今年9月，西部數據推出了全新的OptiNAND技術，利用協力效應革新了磁盤架構設計，成功在同一個設備中深度整合HDD技術和閃存技術。本月23日，首批搭載OptiNAND技術的產品——20TB Ultrastar DC HC560 CMR HDD正式發布。
西部數據公司HDD業務部高級副總裁Ravi Pendekanti表示，如今，一些領先的科技應用和新興數字化產業，如人工智能、機器學習、區塊鏈、5G、物聯網、智慧視頻等，時刻都在產生海量數據。“我們預計，未來5年內數據會呈指數級增長，將超過之前所有數據存儲量的兩倍。”
西部數據公司HDD業務部高級副總裁Ravi Pendekanti
今年9月，西部數據面向全球發布了創新的OptiNAND技術，結合并優化了在閃存和HDD領域的積累，通過協力效應，對磁盤架構設計做出革新，匯聚二者優勢，為客戶帶來開創性的解決方案，幫助客戶應對未來的存儲需求。
據西部數據公司副總裁兼中國區業務總經理劉鋼先生介紹，基于OptiNAND技術的新一代HDD具備更高的容量密度、更優的性能和更高的可靠性，結合西部數據在SSD方面的布局，未來可同時滿足大數據和快數據的需求。
西部數據公司副總裁兼中國區業務總經理劉鋼
稍后的媒體發布會環節中，劉鋼圍繞OptiNAND技術的特點和優勢等方面做了詳細分析，解釋了西部數據看好OptiNAND技術的原因，并強調該技術并非“簡單地用膠水把閃存和HDD粘合在一起，讓SSD作為緩存來使用”。此外，他還強調了中國市場對西部數據的重要意義。
在快速發展的數字化時代，無論是終端、邊緣還是數據中心，它們產生的數據都在快速增長。預計到2025年，從用戶、終端、邊緣、數據中心采集到的數據量將達180 ZB，其中僅中國就產生超過41 ZB以上的數據。與此同時，新生產的設備存儲容量可能只有幾個ZB，未來只有極少部分的數據才能被存儲下來。
值得注意的是，以上還是在HDD和SSD快速增長情況下的表現。單看數據中心對HDD和SSD的需求：到2025年，數據中心SSD CAGR（復合年均增長率）約為43%，HDD CAGR是27%。如果簡單地理解，HDD主要支持大數據的需求，SSD主要支持快數據的需求。這意味著，數據中心用戶對數據容量和快數據存儲的需求非常強烈，存儲產品除了滿足海量數據存儲的基礎要求，還要能支持挖掘數據價值的分析、預測和決策等過程。
西部數據擁有HDD和閃存兩種存儲技術，為了支持SSD的快速增長，其閃存技術也在迅速發展。過去幾年里，西部數據的閃存從48層增長到了112層，今年已經推出了162層。“這是摩爾定律在芯片領域中繼續發揮作用的結果。”劉鋼補充說，在存儲領域，摩爾定律不僅體現在橫向擴展，也體現在縱向堆疊和單元密度擴展。
比如，同一個單位中，通過改變邏輯架構，可以從只能存儲一個字節的SLC，變成兩個字節的MLC、三個字節的TLC、四個字節的QLC，甚至五個字節的PLC。所以，橫向密度擴張、縱向的堆疊，再加上單元密度的擴展，促使閃存的存儲密度在過去幾年里增長了很多倍。這超過了僅由線寬縮小帶來的增長，也超過了僅由堆疊層數的增加帶來的增長。“因為摩爾定律可以在以上三個維度發揮作用，所以我們在半導體存儲上有了更快的進展，這是摩爾定律和建筑架構設計的完美結合。”
也許大家會覺得奇怪，西部數據的BiCS5是112層、BiCS6是162層，之前的產品按照48層、64層、96層的規律來排列，到了BiCS5、BiCS6則打破了這個規律。“這正是我們的優勢所在，不單純在一個維度中來提升技術，不是簡單地做層數堆疊。”劉鋼自豪地表示。
