HAMR-Bước nhảy vọt trong Công nghệ lưu trữ

Sep 03, 2019.

HAMR-Bước nhảy vọt trong Công nghệ lưu trữ

HAMR-Bước nhảy vọt trong Công nghệ lưu trữ

*HAMR là gì và nó giúp mở rộng dung lượng lưu trữ như thế nào.

HAMR là một công nghệ tiếp theo trong ổ cứng lưu trữ, sẽ cho phép tăng đáng kể lượng dữ liệu có thể được lưu trữ trên đĩa. Một tia laser nhỏ được gắn vào đầu ghi, được thiết kế để làm nóng một điểm nhỏ trên đĩa nơi dữ liệu sẽ được ghi. Điều này cho phép một ô bit nhỏ hơn được viết là 0 hoặc 1. Kích thước ô bit nhỏ hơn cho phép nhiều bit được nhồi nhét vào một diện tích bề mặt nhất định - tăng mật độ dữ liệu diện tích và tăng dung lượng ổ đĩa.

Nghe có vẻ đơn giản, nhưng chuyên môn khoa học và kỹ thuật cần thiết, nghiên cứu, thử nghiệm, phát triển phòng thí nghiệm và phát triển sản phẩm để hoàn thiện công nghệ này là rất lớn.

*Lịch sử tăng dung lượng lưu trữ

Trong 50 năm qua, mật độ diện tích trong ổ đĩa cứng đã tăng nhanh hơn định luật Moore, đây là một điều rất tốt. Rốt cuộc, khách hàng từ trung tâm dữ liệu và nhà cung cấp dịch vụ đám mây đến các chuyên gia sáng tạo và những người đam mê trò chơi đã không còn phải khó khăn đi mua sắm tìm kiếm một ổ cứng giống như cái mà họ đã làm hai năm trước. Nhu cầu tăng dữ liệu về dung lượng lưu trữ chắc chắn tăng lên, do đó công nghệ liên tục phát triển.

Theo Hiệp hội công nghệ lưu trữ tiên tiến (Advanced Storage Technology Consortium), HAMR sẽ là sự đổi mới công nghệ lưu trữ quan trọng tiếp theo để tăng lượng lưu trữ trong khu vực có sẵn để lưu trữ dữ liệu, còn được gọi là mật độ diện tích của đĩa. Chúng tôi tin rằng việc tăng mật độ khu vực này sẽ giúp nhiên liệu phát triển và phát triển sản phẩm ổ cứng trong thập kỷ tới.
*Tại sao chúng ta cần phát triển ổ cứng dung lượng cao hơn? *Công nghệ hiện tại không thể thực hiện công việc?
*Tại sao mật độ dữ liệu tăng của HAMR lại quan trọng như vậy?

Dữ liệu đã trở nên quan trọng đối với tất cả các khía cạnh của cuộc sống con người, thay đổi cách chúng ta được giáo dục và giải trí. Nó ảnh hưởng và cung cấp cho chúng ta trải nghiệm lẫn nhau và tương tác với các doanh nghiệp với thế giới rộng lớn hơn. Nghiên cứu của IDC cho thấy datasphere - tất cả dữ liệu được tạo bởi các doanh nghiệp trên thế giới và hàng tỷ người tiêu dùng - sẽ tiếp tục tăng gấp đôi kích thước cứ sau hai năm. IDC dự báo đến năm 2025, datasphere toàn cầu sẽ tăng lên tới 163 zettabyte (tức là một nghìn tỷ gigabyte). Con số đó gấp mười lần 16,1 ZB dữ liệu được tạo ra trong năm 2016. IDC trích dẫn năm xu hướng chính tăng cường vai trò của dữ liệu trong việc thay đổi thế giới của chúng ta: hệ thống nhúng và Internet vạn vật (IoT), dữ liệu di động và thời gian thực, trí tuệ nhân tạo nhận thức (AI) hệ thống, tăng yêu cầu dữ liệu bảo mật và quan trọng,

