В своё время технология 3D NAND немало способствовала росту плотности записи и повышению ёмкости SSD. DigiTimes сообщает, что обычные жёсткие диски, в последнее время всё чаще заменяемые твердотельными альтернативами, могут получить второе дыхание благодаря развитию генеративного ИИ и внедрению техники термомагнитной записи (HAMR). Разработка Seagate Technology, по некоторым оценкам, способна дать ежегодный рост плотности записи HDD на уровне 20 %.

По данным японского исследовательского института Techno System Research (TSR), мировые поставки HDD достигли пика в 2010 году, составив 650 млн единиц. С тех пор поставки поступательно уменьшались, в 2023 году упав до 120 млн единиц — более 500 млн «потерянных» HDD заменили SSD. Правда, суммарная ёмкость жёстких дисков продолжает расти, несмотря на снижение отгрузок в штуках.

Фото: Jandira Sonnendeck / Unsplash

Вместе с тем HDD всё ещё выгоднее SSD по соотношению цена/ёмкость, особенно для накопителей nearline-класса. По данным Nikkei, в 2023 году у HDD цена за гигабайт составляла $0,013, а SSD большой ёмкости — на уровне $0,123/Гбайт, т.е. в 9,5 раз больше, чем HDD. По оценкам IDC, для хранения данных генеративного ИИ потребуется средний ежегодный прирост ёмкости накопителей на уровне около 20 %. Если компания ограничена в средствах, она предпочтёт HDD именно из-за более выгодного соотношения цена и ёмкости. Есть и ещё один фактор — сегодня на строительство каждого ЦОД уходит $1–1,5 млрд, а затраты на электроэнергию составляют $10–100 млн ежегодно.

Однако технология PMR актуальна только для жёстких дисков относительно небольшой ёмкости, а более прогрессивные ePMR от Western Digital (WD) и FC-MAMR от Toshiba показывают ежегодный рост плотности примерно на 8 %, пишет DigiTimes. В 2021 году Toshiba предложила технологию MAS-MAMR, позволяющую поднять максимальную ёмкость HDD до 30 Тбайт и дополнительно снизить энергопотребление в пересчёте на Тбайт, что позволило бы модернизировать уже действующие дата-центры.

Seagate же готова начать производство HAMR HDD ёмкостью более 30 Тбайт, в 2025 году она намерена выпустить HDD на 40 Тбайт, а в 2027–2028 гг. ёмкость её накопителей превысит 50 Тбайт. В результате у жёстких дисков действительно откроется второе дыхание к концу десятилетия. Впрочем, Pure Storage прогнозирует, что к этому моменту жёсткие диски, напротив, будут полностью вытеснены SSD благодаря энергоэффективности последних. А спрос на ИИ только подстегнёт замену. Не будут испытывать проблем, похоже, только LTO-библиотеки.

Компания TrendFocus, по сообщению ресурса StorageNewsletter, подвела итоги исследования мирового рынка HDD в IV квартале 2023 года. Суммарная вместимость отгруженных за трёхмесячный период дисков достигла 214,45 Эбайт, что на 9 % больше в квартальном исчислении. Вместе с тем поставки в штуках сократились на 0,6 % квартал к кварталу — до 28,85 млн ед.

Seagate остаётся крупнейшим игроком рынка с долей приблизительно 40,0 %. В последней четверти 2023-го компания реализовала 11,54 млн HDD. Суммарная вместимость этих устройств поднялась по сравнению с III кварталом 2023-го на 6 % — до 95,13 Эбайт, тогда как средняя ёмкость возросла на 11 %, составив 8,24 Тбайт. В сегменте Nearline-накопителей Seagate увеличила продажи на 8 % в штуках — до 4,53 млн шт., а общая вместимость таких решений поднялась на 14 % — до 70,98 Эбайт. Спрос на производительные HDD корпоративного уровня показал прибавку около 8 % — до 0,76 млн шт.

