Roteiros de armazenamento IEEE: Capacidade quádrupla de SSD para disparar para HDDs e fitas 28 comentários
A associação industrial IEEE previu o desenvolvimento futuro de dispositivos de armazenamento em massa, como NAND, HDD e fita, na forma de roteiros. 3D NAND com 8 Tbits é esperado já em 2029. Espera-se que as vendas de discos rígidos aumentem significativamente novamente em breve e o armazenamento em fita poderá em breve armazenar 1.500 TB por fita.
O relatório IEEE International Roadmap for Devices and Systems Mass Data Storage examina as previsões para as principais categorias de armazenamento para sistemas de computação. O que podemos esperar em termos de desenvolvimento técnico nos próximos anos e décadas? A associação profissional Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos tenta fornecer respostas a esta questão na forma de roteiros.
Representantes da IBM, Kioxia e Western Digital também contribuíram para o relatório, de autoria de Tom Coughlin e Roger Hoyt.
Flash NAND de 8 Tbit esperado em 2029
A memória flash NAND emergiu como o dispositivo de armazenamento em massa mais importante dos últimos anos. Na forma de SSDs, eles substituíram quase completamente os discos rígidos mecânicos (HDD) em PCs e também são encontrados em smartphones, cartões de memória e pendrives.
O flash NAND foi produzido como NAND 3D com camadas de células sobrepostas por 10 anos. O número de camadas tem sido aumentado continuamente para acomodar ainda mais bits na mesma área. Embora inicialmente existissem 32 camadas para chips MLC com 128 GB de capacidade de armazenamento, a indústria já atingiu mais de 200 camadas para chips TLC com 1 Tbit de volume de armazenamento.
O aumento da densidade da superfície reduziu o custo por bit. Mas empilhar cada vez mais níveis torna a produção complexa. São necessários cada vez mais processos de trabalho, pelo que as poupanças de custos tornam-se cada vez menores. Os fabricantes estão, portanto, procurando outras maneiras de aumentar ainda mais as capacidades de armazenamento. Isto inclui a medida de acomodar mais bits por célula de memória. TLC com 3 bits é atualmente o padrão comum. No entanto, o QLC de 4 bits está se tornando cada vez mais difundido e o PLC de 5 bits por célula já está funcionando pelo menos como um protótipo.
Roteiro IEEE para flash NAND até 2029 (Imagem: IEEE)
Kioxia e Western Digital alcançaram a maior capacidade de armazenamento até o momento, 2 Tbits, com seu BiCS8 QLC Flash, que o roteiro do IEEE ainda omite. A associação espera os primeiros chips NAND de 4 Tbit em 2027 e em 2029 haverá 8 Tbit, o que quadruplicaria o status quo. Pelo menos em teoria, seriam possíveis SSDs M.2 com até 32 TB em vez dos 8 TB anteriores. No entanto, como o flash NAND é caro nesses tamanhos, os fabricantes provavelmente usarão menos dele inicialmente em seus produtos de consumo.
No entanto, nenhuma previsão é feita aqui para o custo do flash NAND por terabyte em cinco anos. Espera-se que o número de camadas de células aumente para mais de 500 a partir de 2027. Há alguns anos, a Samsung ousou estimar que mais de 1.000 camadas seriam possíveis até 2030.
Os discos rígidos experimentarão um verdadeiro boom
Cada vez menos discos rígidos são vendidos. Em 2022, apenas 166 milhões de unidades foram vendidas em todo o mundo, em comparação com mais de 500 milhões dez anos antes. Embora a capacidade de armazenamento em disco tenha aumentado significativamente durante este período, a necessidade deste tipo de armazenamento em massa continua a diminuir. Os discos rígidos dificilmente desempenham mais um papel em desktops e laptops. Os discos rígidos ainda são muito procurados em servidores de armazenamento apenas por causa de seu preço imbatível por terabyte. E novas aplicações que exijam elevados requisitos de armazenamento, como programas de IA, poderão até relançar as vendas de discos rígidos mecânicos nos próximos anos.
