Innovación

Unidades de disco duro y SSD

La sinergia de las unidades de disco duro y las unidades SSD en el mundo digital.

Desde la banca en línea hasta las redes sociales y el streaming, gran parte de la experiencia humana actual depende de una infraestructura digital respaldada por dos tecnologías de almacenamiento: las unidades de disco duro (HDD, del inglés Hard Drive), y las unidades de estado sólido (Solid State Drive). Si bien para una persona normal estas tecnologías pueden parecer ocultas detrás de las experiencias cotidianas, dan forma al modo en que se almacenan, se accede y se gestionan los datos. Comprender su desarrollo y sus diferencias revela no solo cómo sustentan las infraestructuras actuales, sino también cómo pueden satisfacer las demandas del mañana.

La evolución de las tecnologías de almacenamiento.

Desde los primeros días de las unidades centrales y los ordenadores personales hasta las cargas de trabajo impulsadas por la IA de hoy en día, las tecnologías de almacenamiento han evolucionado para satisfacer las cambiantes demandas. A medida que las necesidades digitales se han ido expandiendo, tanto las unidades de disco duro como las unidades SSD han avanzado para desempeñar funciones diferenciadas y cruciales en las infraestructuras modernas. Su evolución refleja la adaptación constante de los medios de almacenamiento para dar soporte a diversas aplicaciones y entornos, ofreciendo capacidad, rendimiento, factores de forma y sostenibilidad para los crecientes requisitos de datos del mundo.

Lea la historia.Cierre la historia.
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Las unidades de disco duro y las unidades SSD han dado soporte a las infraestructuras digitales del mundo durante décadas y seguirán coexistiendo.

La línea de tiempo anterior muestra cómo las tecnologías de almacenamiento han evolucionado para satisfacer las demandas cambiantes.

Desde los años 50 a los 80, las unidades de disco duro que utilizaban grabación magnética longitudinal (LMR, del inglés Longitudinal Magnetic Recording) hicieron posibles los mainframes, que eran los caballos de batalla de los primeros tiempos de la informática y que soportaban una variedad de tareas comerciales y científicas. En la década de 1980, las unidades de disco duro basadas ​​en LMR continuaron desempeñando un papel clave en el avance de la capacidad de computación. Estos primeros sistemas representaban una computación centralizada, donde el procesamiento de datos estaba concentrado en servidores mainframe con almacenamiento masivo y, generalmente, se accedía a ellos a través de terminales de cliente con poco o ningún almacenamiento.

En las décadas de 1980 y 1990, los ordenadores personales, incluidos los portátiles, se convirtieron en algo común y dependían exclusivamente de unidades de disco duro para ofrecer capacidad y asequibilidad para las tareas cotidianas. Seagate inventó las primeras unidades de disco duro para ordenadores de escritorio en esta era, utilizando LMR para lograr una capacidad innovadora de 5 MB en un formato de 5,25 pulgadas. Estas unidades permitieron a los usuarios almacenar sistemas operativos, aplicaciones y grandes volúmenes de archivos localmente, lo que impulsó el rápido crecimiento del mercado de ordenadores de escritorio. Este periodo marcó un cambio hacia la computación descentralizada, ya que los ordenadores de escritorio permitieron el procesamiento de datos en puntos finales locales en lugar de sistemas centrales. Las unidades de disco duro siguieron siendo el medio de almacenamiento dominante en los ordenadores de escritorio hasta entrada la década de 2000, ofreciendo una solución rentable para ampliar el uso de ordenadores de escritorio y portátiles.

A finales de la década de 1990 y principios de la década de 2000, a medida que crecía la demanda de los consumidores de ordenadores más pequeños, los portátiles se volvieron cada vez más populares. Durante este periodo, surgieron las unidades SSD que utilizaban memoria flash NAND, una tecnología que almacena datos como cargas eléctricas dentro de celdas semiconductoras. Lanzada comercialmente en 1987, la primera iteración utilizó NAND 2D, que almacena datos en una sola capa de celdas. Dentro de esta estructura, se utilizó la memoria de flash de celda de un solo nivel (SLC, del inglés Single-Level Cell) para almacenar un bit de datos por celda, atendiendo así la demanda de velocidad y capacidad de respuesta de los dispositivos de consumo. A medida que los ordenadores portátiles evolucionaron a principios de la década de 2000, las prioridades cambiaron hacia diseños más delgados con mayor duración de batería. Las unidades SSD facilitaron estos avances al reducir el consumo de energía y al mismo tiempo permitir velocidades de lectura y escritura rápidas a través del acceso directo y aleatorio a los datos, lo que los hace especialmente efectivos para acelerar los tiempos de arranque del sistema operativo y mejorar las experiencias de las aplicaciones. Las unidades SSD también introdujeron formatos significativamente más delgados (por ejemplo, mSATA, M.2 y U.2), lo que contribuyó a los diseños más delgados y livianos de los ordenadores portátiles modernos. Estos formatos reemplazaron a las unidades de disco duro más voluminosas de 2,5 y 3,5 pulgadas en los ordenadores portátiles, lo que permitió perfiles de dispositivos más optimizados.

