Les trois techniques qui repoussent les capacités des disques durs

SMR, HAMR et MAMR sont trois techniques qui densifient les informations sur la surface magnétique des disques durs. Les deux dernières ne sont pas encore totalement au point.

Ne dites plus que les disques durs sont obsolètes. Des techniques modernes repoussent encore plus loin leurs capacités et leurs vitesses, au point d’en faire des produits particulièrement attractifs sur les baies de stockage secondaire. En particulier, les technologies dites d’EAMR – pour Enregistrement Magnétique Assisté par Énergie – permettent de proposer des modèles plus capacitifs, sans avoir besoin de rajouter des plateaux magnétiques et des têtes de lecture dans l’appareil.

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En n’augmentant que la densité des informations écrites sur la surface, elles évitent le besoin de mettre des éléments mécaniques supplémentaires, lesquels contribuent aux chutes de vitesse et à la croissance de la consommation électrique.

Toutes les techniques EAMR reposent sur les bons résultats obtenus avec la technique PMR, pour Enregistrement Magnétique Perpendiculaire. Le PMR a été étudié pour la première fois en 1976, mais il n’a été commercialisé qu’en 2005. Il est à l’origine de développements majeurs en matière de capacité dans le domaine des bandes. Il consiste à écrire les bits de données non plus « à plat » sur la surface du disque, mais verticalement dans la couche magnétique de la surface. De telle sorte, chaque bit occupait physiquement trois fois moins d’espace à la surface et le disque disposait donc de trois fois plus de capacité.

La technique SMR

Dans la technique SMR, pour Enregistrement Magnétique en Tuiles, les pistes du disque se chevauchent partiellement, comme des tuiles sur un toit. Cette conception permet d’écrire davantage de pistes sur chaque plateau.

D’ordinaire, les fabricants disposent des pistes étroites et concentriques en les rapprochant autant que possible pour augmenter la densité des données. Mais il ne faut pas que les pistes se touchent et, donc, le signal d’écriture doit diminuer fortement au nord et au sud d’une piste afin de ménager un espace entre chacun. Cela revient à fabriquer des disques durs de plus en plus capacitifs en réduisant à chaque fois la largeur de la tête d’écriture. Une tâche de plus en plus compliquée, d’autant que la réduction de la tête a pour conséquence indésirable de réduire l’intensité du champ magnétique et donc la fiabilité des données écrites.

Sur les disques SMR, la tête reste relativement large, plus large que la piste. De fait, la tête a suffisamment de puissance pour écrire des données fiables. La surface magnétique est tellement marquée que la tête de lecture peut se contenter de lire le contenu d’une piste sur seulement la moitié de sa largeur, ce qui fait qu’il devient possible d’écraser l’autre moitié par le débord de la piste suivante. 

Cette technique a néanmoins un inconvénient : lorsque l’on met à jour le contenu d’une piste, il faut généralement réécrire le contenu des pistes adjacentes. De fait, un disque dur SMR est plus adapté aux longues écritures en continu, comme des sauvegardes.

La technique HAMR

La technique HAMR – pour Enregistrement Magnétique Assisté par la chaleur – augmente la capacité en chauffant la surface magnétique à 450 °C lors de l’écriture. L’augmentation de chaleur rend la surface magnétique plus réceptive, ce qui permet de stocker de manière fiable des données écrites très finement, donc avec plus de densité.

Seagate Technology avait initialement promis des disques durs HAMR de 20 To pour 2020, mais les progrès sont restés très lents dans ses laboratoires. Seagate s’intéresse aux lecteurs HAMR depuis 2002. Le HAMR implique un processus de fabrication complexe. Outre les coûts de mise en œuvre des lasers d’injection qui chauffent le disque, le réchauffement et le refroidissement rapide des disques, en particulier, est un processus que le fabricant a du mal à maîtriser. Pour autant, cette technique lui permettrait de produire des disques d’une capacité de 80 To.

La technique MAMR

La technique MAMR, pour Enregistrement Magnétique Assisté par Micro-ondes, est le nec plus ultra après lequel courent tous les fabricants. Seagate, Toshiba et Western Digital ont tous essayé de la mettre au point en même temps que le HAMR. Il fonctionne sur le même principe de chauffage, mais son application est différente : il utilise des surfaces dans lesquelles il est possible d’écrire verticalement, comme avec la technique PMR qui, elle, est maîtrisée.

Il n’en reste pas moins que les disques MAMR doivent être dotés d’un oscillateur qui crée un champ électromagnétique près du pôle d’écriture de chaque tête. Or, ce dispositif est loin d’être au point. Western Digital a bien lancé des disques prétendument MAMR, mais en n’intégrant qu’une partie du circuit. Il s’agit en l’occurrence de ses modèles ePMR Goild de 16 et 18 To de capacité. Le fabricant espère proposer des disques « full-MAMR » d’ici à 2023.

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