Современный жесткий диск изнутри: от 1 до 10 пластин

Цель данной статьи - показать устройства жестких дисков изнутри, которое менялось по мере увеличения количества пластин. По возможности, каждое фото будет описываться. Фотографии взяты из открытых источников.

1 пластина

Самый холодный НЖМД (накопитель на жестких магнитных дисках) тот, который содержит всего одну пластину.

2 пластины

Простейший способ (до поры, до времени) увеличить емкость HDD - добавлять еще магнитные пластины.

С увеличением количества пластин возрастает тепловыделение и энергопотребление HDD, поскольку пластины вращаются в воздушной среде и происходит их трение. Это единственная причина нагрева жесткого диска.

Некоторые ошибочно считают, что HDD нагревается только во время процессов чтения/записи. Перемещение магнитных головок не оказывает влияние на температуру накопителя.

3 пластины

HDD с тремя пластинами и со скоростью вращения шпинделя 7200 об/мин., на котором они находятся, уже могут потребовать охлаждения, особенно в летнее время.

Для охлаждения НЖМД достаточно обдувающего его вентилятора. Причем не принципиально, холодный это будет воздух, или теплый. Главное, чтобы было его движение.

4 пластины

Источник изображения: https://www.indiamart.com/hind-computer/hard-drive.html

5 пластин

6 пластин

7 пластин

В корпусе НЖМД с таким количеством пластин, как правило, находится уже инертный газ - гелий. Который имеет меньшую плотность, чем у воздуха. Что, в свою очередь, уменьшает нагрев накопителя при вращении пластин внутри него. Также уменьшается и энергопотребление накопителя (~на 30 %). Первым НЖМД с гелиевой средой стал HDD от компании Hitachi (HGST) (позже приобретенной Western Digital) Ultrastar He6 на 6 Тб в 2013 году. Корпус гелиевого HDD герметичен и собран с применением лазерной сварки. Герметичность необходима, чтобы избежать утечки гелия, который, впрочем, имеет свойство сов временем просачиваться сквозь любой материал или вещество.

Впрочем, позже появились НЖМД с семью пластинами и в обычной воздушной среде, например от компании Toshiba. Не сложно представить, как они нагреваются. Если даже HDD с пятью пластинами дает такого жару (без активного охлаждения), что его невозможно взять руками.

Жесткий диск Hitachi Ultrastar He6 6 Тб

8 пластин

7 пластин было достаточно, чтобы производить жесткие диски емкостью вплоть до 10 Тб.

В 2016 году был выпущен 12 Тб жесткий диск компанией Hitachi для которого потребовалось уже 8 пластин. Дальнейшее увеличение количества пластин без увеличения толщины корпуса требует решения множества сложных задач: это и уменьшение толщины самих пластин с сохранением их прочности. Переход от алюминия к стеклу в качестве материала пластин. Сохранение необходимого пространства между пластинами для перемещения магнитных головок, которые также требуют изменения своей конструкции. Изменение конструкции, дальнейшая миниатюризация многих других компонентов. Изменения также затрагивают и электродвигатель, который вращает пакет пластин и собственно корпус накопителя. Все эти изменения должны проводится в согласии друг с другом, чтобы в конечном итоге накопитель работал корректно и надежно в течении установленного гарантийного срока.

НЖМД Hitachi Ultrastar He12 12 Тб

9 пластин

Девять пластин потребовалось компании Toshiba, чтобы произвести НЖМД емкостью 14 Тб в 2017 году.

Компания Western Digital в своих накопителях с 9 пластинами (а это модели емкостью 18 Тб и выше) применила тройной актуатор и EAMR - энергетически ассистируемую магнитную запись, разработка которой началась еще в 2008 году компанией TDK. См. статьи TSA (Triple Stage Actuator) и EAMR (Energy Assisted Magnetic Recording)

Жесткий диск Toshiba 14 Тб

10 пластин

Первый НЖМД с 10 пластинами был выпущен компанией Seagate в 2021 году емкостью 20 Тб.

Компания WDC в 2022 году выпустила свои жесткие диски емкостью 22 Тб в которых, к вышеперечисленным технологиям, применила технологию OptiNAND Technology (WDC). См. статью OptiNAND Technology (WDC) Технология позволяет перенести некоторые служебные данные с дорожек на магнитных пластинах во встроенную флеш-память, что позволяет еще увеличить плотность записи полезной информации. Также компания представила 26 Тб HDD в котором применена SMR (черепичная магнитная запись).

Жесткий диск Seagate Exos X20 20 Тб

Справедливости ради стоит отметить, что 10 пластин в 3,5-дюймовом корпусе появились еще в 1997 году. Компанией Fujitsu был выпущен серверный жесткий диск емкостью 18,2 Гб. Правда толщина корпуса была удвоенной.

Жесткий диск Fujitsu MAA3182FC 18,2 Гб. Хотя на фото можно видеть 1999 год выпуска, но такие накопители действительно появились в 1997 году.

12 пластин

В 2017 году японская компания Hoya, выпускающая магнитные пластины для НЖМД, продемонстрировала прототипы пакетов пластин, изготовленных из стекла. Поскольку стекло прочнее алюминия, из которого широко изготавливаются магнитные пластины современных HDD, то стало быть, можно еще уменьшить толщину пластин, чтобы стало возможным уместить большее их количество в стандартном 3,5-дюймовом корпусе с сохранением требуемой прочности пластин, которую бы не смогли обеспечить алюминиевые платины такой же толщины.

В 2022 году производители жестких дисков (а это WDC, Seagate и Toshiba) уже разрабатывают свои накопители на 11 магнитных пластинах, чтобы достичь емкости 30 Тб. Поставлена цель - увеличивать емкость жесткого диска, но при этом сохранить его стандартные габариты. Поскольку уже выпущены миллионы единиц серверного оборудования, дисковых массивов и прочего оборудования с отсеками для 3,5-дюймовых дисков, допускающих высоту последних не более 25 мм.

В верхнем прототипе - 10 пластин. В нижнем - 12.

50 пластин

Первый накопитель на жестких магнитных дисках, выпущенный в 1956 году компанией IBM - IBM 350 3,75 Мб. НЖМД имел 50 пластин.
Источник изображения: http://www-03.ibm.com/ibm/history/exhibits/storage/storage_350.html