在BiCS5技術中，西部數據僅堆疊112層就達到了128層產品的密度；在BiCS6技術中，只堆疊了162層，而同類產品可能要堆疊176層或196層。其實，更多的堆疊層數會折中存儲的其他性能，用更低的層數來達到同樣的密度會帶來更好的寫性能。具體來看，BiCS5、BiCS6能帶來以下優點——第一，在兩代之間寫性能可提高兩倍；第二，在提高寫性能的同時，反而降低了35%的功耗。
除了同等密度下的堆疊層數更低之外，西部數據也采用了更高效率的電路設計，將驅動電路置于陣列之下，從而節省了外圍面積，可以讓芯片的尺寸更小。這種方式在業內被稱為CMOS-under array (CuA)，CuA可以帶來更高的效率和更好的性能/密度。
即使是同一代閃存，針對不同的應用場景，也會有不同的取舍和優化。西部數據擁有自己的閃存制造工廠，可以根據所生產的閃存顆粒，針對不同應用來優化閃存性能。比如，有的場景需要低功耗，有的需要高性能，有的需要低價格，有的需要耐擦寫次數更強等等，這些性能很難集中體現在一個產品上。
西部數據可按照應用場景的偏好，選擇更優化的性能來滿足不同用戶的需求。比如，有些用戶需要快讀功能，但對擦寫要求不高，注重更低的成本。西部數據可挑選相應的閃存顆粒，配合自控制器和固件（firmware）來做縱向提升。通過優化閃存存儲，在保證很好的讀性能的同時，相應地犧牲一部分擦寫性能，幫助用戶降低部署成本。
今年9月，西部數據于發布了OptiNAND技術，在兩個月之后，又發布了基于OptiNAND技術的20TB Ultrastar DC HC560 CMR HDD。
新的磁盤架構設計主要具備三大優勢——首先，有更大的容量。OptiNAND技術優化了結構，提高了產品的密度、性能及可靠性。新品整體容量為20TB，內部有9張磁碟，單碟片容量達到了2.2TB，改善了相鄰磁道干擾的問題，并提升了存儲密度；其次，更高的整體性能。OptiNAND技術把HDD內部數據放到iNAND閃存上，提高了整體性能，并縮短了延遲。再次，更加安全。在緊急斷電時，能比之前多保留近50倍的用戶數據。
關于保留更多的用戶數據，劉鋼補充說明道：在硬盤系統上由于系統運行環境的原因，有一個很重要的數據損失場景——即“斷電時如何保護數據“。以前的技術是利用磁碟轉動慣性的能量把數據刷寫進去，因為iNAND本身就是非易失性的，在斷電保護時比以前的技術保存更多的用戶數據，大約是之前的50倍。這讓搭載了OptiNAND技術的產品在可靠性上有很大的提升。
在OptiNAND中，iNAND這個角色與HDD的性能相關。“在普通的HDD中，不僅有用戶數據，還有許多運行數據，包括尋道數據、關鍵定位數據等，這些數據原來被存儲HDD的磁碟上，會占用一部分空間，還會降低性能。而在OptiNAND中，這些運行數據被存儲在iNAND上，我們對iNAND做了性能等方面的優化，讓它適應這個特殊的工作場景。所以，在OptiNAND架構設計中，iNAND負責的是與HDD本身的運行深度相關的數據存儲部分，這與把用戶數據放在其中做緩存的做法有很大的不同。“
在產品開發階段，西部數據就已經做了很多測試，一直到現在用戶層面的測試。搭載OptiNAND技術的HDD，對外保留了標準接口，還為以后預留了優化空間。如果用戶的開發能力較強，可對其中的iNAND進一步優化。作為HDD運行系統的一部分，iNAND并不是作為緩存而存在，它存儲著一些關鍵數據，HDD離開它不能很好地運行。
