Roadmap di storage IEEE: capacità SSD quadrupla alle stelle per HDD e nastri 28 commenti
L’associazione industriale IEEE prevede sotto forma di roadmap il futuro sviluppo dei dispositivi di memorizzazione di massa come NAND, HDD e nastri. Si prevede che la NAND 3D da 8 Tbit sia disponibile già nel 2029. Si prevede che presto le vendite di dischi rigidi aumenteranno nuovamente in modo significativo e lo storage su nastro potrebbe presto immagazzinare 1.500 TB per nastro.
Il rapporto IEEE International Roadmap for Devices and Systems Mass Data Storage esamina le previsioni per le principali categorie di storage per i sistemi informatici. Cosa possiamo aspettarci in termini di sviluppo tecnico negli anni e nei decenni a venire? L’associazione professionale dell‘Istituto degli ingegneri elettrici ed elettronici tenta di fornire risposte a questa domanda sotto forma di tabelle di marcia.
Al rapporto, scritto da Tom Coughlin e Roger Hoyt, hanno contribuito anche rappresentanti di IBM, Kioxia e Western Digital.
Flash NAND da 8 Tbit previsto nel 2029
La memoria flash NAND è diventata negli ultimi anni il dispositivo di archiviazione di massa più importante. Sotto forma di SSD hanno sostituito quasi completamente i dischi rigidi meccanici (HDD) dei PC e si trovano anche negli smartphone, nelle schede di memoria e nelle chiavette USB.
La memoria flash NAND viene prodotta da 10 anni come NAND 3D con strati di celle sovrapposti. Il numero di livelli è stato continuamente aumentato per accogliere ancora più bit nella stessa area. Mentre inizialmente esistevano 32 layer per i chip MLC con 128 GB di capacità di storage, oggi il settore ha raggiunto oltre 200 layer per i chip TLC con 1 Tbit di volume di storage.
L’aumento della densità superficiale ha ridotto il costo per bit. Ma impilare sempre più livelli rende la produzione complessa. Sono necessari sempre più processi lavorativi, quindi i risparmi sui costi diventano sempre più piccoli. I produttori sono quindi alla ricerca di altri modi per aumentare ulteriormente le capacità di stoccaggio. Ciò include la misura di accogliere più bit per cella di memoria. La TLC a 3 bit è attualmente lo standard comune. Tuttavia, il QLC a 4 bit sta diventando sempre più diffuso e il PLC a 5 bit per cella funziona già almeno come prototipo.
Roadmap IEEE per flash NAND fino al 2029 (Immagine: IEEE)
Kioxia e Western Digital hanno raggiunto la più alta capacità di archiviazione fino ad oggi, 2 Tbit, con il loro BiCS8 QLC Flash, che la tabella di marcia IEEE ancora omette. L’associazione prevede i primi chip NAND da 4 Tbit nel 2027 ed entro il 2029 arriveranno a 8 Tbit, il che quadruplicherebbe lo status quo. Almeno in teoria sarebbero possibili SSD M.2 fino a 32 TB invece dei precedenti 8 TB. Tuttavia, poiché il flash NAND è costoso in queste dimensioni, i produttori probabilmente ne utilizzeranno inizialmente meno per i loro prodotti di consumo.
Tuttavia, qui non viene fatta alcuna previsione sul costo della memoria flash NAND per terabyte tra cinque anni. Si prevede che il numero di strati di celle aumenterà fino a oltre 500 a partire dal 2027. Alcuni anni fa, Samsung osò stimare che entro il 2030 sarebbero stati possibili più di 1.000 strati.
I dischi rigidi vivranno un vero boom
Vengono venduti sempre meno dischi rigidi. Nel 2022, nel mondo sono state vendute solo 166 milioni di unità, rispetto agli oltre 500 milioni di dieci anni prima. Sebbene la capacità di archiviazione su disco sia aumentata in modo significativo in questo periodo, la necessità di questo tipo di archiviazione di massa continua a diminuire. I dischi rigidi non svolgono più un ruolo nei desktop e nei laptop. I dischi rigidi sono ancora molto richiesti nei server di archiviazione solo per il loro prezzo imbattibile per terabyte. E nuove applicazioni che richiedono elevati requisiti di spazio di archiviazione, come i programmi di intelligenza artificiale, potrebbero persino rilanciare le vendite di dischi rigidi meccanici negli anni a venire.
