La technologie des micro-ondes, pour de plus grandes densités de stockage sur les disques durs

Nous générons de plus en plus de données devant être stockées de manière sécurisée et efficace. Les disques durs (HDD) restant un instrument central pour relever ce défi, nous avons besoin qu’ils proposent des espaces de stockage toujours plus importants. Afin d’offrir les solutions techniques nécessaires, les ingénieurs étudient désormais la possibilité d’incorporer aux HDD des technologies basées sur les micro-ondes.

Tribune par Rainer W. Kaese, Senior Manager Business Development Storage Products, Toshiba Electronics EuropeLes services Cloud, le streaming vidéo et les réseaux sociaux continuant à gagner en popularité, les volumes de données croissent à un rythme effréné. Pour répondre à la demande ainsi créée, les centres de données se voient forcés d’augmenter leurs capacités de stockage. Par conséquent, de nombreuses grandes entreprises informatiques prévoient d’ajouter des centres de données supplémentaires afin de stimuler davantage leur capacité.

Idéalement, les centres de données souhaitent offrir cela au sein des mêmes installations, le coût de l’immobilier étant élevé. Cela implique que les fabricants de HDD développent et proposent des disques durs à la capacité de stockage à croissance constante. La transition de disques d’une capacité de 12 / 14 To à 16 / 18 To peut faire toute la différence, éliminant potentiellement le besoin pour des serveurs de stockage ou des racks entiers. Cette approche permet aux centres de données existants d’accroître rapidement leur capacité, tant que l’infrastructure reste adéquate.

Afin de concevoir des HDD aux espaces de stockage supérieurs tout en gardant le même format, les développeurs doivent augmenter la densité d’enregistrement. Pour cela, les experts explorent la possibilité d’utiliser des technologies, telles que l’enregistrement assisté par micro-ondes et par laser.

Des densités de stockage plus élevées nécessitent de nouvelles technologies.

L’augmentation de la capacité de stockage soulève différents défis. Notamment, la densité croissante d’enregistrement implique que davantage d’octets soient stockés sur la même zone. Du matériel plus difficile à magnétiser ou modifier doit alors être utilisé, bien que cela soit nécessaire à un stockage de données sécurisé sur le long terme. De l’énergie supplémentaire est, par conséquent, nécessaire pour passer de 0 à 1 ou vice versa les octets magnétiques lors de l’écriture. La taille de la tête d’écriture ne peut donc pas être réduite en deçà d’un minimum, limitant à son tour la densité de stockage. Si la taille des têtes d’écriture est minimisée pour permettre davantage de pistes sur le disque, leur puissance ne permettrait alors pas de magnétiser les octets.

Afin de relever ce défi, trois technologies sont actuellement en concurrence : SMR (Singled Magnetic Recording), HAMR (Heat-Assisted Magnetic Recording) et MAMR (Microwave-Assisted Magnetic Recording).

L’approche la plus simple est SMR, qui chevauche délibérément les pistes d’enregistrement magnétique, plutôt que de les placer côte à côte afin d’augmenter la densité des données. Les têtes de lecture bien plus petites et étroites que celles d’écriture permettent cela, et tant que la zone de non-chevauchement d’une piste est suffisamment large pour la tête de lecture étroite, les données peuvent être lues en toute sécurité. Cependant, une écriture aléatoire sur les pistes se chevauchant pourrait entraîner l’effacement et le remplacement d’écriture antérieure. En pratique, un ensemble de piste se chevauchant doit être lu dans un premier temps, puis modifié sur la mémoire tampon et enfin réécrite sur le média, cela peut impliquer des performances et des vitesses d’écriture réduites. La procédure SMR n’est donc adaptée que pour les tâches purement d’archivage séquentielles sur le segment des entreprises.

HAMR est une autre solution potentielle pour gérer le besoin en densités de stockage accrues, car elle utilise une diode laser pour chauffer la zone du média sur laquelle les données seront écrites, aidant à ce processus grâce à l’utilisation sélective de l’énergie thermique. Cela permet d’écrire en utilisant moins d’énergie magnétique et de têtes d’écriture, engendrant ainsi une plus grande densité de stockage. Cependant, les exigences en termes d’énergie ont un impact sur les coûts opérationnels dans les installations à grande échelle et soulèvent également des défis thermiques. De plus, certaines préoccupations concernant la fiabilité sur le long terme des diodes laser persistent.

Une autre approche est MAMR, qui utilise un transmetteur micro-onde, appelé oscillateur à transfert de spin, sur les têtes d’écriture pour générer des ondes de 20 à 40 GHz. Ces dernières sont introduites dans le média magnétique comme énergie auxiliaire, le processus d’écriture nécessitant ainsi moins d’énergie. Des têtes d’écriture de taille beaucoup plus petite peuvent ainsi être utilisées, rendant possible la production de disques dotés d’une capacité plus élevée, et ce de manière significative.

MAMR est en tête…

MAMR est basé sur une technologie ayant fait l’objet d’essais et de tests pendant de nombreuses années, ce procédé est désormais considéré comme une évolution dans le développement des têtes d’écriture. Diverses techniques communes peuvent être utilisées sans avoir besoin de composants supplémentaires, tels que les diodes laser. Tout ce qu’il faut pour mettre en œuvre MAMR, c’est une conception différente de wafer permettant l’utilisation de la technologie des micro-ondes. Selon les estimations, les disques durs utilisant cette technologie devraient proposer les mêmes performances de temps moyen avant panne (MTTF) et la même fiabilité que les produits actuellement commercialisés. Il est également prévu que les exigences en termes d’alimentation pour les HDD, utilisant MAMR, soit similaires à celles des appareils actuels.

Par rapport à MAMR, HAMR nécessite encore des années de recherche, notamment sur le terrain pour déterminer précisément la fiabilité de ce procédé. Il existe donc un risque tangible pour les tout premiers utilisateurs dans le cadre du déploiement de la technologie HAMR.

Toshiba prévoit d’introduire des HDD utilisant la technologie MAMR au sein du disque à 9 plateaux éprouvé, scellé à l’hélium, augmentant la capacité actuelle de 16 To à 18 To avec MAMR.

Quelle que soit la technologie d’enregistrement assisté utilisée, il est certain que la capacité du disque augmentera, permettant aux HDD de conserver leur place de technologie de choix pour un stockage rentable sur une vaste gamme d’applications.

* Rainer W. Kaese, Senior Manager Business Development Storage Products, Toshiba Electronics Europe

No votes yet.
Please wait...