Toshiba: l’evoluzione della tecnologia degli HDD

I primi hard disk (HDD) utilizzati dai PC, circa 40 anni fa, erano unità di grandi dimensioni che avevano una capacità di archiviazione di 20MB o anche meno. La tecnologia però si è rapidamente evoluta e la capacità di archiviazione è cresciuta sensibilmente. Oggi gli HDD possono contenere fino a 20TB, una capacità un milione di volte superiore rispetto a quella delle unità usate nei primi PC. Toshiba ripercorre le principali tappe dell’evoluzione tecnologica degli hard disk.

La storia degli hard disk risale agli anni ’50, i drive di quel tempo sfruttavano la stessa tecnologia di base dei modelli odierni – dischi magnetici rotanti tra cui si muovono bracci con testine di lettura/scrittura che magnetizzano o scansionano i bit. Simili a piccoli armadi e con un peso pari quasi a una tonnellata, i primi HDD erano usati in computer dedicati o sistemi mainframe e hanno rivoluzionato l’elaborazione dei dati, rendendo possibile un accesso immediato alle informazioni.

Il successo degli hard disk è iniziato con l’avvento dei PC negli anni ’80. All’epoca le unità avevano un diametro di 5,25 pollici e contenevano solo pochi megabyte ma non era necessario più spazio, perché le applicazioni non avevano interfacce utente grafiche e non bisognava archiviare scansioni di documenti, video digitali o altri dati. Negli anni successivi, la capacità di archiviazione è aumentata fino a raggiungere la tripla cifra di megabyte e le interfacce sono state standardizzate.

“Il successo della nuova tecnologia di archiviazione è stato dimostrato dal fatto che nel 1985 esistevano 75 produttori di hard disk. Nel corso del tempo, oltre 200 aziende hanno cercato di produrre le unità, ma solo tre sono ancora attive oggi. Il consolidamento è iniziato nella seconda metà degli anni ’80, la produzione era economicamente sostenibile solo con grandi quantitativi”, ha dichiarato Rainer W. Kaese, Senior Manager, HDD Business Development di Toshiba Electronics Europe GmbH.

A partire dalla fine degli anni ’80, si diffuse il formato da 3,5 pollici, che è ancora oggi lo standard di riferimento. I produttori hanno però sviluppato anche formati sempre più piccoli, a partire dalle unità da 2,5 pollici per notebook, che oggi si trovano solo nei drive USB esterni, mentre le unità SSD sono più utilizzate nei computer portatili. Sono stati realizzati formati ancora più piccoli, ormai completamente scomparsi dal mercato: ad esempio, all’inizio del millenio esistevano HDD da 1,8 pollici per gli slot PCMCIA dei notebook. Negli anni 2000, anche i player MP3 erano dotati di HDD, un modello con formato da 1,0 pollici e capacità di memorizzazione di 1 Gigabyte.

Dal momento che le flash memory erano costose e le schede di memoria avevano una bassa capienza, sono stati sviluppati anche dischi da 1 pollice che potevano essere inseriti nello slot CompactFlash delle fotocamere digitali. All’inizio del XXI secolo, alcuni smartphone installavano HDD appena più grandi di un pollice, in certi casi anche da 0,85 pollici con 4GB. Le dimensioni non sono state ulteriormente ridotte, visto che le memorie flash sono state preferite agli HDD nei dispositivi mobili.

“L’emergere delle memorie flash ha fatto sì che gli HDD potessero avere successo solo grazie a capacità elevate e costi vantaggiosi. La registrazione magnetica perpendicolare (PMR), un nuovo sistema di registrazione, ha portato a un vero e proprio salto di qualità nella capacità. Fino alla metà degli anni 2000, le unità contenevano solo pochi gigabyte, ma poco dopo hanno superato i 100GB e presto anche 1TB divenne del tutto normale”, ha aggiunto Rainer W. Kaese.

Grazie alla Microwave-Assisted Magnetic Recording (MAMR), negli ultimi anni è stato sviluppato un nuovo metodo di registrazione che utilizza le microonde per controllare e concentrare il flusso magnetico sulla testina di scrittura. Ciò significa che è necessaria meno energia per magnetizzare i bit, in modo che la testina di registrazione possa essere più piccola e scrivere dati più densamente.

Nel 2021 Toshiba ha lanciato un hard disk con una nuova tecnologia MAMR, chiamata Flux-Controlled MAMR (FC-MAMR), che ha aumentato la capacità di archiviazione e migliorato l’efficienza energetica. Sulla base del successo ottenuto, Toshiba ha successivamente presentato la serie MG10, HDD avanzati con design a 10 dischi e riempiti con elio che consentono di memorizzare 20TB, mantenendo il formato da 3,5 pollici. Nella prossima fase di sviluppo, Microwave-Assisted Switching MAMR (MAS-MAMR), le microonde attiveranno il rivestimento dei dischi magnetici per ridurre ancora il consumo di energia e consentire un’ulteriore riduzione delle dimensioni della testina di scrittura. Tuttavia, questo richiederà un nuovo rivestimento per i dischi, a cui i produttori stanno lavorando. Secondo gli esperti, nei prossimi anni la tecnologia MAS-MAMR aumenterà la capacità dei modelli da 3,5 pollici fino a 50TB così gli hard disk continueranno a sostenere il peso dell’archiviazione dei dati nell’era dell’informazione.

“Sembra improbabile che nei prossimi 40 anni si assisterà a un altro salto di capacità come quello da 20MB a 20TB. Se così fosse nel 2040 gli hard disk dovrebbero quindi offrire almeno 20 Exabyte, dieci volte superiore a quella di un moderno data center in cloud. Ma chi possedeva un hard disk da 20MB all’inizio degli anni ’80 probabilmente non avrebbe mai sognato i modelli da 20TB”, ha concluso Rainer W. Kaese.

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