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将氦气注入硬盘?

东芝9磁盘HDD实现云存储的更多可能

2018.04.25 电子元器件
本文看点
  • 上传至云端的数据都被存储在大容量HDD中
  • 通过填充氦气,东芝使HDD容量的进一步扩大成为现实
  • 东芝发布全球最大存储容量的传统磁记录HDD,突破性搭载9张磁盘

在云数据时代,手机里的照片可以随时随地上传到云进行存储,工作中的资料也能保存到云并进行分享。在我们的生活中,一切信息资料都可以通过数据化处理,在云存储上保存下来。而随着将所有类别的资料存储在云中变成了习惯,云端数据也急剧增长。为了有效应对存储中的信息爆炸,全世界的数据中心急需一种能够保存更多数据的新型存储媒介。

看似可以储存无限信息的“云”,实际上也是通过大量硬盘驱动器(HDD)陈列来实现存储的。这种硬盘驱动器主要通过磁盘和磁头对数据进行写入和读取,类似一块可以写入数据的黑胶唱片机。高速旋转的圆形磁盘是记录数据的虚拟笔记本,磁头则类似于钢笔,用于数据的写入和读取。

电子元器件 3.5英寸近线HDD

电子元器件 3.5英寸近线HDD

对于提供云服务的企业来说,面对信息存储量的剧增,他们迫切需要能存储这些数据的更大的云、更多的存储容量。实现这一目标的一种方式是简单地增加存储服务器,这种方法直接、快捷,但服务器的增加必然带来无限增长的空间需求,同时对机房环境提出更高的要求,随之而来的是电力和人力的大量消耗。

更加科学的办法是增加每个HDD的容量。但这并没有听起来那么容易。从理论上讲,增加硬盘上磁盘的数量,就可以扩大存储空间,但是对于每分钟高速旋转7200次还要同时读写数据的近线HDD来说,增加过多的磁盘,会影响HDD的性能和稳定性,还会增加电耗。所以,在行业标准尺寸的壳体中所安装的磁盘数量受物理条件的制约。

鉴于此,可以毫不夸张地说,2017年12月由东芝电子元件及储存装置株式会社发布的9张磁盘14TB的HDD真正得到了存储行业的关注。这是世界上第一个[1]企业传统磁记录(CMR)的HDD,在同样的硬盘壳体中首次安装9张磁盘,达到14TB的超大容量,实现了行业的突破。

有趣的是,能够实现这一可能的关键在于研发团队在HDD中注入了氦气。氦气是第二轻的气体,氦气的使用大大降低了磁盘的阻力,提高了硬盘性能并有助于容量的增加。与之前的硬盘型号相比,它在平均无故障时间[2]长达250万小时的情况下可将电耗降低40%以上。

为了更多地了解这款令人印象深刻的HDD及其创新,我们采访了东芝电子元件及储存装置株式会社HDD销售部的藤森将文以及HDD产品工程部的佐藤巧。

问:东芝推出的这款14TB HDD的独特之处是什么?
藤森:这个产品中的两点创新引起了行业的关注。首先,它是世界上第一个带九张磁盘的CMR驱动器,可以提供14TB超大容量。其次,它是首款用氦气取代空气的 HDD。

搭载多磁盘的驱动器

搭载多磁盘的驱动器

问:新产品的推出有何反响?
藤森:我们得到了热门技术分析师的热烈响应,他们对这款HDD极其兴奋和好奇。现在我们已经向一些客户发送了样品,进行性能评估。

问:将九张磁盘放入一个硬盘驱动器是否具有很大的技术跨度?
佐藤:当然。迄今为止其它公司最多只能做到在一个HDD中同时安装8张磁盘。如果想将9张磁盘安装在8盘驱动器的同一外壳中,那么减少部件至关重要。此外,HDD还必须通过严格的耐冲击和振动试验,以确认其可靠性 。我们能够利用我们在开发0.85英寸和1.8英寸HDD时所获得的专业知识和经验来解决这些问题 。

问:氦气填充究竟是什么?有什么好处?
佐藤:以往的HDD填充的都是空气。14TB驱动器用氦气代替了空气。首先,氦气的密度空气密度的七分之一,密度低带来较小的阻力,产生的摩擦和磁盘振动也较少,磁盘的旋转更加匀速,这将减少能耗。14TB型号比我们的以前主打的10TB型号产品消耗的能量少3瓦,即使它多两张磁盘。更重要的是,磁头的位置精度和声学效果得到了改善。

问:降低HDD的能耗有多重要?
佐藤:非常重要。大容量HDD(例如我们的14TB型号)的目标市场是数据中心,他们每年每天24小时使用大量驱动器存储和访问数据。对于数据中心运营商来说,削减电耗是一个巨大的问题。

问: 14TB HDD还有其它的优势吗?
佐藤:即使有更多磁盘,它的重量也比以前的产品轻。与节省电耗一样,数据中心希望减轻重量,14TB驱动器的重量更轻,赢得了客户的赞誉。

问:既然氦气具有如此多的优点,为什么之前没有使用它?
佐藤:氦气价格昂贵,会带来成本劣势,之前,我们的首要任务是确保空气型HDD的稳步发展。按照我们的常规判断,空气填充的HDD最多达到10TB容量。但是,我们达成这一点后,决定开发一种填充氦气的HDD,因为使用空气很难突破技术天花板,达到14TB的容量。

问:用氦气填充HDD外壳是否困难?
佐藤:是的。尤其是当它装有九张磁盘时。我们的竞争对手甚至一些客户认为我们无法达到这项技术。事实是,氦原子非常小,即使密封中最小的缝隙也可能会泄漏。幸运的是,东芝集团在密封锂离子电池方面有着非常受用的经验,而且有着高质量激光焊接的尖端技术。我们使用这些经验和技术来开发可靠的、没有泄漏的HDD外壳。

问:您认为东芝在技术方面已经超越了竞争对手吗?
佐藤:在这个产品技术上我们已经达到了行业领先的水平,但我毫不怀疑,引领发展的艰难竞争远未结束。但这是一件好事。它会激励我们做更多事情。我们必须加倍努力,并记住与提供主要组件(如磁头和磁盘)的合作伙伴加强合作的重要性。

问:您会瞄准哪个市场?
藤森:数据中心。我们将在中国和小型数据中心开发市场,当然还有美国的超大规模数据中心。大数据的进步正在推动信息的爆炸式增长,而且我们将不得不继续开发更大容量的HDD,因为数据公司倾向于要求自己的HDD在任何特定时间都达到最高容量。

左:东芝电子元件及储存装置株式会社 销售部门 藤森将文;右:东芝电子元件及储存装置株式会社 设计部门 佐藤巧

左:东芝电子元件及储存装置株式会社 销售部门 藤森将文
右:东芝电子元件及储存装置株式会社 设计部门 佐藤巧

40年前,有超过100家公司生产HDD,但现在包括东芝在内全球只有三家。14TB硬盘驱动器的诞生给了云时代更多的可能性,未来,我们期待东芝的技术能够继续为云的进步做出贡献,实现世界范围内物与物、人与物、人与人的东芝式无缝连接。

[1] 资料来源:东芝电子元件及储存装置株式会社,截至2017年12月8日,3.5英寸,厚26.1mm。
欲了解更多详情,请访问:https://toshiba.semicon-storage.com/ap-en/company/news/news-topics/2017/12/storage-20171208-1.html

[2] MTTF(平均无故障时间)不是产品寿命的保证或估计;它是与大量产品平均故障率相关的统计值,可能不能准确反映实际操作。产品的实际使用寿命可能与MTTF不同。

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