Paul: Nigdy dotąd żaden zasób nie miał tak wielkiej mocy kształtowania naszego świata jak robią to obecnie dane. Jestem Paul i w tym podcaście przyjrzymy się, w jaki sposób innowatorzy wykorzystują dane, aby zmienić to, jak żyjemy, pracujemy i tworzymy. Dziś naszym gościem będzie Stephanie Hernandez, starszy dyrektor ds. inżynierii w Seagate, z którą porozmawiamy o Mozaic, przełomowej technologii, która pojawia się w krytycznym momencie, gdy sztuczna inteligencja generuje niespotykane dotąd poziomy zapotrzebowania na pamięć masową. Przejdźmy do konkretów. Witamy w The Data Movement.

Stephanie, witaj w programie.

Stephanie: Dziękuję za zaproszenie.

Paul: Cała przyjemność po mojej stronie. Cieszę się, że jesteś z nami. Bardzo się cieszę na tę rozmowę z wielu różnych powodów. Chcę zacząć od spojrzenia wstecz. Pracujesz w firmie Seagate od 15 lat. Chciałbym pokrótce opowiedzieć o Twojej dotychczasowej karierze w Seagate, o tym, jak widzisz branżę pamięci masowej i zmiany, jakie zaszły w tym czasie. Mam wrażenie, że jesteśmy właśnie w trakcie takiej zmiany. Więc może zacznijmy od tego. Co robiłaś w Seagate przez ostatnie piętnaście lat?

Stephanie: Zaczynałam w firmie Seagate jako projektant czytników. Jeszcze przedtem zrobiłam doktorat na Uniwersytecie w Michigan i już jako studentka studiów podyplomowych zajmowałam się zapisem magnetycznym. Pracowałam w laboratorium profesora Randy'ego Victora, a jego zainteresowania koncentrowały się na projektowaniu i badaniu zaawansowanych technologii dysków twardych. Jego praca skupiała się na aspekcie obliczeniowym, co bardzo pasowało do moich ówczesnych zainteresowań. Otrzymał on dofinansowanie od firmy Seagate, co oczywiście zaowocowało możliwością odbycia stażu w Seagate, a ostatecznie, około 15 lat temu, posadą projektanta czytników tutaj, w Minnesocie. I zajęłam się modelowaniem. Oznacza to, że używałam fizycznych modeli, aby zrozumieć, jak skalować nasze czytniki w stosunku do ich gęstości, aby uzyskać potrzebną wydajność. W końcu przeszłam do grupy badawczej, która znacznie bardziej odpowiadała moim zainteresowaniom. Lubię rozważania na temat tego, jakie technologie będą stosowane za 10–20 lat. Dołączyłam do Seagate Research Group tutaj, w Minnesocie. A potem zaczęłam naprawdę modelować wspomagany termicznie zapis magnetyczny. Kiedy dołączałem, była to technologia przyszłości. Teraz to już rzeczywistość. Teraz kieruję grupą, która ma porspektywiczne podejście: do technologii HAMR, jak również przyszłościowych technologii post-HAMR, HDD i alternatywnych technologii przechowywania danych.

Paul: Rozumiem. To fantastyczne. Zacznijmy od krótkiego wprowadzenia do HAMR. Bardzo aktualny temat w branży. W momencie publikacji tego odcinka Seagate ogłosiła nowe osiągnięcia w zakresie gęstości, które otwierają perspektywy pojemności do 40 terabajtów na dysk.

I co nasi klienci robią dziś z tymi dyskami. Zanim do tego przejdziemy, chciałbym cofnąć się o 13–15 lat wstecz, kiedy zaczynałaś. Jak w tamtym momencie postrzegano HAMR?

Stephanie: W trakcie mojej pracy w firmie Seagate byłam świadkiem przejścia od prostopadłego zapisu magnetycznego do zapisu HAMR w grupach projektowych. I wiesz, nie sposób przecenić, jak znacząca była to zmiana. Zanim technologia HAMR stała się dziedziną, którą większość z nas się zajmuje, ludzie byli sceptyczni.

Trzeba było pokonać wiele wyzwań, aby technologia ta stała się powszechnie dostępna. Konieczne były istotne zmiany. Trzeba było przeprojektować nośnik i zupełnie przeprojektować głowice. Potrzebna była głowica z elementami optycznymi. Trzeba też było odpowiednio dostosować technologię czytnika.

Przy wzroście gęstości i pojemności wszystkie części systemu rejestracji muszą być zaprojektowane tak, aby umożliwiały obsługę zwiększonej pojemności. Tak więc nadal było wiele problemów i wyzwań, które należało rozwiązać, aby osiągnąć obecny stan rzeczy. Oczywiście, w tamtym czasie było wielu sceptyków, ale w miarę rozwoju projektu staje się jasne, że jest to zasadniczo technologia, która jest bardzo opłacalna, a wyzwania z nią związane mają charakter inżynieryjny i możemy je pokonać w miarę poszerzania naszej wiedzy o HAMR.

