HAMR: następny skok naprzód już teraz

Wcześniej w 2017 r. firma Seagate ogłosiła, że pierwsze dyski twarde wykorzystujące technologię Heat-Assisted Magnetic Recording, lub HAMR, będą dostarczane do kluczowych klientów do końca 2018 r.

Ogłaszamy teraz, że w rzeczywistości firma Seagate już wysyła jednostki HAMR do testów integracyjnych klientów – i wyniki są takie, jakich oczekiwaliśmy. Dyski HAMR są tak samo proste w integracji i działają podobnie jak każdy tradycyjny dysk. Przeszły testy kwalifikacyjne z przewidywalnością, którą wbudowaliśmy w dyski.

Nasze udane testy HAMR potwierdzają, że nasze produkty są plug-and-play, niezawodne i gotowe do pilotażowej wysyłki w przyszłym roku:

• Wytrzymałość produkcyjna: Zbudowaliśmy ponad 40 000 dysków HAMR; wielkość pilotażowa w 2018 r., dostawy seryjne dysków o pojemności 20 TB+ w 2019 r.; dyski są budowane na tej samej zautomatyzowanej linii montażowej, co obecne produkty
• Wydajność: Osiągnięta gęstość powierzchniowa 2 Tbpsi; 30% roczny wzrost gęstości na HAMR w ciągu ostatnich dziewięciu lat
• Reliability: Testy potwierdziły transfery danych pojedynczej głowicy o wielkości ponad 2PB, przewyższające specyfikacje świata rzeczywistego
• Prostota: HAMR jest przezroczysty dla hosta; przeszedł testy klienta przy użyciu standardowego kodu
• Koszt: Łańcuch dostaw w pełni ustanowiony i gotowy do uruchomienia; przewidywany koszt per TB bije na głowę starszą technologię PMR

HAMR to technologia zaprojektowana w celu umożliwienia kolejnego dużego wzrostu ilości danych, które można przechowywać na dysku twardym. Wykorzystuje ona nowy rodzaj technologii magnetycznej nośnika na każdym dysku, która umożliwia zmniejszenie rozmiarów i gęstości upakowania bitów danych, czyli ziaren, przy zachowaniu stabilności magnetycznej. Mała dioda laserowa dołączona do każdej głowicy nagrywającej podgrzewa maleńkie miejsce na dysku, co umożliwia głowicy nagrywającej odwrócenie polaryzacji magnetycznej każdego bardzo stabilnego bitu, umożliwiając zapis danych.

W tym krótkim filmie opisuję sedno potrzeby ewolucji z PMR (prostopadły zapis magnetyczny) do HAMR:

Dlaczego nacisk na coraz większą gęstość danych?

W ostatnim raporcie firmy IDC, Data Age 2025, przewiduje się, że do 2025 r. ilość danych tworzonych na całym świecie wzrośnie do 163 zettabajtów (ZB). To dziesięć razy więcej danych niż w roku 2017.

I IDC nadal powtarza, że dyski twarde będą odgrywać główną rolę w zarządzaniu 70 procentami datasfery. Innymi słowy, przyszłość jest bardzo jasna dla dysków twardych, zakładając, że technologia ta nadal będzie oferować ogromną pojemność. HAMR to następna technologia zwiększająca gęstość danych na mapie drogowej, która została określona przez głównych dostawców technologii pamięci masowej, w ramach konsorcjum Advanced Storage Technology Consortium (ASTC), reprezentującego konsensus branżowy.

Seagate od dawna jest liderem inwestującym w przyszłość technologii dysków twardych, aby rozwiązać różne problemy w centrum danych. Firma Seagate jest skoncentrowana na innowacjach w zakresie gęstości powierzchniowej, aby wspierać stale rosnące zapotrzebowanie na eksabajty. Firma Seagate nadal przewodzi również w skalowaniu wydajności, wprowadzając innowacyjne zaawansowane technologie w celu zwiększenia liczby operacji IOPS i opóźnień, a także w celu spełnienia wymagań dotyczących kosztu TCO dzięki innowacjom na poziomie technologicznym za pośrednictwem technologii Helium, SMR i innych inicjatyw.

