Les fabricants de disques durs ont une densité accrue, un lecteur de 20 To

La technologie des disques durs est souvent une merveille sous-estimée. La technologie des puces mérite plus de crédit que la création du monde moderne, mais la fabrication des semi-conducteurs attire beaucoup plus l’attention que la technologie des disques durs. Pourtant, les disques durs continuent de nous donner de plus en plus de capacité dans le même espace depuis des décennies, suivant à peu près la même tendance générale que la loi de Moore, mais pas aussi harmonieusement - la densité des disques durs tend à augmenter très rapidement lorsqu'une nouvelle technologie est introduite. ralentissez jusqu'à ce que la prochaine grande innovation arrive.

Pour l'instant, nous entrons dans la phase de transition. La technologie actuelle, connue sous le nom d’enregistrement magnétique perpendiculaire (PMR) à la base de la quasi-totalité des disques durs fabriqués aujourd’hui, commence à s’essouffler. De nouvelles techniques telles que l’enregistrement magnétique assisté par chaleur (HAMR) sont en cours d’élaboration, mais dans quelques années.

Par conséquent, nous constatons que certains disques spécialisés atteignent de nouvelles capacités - par exemple, le nouveau disque dur professionnel de 8 To de Seagate et la version 10 To de HGST - mais les disques durs grand public de base ne sont pas aussi rapides à obtenir autant de densité. Cela fait quelques années que j'ai vraiment étudié cette technologie en profondeur, alors j'ai récemment profité de l'occasion pour parler aux fabricants de disques de la technologie et de son orientation.

Ces dernières années, les disques utilisent le processus PMR. Aujourd'hui, les disques traditionnels ont une densité aérienne de 650 Gbit / m². pouces, ce qui permet 500 Go par plateau sur un lecteur de 2, 5 pouces et 1 To par plateau sur un lecteur de 3, 5 pouces. (La plupart des disques durs ont plusieurs plateaux, qui sont écrits des deux côtés.)

Quelques disques l'ont poussé un peu plus loin, passant à 1, 2 To par plateau, permettant ainsi de passer à 6 To sur un disque de 3, 5 pouces à cinq plateaux; ou même des disques d'archivage de 2 To utilisant trois plateaux de 2, 5 pouces, selon William Cain, vice-président de la technologie chez Western Digital. Mark Re, vice-président directeur et directeur de la technologie de Seagate, a déclaré qu'il "pensait qu'il restait encore beaucoup de kilomètres parcourus dans la technologie actuelle", en utilisant des tolérances plus strictes pour améliorer la densité.

Au-delà de cela, pour accroître la densité à court terme, un certain nombre de constructeurs se tournent vers les nouvelles technologies.

Enregistrement magnétique bardeau (SMR)

Seagate a développé une technique appelée enregistrement magnétique bardeau (SMR) dans laquelle les pistes suivies par les têtes d’entraînement se chevauchent, un peu comme des bardeaux sur un toit. Selon Re, cette technologie peut permettre une augmentation de 25% de la densité aérienne.

SMR utilise des têtes de lecture / écriture conventionnelles, qui fonctionnent exactement comme un lecteur conventionnel pour lire les données. Mais pour écrire, cela nécessite en réalité d’écrire sur plusieurs pistes, ce qui nécessite de regrouper le lecteur dans différents groupes.

Selon Re, Seagate a déjà expédié "plusieurs millions de disques" utilisant la technologie SMR, notamment des disques de marque et des disques de stockage stratégiques proches de la ligne. Cela a commencé avec le disque de bureau de 5 To de la société, destiné au stockage d'entreprise proche de la ligne, mais s'est également déplacé vers d'autres produits. Le lecteur de 8 To récemment annoncé par la société propose une variante qui utilisera la technologie SMR.

Il dit que l'avenir de SMR devrait voir les disques d'ordinateurs portables introduits dans l'année, et qu'il passe de 750 Go par plateau à 1 To par plateau et peut-être éventuellement jusqu'à 2 To par plateau.

Un problème avec SMR, Cain a souligné, est que le lecteur doit écrire des informations différemment, de manière plus séquentielle, ce qui nécessite de manipuler la taille des données pour la rendre plus efficace. Re a déclaré qu'il était d'accord pour dire qu'il y avait des problèmes dans certaines charges de travail, mais a déclaré que dans 99, 9% des cas, il n'y avait pas de différence de performance notable. En général, a-t-il déclaré, les quantités typiques de cache sur le lecteur éliminent l'impact. Cain a noté qu'il existait de nouvelles normes: les commandes de bloc de zone (ZBC) pour les lecteurs SAS et les commandes de zones ATA (ZAC) pour les lecteurs SATA conçues pour normaliser l'utilisation des lecteurs SMR.