Paul: Wyobrażam sobie, że było sceptyczne nastawienie co do tego, czy ta technologia w ogóle zadziała, czy też przynajmniej w tamtym momencie chodziło o to, że udowodniliśmy, że może działać, ale pozostało pytanie, czy da się ją skalować do poziomu, jaki osiągnęła poprzednia technologia generacji PMR?

Stephanie: Myślę, że zawsze uważano, że jest to technologia, która mogłaby zasadniczo działać na zasadzie zapisywania mniejszych bitów za pomocą HAMR, ale w jaki sposób zaprojektować system, który mógłby działać realnie… w świecie rzeczywistym, spełniając rzeczywiste wymagania w zakresie niezawodności i wydajności, niezbędne do wdrożenia takich produktów?

Zawsze myśleliśmy, że jest to skalowalna technologia. A z upływem czasu stawało się to coraz bardziej oczywiste. Ale niewątpliwie największym wyzwaniem było dotarczenie wytrzymałych urządzeń.

Paul: To bardzo interesujące, ponieważ mam na biurku rekwizyt, a jest to dysk Seagate, który ma około… 15 lat. Kiedy więc po raz pierwszy zainteresowałaś się tym i zaczęłaś pracę w zespole, to był 3,5-calowy dysk 4 TB. i, co jest dla mnie najciekawsze w tej technologii dysków twardyc to ich format. Choć produkt ma 15 lat, format, wymiary, to małe szare pudełko są takie same, prawda? I są ku temu konkretne powody. Nie można zmienić formatu. Tak więc wszystkie innowacje, o których mówiłaś, mają miejsce na poziomie tego, co jest wewnątrz tego małego, prostokątnego pudełka, co samo w sobie jest ciekawym wyzwaniem inżynieryjnym i konstrukcyjnym. Czy mogłabyś rozwinąć inny temat związany z tą kwestią? Chodzi o ideę rejestracji superparamagnetycznej…

Stephanie: Granica.

Paul: Granica? Przepraszam, nie rozumiem. Tak, granica superparamagnetyczna. Czy możesz powiedzieć coś więcej na ten temat? Dlaczego to jest takie ważne? Chcę dowiedzieć się więcej o technologiach, które mogą pomóc rozwiązać ten problem.

Stephanie: Dobrze. Ludzie od wielu lat przepowiadają śmierć dysków twardych, prawda? Jaka jest granica wielkości bitu danych, który można zapisać na dyskach magnetycznych w napędzie twardym? Więc granica superparamagnetyczna… oznacza po prostu, że jeśli zmniejszymy rozmiar cząstek materiału magnetycznego, stanie się on bardzo niestabilny termicznie.

Zamiast być magnetycznym, staje się paramagnetykiem. Więc nie jest już magnetyczny. Nie zawiera żadnych informacji. Było już wiele różnych technologii… etapów ewolucji technologicznej w ciągu tych 20, 30 lat i oczywiście wcześniej. Każda z tych istotnych zmian technologicznych stworzyła okazję do dalszego przekraczania granicy superparamagnetycznej.

Udało nam się wprowadzić nowości — konkretnie nowe nośniki — które mogą obsłużyć coraz mniejsze rozmiary ziarna. Dyski w napędzie zawierają ziarnisty materiał magnetyczny. I mamy te ziarna, które obecnie mają wielkość około 10 nanometrów, mniej niż 10 nanometrów. Kolejne ewolucje technologiczne pozwalały opracować nowe nośniki, które umożliwiały obsługę coraz mniejszych rozmiarów ziaren. Udało nam się jak dotąd wychodzić poza limit superparamagnetyczny, ale nie wiemy dokładnie, kiedy i jak ten limit nas dogoni.

W końcu. Ale sądzimy, że technologia, nad którą pracujemy teraz, czyli wspomagany termicznie zapis magnetyczny, może nas zaprowadzić naprawdę daleko.

Paul: Rozumiem. Powiedz mi coś o wielkości ziarna i dlaczego jest ona ważna w tego typu zastosowaniach.

Stephanie: Tak, informacja jest zapisana na ścieżkach dysku. A ścieżki są sekwencjami bitów. Z sekwencji bitów składają się dane, które są zapisywane na dysku. Każdy bit jest podstawową jednostką informacji. To jedynka lub zero albo jedynka lub minus jeden. Te bity to zbiory ziaren, które są namagnesowane w tym samym kierunku. Tak więc, aby ciągle zmniejszać rozmiar bitu i utrzymać odpowiedni stosunek sygnału do szumu. Stosunek sygnału do szumu jest podstawową miarą, która jest dla nas ważna, ponieważ chcemy odbierać silny sygnał z nośnika przy jak najmniejszym szumie. Aby zmniejszyć szum, potrzebujemy więcej ziaren w bicie.

Nie mogę więc po prostu zmniejszyć rozmiaru bitów, nie zmniejszając także rozmiaru ziarna, dlatego tak ważne jest przejście na inne technologie zapisu, które obsługują mniejszy rozmiar ziarna.

