Disques durs de 50 To : voici comment cela sera terminé

Les connaissances créées par l’équipement augmentent massivement la somme d’argent des faits qui doivent être stockés et traités pour examen. Alors que d’autres méthodes de stockage deviennent de plus en plus attrayantes, une nouvelle prévision de l’agence d’enquête IDC prédit que 59% des 22ZB de faits qui devront être stockés d’ici 2025, seront enregistrés sur des disques durs (HDD), avec seulement 25% sur les technologies flash.

Une grande partie de cette connaissance produite par la machine est non structurée et aléatoire, de sorte que la compression n’est pas possible. Il est conçu à un débit plus élevé (généralement des téraoctets par heure) et est conservé pendant une longue période. Cela nécessite un changement dans l’engagement financier informatique et nécessite des disques de plus grande capacité dans le format bien connu de 3,5 pouces.

L’avenir des disques durs est certain, peut-être même pour de nombreuses années à venir, car il n’existe actuellement pas de capacité adéquate pour stocker au détail ces connaissances sur les systèmes de stockage flash. Cela met l’accent sur l’innovation de l’ingénierie des disques durs pour obtenir des capacités plus importantes tout en offrant le stockage de données volumineux nécessaire.

Problèmes pour les concepteurs de disques durs

L’aspect de type 3,5″ limite la quantité de plateaux pouvant être logés dans un disque dur, le problème deviendra donc de savoir comment utiliser les plateaux beaucoup plus correctement, ce qui signifie stocker beaucoup plus de connaissances pour chaque appareil de spot au sol.

La dernière limitation de l’innovation technologique est la mesure de la tête générée. Pour retourner les bits magnétiques, une certaine quantité d’énergie électrique magnétique est nécessaire. Pour injecter ce total d’énergie, un encombrement minimum de la tête de génération est nécessaire. Parce que la tête de lecture est beaucoup plus petite, 1 technique consiste à utiliser l’enregistrement magnétique bardeau (SMR) partout où les données sont écrites sur des pistes qui se chevauchent, réduisant ainsi la place nécessaire pour chaque moniteur. Néanmoins, pour ajuster les détails en une seule observation, toutes les pistes qui se chevauchent doivent être réécrites, produisant un SMR peu pratique pour les disques durs hautes performances avec un volume plus élevé de composition aléatoire.

Enregistrement magnétique assisté par micro-ondes (MAMR)

L’utilisation de moins d’énergie électrique, principale d’une tête de production à échelle réduite composant une connaissance beaucoup plus dense n’est probable que si un moyen peut être trouvé pour adoucir rapidement le matériau sur le lieu d’enregistrement des détails. Une méthode a consisté à utiliser la chaleur pour réchauffer le plateau avant le système de composition. Chauffer le plateau à 400 ° C (qui approche de la température de Curie où l’écriture n’implique aucune vitalité) rendrait l’écriture beaucoup moins difficile, mais peut orienter l’utilisation hors de la surface magnétique, ce qui pose des problèmes de fiabilité à long terme.

Cela dit, une stratégie de substitution utilisant la force des micro-ondes est très prometteuse. Connu sous le nom d’enregistrement magnétique assisté par micro-ondes (MAMR), les micro-ondes à la fréquence de résonance du matériau magnétique sont utilisées pour injecter la puissance électrique supplémentaire pour faire basculer le produit magnétique.

Le savoir-faire MAMR tire parti de la puissance des micro-ondes pour aider et augmenter la procédure d’enregistrement (Crédit image : Toshiba)

La théorie est que la couche d’injection de spin (SIL) fait tourner des électrons polarisés et, par une commande consciente du présent entraînant la SIL, l’angle d’oscillation de la couche de l’ère sujet (FGL) peut être géré pour maintenir 90 ° – l’étape idéale.

Il y a deux soucis à surmonter pour que cette stratégie soit productive. Pour commencer, une procédure doit être conçue pour gérer la densité récente dans le SIL de sorte que l’angle d’oscillation dans le seul FGL continue d’être à 90°. C’est, en soi, une proposition difficile.

De plus, pour être en mesure d’utiliser la puissance des micro-ondes pour affaiblir rapidement la zone du plateau, ce qui lui permet d’être écrit rapidement, les matériaux utilisés doivent être modifiés pour résonner avec les micro-ondes créées – un ajustement substantiel. Pour que les micro-ondes soient efficaces, elles doivent être à la fréquence de résonance du plateau. C’est comme placer un verre d’eau dans un four à micro-ondes – il est facile à réchauffer. D’un autre côté, un four à micro-ondes ne réchaufferait pas un bloc de glace car la fréquence de résonance est distinctive.

Malgré cela, au cours de l’analyse et du développement de la procédure MAMR, Toshiba a appris qu’en transformant l’angle d’oscillation de 90° à 180°, cela produisait un résultat extrêmement bénéfique. Dans cette configuration, l’électricité micro-ondes de l’oscillateur à couple de rotation (STO) – le mélange du SIL et du FGL – « pousse » efficacement le flux parasite à nouveau dans le courant principal, l’empêchant de se dissiper dans la tête de génération.

