Vài năm gần đây, các dòng ổ đĩa cứng trên thị trường đã có rất nhiều cải tiến mới. Cụ thể là vừa đây, Western Digital đã giới thiệu OptiNAND. Đây là kiến trúc ổ cứng mới. Nó tích hợp ổ đĩa flash nhúng iNAND UFS (EFD) trên bo mạch chủ của ổ đĩa. Kiến trúc này sẽ cải thiện hiệu suất, độ tin cậy và dung lượng mà ổ đĩa có thể đáp ứng. OptiNAND thay vì sử dụng bộ nhớ 3D NAND để lưu vào bộ nhớ đệm thì nó lưu trữ các siêu dữ liệu khác nhau nhằm nâng cao các đặc điểm chính của ổ cứng. Kèm theo kiến trúc OptiNAND, WD cũng giới thiệu chiếc ổ cứng 20 TB tích hợp kiến trúc này. Đây là chiếc ổ cứng sử dụng kiến trúc OptiNAND đầu tiên trên thị trường.
Ổ cứng 20 TB mang kiến trúc OptiNAND mới nhất của WD
Theo kiến trúc OptiNAND của WD thì ổ 20 TB này sẽ có 9 phiến đĩa từ. Chúng dùng công nghệ ghi từ thẳng ePMR kèm với bộ truyền động đầu từ 3 trạng thái. Điều này cho phép kim từ di chuyển đến các rãnh từ ở độ chính xác cao hơn. Và cuối cùng là chip iNAND UFS dùng công nghệ 3D TLC NAND, chưa rõ mức dung lượng. WD cũng sử dụng một con SoC tùy biến riêng để điều khiển hoạt động của ổ cứng cũng như giao tiếp giữa HDD và EFD.
Ổ HDD hiện đại lưu metadata về dữ liệu ghi trên ổ. Chẳng hạn như dữ liệu thời gian chạy lặp hay vị trí tín hiệu lỗi được lặp lại trên mỗi vòng quay (PRO) cũng như dữ liệu về hoạt động ghi của kim từ ở cấp độ rãnh từ để tính toán can thiệp tình trạng nhiễu ở các rãnh liền kề nhau (ATI). Với cấu trúc OptiNAND thì PRO và ATI được lưu trên bộ nhớ iNAND. Chúng không chiếm dung lượng trên phiến đĩa. Ngoài ra cũng cho phép truy xuất dữ liệu metadata này nhanh hơn; cũng như giảm hoạt động đọc/ghi của kim từ đối với metadata được lưu trên phiến đĩa. Từ đó cải thiện hiệu năng của ổ đĩa, điển hình như hiệu năng truy xuất ngẫu nhiên.
Thêm vào đó, bộ nhớ iNAND còn lưu hoạt động ghi dữ liệu của ổ đĩa ở cấp độ cung từ (sector) trên các rãnh từ (track), tối ưu hoạt động lưu trữ và giảm tần suất phải can thiệp ATI để cải thiện hiện năng.
Bộ nhớ iNAND vẫn là giải pháp tối ưu cho các dòng ổ cứng cho đến vài năm nữa
Các phiến đĩa có mật độ lưu trữ lớn hơn. Điều đó đồng nghĩa với việc số lượng các rãnh từ trên phiến đĩa dày hơn, nằm gần nhau hơn; bởi kích thước của phiến đĩa gần như không đổi. Vì vậy hiện tượng nhiễu từ giữa các rãnh liền kề sẽ xảy ra và sẽ trở nên nghiêm trọng hơn. Vì các rãnh từ bị ghi đè nhiều lần. Tình trạng nhiễu từ trên các rãnh liền kề này tác động lớn đến các ổ cứng dùng công nghệ ghi từ ePMR; tức ghi từ thẳng, hướng vuông góc với bề mặt phiến đĩa.
Các công nghệ mới như HAMR (Heat-Assisted Magnetic Recording) với đầu ghi từ có gắn diode laser để làm nóng điểm ghi trên phiến đĩa và làm lạnh rất nhanh ở nano giây hay MAMR (Microwave-Assited Magnetic Recording) với bộ phát vi sóng ở đầu ghi để tạo sóng trong dải từ 20 – 40 GHz. Cả 2 công nghệ này đều nhằm thay đổi lực kháng từ của phiến đĩa. Tuy nhiên, lộ trình ổ HAMR và MAMR vẫn còn cách vài năm nữa. Vậy nên giải pháp dùng bộ nhớ iNAND để lưu metadata của ổ cứng có lẽ là giải pháp tối ưu đối với dòng ổ ePMR của WD vào thời điểm hiện tại.
Bên cạnh việc lưu trữ metadata của ổ cứng, bộ nhớ iNAND EFD cũng có thể được dùng để lưu hơn 100 MB dữ liệu ghi đệm, rất hữu ích nếu bị mất nguồn đột ngột. Từ đó tăng độ tin cậy của ổ. Thêm nữa là bộ nhớ iNAND EFD cùng với firmware được tối ưu. Vậy nên ổ cứng dùng kiến trúc OptiNAND sẽ có thể giảm được độ trễ khi truy xuất dữ liệu.
Ổ cứng có công nghệ OptiNAND sẽ là hướng đi trong tương lai của WD
WD cho biết hãng sẽ sử dụng công nghệ OptiNAND trên nhiều thế hệ HDD tiếp theo. Với OptiNAND thì WD kỳ vọng dung lượng của ổ sẽ có thể tăng đến 50 TB vào nửa sau của thập niên này. WD chưa nói về chi phí của bộ nhớ iNAND EFD tác động ra sao đến giá của ổ cứng. Nhưng với việc một công nghệ ổ cứng giúp cải thiện hiệu năng bằng phần cứng như vi điều khiển và chip NAND thì chắc chắn giá ổ vào thời gian đầu sẽ cao.
WD cho biết rằng tất cả các ổ HDD 20TB của họ trong tương lai sẽ được hỗ trợ OptiNAND. Điều này sẽ áp dụng cho tất cả các ngành dọc của thị trường. Như là triển khai đám mây, ổ đĩa doanh nghiệp (Vàng), bộ nhớ để ghi giám sát (Dòng màu tím) và NAS (Dòng màu đỏ). Cần phải lưu ý rằng công ty đã có ổ SMR 20TB trên thị trường không được hỗ trợ OptiNAND. Kiến trúc HDD mới với SoC linh hoạt và tích hợp NAND hiệu suất cao cũng có thể được sử dụng để cho phép các cải tiến dành riêng cho khách hàng trong tương lai.