Источник изображения: Seagate

На втором месте в рейтинге крупнейших поставщиков HDD находится Western Digital с 10,81 млн реализованных за квартал устройств и долей в 37,5 %. Суммарная ёмкость дисков в квартальном исчислении поднялась на 14 %, составив 90,42 Эбайт, а средняя вместимость равна 8,36 Тбайт. Western Digital сообщила о росте спроса на Nearline-изделия на 20 % — до 3,90 млн единиц, в то время как общая ёмкость таких HDD подскочила квартал к кварталу на 22,5 % — до 66,61 Эбайт.

Замыкает тройку Toshiba, которая продала 6,5 млн дисков, заняв 22,5 % мирового рынка. Суммарный объём отгруженных за квартал устройств составил 28,90 Эбайт. Средняя ёмкость HDD поднялась на 1 % по сравнению с предыдущим кварталом — до 4,45 Тбайт. В Nearline-секторе зафиксировано увеличение поставок на 7 % — до 1,50 млн шт., а общая вместимость таких HDD выросла на 2 %, достигнув 18,90 Эбайт.

Накопители Seagate с HAMR (магнитная запись с подогревом), по сообщению ресурса Blocks & Files, при использовании черепичной магнитной записи (SMR) показали меньший прирост ёмкости, чем было ранее у традиционных жёстких дисков.

В случае SMR увеличение плотности записи информации по сравнению с PMR/CMR достигается благодаря тому, что головка чтения значительно уже головки записи, что позволяет записывать дорожки с перехлёстом. При этом должна сохраняться защитная дистанция, чтобы предотвратить перекрёстные помехи. Однако у HAMR-дисков имеется меньше возможностей для увеличения вместимости посредством SMR, поскольку возросла плотность размещения дорожек. Иными словами, потенциал для перекрытия сократился. И это не связано непосредственно с HAMR — эффективность реализации SMR зависит от головок.

Изображение: Seagate

При использовании PMR/CMR дорожка записи может быть вдвое шире дорожки чтения. На практике при задействовании SMR можно получить до 20 % ёмкости. В случае HAMR ширина дорожек отличается примерно на треть. Это обеспечивает гораздо меньше возможностей для перекрытия, поэтому, по словам Seagate, фактический прирост ёмкости от использования SMR в таких накопителях достигает порядка 10 %. При этом самые современные HAMR-диски компании имеют ёмкость 30 Тбайт, а их SMR-вариант — 32 Тбайт.

Компания Nexsan анонсировала СХД Unity NV6000, рассчитанную на использование в сфере малого и среднего бизнеса. Новинка выполнена в форм-факторе 4U . Заявлена совместимость с платформами Windows, Linux, MacOS, VMware ESX, Hyper-V, Xen.

Решение оснащено двумя контроллерами, функционирующими в режиме «активный — активный». Объём памяти DRAM составляет 128 Гбайт на каждый контроллер. Поддерживаются протоколы SAN (Fibre Channel, iSCSI), NAS (NFS, CIFS, SMB 1.0–3.0, FTP), Object (S3), а также хост-интерфейсы FC16/32 и 10/25/40/100 GbE.

Предусмотрены 60 отсеков для SFF SSD с интерфейсом SAS: вместимость каждого из накопителей может достигать 15,36 Тбайт. Заявленная суммарная «сырая» ёмкость — до 1,12 Пбайт. Кроме того, могут быть подключены две 4U-полки расширения, каждая из которых рассчитана на 60 жёстких дисков LFF с интерфейсом SAS. Вместимость каждого может составлять до 20 Тбайт, а суммарная ёмкость хранилища в этом случае возрастает до 3,36 Пбайт.

Источник изображения: Nexsan

Габариты СХД равны 447,04 × 175,26 × 866,14 мм, масса — 53,5 кг. Задействованы два блока питания мощностью 2600 Вт с возможностью горячей замены. Диапазон рабочих температур — от +10 до +35 °C. Заявленная производительность достигает 100 000 операций ввода-вывода в секунду (IOPS).

