喜欢跑步或者经常看马拉松等比赛的读者知道，当选手经过专业训练成绩突飞猛进后，就会有一段时间停滞不前。这个阻碍可能是物理的、心理的或是技术的障碍，只有突破这个“壁垒”，才能成为更好的自己。
对于一家企业来说，紧跟时代步伐、拥抱新技术，或许并不是最困难的。真正的挑战在于，当自身已经处于领先地位，能够从目前的市场格局中受益，这个时候企业是否会依然勇敢创新，去改变行业发展格局，做这个领域的“破壁者”呢？
在数据存储行业，希捷就是一个不断推动硬盘市场前行的“破壁者”。
温彻斯特硬盘ST-506
比如1980年成立后希捷推出了第一款5.25英寸的微型温彻斯特硬盘ST-506，是首款面向个人用户的硬盘产品，极大程度上推动了个人电脑的发展；1992年希捷给硬盘带来划时代的一笔，推出了世界首款7200转硬盘，容量达到2.1GB，直到现在不管硬盘容量发生多大的变化，7200转硬盘都还是民用硬盘最常用的规格；在2004年全球硬盘市场不景气的情况之下，希捷突然在全球范围内对其桌面级硬盘及笔记本用硬盘施行长达五年售后服务，这在当年是很具有开创意义的，到如今，希捷的质保方式和服务也依旧是几大硬盘厂商中最好的……
可以说，希捷在多个方面，为整个存储行业树立了标杆，减少了创新阻力，避免走弯路，引发其他硬盘厂商纷纷效仿，是数据存储行业名副其实的“破壁者”。
随着AI时代加速到来，几乎对所有软硬件都有了新的要求，存储自然也不例外。以ChatGPT为代表大模型等应用需求，在带动算力需求爆发的同时，也带来了用于大模型训练与大模型推理的海量大数据的需求。但市场上很多人甚至一些硬盘厂商也对机械硬盘未来产生了怀疑，但希捷并没有迟疑，继续在硬盘市场上“破壁”。
为AI时代的存储“破壁”，塑造AI时代存储未来，希捷并不是说说而已，而是切实付诸行动。
在9月3日举办的2024开放数据中心（ODCC）大会上，希捷为AI时代的存储客户带来了银河Exos系列机械硬盘、希捷雷霆Nytro系列大容量企业级固态硬盘，以及Mozaic 3+（魔彩盒3+）平台等产品和存储解决方案。希捷中国区产品部总监刘嘉先生更是以“塑造AI存储的未来”为主题进行了演讲，分享了希捷如何在AI时代打造坚实的数据基础设施，为人工智能营造适宜的土壤，推动存储行业的发展。
希捷中国区产品部总监刘嘉
会后，笔者有幸采访到了刘嘉先生，也从刘嘉先生的讲述中，了解了一些希捷在AI时代用来“破壁”的“武器”。
01 直面挑战，
AI时代存储破壁需要面临哪些挑战？
“破壁者”存在的意义，是引领行业发展，帮助后面的选手破除行业发展屏障，引领创新方向，增强对新品类的信心和动力。
存储行业目前就需要这样的“破壁者”。
目前，随着人工智能(AI)技术的飞速发展，数据量正以前所未有的速度增长。据IDC研究预测，到2028年，全球将产生高达393.9ZB的数据，其中生成性AI技术在未来4年内产生的数据将占据约四分之一，即100ZB的庞大体量。这些数据不仅涵盖文本，更包括丰富的视频和图像，是AI不断进化的基石。因此，存储也要跟上进化。
但要在AI时代对存储破壁，首先要解决一些长期存在的现实障碍。
具体来说，硬盘市场的挑战有二：
一是单碟片存储密度达到极限。
过去一年生成式AI技术的爆发，数据增长更加激进。数据爆炸性增长，带来更快的人工智能产品化、新的收益机会以及更丰富的客户洞察的机遇的同时，也带来了包括数据中心的存储空间的挑战。但传统的机械硬盘都是采用磁记录技术，单碟片容量想要从2TB升级到3TB或升级到4TB，用普通的能量辅助已经很难做到。
二是TCO成为用户关注的核心指标。
AI提供了算力需求，同时也让智算中心的能耗达到了历史高点，因此国家也对数据中心的能耗有了进一步的要求，在2022年工信部等多个部分联合发布的 《数据中心绿色低碳发展专项行动计划》中强调，新建大型、超大型数据中心的电能使用效率值达到1.4以下，高能耗老旧设备基本淘汰。
