Aunque los discos de estado sólido son cada vez más grandes y menos costosos, los tradicionales discos basados en medios magnéticos (en adelante, HDD) todavía tienen mucho camino por recorrer. Los fabricantes de esta clase de discos aseguran que sus ventajas de costo por gigabyte seguirán vigentes durante muchos años más, lo que significa que todavía se puede apostar por ellos para hacer buenos negocios.
Empresas como Seagate, Toshiba y Western Digital mantienen su confianza en el negocio de los discos rígidos tradicionales. En particular, Seagate ha hecho varios anuncios significativos en los últimos meses en relación a los HDD, además de develar algunos productos de importancia. A fines del año pasado, la compañía aseguró que los HDD continuarán evolucionando durante los próximos 20 años, dando la pauta de que se están explorando diversas tecnologías para mejorar las capacidades y performance de estos discos.
Un hito importante establecido por Seagate lo constituye el anuncio de los primeros discos rígidos para equipos móviles basados en tecnología SMR (shingled magnetic recording, grabación magnética superpuesta) y dirigidos al segmento de consumidores. La empresa asegura que aunque los discos de estado sólido están evolucionando rápidamente en términos de performance y volviéndose cada vez más accesibles, no llegarán a equiparar a los HDD en términos de costo por gigabyte en el corto plazo.
«Los HDD seguirán entre nosotros por al menos 15 ó 20 años más” – David Morton – Seagate
A través de su historia, la evolución de los HDD ha involucrado múltiples factores, incluyendo materiales para los platos, partes mecánicas (motores, actuadores, estructura interna, etc.), cabezales de lectura/escritura, controladores y firmware. Las claves para el crecimiento en términos de performance y capacidad de los HDD han sido generalmente las mismas a través de los años: pistas más delgadas, mayor densidad y mayores velocidades rotativas. En el futuro, la evolución dependerá de la densidad de platos y nuevos cabezales, al igual que las capacidades de cómputo de los controladores. La performance de los controladores será crítica en los años venideros.
MENOS VENTAS Y MÁS EVOLUCIÓN
“Creo que los HDD seguirán entre nosotros por al menos 15 ó 20 años más”, dijo David Morton, CFO de Seagate, durante la última edición de la conferencia de inversionistas de Nasdaq. Las ventas de HDD por parte de Seagate, Toshiba y Western Digital (WD) totalizaron 99,8 millones de unidades en el primer trimestre de este año, según estimaciones de Seagate y WD. En el mismo período de 2015, las tres compañías habían vendido un 20 por ciento más.
Las ventas de HDDs disminuyen debido a varios factores, los cuales incluyen la creciente popularidad de los SSD, la caída de las ventas de PCs, el creciente uso de almacenamiento de nube, etc. A pesar de todo, los HDD se mantienen como la tecnología de almacenamiento de datos más popular, siendo además la más económica en términos de costo por gigabyte. Si bien los SSD se están haciendo gradualmente más accesibles, las versiones de alta capacidad no se volverán tan baratas como los HDD en el futuro próximo. Como resultado, estos últimos se mantendrán como la tecnología clave de almacenamiento masivo por un buen tiempo.
Para mantener su relevancia en el largo plazo, los discos rígidos necesitan mantener su curva creciente de capacidad. Recientemente, el ASTC (Advanced Storage Technology Consortium), una organización internacional que reúne a varias compañías que desarrollan, fabrican o usan HDDs, develó su visión del futuro de los discos tradicionales. Según la hoja de ruta de esta organización, la capacidad de los discos rígidos se elevará a 100 TB para el año 2025. En los próximos años, los HDD adoptarán varias nuevas tecnologías de escritura que mejorarán sustancialmente sus capacidades de almacenamiento.
LAS NUEVAS TECNOLOGÍAS
Los discos rígidos actuales se basan en dos tecnologías clave: grabación magnética perpendicular (PMR; perpendicular magnetic recording) y SMR. Las unidades basadas en PMR llevan en la industria alrededor de una década y se considera que se mantendrán populares por algunos años, gracias a su relativamente alta performance secuencial, bajo costo por gigabyte y alta confiabilidad.
Los HDD que usan SMR escriben nuevas pistas que se solapan en parte con las pistas escritas anteriormente. Las pistas superpuestas pueden bajar la velocidad de la escritura, debido a que la arquitectura requiere que los HDD regraben pistas adyacentes luego de cualquier operación de escritura. Mientras que SMR permite incrementar la densidad superficial de los discos hasta 1,1 Tbit por pulgada cuadrada o más, la performance de los discos SMR puede ser inferior en comparación con la de los PMR. Para mitigar esta baja de performance, los fabricantes de HDDs con SMR desarrollan firmware especial o incluso alteran las aplicaciones de software que manipulan tales discos en los centros de datos.
Para incrementar la capacidad de los discos rígidos tanto PMR como SMR sin aumentar las densidades superficiales, los fabricantes necesitan colocar una mayor cantidad de platos en el mismo espacio. Aunque hoy en día es posible colocar hasta seis platos en una unidad HDD estándar de 3,5 pulgadas, el uso de más platos requiere importantes rediseños de los mecanismos internos del disco, además del uso de helio dentro de las unidades.
