HAMR: el próximo salto adelante es ahora

A principios de 2017 Seagate anunció que las primeras unidades de disco duro que utilizan Heat-Assisted Magnetic Recording, o HAMR, se enviarán a clientes clave a finales de 2018.

Ahora anunciamos que, de hecho, Seagate ya está enviando unidades HAMR para las pruebas de integración de los clientes, y los resultados son los que esperábamos. Las unidades HAMR son tan sencillas de integrar como cualquier unidad tradicional y funcionan de forma similar. Han superado las pruebas de cualificación con la previsibilidad que hemos diseñado en las unidades.

Nuestras exitosas pruebas HAMR confirman que nuestros productos son plug-and-play, fiables y están listos para ser enviados en volumen piloto el próximo año:

• Fabricabilidad: Construyó más de 40.000 unidades HAMR; volumen piloto en 2018, envíos en volumen de unidades de más de 20 TB en 2019; las unidades se construyen en la misma línea de montaje automatizada que los productos actuales
• Capacidad: Logró una densidad areal de 2 Tbpsi; crecimiento de la densidad del 30% anual en HAMR durante los últimos nueve años
• Fiabilidad: Las pruebas han demostrado que las transferencias de datos en una sola cabeza superan los 2PB, lo que excede las especificaciones del mundo real
• Simplicidad: HAMR es transparente para el host; ha superado las pruebas de los clientes utilizando código estándar
• Coste: cadena de suministro totalmente establecida y lista para su lanzamiento; el coste previsto por TB supera a la tecnología PMR heredada

HAMR es una tecnología diseñada para permitir el próximo gran aumento de la cantidad de datos que pueden almacenarse en un disco duro. Utiliza un nuevo tipo de tecnología magnética en cada disco que permite que los bits de datos, o granos, sean más pequeños y estén más densamente empaquetados que nunca, sin dejar de ser magnéticamente estables. Un pequeño diodo láser acoplado a cada cabezal de grabación calienta un pequeño punto del disco, lo que permite al cabezal de grabación invertir la polaridad magnética de cada bit muy estable, permitiendo la escritura de datos.

En este breve vídeo, describo el quid de la necesidad de evolucionar de la PMR (grabación magnética perpendicular) a la HAMR:

¿Por qué el empeño en ofrecer una densidad de datos cada vez mayor?

El reciente informe del IDC, Data Age 2025, predice que la creación de datos en todo el mundo crecerá hasta la enorme cifra de 163 zettabytes (ZB) en 2025. Eso es diez veces la cantidad de datos que se producen en 2017.

Y IDC sigue reiterando que los discos duros serán fundamentales para gestionar el 70% de la datasfera. En otras palabras, el futuro es muy brillante para los discos duros, suponiendo que la tecnología siga ofreciendo una capacidad masiva. HAMR es la siguiente tecnología para aumentar la densidad de datos en la hoja de ruta que han definido los principales proveedores de tecnología de almacenamiento, como parte del Consorcio de Tecnología de Almacenamiento Avanzado (ASTC), que representa el consenso del sector.

Seagate lleva mucho tiempo siendo el líder que invierte en el futuro de la tecnología de las unidades de disco duro para solucionar los diversos puntos conflictivos del centro de datos. Seagate se centra en la innovación de la densidad de área para respaldar la creciente demanda de exabytes. Seagate también sigue liderando el camino para aumentar el rendimiento innovando en tecnologías avanzadas para mejorar las IOPS y la latencia, y para abordar los requisitos de TCO con la innovación a nivel de tecnología a través de Helium, SMR y otras iniciativas.

HAMR ofrece el único camino hacia el liderazgo en densidad de área

Aunque Seagate suele ir por delante en la entrega de nuevos puntos de capacidad, las presentaciones de tecnología de Seagate son coherentes con la visión de la ASTC sobre la migración de tecnología. La hoja de ruta de la ASTC que se muestra arriba ilustra la visión de la ASTC sobre cómo la tecnología de grabación migrará de una plataforma tecnológica a la siguiente. La introducción de HAMR por parte de Seagate el próximo año refleja este consenso.

En la imagen, las puntas de las flechas de colores indican la capacidad aproximada de densidad de datos que se espera de cada tecnología. La ASTC ha definido unos criterios formales para medir la validez de las demostraciones de nuevas tecnologías, incluida la forma en que se medirá la densidad de área.

Seagate ya ha demostrado que las unidades HAMR en funcionamiento superan los 2 Tbpsi utilizando los criterios de la ASTC, logrando una capacidad con tecnología de preproducción que supera los límites de los soportes CoPt para la estabilidad térmica de las celdas de bits.

Está claro que la HAMR es la única tecnología que se está investigando y probando en la actualidad que puede proporcionar el siguiente paso necesario en la densidad de área. Una vez superados los límites de la PMR (grabación magnética perpendicular), la HAMR nos devuelve a la senda del crecimiento de la densidad de área. Es la única tecnología a corto plazo capaz de permitir, en última instancia, 10 Tbpsi cuando se combina con BPMR (Bit Patterned Media Recording), lo que supone una mejora de 10 veces con respecto a PMR durante la próxima década.

