Stockage : IBM et Fujifilm placent 580 To sur une bande magnétique

IBM et Fujifilm ont conçu un prototype de cartouche de 580 To. Quels leviers ont-ils exploités ?

Quels leviers de résilience pour le stockage sur bande dans les années 2020 ? L'INSIC (Information Storage Industry Consortium) estime que la clé réside dans l'accroissement de la densité volumique.

L'organisation considère que cette industrie - dont elle promeut les intérêts - n'a pas encore atteint le « plafond de verre » auquel touchent les disques durs. Des chiffres qu'elle fournit en support, on retiendra les suivants :

Entre 2003 et 2009, la densité volumique des disques durs a augmenté en moyenne de 39 % par an. Entre 2009 et 2018, ce taux est passé à 7,6 %, même si on a pu compenser partiellement la baisse en augmentant le nombre de têtes et de plateaux. Les disques PMR (à enregistrement perpendiculaire) de 3,5 pouces offrent aujourd'hui une densité volumique avoisinant 1 Tb/in² (térabits/pouce carré).

Avec le stockage sur bande, la densité volumique actuelle est de l'ordre de 20 Gb/in². L'écart avec les HDD devrait toutefois pouvoir se réduire : la croissance annuelle moyenne de 34 % enregistrée entre 1994 et 2018 demeurerait jusqu'à 2029. Pour atteindre, à cette échéance, environ 300 Gb/in². Avec un gros avantage : la surface exploitable. En l'état, elle est mille fois plus importante dans une cartouche que sur un plateau de disque 3,5 pouces.

Pour accroître la densité volumique, l'INSIC mise, entre autres, sur l'intégration de têtes de lecture issues des disques durs. Elle lorgne aussi un nouveau type de substrat : le ferrite de strontium (SrFe). Cet oxyde stable a la même structure cristalline que le ferrite de baryum (BaFe), actuel standard de l'industrie. Mais il permet de réduire significativement le volume des particules, sans diminuer leur stabilité.

Le strontium, mais pas que

Membres de l'INSIC, IBM et Fujifilm se sont engagés sur cette voie. Ils ont récemment présenté un prototype à 317,3 Gb/in². C'est près de trois fois plus que le dernier record officiel de Big Blue sur du ferrite de baryum (123 Gb/in², annoncé en 2015). Entre-temps, le groupe américain avait annoncé un palier à 203 Gb/in², mais sur la base d'une technologie de pulvérisation comparable à celle des disques durs.

Ce prototype permet d'obtenir des cartouches de 580 To - l'équivalent d'environ 787 000 CD. L'utilisation du SrFe réduit le volume des particules à 950 mm³, contre 1700 mm³ sur les cartouches TS1160 JE.

Ce n'est pas la seule amélioration qui favorise la densité volumique. IBM et Fujifilm ont aussi, par exemple, réduit la rugosité de la couche inférieure de la bande, diminuant ainsi l'espace entre tête et substrat. En revanche, la densité linéaire (exprimée en Gb/pouce), n'a que peu évolué par rapport au prototype de 2015.

Ces optimisations ont impliqué des travaux complémentaires sur la fiabilité et les performances. Notamment :

Rectification de l'angle de la tête d'enregistrement

Refonte du mécanisme d'entraînement de la bande (avec un actionneur au frottement réduit)

Mesure plus précise de l'emplacement de la tête de lecture. En l'occurrence, à 3,2 nm près, soit environ 1,5 fois la taille d'une molécule d'ADN.

En fonction du mécanisme de lecture, le taux d'erreur descend jusqu'à 4,5e^-2. Sachant que le test se fait sur une répétition de séquences binaires pseudo-aléatoires (basée sur le polynôme x⁸ + x⁴ + x³ + x² + 1).

Illustration principale © Kjetil Kolbjornsrud - shutterstock.com

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