HAMR: o Próximo Salto à Frente é Agora

Atéreo em 2017 A Seagate anunciou que os primeiros discos rígidos usando o Gravador Magnético Assistido por Calor, ou HAMR, serão enviados para clientes-chave até o final de 2018.

Agora anunciamos que, de fato, a Seagate já está enviando unidades HAMR para testes de integração de clientes – e os resultados são os esperados. As unidades HAMR são tão simples de integrar quanto qualquer unidade tradicional e operam de forma semelhante. Eles passaram nos testes de qualificação com a previsibilidade que projetamos nas unidades.

Nossos testes HAMR bem-sucedidos confirmam que nossos produtos são plug-and-play, confiáveis e prontos para serem enviados em volume piloto no próximo ano:

• Manufaturabilidade: Construídos mais de 40.000 unidades HAMR; volume do piloto em 2018, volume de remessas de 20TB+ unidades em 2019; as unidades são construídas na mesma linha de montagem automatizada que os produtos atuais
• Capacidade: Alcançado 2 Tbpsi de densidade areal; 30% de crescimento anual de densidade em HAMR nos últimos nove anos
• Reliabilidade: Testes provaram transferências de dados de uma cabeça de mais de 2PB, excede especificações do mundo real
• Simplicidade: HAMR é transparente para o host; passou nos testes do cliente usando o código padrão
• Custo: Cadeia de suprimento totalmente estabelecida e pronta para lançamento; o custo projetado por caminho de TB supera a tecnologia PMR antiga

HAMR é uma tecnologia projetada para permitir o próximo grande aumento na quantidade de dados que podem ser armazenados em um disco rígido. Ele usa um novo tipo de tecnologia magnética de mídia em cada disco que permite que os bits de dados, ou grãos, fiquem menores e mais densamente embalados do que nunca, enquanto permanecem magneticamente estáveis. Um pequeno díodo laser ligado a cada cabeça de gravação aquece um pequeno ponto no disco, o que permite à cabeça de gravação inverter a polaridade magnética de cada bit muito estável, permitindo que os dados sejam escritos.

Neste pequeno vídeo, descrevo o ponto crucial da necessidade de evoluir de PMR (gravação magnética perpendicular) para HAMR:

Porquê o push para fornecer uma densidade de dados cada vez maior?

O recente relatório da IDC, Data Age 2025, prevê que a criação de dados a nível mundial crescerá para 163 zettabytes (ZB) enormes até 2025. Isso é dez vezes a quantidade de dados sendo produzida em 2017.

E a IDC continua a reiterar que os discos rígidos serão centrais no gerenciamento de 70% da esfera de dados. Em outras palavras, o futuro é muito brilhante para os discos rígidos, assumindo que a tecnologia continue a oferecer uma capacidade maciça. HAMR é a próxima tecnologia a aumentar a densidade de dados no roadmap que foi definido pelos principais fornecedores de tecnologia de armazenamento, como parte do Advanced Storage Technology Consortium (ASTC), representando o consenso da indústria.

Seagate tem sido há muito tempo o líder a investir no futuro da tecnologia de discos rígidos para lidar com os vários pontos de dor dentro do centro de dados. A Seagate está focada na inovação da densidade a laser para suportar a crescente demanda de exabytes. A Seagate também continua liderando o caminho para aumentar o desempenho, inovando tecnologias avançadas para melhorar o IOPS e a latência, e para atender aos requisitos de TCO com inovação tecnológica por meio de Hélio, SMR e outras iniciativas.

HAMR oferece o único caminho para a liderança em densidade areal

Embora a Seagate esteja tipicamente à frente da curva no fornecimento de novos pontos de capacidade, as introduções de tecnologia da Seagate são consistentes com a visão da ASTC sobre migração de tecnologia. O roteiro da ASTC mostrado acima ilustra a visão da ASTC sobre como a tecnologia de gravação migrará de uma plataforma tecnológica para a próxima. A introdução do HAMR da Seagate no próximo ano reflete esse consenso.

Na imagem, as pontas das setas coloridas indicam a capacidade aproximada de densidade de dados esperada de cada tecnologia. A ASTC definiu um critério formal para medir a validade das demonstrações de novas tecnologias, incluindo como a densidade de areal será medida.

Seagate já demonstrou que unidades HAMR em funcionamento ultrapassam 2 Tbpsi usando os critérios da ASTC, alcançando uma capacidade usando a tecnologia de pré-produção que excede os limites da mídia CoPt para a estabilidade térmica das células de bit.

É claro que o HAMR é a única tecnologia que está sendo pesquisada e testada hoje que pode fornecer o próximo passo necessário na densidade de areal. Com os limites do PMR (gravação magnética perpendicular) sobre nós, o HAMR nos traz de volta totalmente no caminho do crescimento da densidade areal. É a única tecnologia a curto prazo capaz de permitir 10 Tbpsi quando emparelhado com BPMR (Bit Patterned Media Recording), para uma melhoria de 10x em relação ao PMR na próxima década.