Até 2028, o roteiro do IEEE prevê que mais de 200 milhões de discos rígidos serão vendidos pela primeira vez. O formato de 2,5 polegadas, que atualmente só é encontrado em discos rígidos externos, desaparecerá então. Esperam-se até 60 TB por unidade e custos tão baixos quanto US$ 3,5 por terabyte durante este período.
Roteiro IEEE para unidades de disco rígido (HDD) (Imagem: IEEE)
Até 2037, de acordo com previsões muito ambiciosas e, portanto, potencialmente aproximadas, as vendas de discos rígidos deverão atingir novamente mais de 350 milhões de unidades por ano. Em seguida, espera-se que os discos rígidos de 3,5 polegadas ofereçam até 100 TB de volume de armazenamento por menos de US$ 200 cada. Atualmente, você paga mais de US$ 500 por discos rígidos de 24 TB. Os discos rígidos de 30 TB ainda não são vendidos publicamente, mas são tecnicamente viáveis.
Embora tecnologias como HAMR e MAMR continuem a aumentar a densidade da área e, portanto, a capacidade de armazenamento em disco magnético, as previsões de aumento de desempenho são preocupantes. Isto significa que pouco mudará aqui nas próximas décadas. O acesso aos dados permanece significativamente mais lento do que com SSDs. Graças à tecnologia multi-ator, são possíveis pelo menos taxas de fluxo duplas.
Roteiro de armazenamento em fita
O IEEE também confirma que o armazenamento em fita tem uma longa vida útil. Um novo recorde de vendas foi alcançado há apenas alguns anos.
A capacidade máxima de armazenamento, atualmente em torno de 45 TB (comprimido), com LTO-9, deverá atingir mais de 300 TB até 2031. Espera-se mesmo fitas de 1.550 TB ou 1,55 petabytes até 2037.
Roteiro IEEE para armazenamento em fita (Imagem: IEEE)
É uma boa ideia dar uma olhada no roteiro do programa LTO atualizado regularmente. Isso fornece até 576 TB não compactados e até 1.440 TB para dados compactados para a geração LTO-14, mas não fornece nenhuma informação de tempo.
Roteiro LTO 2022 (Imagem: Programa LTO)
Roteiro para discos ópticos
O armazenamento óptico de dados em formato de disco também não está obsoleto. No entanto, o IEEE não planeja nenhum desenvolvimento adicional para o padrão Blu-ray. Cerca de 200 GB de capacidade de armazenamento com expansão BDXL é o fim da linha. Apenas os modelos até 128 GB chegaram às lojas habituais.
O Archival Disc, desenvolvido pela Sony e Panasonic, deverá atingir uma capacidade de armazenamento de 1 TB nos próximos anos e dobrar a taxa máxima de transferência de dados para 750 MB/s com um preço mais baixo por terabyte, segundo as previsões. ser superior ao BDXL em todos os aspectos importantes.
Roteiro IEEE para suportes de dados ópticos (Imagem: IEEE)
O DataFilm Disc (DFD) da startup Folio Photonics deve ser ainda mais barato por terabyte. Esta é uma nova tecnologia de arquivamento de longo prazo que, de acordo com os planos atuais, só será utilizada comercialmente a partir de 2026. Inicialmente, é feito backup de 500 GB a 1 TB de dados em 16 camadas. Até 2037, espera-se que 64 camadas com maior densidade de dados permitam um DFD de 64 TB.
O custo por terabyte é atualmente estimado em US$ 3. À medida que o processo avança, espera-se que o preço por terabyte caia para menos de US$ 1. Contudo, os custos de uma formação adequada continuam elevados.
Tópicos: Armazenamento em fita 3D NAND Discos rígidos Armazenamento flash HAMR MAMR Armazenamento óptico Tecnologias de armazenamento de mídia Armazenamento SSD Fonte: IEEE (PDF)
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