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突破磁存储极限

希捷展示魔彩盒 3+技术方案与大容量磁存储产品

文/ klr

 

 

 

在Computex 2024上,希捷展示了大容量磁介质存储的一系列产品,包含在热辅助磁记录(HAMR)革命性的技术上的突破——Mozaic 3+(魔彩盒 3+)技术平台,以及酷鹰人工智能硬盘、酷狼Pro硬盘和银河系列Exos硬盘等一系列创新产品。

 

随着云计算、人工智能和机器学习的发展,对数据存储容量的需求越来越高,也对存储厂商提出了更大的挑战。从当前节点来看,2024年,全球每年将产生30ZB的数据,但每年生产的存储容量只有2ZB,所以有大量的数据在挑选后被“放弃”了。未来,数据的成长呈几何级数级增长,对于企业来说,数据存储的压力未来会越来越大,建设、运维和壮大数据中心是几乎所有大型企业与行业机构面临的最大挑战,空间、电力和预算都会成为数据中心成本的瓶颈。所以未来磁存储依旧会是构建计算和人工智能架构基础设施所选择主要的存储介质,但同样需要存储厂商提供降低每TB成本和资源的方案。

 

突破面密度瓶颈的魔彩盒 3+技术平台

 

正是人工智能的爆发,促使了云和数据中心客户急于投资和提供满足需求的人工智能服务,所以我们看到希捷持续在磁介质存储上发力的成果获得了更多的关注,特别是最新发布的热辅助磁记录(HAMR)上革命性的技术——全新的魔彩盒 3+(Mozaic 3+)技术平台。对于磁介质存储技术来说,最大的瓶颈在于面密度上。一直以来,希捷坚定地在HAMR技术方面持续发力,为了在每磁碟面密度方面取得突破性进展,让磁存储拥有更高的可扩展性、更低的总体拥有成本(TCO),希捷一直在力图突破技术瓶颈,此次展示的魔彩盒 3+技术平台,在技术进程上突破了每个盘片3TB+的面密度,而且未来的路线图将实现每个盘片4TB+和5TB+的面密度。

 

 

基于魔彩盒 3+技术的 Seagate Exos 30TB+ 硬盘在2024年第一季度便开始向主要云客户发货,这项技术在行业内拥有无可替代的领先地位。这是磁介质存储领域上基于原子工程的一项科技研发成果,结合了热能、光学、数码等方面的先进技术,可以说它让一块3.5英寸的机械硬盘拥有前所未有的密度水平,利用适配魔彩盒技术的大容量产品,可以帮助数据中心运营商在相同的占地面积内存储更多的数据,大幅降低 TCO,包括采购和运维成本。 

 

更具体来说,魔彩盒 3+是一种硬盘架构,也是全球最高效的硬盘存储,它通过构建更高的面密度来满足企业为新兴应用和爆炸性数据增长扩展空间的需求,基于这项技术,希捷将16TB 传统垂直磁记录(PMR)硬盘(大规模数据中心的平均容量)升级到 Seagate Exos 30TB (魔彩盒 3+),几乎是在相同的占地面积中将容量实现了翻倍。

 

借此,数据中心可以将每TB功耗降低45%。比如一款典型的16TB CMR 硬盘具有1.78TB/碟片的面密度,每TB功耗0.59W。而Seagate Exos 30TB 硬盘的面密度为3TB/碟片,每TB功耗仅有0.32 瓦特。另外,该技术还可将每TB的隐含碳减少55%,这也是可持续发展看重的重要指标。

 

具体来看,魔彩盒 3+的核心技术包含纳米技术、纳米光子学、等离子体和量子物理学,可实现全程纳米级集成芯片协调:其算法可管理数十亿比特的数据,读写头以纳米级机器人控制,悬浮在离旋转磁碟仅有几埃的位置,用于数据检索的磁传感器采用了诺贝尔获奖技术来解读密集写入的信息,其主要包含四个部分:

 

超晶格铂合金介质:高密度记录的物理学原理要求在纳米级基础上实现更小介质的颗粒尺寸,但颗粒越小,稳定性越差,这是挑战所在。传统合金无法提供足够的磁性稳定性以实现有效可靠的存储。在魔彩盒3+平台中,开创性地使用了铁-铂超晶格结构作为介质合金,显著提高了磁盘介质的磁矫顽力,数据写入更加精确,并实现了前所未有的位稳定性。

 

 

等离子写入器:为了配合更加稳定和牢固的超晶格铂合金介质,产品设计了一个革命性的写入器,这是一个微型化和精密工程的奇迹,也是希捷独有的HAMR技术的呈现。这项技术的背后是纳米光子激光器,它在介质表面产生一个微小的热点,以便可靠地写入数据。

 

