大数据时代,西部数据的存储技术革新

李晨光 · ·2021-09-15 16:00

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据IDC数据显示,2020年全世界创建了大约 64 ZB的数据,未来五年产生的数据量将是自1947年引入数字存储以来创建数据总量的两倍多。因此,全球几乎每个行业都需要高效的存储方法,来应对这前所未有的产生数据的速度。

数据来源:IDC

同时,随着人工智能、大数据、5G、物联网、传感器等前沿技术的发展,数据呈爆炸式增长,对于高效、可靠的存储提出了更高的需求。

在这种大的社会变革下,行业厂商期待用各种存储产品迎接这划时代的变化。

OptiNAND技术应运而生

在此背景下,9月9日,西部数据(Western Digital)在上海办公室召开“重塑磁盘架构,引领技术拓展”闪存增强型磁盘架构技术的媒体分享会,向媒体解读了突破传统存储界限的全新磁盘架构设计,以及公司的产品布局与市场规划。

西部数据HDD业务部首席技术官车晓东博士介绍道:“西部数据凭借行业领先的能力和技术专长,以及在高性能硬盘和闪存领域的多样化产品组合,在存储领域又实现了一项技术突破——OptiNAND技术,该技术将HDD与NAND闪存进行垂直整合,并对固件算法和SoC进行了革新,是一种突破传统存储界限的全新闪存增强型磁盘架构设计,从而可提供一种大容量、高性能和高可靠性的存储解决方案,从而满足客户和市场不断增长的数据存储需求。”

西部数据HDD业务部首席技术官车晓东博士

 相较于混合型硬盘,因其工作方式差异,新架构与众不同的工作方式让存储能力在多个维度都获得了优化,并作为未来设计和创新的基础,为西部数据今后数代硬盘的技术创新铺路。

从容量、性能和可靠性等方面来看:

容量:OptiNAND技术与其领先的三阶寻轨定位系统(TSA)技术结合,可提高每英寸磁道数(TPI),从而提升面密度,让硬盘碟片储存容量可达2.2TB,实现更高的容量。

TSA提高磁头定位精度,提升磁道数量(图源:PCEVA)

同时,OptiNAND技术还将可重复偏转(RRO)元数据存储在iNAND中,且增强的固件算法可利用已转移到iNAND的扩展元数据增加每英寸磁道数(TPI),从而增加面密度,为客户释放磁盘空间并实现更快的数据访问速度。

性能:OptiNAND 技术在iNAND中记录扇区级别的写入操作,通过消除过多的刷新,以减少相邻磁道干扰(ATI),并减少写缓存启用模式下对写缓存刷写的需求,通过优化固件缩短磁盘延迟,提高内部磁盘效率,为未来新功能的开发创造更多机会。

可靠性:相较于将数据刷写到DRAM的前代HDD,OptiNAND技术能够将超过100MB的写缓存数据刷写到iNAND中,而前代HDD只能将大约2MB数据刷写到串行闪存中。与此同时,还采用可靠的能量辅助垂直磁记录(ePMR)技术扩展容量,成为其在业内开创的又一全新里程碑。

ePMR跟SMR(叠瓦式磁记录)一样,这些技术都是用来提升磁记录存储密度的,只是实现方式有所不同:SMR选择让相邻磁道部分重叠来增加磁道密度;EAMR则是直接提升面密度,并通过一系列方式解决面密度提升后带来的技术难题。SMR和EAMR是可以同时应用的两种技术。

相比其他磁记录技术,西部数据并没有在MAMR和HAMR两个路线之间站队,而是率先提出了ePMR概念。ePMR是EAMR的一种实现方式,据了解,ePMR通过在写入磁头的主极施加电流并产生额外的磁场,达到减少干扰、降低写入抖动的目的。据了解,OptiNAND技术计划将ePMR的应用范围继续延伸至未来数代HDD产品,使用户能够持续受益于这一广受认可的记录技术。

西部数据强调,通过垂直整合闪存架构硬盘的供应、设计、开发、测试和验证流程,修炼硬盘内功,让硬盘使用可靠度得到提升。

车晓东博士表示,作为在HDD和Flash技术领域中通过不断创新而推出的独特产品,OptiNAND技术或将是未来将被广泛部署、面向全球的存储解决方案的发展方向。目前西部数据已经向部分客户提供采用OptiNAND技术设计的硬盘样品,其中以9张碟片构成20TB大容量,借此对应超大规模云端、云端服务供应商、企业应用、智能影像监控合作伙伴、NAS供应商等客户需求。截止目前,已成功部署近100艾字节的ePMR。

OptiNAND技术已经突破了存储的传统界限,为西部数据的EAMR、TSA和HelioSeal等行业首创技术再添一笔,使全球用户能够自如应对当前现象级的数据增长。车晓东博士强调,未来,西部数据也将凭借OptiNAND创新的架构技术为未来几代HDD的技术铺路。预计,单块采用OptiNAND技术的ePMR HDD,将在下一个五年达到50TB的容量。

