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硬碟技術50週年 IBM揭示儲存技術發展計劃

上網時間: 2006年11月10日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:PRAM  IceCube  磁碟陣列  巨型磁阻磁頭  GMR 

為了重振在電腦儲存領域的輝煌過去,發明硬碟驅動器的IBM公司值此硬碟技術誕生50週年之際,勾勒出該公司在相變記憶體(PRAM)、磁帶驅動器和磁碟陣列領域所取得的進展。同時,這樣做的目的也在為IBM最新發表的儲存陣列IceCube鋪路。

IBM在其Almaden研究中心所的簡報中聲明,該公司已與奇夢達(Qimonda)公司和旺宏電子(Macronix)就PRAM展開合作。IBM有關硬碟驅動器方面的許多開發工作都在Almaden研究中心進行。據悉,這三家公司還將在今年的國際電子元件大會(IEDM)上聯合發表一篇技術文章,宣佈特徵尺寸小至10奈米的PRAM開發成功,此製程尺寸的關鍵性進步正是與之相競爭的MRAM較為弱勢之處。

此外,IBM並表示該公司正著手進行一種新型磁帶驅動器的商用化,由於首次採用了巨型磁阻(GMR)磁頭陣列,這種新型驅動器的容量得以大幅提升。同時,IBM的研究人員也正開發系統軟體以擴展驅動器的容量,以及磁碟陣列在資料中心處理大量資料的運算能力。

出席Almaden研究中心簡報發佈會議的資深儲存分析師James Porter私下表示,“儘管IBM發表了新技術,但他們對麻省Hopkinton的某些人仍然感到不安。”Porter提到的‘某些人’指的是總部位於Hopkinton的記憶體製造商EMC公司,該公司是IBM在資料中心儲存系統領域的勁敵。

儘管硬碟驅動器已經是一個成熟的商品化市場,而且業者非常集中,但仍然是主流儲存技術的焦點所在。IBM自從把硬碟驅動器業務賣給日立之後,目前在市場上就只扮演一個間接為企業資料中心提供大型硬碟驅動陣列系統的供應廠商。甚至在資料中心方面,IBM也不得不肯定像Network Appliance公司這樣的創新者,因為IBM以自有品牌轉售的就是Network Appliance獲得高度成功的網路連接儲存(NAS)系統。

不過,IBM的研究人員卻認為,儲存技術的未來可能並不在硬碟驅動器領域。隨著磁碟的磁頭尺寸向數十奈米發展,驅動器容量和頻寬的提高比例從每年60%∼100%降低到35%以下,而目前儲存裝置年出貨量卻以50%或更高的比例成長,IBM Almaden研發中心儲存系統研究總監Dilip Kandlur分析道。

為此,IBM正就三個主要的領域進行研究。首先,積極展開PRAM和MRAM計畫,以期找到以晶片為基礎的新方案來替代驅動器;其次,致力於推動磁帶記憶體技術,預期該技術可在檔案系統中具有較長的生命週期;最後,該公司並開發軟體以便為儲存陣列帶來更多的運算功能。

IBM研究人員希望能找到一種半導體記憶體來取代快閃記憶體和硬碟,這種新的記憶體或磁碟必須具備小尺寸、低功耗、低成本以及100MBps的傳輸速率,並支援10(SUP/)12(/SUP)讀/寫週期以及擁有10年的使用壽命。

這些研究人員認為PRAM前景最為樂觀,IBM、奇夢達和旺宏電子聯合發表的論文也將報導有關製程尺寸微縮的成果。儘管仍有人感到懷疑,但是IBM研發經理Gian-Luca Bona在談到先進製程尺寸時卻興奮地表示:“我們現在還必須將所有的要求整合於原型中。”

不過,MRAM、FRAM和其它眾多方案(包括幾種採用奈米技術的材料)都在相互競爭。“前景相當廣闊,”Gian-Luca Bona指出,“但其中是否會出現一款勝出產品,還很難說。”

磁帶驅動器的發展

磁帶驅動器與其儲存介質的市場規模大約為每年50億美元,其中IBM佔了近三分之一的比例,其銷售額在去年並達到了13.7億美元。在未來兩年內,IBM將推出首款採用16到32個GMR磁頭陣列的驅動器。Almaden研究中心的研究人員數年前發明了GMR磁頭,這種磁頭已成為目前大多數硬碟驅動器的標準;而且GMR磁頭陣列現也被視在更精確讀取磁帶磁訊號,以提高儲存介質區域密度的關鍵所在。“我們正努力改變產業的發展藍圖。”IBM資深研究經理Spike Narayan表示。

IBM日前曾經展示一種磁帶驅動器技術,利用GMR磁頭來達到6.67GB/inch(SUP/)2(/SUP)的區域密度。該展示產品中包含大量IBM希望能夠商用化的技術成果,比如鋇鐵氧磁體介質和一種機械磁軌系統,該磁軌系統使用了槽軌而不是凸軌來穩固磁帶。

最終,磁帶驅動器還將使用64到128個GMR磁頭來免除機械磁軌子系統。這種驅動器將採用感測器來確定要讀取磁帶上的哪些磁點。“這簡直太完美了。”Narayan對此讚不絕口。

IBM也正對於具有預寫模式的奈米級儲存介質進行觀察評估,同時並探索具有磁隧接點的GMR磁頭。這兩種技術都是由硬碟驅動器研究人員所開發的。

強大的硬碟驅動器陣列

在系統級方面,IBM正醞釀將IceCube研究計畫商品化。這種新穎的設計在模組外開發硬碟驅動器陣列,使用戶能夠“根據陣列數量的增加來支付費用”,這種方式類似於用在資料中心電腦的伺服器刀片設計。IceCube旨在透過高頻寬電容性耦合互連提供性能優勢。

還有一部份的IBM研究人員正尋找可讓未來硬碟驅動器陣列功能更加強大的方法。其中一個計畫打算在陣列內部開發應用加速器,以便可更高效地處理像資料探勘(data mining)等資料密集型的運算應用。透過在嵌入式Power5 CPU上使用視覺化軟體,IBM已經具備可在其DS8000陣列中為客戶提供製作兩個備份系統劃分的能力。

其它的研究人員將在今年針對超大型的檔案資料庫開發原型軟體,使得在對資料進行搜索和分析時,好像是線上處理資料庫的一部分。這一項智慧型資料儲存計畫將使用一個驅動器和磁帶的混合體。IBM聲稱,即使用於檔案儲存,該公司所推出的方案也比大規模低成本驅動器陣列的成本更低、功耗更小,同時不影響性能。

作者:麥利




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