Scott Wright, responsable du marketing des produits pour disques durs d'entreprise de Toshiba, a déclaré que Toshiba participait aux sous-comités travaillant sur la normalisation des commandes pour les lecteurs SMR et s'attend à une norme ratifiée dans les prochains mois. Il estime que cette solution convient parfaitement aux applications nécessitant beaucoup d'écriture séquentielle., tel que le stockage d'objets. Il s'attend à voir tous les fournisseurs proposer des campagnes visant les premiers utilisateurs au cours de la prochaine année environ, et l'adoption à grande échelle au second semestre de 2015.

Lecteurs scellés

Une autre option que nous commençons à voir implique des entraînements scellés avec de l’hélium remplaçant l’air à l’intérieur d’un entraînement étanche.

L’année dernière, HGST a commencé à expédier un disque dur de 6 To qui permet de disposer de plus de plateaux dans un disque scellé d’une seule hauteur. Cela utilise une technologie appelée HelioSeal, dans laquelle les plateaux d’entraînement sont enfermés dans un lecteur scellé rempli d’hélium. Cain souligne que l'hélium, qui est plus léger que l'air, réduit la turbulence de l'air et la traînée entre les plateaux et, de ce fait, peut réduire considérablement les besoins en puissance active. Ainsi, Cain dit-il, il est idéal pour les environnements qui consomment de l'énergie et le nombre de broches en place. (Notez que bien que HGST soit une filiale de WDC, elle est gérée séparément de la division Western Digital. Cain indique que si Western Digital a examiné l'enregistrement magnétique à l'hélium et sur les bardeaux, il n'a pas encore livré de disques dotés de cette technologie, a-t-il dit. "les deux technologies ont de la valeur dans certains segments du marché.")

HGST a récemment annoncé une version de 8 To de ce lecteur appelée Ultrastar He8 utilisant les lecteurs PMR actuels, ainsi que l'Ultrastar He10, qui utilisera les techniques à l'hélium rempli ainsi que la technique du bardeau (SMR). Il propose également un lecteur 6 To plus standard, qui utilise cinq plateaux de 1, 2 To dans un boîtier de lecteur traditionnel (non scellé).

Seagate a choisi de ne pas utiliser d'hélium à ce stade. Re a déclaré que, même si elle dispose de disques utilisant cette technologie, elle n'est pas convaincue qu'il s'agisse du moyen le plus efficace d'accroître la densité.

Wright de Toshiba avait des commentaires similaires, affirmant que l'hélium pouvait être nécessaire à long terme, mais qu'il pensait pouvoir accéder aux "prochaines générations de technologies sans cela". Il a ajouté que la feuille de route de l'industrie prévoyait six plateaux ou plus, ce que Toshiba compte bien faire.

Enregistrement magnétique bidimensionnel (TDMR)

Au cours des deux prochaines années, WD s’intéresse à une technique appelée enregistrement magnétique bidimensionnel (TDMR), dans laquelle vous avez deux têtes de lecture et pouvez ainsi avoir plus de données dans la même zone avec des bits adjacents examinés et comparés, ce que Cain par rapport à la manière dont un casque à réduction de bruit gère le bruit ambiant. Il a ajouté que cela ajoutait de la complexité, mais que cela pourrait avoir du sens pour certains projets spécifiques sur certains marchés, car cela étend la technologie d'enregistrement conventionnelle.

Enregistrement magnétique assisté par la chaleur (HAMR)

Mais presque toutes les personnes à qui j'ai parlé s'accordent pour dire que le prochain grand bond de densité viendra probablement d'une technique appelée enregistrement magnétique assisté par la chaleur (HAMR), qui implique un faisceau laser chauffant une petite partie du support magnétique permettant aux bits de être écrit et ensuite être stable quand ils se refroidissent. Ces disques pourraient être beaucoup plus compacts que n'importe quelle technologie actuelle.

Le concept n’est pas nouveau - Seagate l’a démontré en 2002 - mais il semble se rapprocher.

Par exemple, Re de Seagate a déclaré que HAMR devrait être prêt pour certaines introductions commerciales en 2016, probablement au départ avec des partenaires stratégiques, et devrait devenir une partie plus générale du secteur des disques durs d’ici 2018. Il a promis que HAMR devrait mettre les conduire l'industrie sur la "prochaine courbe en S" (pour l'amélioration de la densité) au cours de la prochaine décennie environ. Seagate a déclaré espérer disposer d’un disque dur de 20 To utilisant la technologie HAMR d’ici 2020.