Компания Seagate анонсировала самый ёмкий HDD семейства IronWolf Pro — модель ST24000NT002 вместимостью 24 Тбайт. Устройство, производящееся с применением традиционной технологии магнитной записи (CMR), рассчитано на использование в составе NAS.

Новинка выполнена в LFF-формате и оснащена интерфейсом SATA-3. Герметичная камера заполнена гелием. Скорость вращения шпинделя составляет 7200 об/мин. Объём кеша — 512 Мбайт.

Источник изображения: Seagate

Накопитель рассчитан на нагрузку 550 Тбайт/год, а показатель MTBF (средняя наработка на отказ) заявлен в 2,5 млн часов. Вероятность ошибок чтения не превышает 1×10^-15. Диск может устанавливаться в NAS с неограниченным количеством отсеков. Максимальная установившаяся скорость передачи данных — 285 Мбайт/с. Диапазон рабочих температур простирается от +5 до +65 °C. Среднее энергопотребление равно 7,8 Вт.

В устройстве реализована технология AgileArray, предназначенная для двухплоскостной балансировки и оптимизации работы RAID-массивов в конструкциях с несколькими отсеками при минимальном потреблении энергии. Диск оснащён датчиками вращательной вибрации.

На накопитель предоставляется 5-летняя гарантия. Приобрести новинку можно по ориентировочной цене $650. В семейство IronWolf Pro входят также HDD вместимостью от 2 до 22 Тбайт.

Компания Seagate опубликовала показатели деятельности во II четверти 2024 финансового года, которая была закрыта 29 декабря 2023-го. Выручка одного из крупнейших в мире поставщиков HDD составила приблизительно $1,56 млрд, что на 18 % меньше прошлогоднего результата, равного $1,89 млрд.

Seagate продолжает нести убытки: по итогам закрытого квартала они оказались на уровне $19 млн, или $0,09 в пересчёте на одну ценную бумагу. Для сравнения: годом ранее компания потеряла $33 млн, или $0,16 на акцию.

Источник изображения: Seagate

Во II квартале 2024 финансового года суммарная ёмкость отгруженных накопителей Seagate составила 95,1 Эбайт. Годом ранее это значение равнялось 112,5 Эбайт. Таким образом, зафиксировано падение на уровне 15 %. При этом средняя вместимость HDD за год поднялась на 12 % — с 7,3 Тбайт до 8,2 Тбайт. В общей массе реализованных устройств Nearline-накопители обеспечили суммарную ёмкость около 65,1 Эбайт, что на 18 % меньше в годовом исчислении (79,7 Эбайт во II четверти 2023 финансового года).

Если рассматривать распределение выручки по различным каналам, то 73 % пришлось на ОЕМ-направление. Ещё около 14 % обеспечили дистрибьюторы, 13 % — ретейлеры.

В III квартале текущего финансового года Seagate рассчитывает получить выручку в размере $1,65 млрд ± $150 млн. Компания сообщила, что на вторую половину 2025 календарного года намечен выпуск HDD с технологией магнитной записи с подогревом (HAMR), у которых вместимость пластин составит 4 Тбайт и более. Ёмкость таких устройств будет превышать 40 Тбайт.

Компания QNAP Systems в партнёрстве с ULINK Technology сообщила о выпуске программного инструмента DA Drive Analyzer 2.0, предназначенного для выявления и прогнозирования сбоев накопителей в NAS. В основу диагностического софта положены облачные средства ИИ.

Отмечается, что традиционно предприятия оценивают состояние устройств хранения данных по атрибутам S.M.A.R.T. Однако исследования показывают, что более 30 % сбоев накопителей не сопровождаются какими-либо предупреждениями об ошибках S.M.A.R.T. Инструмент DA Drive Analyzer 2.0 даёт более чёткое представление о состоянии и возможных проблемах с дисками.

В процессе работы утилита собирает данные об использовании накопителей за предыдущие 24 часа и отправляет их в аналитическую ИИ-платформу ULINK. После этого клиент в течение суток будет проинформирован о возможных отказах устройств в следующие полгода. Таким образом, можно заблаговременно предпринять необходимые меры — например, осуществить замену накопителя. Утилита использует ИИ-модель, обученную на результатах анализа функционирования более миллиона дисков.