把HDD和iNAND結合在一起，不只要提高密度，還要提高性能，增加可靠性。這對涉及到的算法而言，具有較大的挑戰性。不過，用戶無需關心具體的算法。劉鋼透露說，西部數據充分利用了OptiNAND技術，未來將配合SMR（疊瓦式）技術來進一步提高HDD的密度。原來的CMR HDD在16TB時，可通過SMR技術把HDD容量提升至20TB，而這次的新品就是20TB的CMR HDD，后續可通過OptiNAND技術來更好地支持SMR技術。
“全球有超過40%的數據，被存儲在西部數據的產品上，我們在這個領域扮演著極其重要的角色。”劉鋼在新品發布環節透露說，基于OptiNAND技術的新品——20TB Ultrastar DC HC560 CMR HDD，能幫助數據中心企業提高存儲的密度。據悉，新品的單盤容量提升了25%，同等大小尺寸的產品，原來的容量是16TB，現在則達到了20TB。另外，平均每TB的功耗也降低了14%。
根據劉鋼的介紹，新品單盤容量密度的提高，可保證用戶在同等容量的情況下，少部署20%的服務器。“在關鍵部件供應如此緊張的當下，減少20%服務器框架，也為企業降低了供應壓力。如果結合計算CAPEX（資本性支出）和OPEX（企業的管理），用戶的TCO（總擁有成本）能降低16%。僅從16TB遷移到20TB，就能為數據中心用戶帶來上述優勢。“
現在，市場上有越來越多的云原生數據中心，在新一代大容量HDD出現時，它們會在一至兩個季度內，迅速從原來的容量點切換到新的容量點，從而享受新技術帶來的紅利。云原生數據中心的存儲架構非常靈活，可以適應多種的存儲設備的介質分層。越是云原生數據中心，就越能快速切入新一代存儲介質，背后的數據結構和存儲的架構可以很好地適應新技術的更新，而超大容量和密度的HDD尤其適用于數據中心的應用場景。通過觀察之前幾代產品的應用情況可以看出，從14TB到16TB再到18TB的更迭中，云原生的數據中心都能充分抓住這些新技術的紅利，相信明年它們也會快速切換到20TB HDD上。
西部數據在中國已經有許多成功的應用案例，國內的行業客戶、OEM等用戶，也紛紛利用西部數據的高性能或主流SSD，來優化云端的大數據分析、數據庫平臺等的性能。
比如西部數據與聯想、SmartX基于SSD和大容量的HDD，針對金融行業的超融合的應用場景實現了存儲優化，提高金融超融合云的密度和性能；星環科技的大數據分析平臺采用Ultrastar DC SN840高端SSD，還使用了Ultrastar DC SN640做優化的讀寫SSD，從而實現了全閃大數據分析平臺。
總而言之，中國市場是西部數據很重要的市場。對該公司而言，OptiNAND技術有著非常重要的使命，Ravi Pendekanti說：“我們期望通過OptiNAND這個持續演進的技術，為中國的數據產業增長做出貢獻。未來，我們將不斷實踐我們的承諾——持續締造創新、突破技術的界限，推動數據繁榮，為全球帶來先進、高效而可靠的存儲解決方案，全方面滿足各行各業的多樣存儲需求，并攜手合作伙伴與客戶，繼續深耕中國市場，為中國數據存儲的未來和創新賦能。“
最后，劉鋼總結說，西部數據提供的產品背后是從芯片到系統的完整產品線，我們希望可以跟國內生態伙伴一起，為整個存儲市場提供優化的存儲解決方案。當然，只有好的產品也不夠，還需要與合作伙伴一起，讓后者的系統或解決方案、軟件能充分利用新技術，來優化系統和解決方案。
據了解，西部數據在上海浦東有一個開放實驗室，聯合合作伙伴一起做測試和優化。計劃到明年，該公司將推出更多量產的閃存產品和基于OptiNAND技術的大容量、高密度、高性能HDD。
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