La trayectoria de los discos duros (HDD) es de más de 60 años y en ella hemos podido ver la transformación desde voluminosos dispositivos de baja capacidad a soluciones de alta densidad a un coste efectivo.
Los primeros HDD, surgidos en la década de 1950, tenían el tamaño de un armario, pesaban casi una tonelada y revolucionaron el procesamiento de datos al permitir un acceso más inmediato a la información a determinados sistemas informáticos y mainframes. Sin embargo, el verdadero triunfo del disco duro comenzó en la década de 1980 con la llegada de los PC.
Discos duros: evolución inicial y estandarización
En los primeros años del PC, las unidades HDD de 5,25 pulgadas apenas ofrecían unos pocos Megabytes (MB) de almacenamiento como los populares modelos de 20MB. En aquel momento, esa capacidad era suficiente debido a la ausencia de interfaces gráficas y contenidos digitales que demandaran más espacio.
Con el paso del tiempo, las capacidades de almacenamiento aumentaron rápidamente hasta alcanzar las centenas de MB, junto con la estandarización de interfaces. El conector Molex se convirtió en el estándar para la alimentación, mientras que Parallel ATA (PATA) y posteriormente Serial ATA (SATA) dominaron la transferencia de datos, reemplazando los antiguos cables planos.
Durante este período, también la industria se consolidó rápidamente. En 1985 había 75 fabricantes de discos duros y más de 200 compañías intentaron producirlos en algún momento. Actualmente quedan tres, ya que la producción solo es rentable a gran escala.
La trayectoria de los discos duros (HDD) es de más de 60 años y en ella hemos podido ver la transformación desde voluminosos dispositivos de baja capacidad a soluciones de alta densidad a un coste efectivo
En paralelo, los factores de forma de los HDD se redujeron de manera constante. Los discos de 3,5 pulgadas se popularizaron a finales de los años 80, adaptándose a las bahías de disquete y convirtiéndose rápidamente en el estándar para servidores y sistemas de almacenamiento, una posición que mantienen hasta hoy. Posteriormente surgieron formatos más pequeños, como los discos de 2,5 pulgadas para portátiles, aunque ahora se encuentran principalmente en unidades externas USB debido al dominio de los SSD en los portátiles.
Aparecieron incluso discos aún más pequeños como los HDD de 1,8 pulgadas (utilizados en el primer iPod en 2001) y los de 1 pulgada (para ranuras CompactFlash en cámaras digitales). A principios de los 2000, algunos teléfonos inteligentes llegaron a incorporar modelos de apenas 0,85 pulgadas con una capacidad de 4GB. Sin embargo, la memoria flash terminó imponiéndose en los dispositivos móviles, marcando un límite inferior para la reducción de tamaño físico de los HDD.
Más capacidad: PMR, helio y tecnología de microondas
El boom de la memoria flash obligó a los discos duros HDD a diferenciarse ofreciendo altas capacidades a bajo coste. Un salto importante se produjo con la grabación magnética perpendicular (PMR) a mediados de los 2000. A diferencia de la grabación longitudinal (LMR), que alineaba los bits horizontalmente, la PMR los organizaba de manera vertical, aumentando de forma considerable la densidad de almacenamiento.
Posteriormente, a mediados de la década de 2010, se logró otro avance al llenar los discos con helio. Este gas inerte y ligero reduce la fricción y la turbulencia en comparación con el aire, lo que permite el uso de discos más delgados y la incorporación de más platos en la misma carcasa. Con nueve discos y PMR, esta innovación permitió la fabricación de unidades de hasta 16TB.
Más recientemente, la grabación magnética asistida por microondas (MAMR) ha surgido como una nueva técnica. Esta tecnología emplea microondas para controlar y enfocar el flujo magnético en el cabezal de escritura, lo que reduce la energía necesaria para magnetizar los bits y posibilita cabezales más pequeños y una escritura más densa.
