HAMR: seuraava harppaus eteenpäin on nyt

Aiemmin vuonna 2017 Seagate ilmoitti, että ensimmäiset kiintolevyt, joissa käytetään Heat-Assisted Magnetic Recording (HAMR) -tekniikkaa, toimitetaan tärkeimmille asiakkaille vuoden 2018 loppuun mennessä.

Ilmoitamme nyt, että Seagate on jo toimittanut kiintolevyjä HAMR-yksikköjä asiakkaiden integrointitestejä varten – ja tulokset ovat odotusten mukaisia. HAMR-asemat on yhtä helppo integroida ja ne toimivat samalla tavalla kuin mikä tahansa perinteinen asema. Ne ovat läpäisseet kelpoisuustestit asemiin suunnittelemallamme ennustettavuudella.

Onnistuneet HAMR-testit vahvistavat, että tuotteemme ovat plug-and-play-ominaisuuksia, luotettavia ja valmiita toimitettavaksi pilottivolyyminä ensi vuonna:

• Valmistettavuus: Rakennettu yli 40 000 HAMR-asemaa; pilottivolyymi vuonna 2018, yli 20 TB:n asemien sarjatoimitukset vuonna 2019; asemat valmistetaan samalla automatisoidulla kokoonpanolinjalla kuin nykyiset tuotteet
• Kapasiteetti: Saavutettu 2 Tbpsi:n pinta-alatiheys; 30 % vuosittainen tiheyden kasvu HAMR:llä viimeisten yhdeksän vuoden aikana
• Luotettavuus: Testit osoittivat, että yhden pään tiedonsiirrot ovat yli 2PB, mikä ylittää todelliset vaatimukset
• Yksinkertaisuus: HAMR on läpinäkyvä isännälle; läpäissyt asiakastestauksen standardikoodilla
• Kustannukset: Toimitusketju on täysin vakiintunut ja valmis lanseerattavaksi; ennustettu kustannus per TB-polku päihittää perinteisen PMR-tekniikan

HAMR on tekniikka, joka on suunniteltu mahdollistamaan kiintolevylle tallennettavan datamäärän seuraava suuri kasvu. Se käyttää uudenlaista magneettiteknologiaa jokaisella levyllä, jonka ansiosta databiteistä eli jyvistä tulee pienempiä ja tiheämmin pakattuja kuin koskaan aiemmin, mutta samalla ne pysyvät magneettisesti vakaina. Jokaiseen tallennuspäähän kiinnitetty pieni laserdiodi lämmittää levyn pienen pisteen, jolloin tallennuspää pystyy kääntämään jokaisen erittäin vakaan bitin magneettisen polariteetin, mikä mahdollistaa tietojen kirjoittamisen.

Tässä lyhyessä videossa kuvailen, miksi PMR:stä (kohtisuorasta magneettitallennuksesta) on siirryttävä HAMR:iin:

Miksi pyritään yhä suurempaan datatiheyteen?

IDC:n hiljattain julkaisemassa raportissa ”Data Age 2025” ennustetaan maailmanlaajuisen datan luomisen kasvavan valtavaan 163 zettabittiin (ZB) vuoteen 2025 mennessä. Se on kymmenkertainen määrä verrattuna vuonna 2017 tuotettuun tietomäärään.

Ja IDC toistaa edelleen, että kiintolevyt ovat keskeisessä asemassa 70 prosentin datasfäärin hallinnassa. Toisin sanoen kiintolevyjen tulevaisuus on hyvin valoisa, mikäli tekniikka tarjoaa jatkossakin valtavaa kapasiteettia. HAMR on seuraava datatiheyttä lisäävä teknologia tiekartalla, jonka suurimmat tallennusteknologian toimittajat ovat määritelleet osana Advanced Storage Technology Consortiumia (ASTC), joka edustaa alan konsensusta.

Seagate on jo pitkään ollut johtava kiintolevyteknologian tulevaisuuteen investoiva yritys, joka pyrkii ratkaisemaan datakeskusten erilaisia kipupisteitä. Seagate keskittyy laserilla pinta-alatiheysinnovaatioihin tukeakseen jatkuvasti kasvavaa exatavun kysyntää. Seagate on myös edelleen edelläkävijä suorituskyvyn kasvattamisessa innovoimalla kehittyneitä tekniikoita IOPS:n ja viiveen parantamiseksi ja vastaamalla TCO-vaatimuksiin teknologiatason innovaatioilla Heliumin, SMR:n ja muiden aloitteiden avulla.