A mediados de la década de 2000, el almacenamiento de datos se había transformado nuevamente. En 2005, las unidades de disco duro comenzaron a utilizar grabación magnética perpendicular (PMR, del inglés Perpendicular Magnetic Recording), lo que aumentó significativamente la densidad de datos y permitió mayores capacidades de almacenamiento a menores costos. A diferencia de LMR, que alineaba los bits magnéticos horizontalmente en el plato, PMR coloca los bits verticalmente, lo que permite un empaquetamiento más ajustado y una mayor estabilidad. Este enfoque abordó el límite superparamagnético, un fenómeno en el que los bits magnéticos se vuelven inestables y propensos a la pérdida de datos cuando se agrupan demasiado cerca unos de otros. Al orientar los bits magnéticos perpendicularmente, PMR superó este límite, permitiendo un almacenamiento de datos fiable a densidades mucho más altas. La mayor densidad de datos de PMR proporcionó la base necesaria para soportar las demandas masivas de almacenamiento que surgieron en los centros de datos durante la década de 2010. Este desarrollo fue particularmente importante en los centros de datos, que asumieron la mayor parte de la carga de gestionar volúmenes de datos en expansión. 

Desde fines de la década de 2000 hasta la década de 2010, la proliferación de teléfonos móviles, la computación en la nube, el aumento de la velocidad de Internet y el auge de la conectividad 4G (que impulsó aplicaciones móviles con uso intensivo de datos que aumentaron aún más la demanda de almacenamiento en la nube) impulsaron un cambio social y tecnológico monumental. El procesamiento y almacenamiento de datos se trasladó de los dispositivos locales a centros de datos centralizados en la nube, que comenzaron a servir como centros principales para gestionar y almacenar datos generados por dispositivos móviles y de IoT. Los centros de datos a gran escala ganaron importancia a medida que las aplicaciones y los datos migraron a la nube. Esta transición se aceleró en la década de 2010, cuando la adopción de la nube empresarial aumentó debido a la eficiencia de costes y el potencial de innovación del almacenamiento centralizado. Gran parte del almacenamiento de capacidad masiva, respaldado por unidades de disco duro con mayor densidad de datos gracias a la tecnología PMR, comenzó a trasladarse a la infraestructura de la nube, que se convirtió en un repositorio central para gestionar volúmenes crecientes de datos de forma remota. Si bien los teléfonos móviles almacenaban datos localmente en memorias flash NAND integradas, gran parte del contenido que generaban se cargaba en la nube (centros de datos regionales construidos principalmente sobre unidades de disco duro que soportaban un almacenamiento de datos eficiente y a gran escala). De manera similar, los ordenadores portátiles modernos dejaron de utilizar unidades de disco duro locales para el almacenamiento principal. En lugar de ello, comenzaron a almacenar y realizar copias de seguridad de datos a través de sistemas basados ​​en la nube, que manejan la mayor parte de la gestión y el intercambio de archivos. Este cambio representó un retorno a cierta centralización en la gestión de datos, ya que la infraestructura en la nube abordó la necesidad de gestionar volúmenes de datos en expansión a escala. 

Mientras tanto, las innovaciones de unidades SSD como la NAND de celda multinivel (MLC, del inglés Multi-Level Cell) y de celda de triple nivel (TLC, del inglés Triple-Level Cell) aumentaron la capacidad y el rendimiento en dispositivos compactos y entornos empresariales que necesitaban una rápida recuperación de datos. Lanzada en 2013, la tecnología 3D NAND marcó un avance significativo al apilar celdas de memoria verticalmente para aumentar la densidad y reducir los costes por bit. Esta innovación permitió que las unidades SSD expandieran aún más las capacidades y lograran una mejor resistencia. Además, las unidades SSD M.2, que surgieron a principios de la década de 2010, ofrecían un diseño más flexible y que ahorraba espacio en comparación con las unidades SSD SATA tradicionales, lo que contribuyó a reducir aún más el grosor y el peso de los ordenadores portátiles. Casi al mismo tiempo, las unidades de disco duro ampliaron aún más sus capacidades con la grabación magnética superpuesta (SMR, del inglés Shingled Magnetic Recording), introducida en 2013, un método de formateo basado en PMR que crea tejas de pistas de datos superpuestas para maximizar la densidad de almacenamiento. 