L’implémentation de Seagate utilise un transducteur de champ proche comme tête d’écriture avec un laser émettant une lumière de 830 nm sur les "plasmons de surface", qui est ensuite focalisée sur un emplacement plus petit pour chauffer le matériau jusqu’à 600 degrés Kelvin. passé de 1 à 0 ou inversement. Une fois l'emplacement refroidi, le bit est stable. L'ensemble du cycle de chauffage et de refroidissement se déroule en une nanoseconde, a ajouté Re.

Cain de Western Digital affirme que le HAMR offre le potentiel d'augmenter de trois à cinq fois la densité surfacique, tout en augmentant les coûts. Il a ajouté que la société réalisait des tests avec des milliers d'heures de conduite sur disques durs et que la technologie était en train de devenir réalisable, mais a déclaré que 2016 "pourrait être un peu agressive", bien qu'il pensait aussi que la technologie pourrait entrer dans les médias d'ici 2018.

Wright de Toshiba était un peu plus sceptique, affirmant que l'avenir de HAMR était "encore un peu flou", et affirmant que même si tout le monde investit dans l'enregistrement "assisté par énergie", le jury n'a toujours pas déterminé le moment de son déploiement. Il a prédit que ce serait au moins trois ou quatre ans.

Médias à motifs binaires

Un autre sujet qui a retenu l'attention est celui des médias à motifs, mais les entreprises à qui j'ai parlé pensent tous que c'est beaucoup plus loin. Re a déclaré que cette technologie n'était "pas prête pour les heures de grande écoute" et que son infrastructure n'était tout simplement pas disponible. Cain a convenu qu'il s'agissait d'une solution "beaucoup plus longue", bien qu'il ait déclaré que la société disposait de techniques telles que la nano-impression et l'auto-assemblage dans les laboratoires. Et Wright a déclaré que pendant que "la science est en train d'être faite", Toshiba ne voit pas encore "d'interception spécifique" quand il pourrait entrer en production de masse.

Mémoire flash

Certaines personnes extérieures au secteur des disques durs ont suggéré que la mémoire flash pourrait remplacer la technologie des disques durs, mais cela semble peu probable. Alors que les lecteurs flash gagnent en popularité, en particulier dans les ordinateurs portables et dans le cadre d’une solution de stockage hiérarchisé au sein de l’entreprise, le flash continue de coûter beaucoup plus cher que les supports magnétiques, en particulier pour stocker de nombreuses données qui ne sont pas consultées fréquemment. En outre, la capacité totale des puces flash fabriquées, bien que croissante, ne suffit pas à remplacer les supports en rotation.

Même Toshiba, qui est l’un des deux plus grands producteurs de mémoires flash, est d’accord avec cette perspective, Wright notant que "rien ne touchera les supports magnétiques pendant une décennie" du point de vue des coûts et qu’il n’ya pas assez de mémoires flash NAND fabriquées pour prendre le relais. même 15% du marché.

Au lieu de cela, tous les fabricants de stockage d'entreprise ont des systèmes qui combinent une certaine quantité de mémoire flash avec des disques durs; et du côté client, les fabricants de disques durs poussent des disques hybrides combinant un peu de vitesse pour une vitesse optimale et des supports magnétiques pour une capacité accrue.

Re a dit que Seagate offrait des disques pour ordinateurs portables que de telles fonctionnalités (qu’elle appelle SSHD pour les disques durs SSD) suivis des disques de bureau. Western Digital a une ligne similaire avec sa ligne WD Black ², Cain affirmant que les disques hybrides offrent «une réelle valeur».

Ce qui est remarquable, c’est qu’il est possible qu’une seule technologie ne prenne le dessus et que l’avenir laisse place à toutes sortes de solutions de stockage - du flash pur, connecté directement sur un bus ou connecté en tant que SSD; conventionnel, bardé et HAMR - tous sur le marché en même temps.

En général, la technologie des disques durs est passée d’une technologie à l’autre, la nouvelle technologie remplaçant la précédente, tout comme l’enregistrement magnétique perpendiculaire (PMR) actuel a remplacé l’enregistrement longitudinal traditionnel au cours de la dernière décennie. Mais cette fois peut être différent, dit Cain, avec plusieurs techniques différentes offrant des solutions pour différents marchés en raison de grandes différences de coût et de rapidité. "L'avenir ne ressemble pas forcément au passé", a-t-il déclaré.

Dans l’ensemble, Cain a déclaré qu’en 2020, nous pourrions avoir des disques 3, 5 pouces 5To ou 6To comme disques grand public standard avec des disques allant jusqu’à 20 To (avec six plateaux de 3, 3 To) possibles pour certaines applications hautement spécialisées, et pouvant atteindre 50 To lorsque le HAMR la technologie arrive à maturité. C'est simplement une quantité incroyable de stockage.