Paul: Wspomniałeś o kilku innowacjach, które składają się na technologię HAMR czy Mozaic, jak nazywamy ją w Seagate. Jakie podstawowe komponenty lub podsystemy się na to składają?

Stephanie: Tak, dużo mówiłam o nośnikach, więc może od tego zacznę.

Paul: Dobrze.

Stephanie: Nośniki HAMR różnią się zasadniczo od nośników PMR — mają zupełnie nową konstrukcję — ich materiał jest oparty na żelazie i platynie, a ponadto charakteryzuje się bardzo wysokimi właściwościami magnetycznymi i izotropowymi. Zawsze trudno jest wytworzyć materiał o małym rozmiarze ziarna i bardzo dobrych właściwościach, ale dzięki wysokiej izotropii można uzyskać znacznie większy rozmiar ziarna niż w przypadku konwencjonalnych materiałów.

Wiesz, że możemy używać żelaza i platyny, ponieważ teraz mamy zupełnie nowy sposób zapisu. W zapisie magnetycznym prostopadłym mamy do czynienia z zapisem magnetycznym, który wytwarza pole. Jeśli to jest płaszczyzna nośnika, to pole jest prostopadłe do płaszczyzny nośnika, a bity są namagnesowane również prostopadle do tej płaszczyzny.

W HAMR też tak to się odbywa, ale potrzebujemy dodatkowego wzbudzenia, aby zapisać ten nośnik o bardzo wysokiej izotropii, ponieważ żelazo-platyna jest bardzo stabilna termicznie. Bardzo twarde magnetycznie, ale to oznacza, że bardzo trudno się na nim zapisuje. Nie mogę po prostu użyć zapisu PMR i zapisać informacji na nośniku ze względu na jego twardość. Oznacza to, że muszę dostarczyć coś jeszcze, aby móc rejestrować informacje na tym nowym, wysoko izotropowym nośniku. A najlepszym sposobem — tak naprawdę jedynym sposobem— na osiągnięcie tego celu jest zastosowanie ciepła. Ale nie chcemy stosować ciepła bez przerwy, ale tylko podczas właściwego procesu.

Materiały magnetyczne mają tę właściwość, że tracą swoje namagnesowanie, tracą swoją izotropowość i twardość magnetyczną zależnie od temperatury. Chcemy zastosować odpowiednią temperaturę, ale tylko wtedy, gdy zapisujemy bity. Dlatego konieczne było zaprojektowanie zupełnie nowego dysku, wyposażonego w magnetyczny moduł zapisujący, ponieważ jest on nam potrzebny do wytworzenia pobudzenia niezbędnego do zapisu bitów na dysku.

Ale teraz potrzebujemy także optycznego urządzenia zapisującego, co jest zupełną nowością w HAMR. Potrzebny jest nam laser. Dostarcza on ten wkład ciepła. Potrzebny jest optyczny prowadnik, który przeniesie energię z lasera na warstwę nośną powietrza znajdującą się tuż nad nośnikiem. Nowością jest tzw. przetwornik bliskiego pola, który skutecznie przekierowuje tę energię, aby wytworzyć na nośniku bardzo wąski, skoncentrowany impuls ciepła.

Tak więc zupełnie inny nośnik, zupełnie inny moduł zapisu. Prawda? To są, fundamentalne zmiany, ale teraz cały system musi być skalowalny. Potrzebne są czytniki, które potrafią wyczuć te wąskie ścieżki. Potrzebne są interfejsy… Potrzebny jest interfejs głowica-dysk do obsługi tych nowych komponentów.

Dlatego odległość między głowicą a nośnikiem musi zostać zmniejszona. Aby zachować niewielką odległość między głowicami i nośnikiem, powłoki i warstwy muszą być cienkie, a jednocześnie odporne na wysokie temperatury i chronić nośnik w ekstremalnych warunkach rejestracji. System mechaniczny musi też obsłużyć bardzo duże nachylenie toru.

Tak więc w technologii HAMR mamy do czynienia ze wspomaganym termicznie zapisem magnetycznym, ale też cały system musi obsłużyć zupełnie nowy mechanizm zapisu.

Paul: Brzmi to jak coś z science fiction, kiedy mówisz o laserach podgrzewających części wirującego dysku. Czy możesz powiedzieć coś na temat poziomu precyzji? Bo kiedy się o tym dowiedziałem, wydało mi się to tak fascynujące.

Stephanie: Jeśli zmierzyć odległość między głowicą a dyskiem, to nie zmieści się tam nawet jeden łańcuch DNA. Całą strukturę pisarza można zmieścić w czerwonej krwince. I te analogie są sprzed około 10 lat. Teraz wszystko wymaga precyzji na poziomie atomowym.

Wszystkie aktualne komponenty mają wielkość dziesiątek nanometrów, czyli składają się z elementów o rozmiarach rzędu setek mikrometrów. I rzeczywiście proces produkcyjny musi obsługiwać skalowalność takiego rzędu. System mechaniczny musi być w stanie precyzyjnie śledzić i umieścić głowicę dokładnie w miejscu, gdzie powinna się znaleźć na dysku.