HAMR está en camino de ofrecer unidades de más de 20TB en 2019, y de continuar después con una previsión de CAGR (tasa de crecimiento anual compuesto) del 30% en la densidad de datos para alcanzar 40TB o más en 2023. Esta tasa de crecimiento de la densidad de datos es única para el HAMR, y es crucial para asegurar una ventaja continua en el TCO que los centros de datos requieren de los discos duros. De hecho, aunque los nuevos componentes HAMR añaden algo de coste por cabeza, las unidades HAMR en su conjunto pueden ofrecer un coste por TB reducido en comparación con las unidades PMR debido al enorme aumento de la capacidad total por disco.

Aparejada con SMR (Shingled Magnetic Recording) y TDMR (Two-Dimensional Magnetic Recording), la HAMR puede ofrecer al sector el mejor coste por TB, y combinada con técnicas de paralelismo, el rendimiento puede escalar junto con los aumentos de capacidad. Las ventajas de los productos HAMR se extienden a todos los segmentos; HAMR permite que tanto los productos para clientes como para empresas crezcan con las demandas de capacidad y rendimiento de cada mercado.

La tecnología HAMR ya está lista

Hoy en día, la tecnología HAMR está lista, y Seagate ya está produciendo unidades HAMR fiables.

Hace diez años, el desarrollo y la entrega de nuevos diseños de cabezales y soportes para HAMR parecían complejos. Teníamos que definir y desarrollar un nuevo recubrimiento del soporte que fuera lo suficientemente «duro» desde el punto de vista magnético para evitar que los granos de bits cada vez más pequeños cambiaran aleatoriamente de polaridad, pero que fuera lo suficientemente «blando» como para poder calentarse y enfriarse con facilidad y rapidez para permitir que el cabezal de grabación cambiara esos bits. Y luego estaba la cuestión de cómo integrar los diodos láser y los transductores de campo cercano en los cabezales de grabación.

Comparado con la tecnología heredada, añadir un láser a cada cabezal es complicado. Pero el equipo de investigación y desarrollo de Seagate, líder en el sector, ha resuelto una cuestión tras otra y, al final, nuestra arquitectura HAMR actual es más sencilla que cualquier otro enfoque para ofrecer una mayor densidad de datos después de la PMR.

Hasta la fecha hemos construido y probado más de 40.000 unidades HAMR (y hemos construido millones de cabezales HAMR). Estas unidades han demostrado la capacidad de transferir de forma fiable más de 2PB de datos en un cabezal determinado; esto equivale a 35PB de datos transferidos en una vida de cinco años en una unidad de 12TB – mucho más allá de cualquier expectativa de aplicación en el mundo real. Y, a pesar de las preocupaciones iniciales de algunos observadores del sector, en las unidades HAMR de Seagate no se utiliza ningún nivel de desgaste, ni es necesario para lograr la fiabilidad que hemos demostrado.

La fiabilidad de los soportes de vidrio utilizados en las unidades HAMR está bien establecida y Seagate es el principal experto en el desarrollo y la fabricación de soportes. Nuestra actual cadena de suministro de soportes de vidrio ha demostrado un MTBF de 2,5 millones con el producto enviado.

La potencia, el calor y la fiabilidad de los sistemas relacionados son igualmente nominales. Los cabezales HAMR integrados en los sistemas de los clientes consumen menos de 200mW durante la escritura, un porcentaje mínimo de los 8W totales que utiliza una unidad durante la escritura aleatoria, y mantienen fácilmente un consumo total de energía equivalente al de las unidades estándar. Por lo tanto, no se produce un aumento de la temperatura de la unidad. Por supuesto, en una unidad HAMR, el diodo láser calienta el soporte durante el proceso de escritura, pero cada bit se calienta y se enfría en un nanosegundo, por lo que el láser HAMR no afecta en absoluto a la temperatura de la unidad ni a la temperatura, estabilidad o fiabilidad del soporte en general.

La conclusión: Nuestras unidades HAMR cumplirán los mismos requisitos de fiabilidad del centro de datos que una unidad PMR.

Ya se están fabricando

Además del diseño fiable y las capacidades probadas de nuestras primeras unidades HAMR, también hemos desarrollado y desplegado la infraestructura de fabricación fiable necesaria para su lanzamiento en volumen. Con las unidades HAMR que ya se fabrican en nuestras instalaciones de producción, nuestra cadena de suministro interna y externa está sólidamente establecida, y las herramientas de fabricación en volumen están en línea.

Así que, como mencioné en la apertura – habiendo puesto en práctica la experiencia de nuestros equipos de I+D, desarrollo de productos y pruebas de ingeniería para hacer de HAMR una realidad, este año comenzamos a enviar las unidades iniciales para las pruebas de los clientes, mientras preparamos el producto final que se enviará en 2018.

Los resultados están a la vista. «Las pruebas de HAMR no tuvieron ningún problema» porque las unidades simplemente se conectan y funcionan, y los índices de efectividad de las unidades fueron los mismos que los de cualquier disco duro genérico de muestra previo al lanzamiento. El cliente no necesitó hacer nada especial con las unidades, eran plug and play, y cumplían con todos los estándares esperados.

Simplemente funcionan.

Bienvenidos al futuro de los discos duros de alta capacidad.