HAMR: il prossimo balzo in avanti è ora

All’inizio del 2017 Seagate ha annunciato che i primi dischi rigidi che utilizzano la registrazione magnetica assistita dal calore, o HAMR, saranno spediti ai clienti chiave entro la fine del 2018.

Ora annunciamo che, in effetti, Seagate sta già spedendo unità HAMR per i test di integrazione dei clienti – e i risultati sono quelli previsti. Le unità HAMR sono semplici da integrare e funzionano in modo simile a qualsiasi unità tradizionale. Hanno superato i test di qualificazione con la prevedibilità che abbiamo ingegnerizzato nelle unità.

I nostri test HAMR di successo confermano che i nostri prodotti sono plug-and-play, affidabili e pronti per la spedizione in volumi pilota il prossimo anno:

• Produzione: Costruito oltre 40.000 unità HAMR; volume pilota nel 2018, spedizioni in volume di unità da 20TB+ nel 2019; le unità sono costruite sulla stessa linea di assemblaggio automatizzata dei prodotti attuali
• Capacità: Raggiunta una densità areale di 2 Tbpsi; crescita annuale del 30% della densità su HAMR negli ultimi nove anni
• Affidabilità: I test hanno dimostrato trasferimenti di dati a testa singola di oltre 2PB, superando le specifiche del mondo reale
• Semplicità: HAMR è trasparente per l’host; ha superato i test del cliente usando il codice standard
• Costo: Catena di fornitura completamente stabilita e pronta per il lancio; il costo previsto per il percorso TB batte la tecnologia PMR legacy

HAMR è una tecnologia progettata per consentire il prossimo grande aumento della quantità di dati che possono essere memorizzati su un disco rigido. Utilizza un nuovo tipo di tecnologia magnetica su ogni disco che permette ai bit di dati, o grani, di diventare più piccoli e più densamente imballati che mai, pur rimanendo magneticamente stabili. Un piccolo diodo laser attaccato ad ogni testa di registrazione riscalda un piccolo punto sul disco, che permette alla testa di registrazione di invertire la polarità magnetica di ogni bit molto stabile, permettendo ai dati di essere scritti.

In questo breve video, descrivo il nocciolo della necessità di evolvere dalla PMR (registrazione magnetica perpendicolare) alla HAMR:

Perché la spinta a fornire una densità di dati sempre maggiore?

Il recente rapporto dell’IDC, Data Age 2025, prevede che la creazione di dati a livello mondiale crescerà fino a un enorme 163 zettabyte (ZB) entro il 2025. Questo è dieci volte la quantità di dati prodotti nel 2017.

E IDC continua a ribadire che i dischi rigidi saranno centrali nella gestione del 70% della datasfera. In altre parole, il futuro è molto luminoso per i dischi rigidi, ammesso che la tecnologia continui a offrire una capacità massiccia. HAMR è la prossima tecnologia per aumentare la densità dei dati sulla tabella di marcia che è stata definita dai principali fornitori di tecnologia di memorizzazione, come parte dell’Advanced Storage Technology Consortium (ASTC), che rappresenta il consenso del settore.

Seagate è da tempo il leader che investe nel futuro della tecnologia delle unità disco per affrontare i vari punti critici all’interno del data center. Seagate è concentrata sull’innovazione della densità d’area per supportare la crescente domanda di exabyte. Seagate continua anche ad essere all’avanguardia nell’aumentare le prestazioni, innovando le tecnologie avanzate per migliorare le IOPS e la latenza e per soddisfare i requisiti di TCO con innovazioni a livello tecnologico mediante Helium, SMR e altre iniziative.

HAMR offre l’unico percorso verso la leadership della densità areale

Anche se Seagate è in genere in anticipo sulla curva nella fornitura di nuovi punti di capacità, le introduzioni tecnologiche di Seagate sono coerenti con la visione di ASTC sulla migrazione tecnologica. La roadmap di ASTC mostrata sopra illustra la visione di ASTC su come la tecnologia di registrazione migrerà da una piattaforma tecnologica alla successiva. L’introduzione di HAMR da parte di Seagate nel prossimo anno riflette questo consenso.

Nell’immagine, le punte delle frecce colorate indicano la capacità di densità dei dati approssimativa prevista da ogni tecnologia. ASTC ha definito un criterio formale per misurare la validità delle dimostrazioni di nuove tecnologie, compreso il modo in cui sarà misurata la densità areale.

Seagate ha già dimostrato unità HAMR funzionanti che superano i 2 Tbpsi utilizzando i criteri ASTC, raggiungendo una capacità utilizzando la tecnologia di pre-produzione che supera i limiti dei supporti CoPt per la stabilità termica della cella di bit.

È chiaro che HAMR è l’unica tecnologia ricercata e testata oggi che può fornire il necessario passo successivo nella densità areale. Con i limiti della PMR (registrazione magnetica perpendicolare) su di noi, HAMR ci riporta completamente sul percorso di crescita della densità areale. È l’unica tecnologia a breve termine in grado di consentire in ultima analisi 10 Tbpsi quando accoppiata con BPMR (Bit Patterned Media Recording), per un miglioramento di 10 volte rispetto alla PMR nel prossimo decennio.

