ハードドライブ
古典的な「ハードドライブ」のメーカーは、このテクノロジーの開発に多大な投資を続けており、生産性をさらに高めています。 重量5トン、重量5 MBの最初のハードドライブから始まって、60年後のIBM 350は、手のひらに簡単に収まるディスクがすでに大量生産の準備ができており、10 TBを搭載しています。 最初に発表された10 TBのハードドライブの製造に使用される最も先進的なShigled Magnetic Recording（SMR）テクノロジーは、投稿されるデータ量に対して大きな成長の可能性を秘めています。
この技術は非常に進歩的であり、その適用により、ハードドライブ内にある金属プレート自体の領域をより効率的に使用できるようになりました。 記録セクターを分離する境界要素の下で金属ディスクの貴重な表面を無駄にする代わりに、プレート自体を形成する別の方法を採用することにしました。 書き換え可能な素材である多くのボールを重ねることにより、ディスクへの書き込みの効率を4分の1上げることができましたが、そのような「タイル張り」構造の製造価格はわずかに上がりました。 しかし、セクターの境界がなくなったため、エンジニアはドライブによる情報処理の速度が大幅に低下するという問題に直面しました。
SMRテクノロジーについて言えば、アプリケーションが商業的に成功した後、別の技術的なトリックを思い出さずにはいられません。 別の高度な開発-2次元磁気記録（TDMR）のおかげで、ディスクの「タイル張り」表面構造の不十分な読み取り/書き込み速度の問題を解決することができました。 2次元磁気記録システムにより、ディスクの表面に付着した磁気信号が不鮮明になる問題が解消されました。 実際には、ディスク上のセクターの隣接する記録セクター間の明確な境界を部分的に重複させて排除したため、読み取りメカニズムのヘッドは、決定された磁化セクターで明確な結果を得るためにより多くの時間を費やす必要がありました。 ソリューションは、複数の読み取りヘッドを使用することでした。 ディスク磁化記録の領域を拡大することにより、特定のセクターに関するより詳細な情報を取得することが可能になりました。 キャプチャされたデータのより完全な画像を数学的処理した後、エンジニアは近隣の領域から「磁気ノイズ」を除去し、許容できる時間内に明確な結果を取得しました。
HDDの3番目の技術的課題は、媒体に記録できるセクターを予熱してデータを記録する方法の開発でした。この方法は、熱アシスト磁気記録（HAMR）と呼ばれます。 記録技術自体が、書き込みヘッドにレーザーの新しい「ハードドライブ」を配置することを可能にし、直接磁化する前に金属表面を加熱します。 その結果、エンジニアはこの特定の記録方法のおかげで、磁化の明瞭さを向上させることができました。これは、過剰なノイズを取り除き、記録の集中度を高めるのにも役立ちました。 HAMRの原則を使用したデータキャリアの大量生産は、2015年にシーゲイトによって以前に計画されていましたが、最近ではこの日付が2017年に移動しました。
一方、データキャリアのメーカーのリーダーの1つである日立社も、わずかに異なる道を歩んでいます。 キャリアの密閉されたハウジング内の馴染みのある空気をヘリウムで置き換えることで、技術者は媒体の粘度を大幅に下げることができ、これにより、金属ディスクを以前よりも近くに配置することができました。 この決定の結果、外寸が維持されたキャリア全体の容量が増加しました。
最新のイノベーションはすべてストレージメディアを生み出します。HDDはIT市場で非常に競争力があります。 しかし、この技術によって問題がますます提起されています。 HDDの根底にある元の原理、つまりプレート上の情報の磁気記録は、実際には完全に使い果たされています。 書き換え可能なセクターの「タイル張り」配置とそれに関連するすべてのトリックでさえ、3〜4年でアクセスしやすく生産性の高いフラッシュテクノロジーに抵抗することはできそうにありません。
フラッシュ
過去20年にわたり、フラッシュメモリの開発プロセスは成長の一途をたどっています。 この技術の開発は、明るい閃光に非常に似ています。 多くのストリーム-技術進歩のさまざまな分野からの技術を単一チャネルのソリッドステートドライブ（SSD）に群がって、今日の結果は印象的です。
IntelやSamsungなどの企業は、SSD関連の3D NANDテクノロジーに投資した企業からの大きな配当を見込んでいます。 この開発のおかげで、エンジニアはフラッシュメモリクリスタルを水平方向だけでなく垂直方向にも構成することができました。つまり、半導体からバルク構造を形成することができました。 すでに、Samsungの3D NANDテクノロジーを使用して作成されたテストサンプルの存在に関する情報があり、そのチップは最大24層を持つことができます。 IntelとパートナーのMicronは、2015年後半から2016年初めに最大48 GBのチップのリリースを予測しています。 提案されたチップは、マルチセルラーシステム（MLC）を備えた32の深さの3D NANDテクノロジーを使用して作成する必要があります。これにより、1つの半導体を運ぶ情報量を2倍にできます。 MicronのエンジニアがMLCの開発に成功したことにより、従業員は非常にコンパクトになる1 TB SSDドライブのリリースをすぐに手配できると主張できます。 Intel子会社の予測によると、コンパクトさの利点に加えて、価格も非常に手頃な価格になり、2018年までにSSDメモリーが非常に明るいセグメントで5回ごとに下落します。
