядка 25 % за счёт частичного перекрытия дорожками друг друга. Перекрывающиеся дорожки замедляют процесс записи, поскольку в ходе записи одной дорожки приходится перезаписывать содержимое дорожек, располагающихся рядом (точнее, в одной группе дорожек, которая называется band). Чтобы скомпенсировать низкую скорость записи на жёстких дисках с SMR-пластинами, производителям накопителей приходится создавать специальные микропрограммы, которые оптимизируют операции последовательной записи. Альтернативно операционная система и/или приложения, использующие жёсткие диски, должны понимать, что имеют дело с SMR-винчестером и делать операции последовательной записи лишь в некоторых областях жёстких дисков.

Отличия технологий черепичной и перпендикулярной записи

Отличия технологий черепичной и перпендикулярной записи

Так или иначе, жёсткие диски, использующие технологию черепичной записи, медленнее, чем HDD, которые используют технологию перпендикулярной записи. Поскольку жёсткие диски максимального объёма требуются в первую очередь центрам обработки данных, то подобные ограничения производительности вполне допустимы. Тем не менее, ЦОД, которые начинают использовать SMR-винчестеры, чтобы увеличить объёмы хранения данных, вынуждены дорабатывать собственное программное обеспечение, что замедляет распространение подобных HDD.

Seagate Archive: Один из первых жёстких дисков, использующий SMR

Seagate Archive: Один из первых жёстких дисков, использующий SMR

Хотя использование винчестеров с SMR-пластинами имеет ряд особенностей, до тех пор, пока жёсткие диски на базе технологий TDMR (двухмерная технология записи) и HAMR (термомагнитная технология записи) не появятся на рынке, жёсткие диски на основе SMR-пластин будут развиваться. К настоящему моменту Seagate уже научилась скрывать недостатки технологии черепичной записи для ЦОД-приложений.    

«Мы поставили около четырёх миллионов «черепичных» жёстких дисков», — сказал Дейв Мосли (Dave Mosley), исполнительный вице-президент по операциям и технологиям в Seagate, во время встречи с инвесторами и финансовыми аналитиками. «Мы рассматриваем это как очень успешное достижение, потому что мы узнали массу информации о приложениях наших клиентов. Мы готовы скрывать недостатки черепичной технологии записи при помощи многоуровневых систем хранения данных, систем кеширования и т. п.,[так, что нашим клиентам] не придётся делать тяжёлых изменений в их программах».

Seagate работает со своими клиентами, которые хотят настроить приложения под «черепичные» жёсткие диски, но компания также постоянно работает над собственными микропрограммами, способными скрыть особенности SMR в случаях, когда изменения приложений затруднительны или невозможны.

Жёсткий диск Seagate

Жёсткий диск Seagate

«Мы очень довольны прогрессом, который мы сделали [с SMR накопителями], мы поставляем «черепичные» жёсткие диски для разных платформ и готовы расширить их производство в 2016 году», — сказал господин Мосли.

В дополнение к жёстким дискам для архивирования данных (серия Seagate Archive), Seagate уже применяет пластины с черепичной технологией записи внутри клиентских внешних и мобильных накопителей (продающихся под марками Samsung и Seagate) и планирует использовать SMR для других жёстких дисков. Поскольку клиентские операционные системы и приложения не изменятся в одночасье, компании придётся разрабатывать специальную архитектуру жёстких дисков для персональных компьютеров, которая будет учитывать особенности черепичной технологии и нивелировать низкую скорость записи системами кеширования и расположения данных на магнитных пластинах.

Seagate: Технология HAMR испытывает проблемы с надёжностью и не готова к коммерческому применению

Термомагнитная технология записи (heat-assisted magnetic recording, HAMR) для жёстких дисков обещает значительно увеличить плотность записи на HDD в ближайшие годы и позволит повысить их ёмкость до 100 Тбайт к 2025 году. К сожалению, Seagate Technology утверждает, что HAMR всё еще испытывает проблемы с надёжностью и не готова к применению в коммерческих продуктах. Согласно Seagate, технология двухмерной магнитной записи (two-dimensional magnetic recording, TDMR) может появиться на рынке раньше, чем HAMR.

