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希捷签约日本昭和电工,80TB HAMR硬盘要来了?

时间:2021-06-15 作者:刘于苇 阅读:
如今常规的PMR-CMR(垂直磁记录技术-常规磁记录)的最高存储密度约为每平方英寸1.14Tb,不引入能量辅助记录很难再大幅度提升。为此,硬盘厂商们开发了HAMR、MAMR(微波辅助磁记录)、ePMR(能量辅助垂直记录)等各种能量辅助磁记录技术……
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近日,希捷与日本昭和电工((Showa Denko K.K./SDK))签订协议,就热辅助磁记录(Heat Assisted Magnetic Recording,HAMR)硬盘碟片技术达成合作。希捷将评估SKD HAMR碟片技术,并在未来共同开发HAMR技术。

HDD不借助辅助记录,容量难再提升

随着数据时代的到来,市场对更大存储容量的无尽渴求正以天文数字般的速度增长。硬盘容量需要不断增加,以满足数据增长的需求,但随着存储密度的提升,用来存储数据的晶粒(crystal grain)已经变得极其微小,很容易磁化,但是单独磁场特性的强度也大大降低,从而导致有害的磁轨间干扰,磁头很难准确读写数据。

如今常规的PMR-CMR​(垂直磁记录技术-常规磁记录)的最高存储密度约为每平方英寸1.14Tb,不引入能量辅助记录很难再大幅度提升。

为此,硬盘厂商们开发了HAMR、MAMR(微波辅助磁记录)、ePMR(能量辅助垂直记录)等各种能量辅助磁记录技术。但是能量辅助写入需要足够高的功率,却又会带来极高的温度,而且随着位密度的增加,颗粒之间的距离也会更接近,最终接近到每个颗粒的磁性都会影响附近颗粒的磁方向。每个颗粒在常温下的稳定性(“热稳定性”)将会成为一个问题;唯一解决方法是使用使颗粒热稳定性更高的新材料制造磁盘片,从而使颗粒不会相互影响。 

这种解决方案行之有效,即使在室温下也能使每个位保持稳定。但它也产生了第二个问题:如何在需要时强迫一个非常稳定的位改变其磁方向?如果颗粒的热稳定性非常高,如何将新数据写入硬盘? 这些问题也是为何大容量硬盘提了这么多年,却迟迟无法商用的根本原因。希捷认为,HAMR技术是未来实现更高容量硬盘的关键技术进步,因为它解决了这两个问题。 西部数据也曾撰文从技术角度分析,为何HAMR硬盘好过MAMR硬盘,点击阅读

希捷在2021年3月公布的产品、技术路线图,可以看到HAMR是远期计划的必备技术,能够使得该公司以每年 20% 的增长速度提升盘片密度。(图自希捷)

HAMR在每块磁盘上使用一种新型的介质磁技术,可使数据位变得比过去更小且密度更高,同时保持磁稳定和热稳定。然后,为了写入新数据,连接到每个记录磁头的小型激光二极管会瞬间加热磁盘上的一个小点,从而使记录磁头每次翻转单个位的磁极性,进而达到写入数据的目的。每个位会在一纳秒内完成加热并冷却,因此HAMR激光器对硬盘温度或整个介质的温度、稳定性或可靠性完全没有影响。 

PMR-CMR 技术的发展过程中,每一次进步带来了 1-2TB 的容量提升。但是有了 HAMR 技术,每一次技术进步的幅度可以达到 4TB、6TB 甚至 10TB。

提升存储密度关键在磁性材料排列

昭和电工是全球最大的硬盘碟片独立生产商,产品以PMR垂直记录、SMR叠瓦式记录为主,也在为东芝供应MAMR碟片,能与希捷联手,自然会大大强化自己在HAMR领域的实力。

昭和电工在HAMR上也投入了十多年,去年2月正式研发出用于HAMR硬盘的玻璃碟片,现已量产。新产品采用了全新的磁性薄膜,晶粒尺寸也大大缩小,从而进一步提升存储密度,号称在未来存储密度可达每平方英寸5-6Tb,3.5寸硬盘封装八张或九张碟片的话总容量可达70-80TB。

昭和电工新碟片的微观俯视图和侧视图

为了构建 9 碟片 40TB 机械硬盘,希捷需要将存储密度提升至 2.6Tb/in2。目前希捷确认,能够实现如此高的存储密度,但并没有公布是在实验室环境还是实际生产中实现的。从路线图中可以看出,希捷 HAMR 技术能够和 MACH·2 双磁臂技术相结合,进一步提升随机存储速率。

目前 PMR 垂直记录技术的盘片使用 CoCrPt–SiO2(钴、铬、铂 - 二氧化硅)纳米磁粉,使用铝合金或者玻璃盘片。而 HAMR 硬盘仅使用玻璃盘片,依靠特殊的磁性颗粒保证更小的精细度,希捷目前采用的是铁 - 铂合金磁粉(L10–FePt)。

(图自希捷)

希捷表示,随着存储密度不断提升,对于磁粉微粒的要求将更高,需要在微观层面使得磁性颗粒排列更加整齐,而不是现有的随机方式。这有望将存储密度提升至 8Tb/in2

(图自希捷)

HAMR是所有机械硬盘厂商未来的方向

去年底,希捷成功交付了全球首批 HAMR 硬盘,最大容量 20TB。

根据合作协议,希捷将会考察、评估昭和电工的HAMR硬盘碟片,如果确认可用,尤其是与自家平台兼容,未来就会正式采购,与自家碟片混合使用。不过根据希捷的Roadmap,50TB的机械硬盘有希望在2026年时造出,并在 2030 年将容量提高至 100TB。

西部数据之前18TB、20TB大容量硬盘多采用ePMR技术,后续也将转向HAMR、MAMR。东芝2020年底的18TB硬盘使用了昭和电工2TB MAMR碟片,未来也会改用HAMR。

责编:Luffy Liu

本文内容参考希捷官网、快科技、驱动之家

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刘于苇
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