La densidad del helio es aproximadamente un séptimo de la densidad del aire. Por este motivo, en un ambiente lleno de helio se reduce el rozamiento que frena la rotación de la pila de discos, además de bajar la resistencia del aire que afecta a los platos y a los cabezales. La menor densidad del helio permite, hoy en día, colocar hasta siete platos dentro de una unidad. Además se reduce el consumo de energía por parte de los motores del disco, mejorando a su vez la precisión de posicionamiento de los brazos actuadores. Desafortunadamente, los discos rellenos de helio y sellados herméticamente son costosos para fabricar, razón por la que actualmente se posicionan únicamente para centros de datos.
HGST (actualmente una filial de Western Digital) fue la primera en ofrecer discos rellenos de Helio (los modelos Ultrastar He y Ultrastar Ha) en altos volúmenes. La compañía distribuyó alrededor de 1,1 millón de discos sellados en el tercer trimestre de 2015 y asegura que la demanda va en crecimiento. Más tarde se sumó Seagate a la movida del helio. Las capacidades de estos discos se sitúan entre 8 y 10 TB, gracias a su mayor densidad de platos. Actualmente Seagate ofrece solamente modelos con interfaces SATA, mientras que HGST ofrece versiones con interfaces SATA y SAS.
TDMR y HAMR
Anteriormente este año, Seagate anunció sus planes de comenzar las ventas de discos rígidos con tecnología de grabación magnética bidimensional (TDMR, two dimensional magnetic recording) dentro de los próximos dos años. Esta tecnología apunta a reducir el nivel de ruido que recogen los cabezales, dado que, al aumentar la densidad de pistas en los platos, los cabezales terminan siendo más anchos que las pistas.
Los cabezales TDMR pueden usarse para mejorar la relación señal/ruido (SNR, signal-to-noise ratio) al utilizar múltiples cabezales de lectura por pista de datos, los cuales pueden estar alineados en serie o en paralelo. Los cabezales en serie duplican la señal para un mismo nivel de ruido, mientras que los cabezales en paralelo se disponen en tríos: uno queda directamente sobre la pista mientras que los otros dos lo flanquean, ubicándose sobre las brechas entre pistas. Dado que los dos cabezales laterales recogen principalmente el ruido magnético proveniente de las brechas entre pistas, dicho ruido se utiliza para filtrar la señal que obtiene el cabezal central y así mejorar el valor de SNR.
La grabación magnética asistida por calor (HAMR, heat-assisted magnetic recording) fue demostrada muchas veces por distintos fabricantes de discos, cabezales y platos, pero Según Seagate, esta tecnología no está lista aún para salir al ruedo. El fabricante asegura que la confiabilidad de los dispositivos basados en HAMR no es todavía suficiente, por lo que su utilización comercial se prevé para un futuro.
“El año pasado hablamos de grabación magnética bidimensional; estaremos listos para distribuir esta tecnología dentro de un año o dos”, dijo Dave Mosley, presidente de operaciones y tecnología en Seagate, durante una conferencia de analistas financieros. “HAMR no está lista aún para el debut. No estuve muy feliz con el progreso llevado a cabo el año pasado, pero hubo algún progreso”.
Estas nuevas tecnologías serán comercializadas por vendors tales como Seagate, Toshiba y WD, pero hay muchas otras compañías y universidades que están involucradas en la exploración de tecnologías para futuros discos rígidos. Estos esfuerzos colaborativos, apoyados por continuas inversiones en la investigación de la grabación magnética, aumentan la probabilidad de que surjan innovaciones importantes en el futuro. Todo esto garantizaría que los HDD sigan siendo relevantes por un largo tiempo.
PERSPECTIVAS DEL MERCADO
Las ventas de PCs en general y de discos rígidos en particular suelen debilitarse en los primeros meses de cada año; es por eso que no sorprendió que en el primer trimestre de este año las ventas de HDD cayeran a alrededor de 100 millones de unidades contra 115 millones en el cuarto trimestres de 2015. Lo que genera cierta alarma es que, a pesar de las variaciones estacionales, las ventas en el primer trimestre de 2015 fueron superiores a las de todos los restantes trimestres del año pasado. Si este año sigue el mismo patrón decreciente, entonces las ventas de discos rígidos por trimestre se mantendrán por debajo de los 100 millones de unidades todo a lo largo de este año.
A pesar de todo, WD mostró señales optimistas para esta segunda mitad del año, confiando en que el mercado total de discos rígidos en 2016 se mantendrá por encima de los 400 millones de unidades (contra 456 millones de unidades en 2015), lo que significaría que en el tercer y cuarto trimestre de 2016 las ventas de discos crecerían. IDC indicó que los factores tales como reducciones de inventarios, que estaban afectando a los fabricantes de componentes para discos rígidos, están terminando, lo que justificaría el optimismo de WD.
Si los HDD siguen en el mercado dentro de 20 años, entonces su tecnología habrá servido a la humanidad por alrededor de 80 años, lo cual es un muy largo período para cualquier industria de alta tecnología. Para ese entonces, los discos rígidos tradicionales habrán vivido más que los diskettes, los cassettes, las pantallas CRT y muchas otras tecnologías que han quedado en el camino.