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FC-MAMR

FC-MAMR concentre le flux magnétique, ce qui permet d’obtenir une force supplémentaire pour le processus de création (Crédit photo : Toshiba)

Désormais connue sous le nom de Flux Regulate-MAMR (FC-MAMR), cette stratégie surmonte les deux principales difficultés de la technique MAMR. Pour commencer, c’est une proposition beaucoup plus simple de rendre le présent requis, par rapport à l’approche à 90°. Ensuite, comme il n’y a pas de transformation dans l’approche de création, car FC-MAMR garantit simplement qu’une plus grande partie de la puissance électrique générée atteint le plateau, la substance magnétique traditionnelle peut être appliquée pour le plateau – aucune modification n’est importante.

Le FC-MAMR utilise l’enregistrement conventionnel et atteint une capacité maximale de densité surfacique (ADC) jusqu’à 20 %, ouvrant la voie aux disques durs 3,5″ avec des capacités allant jusqu’à 18 To avec les supports traditionnels.

Loin de rester une idée théorique, le FC-MAMR est incarné dans la série de disques durs Toshiba la plus récente, qui sont les premiers produits de Toshiba à intégrer l’enregistrement assisté. La collection MG09 est centrée sur le style et la conception exclusifs à 9 disques scellés à l’hélium de 3e génération de Toshiba et le FC-MAMR a permis une capacité de 2 To pour chaque plateau utilisant le CMR, acquérant une capacité complète de 18 To.

Les disques de 18 To de la collection MG09 sont adaptés aux charges de travail de publication/publication aléatoires et séquentielles pour les deux implémentations à l’échelle du cloud et du centre de données régulier. Ils offrent des performances globales de 7 200 tr/min, avec une charge de travail annuelle de 550 To et éventuellement des interfaces SATA ou SAS dans un 3,5 pouces compact et économique, scellé à l’hélium.

MAS-MAMR – un aperçu du long terme

On s’attend à ce qu’il y ait des générations supplémentaires de disques durs FC-MAMR, avec le potentiel de maximiser le gain ADC à 20 % de plus que les systèmes conventionnels. Néanmoins, la commutation assistée par micro-ondes MAMR (MAS-MAMR) a le potentiel d’atteindre des capacités encore plus élevées avec des augmentations ADC jusqu’à 200%.

MAS-MAMR

Le MAS-MAMR remplacera inévitablement le FC-MAMR, promettant des avancées ADC de 200 % par rapport aux disques durs courants (historique de crédit d’image : Toshiba)

Comme la STO est actuellement formulée, 1 obstacle considérable à la fourniture de MAS-MAMR est surmonté. Cependant, pour libérer pleinement le potentiel du MAS-MAMR, des supports optimisés avec une résonance, une fréquence et des qualités de grain uniformes sur mesure seront essentiels.

Théoriquement (faisabilité technologique intelligente), le FC-MAMR offre jusqu’à 20% de plus que le conventionnel. La référence typique est le bâtiment à 9 plateaux non MAMR de MG08 avec 16 To. Avec la première génération de FC-MAMR, la moitié de l’opportunité (16 To->18 To) a été réalisée. Avec la future génération de FC-MAMR, l’espoir est que la totalité probable (20 To) puisse être atteinte.

Avec MAS-MAMR, les gains devraient atteindre 200% de 16 To (la capacité de référence) ou une ingénierie prévue probable dans la variété 50 To.

MAMR ne sert qu’à réduire la tête d’écriture à des densités plus élevées allant de plus de TB pour chaque plateau à plus de TB dans le même problème. C’est la sélection zéro sur laquelle se concentrer. Pour atteindre l’objectif de la plage zéro, cependant, certaines contraintes secondaires doivent être remplies, à savoir : une fiabilité similaire à celle d’avant, exactement le même rythme qu’avant plus de bits pour chaque emplacement tournant au même 7200 tr/min indique une bande passante supplémentaire) – mais ce n’est pas un objectif d’optimisation particulier.

A la recherche du potentiel

Les disques durs continuent de jouer un rôle d’expression étendue dans le monde entier de ZB des détails générés par l’appareil. Cela est principalement dû à leur prix par rapport au stockage dépendant de la mémoire flash ainsi qu’à des capacités de fabrication de semi-conducteurs insuffisantes pour répondre même aux besoins de stockage à court terme.

Juste après des décennies d’amélioration, l’ingénierie des disques durs atteint les limites de ce qui est réalisable en termes de conditions de stockage pour chaque point d’unité. Même ainsi, des stratégies révolutionnaires telles que FC-MAMR permettent à la capacité du disque dur d’évoluer tout en continuant à apprécier la simplicité du fonctionnement CMR sur les alimentations de plateaux PMR typiques.

En regardant encore plus vers l’avenir, des méthodes telles que MAS-MAMR allongeront encore plus la fonctionnalité de densité surfacique (ADC), faisant de certains disques durs un équipement de stockage essentiel pendant plusieurs décennies.