HAMR è sulla buona strada per fornire unità da 20TB+ entro il 2019, e per continuare in seguito con un CAGR (tasso di crescita annuale composto) previsto del 30% nella densità dei dati per raggiungere 40TB o superiore entro il 2023. Questo tasso di crescita della densità dei dati è unico per HAMR, ed è fondamentale per garantire un vantaggio continuo nel TCO che i data center richiedono ai dischi rigidi. Infatti, anche se i nuovi componenti HAMR aggiungono un certo costo su una base per testa, le unità HAMR nel loro insieme possono fornire un costo ridotto per TB rispetto alle unità PMR a causa del puro aumento della capacità totale per disco.

Associato a SMR (Shingled Magnetic Recording) e TDMR (Two-Dimensional Magnetic Recording), HAMR può fornire all’industria il miglior costo per TB, e associato a tecniche di parallelismo, le prestazioni possono scalare insieme all’aumento della capacità. I vantaggi dei prodotti HAMR sono trasversali a tutti i segmenti; HAMR consente ai prodotti client e aziendali di crescere con le richieste di capacità e prestazioni di ciascun mercato.

La tecnologia HAMR è pronta

Oggi la tecnologia HAMR è pronta e Seagate sta già producendo unità HAMR affidabili.

Dieci anni fa, lo sviluppo e la consegna di nuove testine e supporti per HAMR sembrava complesso. Avevamo bisogno di definire e sviluppare un nuovo rivestimento dei media che fosse magneticamente “duro” abbastanza da impedire ai grani di bit sempre più piccoli di cambiare polarità in modo casuale, ma che fosse abbastanza “morbido” da poter essere riscaldato e raffreddato facilmente e rapidamente per permettere a quei bit di essere commutati dalla testina di registrazione. E poi c’erano le questioni di come integrare i diodi laser e i trasduttori di campo vicino nelle testine di registrazione.

Rispetto alla tecnologia precedente, aggiungere un laser ad ogni testina è complicato. Ma il team di ricerca e sviluppo leader del settore di Seagate ha risolto una domanda dopo l’altra e alla fine la nostra architettura HAMR oggi è più semplice di qualsiasi altro approccio per offrire una maggiore densità di dati dopo la PMR.

Ad oggi abbiamo costruito e testato più di 40.000 unità HAMR (e abbiamo costruito milioni di testine HAMR). Queste unità hanno dimostrato la capacità di trasferire in modo affidabile oltre 2PB di dati su una data testina; questo equivale a 35PB di dati trasferiti in cinque anni di vita su un’unità da 12TB – ben oltre qualsiasi aspettativa di applicazione nel mondo reale. E nonostante le preoccupazioni iniziali di alcuni osservatori del settore, nelle unità HAMR di Seagate non viene utilizzato alcun sistema di livellamento dell’usura, né è necessario per ottenere l’affidabilità che abbiamo dimostrato.

L’affidabilità dei supporti in vetro utilizzati nelle unità HAMR è ben consolidata e Seagate è il principale esperto nello sviluppo e nella produzione di supporti. La nostra attuale catena di fornitura di supporti in vetro ha dimostrato 2,5M MTBF con il prodotto in spedizione.

La potenza, il calore e l’affidabilità dei sistemi correlati è altrettanto nominale. Le testine HAMR integrate nei sistemi dei clienti consumano meno di 200mW di potenza durante la scrittura – una minuscola percentuale della potenza totale di 8W che un’unità usa durante la scrittura casuale, e mantenendo facilmente un consumo totale equivalente alle unità standard. Quindi, non si verifica alcun aumento della temperatura dell’unità. Naturalmente, in un drive HAMR, il supporto viene riscaldato dal diodo laser durante il processo di scrittura – ma ogni bit viene riscaldato e raffreddato in un nanosecondo, quindi il laser HAMR non ha alcun impatto sulla temperatura del drive o sulla temperatura, la stabilità o l’affidabilità del supporto in generale.

La conclusione: I nostri drive HAMR soddisferanno gli stessi requisiti di affidabilità dei data center di un drive PMR.

Sono già in produzione

Oltre al design affidabile e alle capacità comprovate delle nostre prime unità HAMR, abbiamo anche sviluppato e implementato l’infrastruttura di produzione affidabile necessaria per il lancio in volume. Con le unità HAMR già prodotte nei nostri impianti di produzione, la nostra catena di fornitura interna ed esterna è solidamente in atto, e gli strumenti di produzione in volume sono online.

Così, come ho menzionato in apertura – avendo portato a frutto l’esperienza dei nostri team di R&D, sviluppo del prodotto e test di ingegneria per rendere HAMR una realtà, quest’anno abbiamo iniziato a spedire le unità iniziali per i test dei clienti, mentre prepariamo il prodotto finale da spedire nel 2018.

I risultati sono arrivati. “Il test di HAMR è stato senza intoppi” perché le unità si inseriscono e funzionano, e i tassi di efficacia delle unità sono stati gli stessi di qualsiasi esecuzione generica di un disco rigido campione pre-rilascio. Il cliente non ha avuto bisogno di fare nulla di speciale con le unità, erano plug and play, e hanno soddisfatto tutti gli standard previsti.

Funzionano e basta.

Benvenuti nel futuro degli hard disk ad alta capacità.