Người tiêu dùng sử dụng đám mây để quản lý mọi thứ, từ ảnh và video gia đình đến dữ liệu về thói quen tập thể dục và sức khỏe của họ. Dữ liệu thời gian thực được tạo bởi các thiết bị được kết nối - mọi thứ từ Fitbit, Alexa và điện thoại thông minh đến hệ thống an ninh gia đình, hệ thống năng lượng mặt trời và xe hơi tự trị - đang thúc đẩy Thời đại Dữ liệu mới nổi. Trước sự tăng trưởng dữ liệu tiêu dùng và kinh doanh rõ ràng, cơ sở hạ tầng quan trọng của chúng tôi như lưới điện, hệ thống nước, bệnh viện, cơ sở hạ tầng đường bộ và giao thông công cộng đều có nhu cầu và thêm vào sự tăng trưởng của dữ liệu thời gian thực. Dữ liệu bây giờ là một yếu tố quan trọng trong hoạt động trơn tru của tất cả các khía cạnh của cuộc sống hàng ngày.

Tất cả điều này đòi hỏi một cơ sở hạ tầng đủ lớn để đáp ứng với nhu cầu lưu trữ dữ liệu toàn cầu. Mặc dù một loạt các công nghệ lưu trữ sẽ tiếp tục phát triển về mật độ dữ liệu ( ví dụ Seagate đã công bố ổ cứng thử nghiệm SSD 3,5 inch 60TB đầu tiên ), các ổ cứng dung lượng cao đóng vai trò là cốt lõi cơ bản của nền tảng đám mây và IoT của chúng tôi dữ liệu.

*Công nghệ ổ cứng HAMR

Seagate đã nghiên cứu về ghi từ tính hỗ trợ nhiệt (HAMR) dưới dạng này hay dạng khác kể từ cuối những năm 1990. Trong thời gian này, chúng tôi đã tạo ra nhiều bước đột phá trong việc chế tạo các bộ chuyển đổi trường gần đáng tin cậy, phương tiện truyền thông HAMR công suất cao đặc biệt và tìm ra cách đặt tia laser vào mỗi đầu không lớn hơn một hạt muối.

Sự phát triển của HAMR đã yêu cầu Seagate phải xem xét và vượt qua vô số thách thức khoa học và kỹ thuật bao gồm các loại phương tiện từ tính mới, thiết kế và chế tạo thiết bị nano-plasmonic, tích hợp laser, tương tác đầu-nhiệt độ cao và điều chỉnh nhiệt.

Một ổ cứng thông thường bên trong bất kỳ máy tính hoặc máy chủ nào chứa một hoặc nhiều đĩa cứng được phủ một lớp màng nhạy từ tính bao gồm các hạt từ tính nhỏ. Dữ liệu được ghi lại khi một đầu ghi từ tính bay ngay phía trên đĩa quay; đầu ghi nhanh chóng lật từ hóa của một vùng hạt từ tính để cực từ của nó hướng lên hoặc xuống, để mã hóa 1 hoặc 0 trong mã nhị phân.

Việc tăng lượng dữ liệu bạn có thể lưu trữ trên đĩa đòi hỏi phải nhồi nhét các vùng từ tính gần nhau hơn, điều đó có nghĩa là các hạt cần phải nhỏ hơn để chúng không gây nhiễu lẫn nhau.

Ghi từ tính được hỗ trợ nhiệt (HAMR) là bước tiếp theo để cho phép chúng tôi tăng mật độ hạt - hoặc mật độ bit. Dự đoán hiện tại là HAMR có thể đạt được 5 Tbpsi (Terabits trên mỗi inch vuông) trên phương tiện HAMR thông thường và trong tương lai sẽ có thể đạt được 10 Tbpsi hoặc cao hơn với phương tiện có hoa văn bit (trong đó các chấm rời rạc được xác định trước trên phương tiện truyền thông thường xuyên, hiệu quả, mô hình rất dày đặc). Những công nghệ này sẽ cho phép các ổ đĩa cứng có dung lượng cao hơn 100 TB trước năm 2030.

Vấn đề chính với việc đóng gói các bit rất gần nhau là nếu bạn làm điều đó trên phương tiện từ tính thông thường, các bit (và dữ liệu mà chúng đại diện) trở nên không ổn định về nhiệt và có thể bị lật. Vì vậy, để làm cho các hạt duy trì sự ổn định của chúng - khả năng lưu trữ bit trong một khoảng thời gian dài - chúng ta cần phát triển một phương tiện ghi có độ cưỡng chế cao hơn. Điều đó có nghĩa là nó ổn định hơn về mặt từ tính trong quá trình lưu trữ, nhưng khó thay đổi đặc tính từ tính của phương tiện hơn khi viết (khó lật hạt hơn từ 0 sang 1 hoặc ngược lại).

