HAMR: det næste spring fremad er nu

Tidligere i 2017 meddelte Seagate, at de første harddiske med Heat-Assisted Magnetic Recording, eller HAMR, vil blive leveret til vigtige kunder i slutningen af 2018.

Vi meddeler nu, at Seagate faktisk allerede nu leverer HAMR-enheder til integrationstest hos kunderne – og resultaterne er som forventet. HAMR-drevene er lige så enkle at integrere og fungerer på samme måde som alle traditionelle drev. De har bestået kvalifikationstests med den forudsigelighed, som vi har udviklet i drevene.

Vores vellykkede HAMR-tests bekræfter, at vores produkter er plug-and-play, pålidelige og klar til at blive leveret i pilotvolumen næste år:

• Fremstillingsmuligheder: Bygget over 40.000 HAMR-drev; pilotvolumen i 2018, volumenleverancer af 20 TB+-drev i 2019; drevene er bygget på den samme automatiserede samlebånd som de nuværende produkter
• Kapacitet:
• Opnået 2 Tbpsi arealdensitet; 30 % årlig vækst i tætheden på HAMR i løbet af de seneste ni år
• Pålidelighed: Test viste, at dataoverførsler på et enkelt hoved var over 2 Pb, overgår de reelle specifikationer
• Simplicitet: HAMR er gennemsigtig for værten; bestået kundeafprøvning ved hjælp af standardkode
• Kost: Forsyningskæden er fuldt etableret og klar til lancering; den forventede omkostning pr. TB er højere end den hidtidige PMR-teknologi

HAMR er en teknologi, der er designet til at muliggøre den næste store stigning i den mængde data, der kan lagres på en harddisk. Den anvender en ny form for magnetisk medieteknologi på hver disk, der gør det muligt for databits, eller korn, at blive mindre og tættere pakket end nogensinde før, samtidig med at de forbliver magnetisk stabile. En lille laserdiode, der er fastgjort til hvert optagehoved, opvarmer et lille punkt på disken, hvilket gør det muligt for optagehovedet at vende den magnetiske polaritet for hver meget stabil bit, så data kan skrives.

I denne korte video beskriver jeg kernen i behovet for at udvikle sig fra PMR (perpendikulær magnetisk optagelse) til HAMR:

Hvorfor presset for at levere stadig højere datatæthed?

IDC’s nylige rapport, Data Age 2025, forudsiger, at den globale datamængde vil vokse til enorme 163 zettabytes (ZB) i 2025. Det er ti gange så meget data som den mængde data, der produceres i 2017.

Og IDC gentager fortsat, at harddiske vil være centrale i forvaltningen af 70 procent af datasfæren. Med andre ord er fremtiden meget lys for harddiske, hvis man antager, at teknologien fortsat tilbyder massiv kapacitet. HAMR er den næste teknologi til at øge datatætheden på den køreplan, der er blevet defineret af de store leverandører af lagringsteknologi som en del af Advanced Storage Technology Consortium (ASTC), der repræsenterer konsensus i branchen.

Seagate har længe været førende i at investere i fremtiden for harddiskteknologi for at løse de forskellige smertepunkter i datacentret. Seagate er laserfokuseret på innovation inden for arealdensitet for at understøtte den stadigt voksende efterspørgsel efter exabyte. Seagate fortsætter også med at vise vejen for at opskalere ydeevnen ved at innovere avancerede teknologier for at forbedre IOPS og latenstid og for at imødekomme TCO-krav med innovation på teknologiniveau gennem Helium, SMR og andre initiativer.

HAMR leverer den eneste vej til arealdensitetslederskab

Og selv om Seagate typisk er på forkant med levering af nye kapacitetspunkter, er Seagates teknologiske introduktioner i overensstemmelse med ASTC’s syn på teknologimigration. ASTC’s køreplan, der er vist ovenfor, illustrerer ASTC’s syn på, hvordan optagelsesteknologi vil migrere fra den ene teknologiplatform til den næste. Seagates introduktion af HAMR i det kommende år afspejler denne konsensus.

På billedet angiver spidserne af de farvede pile den omtrentlige datatæthedskapacitet, der forventes af hver teknologi. ASTC har defineret et formelt kriterium for måling af gyldigheden af demonstrationer af ny teknologi, herunder hvordan arealdensiteten vil blive målt.

Seagate har allerede demonstreret fungerende HAMR-drev, der overgår 2 Tbpsi ved hjælp af ASTC-kriterierne, og har opnået en kapacitet ved hjælp af præproduktions-teknologi, der overskrider grænserne for CoPt-medier med hensyn til bitcellens termiske stabilitet.

Det er klart, at HAMR er den eneste teknologi, der forskes og testes i dag, og som kan give det nødvendige næste skridt inden for arealdensitet. Med grænserne for PMR (perpendicular magnetic recording) over os, bringer HAMR os helt tilbage på vejen til vækst i arealtætheden. Det er den eneste teknologi på kort sigt, der i sidste ende kan muliggøre 10 Tbpsi, når den kombineres med BPMR (Bit Patterned Media Recording), hvilket giver en 10x forbedring i forhold til PMR i løbet af det kommende årti.