A tory mają szerokość zaledwie kilkudziesięciu nanometrów. Wszystkie te systemy nieustannie ze sobą współpracują, aby osiągnąć wysoką pojemność — od 30 terabajtów do 40 terabajtów i więcej.

Paul: Tak, słyszałem. Kiedy ty i twoi koledzy rozmawiacie o tej technologii, mówicie o niej w skali atomowej, a ten element, który podgrzewacie laserem, jest mniejszy niż atom, ma średnicę atomu czy coś w tym stylu. Kluczowe zastosowanie odbywa się w tej skali, a do tego dochodzą jeszcze ogrzewanie i chłodzenie. Chyba 800 stopni Fahrenheita to temperatura potrzebna, aby podgrzać dany punkt na dysku, a następnie schłodzić go w ciągu nanosekundy lub coś koło tego.

Stephanie: Zgadza się.

Paul: Osiągnięcia inżynieryjne pod względem prędkości i rozmiarów w zupełnie nowej skali.

Stephanie: Zgadza się. Tak. Temperatura punktu podgrzewanego osiąga 800 stopni Fahrenheita dla tylko kilku ziaren szerokości, i to nawet teraz w Mozaic 3 i 4. Ale gdy mówimy o 10 terabajtach na dysk, te wyliczenia stają się jeszcze bardziej ekstremalne.

Paul: I to wszystko tak wygląda. Cała ta nanoskala i te mikroskopijne systemy i komponenty. Przecież nie możesz pójść do sklepu i po prostu je kupić, prawda? Wszystko to jest robione na zamówienie, prawda? Czy mam rację, mówiąc, że prawie wszystko skonstruowaliśmy według własnych specyfikacji? Na użytek tego konkretnego zastosowania. Czy mogłabyś powiedzieć coś więcej na ten temat?

Stephanie: Firma Seagate od początku podjęła się stosowania technologii HAMR. Jesteśmy firmą, która stwierdziła, że technologia HAMR ma perspektywy. Musieliśmy zaprojektować wszystko od podstaw, prawda? Wyliczyć fizyczne parametry systemu zapisu HAMR, zaprojektować włączenie technologii optycznej do głowicy zapisującej. Prace nad nośnikiem odbywały się we własnym zakresie, aby wesprzeć rozwój tego nowego nośnika. Wszystko jest projektowane przez nas samych, więc dysponujemy po prostu wielkim zasobem wiedzy. Mieliśmy ludzi, którzy musieli zostać projektantami głowic optycznych do zapisu. I nawet ciągle jeszcze pracujemy nad nowymi projektami, które dopiero są w stadium rozwoju i koncepcyjnym.

Czerpiemy informacje z tego, co dzieje się poza firmą. Uczestniczymy w konferencjach, finansujemy badania na uniwersytetach i staramy się zrozumieć, jakie są trendy i co dzieje się w świecie zewnętrznym. Zbieramy wszystkie te elementy i staramy się wymyślić, jak można zastosować te nowe technologie… do produkcji nowych głowic, nowych czytników, nowych nośników. Wszystko to odbywa się wewnątrz firmy.

Paul: Wspomniałem, że brzmi to jak science fiction. Wydaje się to nierealne, ale jest całkowicie realne. I nie jest to już projekt badawczo-rozwojowy. Produkujemy teraz miliony tych urządzeń.

Pakując je w te małe, szare pudełka i wysyłając w świat. A dla mnie najbardziej interesujące w branży dysków twardych i w tym, co robi Seagate, jest działanie na atomach. Mamy do czynienia z inżynierią w skali nanometrycznej, gdzie elementy są tak mikroskopijne, prawda?

I trzeba zmieścić to wszystko, coraz większą ilość elementów, w tym malutkim pudełku o wymiarach 3,5 cala. Ale teraz zaczęliśmy je produkować masowo, w milionach sztuk. Myślę, że każdego dnia z naszych linii produkcyjnych schodzą eksabajty pamięci masowej. Tak interesująca dychotomia polega na tym, że tak naprawdę projektujemy na małą skalę, ale produkujemy masowo na ogromną skalę. I teraz jest to technologia HAMR, na którą stawiamy dzisiaj. Czy możesz powiedzieć coś więcej o tym procesie, np. jak możemy wyprodukować taką ilość eksabajtów dziennie? Co jest w tym procesie niezbędne? Wyprodukować jedno takie urządzenie to jedno. Zupełnie inna sprawa to możliwość produkcji milionów egzemplarzy na taką skalę, aby móc przechowywać dane z całego świata.

I to właśnie robimy. Tak więc wszystko zaczyna się od znalezienia materiałów. Budowania komponentów. Muszą ich być miliony. Produkujemy wszystko sami, miliony tych komponentów, integrujemy je, testujemy, jak powiedziałaś wcześniej, pod kątem wydajności i trwałości, wszystkie maszyny, produkcję,

Stephanie: Zgadza się.

