O crescimento da densidade de área do HD diminui à medida que a capacidade aumenta

Embora a capacidade das unidades de disco rígido tenha aumentado de 10 TB em 2016 para 20 TB em 2021, a densidade de gravação real de HDs de alta capacidade não aumentou tanto. A densidade de área está estagnada, observou Tom Gardner, consultor de tecnologia e propriedade intelectual, bem como webmaster do IEEE Silicon Valley History Committee.

O relatório observa que a densidade de gravação em área de HDDs está em torno de 1,1 Tbit/inch^2 (que é terabits por polegada quadrada) nos últimos anos (via StorageNewsletter). Além disso, os fabricantes de discos rígidos não destacam mais essa métrica em suas especificações. Ainda está aumentando, mas muito lentamente do que no passado.

Historicamente, os fabricantes de discos rígidos se gabavam das densidades de área recorde alcançadas tanto para produtos comerciais quanto em seus laboratórios. Mas como a transição para as tecnologias de gravação magnética assistida por energia (EAMR) está demorando mais do que o esperado, não vemos mais fabricantes de HD anunciando essa métrica. É semelhante a como os designers de CPU deixaram de destacar as frequências do processador.

Isso poderia ser alguma mudança fundamental na evolução do disco rígido, ou é apenas um pequeno soluço? Provavelmente é um pouco dos dois, na verdade.

A gravação magnética perpendicular está perdendo força há algum tempo, e é por isso que a Seagate, a Toshiba e a Western Digital começaram a usar a gravação magnética de telhas (SMR) e as tecnologias de gravação magnética bidimensional (TDMR) nos últimos anos. Embora essas duas tecnologias permitam maior densidade de área, elas sozinhas não podem permitir aumentos tangíveis na capacidade de HD a cada ano.

Para superar isso, todos os fabricantes também aumentaram o número de pratos de sete para nove em suas unidades topo de linha nos últimos anos. Muitos estão enviando ou estão se preparando para enviar HDs de 10 discos nos próximos trimestres.

Não há nada de ruim em empacotar mais pratos em discos rígidos, desde que seu consumo de energia e dissipação de calor permaneçam sob controle e eles continuem a ser compatíveis com a infraestrutura de 3,5 polegadas existente. Na verdade, em alguns casos, pode até fazer mais sentido para os fabricantes de HDs diminuir um pouco sua densidade de área e aumentar o número de pratos se isso melhorar os rendimentos, a confiabilidade ou ambos. De acordo com a Coughlin Associates, a densidade de área de HDs tem flutuado nos últimos anos.

Ainda assim, menos pratos são preferíveis do ponto de vista de custo, e é por isso que a Seagate e a Western Digital estão reintroduzindo gradualmente suas peças de médio porte (8 TB ~ 12 TB) com novos pratos de alta capacidade e usando TMDR e outras inovações.

EAMR necessário

Nos últimos trimestres, a Seagate e a Toshiba prometeram apresentar seus HDs de gravação magnética assistida por calor (HAMR) e gravação magnética assistida por microondas (MAMR) de próxima geração. Essas tecnologias ajudariam a aumentar a capacidade para chegar a 50 TB em meados desta década. Em ambos os casos, o uso de novas tecnologias de gravação é fundamental para o ganho de capacidade.

A Toshiba está enviando seus HDs baseados em MAMR e a Western Digital oferece seus drives PMR assistidos por energia (ePMR), mas a Seagate até agora fornece apenas seus HDs HAMR de primeira geração dentro de seus próprios sistemas de armazenamento Lyve ou para clientes selecionados. Além disso, a capacidade dessas unidades EAMR não excede 20 TB, o que significa que sua densidade de área é pouco maior quando comparada às ofertas regulares de PMR+TDMR, então continuamos estagnados em 1,1–1,2 Tbit/inch^2.

A Seagate disse uma vez que sua tecnologia HAMR pode suportar densidades de área de 1,5–2,6 Tb/inch^2 com um caminho para crescer para 6 Tb/inch^2 até 2030 para habilitar HDs de 3,5 polegadas de 100TB. No entanto, não estamos nem perto disso, e antes que a Seagate comece a enviar seus drives HAMR para o mercado de massa, não parece que veremos nenhum avanço no desenvolvimento de HD.

O HAMR exige pratos de vidro totalmente novos com uma camada magnética totalmente nova, cabeçotes totalmente novos e várias alterações no design interno dos HDDs, e é por isso que a Seagate está levando tanto tempo para essa tecnologia. Por outro lado, a Toshiba e a Western Digital estão adotando uma abordagem consideravelmente mais conservadora com suas tecnologias MAMR e ePMR que não exigem tantas mudanças ao mesmo tempo, permitindo um desenvolvimento muito gradual e menos arriscado. Eles também vêm ao custo de aumentos de capacidade menores e uma transição mais lenta para HAMR, naturalmente.

Em última análise, enquanto os HDDs de 10 pratos estão aqui e é possível aumentar o número de pratos em uma unidade para oferecer mais uma etapa de capacidade, é necessário mais. Se as empresas quiserem reiniciar o rápido crescimento na densidade e capacidade de área de HD, as tecnologias EAMR são necessárias.