HAMR zapewnia jedyną ścieżkę do przywództwa w zakresie gęstości powierzchniowej

Pomimo, że firma Seagate zazwyczaj wyprzedza krzywą w dostarczaniu nowych punktów pojemności, wprowadzane przez nią technologie są zgodne z poglądem ASTC na migrację technologii. Przedstawiona powyżej mapa drogowa ASTC ilustruje pogląd ASTC na to, jak technologia zapisu będzie migrować z jednej platformy technologicznej do następnej. Wprowadzenie przez firmę Seagate technologii HAMR w nadchodzącym roku odzwierciedla ten konsensus.

Na rysunku, końce kolorowych strzałek wskazują przybliżoną zdolność gęstości danych oczekiwaną od każdej technologii. ASTC zdefiniowała formalne kryteria pomiaru ważności demonstracji nowych technologii, w tym sposób pomiaru gęstości powierzchniowej.

Seagate już zademonstrowała działające dyski HAMR przekraczające 2 Tbpsi przy zastosowaniu kryteriów ASTC, osiągając pojemność przy użyciu technologii przedprodukcyjnej, która przekracza limity nośników CoPt dla stabilności termicznej komórek bitowych.

Jasne jest, że HAMR jest jedyną technologią badaną i testowaną obecnie, która może zapewnić niezbędny kolejny krok w gęstości powierzchniowej. Z ograniczeniami PMR (prostopadły zapis magnetyczny) na nas, HAMR przynosi nam w pełni z powrotem na ścieżkę wzrostu gęstości powierzchniowej. Jest to jedyna technologia w najbliższej przyszłości, która w połączeniu z BPMR (Bit Patterned Media Recording) może ostatecznie zapewnić 10 Tbpsi, co oznacza 10-krotną poprawę w stosunku do PMR w ciągu najbliższej dekady.

HAMR jest na dobrej drodze do dostarczenia dysków o pojemności 20 TB+ do 2019 r., a następnie będzie kontynuowany z prognozowanym 30-procentowym CAGR (złożona roczna stopa wzrostu) w gęstości danych, aby osiągnąć 40 TB lub więcej do 2023 r. Takie tempo wzrostu gęstości danych jest unikalne dla dysków HAMR i ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia ciągłej przewagi w zakresie kosztów TCO, których centra danych wymagają od dysków twardych. W rzeczywistości, chociaż nowe komponenty HAMR dodają pewne koszty w przeliczeniu na głowicę, dyski HAMR jako całość mogą zapewnić obniżony koszt per-TB w porównaniu z dyskami PMR ze względu na sam wzrost całkowitej pojemności na dysk.

W połączeniu z SMR (Shingled Magnetic Recording) i TDMR (Two-Dimensional Magnetic Recording), HAMR może zapewnić branży najlepszy koszt per-TB, a w połączeniu z technikami równoległości, wydajność może skalować się wraz ze wzrostem pojemności. Korzyści płynące z produktów HAMR dotyczą wszystkich segmentów; HAMR umożliwia zarówno klientom, jak i przedsiębiorstwom rozwój wraz z zapotrzebowaniem na pojemność i wydajność każdego rynku.

Technologia HAMR jest już gotowa

Dzisiaj technologia HAMR jest gotowa – a firma Seagate już produkuje niezawodne dyski HAMR.

Dziesięć lat temu opracowanie i dostarczenie nowych konstrukcji głowic i nośników dla HAMR wydawało się skomplikowane. Musieliśmy zdefiniować i opracować nową powłokę nośnika, która byłaby wystarczająco „twarda” pod względem magnetycznym, aby zapobiec losowej zmianie biegunowości przez coraz mniejsze ziarna bitów, ale jednocześnie na tyle „miękka”, aby można ją było łatwo i szybko ogrzewać i chłodzić w celu umożliwienia przełączania tych bitów przez głowicę nagrywającą. I wtedy pojawiły się pytania, jak zintegrować diody laserowe i przetworniki bliskiego pola w głowicach nagrywających.