HAMR tarjoaa ainoan väylän pinta-alatiheyden johtoasemaan

Vaikkakin Seagate on tyypillisesti uusien kapasiteettipisteiden tarjonnassa edelläkävijäasemassa, Seagaten teknologiajulkistamiset ovat johdonmukaisia teknologiamigraatiota koskevan ASTC:n näkemyksen kanssa. Edellä esitetty ASTC:n tiekartta havainnollistaa ASTC:n näkemystä siitä, miten tallennustekniikka siirtyy teknologia-alustalta toiselle. Seagaten HAMR:n käyttöönotto tulevana vuonna kuvastaa tätä yksimielisyyttä.

Kuvassa värillisten nuolien kärjet osoittavat likimääräisen datatiheyskapasiteetin, jota kullakin teknologialla odotetaan olevan. ASTC on määritellyt viralliset kriteerit uusien teknologiademonstraatioiden pätevyyden mittaamiseksi, mukaan lukien sen, miten areaalitiheyttä mitataan.

Seagate on jo demonstroinut toimivia HAMR-asemia, jotka ylittävät 2 Tbpsi:n rajan ASTC:n kriteerien mukaisesti, ja saavuttanut tuotantoa edeltävällä teknologialla kapasiteetin, joka ylittää CoPt-median bittipesän lämpöstabiilisuuden rajat.

On selvää, että HAMR on tällä hetkellä ainoa teknologia, jota nykyään tutkitaan ja testataan ja joka voi tarjota tarvittavan seuraavan askeleen areaalitiheyteen. PMR:n (perpendikulaarinen magneettitallennus) rajoitusten ollessa käsillä HAMR tuo meidät täysin takaisin pinta-alatiheyden kasvun tielle. Se on ainoa lähitulevaisuuden teknologia, joka pystyy lopulta mahdollistamaan 10 Tbpsi:n, kun se yhdistetään BPMR:n (Bit Patterned Media Recording) kanssa, mikä merkitsee 10-kertaista parannusta PMR:ään nähden tulevan vuosikymmenen aikana.

HAMR:n avulla on tarkoitus tuottaa yli 20 Tt:n levyasemia vuoteen 2019 mennessä, ja sen jälkeen datatiheyden ennustetaan kasvavan 30 prosenttia CAGR:llä (yhdistyneellä vuotuisella kasvuvauhdilla) niin, että se saavuttaa 40 Tt:n tallennustilavuuden tai sitä suuremman määrän viimeistään vuonna 2023. Tämä datatiheyden kasvuvauhti on ainutlaatuinen HAMR:lle, ja se on ratkaisevan tärkeää, jotta voidaan varmistaa datakeskusten kiintolevyiltä edellyttämä jatkuva TCO-etu. Vaikka uudet HAMR-komponentit lisäävät jonkin verran kustannuksia levykohtaisesti, HAMR-kiintolevyjen kokonaiskustannukset voivat olla alhaisemmat kuin PMR-kiintolevyjen, koska kokonaiskapasiteetti levyä kohden kasvaa.

Yhdistettynä SMR:n (Shingled Magnetic Recording) ja TDMR:n (Two-Dimensional Magnetic Recording) kanssa HAMR-kiintolevyjen avulla voidaan tarjota alan parhaat kustannukset TB:tä kohden, ja rinnakkaistekniikoiden kanssa suorituskyky voi skaalautua kapasiteetin kasvun myötä. HAMR-tuotteiden edut ylittävät kaikki segmentit; HAMR mahdollistaa sekä asiakas- että yritystuotteiden uintikaistojen kasvattamisen kunkin markkinan kapasiteetti- ja suorituskykyvaatimusten myötä.

HAMR-teknologia on nyt valmis

Tänä päivänä HAMR-teknologia on valmis – ja Seagate valmistaa jo nyt luotettavia HAMR-asemia.

Kymmenen vuotta sitten HAMR-levyasemien uusien pääty- ja tietovälinemallien kehittelyn kehittäminen ja toimittaminen vaikutti monimutkaiselta. Meidän oli määriteltävä ja kehitettävä uusi tietovälinepinnoite, joka olisi magneettisesti tarpeeksi ”kova” estääkseen yhä pienempiä bittijyviä vaihtamasta satunnaisesti napaisuutta, mutta joka olisi tarpeeksi ”pehmeä”, jotta sitä voitaisiin helposti ja nopeasti lämmittää ja jäähdyttää, jotta tallentava pää voisi vaihtaa näitä bittejä. Ja sitten oli vielä kysymys siitä, miten laserdiodit ja lähikenttäanturit integroitaisiin tallennuspäihin.