«В прошлом году мы говорили о двухмерной магнитной записи», — сказал Дейв Мосли (Dave Mosley), исполнительный вице-президент по операциям и технологиям в Seagate, во время встречи с инвесторами и финансовыми аналитиками. «Мы будем готовы начать поставки [жёстких дисков с TDMR] в ближайший год или два. HAMR всё ещё не готова к началу продаж. Я не был доволен прогрессом, достигнутым в прошлом [финансовом] году, но прогресс был достигнут».

Жёсткий диск Seagate

Жёсткий диск Seagate

Новейшие жёсткие диски повышенной ёмкости производства Seagate и Western Digital основаны на технологии черепичной записи (shingled magnetic recording, SMR). Пластины таких HDD имеют плотность записи свыше 1 Тбит на квадратный дюйм. Технология HAMR, которая нагревает зоны записи перед чтением, чтобы изменить стабильность их магнитного состояния, позволит увеличить плотность записи до 2 Тбит на квадратный дюйм в ближайшие годы и до 5 Тбит на квадратный дюйм в будущем.

Seagate, Western Digital и другие производители жёстких дисков и их компонентов уже неоднократно демонстрировали работающие прототипы HDD с технологией HAMR. Тем не менее, термомагнитная технология записи всё еще ненадёжна, а значит не подходит для массовых жёстких дисков. Судя по тому, что ни Seagate, ни Western Digital в последнее время не говорят о HAMR, прогресс развития технологии небольшой, а прорывов не предвидится.

«Самая высокая плотность записи у HDD сегодня достигается при помощи HAMR», — сказал господин Мосли. «У нас ещё есть некоторые проблемы с надёжностью. На самом деле, мы решили множество проблем, но индустрия в целом — с помощью различных консорциумов — сосредоточена на решении всех проблем до последней прежде, чем мы сможем использовать HAMR в продуктах».

Перспективные технологии в области создания жёстких дисков

Перспективные технологии в области создания жёстких дисков

Несмотря на некоторые проблемы с надёжностью, компания Seagate продолжает придерживаться существующих планов по части развёртывания производства жёстких дисков с термомагнитной технологией записи в ближайшие годы. Так, первые экспериментальные HDD с HAMR будут поставлены избранным клиентам в конце 2016 или в начале 2017 года. Массовое производство подобных накопителей начнётся примерно в 2018 г.

Если Seagate удастся наладить массовые поставки жёстких дисков с TDMR пластинами на рубеже 2016–2017 гг., то компания сможет продолжать увеличивать ёмкость своих HDD без особых проблем в ближайшие годы. Судя по всему, остальные производители жёстких дисков придерживаются аналогичных планов.

Первые модели HDD с технологией HAMR будут иметь ёмкость 4 Тбайт

Технология термомагнитной записи (HAMR) — довольно перспективное, хотя и сложное в техническом плане направление в наращивании плотности хранения информации на жёстких дисках. В перспективе использование HAMR позволит довести ёмкость накопителей до 25, а потом и до 50 терабайт, что по сегодняшним меркам труднопредставимо. Но, как выяснилось, самые первые жёсткие диски с HAMR будут обладать куда более скромными ёмкостями.

HAMR: принцип действия

HAMR: принцип действия

Причина этому проста — они будут служить полигоном для обкатки новой технологии и выявления всех её особенностей, достоинств и недостатков. Ян-Ульрих Тиль (Jan-Ulrich Thiele), глава подразделения Seagate, ответственного за разработку HAMR, сообщил, что первые модели жёстких дисков на базе этой технологии, которые компания начнёт поставлять отдельным клиентам в конце 2016 ‒ начале 2017 года, будут иметь ёмкость в районе 4 терабайт и использовать пластины с плотностью записи 1,5 терабита на квадратный дюйм. Последний показатель примерно на 50 % выше того, что могут предложить существующие HDD на базе традиционных технологий записи.

В коммерческих объёмах поставки HAMR-накопителей Seagate планирует начать только в 2018 году. Но, как уже было сказано, ранние варианты этой технологии она позволит обкатывать избранным клиентам из сферы облачного хранения данных, а также крупным ЦОД. Звучит немного странно, поскольку такие клиенты обычно предпочитают максимально надёжные и проверенные технологии. Напоминаем, термомагнитная запись подразумевает разогрев магнитной пластины перед записью до 450 градусов Цельсия с помощью 810-нанометрового лазера мощностью 20 милливатт. Пока соответствующие головки имеют довольно большие габариты, а значит, пластины в первых HAMR-приводах будут располагаться дальше друг от друга, нежели в обычных HDD.