W porównaniu z dotychczasową technologią, dodanie lasera do każdej głowicy jest skomplikowane. Jednak wiodący w branży zespół badawczo-rozwojowy firmy Seagate rozwiązał jedno pytanie za drugim – i ostatecznie, nasza dzisiejsza architektura HAMR jest prostsza niż jakiekolwiek inne podejście do zapewnienia większej gęstości danych po PMR.

Do tej pory zbudowaliśmy i przetestowaliśmy ponad 40 000 dysków HAMR (i zbudowaliśmy miliony głowic HAMR). Dyski te wykazały zdolność do niezawodnego przenoszenia ponad 2PB danych na danej głowicy; odpowiada to 35PB danych przeniesionych w ciągu pięcioletniego okresu eksploatacji na dysku o pojemności 12 TB – co znacznie przekracza wszelkie oczekiwania dotyczące rzeczywistych zastosowań. I pomimo wczesnych obaw niektórych obserwatorów branży, w dyskach Seagate HAMR nie stosuje się wyrównywania zużycia, ani nie jest ono potrzebne do osiągnięcia niezawodności, którą zademonstrowaliśmy.

Niezawodność szklanych nośników używanych w dyskach HAMR jest dobrze ugruntowana, a firma Seagate jest wiodącym ekspertem w zakresie rozwoju i produkcji nośników. Nasz obecny łańcuch dostaw nośników szklanych wykazał 2,5 mln MTBF przy produkcie wysyłkowym.

Moc, ciepło i niezawodność powiązanych systemów jest równie nominalna. Głowice HAMR zintegrowane w systemach klientów zużywają mniej niż 200 mW energii podczas zapisu – jest to niewielki procent całkowitej mocy 8 W, jaką zużywa dysk podczas zapisu losowego, i z łatwością utrzymują całkowity pobór mocy na poziomie standardowych dysków. W związku z tym nie występuje wzrost temperatury napędu. Oczywiście w napędzie HAMR nośnik jest podgrzewany przez diodę laserową podczas procesu zapisu – ale każdy bit jest podgrzewany i schładzany w ciągu nanosekundy, więc laser HAMR nie ma żadnego wpływu na temperaturę napędu ani na temperaturę, stabilność i niezawodność nośnika w ogóle.

Podsumowanie: Nasze napędy HAMR spełnią te same wymagania dotyczące niezawodności w centrach danych, co napędy PMR.

Już produkowane

Poza niezawodną konstrukcją i sprawdzonymi możliwościami naszych wczesnych urządzeń HAMR, opracowaliśmy i wdrożyliśmy również niezawodną infrastrukturę produkcyjną niezbędną do wprowadzenia na rynek w dużych ilościach. Dzięki temu, że napędy HAMR są już produkowane w naszych zakładach produkcyjnych, nasz wewnętrzny i zewnętrzny łańcuch dostaw jest solidnie przygotowany, a narzędzia do produkcji seryjnej są dostępne online.

Więc, jak wspomniałem na wstępie – wykorzystując wiedzę naszych zespołów badawczo-rozwojowych, rozwoju produktu i testów inżynieryjnych, aby urzeczywistnić HAMR, w tym roku rozpoczęliśmy wysyłkę pierwszych jednostek do testów u klientów, przygotowując produkt końcowy do wysyłki w 2018 r.

Wyniki są dostępne. „Testowanie HAMR przebiegło bez zakłóceń, ponieważ dyski są po prostu podłączane i działają, a wskaźniki efektywności jednostkowej były takie same, jak w przypadku przedpremierowych próbnych dysków twardych. Klient nie musiał robić nic specjalnego z dyskami, były one typu plug and play i spełniały wszystkie oczekiwane standardy.

Po prostu działają.

Witamy w przyszłości dysków twardych o dużej pojemności.

.