Компания Toshiba смогла создать жёсткие диски ёмкостью выше 30 Тбайт, а преодолеть этот барьер ей помогли две технологии нового поколения: магнитная запись с подогревом (HAMR) и магнитная запись с использованием микроволнового излучения (MAMR).

Источник изображения: Toshiba

Технология HAMR, обеспечивающая запись данных с повышенной плотностью, подразумевает локальный нагрев участков диска при помощи лазерного луча — это позволяет влиять на магнитные свойства пластины. Toshiba удалось достичь ёмкости в 32 Тбайт на 10 пластинах, применяя также технологию черепичной магнитной записи SMR. Японский производитель планирует начать поставки тестовых образцов жёстких дисков на основе технологии HAMR в 2025 году.

Другая технология, MAMR, предполагает улучшение возможностей магнитной записи под воздействием микроволн. Toshiba первой продемонстрировала её эффективность и запустила массовое производство MAMR-дисков первого поколения в 2021 году. К настоящему моменту компания достигла ёмкости накопителя в 31 Тбайт за счёт установки 11 пластин, применения SMR и оптимизации обработки сигналов.

Компания достигла этих результатов благодаря многолетнему тесному сотрудничеству с производителем пластин для жёстких дисков Resonac и производителем считывающих и записывающих головок TDK. Toshiba и её партнеры намерены продолжать разработку технологий HAMR и MAMR, чтобы обеспечить поставки дисков большей ёмкости для центров обработки данных и облачных хранилищ.

Компания Seagate решила развеять некоторые «мифы и заблуждения» о надёжности жёстких дисков с технологией магнитной записи с подогревом (HAMR). Производитель утверждает, что среднее время наработки на отказ жёстких дисков с HAMR давно сравнялось с современными дисками с перпендикулярной записью (PMR).

Источник изображения: Seagate

Seagate довольно давно продвигает HAMR HDD под маркой Mozaic 3+, однако её огорчает, что у многих людей «сложилось неверное представление о качестве, надёжности и зрелости технологии». Согласно новой записи в блоге компании, диски на основе технологии HAMR тестируются ей в «полевых условиях» с 2016 года, а на платформе Mozaic 3+ выпущено и протестировано более полумиллиона дисков. «За последние два года надёжность HAMR HDD увеличилась на 50 % и достигла уровня обычных жёстких дисков с PMR», — пишет Seagate, не раскрывая процент протестированных дисков от общего количества выпущенных.

По словам Seagate, время наработки на отказ дисков с технологией HAMR составляет 2,5 млн часов, что соответствует показателю корпоративных Seagate Exos на основе PMR. Ожидаемый срок службы дисков Mozaic 3+ составляет семь лет, в то время как аналогичный показатель для дисков с PMR производитель оценивает в четыре года. Благодаря внедрению HAMR Seagate надеется со временем достичь объёма диска в 50 Тбайт.

Seagate достаточно давно планировала начало массового производства жёстких дисков, выполненных по технологии магнитной записи с подогревом (HAMR). На днях компания представила платформу Mozaic 3+ на технологии HAMR, которая закладывает основу для быстрого масштабирования плотности записи HDD в течение следующих нескольких лет. А семейство продуктов Seagate Exos уже пополнилось жёстким диском ёмкостью 30 Тбайт, построенным на этой платформе.

Источник изображений: Seagate

В новых жёстких дисках Seagate Exos ёмкостью 30 Тбайт используются пластины с плотностью записи 3 Тбайт на пластину. Seagate планирует в ближайшие несколько лет увеличивать плотность записи на 20 % в каждом следующем поколении HDD. Этот показатель значительно выше, чем увеличение плотности записи HDD с технологией CMR, которое составило в среднем 8 % от поколения к поколению в течение последних 10 лет.

Seagate планирует начать поставки новых HDD гиперскейлерам уже в этом квартале. По утверждению компании, средний клиент, перешедший с традиционных накопителей с магнитной записи ёмкостью 16 Тбайт на новые 30-терабайтные HDD, может почти удвоить ёмкость своих серверных стоек при той же занимаемой площади. Это обеспечивает преимущества совокупной стоимости владения и заметно снижает энергопотребление дата-центров. Среднее потребление Exos X16 — 9,44 Вт, что в пересчёте на 1 Тбайт составит 0,59 Вт/Тбайт. Новый Exos ёмкостью 30 Тбайт потребляет 10,5 Вт, что обеспечивает 40 % экономию электроэнергии на 1 Тбайт (0,35 Вт/Тбайт).

В своём пресс-релизе Seagate опубликовала список «прорывных технологий», использованных в новой платформе Mozaic 3+:

1. Увеличение плотности записи определяется в первую очередь уменьшением размера зёрен в магнитных носителях, что снижает стабильность записи. Совместно с Showa-Denco была разработана железо-платиновая сверхрешетка с повышенной магнитной коэрцитивностью, обеспечивающая точную и стабильную запись данных.
2. Процесс HAMR требует нагрева зерна для изменения его состояния, Seagate добилась этого с помощью нанофотонного лазера, который вертикально интегрирован в подсистему плазменной записи.
3. Спинтронный считыватель седьмого поколения — Mozaic 3+ включает в себя одни из самых маленьких и чувствительных в мире датчиков для считывания магнитного поля, который обеспечивает качественное и быстрое чтение данных с диска.
4. Новый контроллер, основанный на 12-нм техпроцессе TSMC, по утверждению Seagate обеспечивает в 3 раза большую производительность по сравнению с существующими решениями.