Viimeiseen tekniikkaan verrattuna laserin lisääminen jokaiseen päähän on monimutkaista. Mutta Seagaten alan johtava tutkimus- ja kehitystiimi on ratkaissut kysymyksen toisensa jälkeen – ja lopulta HAMR-arkkitehtuurimme on nykyään yksinkertaisempi kuin mikään muu lähestymistapa suuremman datatiheyden tuottamiseen PMR:n jälkeen.

Tähän mennessä olemme rakentaneet ja testanneet yli 40 000 HAMR-asemaa (ja olemme rakentaneet miljoonia HAMR-päitä). Nämä asemat ovat osoittaneet kykenevänsä siirtämään luotettavasti yli 2PB:n tietomäärän tietyssä päässä; tämä vastaa 35PB:n tietomäärää, joka siirretään 12TB:n aseman viiden vuoden käyttöiän aikana – mikä ylittää reilusti kaikki reaalimaailman sovellusten odotukset. Ja huolimatta joidenkin alan tarkkailijoiden alkuvaiheen huolista, Seagaten HAMR-asemissa ei käytetä kulumisen tasoitusta, eikä sitä tarvita osoittamamme luotettavuuden saavuttamiseksi.

HAMR-asemissa käytettävän lasisen tietovälineen luotettavuus on vakiintunut, ja Seagate on tietovälineen kehittämisen ja valmistuksen johtava asiantuntija. Nykyinen lasimedian toimitusketjumme on osoittanut 2,5M MTBF:n toimitustuotteella.

Virta, lämpö ja niihin liittyvien järjestelmien luotettavuus ovat yhtä lailla nimellisiä. Asiakkaiden järjestelmiin integroidut HAMR-päät kuluttavat alle 200 mW:n tehon kirjoittaessaan – tämä on vain pieni prosenttiosuus aseman satunnaisen kirjoituksen aikana käyttämästä 8 W:n kokonaistehosta, ja kokonaistehonkulutus pysyy helposti tavallisia asemia vastaavana. Näin ollen aseman lämpötila ei nouse. HAMR-asemassa laserdiodi tietysti lämmittää tietovälinettä kirjoitusprosessin aikana – mutta jokainen bitti kuumenee ja jäähtyy nanosekunnissa, joten HAMR-laserilla ei ole minkäänlaista vaikutusta aseman lämpötilaan tai tietovälineen lämpötilaan, vakauteen tai luotettavuuteen yleensä.

Lopputulos: HAMR-asemamme täyttävät samat datakeskusten luotettavuusvaatimukset kuin PMR-asemat.

Valmistetaan jo

Varhaisten HAMR-yksikkömme luotettavan suunnittelun ja testattujen ominaisuuksien lisäksi olemme myös kehittäneet ja ottaneet käyttöön luotettavan valmistusinfrastruktuurin, joka on tarpeen, jotta ne voidaan tuoda markkinoille volyyminä. HAMR-taajuusmuuttajia valmistetaan jo tuotantolaitoksissamme, sisäinen ja ulkoinen toimitusketjumme on vakaasti paikallaan, ja volyymituotantotyökalut ovat käytössä.

Kuten mainitsin avauksessa – olemme käyttäneet T&K-, tuotekehitys- ja insinööritestaustiimiemme asiantuntemusta HAMR:n toteuttamiseen, ja tänä vuonna aloimme lähettää ensimmäisiä yksiköitä asiakastestejä varten, kun valmistelemme lopullista tuotetta toimitettavaksi vuonna 2018.

Tuloksia on saatu. ”HAMR:n testaaminen oli tapahtumatonta”, koska asemat vain kytketään ja ne toimivat, ja yksiköiden tehokkuusluvut olivat samat kuin minkä tahansa yleisen esijulkaisua edeltävän näytekovalevyajon. Asiakkaan ei tarvinnut tehdä mitään erityistä asemien kanssa, ne olivat plug and play, ja ne täyttivät kaikki odotetut standardit.

Ne vain toimivat.

Tervetuloa suurikapasiteettisten kiintolevyjen tulevaisuuteen.