HAMR está no caminho certo para fornecer 20TB+ unidades até 2019, e para continuar depois disso com uma previsão de 30 por cento CAGR (taxa de crescimento anual composta) em densidade de dados para atingir 40TB ou mais até 2023. Esta taxa de crescimento na densidade de dados é exclusiva do HAMR e é crucial para garantir uma vantagem contínua no TCO que os centros de dados exigem dos discos rígidos. Na verdade, embora os novos componentes HAMR acrescentem algum custo por cabeça, as unidades HAMR como um todo podem proporcionar um custo reduzido por TB em comparação com as unidades PMR devido ao simples aumento da capacidade total por disco.

Parado com SMR (Shingled Magnetic Recording) e TDMR (Two-Dimensional Magnetic Recording), o HAMR pode proporcionar à indústria o melhor custo por TB, e emparelhado com técnicas de paralelismo, o desempenho pode escalar juntamente com os aumentos de capacidade. Os benefícios dos produtos HAMR cruzam todos os segmentos; HAMR permite que tanto as vias de natação dos produtos do cliente como as da empresa cresçam com a capacidade e as exigências de desempenho de cada mercado.

A tecnologia HAMR está pronta agora

Tempo, a tecnologia HAMR está pronta – e a Seagate já está produzindo discos HAMR confiáveis.

Tempo atrás, o desenvolvimento e a entrega de novos designs de cabeças e mídias para HAMR pareciam complexos. Precisávamos definir e desenvolver um novo revestimento de mídia que fosse magneticamente “duro” o suficiente para evitar que grãos de bits cada vez menores mudassem aleatoriamente de polaridade, mas que fosse “macio” o suficiente para que pudesse ser facilmente, rapidamente aquecido e resfriado para permitir que esses bits pudessem ser trocados pelo cabeçote de gravação. E depois houve as questões de como integrar diodos laser e transdutores de campo próximo nas cabeças de gravação.

Comparado com a tecnologia legada, adicionar um laser a cada cabeça é complicado. Mas a equipe de pesquisa e desenvolvimento líder da indústria da Seagate resolveu uma questão atrás da outra – e no final, nossa arquitetura HAMR hoje é mais simples do que qualquer outra abordagem para fornecer maior densidade de dados após PMR.

Até hoje já construímos e testamos mais de 40.000 unidades HAMR (e já construímos milhões de cabeças HAMR). Estas unidades demonstraram a capacidade de transferir de forma confiável mais de 2PB de dados em uma determinada cabeça; isto equivale a 35PB de dados transferidos em uma vida útil de cinco anos em uma unidade de 12TB – muito além de qualquer expectativa de aplicação no mundo real. E apesar das preocupações iniciais de alguns observadores do setor, nenhum nível de desgaste é usado em unidades HAMR da Seagate, nem é necessário para atingir a confiabilidade que demonstramos.

A confiabilidade dos meios de vidro usados em unidades HAMR está bem estabelecida e a Seagate é a principal especialista em desenvolvimento e fabricação de meios. Nossa cadeia atual de fornecimento de meios de vidro demonstrou 2,5M MTBF com produto de transporte.

Potência, calor, e a confiabilidade dos sistemas relacionados é igualmente nominal. As cabeças HAMR integradas nos sistemas do cliente consomem menos de 200mW de potência durante a escrita – uma pequena percentagem da potência total de 8W que uma unidade usa durante a escrita aleatória, e mantendo facilmente um consumo total de potência equivalente ao das unidades padrão. Assim, não ocorre nenhum aumento na temperatura do acionamento. Naturalmente, em um drive HAMR, o material é aquecido pelo diodo laser durante o processo de gravação – mas cada bit é aquecido e esfria em um nanossegundo, de modo que o laser HAMR não tem nenhum impacto na temperatura do drive ou na temperatura, estabilidade ou confiabilidade do material em geral.

O resultado final: Os nossos drives HAMR irão satisfazer os mesmos requisitos de confiabilidade do centro de dados que um drive PMR.

Pronto a ser fabricado

Além do projeto confiável e das capacidades comprovadas das nossas primeiras unidades HAMR, também desenvolvemos e implantamos a infra-estrutura de fabricação confiável necessária para o lançamento em volume. Com as unidades HAMR já sendo fabricadas em nossas instalações de fabricação, nossa cadeia de fornecimento interna e externa está solidamente instalada, e as ferramentas de fabricação em volume estão online.

Então, como mencionei na abertura – tendo trazido a experiência de nossas equipes de R&D, desenvolvimento de produto e testes de engenharia para tornar o HAMR uma realidade, este ano começamos a enviar as unidades iniciais para testes de clientes, enquanto preparamos o produto final para ser enviado em 2018.

Os resultados estão dentro. “Testar o HAMR foi sem problemas” porque as unidades apenas se ligam e funcionam, e as taxas de eficácia das unidades foram as mesmas de qualquer amostra genérica de pré-lançamento de discos rígidos executados. O cliente não precisava fazer nada de especial com as unidades, elas eram plug and play, e cumpriam todos os padrões esperados.

Só funcionam.

Bem-vindo ao futuro dos discos rígidos de alta capacidade.