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Seagateはこのほど、「Mozaic 3+」と呼ぶ新しいハードディスク・ドライブ・プラットフォームを発表した。Seagateによれば、このプラットフォームには、30TBハードディスク・ドライブの製造を可能にする技術の数多くの改良が盛り込まれている。

複雑なMozaic 3+技術は、Seagateが技術の信頼性、歩留まり、製造コストに取り組み、改良と開発に何年もの歳月を費やしてきたものだ。Seagateは現在、10 x 3 TBプラッタのドライブを認定し、量産を開始することができる。これにより、24TBの従来型ドライブと28TBのシングルド・ドライブを持つライバルのWestern Digitalに対して、6TBの容量で優位に立つことができる。Seagateは、32TBレベルの新型HAMRドライブも発売する予定である。この容量の急増は、生成AIによってディスクへのデータ保存の必要性が高まり、データセンターの電力問題が電力使用量を削減するためにより少ない容量の大容量ドライブへの移行を顧客に促していることを背景にしている。

SeagateのCEOであるDave Mosley氏は、声明の中で次のように述べている:「Seagateは、プラッタ当たり3TBを実現する面密度能力を持つ世界で唯一のハードディスク・ドライブ・メーカーであり、5TBも視野に入れています。AIの使用事例が生データ・セットに重点を置くようになるにつれ、より多くの企業があらゆるデータを保存する必要が出てきます。その結果生じる大量のデータに対応するためには、面密度がこれまで以上に重要になります」。

従来の垂直磁気記録方式(PMR)ドライブを使用した大規模データセンターの平均ディスク容量は16TBだ。Exos 30 TB Mozaic 3+テクノロジー・ドライブにアップグレードすると、同じ設置面積で容量がほぼ2倍になる。John Morris CTOは次のように語っている:「私たちは、このテクノロジーを採用した最初の製品の完全な認定時点に近づいています。今四半期になります。そして、それは……私たちがこの製品の量産を開始することを意味します」。

Seagateによると、データセンター顧客からの強い需要があり、Mozaic 3+の認定を完了し、量産体制に移行する見込みである。Exos 30TB以上の製品は、ハイパースケール・クラウド顧客向けに今四半期中に大量出荷される予定だ。

これらは、3つのバージョンから構成される:

  • 24TBと30TBの従来型
  • 書き込みトラックが重なり、大容量かつ低速の書き込みが可能なシャングルド(SMR):32 TB
  • 従来のゾーンとシャングルド・ゾーンを持つハイブリッドSMR(約24~30TB)で、GoogleなどのCSP向け

テクノロジー

SeagateのHAMR Mozaic 3+プラットフォームは、メディア記録層用の超格子鉄プラチナ合金から始まるコンポーネント技術の集合体だ。これは、現在のディスク・ドライブ・メディアでは不可能なほど粒径が小さく、室温レベルで高い保磁力または磁極方向の変化に対する耐性を持つ。ビット領域に局所的に強い熱を加えると保磁力が低下し、データビットを磁極の方向(北または南)として書き込むことができる。

データ・ビットは、プラズモニック・ライターを用いてメディアに書き込まれる。まず、ナノフォトニック・レーザーから始まる。その830nmの光パルスは、フォトニックトンネルまたはウェーブガイドを通り、量子アンテナ、近接場トランスデューサーに到達し、メディア表面の35nmのスポットに集光し、メディアを400℃以上に加熱する。

mozaic3 components
(Credit: Seagate)

このスポットは、レーザーの830nmの出力領域よりもはるかに小さい。Morris氏によれば、通常の光学系ではレーザーパルスを200nm程度まで集光できるが、「このプラズモニック効果を利用しているため、通常の光学系で得られる回折限界よりもはるかに小さなスポットを作り出すことができる。実際には、このレーザーで35ナノメートルのスポットを作り出しています」。

「レーザーからの光子はアンテナと相互作用します。レーザーからの光子はアンテナと相互作用し、共振する電子の集団励起を作り出します。そして、その共振をアンテナを通して直接媒体に結合させ、媒体の中に非常に正確に定義された非常に小さなエネルギースポットを作り出すことができるのです」。

Plasmonic effect
Seagateの量子アンテナにおけるプラズモニック効果 (Credit: Seagate)

