Western Digital introduceert een nieuwe methode om de datadichtheid van platters voor harde schijven te verhogen. De fabrikant noemt dat OptiNAND en gebruikt daarvoor nandgeheugen om metadata in op te slaan. WD presenteert een 20TB-hdd met de techniek.
Met OptiNAND kan WD een harde schijf met een capaciteit van 20TB maken, met dezelfde epmr-techniek als waar de fabrikant nu maximaal een 18TB-hdd mee maakt. WD had al een 20TB-hdd in zijn assortiment, maar dat is een smr-variant. Met die shingled magnetic recording-techniek liggen datatracks op de hdd-platters deels over elkaar. Dat vergroot de opslagcapaciteit, maar is nadelig voor de prestaties. De nieuwe 20TB-hdd met OptiNAND heeft dat nadeel niet. De gebruikte epmr-techniek is een variant van conventional perpendicular magnetic recording, ofwel cmr.
WD levert de 20TB-hdd met OptiNAND naar eigen zeggen inmiddels aan de eerste klanten, maar exacte productspecificaties heeft de fabrikant niet gegeven. Het gaat om een harde schijf met in totaal negen platters, met een capaciteit van 2,2TB per stuk. WD heeft de capaciteit van de platters verhoogd door een nandmodule toe te voegen waarin metadata wordt opgeslagen die normaal op de hdd zelf staat.
Nandgeheugen voor metadata
Harde schijven bevatten gigabytes aan metadata. Dat zit er deels al op vanuit de fabriek en tijdens het gebruik wordt dat verder aangevuld. Die metadata bevat details over gegevens die op de schijf zijn opgeslagen en verbeteren de prestaties en betrouwbaarheid van hdd's. Door die metadata in het OptiNAND te zetten, levert dat meer ruimte op voor opslagcapaciteit en volgens WD verbetert het ook de prestaties, omdat de metadata snel kan worden geraadpleegd vanuit het flashgeheugen.
Bij harde schijven moet data soms ververst worden, om interferentie met data op nabijgelegen tracks tegen te gaan. Hoe dichter de datatracks bij elkaar liggen, hoe vaker die moeten worden ververst. Bij traditionele hdd's gaat dat verversen per track, maar WD zegt met de OptiNAND-hdd bij het schrijven de schrijfoperaties op te slaan in het nandgeheugen op sectorniveau. Daardoor gebeurt het verversen ook per sector in plaats van per track. Dat maakt het mogelijk om de tracks dichter op elkaar te plaatsen, zonder dat dit prestatieverlies oplevert.
WD specificeert niet hoeveel nandgeheugen de OptiNAND-hdd heeft. Ook in een technisch document geeft de fabrikant daar geen details over. Wel schrijft WD daarin dat het gaat om een BGA-package waarin een controller zit met een of meerdere nandgeheugenchips. Over de snelheid van het gebruikte geheugen geeft WD ook geen details. Wel staat in het document dat er diverse geheugenchips gebruikt kunnen worden. Het gaat om eMMC 5.1, UFS 2.1, UFS 3.0 en UFS 3.1.
De techniek verschilt van de zogenaamde sshd's, die al jaren bestaan. Dat zijn traditionele hdd's die als het ware een kleine ssd aan boord hebben. Daarbij wordt het nandgeheugen gebruikt om veelgebruikte bestanden op te slaan, zodat die snel uitgelezen kunnen worden. Dat versnelt de werking van die hdd's, maar heeft geen invloed op de capaciteit van de platters. Bij de OptiNAND-techniek staan er geen bestanden op het flashgeheugen, maar enkel metadata.
Het nandgeheugen kan ook gebruikt worden om bij stroomverlies 'meer dan 100MB' aan write cache-gegeven in op te slaan. Bij reguliere hdd's is dat maar zo'n 2MB, omdat die een minieme hoeveelheid cachegeheugen hebben. Volgens WD is het prestatieverlies van de OptiNAND-hdd's met write cache uitgeschakeld daardoor minimaal ten opzichte van wanneer write cache ingeschakeld is.
Nauwkeurige schrijfkop
Om de platters met de hogere datadichtheid uit te kunnen lezen, is ook een zeer nauwkeurige schrijfkop nodig. WD gebruikt daarvoor zijn triple stage actuator, die gebruikmaakt van drie draaipunten om de positie van de schrijfknop nauwkeurig te bepalen. WD gebruikte die techniek al in zijn 20TB-smr-hdd en in cmr-hdd's van 16TB en 18TB.
WD: OptiNAND-hdd's tot 50TB dit decennium
Naar eigen zeggen kan WD de OptiNAND-technologie gebruiken om de opslagcapaciteit van hdd's verder te verhogen in de komende jaren. Ergens in de loop van dit decennium zou dat 50TB-hdd's moeten opleveren. De techniek kan ook ingezet worden bij smr-hdd's om de capaciteit per platter nog verder te verhogen.
Fabrikanten proberen op verschillende manieren de capaciteit van harde schijven te vergroten nu de datadichtheid van platters met de traditionele pmr-techniek een plafond heeft bereikt. Seagate zet met name in op de hamr-techniek, ofwel heat-assisted magnetic recording. Daarbij worden schrijfkoppen met lasers gebruikt, om bits kleiner weg te kunnen schrijven op materiaal dat eerst verhit moet worden. Een variant daarop is mamr, ofwel microwave-assisted magnetic recording. In 2017 zei WD flink in te zetten op mamr, maar de fabrikant heeft dergelijke hdd's niet geleverd en gebruikt vooralsnog epmr als tussenstap.
De ontwikkelingen op de markt voor harde schijven zijn vooralsnog grotendeels gericht op de zakelijke markt en datacenters. De nieuwe technieken worden niet of nauwelijks toegepast in hdd's voor consumenten, omdat daar de datadichtheid geen grote rol speelt en de markt grotendeels is overgestapt op ssd's.