En 2024, la PMR había alcanzado sus límites físicos: ya no podía aumentar la densidad del área juntando los bits magnéticos más cerca sin que los datos se volvieran inestables. La grabación magnética asistida por calor (HAMR, del inglés Heat-Assisted Magnetic Recording) superó este problema utilizando un nuevo tipo de medio magnético que mantiene los granos estables incluso cuando se vuelven más pequeños y más densamente empaquetados. Esto se consigue calentando brevemente la superficie del disco con un pequeño láser, lo que permite que el cabezal de grabación escriba bits de datos a densidades más altas. Este avance tecnológico representó un cambio radical en la industria del almacenamiento, permitiendo densidades de bits de 5 TB por plato o 50 TB por unidad de disco duro.

Hoy en día, las unidades de disco duro más avanzadas utilizan la plataforma de tecnología Seagate Mozaic 3+™ para implementar HAMR y lograr ganancias de densidad de área sin precedentes, mientras que las unidades SSD aprovechan la NAND de celda de cuatro niveles (QLC, del inglés Quad-Level Cell). Estos avances han dirigido a cada tecnología a diferentes roles. Las unidades de disco duro son fundamentales para los centros de datos masivos en la nube, en el perímetro y en las empresas, donde almacenan y protegen de manera económica enormes volúmenes de datos para permitir, entre otras cargas de trabajo, el entrenamiento de modelos de IA. Las unidades SSD son fundamentales en aplicaciones de muy alto rendimiento en estos centros de datos y proporcionan almacenamiento local vital para los dispositivos de consumo.

Estos entornos continúan impulsando el panorama del almacenamiento.

Comprender las diferencias tecnológicas.

Las unidades de disco duro y las unidades SSD desempeñan funciones únicas en los casos de uso de almacenamiento debido a sus enfoques tecnológicos fundamentalmente diferentes para leer y escribir datos.

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Lea la historia.Cierre la historia.

Las unidades SSD se basan en la memoria flash NAND, donde los datos se almacenan como cargas eléctricas dentro de las celdas semiconductoras. Los avances en investigación, desarrollo y fabricación han aumentado las densidades de bits al reducir el tamaño de las celdas y agregar capas verticales. Las unidades SSD ofrecen un rendimiento ultrarrápido, ideal para aplicaciones que exigen un acceso rápido y baja latencia.

Pero las unidades SSD tienen ventajas y desventajas. Los datos se escriben y reescriben mediante ciclos de borrado de programas que, con el tiempo, desgastan las celdas NAND. Esta degradación gradual afecta la resistencia de la unidad SSD, especialmente en entornos con mucha escritura. Se han desarrollado técnicas como la nivelación del desgaste y el sobreaprovisionamiento para extender la vida útil de las unidades SSD, pero estas medidas pueden generar pérdidas de eficiencia.

Las unidades de disco duro se basan en una compleja ingeniería mecánica para almacenar y recuperar datos. En el núcleo de cada unidad hay platos que giran rápidamente, que están recubiertos con un material magnético. Estos platos giran a altas velocidades, lo que permite que los datos se escriban y lean de manera eficiente. Los datos se graban en las superficies del plato mediante cabezales magnéticos, que se fijan a un brazo accionador móvil. Este brazo se mueve con precisión a nanoescala, colocando los cabezales para escribir y leer datos en pistas específicas en los platos.

A diferencia de las unidades SSD, que dependen de las cargas eléctricas, las unidades de disco duro utilizan una grabación magnética que no se degrada con las escrituras repetidas, lo que garantiza una durabilidad a largo plazo. Las piezas móviles introducen cierta latencia física, pero el diseño es muy fiable. La grabación magnética también retiene los datos sin los problemas de desgaste asociados con las celdas NAND, lo que hace que las unidades de disco duro sean adecuadas para el almacenamiento de datos a gran escala que prioriza la capacidad sobre la velocidad.

Trabajando en tándem.