Paul: Ludzie, procesy, cała organizacja tego wszystkiego jest po prostu...

Stefania: Właśnie.

Paul: Naprawdę niesamowita operacja — jak o tym pomyśleć.

Stephanie: Każda z tych technologii zaczęła się od pomysłu. Każda z tych nowych technologii była coraz bardziej integrowana w kolejnych generacjach. Wszystko zaczyna się jako projekt badawczy, w który są zaangażowane jedna lub dwie osoby. Im więcej dodamy osób, tym projekt staje się bardziej obiecujący.

Zaczynamy od wykorzystania niektórych z naszych istniejących narzędzi do zbadania koncepcji, a czasami nawiązujemy współpracę z partnerami zewnętrznymi, aby sprawdzić, czy dana technologia jest wykonalna. Krok po kroku przechodzimy przez to sito, gdzie na jednym końcu mamy wiele technologii. Oceniamy je wszystkie na podstawowym poziomie, a następnie kolejnym krokiem jest zaangażowanie w proces większej liczby osób. Wykonujemy więcej pracy wewnętrznej. Jeśli dana technologia sprawdza się, to przechodzi dalej. Tylko jedna lub dwie przechodzą do następnego etapu. Następnie zaczynamy wdrażać więcej naszych istniejących procesów...

W celu opracowania tych nowych platform. Tak więc krok po kroku przechodzimy od badań do rozwoju, a przez kolejne etapy rozwoju zbliżamy się do wprowadzenia produktu na rynek. Jest to stopniowe przejście, ponieważ najpierw trzeba zrozumieć zawiłości i fizyczne właściwości procesu oraz różne czynniki, zanim przejdziemy dalej w cyklu opracowywania produktu. Mamy proces produkcyjny, który jest już dobrze ugruntowany. Trzeba krok po kroku modyfikować proces produkcyjny, aby dostosować go do nowych technologii. Tak więc na pewno nie wystarczy tylko nacisnąć guzik, prawda? Żeby przejść od PMR do HAMR.

To bardzo stopniowy proces, który zaczyna się od marzenia, pomysłu, a następnie stopniowo angażuje się w to firma, coraz więcej osób w firmie, coraz więcej naszych pracowników. Do dnia dzisiejszego był wysiłek tysięcy ludzi. A potem będziemy mogli wyprodukować coś, co przekażemy naszym klientom.

Paul: Wspomniałaś o naszych klientach. Dlaczego to wszystko ma znaczenie... Seagate robi niesamowite rzeczy, wykorzystując fizykę kwantową, i wprowadza innowacje w formie małych pudełek. Dlaczego jest to ważne dla naszych klientów?

Dlaczego jest to ważne dla świata?

Stephanie: Myślę, że w ostatecznym rozrachunku naszych klientów interesuje większa pojemność urządzeń, które można po prostu podłączyć, a które zachowują się w podobny sposób i mają dobrą wydajność. Myślę, że interesują ich technologie, które wchodzą w skład tego urządzenia, ponieważ chcą wiedzieć, że mamy plan na rozwój tych technologii.

Zawsze zakładaliśmy, że świat będzie generował dane w tempie wykładniczym i że nigdy nie będzie wystarczająco dużo dysków, aby je wszystkie zapisać. Ale nadal musimy zwiększać pojemność, bo musimy przechowywać dużą część tworzonych danych. To staje się coraz ważniejsze.

Dlatego tak ważne jest, aby przy zachowaniu tego samego formatu osiągać coraz większą pojemność.

Paul: Typowy sprzęt o dużej pojemności... sprzęt Mozaic HAMR. W jakich kluczowych środowiskach najczęściej wykorzystywane są te dyski i dlaczego?

Stephanie: Wszystkie nasze dyski o dużej pojemności trafiają do dużych hiperskalowych środowisk. Tam są ograniczenia miejsca. Musimy więc nadal dostarczać im dyski o większej pojemności, które mogą obsługiwać wzrost dostępnej pojemności — bez zwiększania powierzchni systemu do przechowywania danych.

Wszyscy znamy nazwy tych hiperskalowych środowisk i naszych dostawców usług w chmurze i wszyscy korzystamy z ich usług, prawda? Wszyscy przechowujemy mnóstwo danych i generujemy mnóstwo danych, do których chcemy mieć stały dostęp. Dlatego ważne jest,aby dostarczyć urządzenia, które mogą to obsłuży: Wzrost ilości danych w czasie.

Paul: Chodzi znowu o to, żeby nie zmieniać formatu, bo urządzenie musi zmieścić się do odpowiedniej kieszeni. Nie można wymienić ani zmienić formatu kieszeni w urządzeniach wykorzystywanych w centrach danych. Trzeba wprowadzać innowacje w ramach tych samych parametrów.