Планы ASTC

Планы ASTC

Отметим, что HAMR не является венцом эволюции механических жёстких дисков. Консорциум ASTC (Advanced Storage Technology Consortium), в который входят основные производители жёстких дисков, ещё в прошлом году опубликовал планы по развитию HDD. В них присутствуют различные технологии, а сами планы простираются до 2025 года и далее. Следовательно, о скорой смерти механических жёстких дисков говорить не приходится. В течение 10 лет ASTC ожидает появления накопителей ёмкостью 100 и более терабайт.

Seagate демонстрирует диски на основе технологии HAMR, первые поставки начнутся в 2017 году

Компания Seagate, один из крупнейших производителей жёстких дисков в мире, успешно продемонстрировала на конференции IEEE International Magnetics Conference (InterMag) систему хранения данных, оснащённую дисками, использующими термомагнитную технологию записи HAMR (Heat-Assisted Magnetic Recording). Как мы уже рассказывали, данная технология использует предварительный нагрев лазерным лучом зоны записи, что улучшает стабильность её магнитного состояния, что, в свою очередь, позволяет уменьшить размер «пита», а значит, и увеличить плотность записи. Потенциал технологии составляет 2 Тбит на квадратный дюйм с возможностью увеличения этой цифры до 4 или даже 5 Тбит в ближайшем будущем. Это позволит создавать диски ёмкостью от 25 до 50 Тбайт, в зависимости от числа пластин.

Принцип действия HAMR в сравнении с обычной перпендикулярной записью

Принцип действия HAMR в сравнении с обычной перпендикулярной записью

Продемонстрированное Seagate устройство представляет собой NAS бизнес-класса, выполненный в стоечном корпусе формата 1U и имеющий восемь дисковых отсеков. В качестве процессора используется двухъядерный чип Intel Atom, устройство работает под управлением Seagate NAS OS (модификация Linux). В системе было установлено восемь HAMR-дисков форм-фактора 3,5″ с интерфейсом SATA 3.0. На демонстрации система проработала без выключения три дня — не слишком много по меркам устройств этого класса, но всё же это важный шаг на пути внедрения HAMR. Демонстрация показала, что новые диски совместимы с существующим программным обеспечением и способны работать с типовыми сценариями нагрузки.

К сожалению, данные о самих HAMR-приводах компания решила пока сохранить в секрете. Мы знаем лишь то, что они используют обычный интерфейс SATA 3.0 с пропускной способностью 6 Гбит/с, а также то, что они полностью совместимы с современной инфраструктурой, а следовательно, имеют сравнимые с обычными HDD показатели энергопотребления и тепловыделения. Очевидно и то, что в арсенале компании уже имеется соответствующая электроника — контроллеры, двигатели, головки и прочие аппаратные и программные компоненты, необходимые для создания HAMR-диска.

Несмотря на достигнутые успехи, Seagate отложила начало коммерческого производства дисков на основе HAMR на 2017–2018 годы, хотя ранее планировалось представить соответствующие продукты уже в 2016 году. Поначалу компания начнёт поставки HAMR-дисков избранным клиентам в 2017, а полномасштабное производство будет развёрнуто лишь в 2018. Это означает, что первые коммерчески доступные модели дисков, использующие новую технологию записи, будут относиться к классу enterprise. Рядовым пользователям, нуждающимся в ёмких жёстких дисках, придётся ждать до 2018 года, но даже тогда их стоимость будет достаточно высокой. Трудно пока сказать, когда она достигнет уровня цен классических жёстких дисков.

Необходимо сказать, что технология HAMR не является венцом эволюции классических механических жёстких дисков. Консорциум ASTC (Advanced Storage Technology Consortium) не столь давно опубликовал планы развития технологий записи в жёстких дисках, простирающиеся до 2025 года. Согласно этим планам, наследником HAMR станет технология HDMR (heated-dot magnetic recording), которая позволит достичь плотности записи порядка 10 Тбит на квадратный дюйм. Презентацию, посвящённую этой технологии, опубликовала на InterMag и Seagate. Благодаря таким плотностям записи создание дисков ёмкостью 100 Тбайт в ближайшее десятилетие выглядит реальностью.