Con estas distinciones, no es de extrañar que los centros de datos modernos usen ambas tecnologías. Las unidades SSD gestionan tareas que requieren un acceso rápido y aleatorio, mientras que las unidades de disco duro almacenan grandes cantidades de datos de forma asequible. Forman una pareja armoniosa que satisface las diversas necesidades del mundo actual impulsado por los datos.  

La mayoría de los centros de datos utilizan ambas tecnologías a la vez, y cada una aprovecha sus ventajas. Aunque son más costosas que las unidades de disco duro, las unidades SSD ofrecen el rendimiento de baja latencia esencial para casos de uso específicos de alta demanda. Pueden ser la opción preferida para aplicaciones que exigen tiempos de respuesta rápidos, como el comercio de alta frecuencia, el análisis en tiempo real y la transmisión de contenido.

En comparación, las unidades de disco duro sobresalen en el almacenamiento de datos a gran escala, impulsado por el rápido crecimiento de la computación en la nube en exabytes. En los centros de datos más grandes del mundo, las unidades de disco duro almacenan cerca del 90 % de los datos debido a su incomparable rentabilidad, escalabilidad y sostenibilidad. Las innovaciones de Seagate en cuanto a densidad de área han otorgado a las unidades de disco duro una ventaja de coste por TB de 6:1, lo que es crucial para las organizaciones enfocadas en administrar los costes de adquisición y el coste total de propiedad (TCO).

Al aprovechar las unidades SSD para aplicaciones de rendimiento crítico y las unidades de disco duro para grandes volúmenes de datos menos sensibles al tiempo, los centros de datos pueden optimizar de manera efectiva tanto el coste como el rendimiento. Esta combinación proporciona una solución flexible y económica.

Donde el gasto de capital empresa se encuentra con el gasto de capital de la industria del almacenamiento.

La gran mayoría de los datos empresariales están asociados con cargas de trabajo de propósito general que priorizan la capacidad sobre la velocidad: análisis, servicios de archivos, copias de seguridad y almacenamiento de objetos. Las unidades de disco duro, con su ventaja de coste por TB y durabilidad, son ideales para estas cargas de trabajo. Los casos de uso que requieren acceso rápido a los datos y baja latencia (como simulaciones financieras y científicas, representación gráfica en tiempo real y bases de datos transaccionales) necesitan una proporción significativamente menor de datos empresariales. La tecnología flash destaca en estos escenarios más especializados y de alto rendimiento. La optimización del coste total de propiedad para las implementaciones a gran escala depende de alinear los medios de almacenamiento adecuados con los requisitos de carga de trabajo específicos.

Para los proveedores de la nube y las empresas, el control de los gastos de capital es una prioridad constante al escalar. Las unidades de disco duro ofrecen una solución rentable, con costes de adquisición significativamente más bajos en comparación con las unidades SSD. Esto las hace ideales para implementaciones a gran escala donde la capacidad es la necesidad principal. Las unidades de disco duro también ofrecen un mejor coste total de propiedad, ya que su ventaja de coste por TB permite a las organizaciones ampliar la capacidad de forma asequible a la vez que minimizan los gastos operativos a largo plazo. Además de ofrecer ventajas en el coste total de propiedad, la eficiencia de fabricación única del sector de las unidad de disco duro (hasta nueve veces más eficiente en gastos de capital que la producción de NAND) le permite producir muchos más exabytes por una fracción de la inversión de capital que requiere el sector de NAND. Esta eficiencia es fundamental para ayudar a los centros de datos a satisfacer las demandas de almacenamiento masivo de manera asequible y fiable, lo que respalda el crecimiento continuo de la nube, el perímetro y los centros de datos empresa. Como resultado, las unidades de disco duro permiten a los centros de datos optimizar sus presupuestos de gastos de capital sin comprometer la escala o la sostenibilidad de su infraestructura. Esta ventaja es especialmente relevante para las empresas que deben equilibrar el crecimiento con las limitaciones presupuestarias, ya que las unidades de disco duro pueden proporcionar almacenamiento masivo escalable sin los costes prohibitivos asociados con las unidades SSD.

Esta eficiencia de gastos de capital garantiza una cadena de suministro más coherente. Al aprovechar las líneas de producción establecidas y las economías de escala, los fabricantes pueden producir volúmenes más grandes de unidades de disco duro a un coste menor, lo que proporciona la capacidad masiva que los centros de datos requieren para manejar el crecimiento explosivo de los datos. Esta escalabilidad es fundamental para las empresas que necesitan expandir el almacenamiento mientras administran los costes, lo que hace que las unidades de disco duro sean fundamentales para las estrategias de datos inmediatas y a largo plazo.