プラズモニック効果は、プラズモニック共振器である量子アンテナで起こる。光子は円盤状の金属表面に衝突し、電磁場である表面プラズモンを伴って表面に電流を発生させる。表面プラズモンは円盤の縁に沿って移動し、円盤プラッターのメディア表面に面する金属ペグへと丸みを帯びる。ペグの幅は35nmで、その上のプラズモンがペグ下のメディア表面を35nmのスポットで加熱する。

一度書き込まれると、ビットエリアのスポットは冷却され、磁極の向きは安定する。加熱と冷却のサイクルは約1ナノ秒かかる。ディスクは実際には7,200rpmで回転しているが、レーザーパルスは非常に速く発生するため、ディスクは量子アンテナの下で一瞬静止しているかのように見える。

Seagateは、ナノフォトニック・レーザーをプラズモニック・ライター・サブシステムに垂直統合する予定である。Mosley氏は次のように述べている:「Mozaic 3+のためにこの独自のレーザー技術を自社開発することで、効率と歩留まりがさらに向上し、大量生産の迅速な拡張が可能になります」。

記録されたデータ・ビットは、Seagateの最新第7世代スピントロニック・リーダーを使用して読み取られますが、その形状は、以前よりも小さなビット領域からデータを読み取るように変更されている。

読み書きサブシステム全体は、Seagateが12 nm技術で自社製造したシステム・オン・チップ・コントローラによって管理される。

Seagateは、Mozaic 3+が1テラバイトあたり55%の二酸化炭素排出量削減を実現すると述べ、HAMR技術の環境に配慮した製品であることをアピールしている(30TBのMozaic 3+ドライブと従来の16TB PMRドライブを比較した場合)。

ロードマップ

Seagateは、HAMRドライブの容量増加ロードマップを提供した。Morris氏は次のように述べた:「我々は、ディスク1台あたり4テラバイトの構成であるMozaic 4にいつ到達するかのスケジュールを示しています。そして、ディスク1台あたり5テラバイトの構成であるMozaic 5にいつ到達するのかを示しています」。

moz upd

ここで言う「ディスク」とは、ドライブ全体ではなく、ドライブのプラッタを指している。Mozaic 4+は40TB以上のドライブを提供し、Mozaic 5+はSeagateを50TBレベルに引き上げる。

市場のニーズと競争

Seagateは、2022年から2025年にかけて世界のデータ領域が2倍以上に拡大するというIDCの数字を引用している。生成AIブームにより、保存データのニーズが高まると予想されている。Morris氏は「私たちは、AI関連のストレージ需要が増加することを十分に期待している」と述べている。

これはすべて、GPUサーバーへの電力供給に追われるデータセンターを背景に、より多くのデータを保存する必要があることを意味し、ディスクキャビネットへの電力供給と冷却に回す電力は少なくなる。既存のドライブよりもTBあたりの必要ワット数が少ない大容量ドライブでこれらのキャビネットを満たすことは、フロアスペースを節約し、冷却する必要のあるディスクの数を減らすことができることを意味する。

この結果、SeagateはWestern Digitalや東芝に対してより強い競争力を持つことになる。これら両社は、マイクロ波アシスト磁気記録(MAMR)に関連する技術を利用して、従来のPMRドライブの容量を押し上げている。

Western Digitalの従来型は24TB、シングルド型は28TB、東芝は従来型が22TBであり、両社とも容量面で不利な状況にある。

両社は将来的にHAMR技術に移行すると述べている。Seagateは、2026年後半までに従来型40TB/シングルド型46~48TB、2028年後半までに従来型50TB/シングルド型56~60TBの容量レベルへの移行を目指しており、HAMRへの移行は早急に行われる必要があるかもしれない。

Seagateは、すべてのドライブ製品をHAMR技術に移行し、プラッタ数を減らすことで、30TB以下のドライブのコストを下げる意向である。例えば、10 x 2 TBプラッタを搭載した20 TBドライブは、HAMR技術により7 x 3 TBプラッタ・ドライブになり、プラッタと読取り/書込みヘッドの両方のコストを削減し、消費電力も削減される。

このことから、Seagateは詳細を明らかにしていないが、Exos Mosaic 3+ 24 TBドライブには8 x 3 TBプラッタが搭載されることになる。

Seagateは、容量、コスト/TB、および電気的(ワット/TB)な面で、競合製品に対して大きな優位性を持っているようだ。


Sources

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