Western Digital aumenta la capacidad del disco duro, no el tamaño

La compañía presentó su nuevo Ultrastar DC HC690, el disco ePMR de mayor capacidad de la industria, con hasta 32 TB de almacenamiento, que además es el primer HDD de 11 discos del sector. Una forma de aumentar la capacidad de almacenamiento es agregar más discos, pero estos deben caber dentro de la carcasa de tamaño estándar ya establecida en la industria. Cambiar el tamaño de la carcasa obligaría a los arquitectos de centros de datos a readaptar el espacio de los racks para acomodar discos más grandes y así aprovechar la capacidad adicional o nuevas funciones. El desafío para los ingenieros de Western Digital era encontrar una manera de agregar un undécimo disco a un HDD ya compacto.

Takaaki Deguchi dirige el equipo de diseño mecánico responsable de llevar a cabo el diseño del HDD de 11 discos. El proceso comenzó en 2022 con una evaluación de opciones posibles para incluir un disco más en su diseño ultra compacto. “Sin cambiar la altura total [del HDD], pensamos, ¿cómo podemos agregar un disco más?”, dijo Deguchi. “O reduces el espacio entre discos, el grosor del disco u otras partes como el grosor de la base o la tapa superior”. Históricamente, los aumentos de capacidad en los HDD que se lograban agregando discos se basaban en una combinación de hacer los discos más delgados y disminuir el espacio entre ellos. Sin embargo, para el diseño de 11 discos, había eficiencias de fabricación significativas que se podían lograr manteniendo el mismo grosor de disco. El equipo decidió alejarse del precedente histórico centrándose en disminuir el espacio entre discos. Con la estrategia definida, el equipo de desarrollo comenzó a trabajar para limitar la altura total del apilamiento de discos, minimizando así el impacto en la carcasa del HDD.

Los cambios fueron muchos: desde minimizar el espacio requerido para cargar y descargar las cabezas en los medios, hasta trabajar con la cadena de suministro para reducir las tolerancias mecánicas y optimizar elementos clave de los procesos de ensamblaje de Western Digital. Un HDD utiliza discos magnéticos, o platillos, para almacenar datos. Los discos giran a velocidades superiores a 130km/h en su región más externa, mientras un brazo con cabezas de lectura y escritura sobrevuela el disco en movimiento para recuperar o escribir datos. Con cada nueva generación, la precisión requerida para permitir que la cabeza de grabación de un HDD sobrevuele la superficie giratoria del disco es análoga a un avión Boeing 747 volando a menos de un milímetro sobre el suelo sin tocarlo.

Con el espacio entre discos definido, aún eran necesarios más ahorros para mantenerse dentro del factor de forma estándar de la industria. Esto requería reducir el grosor de la base del disco duro sin degradar la rigidez de toda la estructura.
La forma de la PCBA (ensamblaje de la placa de circuito impreso) se modificó para evitar superponerse con el apilamiento de discos. La PCBA contiene casi todos los componentes eléctricos de una unidad, soldados a una placa. Se tuvo especial cuidado en no cambiar ningún elemento del diseño y los procesos de fabricación relacionados con la tecnología HelioSeal de Western Digital, permitiendo que la nueva plataforma de 11 discos aproveche la calidad y fiabilidad de las casi 150 millones de unidades de ya vendidas. 

“Añadir un undécimo disco sin comprometer el rendimiento del producto es un logro impresionante”, dijo Bob Reinhart, director senior de ingeniería mecánica para el negocio de HDD. “No fue uno o dos cambios lo que permitió esto, sino más bien un examen cuidadoso y una optimización de multitud de elementos de diseño. Literalmente, fue un caso de desbloquear unos pocos micrones de ahorro de espacio en áreas específicas que colectivamente resultaron en algo bastante significativo”.

El consumo de energía es una gran consideración para los centros de datos. A pesar de haber añadido otro disco, el diseño final consume la misma cantidad de energía. “Normalmente, añadir un disco resultaría en un aumento del consumo de energía”, explicó Reinhart. “Sin embargo, durante el desarrollo de la plataforma de 11 discos, intencionalmente optimizamos el diseño de varios componentes clave para reducir su resistencia aerodinámica general”. La resistencia aerodinámica, la fuerza que se opone al movimiento relativo de un objeto a través del aire, es análoga a abrir la ventana de un coche y sentir el viento en la mano. Si modificas la forma o dirección de tu mano, puedes sentir el cambio en la fuerza ejercida por el viento. “El nuevo diseño es más aerodinámico contra los efectos de múltiples discos girando a alta velocidad”, dijo Reinhart. “El equipo de diseño se propuso minimizar el aumento esperado de energía, pero terminó logrando un consumo equivalente. A los clientes les importa profundamente el consumo de energía y la sostenibilidad, por lo que fue significativo para nosotros poder agregar un disco mientras reducimos considerablemente el consumo de energía por unidad de capacidad (vatios/terabyte)”. Con capacidades de hasta 28 TB para CMR y 32 TB para SMR, Western Digital continúa su camino hacia los 50+ TB.

Se necesita un equipo colaborativo de innovadores para mejorar continuamente las tecnologías de HDD y mantenerse a la vanguardia del crecimiento interminable en las necesidades de almacenamiento de datos. Nakamura, Deguchi, Reinhart y sus equipos están entre las mentes brillantes que impulsan estas innovaciones. “Tenemos una larga historia de aumentar de manera incremental los discos, y por lo tanto la capacidad, desde que se inventaron los HDD en 1956”, dijo Nakamura. “El equipo mecánico siempre está buscando la próxima innovación”.