据了解,西部数据已经在硬盘创新方面积累了丰富的经验,除了这次的OptiNAND技术,早在2013年,西部数据就推出了行业创新的HelioSeal技术,在2019年率先交付了ePMR HDD。可见,凭借在HDD和闪存领域的知识产权和行业领先的研发团队,西部数据将不断突破创新,旨在提供更高的面密度和更低的总体拥有成本,以满足客户和市场的多样化需求。

西部数据深耕中国市场

市场方面,西部数据非常重视在中国市场上的投入。活动现场,西部数据副总裁兼中国区业务总经理刘钢向大家介绍了公司在中国市场的近况以及与本土合作伙伴的生态融合。

西部数据副总裁兼中国区业务总经理刘钢

据IDC《中国大数据平台市场研究报告-2020》显示,中国的数据产生量约占全球数据产生量的23%,大数据市场整体规模首次超过100亿美元,较2019年同比增长15.9%,已是名副其实的数据资源大国。

中国在全球的数字化进程中发挥了至关重要的作用,并正迈入一个“深度数据化”的时代,由此也孕育了庞大的数据存储需求。

在此趋势和需求下,西部数据也在随着市场趋势深耕中国市场。今年7月,西部数据公司下属全资子公司晟碟半导体(上海)有限公司工厂三期扩建综合配套项目正式竣工。刘钢介绍道:“此次扩建规模为11800平方米,扩充了先进的产品制造设施和以产品为中心的技术研发设施,使得西部数据的技术和产能均得到了进一步提升,将更好地满足中国市场庞大、多样化且与日俱增的需求。”

此外,西部数据还在深圳拥有总占地面积近5万平方米的工厂,提供企业级硬盘磁碟制造,产品广泛应用于企业级服务器电脑、台式电脑、便携式电子设备、消费类电子产品及个人存储等领域。在上海浦东设立了解决方案赋能中心,更好地配合企业级及OEM客户对产品进行测试,加快上市进程。

未来,西部数据还将进一步计划工厂的四期扩建,用于新一代SSD产品的研发、测试与生产,通过提供创新的闪存技术与稳定的产能研发,更好地赋能中国的数字化未来,推动数据产业繁荣。

在生态合作方面,西部数据已经与诸多行业领先的公司开展了合作,致力于依靠行业领先的技术和创新 解决方案来支持客户与合作伙伴,推动数据相关应用行业的发展。

刘钢以百度合作为例展开介绍:在新一代存储软件引擎的优化过程中,百度使用了西部数据企业级硬盘 Ultrastar DC HC650存储温数据,并进行规模化的试点与部署,得益于较大的单盘容量,助力业务进一步优化了单GB成本,同时,双方加强协作,致力共同提升分区存储与百度存储引擎的兼容性。

HC650助力百度实现效果优化

刘钢表示,西部数据的企业级存储解决方案承载了全球众多至关重要的数据基础架构。在中国市场,包括百度云、字节跳动等在内的头部客户已与西部数据缔结了长期稳定的合作关系,定制化地部署了企业级HDD和SSD产品,在容量、性能、稳定性、安全性、成本效益方面均获得了显著的提升。

新华三集团副总裁、计算存储产品线总裁陈振宽表示:“这一创新的磁盘架构设计是西部数据优势和能力的延伸,为存储市场注入了全新的动力。一直以来新华三集团与西部数据公司保持着良好的合作关系,我们非常期待这次的OptiNAND 技术成果能够更好地满足未来的存储需求。”

随着全新OptiNAND技术的推出,西部数据将持续与头部客户保持紧密合作,加大创新研发投入,加快创新技术落地,赋能传统和新一代超大规模数据中心以及5G、AI、边缘计算等新兴应用场景,用优质的产品及服务推动数据生态基础设施朝着低碳增效的方向健康发展。

西部数据的多元化布局

在闪存领域,西部数据也有了创新突破。今年与合作伙伴铠侠联合研发出了第六代162层3D闪存技术,该闪存技术采用了超越传统八层交错式存储孔阵列的领先架构,其横向单元阵列密度 比第五代技术提高了约10%。同时,凭借在横向扩展技术上的提升,结合162层堆叠式垂直存储器,能够使晶圆尺寸减小约40%,从而优化了成本。

总体而言,与上一代产品相比,新的3D闪存技术降低了单位成本,并使每个晶圆的制造位 增加了高达70%。西部数据与铠侠将持续推动创新,以确保实现持续扩展,从而满足用户及 其多样化应用的需求。

此外,西部数据现有的丰富的产品组合在数据存储领域中正在持续发挥关键作用。

写在最后

西部数据在存储行业中同时拥有SSD和HDD研发制造的能力,这相较于其他企业而言,是无法比拟的优势。

随着计算能力的提升,针对机器人、人工智能、GPU、TPU加速深度学习等涌现的新的、不同的运算,已经让整个系统架构发生了改变,传统的存储解决方案已无法满足需求。在面临大数据时代挑战时,

西部数据正在从存储架构的维度,系统应用的维度,形成智能的协同,不仅提供新的技术来不断创新和优化存储产品及解决方案,也会携手合作伙伴共同创新企业级存储市场的未来,致力于大幅度提高数据存储的效果,助推数据和存储行业新发展。

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李晨光 · ·2021-09-15 16:00

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