Seagate ожидает, что платформа Mozaic 5+ обеспечит ёмкость 5 Тбайт на пластину уже в 2028 году. Это прекрасная перспектива, но не стоит забывать о том, что повышение плотности записи — лишь один из аспектов хранения данных. Само по себе такое масштабирование не улучшает показатель количества операций ввода-вывода (IOPS). Платформа Mozaic 3+ действительно обеспечивает существенное увеличение плотности хранения данных, но соперничать в скорости доступа с современными SSD ей не под силу.

Seagate сотрудничает с Showa-Denco по вопросам проектирования пластин и с TDK по записывающим головкам. Seagate получила ограниченное по времени эксклюзивное право на использование этих технологических достижений, что может в будущем дать ей конкурентное преимущество перед другими производителями жёстких дисков на базе HAMR. Компания ожидает, что технология Mozaic 3+ наряду с применением в системах резервного копирования и хранения «холодных» данных будет использоваться в NAS и системах видеонаблюдения, поэтому появление HAMR в семействах IronWolf и SkyHawk — лишь вопрос времени.

На квартальном отчётном мероприятии представители Seagate Technology заявили, что компания начала получать выручку от поставок систем хранения данных Corvault, использующих накопители с технологией магнитной записи с подогревом (HAMR). В следующем году компания собирается развернуть поставки подобных накопителей в массовых количествах отдельно от готовых систем хранения данных.

Источник изображения: Seagate Technology

Соответствующее признание, по данным ресурса Tom’s Hardware, сделал финансовый директор компании Джанлука Романо (Gianluca Romano). Широкая доступность систем Corvault на основе HAMR-накопителей ожидается к концу текущего календарного года. Клиенты компании в облачном сегменте также продолжают получать образцы HAMR-накопителей объёмом более 30 Тбайт. Массовые поставки таких жёстких дисков будут развёрнуты в начале 2024 года. Попутно планируется наладить поставки HAMR-накопителей в корпоративном серверном сегменте и на направлении систем хранения и обработки видеоданных, причём в последнем случае речь идёт о накопителях меньшего объёма.

Если клиенты Seagate в силу каких-то причин не хотят переходить на решения с HAMR, но желают получать более ёмкие накопители, то им вскоре будет предложено новое поколение накопителей, использующих технологию перпендикулярной магнитной записи (PMR) и «черепичной» магнитной записи (SMR). Ёмкость данных моделей должна превысить 24 Тбайт, если верить заявлениям руководства Seagate, сделанным на этой неделе. В семействе накопителей с технологией записи PMR это будет последнее поколение жёстких дисков. В дополнение к уже перечисленным технологиям оно может использовать метод двухмерной магнитной записи (TDMR).

Компания Seagate обозначила более точные сроки выпуска своих жёстких дисков ёмкостью 22 и 24 Тбайт, а также рассказала о том, когда на рынке стоит ждать появления HDD с технологией HAMR и ёмкостью свыше 30 Тбайт.

Источник изображений: Seagate

В середине прошлого года производитель пообещал, что выпустит жёсткие диски большой ёмкости не позднее первой половины текущего года. В рамках последнего финансового отчёта компания подтвердила, что накопители на 22 и 24 Тбайт появятся в продаже в текущем или следующем квартале этого года.

В третьем квартале 2023 года компания выпустит первые массовые 3,5-дюймовые жёсткие диски с технологией HAMR объёмом более 30 Тбайт. Методика HAMR или Heat-Assisted Magnetic Recording предполагает новый способ магнитной записи, который позволяет уменьшить размеры магнитной области, хранящей один бит информации, и увеличить плотность размещения битов. В процессе записи небольшой лазерный диод, установленный на каждой головке, ненадолго нагревает небольшую область пластины. Процесс нагрева-охлаждения занимает наносекунды, а сам накопитель при этом сохраняет магнитную и температурную стабильность. Первое поколение HDD с технологией HAMR производитель уже несколько лет поставляет отдельным клиентам, в основном среди держателей крупных дата-центров.

По мнению генерального директора Seagate Дэйва Мосли (Dave Mosley), доля жёстких дисков с технологией HAMR на рынке в текущем году будет оставаться относительно низкой. Однако с наращиванием объёма их выпуска и снижением затрат на их производство их популярность будет расти.

В соответствии с ранее обнародованными планами Seagate на рубеже 2024–2025 гг. выпустит накопители объёмом 40 Тбайт, а к 2026-му планируется создать устройства, способные хранить 50 Тбайт информации и более. В Seagate также отметили, что уже создали 3,5-дюймовые пластины HDD, умещающие 5 Тбайт информации, что в перспективе открывает возможность производства жёстких дисков объёмом 50 Тбайт.

В накопителях объёмом 22 Тбайт будет применяться технология CMR/PMR и пластины ёмкостью 2,2 Тбайт. В моделях HDD объёмом 24 Тбайт будет использоваться технология записи SMR.