Entro il 2028, la roadmap IEEE prevede che saranno venduti per la prima volta oltre 200 milioni di dischi rigidi. Il formato da 2,5 pollici, che attualmente si trova solo nei dischi rigidi esterni, scomparirà. Durante questo periodo sono previsti fino a 60 TB per unità e costi fino a 3,5 dollari per terabyte.
Roadmap IEEE per unità disco rigido (HDD) (Immagine: IEEE)
Entro il 2037, secondo previsioni molto ambiziose e quindi potenzialmente approssimative, le vendite di dischi rigidi dovrebbero raggiungere nuovamente più di 350 milioni di unità all’anno. Successivamente, si prevede che i dischi rigidi da 3,5 pollici offriranno fino a 100 TB di volume di archiviazione per meno di $ 200 ciascuno. Attualmente paghi oltre $ 500 per i dischi rigidi da 24 TB. I dischi rigidi da 30 TB non sono ancora venduti al pubblico, ma sono tecnicamente fattibili.
Mentre tecnologie come HAMR e MAMR continueranno ad aumentare la densità dell’area e quindi la capacità di archiviazione dei dischi magnetici, le previsioni di aumento delle prestazioni fanno riflettere. Ciò significa che nei prossimi decenni cambierà poco. L’accesso ai dati rimane significativamente più lento rispetto agli SSD. Grazie alla tecnologia multi-attore sono possibili portate almeno doppie.
Roadmap per lo storage su nastro
L’IEEE conferma inoltre che lo storage su nastro ha una lunga durata. Un nuovo record di vendite è stato raggiunto solo pochi anni fa.
Si prevede che la capacità di archiviazione massima, attualmente di circa 45 TB (compressa), con LTO-9 raggiungerà più di 300 TB entro il 2031. Entro il 2037 si prevedono addirittura nastri da 1.550 TB o 1,55 petabyte.
Roadmap IEEE per lo storage su nastro (Immagine: IEEE)
È una buona idea dare un’occhiata alla roadmap del programma LTO regolarmente aggiornata. Ciò fornisce fino a 576 TB non compressi e fino a 1.440 TB di dati compressi per la generazione LTO-14, ma non fornisce informazioni sulla tempistica.
Roadmap LTO 2022 (Immagine: Programma LTO)
Roadmap per i dischi ottici
Anche la memorizzazione ottica dei dati sotto forma di disco non è obsoleta. L’IEEE non prevede tuttavia alcun ulteriore sviluppo per lo standard Blu-ray. Circa 200 GB di capacità di archiviazione con espansione BDXL sono il limite della gamma. Nei soliti negozi sono arrivati solo i modelli fino a 128 GB.
Secondo le previsioni, l’Archival Disc, sviluppato da Sony e Panasonic, nei prossimi anni raggiungerà una capacità di memorizzazione di 1 TB e raddoppierà la velocità massima di trasferimento dati portandola a 750 MB/s essere superiore a BDXL sotto tutti gli aspetti importanti.
Roadmap IEEE per supporti dati ottici (Immagine: IEEE)
Si suppone che il DataFilm Disc (DFD) della startup Folio Photonics sia ancora più economico per terabyte. Si tratta di una nuova tecnologia di archiviazione a lungo termine che, secondo i piani attuali, verrà utilizzata commercialmente solo a partire dal 2026. Inizialmente viene salvato da 500 GB a 1 TB di dati su 16 livelli. Entro il 2037, si prevede che 64 livelli con una maggiore densità di dati consentiranno un DFD di 64 TB.
Il costo per terabyte è attualmente stimato a 3 dollari. Man mano che il processo procede, si prevede che il prezzo per terabyte scenderà a meno di 1 dollaro. Tuttavia, i costi di una formazione adeguata rimangono elevati.
Argomenti: Archiviazione su nastro NAND 3D Dischi rigidi Archiviazione flash HAMR MAMR Supporti di archiviazione ottici Tecnologie di archiviazione Archiviazione SSD Fonte: IEEE (PDF)
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