Đó là lý do tại sao tiến bộ phần cứng quan trọng đầu tiên của HAMR yêu cầu phát triển phương tiện ghi mới giúp giữ ổn định bit - sử dụng vật liệu từ tính dị hướng cao (hoặc cứng cứng) như hợp kim sắt-bạch kim (FePt), chống lại sự thay đổi từ tính ở nhiệt độ bình thường. Qua nhiều năm phát triển HAMR, các nhà nghiên cứu của Seagate đã thử nghiệm và chứng minh nhiều loại phim hợp kim dạng hạt FePt, với thành phần hợp kim và trật tự hóa học khác nhau.

Trên thực tế, hợp chất mới rất khó tính mà các đầu ghi thông thường sẽ không thể lật các bit hoặc ghi dữ liệu mới trong nhiệt độ bình thường. Nếu bạn thêm nhiệt vào điểm nhỏ mà bạn muốn ghi dữ liệu, bạn có thể làm cho trường cưỡng chế của đĩa thấp hơn từ trường do đầu ghi cung cấp - nói cách khác, cho phép đầu ghi lật lại bit đó.

Vì vậy, một thách thức với HAMR là thay thế ghi từ tính vuông góc thông thường (PMR), trong đó đầu ghi hoạt động ở nhiệt độ phòng, với công nghệ ghi làm nóng môi trường ghi màng mỏng trên đĩa đĩa ở nhiệt độ trên 400 ° C. Nguyên tắc cơ bản là làm nóng một vùng cực nhỏ của một số hạt từ tính trong một thời gian rất ngắn (~ 1 nano giây) đến nhiệt độ đủ cao để làm cho trường cưỡng chế của đĩa thấp hơn từ trường của đầu ghi. Ngay sau xung nhiệt, vùng này nhanh chóng nguội đi và hướng từ của bit bị đóng băng tại chỗ.

Hệ thống làm nóng nano này là nơi mà tia laser của HAMR xuất hiện. Một bộ chuyển đổi trường gần plasmonic (NFT) đã được tích hợp vào đầu ghi, để làm nóng phương tiện và cho phép thay đổi từ tính tại một điểm cụ thể. Các NFT plasmonic được sử dụng để tập trung và giới hạn năng lượng ánh sáng đến các vùng nhỏ hơn bước sóng ánh sáng. Điều này cho phép chúng ta làm nóng một vùng cực kỳ nhỏ, được đo bằng nanomet, trên phương tiện đĩa để giảm độ cưỡng bức từ tính của nó.

*HAMR-Liên tục cải tiến.

Mặc dù công việc khó khăn vẫn còn, chúng tôi tin rằng công nghệ này đã sẵn sàng để thương mại hóa. Seagate có các kỹ sư giỏi nhất trên thế giới làm việc hướng tới mục tiêu ổ cứng 20 TB vào năm 2019. Chúng tôi hy vọng chúng tôi đã cho bạn một cái nhìn sơ lược về những kỹ thuật được áp dụng để sản xuất ổ cứng. Theo kịp nhu cầu của thế giới để tạo, nắm bắt, lưu trữ, bảo mật, quản lý, phân tích, truy cập và chia sẻ dữ liệu nhanh chóng là một thách thức chúng tôi làm việc mỗi ngày.

Với hàng ngàn ổ đĩa HAMR đã được sản xuất tại các cơ sở sản xuất của chúng tôi, chuỗi cung ứng bên trong và bên ngoài của chúng tôi đã được củng cố và các công cụ sản xuất khối lượng đang chạy liên tục. Chúng tôi đã bắt đầu vận chuyển các đơn vị ban đầu để thử nghiệm khách hàng và các đơn vị sản xuất sẽ giao hàng cho các khách hàng quan trọng vào cuối năm 2018. Chuẩn bị cho năng lực đột phá.

Top
CHƯƠNG TRÌNH KHUYẾN MÃI «