La sostenibilidad también juega un papel importante, ya que los centros de datos consumen una parte sustancial de la energía global y contribuyen a las emisiones de carbono. Las unidades de disco duro ayudan a mitigar estos impactos utilizando un 75 % menos de energía operativa por terabyte que las unidades SSD y generando una décima parte del carbono incorporado. Un menor consumo de energía reduce directamente los gastos operativos y el impacto ambiental, mientras que la reducción del carbono incorporado se alinea con los objetivos de sostenibilidad a largo plazo.

Comparación de las funciones de las unidades de disco duro y las unidades SSD.

Las unidades de disco duro y las unidades SSD siguen aportando ventajas únicas a los diferentes entornos de almacenamiento, desde los centros de datos masivos en la nube hasta los dispositivos personales compactos. Sus tecnologías contrastantes dan forma a la forma en que manejan la capacidad, el rendimiento y la durabilidad, lo que las hace más adecuadas para casos de uso y aplicaciones específicos. La siguiente tabla resalta estos atributos clave, ilustrando cómo y dónde sobresale cada tecnología.

Dos tecnologías de almacenamiento que trabajan juntas.

  Unidades de disco duro
Unidades SSD
Tecnología de grabación
Graba datos magnéticamente en discos giratorios.
Escritura electrónica de datos en celdas de memoria en placas de circuitos
Caso de uso principal Centros de datos en la nube y en el perímetro a gran escala Centros de datos en el perímetro y dispositivos de punto final/cliente (incluidos PC, portátiles, tabletas y teléfonos)
Cargas de trabajo principales Análisis, servicios de archivos, almacenamiento de objetos

Gestión de documentos, alojamiento web, retención de IA, almacenamiento secundario, archivo activo, copia de seguridad y protección de datos
Comercio electrónico, VDI, juegos, CRM/ERP/CMS, bases de datos, capacitación en IA/ML, representación gráfica en tiempo real, simulaciones financieras y científicas [agregar casos de uso de punto final/perímetro]
Requisito de transferencia de datos de casos de uso
Tiempo nominal Tiempo real y ultrarreal
Entorno de almacenamiento
Nube
(centro de datos masivos)
Perímetro
(pequeña empresa)
Punto final
(PC/portátil, tableta, teléfono)
Nube
(centro de datos masivos)
Perímetro
(pequeña empresa)
Punto final
(PC/portátil, tableta, teléfono)
Escala Exabyte
Petabyte-Terabyte
Terabyte
>500 TB de petabytes
De 50a 500 TB de terabytes
De 2 a 50 TB de terabytes
Ejemplos de casos de uso Almacenamiento S3, análisis, protección de datos Servicios de archivos, archivo activo, protección de datos Copias de seguridad Simulaciones de comercio electrónico, finanzas y ciencia Base de datos, representación gráfica en tiempo real Juegos
Almacenamiento masivo +++
+/-
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+/-
+/-
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Coste total de propiedad
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+/-
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+/- +++
Escalabilidad
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+/-
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Rendimiento
+++
+/-
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+++
Resistencia y durabilidad de los datos
+++
+++
N/A
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+/-
+++
Sostenibilidad (impacto en el ciclo de vida)
+++
+++
+++
---
---
---
Consumo de energía
+++
+/-
---
---
+/-
+++
$/TB
+++
+++
---
---
-/+
+++
  1. +++ = opción de producto preferida

    +/- = elección del producto en función del caso de uso y la capacidad

    --- = no es una opción de producto o un caso de uso preferido

    Rendimiento = combinación de lectura/escritura y IOPS. 
    *Análisis de Seagate del Pronóstico global StorageSphere 2024-2028 de IDC Worldwide; junio de 2024, IDC n.° US52312824.

Dos tecnologías de almacenamiento que trabajan juntas.

Las unidades de disco duro y las unidades de estado sólido son tecnologías de almacenamiento esenciales con enfoques fundamentalmente diferentes para leer y escribir datos. Las unidades SSD ofrecen un rendimiento de alta velocidad y baja latencia, lo que las hace ideales para aplicaciones que requieren un acceso rápido a los datos y un procesamiento rápido. Al combinar la rentabilidad, la alta densidad de área y la sostenibilidad, las unidades de disco duro permiten a las empresas abordar tanto las necesidades de datos actuales como el crecimiento futuro de manera sostenible, proporcionando un equilibrio que las unidades SSD no pueden lograr cuando se escalan a los mismos niveles.