【內附動畫】東芝14TB氦氣硬碟
本文組織：
機械硬碟市場狀況
SMR/HAMR/MAMR
14TB非SMR充氦硬碟
GMA技術
應用場景
即將登場
不可否認，機械硬碟市場在固態介質時代受到了嚴重的衝擊，尤其是在個人消費領域，如上圖所示，份額下滑比較明顯。但是另一方面，隨著資料量的暴增，在視訊監控領域以及企業級市場的份額其實是增長的。而冬瓜哥認為個人消費類市場的資料備份這個細分市場也是增長的，因為目前大量的個人照片視訊等資料備份需求也是空前暴增。之前買過的一個4TB的行動硬碟，馬上就要滿了。如果只看容量的話，整個硬碟市場對容量需求是逐年增加的。
2SMR/HAMR/MAMR眾所周知，機械硬碟產品的效能基本上已經到頂了，但是容量和密度仍然在緩慢增長過程中。兩三年前，SMR（疊瓦式磁記錄）技術嶄露頭角，其原理是將磁軌排布的非常緊密，導致磁頭的寫磁頭部分的磁場訊號會同時磁化2個磁軌，於是在改變某個磁軌資料之前必須先將即將被誤傷的磁軌的資料臨時讀出到緩衝區，改寫之後再將資料恢復回去，會產生寫懲罰。這種做法相當低效，但是卻可以大幅提升硬碟的單碟密度到1.33TB每碟片。冬瓜哥還有一項
然而，SMR硬碟在市場上似乎並沒有得到廣泛響應，其原因是它的應用場景過於狹窄，針對那些Write once Read many（WORM）場景，或者大塊順序寫場景，尤為合適。而對於那些隨機寫入場景，則效能比較差。需要上層軟體做出一些修改和適配才能夠更好的保障其在此場景下的效能。這也就是所謂的host aware和host managed模式。SMR的這些特性，導致SCSI協議不得不增加一個Zone Command子指令集，對生態提出了要求，不僅OS核心SCSI協議棧需要更改，Raid/HBA卡的firmware/driver也都需要跟著適配。這就難免會產生相容性問題。實際上，SMR在應用中的確收到了較大阻力。
除了SMR技術，還有一些其他技術可提升容量。稍前有其他的儲存廠商提出了微波磁記錄儲存技術(MAMR)和熱輔助磁記錄儲存技術(HAMR)，這兩者其實本質上類似，都是通過鐳射/微波來臨時改變磁性材料的物理性質而讓其變得更易磁化。這兩個技術據說可在2023-2025年左右把機械硬碟容量提高到40TB。
雖然硬碟廠家都在開發新的技術想讓硬碟的儲存密度變得更大，然而無論是HAMR熱輔助磁記錄技術還是MAMR微波輔助磁紀錄技術在短時間內還是沒法投入實際應用，那麼嘗試衝擊傳統技術的極限也不失為一個辦法。
目前，市場上已經推出了12TB的非SMR硬碟（或者說CMR，Conventional Magnetic Recording）盤，其採用的依然是SMR技術，密度達到單碟1.75TB。而東芝之前的最高容量為10TB非SMR盤（採用PMR垂直記錄，單碟1.43TB)。
2018年農曆年剛過，東芝終於釋出了全球最高容量的CMR（非SMR）盤，其14TB的容量再次將非SMR盤的容量又提升到了一個新極限數字，成為業界容量最高的CMR機械硬碟。
本次釋出了12TB和14TB兩個容量型號。採用9碟裝，氦氣密封。這也是東芝首次釋出充氦硬碟。
東芝本次釋出的硬碟的兩個最大亮點是非SMR、充氦氣、鐳射封裝、首款9碟設計。
SMR技術不利於隨機寫場景。但是傳統的CMR卻沒有這個問題。東芝表示雖然目前企業伺服器和儲存客戶都意識到採用SMR技術可以有效提升硬碟的容量，但SMR硬碟產品在伺服器和儲存系統中的採用是需要幾年時間的來過渡的，現在東芝則可以為業界提供一款傳統的垂直寫入硬碟而不是SMR硬碟。本次釋出的硬碟型號依然使用PMR垂直記錄技術碟片，14TB的有9張碟片18個磁頭，而12TB的則是8碟片16磁頭，兩者的轉速均是7200RPM並配備256MB的快取，採用SATA 6Gbps介面，效能方面14TB的讀寫速度是260MB/s，而12TB的是250MB/s，MTBF是250萬小時，質保期5年。
得益於充氦技術，東芝MG07ACA系列可比上代MG06ACA堆疊更多的碟片，使最大容量增加了40%。在裝入如此多的碟片後，傳統的盤內空氣環境將無法滿足設計需求。氦氣的密度比空氣低得多，所以使得磁碟的空氣阻力也更低，可以更好的控制功耗以及散熱。
得益於鐳射封裝技術，可以確保氦氣在整個生命週期內不會洩露掉。由於整個硬碟處於密封狀態，所以其可以用於液冷場景，將整個伺服器系統連同硬碟一同浸泡在導熱絕緣液體中。
東芝這一代硬碟採用GMA致動技術。硬碟磁頭臂被安置在一個轉軸上，其尾部依靠音圈電機實現精確步進。但是隨著碟片磁軌密度不斷提升，單單依靠該主軸已經無法做到精確同時迅速的定位。而DSA技術（Dual Stage Actuator）在磁頭臂前端增加了一個微調定位部件，這樣經過主軸和這微調部件共同作用可以實現更加精確的迅速的定位。
而DSA的升級版GMA技術，則將該微調部件做的更加小而精，進一步提高了定位精度，可以滿足本代硬碟的磁軌密度要求。下面是一段動圖展示DSA和GMA技術。
5應用場景對於一些高壓力線上業務，SSD毋庸置疑已經是理想選擇。但是鑑於機械盤+Raid卡組合的根基非常強大，多數場景下，在滿足需求前提下後者的成本還是要低於前者。尤其對於企業級儲存系統而言，SAS介面依然是不可或缺的，因為可以做到雙冗餘，而SAS介面的SSD的成本依然高昂。加之不管是傳統的SAN儲存系統還是新興的分散式儲存系統，其對成本要求都很高，SSD的全面替換短期還不可能。所以，利用中等容量、高數量的機械硬碟，加Raid卡或者SAN儲存控制器搭建企業級儲存系統依然還是主流。
而這種高容量的14TB硬碟現在看來對於個人應用而言是一個不小的數字，可能5年內你都存不滿它。但是對於企業級冷資料、視訊監控而言，容量密度多多益善。