Хотя многие клиентские устройства сегодня используют твердотельные накопители данных (solid-state drives, SSDs), традиционные жёсткие диски (hard disk drives, HDDs) продолжают использоваться сотнями миллионов пользователей и абсолютным большинством центров обработки данных (ЦОД) по всему миру. Технология термомагнитной записи (heat-assisted magnetic recording, HAMR) обещает значительно увеличить ёмкость HDD в ближайшие годы. К сожалению, массовое производство подобных жёстких дисков уже много раз задерживалось и, судя по всему, винчестеры с HAMR появятся на рынке лишь в 2018 г.

Спрос на объёмы хранения данных растёт

Объём различных накопителей данных, которые произведёт вся индустрия в 2020 г., составит 2900 экзабайт (1 экзабайт = 1 миллион терабайт), увеличившись почти втрое с 2015 года, согласно оценкам аналитиков IDC и специалистов Western Digital. Рост спроса на объёмы хранения данных будет обусловлен различными факторами, включая увеличивающиеся требования Big Data и Интернета вещей, растущим спросом на корпоративные системы хранения данных, персональные системы хранения данных (NAS, облачные сервисы и т. д.), ПК и потребительскую электронику. Samsung Electronics ожидает, что производство энергонезависимой NAND флеш-памяти к 2020 году вырастет до 253 экзабайт с 84 экзабайт в этом году. Таким образом, если оценки Samsung, IDC и Western Digital верны, то около 90 % всех данных через пять лет будут по-прежнему храниться на жёстких дисках, тогда как твердотельные накопители будут хранить менее 10 % информации.

Чтобы удовлетворить всё возрастающие потребности хранения данных, индустрии необходимо увеличить производство NAND флеш-памяти, а также ёмкость жестких дисков.

Современные винчестеры, которые используют пластины с перпендикулярной магнитной записью (perpendicular magnetic recording, PMR) или черепичной магнитной записью (shingled magnetic recording, SMR), могут хранить до 10 Тбайт данных. Плотность записи у таких магнитных пластин составляет примерно 0,95 Тбит на квадратный дюйм. Технология двухмерной магнитной записи (two-dimensional magnetic recording, TDMR) потенциально может увеличить плотность записи на 5–10 %, что является существенным. Кроме того, Showa Denko K. K. (SDK), крупнейший в мире независимый производитель пластин для жёстких дисков, наметила планы на массовое производство девятого поколения PMR-пластин с плотностью записи до 1,3 Тбит на квадратный дюйм в следующем году.

HAMR: ключ к следующему поколению винчестеров

Специалисты из Seagate Technology и Western Digital полагают, что для достижения плотности записи свыше 1,5 Тбит на квадратный дюйм понадобятся новые магнитные диски, а также технология термомагнитной записи (HAMR). Считается, что текущие методики будут ограничены так называемым супермагнитным пределом, когда «ячейки» хранения данных станут настолько малы, что на них будет невозможно надёжно записать данные вследствие невозможности создания магнитного поля нужной силы внутри жёсткого диска.

Некоторые принципы термомагнитной записи были запатентованы еще в 1954 году, до того, как IBM продемонстрировала самый первый коммерческий жёсткий диск. Суть HAMR заключается в том, чтобы нагреть часть магнитной пластины на доли секунды до точки Кюри (температура, при которой ферромагнетики теряют свои основные магнитные свойства) с тем, чтобы временно изменить её коэрцитивность и записать данные. Жёсткие диски с HAMR будут иметь изменённую архитектуру, новые пластины, новые головки чтения/записи, а также целый ряд других компонентов, которые не используются и не производятся сегодня массово.

Согласно Seagate, головки в её термомагнитных жёстких дисках точечно нагревают пластину до примерно 450° С, используя лазер с длиной волны 810 нм и мощность около 20mW. Компания не раскрывает никаких дополнительных подробностей о своих записывающих головках, поскольку именно они являются ключевой технологией жёстких дисков следующего поколения.

Недавно компания Showa Denko раскрыла свои перспективные планы касательно выпуска пластин для жёстких дисков, использующих термомагнитную технологию записи. Согласно плану, первые HAMR-пластины SDK для 2,5-дюймовых жёстких дисков появятся в 2018 году и будут иметь ёмкость 1,2–1,5 Тбайт (плотность записи — 1,5–1,95 Тбит на квадратный дюйм). К концу десятилетия ёмкость пластин для 2,5-дюймовых винчестеров увеличится до 2 Тбайт. Прогнозы Showa Denko ясно показывают преимущества технологии HAMR и её потенциал, однако стоит иметь в виду, что планы имеют свойство меняться.

