Cómo trabajan las tecnologías HAMR y MAMR para ofrecer cada vez más espacio de almacenamiento

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Toshiba hace balance de las nuevas tecnologías HAMR y MAMR para ofrecer cada vez más espacio de almacenamiento e ir más allá del enfoque SMR.

Hoy en día, estamos generando más y más datos que necesitan ser almacenados de forma segura y efectiva. Los discos duros siguen desempeñando un papel clave para satisfacer esta necesidad y, para aumentar su capacidad de almacenamiento, están estudiando cómo integrar ambas tecnologías basadas en microondas.

«Los servicios en la nube, el streaming de vídeo y los medios sociales siguen utilizándose cada vez más, aumentando los volúmenes de datos y, como resultado, llevando a los centros de datos a aumentar su capacidades de para proporcionar más espacio para tal información», dijo Rainer W. Käse, Director Senior de Productos de Almacenamiento de Desarrollo de Negocio de Toshiba Electronics Europe.

Lo ideal sería que los centros de datos ofrecieran más capacidad de almacenamiento en la mismo espacio, ya que los costes inmobiliarios son elevados. Para los fabricantes de discos duros, esto significa que tienen que desarrollar y entregar discos duros con una capacidad de cada vez mayor. El cambio de una capacidad de 12/14TB a 16/18TB puede marcar la diferencia y utilizar menos servidores de almacenamiento o racks enteros. Este enfoque le permite aumentar rápidamente la capacidad de almacenamiento de los centros de datos existentes si la infraestructura básica sigue siendo adecuada.

Para lograr discos duros de mayor capacidad en el mismo formato, los fabricantes necesitan aumentar la densidad de grabación. Con este fin, se están explorando tecnologías como la grabación asistida por microondas y la grabación asistida por láser. El aumento de la capacidad de almacenamiento plantea varios desafíos. En particular, la expansión de la densidad de grabación significa que se almacenan más bits en la misma área, lo que implica el uso de materiales que son más difícil de magnetizar o modificar, ya que esto es necesario para la retención segura de datos a largo plazo.

Además, se necesita energía adicional para «invertir» (es decir, cambiar de 0 a 1 y viceversa) los bits magnéticos durante la escritura y el tamaño del cabezal de escritura no puede reducirse por debajo de un tamaño mínimo, lo que a su vez limita la densidad de almacenamiento. Si los cabezales de escritura son más pequeños para acomodar más pistas en el disco, ya no son lo suficientemente fuertes para magnetizar los bits. Para resolver este problema, actualmente existen tres tecnologías en competencia: Grabación Magnética Única (SMR), Grabación Magnética Asistida por Calor (HAMR) y Grabación Magnética Asistida por Microondas (MAMR).

El enfoque más sencillo es el SMR, que superpone específicamente las pistas de grabación magnética en lugar de utilizar pistas paralelas para aumentar la densidad de datos. Esto es posible porque el cabezal de lectura es mucho más estrecho y más pequeño que el cabezal de escritura y mientras el área no solapada de una pista sea lo suficientemente grande para el cabezal de lectura estrecho, los datos se pueden leer con seguridad.

Sin embargo, la escritura aleatoria en pistas superpuestas puede causar la eliminación y reescritura de datos escritos anteriormente. En la práctica, primero hay que leer una serie de pistas superpuestas, luego modificarlas en el búfer de la memoria y luego reescribirlas en el medio; esto puede significar un menor rendimiento de escritura y velocidades de escritura más lentas. De hecho, el procedimiento SMR sólo es adecuado para actividades de archivo puramente secuenciales dentro de la empresa.

La tecnología HAMR es otra solución potencial para satisfacer la necesidad de mayores densidades de almacenamiento. Utiliza un diodo láser para calentar el área del medio sobre el que se escriben los datos, con el fin de apoyar el proceso de escritura mediante el uso selectivo de energía térmica. Esto permite escribir con menos energía magnética y el uso de un cabezal de escritura más pequeño, lo que resulta en una mayor densidad de almacenamiento. Sin embargo, las necesidades energéticas tienen un impacto en los costes de explotación de las grandes instalaciones y también provocan problemas de gestión del calor. Además, todavía hay muchas preocupaciones sobre la fiabilidad a largo plazo de los diodos láser.

Otro enfoque es la tecnología MAMR, que utiliza un transmisor de microondas (oscilador de par de giro) en el cabezal de escritura para generar ondas en el rango de 20 GHz a 40 GHz. Estos osciladores se introducen en el soporte magnético como energía auxiliar, por lo que requieren menos energía para el proceso de escritura. Esto significa que se pueden utilizar cabezales de escritura mucho más pequeños, lo que permite producir accionamientos con capacidades significativamente más altas.

MAMR se basa en una tecnología que ha sido probada y comprobada durante varios años, hasta que se considera una evolución en el desarrollo de los cabezales de escritura. Una variedad de técnicas comunes pueden ser utilizadas sin la necesidad de componentes adicionales tales como diodos láser. Lo que se necesita para implementar la tecnología MAMR es un diseño de oblea diferente que permita el uso de la tecnología de microondas.

Los discos duros que utilizan la tecnología MAMR deben tener el mismo rendimiento y fiabilidad de tiempo hasta el fallo (MTTF) que los productos que se suministran actualmente. Los requisitos de alimentación de los discos duros que utilizan la tecnología MAMR también deben estar en línea con los dispositivos actuales. En comparación con la tecnología MAMR, HAMR seguirá necesitando una cantidad significativa de investigación, en particular para determinar su fiabilidad.

Toshiba planea introducir la tecnología MAMR en discos duros sellados con helio de 9 placas, aumentando su capacidad de los actuales 16 TB a 18 TB. Cualquiera que sea la tecnología de grabación asistida por energía que se utilice, la capacidad del disco será sin duda mayor, lo que permitirá que los discos duros sigan siendo la tecnología preferida para el almacenamiento rentable en una amplia gama de aplicaciones.

Fuente: Redacción Cambio Digital On Line