Il futuro dell’HDD è roseo…ma solo se ci saranno innovazioni in termini di spazio

Anche se le vendite di supporti SSD basati su chip di memoria sono in salita, gli hard disk tradizionali sono ancora molto diffusi sia per usi privati che aziendali. Nonostante i prezzi degli SSD siano calati negli ultimi anni, gli HDD restano più convenienti in termini di spazio.

I produttori di HDD sanno tuttavia che dovranno implementare progressi tecnologici tali da assicurare che gli SSD non rendano obsoleti gli HDD. Indipendentemente dal fatto che ci sia una grossa differenza di tecnologia – in breve, la vita di un SSD è ridotta ogni volta che viene eseguita una scrittura di dati sul chip – i vantaggi principali dell’utilizzare  un HDD piuttosto che un SSD stanno nel prezzo per Terabyte e nelle maggiori probabilità di recupero in seguito ad una perdita di dati. Siccome questi vantaggi possono impallidire di fronte alla tecnologia SSD, i produttori di HDD sono ansiosi di mettere a punto nuove tecnologie che mantengano o amplino il divario tra le due opzioni.

L’evoluzione tecnologica degli HDD

Da quando IBM ha introdotto il primo hard disk nel 1956, la capacità di storage è aumentata in modo esponenziale per incontrare un bisogno sempre crescente. Con l’introduzione di dispositivi che registrano e riproducono video in 4k e oltre, e l’elaborazione dei cosiddetti Big Data, questo bisogno sta diventando ancora più grande. Per decenni i produttori di HDD si sono concentrati su un metodo chiamato LTR (longitudinal recording technology) per il salvataggio dei dati sui drive. In questo tipo di tecnologia, la magnetizzazione di ogni bit di dati (il codice binario 0 o 1) è allineato in orizzontale e parallelo al disco (o ai dischi) che girano all’interno dell’hard drive.

L’utilizzo di questo metodo ha iniziato a delineare un problema nel momento in cui in cui i microscopici granelli magnetici sul disco sono diventati così piccoli che avrebbero potuto iniziare ad interferire tra di loro, perdendo l’abilità di mantenere il proprio orientamento magnetico. La risultante corruzione dei dati avrebbe reso l’hard disk inaffidabile e quindi non utilizzabile. Questo fenomeno è conosciuto come effetto superparamagnetico (SPE). Per superare questo problema si è mirato a migliorare la capacità del bit di mantenere la propria carica magnetica.

Ecco quindi che nel 2005 Toshiba ha inventato e lanciato sul mercato il PMR (perpendicular magnetic recording). Solo un paio di mesi dopo anche Western Digital e Seagate hanno proposto prodotti con la stessa tecnologia. Questo metodo prevede che i dipoli magnetici, ognuno dei quali rappresenta un bit logico, non siano disposti parallelamente alla superficie del disco ma in senso perpendicolare. In parole povere i dati vanno, in un certo senso, in profondità.  Il risultato è una potenziale  densità di dati molto maggiore (circa il triplo) in confronto  alla precedente tecnologia LTR; la stessa superficie può quindi accogliere una maggiore quantità di dati.

Questa peculiarità è anche l’inconveniente di questa tecnologia: la ridotta dimensione dei domini di Weiss  (piccole zone omogenee nella struttura dei cristalli di un materiale ferromagnetico) rende necessaria una minore distanza tra la testina di lettura/scrittura e la superficie magnetica perché essa sia in grado di scrivere o leggere i dati. Ci sono quindi difficoltà costruttive correlate, oltre alla consapevolezza che ad un certo punto questa tecnologia arriverà al capolinea in quanto non sono per ora concepibili testine di dimensioni ancora inferiori.

Pur con questo svantaggio, la tecnologia PMR è ad oggi lo standard per gli hard disk. Il passaggio a PMR ha incrementato la densità massima dei piatti di un ordine di grandezza – da circa 100Gb circa per pollice quadrato a 1000Gb – ma stiamo ahimè raggiungendo i suoi limiti. Al momento si vedono arrivare sul mercato dischi da 8TB con 6 (!) piatti – gli esperti si aspettano di veder comparire dischi da 10TB con la stessa tecnologia, ma se i produttori saranno in grado di rimpicciolire ulteriormente le testine, o di montare ancora più piatti all’interno dei dischi, è una domanda ancora senza risposta.

Una nuova tecnologia (ancora basata sul metodo originale PMR e quindi chiamata PMR +) è stata sviluppata nel 2013 per superare questo intoppo: Shingled Magnetic Recording o SMR. La densità del disco viene aumentata, ottenendo un incremento di capacità del 25%. In breve, si intensifica il numero di tracce dati per pollice ‘schiacciandole’ insieme di modo che si accavallino leggermente, come le tegole di un tetto.

Anche questo nuovo metodo ha però un inconveniente: la scrittura di una traccia può, in determinate circostanze, disturbare la traccia adiacente e a volte determinare la necessità che essa venga riscritta. Per evitare che tutta l’area SMR del disco debba essere sostituita, c’è di solito un intervallo tra le tracce . Il necessario aggiornamento tra due tracce adiacenti reduce la velocità di scrittura; l’SMR fornisce quindi più spazio, ma una minore velocità.

Nella seconda parte di questo articolo punteremo i riflettori su “La tecnologia futura dell’ HDD”