Источник изображений: QNAP Systems

Система DA Drive Analyzer 2.0 может работать с HDD и SSD с интерфейсами SATA и SAS, а также с NVMe-накопителями. Поддерживается подключение к прокси-серверу для, как утверждает производитель, скрытия IP-адреса NAS от внешних сетей и защиты данных. Время загрузки показателей о состоянии накопителей на аналитическую платформу ULINK можно настраивать по собственному усмотрению.

Каждый NAS производства QNAP под управлением QTS 5.1/QuTS hero h5.1 и старше включает в себя бесплатную лицензию DA Drive Analyzer 2.0 на один накопитель. Дополнительные лицензии можно приобрести по цене от $4,35/год за каждый диск.

По итогам IV квартала 2023 года в глобальном масштабе было реализовано от 27,6 до 29,7 млн HDD всех типов. Это на 3,6–3,7 % меньше по сравнению с III четвертью года и на 18,1–23,9 % меньше, чем в последнем квартале 2022-го. Общая вместимость поставленных в течение квартала HDD составляет приблизительно 212 Эбайт. Такие цифры, как сообщает ресурс StorageNewsletter, приводятся в исследовании Trendfocus.

Отгрузки HDD корпоративного класса в форматах LFF/SFF в IV квартале 2023-го составили немногим более 11 млн штук. При этом поставки nearline-устройств оцениваются почти в 10 млн единиц. Общая ёмкость реализованных в данном сегменте HDD поднялась в квартальном исчислении на 18 % — до 159 Эбайт.

Источник изображения: pixabay.com

Отгрузки LFF-устройств для настольных ПК и потребительской электроники в период с октября по декабрь 2023 года составили немногим менее 10 млн штук (включая внешние диски и фирменные накопители для видеонаблюдения). В сегменте SFF-дисков для портативных компьютеров и потребительской электроники отмечено увеличение поставок: результат незначительно превысил 8 млн штук.

Seagate остаётся крупнейшим игроком рынка с долей на уровне 39,9–41,1 %. В течение последнего квартала 2023 года компания реализовала 11,0–11,9 млн HDD, что на 22,5–28,3 % меньше в годовом исчислении. На втором месте располагается Western Digital с квартальными отгрузками около 10,3–11,2 млн единиц и долей в 37,3–37,7 %: падение в годовом исчислении зафиксировано на отметке 13,1–20,1 %. Замыкает тройку Toshiba, у которой поставки оцениваются в 6,3–6,6 млн штук, что соответствует 22,2–22,8 % рынка. Падение год к году — примерно 17,7–21,4 %.

Компания Seagate анонсировала HDD-платформу Mozaic 3+, предназначенную для создания накопителей нового поколения, использующих технологию магнитной записи с подогревом (HAMR). Первыми устройствами, изготовленными по этой методике, станут накопители серии Exos вместимостью 30 Тбайт. В перспективе появятся решения более высокой ёмкости.

Платформа Mozaic 3+ использует ряд инновационных компонентов, позволяющих повысить плотность записи данных. В частности, задействованы «сверхрешетчатые» пластины из железоплатинового сплава. Данный материал значительно увеличивает магнитную коэрцитивность носителя, что позволяет уменьшить размер зерна при сохранении необходимой стабильности хранения информации.

Источник изображений: Seagate

Ещё один ключевой узел — плазмонное записывающее устройство, которое состоит из нескольких элементов, включая нанофотонный лазер. Импульсы с длиной волны 830 нм проходят через фотонный туннель к квантовой антенне, которая фокусирует их в пятне диаметром порядка 35 нм на поверхности носителя, в результате чего соответствующая область нагревается до более чем 400 °C. Цикл нагрева и охлаждения занимает всего около наносекунды.