HAMR er på vej til at levere 20 TB+-drev inden 2019 og til at fortsætte derefter med en forventet 30 % CAGR (sammensat årlig vækstrate) i datatæthed for at nå 40 TB eller mere inden 2023. Denne vækstrate i datatæthed er unik for HAMR og er afgørende for at sikre en fortsat fordel i TCO, som datacentre kræver af harddiske. Selv om nye HAMR-komponenter øger omkostningerne pr. enhed, kan HAMR-drev som helhed give en lavere omkostning pr. TB sammenlignet med PMR-drev på grund af den blotte stigning i den samlede kapacitet pr. disk.

Sammen med SMR (Shingled Magnetic Recording) og TDMR (Two-Dimensional Magnetic Recording) kan HAMR give branchen den bedste omkostning pr. TB, og sammen med parallelitetsteknikker kan ydeevnen skaleres sammen med kapacitetsforøgelserne. Fordelene ved HAMR-produkter går på tværs af alle segmenter; HAMR gør det muligt for både klient- og virksomhedsprodukter at vokse med de enkelte markeders krav til kapacitet og ydeevne.

HAMR-teknologi er klar nu

I dag er HAMR-teknologien klar – og Seagate producerer allerede pålidelige HAMR-drev.

For ti år siden virkede udviklingen og leveringen af nye hoved- og mediedesigns til HAMR kompleks. Vi skulle definere og udvikle en ny mediebelægning, der var magnetisk “hård” nok til at forhindre, at stadig mindre bitkorn tilfældigt skiftede polaritet, men som var “blød” nok til, at den nemt og hurtigt kunne opvarmes og afkøles for at gøre det muligt for disse bits at blive skiftet af optagehovedet. Og så var der spørgsmålene om, hvordan man integrerer laserdioder og nærfelttransducere i optagehovederne.

Sammenlignet med den eksisterende teknologi er det kompliceret at tilføje en laser til hvert enkelt hoved. Men Seagates brancheførende forsknings- og udviklingsteam har løst det ene spørgsmål efter det andet – og i sidste ende er vores HAMR-arkitektur i dag enklere end nogen anden tilgang til at levere højere datatæthed efter PMR.

I dag har vi bygget og testet mere end 40.000 HAMR-drev (og vi har bygget millioner af HAMR-hoveder). Disse drev har demonstreret evnen til pålideligt at overføre over 2PB data på et givet hoved; det svarer til 35PB data, der overføres i løbet af en femårig levetid på et 12TB-drev – langt over alle forventninger til virkelige anvendelser i den virkelige verden. Og på trods af tidlige bekymringer blandt nogle brancheobservatører anvendes der ingen slidnivellering i Seagate HAMR-drev, og det er heller ikke nødvendigt for at opnå den pålidelighed, vi har demonstreret.

Den pålidelighed af glasmedier, der anvendes i HAMR-drev, er veletableret, og Seagate er den førende ekspert inden for medieudvikling og -fremstilling. Vores nuværende forsyningskæde for glasmedier har demonstreret 2,5 mio. MTBF med forsendelsesproduktet.

Effekt, varme og pålideligheden af relaterede systemer er lige så nominel. HAMR-hoveder, der er integreret i kundesystemer, bruger under 200 mW strøm under skrivning – en lille procentdel af den samlede strøm på 8 W, som et drev bruger under tilfældig skrivning, og det er let at opretholde et samlet strømforbrug svarende til standarddrev. Der sker således ingen stigning i drevtemperaturen. I et HAMR-drev opvarmes mediet naturligvis af laserdioden under skriveprocessen – men hver bit opvarmes og afkøles på et nanosekund, så HAMR-laseren har overhovedet ingen indflydelse på drevets temperatur eller mediets temperatur, stabilitet eller pålidelighed i det hele taget.

Summa summarum: Vores HAMR-drev vil opfylde de samme krav til pålidelighed i datacentre som et PMR-drev.

Det er allerede ved at blive fremstillet

Ud over det pålidelige design og de dokumenterede muligheder i vores tidlige HAMR-enheder har vi også udviklet og implementeret den pålidelige produktionsinfrastruktur, der er nødvendig for at lancere i store mængder. Med HAMR-drev, der allerede fremstilles i vores produktionsfaciliteter, er vores interne og eksterne forsyningskæde solidt på plads, og værktøjerne til volumenproduktion er online.

Så, som jeg nævnte i indledningen – efter at have bragt ekspertisen fra vores R&D-, produktudviklings- og tekniske testteams i spil for at gøre HAMR til en realitet, begyndte vi i år at sende de første enheder til kundetest, mens vi forbereder det endelige produkt, der skal sendes i 2018.

Resultaterne er kommet ind. “Testen af HAMR var begivenhedsløs”, fordi drevene bare sættes i og fungerer, og enhedens effektivitetsrater var de samme som enhver generisk prøvekørsel af prøveharddiske før udgivelsen. Kunden behøvede ikke at gøre noget særligt med drevene, de var plug and play, og de opfyldte alle forventede standarder.

De virker bare.

Velkommen til fremtiden for harddiske med høj kapacitet.