Годы в разработке

Производители жёстких дисков, независимые производители записывающих головок и пластин, университеты и различные другие организации занимаются исследованием и разработкой технологий для HAMR-накопителей вот уже более десяти лет.

Начиная с середины 2000-х различные компании демонстрировали прототипы винчестеров, которые использовали технологию HAMR, множество раз. Например, Western Digital показывала работающий 2,5-дюймовый HDD, который использовал термомагнитную запись, ещё в конце 2013 г. В середине 2015 г. компания Seagate показывала NAS на базе нескольких жёстких дисков с технологией HAMR. Многочисленные демонстрации работающих HAMR-винчестеров показывают, что технология полностью функциональна и может быть использована для коммерческих устройств.

Тем не менее, несмотря на годы разработок, показов и обещаний, жёсткие диски с термомагнитной технологией записи всё еще недоступны. Кроме того, судя по высказываниям руководителей компаний Seagate и Showa Denko в последние месяцы, коммерческий выпуск HDD c HAMR в очередной раз откладывается.

HAMR всё еще не готова для коммерческих продуктов

Seagate планирует выпустить прототипы своих накопителей на базе HAMR для некоторых клиентов в конце 2016 или в начале 2017 г. Как ожидается, первые жёсткие диски с термомагнитной записью будут иметь ёмкость 4 Тбайт и будут предназначены в основном для целей тестирования. Они помогут Seagate и её клиентам понять, насколько надёжны HAMR-винчестеры в реальных центрах обработки данных, совместимы ли они с существующей инфраструктурой и какую производительность они показывают в реальных приложениях. Поскольку исследования нового поколения жёстких дисков в полевых условиях занимают много времени, маловероятно, что Seagate начнёт сколько-то массовые поставки HDD с технологией HAMR в 2017 г.

Showa Denko также не очень оптимистична касательно скорого появления жёстких дисков с термомагнитной записью на рынке. Судя по всему, массовое производство таких накопителей будет отложено до 2018 года.

«Что касается технологий нового поколения, HAMR или TAMR, то начало массового производства будет [немного] отложено до 2018 года», — сказал Хидео Ишикава (Hideo Ichikawa), президент Showa Denko, на недавней конференции. Примечательно, что официальный среднесрочный бизнес-план компании гласит, что новое поколение пластин будет выпущено «в 2018 году или позже».

Хотя очевидно, что жёсткие диск с HAMR не готовы выйти на рынок, производители жёстких дисков не раскрывают характер проблем. Компания Seagate указывала, что винчестеры с термомагнитной записью недостаточно стабильны и надёжны, но не делала каких-либо уточнений.

Ёмкость жёстких дисков продолжит расти

Хотя жёсткие диски с технологией HAMR выйдут в свет ещё только через пару лет, ёмкость у флагманских HDD продолжит расти.

Showa Denko обещает начать массовое производство девятого поколения пластин с перпендикулярной магнитной записью в следующем году. Компания объявила, что новые PMR-пластины для 2,5-дюймовых винчестеров будут иметь ёмкость 1 Тбайт. Как следствие, со временем появятся 3,5-дюймовые пластины объёмом 2 Тбайт, что даст возможность поднять вместимость HDD для центров обработки данных и NAS свыше 10 Тбайт.

Ранее в этом году компания Seagate представила свой первый 2-Тбайт мобильный жёсткий диск толщиной 7 мм. Данный винчестер базируется на двух пластинах емкостью 1 Тбайт с плотностью записи 1,3 Тбит на квадратный дюйм. Эта же технология неизбежно будет использоваться для 3,5-дюймовых жестких дисков, что также позволит Seagate представить HDD корпоративного (и не только) класса объёмом более 10 Тбайт в ближайшие годы.

Корпорация Western Digital также производит собственные пластины высокой ёмкости. Хотя точные планы компании неясны, HGST (которой владеет Western Digital) в последние годы была лидером по ёмкости HDD.

Таким образом, несмотря на проблемы с термомагнитной записью, ведущие производители жёстких дисков в ближайшие годы будут представлять новые модели HDD увеличенной ёмкости на базе технологий PMR, SMR или TDMR.
Взято с 3dnews.ru