Благодаря применению плазмонного эффекта удаётся формировать крошечные области записи — намного меньше дифракционного предела, который можно получить с помощью обычной оптики. Плазмонный эффект создаётся в антенне, представляющей собой плазмонный резонатор. Фотоны ударяются о дискообразную металлическую поверхность и создают ток с соответствующим полем — поверхностным плазмоном. Такие плазмоны движутся вдоль края диска к металлическому стрежню, обращенному к поверхности носителя.

Для считывания данных применяется спинтронный модуль Seagate седьмого поколения, конструкция которого изменена для работы с областями меньшего размера. Вся система управляется контроллером Seagate, изготовленным по 12-нм техпроцессу TSMC. Уже разрабатывается платформа Mozaic 4+, которая позволит создавать HDD ёмкостью от 40 Тбайт, а в лабораториях Seagate ведутся эксперименты с системой Mozaic 5+ для накопителей объёмом 50+ Тбайт.

Диск серии Exos вместимостью 30 Тбайт на базе Mozaic 3+ выполнен в LFF-формате. Он содержит 10 пластин ёмкостью 3 Тбайт каждая. Скорость вращения шпинделя равна 7200 об/мин. Заявленное энергопотребление составляет 0,35 Вт на 1 Тбайт против 0,59 Вт на 1 Тбайт у накопителя Exos X16 вместимостью 16 Тбайт.

В отличие от производителя флеш-систем Pure Storage, предрекающего закат индустрии HDD в ближайшие пять лет, в Toshiba, выпускающей жёсткие диски, сохраняют оптимизм. Как сообщает Blocks & Files, в компании уверены, что у HDD большие перспективы, поскольку они по-прежнему имеют ряд важных преимуществ перед SSD.

По словам старшего менеджера по развитию бизнеса систем хранения данных Toshiba Electronics Europe Рейнера Кесе (Rainer Kaese), по соотношению цены к ёмкости жёсткие диски по-прежнему всемеро дешевле. Это преимущество и является до сих пор спасательным кругом для HDD — соответствующая продукция ёмкостью 40 или даже 50 Тбайт будет гораздо дешевле флеш-накопителей. Кроме того, стоимость каждого терабайта у жёстких дисков продолжает падать. Сама Toshiba пока добралась только до 22 Тбайт.

При этом покупателям требуется всё большая и большая ёмкость с минимальным энергопотреблением. Сегодня разработчики готовят новые решения. Обычный HDD потребляет порядка 10 Вт в процессе работы, а вариант с гелиевой средой — 7-8 Вт. Инженеры ищут механизмы более рационального использования энергии, возможно, с периодическим отключением накопителей или их эксплуатацией в режиме ожидания.

Источник изображения: Denny Müller/unsplash.com

Кесе приводит и другие аргументы, хотя некоторые из них кажутся несколько сомнительными. Например, говорится, что массивы HDD могут обеспечивать высокую скорость передачи данных. Так, JBOD из 78 накопителей ёмкостью 18 Тбайт каждый (суммарно 1,4 Пбайт) в случае, если все диски активны, обеспечивает передачу данных со скоростью 17 Гбайт/с.

В компании также подчёркивают, что HDD легче утилизировать, чем SSD. Это особенно важно потому, что массовый рост облачных хранилищ начался около 6–7 лет назад. Так что жизненный цикл накопителей в первых системах такого рода подходит к концу. HDD содержат много алюминия и меди, поэтому их гораздо проще перерабатывать, чем, например, печатные платы, чипы и пластик. Другими словами, они лучше подходят для «циркулярной экономики», чем SSD. К тому же их можно восстановить.

По словам Кесе, ограничения в соответствии с европейским законом GDPR могут сыграть HDD только на руку. Например, европейские нормативы предусматривают хранение лишь небольших фрагментов видео в течение непродолжительного периода. В результате, если информация хранится в облаке, жёсткие диски предпочтительнее, поскольку выдерживают большее число циклов перезаписи данных в сравнении с SSD. По мнению Кесе, «у HDD блестящее будущее».