I tak, jak powiedziałeś, ogromny wzrost ilości danych — ich wartości — a także okresów przechowywania w celu zapewnienia dostępności tych danych. Cała ta nowa dynamika zwiększa zapotrzebowanie na przestrzeń dyskową. I tak, myślę, że to ma znaczenie, bo po prostu chcemy pomóc naszym klientom dotrzymać kroku tej krzywej wzrostu.

Interesującym scenariuszem klienta, który analizowałam wczoraj, jest sytuacja, gdy mamy do czynienia z dużą ilością dysków. Jeśli zarządzasz flotą dysków liczącą setki tysięcy i więcej: jakie są tego konsekwencje. Gdy masz do czynienia ze skalą eksabajtów, scenariusz modernizacji floty dysków o pojemności 20 terabajtów każdy na dyski o pojemności 40 terabajtów oznacza w zasadzie podwojenie pojemności pamięci masowej — surowej pojemności pamięci masowej — w ramach tej samej fizycznej przestrzeni. Wspomniałaś wcześniej, że jednym z dzisiejszych wyzwań jest fizyka przestrzenna, prawda? Istnieją ograniczenia fizyczne. Podobnie jak ograniczenia wewnątrz napędu, istnieją również ograniczenia w zakresie środowiska, w którym te napędy działają. Dlaczego więc gęstość dysków jest taka ważna?

Myślę, że to prowadzi do tego.

Stephanie: Wszystko, nad czym pracujemy, to po prostu czysta gęstość. Oczywiście nie absolutnie wszystko, ale wiele z tego, nad czym pracujemy, dotyczy zwiększania gęstości na drodze po prostu zmniejszania lub zwiększania przepustowości… poprzez zmniejszenie rozmiarów bitu. Tak, żeby wszystkie te technologie zmieściły się w obudowie, którą dysponujemy. Myślę, że perspektywicznym rozwiązaniem jest zwiększenie pojemności do stu terabajtów. Ponieważ mamy wtedy do czynienia z czystą gęstością.

Paul: Powiedziałaś coś, co przykuło moją uwagę. Dziesięć terabajtów na dysk, tak? W Mozaic jesteśmy na poziomie czterech, czterech plus, tak? A w dalszej perspektywie, jak wprowadzać innowacje w zakresie gęstości, aby z czasem zwiększyć przepustowość? Jakie macie na ten temat pomysły, możesz mi opowiedzieć?

Stephanie: Oczywiście. No więc nie widzimy żadnych zasadniczych przeszkód pomiędzy czterema a dziesięcioma terabajtami i jeszcze kolejnymi. Jak mówiłam, chodzi o zwiększenie gęstości. Wymaga to więc zmniejszenia rozmiaru komponentów. Dlatego czytnik musi być mniejszy.

Krytyczne elementy zapisu muszą być również mniejsze i wielkość ziarna musi być mniejsza, aby obsługiwać coraz mniejsze bity. W laboratorium zademonstrowaliśmy siedem terabajtów na dysk. To jest około dwa razy więcej niż to, na jakim etapie produkcji jesteśmy dzisiaj,

Paul: Super.

Stephanie: A to odbywa się w prawdziwym laboratorium, więc tak naprawdę mówimy tu o głowicach i nośnikach nowych generacji, na których zapisywane są, a następnie odtwarzane, prawdziwe informacje na dysku,. Komponenty... są o wiele bardziej ekstremalne pod względem geometrycznym niż te, które mamy dzisiaj. Tak więc ten system, ten siedmioterabajtowy system, nie jest od razu gotowy do wdrożenia, ale jest to potwierdzenie koncepcji, co można osiągnąć w systemach rejestracji. Kolejną rzeczą w tej wersji pokazowej jest wieloczujnikowy zapis magnetyczny.

Przetwarzamy sygnał tak, aby symulować pracę dwóch czytników, co pozwala nam używać czytników o węższym zakresie skanowania. Ale potrzebujemy dwóch czytników, aby rozróżnić informacje pochodzące z węższych ścieżek. Udowodniliśmy, że siedem terabajtów na dysk jest wykonalne.

Paul: Jeśli masz dziś jeden czytnik...

Stephanie: Dzisiaj mamy jeden czytnik w HAMR. Tak. Jeśli więc zastosujemy dwa, to będziemy mogli użyć węższych czytników, niż w innym przypadku.

Ponieważ, jak już mówiłam, materiały magnetyczne stają się niestabilne w małych objętościach. Tak więc, dzięki HAMR możemy zapisywać naprawdę wąskie ścieżki, ale czytnik musi również być wąski. Jeśli chcemy osiągnąć coraz większą gęstość, nasze czytniki również muszą być węższe. Stosując dwa lub więcej czytników, możemy faktycznie zmniejszyć ich rozmiar bardziej niż byłoby to możliwe w innym przypadku. Tak więc w tych prezentacjach gęstości stosujemy też symulacje wieloczujnikowego zapisu magnetycznego. Więc znowu możemy użyć węższych czytników niż te, które jesteśmy w stanie umieścić w dzisiejszym produkcie. Ale te eksperymenty pokazują, że możemy zapisywać bity na tyle małe, że umożliwiają one obsługę siedmiu terabajtów na dysku.