而且随着智算中心的建设完毕，会有更多的预算放在磁盘上，目前来看固态硬盘和机械硬盘的溢价率或单TB的价格比都在增大。随着GPU、液冷等硬件成本增加，用来存储大量数据时客户会更加注重TCO优势。
刘嘉在采访时也表示：“在人工智能时代，数据比以往任何时候都更具价值。企业面临着如何有效扩展存储基础架构、如何针对TCO和可持续发展目标进行优化的挑战。”
面对这些挑战，实际上，近年来已经有厂商逐渐放缓了机械硬盘的探索和创新速度，甚至有的厂商开始寻求转型到SSD市场寻求新的增长点。
但希捷，一直顶在行业破壁的最前端，引领存储行业的创新。
02 突破工程极限 希捷为硬盘行业注入创新活力
我们都知道，提升硬盘容量有两个主要方法，一个是增加更多碟片，一个是增加单碟片密度。
但是增加更多碟片意味着额外的盘片、磁头和电子器件以及更高的购置成本、功耗和碳排。打个比方，希捷的24TB硬盘是10个碟片和20个磁头设计，这个是目前硬盘主流的领先水平。如果增加1个碟片，从10碟到11碟，那么在增加了1个碟片的同时还要增加2个磁头，功耗增加，成本也要增加，而且碟片的厚度要进一步做薄了才行，这对硬盘的稳定性、可靠性等都会带来影响。
刘嘉介绍说，希捷给出的方法是利用创新技术，增加单碟片密度，这样不仅能够兼顾容量扩展、总体拥有成本优化，以及可持续性等多种优势。而支持希捷给出这样答案的秘诀就是其从2001年就开始研发的HAMR（热辅助磁记录）技术。
简单来说，HAMR在磁盘上使用了一种新型介质磁性技术，使硬盘能在相同的硬盘空间中存储更多的数据。该技术通过用激光短暂加热盘片的一小部分，以极高的准确性翻转磁性极性来精确写入数据。通过HAMR，数据比特会变得更小、排布得更密集，同时保持磁性和热稳定性，从而提升碟片的“面密度”，并最终增加磁盘的整体容量。
由于HAMR使面密度变得更高，因此单个硬盘的容量也会变多，这意味着数据中心在使用相同数量的硬盘的情况下可以拥有更高的容量，实现更高的TCO效率，并减少与存储相关的成本。以目前数据中心普遍使用的16TB硬盘为例，当这些硬盘升级到采用HAMR技术的HDD硬盘后，可以实现接近2：1的电源和空间节省。
如今HAMR技术也很好的应用在最新的Mozaic 3+（魔彩盒3+）平台上。借助HAMR技术，希捷的单碟片容量已经达到3TB，旗舰企业级希捷银河Exos产品的容量更是达到了30TB。并且，更令人期待的是，希捷将在未来几年内将实现单碟片4TB+以及5TB+的容量。不得不感叹一句，希捷在硬盘面密度方面的创新（增加每碟片上可存储的数据）解决了行业共同面临的痛点，实现了更可持续、成本效益更高的解决方案。
值得注意的是，利用Mozaic 3+不仅能够提升磁盘容量，还降低了总拥有成本，相对于10TB PMR硬盘，7碟片硬盘的最大运行功率0.84瓦/TB，从10TB容量升级到30TB的Mozaic 3+（魔彩盒3+）产品，最大运行功率实现了0.32瓦/TB，每TB功耗降低60%，每TB减少了70%的碳排放，使数据中心能够显著降低存储采购和运营成本。供应链中的产品运输，HAMR硬盘降低了每TB容量所对应的重量，相应也降低了供应链的运输成本。
可以说，借助Mozaic 3+（魔彩盒3+）不但可以提升数据中心的存储磁盘容量，还可以帮助客户实现可持续发展目标，解决了阻碍存储磁盘发展的两大难题。
03 工程技术全面创新
构建希捷核心竞争力
Mozaic 3+（魔彩盒3+）平台等引领业界的企业级数据存储解决方案，适配数据中心在扩容、工作负载、总体拥有成本以及可持续发展等多个层面的需求。但Mozaic 3+（魔彩盒3+）不仅只有HAMR技术，它是来自若干个新技术加成的结果。
刘嘉表示，硬盘技术进步最有意义的衡量标准就是面密度创新，Mozaic 3+（魔彩盒3+）平台里面的所有材料和记录技术都实现了全面创新，可以说全新的存储平台。
