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ストレージ

HDD故障の最たる原因は高温ではなく、高湿度によるコントローラーの故障 89

ストーリー by hylom
シリカゲルを入れてみよう 部門より

ハードディスク故障に大きな影響を与える要因は温度ではなく、湿度であるという話が出ている(ZDNet Japan)。

ラトガース大学の研究グループが、世界9か所のMicrosoftのデータセンターを対象に調査した結果分かったもので、相対湿度が高いとコントローラやアダプタの異常によってディスクの故障が発生するという。

論文では、「低温低湿」環境と「高温多湿」環境で比較するとディスクの年間故障率があまり変わらないが、「高温低湿」環境と「高温多湿」環境で比較すると高温多湿環境のほうが故障率が大きく増えるというデータも示されている。また、高温多湿環境ではATAインターフェイス部分でのエラーが大きく増える傾向もあるようだ。

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  • 多湿では壊れる (スコア:5, 参考になる)

    by wakatonoo2 (30019) on 2016年03月14日 18時50分 (#2980547) 日記

    まず「低温低湿」環境と「高温多湿」環境で比較ってのがちょっと変な気がします。

    ただ、多湿で故障するのは一般的な話しです。
    下記文献のように内部で使用するアルミの腐食による故障は、湿度比の4.5乗に比例するんだから
    アレニウスの式、温度+10℃で故障率2倍よりかなり高いので当たり前のような気がします。

    光・マイクロ波半導体 品質/信頼性ハンドブック 故障モードとメカニズム [renesas.com]によれば、

    (2)アルミ腐食のメカニズム
    アルミ(AI)は,電気化学のイオン化傾向が高く,非常に腐食しやすい金属です。この電気化学
    反応は,印加するバイアスの影響を受けるため,バイアス値が増大するにつれて腐食も大きくなり,
    印加するバイアスの極性により腐食のモードが異なります。これは,バイアス印加により発生する
    電界により,引き寄せられて反応するイオンが異なるためです。

    アルミ腐食に対する活性化エネルギーは,ばらつきがあり,0.5~1.0 eV程度が報告されています。
    1つの目安として,実使用環境を25℃,55%RH,活性化エネルギーを0.5 eV,湿度加速を
    湿度比の4.5乗に比例すると仮定すると,表3-2に示す値となります。85℃,85%RH試験の
    加速係数は100倍以上になります。すなわち,実使用10年は,85℃,85%RHで1000時間試験
    を実施することで確認できます。

    (4)耐湿性対策
    耐湿性の改善は,
    ① チップ表面のパッシベーション膜(保護膜)
    ② 樹脂の低吸湿化,密着性向上
    の2面から進めてきました。
    ①に関しては,10年以上前に,パッシベーション膜がSiO2膜から,緻密で耐湿性の高いSiN膜へ
    改善されました。しかしながら,SiN膜化は,耐湿性は上がるものの,アルミ配線やウエハ自体に
    応力がかかるという問題があります。現在,通常のプラズマSiO2膜よりも透水性の低いSiO2膜の開
    発が進んでいます。
    ②に関しては,表3-3に示すように低吸湿樹脂の導入により,1桁以上寿命が改善しました。

    他にもフォトカプラ・LEDなど光半導体は、部品の密閉が甘いと加湿状態
    部品内部のアルミの酸化から輝度劣化し、CTRが急激に落ちてまともに
    動作しなりがちなので、可能ならCTRの下限に安全率4~5程度かけて設計したりします。
    たまに回収騒ぎになるので自衛自衛。。

    あとは、湿度+塩水で薄膜抵抗の電食破壊で抵抗値狂ってしまうので、
    梅雨の季節の海の近くに置いた装置が、抵抗故障で火を噴いたりとか。
    湿度による故障には事欠きませんね。
    まあ、HDDに薄膜(低ノイズ・高価)なんて使わないでしょうけれど。

    • by saratoga (23467) on 2016年03月14日 22時50分 (#2980671) 日記

      低温低湿での故障率を下げようという話なら分かるけど、湿度が高いと壊れやすいって言われても、ねぇ、って感想。
      あと、もう少し詳しく見ると、一番やばいのは結露。高湿状態で温度が安定してなくて、というのもあるんじゃないかな。つまり平均値としての温度・湿度だけではHDDにとっての環境要因を正しく捉えていないのではないかと。

      親コメント
      • by Anonymous Coward on 2016年03月15日 3時59分 (#2980722)

        冷蔵庫とかクーラーとか、ああいう系統の冷却装置(=ヒートポンプ)を使えば自然と低湿になるし、温度は完全にコントロールできるから低温低湿になる。問題は水冷や空冷で十分に冷やしきれない場合。この研究が言ってるのは、「たとえ高温でも湿度が低ければ大した問題にはならない」及び「たとえ故障率が上がっても水冷・空冷の方が経済的」だから、要するに「温度は気にする必要がない」ってこと。

