Dyski z helem sposobem na rosnące zapotrzebowanie na energię?

Rosnąca ilość generowanych danych oraz popularność nowoczesnych technologii takich jak np. AI, sprawiają, że w centrach danych stale rośnie zapotrzebowanie na energię elektryczną – niemiecka organizacja branżowa Bitkom prognozuje, że do 2030 r. owo zapotrzebowanie będzie rosło o 3,5% rocznie. Sprawi to, że operatorzy centrów danych będzie intensywnie poszukiwali rozwiązań, które zapewnią niezawodne przechowywanie danych przy jednoczesnym niższym zużyciu energii. Takim rozwiązaniem będą dyski wykorzystujące hel.

Na pierwszy rzut oka dysk z helem – taki jak np. modele HelioSeal® od Western Digital – jest właściwie identyczny, jak standardowy, wykorzystujący powietrze. Główna równica znajduje się we wnętrzu urządzenia – dysk jest bowiem hermetycznie zamknięty i wypełniony nie powietrzem, lecz właśnie helem.
Ten gaz szlachetny nadaje się do takich zastosowań z kilku różnych powodów. Po pierwsze, jest znacznie mniej gęsty od powietrza, co znacząco obniża opory podczas obracania się talerzy dysku – pozwala to użyć cieńszych talerzy, co z kolei umożliwia zamontowanie większej ich liczby oraz zredukowanie zżycia energii. Otrzymujemy więc urządzenie, które może pomieścić więcej danych i zużywa mniej energii – przy tych samym formacie i gabarytach zewnętrznych co „zwykły” dysk.

Po drugie, dyski bazujący na helu są podczas pracy o od 4 do 5 stopni chłodniejsze niż te z powietrze – co oznacza, że wykorzystujące je centrum danych nie musi być tak intensywnie chłodzone, co również przekłada się na niższe funkcjonowania (np. zużycie energii na chłodzenie). Niższa temperatura ma również pozytywny wpływ na żywotność urządzeń. Dodatkową korzyścią jest fakt, że takie dyski pracują ciszej – z wpływa pozytywnie na architekturę centrów danych.

Wyższy poziom inżynierii
Stworzenie serii HelioSeal nie było łatwym zadaniem – niezbędne było pokonanie kilku istotnych trudności, przeprowadzenie szeregu eksperymentów… i poniesienie kilku porażek. Dopiero później koncept ten został doprowadzony do perfekcji.

Największym problemem było skuteczne i trwałe zamknięcie helu w obudowie bez konieczności projektowania jej od nowa. Pierwszym krokiem było znalezienie odpowiedniego materiału i wykorzystanie go w obudowie tak, by zapewnić hermetyczne zamknięcie. W pierwszej wersji projektu dyski miały średnio aż 10 potencjalnych otworów technologicznych w różnych miejscach, z których każdy mógł być źródłem potencjalnej nieszczelności. Próby zapewnienia ich pełnej szczelności były nieudane – dopiero przeniesienie wszystkich otworów na jedną stronę i opracowanie specjalnej cienkiej metalowej folii rozwiązało problem.

Kłopotem było również zamknięcie samej obudowy na etapie produkcji – niezbędna była technologia spawania, która nie byłaby zagrożeniem dla komponentów dysku. Rozwiązanie znaleziono w technologii kosmicznej – sięgając po metodę stosowaną przy tworzeniu satelitów (w której do hermetycznego spawania delikatnych urządzeń wykorzystywano laser).

Później znaleźć trzeba było jeszcze metodę doprowadzania do dysku okablowanie odpowiedzialnego za przesyłanie danych i zasilanie – bez umieszczania na obudowie dodatkowych otworów (potencjalnych nieszczelności). Tu rozwiązaniem okazała się technologia wykorzystywana przy produkcji lodówek i chłodni, w których również kluczowe jest zapewnienie pełnej szczelności układu. Pozwoliło na wprowadzenie przewodów do wnętrza dysku bez naruszenia jego hermetyczności.

Dziś Western Digital może pochwalić się latami doświadczenia w tworzeniu i rozwijaniu tej technologii – dość wspomnieć, że pierwsze dyski HelioSeal® HDD trafiły na rynek w 2013 r., a obecnie wykorzystywana jest już ósma ich generacja. Największe dostępne urządzenia z tej rodziny oferują pojemność do 22 TB (CMR) lub 26 TB (SMR).