2015年に熟成すべきもう1つのテクノロジーは、3レベルのフラッシュ構造-TLCです。 フラッシュメモリに関しては、メモリセルは通常、電荷の有無にかかわらずオブジェクトとして表されます。これは通常の意味ではバイナリコード1/0に相当します。革新的なエンジニアは、確立された解釈と疑問を無視して、わずかに異なる角度から問題を検討し、セル内の電荷の存在だけでなく、それが運ぶ電圧範囲自体を測定することを検討し始めるとどうなりますか？ 特定の電圧値を1に等しくし、その他の範囲を0に等しくするバイナリ計算システムでは、データキャリアのセルを簡単にエンコードすることもできます。 正しく提起された質問は実を結びました。 使用する材料が広い電圧範囲をサポートしているという事実により、信号の高い可読性を維持しながら、より大まかに細胞を記録することが可能になりました。
MLC-このマルチレベル構造には4つの電圧範囲があり、これはバイナリコーディング00/01/10/11に対応します。したがって、実際には第1レベルの2つのセルに相当します。つまり、MLCテクノロジーにより記録密度を2倍にできます。 テクノロジーの利点を思い出して、その欠点を思い出さないことは不可能です。 この方法でのチップの作成にはさまざまな要因が伴います。生産コストの追加、この配置でのデータ読み取りの書き込みプロセスは可能な限り正確でなければなりません。 そしてもちろん、メモリセルの劣化が加速し、その結果、製品の耐久性が低下し、発生するセクターエラーの数が増加します。
TLC-3つのレベルすべてで1/0の組み合わせを組み合わせて、8つの電圧レベルで動作可能このテクノロジーは、メディアに配置される情報をMLCより50％増加させることができます。 ここでの問題は、キャリア自体の構造がMLCよりも劇的な構造変化を受けるという事実にあります。 製品のより複雑な設計では、コストが大幅に高くなり、そのようなソリューションが競合他社と並んで市場でその地位を獲得するには、少なくとも5年は経過しなければなりません。
現時点では、NAND 3DとTLCテクノロジーの組み合わせに基づいて作成されたドライブのサンプルがすでに販売されています。 典型的な例は、容量が1 TBのSamsung 850 EVOのSSDドライブです。 メディアの書き込み/読み取り速度は約530 MB /秒ですが、IOPSの数は9万以上です。 SSDの奇跡の価格は、大容量、性能、許容可能な寸法、信頼性（製品の製造元からの保証は5年です）を組み合わせて500ドルに達します。
専門家は、2015年にストレージメディアメーカーがTLCテクノロジーの改善と最適化に注力することを期待しています。 TLCの主な改善点は、チップの使用方法と、セルの読み取り/書き込み中に発生するエラーを減らすための努力です。 エラーを除去する有望な方法の1つは、発生する曖昧さを3つの論理レベルで抑制するSilicon Motionエンジニアによって開発されたチップです。
低密度パリティチェック（LDPC）の最初のレベルは、特別に開発されたデータエンコーディングの方法であり、そのおかげで、非常に最初の段階ですでに多くのエラーを除去することができます。 データ処理の数学的アルゴリズムのおかげで、パフォーマンスを大幅に低下させることなく、書き込みエラーを確実に検出して排除することができます。 LDPCシステム自体のロジックは1960年代に開発されましたが、技術的な手段の弱さのために、その可能性を完全に実現することはできませんでした。 1990年代、処理されたデータの量が特定の重大なレベルに達したとき、LDPCが最高の時間を迎えました。 WIFIネットワーク、10 GBネットワーク、デジタルテレビで発見-アルゴリズムはSSDの利益のためにサービスを継続しました。
データのエンコードに加えて、LDPCは、TLCをより効率的に機能させるために、メモリアレイの電荷の電圧を追跡および調整するためのツールにもなります。 半導体の電気的特性、およびそれらによって形成されるアレイは、時間の経過とともに変化します。 変化は、温度に関連する短期的なものと、材料の劣化に関連する長期的なものの両方があります。 統計情報に基づいて、LDPCアルゴリズムは上記の理由でエラーを最小限に抑えるのに役立ちます。
このテクノロジーの階層化により、TLCテクノロジーの欠点のほとんどを補うことができ、費用対効果が高まります。 TLC対応SSDの最大の未解決問題は、記録セルの寿命が短いことです。 長所と短所を考慮すると、このようなディスクは、頻繁にアクセスされ、特別な変更を受けない情報にこのタイプのメモリを使用することを消費者から強く要求されています。
予測可能な将来のストレージの見通し
現時点では、フラッシュメモリとハードドライブの組み合わせに対する潜在的な競合他社を見つけることは困難です。 さらに、この競合他社を見つけることを目的とした真剣な作業も見えません。 記憶媒体の市場には非常に大きな競争があり、機器メーカーは最低限のマージンで作業する必要がありますが、膨大な資金を割り当てて情報を保存する根本的に新しい方法を開発することは許されません。 すべての科学の進歩は、よりローカルなタスクに向けられています-既存のソリューションの近代化は、結果として、近い将来のデータキャリアの革命について話す必要はありません。
明らかに、技術の進歩は止まっておらず、もちろん、既存のものよりも本質的に優れたデータストレージテクノロジーが至る所に導入される日が来るのを楽しみにしています。 それは、相転移を使用したホログラフィックまたはポリマーメモリでしょうか、それともFeRAMベースのサンプルでしょうか。 これが次の10年の全体の見通しであることは明らかです。なぜなら、最も成功した開発の出現からでも、店頭に誇らしげに登場するまでに少なくとも数年かかることを忘れてはならないからです。 したがって、この間ずっと、すでに馴染みのあるソリューションを観察します。
業界全体が10年後にどこにいるかを断言することは、絶対に確実なことではありませんが、非常に活発な時期です。 同時に、過去数十年に基づいて、完全な自信を持って何かを予測することができます。 革命の有無にかかわらず、データキャリアの未来は、より速く、より安く、より安全に、より大容量で、私たちがこのようにとられる場所であるという単一の鍵で動きます。