Na prvý pohľad sa pevné disky HelioSeal® spoločnosti Western Digital nelíšia od bežných pevných diskov. Z technologického hľadiska je to však majstrovské dielo a súčasne dosiahnutie prvenstva na trhu, ktoré poskytuje dokonalý základ pre veľké dáta a umelú inteligenciu v dátovom centre. Je to vďaka héliu utesnenému v kryte disku.

Potreba rýchlosti

IT veteráni si určite pamätajú, že ešte pred niekoľkými rokmi bola práca s údajmi úplne iná. Pred nástupom analýzy veľkých dátových objemov a využívania umelej inteligencie stačilo mať k dispozícii len časť dostupných údajov v online forme. Oveľa väčšia časť údajov ležala nevyužitá v offline archívoch pozostávajúcich z vymeniteľných médií, ako sú pásky. To sa teraz zásadne zmenilo po tom, ako sa rozpoznala hodnota historických údajov pre analytiku a ich využitie ako východiskového materiálu pre strojové učenie. V dátových centrách došlo k zásadnej zmene prístupu, pretože už nestačí zapisovať archivované údaje na najlacnejšie možné offline médiá, ku ktorým sa pristupovalo len zriedka. Dnes sú archívy „aktívne“ a online údaje sa neustále čítajú a zapisujú do dátových skladov a dátových jazier. V súvislosti s veľkými dátami sa však zvýšila nielen potreba väčšej kapacity. Esom v rukáve je teraz obrovské množstvo údajov online: Ak má umelá inteligencia poskytovať predpovede v reálnom čase, musí byť tiež schopná čo najrýchlejšie získať údaje dostupné v online forme. Tu sa do hry dostáva prvok hélium.

Prečo používať hélium v pevných diskoch?

Väčšina ľudí si pravdepodobne pamätá prvok hélium výhradne z hodín fyziky v škole. Je to druhý najrozšírenejší a druhý najľahší prvok vo vesmíre. Slnko každú sekundu premení 600 miliónov ton vodíka na hélium. Práve vlastnosti tohto prvku viedli k revolučnej myšlienke uzavrieť hélium do pevného disku namiesto vzduchu.

Hélium má sedemkrát menšiu hustotu ako vzduch. Tým sa zásadne zmenia vlastnosti pevného disku. Dôvodom je nízka hustota, ktorá znižuje turbulencie vznikajúce pri otáčaní platní pevných diskov. V porovnaní s bežnou technológiou sa tým znižuje spotreba energie a umožňuje použitie tenších platní. Pri rovnakej veľkosti formátu sa ich kapacita zvyšuje až o 16 percent. Spotreba energie v nenáročnom režime sa znižuje dokonca až o 60 percent.

To však nie je všetko: hélium vyžaduje menej chladenia, pretože tieto disky sú o 4 až 5 °C chladnejšie ako disky plnené vzduchom. To pomáha spoločnostiam znížiť náklady na energiu, na prevádzku a chladenie. Nižšie teploty majú pozitívny vplyv aj na celkovú spoľahlivosť. Okrem toho sú tieto disky aj výrazne ľahšie a tichšie, čo má pozitívny vplyv na architektúru dátového centra.

Hélium v pevnom disku: Najvyššie technické umenie

Používatelia pevných diskov HelioSeal® oceňujú ich vysoký výkon, úspornú a energeticky efektívnu technológiu. Cesta k nemu však bola dlhá a bolo potrebné vyriešiť dlhý zoznam problémov. Spoľahlivé uzavretie hélia v kryte disku a jeho bezproblémová integrácia do typického prostredia dátového centra si vyžadovali značné technické zručnosti. Je to preto, že trvalé a bezpečné uskladnenie hélia v kryte nie je vôbec jednoduché.

Prvé úvahy o výhodách, ktoré by hélium v puzdre pevného disku mohlo priniesť, sa objavili už koncom 90. rokov. Výzvou je trvalo a bezpečne zapuzdriť tento plyn bez toho, aby sa musel dramaticky zmeniť výrobný proces a rozmerový formát.

Pred dosiahnutím cieľa bolo potrebné experimentovať a tiež zlyhať. Prvým krokom bolo ďalšie zvýšenie tesnosti puzdra pevného disku. Keď sa začali prvé experimenty, obal pevného disku mal v priemere desať dier na rôznych miestach. Každý z nich predstavoval potenciálny únik. Spočiatku sa ich snažili utesniť rôznymi materiálmi. Prelom však nastal až vtedy, keď boli všetky otvory umiestnené centrálne na jednej strane: ako druhý centrálny kryt bola vyvinutá tenká kovová fólia.

Našiel sa správny materiál a jeho umiestnenie. Vyskytol sa však ďalší problém. Posledným krokom vo výrobnom procese bolo utesnenie puzdra. Bolo potrebné nájsť techniku zvárania, ktorá by nepoškodila citlivé komponenty vo vnútri plášťa. Spoločnosť Western Digital našla vo vesmírnej technológii presne to, čo hľadala. Pri výrobe satelitov sa mikrovlnné zariadenia niekedy musia hermeticky zvárať pomocou lasera. Teraz už bolo jasné, ako sa musí skriňa skonštruovať a ako sa musí utesniť.

Ďalším krokom bolo nájsť spôsob, ako umiestniť dátové a napájacie vedenia do puzdra bez porušenia tesnenia a vytvorenia nových otvorov. Riešenie prekvapivo spočívalo v položke, ktorá nemusí nevyhnutne patriť do kategórie „high-tech“: išlo o chladničky. Na tento účel sa používali priechodky zo skla na kov, ktoré boli lacné a mohli sa vyrábať v miliónoch kusov.

Koncept bol teda hotový, ale ešte nejaký čas trvalo premyslieť všetky výrobné kroky, navrhnúť stroje a pripraviť sa na spustenie sériovej výroby. To dokazuje, že pevné disky HelioSeal® sú dielom najvyššej technickej zručnosti, od plánovania cez návrh až po výrobu.

Spoločnosť Western Digital má s používaním tejto technológie bohaté skúsenosti. Od roku 2013 sa používa v 8. generácii vysokokapacitných pevných diskov pre podnikové aplikácie – s najvyššími kapacitami až do 22 TB (CMR) a 26 TB (SMR), ktoré sú dnes na trhu k dispozícii.

Uwe Kemmer, riaditeľ EMEA Field Engineering, Western Digital Corporation