Жесткие диски пора выкидывать в мусорку? Как устроен HDD

На фоне новостей от вендоров о постоянном увеличении объема и скорости передачи данных SSD складывается впечатление, что эра HDD с магнитным диском канула в Лету. Еще 5-10 лет и о жестких дисках можно будет узнать только в исторических статьях, музеях и школьных учебниках с информатики. Но не все так однозначно, как может показаться на первый взгляд.

Если верить исследованию, проведенному компанией IDC, то до 2025 года мировой объем цифровых данных составит более 163 зетабайт (175 019 917 312 Терабайт). Цифра огромная, но самое удивительное, что в отчете сказано: 70% будет храниться именно на жестких, а не твердотельных дисках.

В чем секрет востребованности HDD?

Чтобы разобраться, почему жесткие диски со сложной конструкцией отличаются меньшей стоимость за гигабайт, чем SSD, следует подробно рассмотреть, из каких элементов они состоят. Ведь обе технологии хранения данных появились полвека назад и сказать, что одна старее, а вторая – новее, нельзя.

Корпус жесткого диска

Стандартные HDD 2,5 или 3,5 состоят из двух частей: электронной и электромеханической. Первая представляет собой печатную плату управления, на которой расположен контроллер (микропроцессор), датчики, оперативная память, в некоторых моделях – NAND-накопитель. Электромеханические компоненты чувствительны к воздействию окружающей среды, механическим повреждениям, поэтому они спрятаны в гермоблоке. Последний представляет собой плотно закрытую алюминиевую коробку.

Производство платы управления для жестких дисков не отличается высокой технологичностью, поскольку здесь нет больших вычислительных мощностей. А ввиду того, что габариты HDD не маленькие, нет необходимости экономии места на плате, соответственно, контроллеры выпускают по старому 20 или 40 нм техпроцессу.

Пластина и электропривод

В народе этот элемент имеет название «блин». По сути, это хорошо отполированное алюминиевое колесо, покрытое тончайшим слоем феромагнитного вещества.

Самый сложный технологический процесс в производстве «блинов» – нанесение магнитного покрытия, которое осуществляется путем ступенчатого электролиза. Если толщина будет большая или недостаточная, получается брак. Правда, производители уже научились использовать и бракованные заготовки.

То есть, назвать этот цикл производства высокотехнологичным, нельзя. Да, в цехе должна быть идеальная стерильность, но она требуется и при выпуске чипов для банковских пластиковых карт.

За вращение пластины отвечает электромотор, обороты которого управляются контролером. Конструкция двигателя не сильно отличается от тех, что отвечают за вращение вентилятора куллера. Единственное, что он оснащен более серьезным креплением для удержания вращающегося на скорости 7200 об/мин диска.

Привод и коромысло

За передвижение головки над поверхностью «блина/ов» отвечает сервопривод, выполненный из сильного неодимового магнита. Коромысло перемещается с помощью специального шарнира в его основании.

Как и в случае с электродвигателем, за позиционирование коромысла отвечает контроллер. При этом реакция настолько быстрая, что выполняется в считанные миллисекунды.

Коромысло представляет собой штампованные пластинки, на конце которых расположена считывающая и записывающая головка.

Магнитная головка

Наиболее сложный компонент жесткого диска. Производство головок выполняется на высокоточном оборудовании, а их размер измеряется нанометрами. Пожалуй, именно этот компонент имеет самую высокую стоимость.

В итоге получается, что HDD производятся из относительно недорогих компонентов, технологический процесс отлажен за десятилетия и не отличается значительной сложностью, в особенности, если сравнивать с изготовлением центральных процессоров. Капитальные затраты компаний в разработке новых решений ограничиваются исполнением магнитных головок и программным обеспечением для контроллера.

Чего стоит ожидать от жестких дисков в будущем?

Несмотря на низкую стоимость, появление на рынке быстрых SSD внесло некоторые коррективы в развитие жестких дисков. Невзирая на разницу в цене в 4 раза, покупатели начали массово отдавать предпочтение менее вместительным твердотельным накопителям. Поэтому большинство HDD до сих пор выпускаются по технологиям 2005 года. Но это не означает, что производители не инвестируют в новые решения, просто другие в приоритете.

Теперь жесткие диски больше покупают для установки в домашние NAS сервера, для регистраторов систем видеонаблюдения. Они стали альтернативой облачных хранилищ, которые, невзирая на все обещания маркетологов, тяжело назвать надежными. В особенности это относится к конфиденциальности. Нет гарантии, что компанию не взломают и ваши данные не будут продавать на черном рынке.

HAMR, MAMR и EAMR являются наиболее перспективными методами записи информации на жесткие диски. Несмотря на различия в аббревиатуре они имеют схожий принцип работы. Идея заключается в том, чтобы перед намагничиванием дорожки и записи данных, ее предварительно подогреть. Метод HAMR подразумевает использование лазерного излучения, MAMR – микроволнового, а EAMR объединяет оба метода.

Сложность внедрения новых методик записи и чтения заключается в том, что еще нет материала, который бы обладал нужными характеристиками и имел приемлемую коммерческую стоимость. Но если удастся преодолеть эту преграду, стоит ожидать HDD накопители с объемом памяти 30, 40 и даже 60 Тб.