Teraz chodzi o to, aby można było wdrożyć do regularnej produkcji te wąskie komponenty. Kiedy uda się wyprodukować więcej niż siedem terabajtów, pomysłów jest znacznie więcej. Dzięki zastosowaniu technologii wieloczujnikowego zapisu magnetycznego możemy realizować dwuwymiarowy zapis magnetyczny. To jest inny sposób kodowania informacji na dysku.

Potrzebne są do tego nadal dwa czytniki. Jest jeszcze inna koncepcja, zwana zapisem wektorowym, w której czujniki odczytują różne kierunki pola ze wzorów zapisanych na dysku. Tego typu pomysły pozwalają złagodzić problem szerokości i skalowalności czytników. Można korzystać z szerszych czytników, niż byłoby to możliwe w innych okolicznościach.

Potrzebujemy również nowych systemów mechanicznych, które mogą obsłużyć duże nachylenie ścieżek i umożliwią obsługę technologii wieloczujnikowego zapisu magnetycznego, które wymagają bardzo precyzyjnych odległości między dwoma czytnikami. Przyglądamy się nowym materiałom na czytniki i nowym projektom czytników. Kontynuujemy prace nad krytycznymi wymiarami modułu zapisu HAMR, kontynuujemy redukcję wielkości ziarna nośnika i wykorzystujemy nowe materiały na nośniki...

aby obsłużyć mniejszy rozmiar ziarna. Więc mamy wiele pomysłów, jak osiągnąć 10 terabajtów na dysk. Jest jeszcze wiele rzeczy, nad którymi musimy popracować. Jak już wspomniałam, współpracujemy z wieloma uniwersytetami, by zgłębiać różne koncepcje. Pojawiają się nowe pomysły, których nie jesteśmy w stanie zbadać wewnętrznie, dlatego współpracujemy z różnymi badaczami, którzy mogą przeanalizować te technologie, a my możemy je ostatecznie włączyć do naszych projektów. Tak więc nadal jest wiele do zrobienia, aby osiągnąć 10 terabajtów na dysk i więcej. Uważamy jednak, że technologia HAMR jest w wysokim stopniu skalowalna.

HAMR jest bardzo, bardzo dobrą strukturą do tworzenia nowych technologii. Umożliwia ona zasadniczy wzrost przepustowości i gęstości. A potem pozostaje już tylko zobaczyć, jak daleko nas to zaprowadzi, co jest wciąż otwartym pytaniem, ale jesteśmy pewni, że na pewno uda nam się dojść do 10.

A poza tym musimy zobaczyć, jak daleko zaprowadzi nas nasza technologia HAMR.

Paul: W paradygmacie HAMR dochodzimy do pojemności 10 terabajtów na dysk, a my chcemy wyjść jeszcze ponad to. Stosujemy zasadę zmniejszania komponentów i systemów i wprowadzamy innowacje w zakresie nanoinżynierii w celu osiągnięcia kamieni milowych w zakresie gęstości.

Stephanie: Tak. Tak, zawsze. Redukcja rozmiaru komponentów jest kluczowa, prawda? To właśnie ma przełożenie na gęstość . I zastanawiamy się też nad nowymi sposobami zapisywania informacji na dysku. Jak zapisać więcej informacji, zmniejszając jednocześnie rozmiar bitów i geometrię różnych komponentów?

To są również tematy, o których myślimy. I myślę, że ostatecznie HAMR jest może osiągnąć 10 terabajtów na dysk, a nawet więcej. To po prostu niesamowite, że dyski twarde istnieją od wielu lat, takie jak ten tutaj. Z zewnątrz jego obudowa wygląda tak samo jak ta, którą masz tam.

Ale jeśli go otworzysz, faktycznie wygląda też tak samo. Prawda? Kiedy po raz pierwszy zaprojektowano dysk twardy, czy naprawdę sądzili, że ta sama konstrukcja będzie w stanie obsłużyć 30, 40, a nawet sto terabajtów? Oczywiście nie jest to wszystko, co jest potrzebne, ale w gruncie rzeczy jest tak dobrze zaprojektowany system, który obsługuje tak ekstremalną skalowalność geometryczną. Systemy mechaniczne mogą obsłużyć tego typu ekstremalne geometrie. Naszym celem jest utrzymanie tej architektury dysków obrotowych tak długo, jak to możliwe.

Paul: Czy wiesz, co może przyjść później? Po tej wysłużonej architekturze dysków obrotowych, która przetrwała liczne zmiany technologiczne i nadal przechowuje dane na całym świecie. Czy masz projekty badawcze lub pomysły wykraczające poza tę podstawową ścieżkę innowacji? Czy są inne ciekawe technologie zapisu, którymi interesuje się firma?