希捷计划将纳米光子激光器垂直集成到等离子体写入器子系统中。

 

第7代自旋电子读取器:更小的写入数据颗粒只有在能够被读取时才能发挥作用。该读取器与等离子写入器的子组件一起集成,也需要不断进化。魔彩盒3+采用了量子技术,该读取器是世界上最小、最灵敏的磁场读取传感器之一。

 

12nm集成控制器。为了高效地协调所有这些技术,希捷使用的集成控制器是一款完全由公司内部开发的片上系统。相较于之前的解决方案,这种专用集成电路实现了高达3倍的性能提升。

 

银河系列的其他产品

 

除了展示了适用于魔彩盒 3+平台的 Seagate Exos 30TB+ 硬盘之外,希捷还展示了银河系列的其他产品,包含银河Exos X24硬盘和Exos 2X18等不同容量的硬盘,前者采用2.4TB的10碟片工艺,后者则采用企业级双磁臂硬盘的MACH.2技术。

 

希捷银河Exos X24 24TB硬盘基于传统磁记录(CMR)的技术,专为提高存储容量和机架空间效率而设计,为超大规模用户提供出色性能和领先的技术。该硬盘为氦气封装,标准的3.5英寸规格,转速7200 RPM,提供SATA和SAS接口,增强缓存功能,性能表现比仅使用读取/写入缓存的解决方案高达三倍。希捷银河Exos X24提供高达285MB/s的持续数据传输率(SDR)以及250万小时平均故障间隔时间(MTBF),配备Seagate Secure加密技术,具有自加密硬盘功能(SED)、自加密和即时擦除功能(SED-FIPS)、即时安全擦除功能(ISE),同时提供5年有限质保。

 

希捷银河Exos 2X18企业级双磁臂硬盘采用MACH.2技术,该技术借助最高性能实现最高的机架空间效率,可实现 2 倍于企业级单传动器 3.5 英寸硬盘的性能。其最高容量为18TB,是云数据中心和大规模横向扩展数据中心应用的理想选择。可针对SAS提供两个可独立寻址的9TB逻辑单元,或针对SATA提供一个18TB逻辑设备。该硬盘引入了PowerBalance功能优化了每瓦特IOPS,并通过氦气密封硬盘设计实现更低的总体拥有成本。硬盘提供企业级可靠性,包含5年有限责任质保和长达250万小时的MTBF。

 

应用于边缘和安防的24TB酷鹰人工智能硬盘

 

针对视频图像应用(VIA)市场,希捷去年底发布的酷鹰AI 24TB硬盘同样在Computex 2024现场展示。该硬盘是一款先进的视频图像硬盘,专为边缘安防应用中具备AI功能的网络录像机(NVR)设计,可应对当前先进系统分析和记录视频片段的需求挑战,同时支持GPU分析。

 

酷鹰AI 24TB硬盘可智能适应用户的AI环境扩展,支持高达64路高清视频流和32路AI流,支持10000小时的视频和分析,同时采用ImagePerfect AI固件构建,在零丢帧的同时,可实现支持AI全天候安防系统的繁重工作负载。该硬盘定位于企业级解决方案,可提供250万小时的MTBF,是视频图像应用(VIA)硬盘的三倍,是台式机硬盘的十倍。该硬盘提供兼容NVR系统的酷鹰健康管理(SkyHawk Health Management)功能,主动监测环境和使用条件,并在必要时提供预防措施建议。该功能随附RAID RapidRebuild,卷重建速度是传统RAID的三倍。

 

满足RAID存储解决方案需求的24TB酷狼Pro硬盘

 

在发布银河与酷鹰系列硬盘后,希捷酷狼Pro(IronWolf Pro)是最后面市的24TB产品,它专门为中小型企业和企业网络附加存储(NAS)而设计,持续传输速率达285MB/秒,用户工作负载率高达550TB/年,平均故障间隔时间(MTBF)达250万小时,可在多盘位和多用户协作环境中提供24x7不间断服务,性能卓越,稳定可靠。

 

该硬盘搭载希捷AgileArray技术,针对NAS系统进行了优化。AgileArray提供双平面平衡和限时故障恢复功能(TLER),有助于在多盘位系统中提供卓越性能。此外,该硬盘还配备内置旋转振动(RV)传感器,并配有双平面平衡功能,可有效解决振动问题,提供一致的高性能和可靠性。

 

写在最后:

正是坚持在磁介质存储技术上的不断进取,希捷已经在这个领域上建立了无法撼动的技术优势。在Computex现场,众多客户针对希捷的企业级方案提出了明确需求,特别在近几年的经济大环境影响下,数据中心更加看重TCO和总体投资额度,拥有大容量优势的希捷数据中心存储产品会更受欢迎。

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