        もちろん、全く冷却しなければ目に見えて故障するだろうけど、そういうことじゃなくて、冷却方法が外気の送風だけ(今のトレンド。GoogleやMSも採用)の場合、ヒートポンプ系のきっちりした冷却に比べて確かに故障率が高くなるが、それは外気に含まれる湿気が原因で、冷却性能が低い(=温度があまり下がらない)のは、湿度を下げにくいことに比べれば大したことがない、ということ。具体的に言うと、冷却装置で低温低湿にした場合にくらべ、水冷で高温低湿(外気を入れずに水の管との接触で冷やす)にすれば5割増し、空冷(涼しい外気を入れて、温まった空気を外に捨てる)で高温高湿にすれば最大3倍程度の故障率になる。でも、壊れた部分を取り換える方が冷房の電気代よりは格段に安いから、データセンターは全部空冷でいい、という結論。

        ちなみにここで言ってる空冷は

        4. コストのかからない冷却手段を活用する

        「コストのかからない冷却手段」とは、大型の空調装置や冷房を使わずにデータ センターから熱を取ることです。たとえば、外部の冷気、水の気化、蓄熱体など、自然環境を使って機器を冷却できます。地域の条件を利用し、すべてのデータ センターでコストのかからない冷却手段を活用しています。機械的な冷房装置を使う必要をなくすことは、省エネとコスト削減を実現する最大のチャンスです。

        のこと。
        https://www.google.com/intl/ja_ALL/green/efficiency/datacenters/ [google.com]

        親コメント
  • by minet (45149) on 2016年03月14日 18時31分 (#2980531) 日記

    「低温低湿」環境と「高温多湿」環境で比較するとディスクの年間故障率があまり変わらない

    「低温低湿」は「高温多湿」並にやばいってこと?
    サーバールームを乾燥さすなら冷却するより保温しろってこと?

    • Re:んんっ? (スコア:5, 参考になる)

      by Anonymous Coward on 2016年03月14日 18時42分 (#2980543)

      記事を見ると、
      「低温低湿」「低温高湿」「高温低湿」が殆ど変わらず、「高温高湿」が故障するとある。
      タレコミの書き間違いであろう。

      親コメント
      • by wakatonoo2 (30019) on 2016年03月14日 19時01分 (#2980551) 日記

        やはりタレコミの書き間違いでしょうね。
        故障の要因として室温よりも湿度の方が重要 [zdnet.com]
        ><図2>HD1(高温・乾燥)、CD3(低温・乾燥)、HH1(高温・多湿)で発生した故障の種類別割合。HH1はコントローラ/接続の不具合の割合がHD1の約2倍になっている。

        HD1=CD3, HD1 * 2 = HH1
        高温・乾燥=低温・乾燥, 高温・多湿は高温・乾燥の2倍なので

        誤:「低温低湿」環境と「高温多湿」環境で比較するとディスクの年間故障率があまり変わらない
        正:「低温低湿」環境と「高温低湿」環境で比較するとディスクの年間故障率があまり変わらない

        親コメント
        • by minet (45149) on 2016年03月14日 19時12分 (#2980556) 日記

          ありがとうございます。やっぱりそうですよね。

          親コメント
          • by Anonymous Coward on 2016年03月14日 20時35分 (#2980599)

            冷房と水冷を比べたとき、水冷の方が初期投資が大きいけど、電気代が安いから10年とかやると元が取れる。水冷の方が故障率も高いから、その分をランニングコストに組み込まないといけないが、それでも水冷の方がわずかに優秀。

            冷房と外気冷却を比べたとき、初期投資もランニングコストも遥かに外気冷却が優れている。外気冷却の方が故障率は200%以上高いが、ランニングコストを比べるとどうということはない。だから、ばんばん壊した方がいいって結論。

            信頼性をとりたい特殊な理由があるなら冷房が一番いい。コストを考えればばんばん壊してもいい大規模データセンターが最強、ってこと。

            親コメント
      • by Anonymous Coward

        あ、これも書き間違いだw
        「低温高湿」はとくに書いてないから。
        「低温低湿」と「高温低湿」が殆ど変わらず、だね。

    • by Anonymous Coward

      ここでいう高温や多湿がどの程度を指しているのかは論文を読まないとわからない。
      まあこの辺のこともメーカーのカタログに載っていたような気はする。

      • by Anonymous Coward

        はっきり書いてないのだけど、
        調査は実際にあるデータセンターのHDD故障率を、
        水辺なら高湿、それ以外は低湿といった基準で、さらにエアコンの調節を加味した条件でチェックしているようだ。
        非現実的な高温高湿環境でチェックしたわけではない。

  • by marute (13883) on 2016年03月14日 19時58分 (#2980579) 日記

    おっしゃ!
    豊田化工株式会社 [toyotakako.com]の株買う!!

  • by Anonymous Coward on 2016年03月14日 18時44分 (#2980544)

    原因「湿度でヘッド固着して回らない」
    対策「通電時にこう手でスナップ効かせて回転補助」

    • by Anonymous Coward on 2016年03月14日 22時21分 (#2980656)

      ヘッドとディスク部分は密封されているんだから、湿度が影響を及ぼすはずがないだろ。

      親コメント
    • by Anonymous Coward

      ヘッド固着って言うより「湿度でプラッタ回すモーターのグリス粘度があがってスピンアップしない」じゃなかったっけ?