下面我们就来看看这个平台都借助了哪些“黑科技”：
首先，在Mozaic 3+（魔彩盒3+）平台中，开创性地使用了铁-铂超晶格结构作为介质合金。超晶格铁铂合金材料，能让数据写入更加精确，并实现了更高的位稳定性，让数据存储的更可靠。
这是因为，在高密度记录的物理学原理要求在纳米级基础上实现更小介质的颗粒尺寸，但颗粒越小，稳定性越差，传统合金无法提供足够的磁性稳定性。而超晶格铁铂合金具有更小的晶粒尺寸，并且在室温水平下具有高磁矫顽力，对磁极方向变化的抵抗力更强。
其次，为了配合更加稳定和牢固的超晶格铂合金介质，产品设计了一个革命性的写入器，这是一个微型化和精密工程的奇迹，也是希捷独有的HAMR技术的呈现。这项技术的背后是纳米光子激光器，它在介质表面产生一个微小的热点，以便可靠地写入数据。希捷将纳米光子激光器垂直集成到了等离子写入器子系统中。
第三，还有与等离子写入器一起进化的第7代自旋电子读取器。更小的写入数据颗粒只有在能够被读取时才能发挥作用，该读取器与等离子写入器的子组件一起集成，也需要不断进化。Mozaic 3+（魔彩盒3+）采用了量子技术，该读取器是世界上最小、最灵敏的磁场读取传感器之一。
最后，为了高效地协调所有这些技术，希捷使用的集成控制器是一款完全由公司内部开发的片上系统——12nm集成控制器。相较于之前的解决方案，这种专用集成电路实现了高达3倍的性能提升。
刘嘉介绍说，目前基于“Mozaic 3+（魔彩盒3+）平台的希捷银河Exos 30TB+硬盘已经开始面向部分云计算用户供货。除了数据中心，Mozaic 3+（魔彩盒3+）存储技术还将支持更加广泛的应用，包括企业级、边缘、NAS以及视频图像应用（VIA）市场。
04 面向未来希捷会继续“破壁”
当然，除了增加硬盘的容量，希捷也在一直通过其它创新来提升硬盘的性能。
过去几年里，希捷一直在通过MACH.2（双磁臂技术）来提高硬盘的性能，该技术包含两个同时传输数据的独立执行器，两个磁臂可以在同一硬盘中独立工作，且IO操作是并行的，因此性能翻倍。在硬盘中，上半部分的读写磁头由一个磁臂驱动，而下半部分由另一个磁臂来主导，每个磁臂负责硬盘总容量的一半。一块硬盘，两倍的IOPS，解决了IOPS/TB的挑战。
借助MACH.2技术，超大型规模数据中心无需牺牲容量或总体拥有成本 (TCO)，即可获得大幅效能提升。目前第二代MACH.2支持的硬盘容量已经从14TB升级为18TB，这一产品的全球销量已达到百万级，并已广泛应用在服务器、CDN、大数据等领域，随着AIGC的进一步发展，采用MACH.2的HAMR产品将会拥有更广阔的舞台。
面对来自固态硬盘的冲击，刘嘉表示希捷并不担心，目前企业中有90%的数据放在企业级硬盘和云上面。希捷关注现有90%用户的这部分市场，会继续把这块市场做好。希捷会从两方面入手，一个是尽量把容量做大，满足生成式AI生成数据的要求。另一个尽量把功耗做低，提升每TB的性能，满足客户需求。
同时，刘嘉认为从目前市场来看，在闪存盘实现增长的同时，机械硬盘也保持很好的增长，两者在很长时间内都会保持协同发展的态势。
这一观点从第三方机构的预测数据上也有所体现，在未来5年，固态硬盘每年年复合增长率在30%左右，大容量机械硬盘的增长率也是在25%-30%。对很多大规模数据中心用户看来，技术更加成熟且可靠性更高的机械硬盘，在数据留存时间、数据恢复以及成本方面的优势依然很大。
总体而言，随着“人工智能”到来，数据存储的需求将会迎来爆炸性增长，如何将海量数据存下将是人工智能应用实践的第一步，存储的发展也必须与时俱进。可以预见，高密度、大容量硬盘技术比以往任何时候都重要，希捷并不满足于现状，目前已经在实验室中实现了每盘4TB和5TB的密度，并计划到2028年推出50TB的硬盘。
可以预料，在AI时代加速奔跑的希捷，将一次又一次以创新开路，为存储行业破壁。
END