Seagate выпустит 10-терабайтные HDD в следующем году

Ведущие производители жёстких дисков продолжают соревноваться в наращивании ёмкостей. И Seagate, и Western Digital HGST уже представили модели ёмкостью 6 и 8 терабайт и вплотную подбираются к заветной отметке 10 Тбайт. Seagate обещает выпустить 10-терабайтный жёсткий диск в следующем году, причём без использования гелиевого гермоблока — эту технологию компания считает нерентабельной. Но классическая конструкция гермоблока не мешает Seagate использовать технологию «черепитчатой записи» (SMR, Shingled Magnetic Recording). Компания также возлагает серьёзные надежды на другую технологию записи — т.н. «термомагнитную запись» (Heat-Assisted Magnetic Recording, HAMR), хотя её реализация «в железе» довольно сложна, поскольку требует использования мощных и прецизионных лазеров, а также пластин, способных выдерживать многократный нагрев и охлаждение.

Принцип работы SMR

Принцип работы SMR

Модель жёсткого диска Seagate объёмом 10 терабайт будет иметь шесть пластин ёмкостью 1,66 Тбайт каждая. Компания признаёт, что технология SMR имеет свои недостатки, в частности — пониженную производительность записи и считывания данных, но надеется минимизировать их влияние установкой кеша DRAM большой ёмкости. Неизвестно, какой именно, но даже 1-2 Гбайт кеша не должны слишком сильно повлиять на себестоимость. Кроме того, такие диски не используются для загрузки операционных систем, так что требования к производительности здесь менее жёсткие, особенно на случайных операциях со множеством мелких файлов.

Конструкция HAMR-головки потребует создания компактных, но мощных лазеров

Конструкция HAMR-головки потребует создания компактных, но мощных лазеров

Технология HAMR практически не имеет недостатков, кроме чрезвычайной сложности аппаратной реализации, но один из крупнейших производителей жёстких дисков надеется, что сможет обуздать её к 2016—2017 году и выпустить коммерческие продукты, использующие принцип термомагнитной записи. Благодаря HAMR ёмкость будущих жёстких дисков удастся повышать примерно на 30 % в год. Как уже было сказано, Seagate предстоит проделать немалую работу по созданию новых головок и пластин, выдерживающих многократный нагрев лазером, но компания смотрит в будущее с оптимизмом и обещает продемонстрировать рабочие прототипы таких дисков уже в следующем году.

ASTC: к 2025 году ёмкость HDD вырастет до 100 Тбайт

Консорциум Advanced Storage Technology Consortium (ASTC) прогнозирует массовое появление на рынке технологии термомагнитной записи (HAMR, Hear-Assisted Magnetic Recording) в 2017 году. Это позволит увеличить ежегодный прирост плотности записи информации на HDD до 30 %.

CDRinfo

CDRinfo

Кроме того, ASTC утверждает, что в 2021 году будет внедрена технология структурированных магнитных носителей (Bit Patterned Magnetic Recording). В совокупности с HAMR-технологией эти инновации позволят добиться плотности записи информации до 10 Тбит на квадратный дюйм к 2025 году. Это, в свою очередь, приведёт к появлению первых 3,5-дюймовых жестких дисков ёмкостью до 100 Тбайт.

teamtechsquad.com

teamtechsquad.com

Компания Seagate Technology уже продемонстрировала свои первые накопители с использованием технологии термомагнитной записи. Но в серийное производство такие HDD поступят лишь в 2016 году. А в 2015 году ASTC ожидает появление на рынке жестких дисков ёмкостью до 10 Тбайт с использованием технологии SMR.

Напомним, принцип работы устройств, использующих HAMR-технологию, состоит в локальном нагревании лазером и перемагничивании в процессе записи поверхности пластин жесткого диска. Нагрев поверхности позволяет значительно уменьшить размеры магнитной области, хранящей один бит информации. Интересно отметить также недавнее достижение компании TDK, которая пообещала уже в конце 2015 или начале 2016 года выпустить HAMR-накопители ёмкостью до 15 Тбайт и, возможно, даже выше.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