Toshiba lanzó unidades con una variante denominada MAMR de flujo controlado (FC-MAMR™), que incrementó la capacidad de almacenamiento y mejoró la eficiencia energética. La Serie MG10, presentada en 2022, cuenta con un diseño rellenado con helio de 10 discos capaz de almacenar hasta 22TB manteniendo el formato de 3,5 pulgadas.
El futuro de la tecnología de discos duros
Sobre la base de la tecnología FC-MAMR, Toshiba presentó en 2024 la familia Mx11 de discos duros empresariales con helio. Esta innovación demuestra el potencial para aumentar la capacidad sin incrementar el consumo energético.
La Serie MG11 utiliza grabación magnética convencional (CMR) con FC-MAMR para alcanzar capacidades de hasta 24TB. Por su parte, la Serie MA11 emplea grabación magnética escalonada (SMR), que permite alcanzar capacidades de hasta 28TB. SMR escribe datos en pistas que se solapan parcialmente, incrementando la densidad y la capacidad total de cada disco.
CMR es ideal para servidores empresariales que manejan cargas de trabajo variadas, mientras que la industria se orienta hacia SMR para cargas homogéneas que escriben grandes volúmenes de datos secuenciales, utilizando memorias caché optimizadas para absorber escrituras aleatorias cortas.
La siguiente fase será la grabación magnética asistida por microondas con conmutación (MAS-MAMR), que activará el material de los discos mediante microondas para reducir aún más el consumo de energía y permitir cabezales de escritura más pequeños. Esto requiere nuevos recubrimientos del disco y una conmutación de microondas más precisa.
Combinada con SMR avanzado y discos más delgados (ahora de 0,55 mm, lo que permite 11 discos en una carcasa de 3,5 pulgadas), MAS-MAMR podría elevar la capacidad de los HDD a unos 40TB en los próximos años. De hecho, Toshiba ya ha presentado un prototipo de 11 discos con 31,24TB.
Más adelante, la tecnología de grabación magnética asistida por calor (HAMR) ofrecerá aún mayor potencial. HAMR utiliza un diodo láser para calentar el material magnético hasta su punto de Curie, lo que permite alinear los bits con muy poca energía magnética. Mientras que MAMR incrementa principalmente la densidad lineal, HAMR se centra en aumentar la densidad de las pistas.
La previsión es que HAMR permita unidades de más de 40TB, e incluso de hasta 50TB, en los próximos años, asegurando que los HDD sigan siendo la base del almacenamiento de datos en la era de la información. Sin embargo, HAMR aún debe evolucionar para igualar la fiabilidad y eficiencia de MAMR.
Impulsar la sostenibilidad y la innovación
Con el desmantelamiento a gran escala de las primeras infraestructuras en la nube, se prevé una importante ola de material de HDDs destinado al reciclaje. Los discos duros son relativamente fáciles de reciclar ya que contienen solo dos o tres tipos de metales, a diferencia de otros dispositivos electrónicos que incluyen compuestos complejos y potencialmente tóxicos, como las baterías.
Los proveedores de servicios en la nube ya se están preparando y se espera que los fabricantes de HDD participen activamente en este proceso de reciclaje.
Toshiba reconoce la creciente importancia de la colaboración con clientes y otros fabricantes de componentes (como servidores, software, cables y tarjetas) para construir un ecosistema de almacenamiento sólido. Esta visión se materializa con la inauguración este año del nuevo HDD Innovation Lab en Düsseldorf (Alemania).
Este laboratorio amplía las capacidades de evaluación de HDD de Toshiba para ayudar a clientes y socios a optimizar configuraciones de almacenamiento en aplicaciones como nube, videovigilancia y sistemas NAS. La instalación ofrece una plataforma para pruebas de concepto, benchmarking en diversas arquitecturas y difusión de conocimiento mediante whitepapers e informes técnicos. Además, proporciona unidades de prueba y organiza demostraciones en ferias tecnológicas.