    • by Anonymous Coward

      quantumは冬場に固着するイメージだけどw
      そういやぁ、maxterとかsesgateの5インチハードディスクは
      夏前辺りが故障で修理/交換が多くて、当時の技術担当役員が湿気のせいやって言ってたなぁw

      • by Anonymous Coward

        > maxterとかsesgate

        揃ってtypoとか、湿度でのぼせてませんです?

    • by Anonymous Coward

      起動せんし...Quantum!って懐かしすぎ。

  • by Anonymous Coward on 2016年03月14日 19時30分 (#2980568)

    トイレをサーバー室にするのはダメだったのか…
    みんなやってると思うんだけど

    • by Anonymous Coward

      みんなやってるかはしらんけど、
      合理的な理由があるでしょ。

      強力な空調がある。
      人や電子機器がたくさんこもることがなく温度的に安定。

      湿度の問題は、ゼロとはいわんが、些細な違いだと思う。

  • 計算機室は湿度が低いと静電気による故障を嫌って
    ワザと湿度高くしてたなあ。なんか肌寒いけど湿度もあって
    なんか好きじゃ無い雰囲気だったよ

    # 20年以上前だけどね

  • どう?
  • by Anonymous Coward on 2016年03月14日 18時48分 (#2980545)

    湿度100%だったら?しらん。

    • by Anonymous Coward

      風を当てて乾かすのは重要

      HDDの周辺だけ湿度が高いって、どうゆう状況?

      • by Anonymous Coward

        HDDを水冷にしてかつ駄々漏れとか。
        壊れるなw

        でも湿度100%ですでに、たいていの電子機器は結露で壊れると思うんだが。

        • by Anonymous Coward

          とすると梅雨の時期に壊れまくるんだな

          #んなこたあない

  • by Anonymous Coward on 2016年03月14日 19時02分 (#2980552)

    HDDとSSD、どっちのコントローラーが温湿度に脆弱なのか。

    • by Anonymous Coward

      SSDはシーケンシャルRが2GB超えるNVMeな玉を
      パッシブ冷却で使ってるとすぐに壊れるので試してみてください
      私は壊れました (壊しました)

    • by Anonymous Coward

      コントローラーの問題だけなら全く一緒でしょう。

      湿度に、物理駆動部より電子回路が弱いということであれば、
      SSDのほうがより湿度に弱いという結論になる。

      故障率を実際に比べないと意味ないけどね。
      ここではHDDの話しかしてないから。

      • by Anonymous Coward

        ハードディスクの駆動部は密封された箱の中なので空気中の水分の影響は受けないはず。

        • by Anonymous Coward

          完全密閉じゃないよ。気圧調整できる程度の穴は開いているよ。

          • by Anonymous Coward

            と昔か言っていたけど最近はヘリウム封入のがあるので。。。
            飛行機とか大丈夫なの?と思うけど

          • by Anonymous Coward

            ナウでちょべりぐなデータセンターでテスト中のヘリウムガス内臓モデルなら完全密閉ですから湿度とは無関係ですね。

      • by Anonymous Coward

        SSDのコントローラの方が発熱高いから一緒じゃないと思う

  • by Anonymous Coward on 2016年03月14日 19時33分 (#2980571)

    高湿度ってどういう意味?

    • by Anonymous Coward

      湿度が高いって意味。

      多湿って言えという意味ならそのとおりだが、
      それでも多湿度とは言わない。

      • by Anonymous Coward

        多湿度って言いますよ。

        いつから言わなくなったのか知らないけど。

        • by Anonymous Coward

          低湿は、低湿な土地とか窪地で湿度が高いところを指すから、
          高温高湿≒高温多湿≒高温低湿≠高温陰湿≒高温乾燥になると思うのだが

        • by Anonymous Coward

          googleで"高湿度"だと検索結果50万件超えて辞書サイトも出てくる
          "多湿度"だと検索結果約42,400件で中国語サイトも引っかかってくる

          まああまり使われないでしょうね。

  • by Anonymous Coward on 2016年03月14日 20時40分 (#2980601)

    10年以上前から色々(温度、湿度、振動、一定確率)議論されてるけど
    まだ結論が出てないんですかね?
    現代科学も大したことないなぁと思います。

    • by Anonymous Coward

      HDD企業「だって客が対策するようになったら売上下がるもん」

  • by Anonymous Coward on 2016年03月14日 23時00分 (#2980676)

    「低温低湿」環境と「高温多湿」環境で比較するとディスクの年間故障率があまり変わらない。
    HDD内部にある吸湿剤量以上の水分が入ってきて外気と同じ水分量になった時、
    HDDヘッド部分でヘッドディスク間の高圧部分(ヘッドを気圧差で浮上させている)部分で結露がおき、
    その水分によってヘッドディスクがぶつかったり、ヘッド浮上量が不安定になり書き込みエラーが起きる。

    吸湿剤の量はわりとモデルによって違いが大きいのでそこでも不良率差も出る。

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アレゲは一日にしてならず -- アレゲ見習い

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