Stephanie: Tak, naszym podstawowym celem jest dalsza rozbudowa architektury dysków obrotowych, wykraczająca poza zapis magnetyczny. W końcu osiągniemy granicę superparamagnetyczną i nie będziemy już mogli bardziej zmniejszać rozmiarów ziarna. Kiedy to nastąpi, nie wiemy. Istnieją jednak inne rodzaje materiałów, które mogłyby zastąpić materiały magnetyczne.

Są ferroelektryki. Mogą istnieć inne materiały, które mogłyby służyć jako nośniki zapisu pozwalające na przechowywanie informacji w mniejszych rozmiarach bitowych niż w przypadku materiałów magnetycznych. Tak więc jest to w dużej mierze projekt badawczy o charakterze spekulatywnym. I ta dziedzina jest realizowana przez modelowanie podstawowych zjawisk fizycznych we współpracy z uniwersytetami. Oprócz architektury dysków obrotowych analizujemy też takie zapotrzebowania jak przechowywanie danych DNA. Nie przyglądamy się tylko trendom w innych architekturach, nieopartych na dyskach twardych. Jednak nie rozważamy niczego, co mogłoby być zamiennikiem dysku twardego. Dysk twardy zajmuje bardzo specyficzne miejsce w hierarchii przechowywania danych.

I żadna z omawianych tu technologii nie ma na celu wymiany dysków twardych. Skupiamy się na tym, co jeszcze można zrobić z dyskiem twardym, aby zwiększyć pojemność urządzenia.

Paul: Tak, to są blisko powiązane obszary badań, które chcielibyśmy zintegrować z naszą główną architekturą. Czy zgadzasz się z tym? Czy dlatego to badamy? Czy jest coś, czego możemy się nauczyć i uwzględnić w naszym głównym planie działania?

Stephanie: Myślę, że firma Seagate powinna angażować się w inne obszary sfery danych niż tylko dyski twarde, prawda? Musimy ustalić, czy istnieją inne możliwości zaangażowania się w te pozostałe obszary sfery danych.

Paul: Myślę, że musimy kończyć. Stephanie, to była naprawdę fascynująca rozmowa. O co jeszcze nie zapytałem, a co jest ważne, aby nasza publiczność dowiedziała się o tej technologii i pracy, którą wykonujesz?

Stephanie: Dlaczego warto wybrać pracę w dziedzinie zapisu magnetycznego? Bo to nie jest typowy kierunek, który wybierali studenci studiów podyplomowych w 2010 roku. Ale jako studentka, a nawet już jako inżynier w firmie Seagate, poznałam wszystkie technologie i byłam pod wrażeniem, jak wiele różnorodnych technologii wchodzi w skład dysku twardego i jak bardzo rozwinęły się one na przestrzeni lat. I nie sądzę, że to jest dla świata oczywiste. Po otwarciu pudełka wszystko w środku i na zewnątrz wygląda tak samo, ale jeśli weźmiesz mikroskop albo coś bardziej precyzyjnego i przyjrzysz się wszystkim elementom, okaże się, że są wykonane z zupełnie innych materiałów.

Do wszystkich funkcji, jakie pełni dysk twardy, mają zastosowanie zupełnie inne zasady fizyki. Myślę, że trzeba uświadomić sobie, że dysk twardy to dużo więcej niż to, co widoczne. To niesamowita technologia. Tak, to po prostu niesamowite, jak bardzo ta technologia rozwinęła się i zmieniła na przestrzeni czasu.

Paul: Tak. Na tym polega urok pracy dla startupu zajmującego się nanorobotyką. Wygląda, że początkujący inżynier albo świeżo upieczony absolwent mógłby być tym bardzo zainteresowany; ciągnęłoby go do pracy nad tym. To jest dysk twardy, prawda? To jest robot. To nanorobot, który przynosi światu ogromne korzyści. I tak, jak powiedziałaś, to jest tak dobrze zaprojektowany system. To, co widać gołym okiem, właściwie nie zmieniło się od kilku dekad, ale chodzi o to, co jest w środku, prawda?

To co widać pod mikroskopem. Jest tak wiele niesamowitych innowacji i technologii, które są łączone, integrowane, a następnie produkowane na ogromną skalę. Naprawdę, fenomenalne.

Stephanie: Masz rację.

Paul: Stephanie, to była prawdziwa przyjemność rozmawiać z tobą. Bardzo dużo się dowiedziałem o pracy, którą wykonujesz. Dzięki tobie dowiedziałem się wielu rzeczy o działalności firmy, o których nie miałem pojęcia. Doceniam więc, że mi to wyjaśniłaś i dziękuję za poświęcony mi czas.

Stephanie: Dziękuję bardzo, że dałeś mi tę możliwość. Miło było również z tobą porozmawiać.

Paul: Tak, nie mogę się doczekać, kiedy zobaczę te kolejne innowacje i siedem terabajtów, a nawet dziesięć, na dysk i całą pracę, którą ty, twój zespół i twoi koledzy wykonujecie tutaj w Seagate. Naprawdę imponujące.

Stephanie: Bardzo dziękuję, Paul.