HDD直奔100TB磁盤容量,西部數(shù)據(jù)稱將在2032年實現(xiàn)

? ? ? ?西部數(shù)據(jù)作為一家全球知名的硬盤廠商，在儲存技術(shù)方面更是吉利關(guān)注，據(jù)報道，公司已經(jīng)放棄熱輔助磁記錄（簡稱HAMR）技術(shù)，轉(zhuǎn)而開發(fā)微波輔助技術(shù)（簡稱MAMR），旨在2030年左右將磁盤驅(qū)動器容量提升至100 TB水平。

??????? 整個容量提升過程將逐步推進(jìn)，且能夠避免HAMR所面臨的技術(shù)發(fā)展障礙。具體來講，西數(shù)方面將在研發(fā)過程中相繼引入多磁頭制動以及所謂“大馬士革”磁頭結(jié)構(gòu)。目前的垂直磁記錄（簡稱PMR）技術(shù)在磁盤驅(qū)動器的記錄介質(zhì)當(dāng)中使用垂直定向的磁化區(qū)域。假定其中的記錄介質(zhì)擁有均勻的顆粒分布，而磁盤驅(qū)動器中的寫入磁頭則依靠電場使得北極或南極顆粒實現(xiàn)磁化。在寫入完成之后，顆粒將始終保持磁化狀態(tài)，直到接受下一次重新磁化。

　　如果我們縮小顆粒面積以增加碟片密度并借此提升容量，則其穩(wěn)定性將逐步下降，且實際磁性將受到鄰近顆粒以及周遭環(huán)境溫度變化的影響。PMR驅(qū)動器目前每平方英寸能夠提供1 Tbit存儲容量，具體代表包括東芝的1 TB容量單碟MQ04 2.5英寸磁盤驅(qū)動器。然而，這項技術(shù)已經(jīng)不再具備進(jìn)一步升級可能。接下來，磁盤供應(yīng)商需要想辦法在記錄介質(zhì)中保持更為穩(wěn)定的磁化區(qū)域，從而確保在進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入時，各顆粒需要接受更強烈的引導(dǎo)方可改變其磁性——但這顯然會增加數(shù)據(jù)的寫入難度。這時新的解決方案HAMR登場了，其通過對顆粒施加強激光實現(xiàn)加熱，從而令目標(biāo)顆更易改變其磁極屬性。

　　然而，向讀取/寫入磁頭添加激光加熱源會增加產(chǎn)品的制造成本與難度，此外在反復(fù)加熱與冷卻的情況下繼續(xù)保證記錄介質(zhì)可靠性與使用壽命同樣會帶來巨大挑戰(zhàn)。希捷、東芝與西部數(shù)據(jù)都在研究并嘗試開發(fā)HAMR技術(shù)。然而，考慮到相關(guān)解決方案的復(fù)雜性，西部數(shù)據(jù)認(rèn)定MAMR更為實用，而HAMR則將被遭到淘汰。

　　MAMR

　　MAMR采用另一種完全不同的技術(shù)來強制介質(zhì)改變磁極屬性。其采用自旋扭矩振蕩器（簡稱STO）生成微波，并將其添加至寫入磁頭當(dāng)中。在這種情況下，通過以正確頻率施加微波，共振效應(yīng)將能夠改變顆粒的自旋狀態(tài)，從而確保寫入磁頭的電場能夠更輕松地變更介質(zhì)磁性。STO的微波在功能性方面與HAMR激光加熱器一樣，二者皆能夠克服矯頑磁性，但又回避了后者的固有缺陷。西部數(shù)據(jù)方面認(rèn)為，其將能夠隨時間推移利用MAMR技術(shù)實現(xiàn)每平方英寸4 Tbit存儲密度，且存儲密度的復(fù)合年增長率（簡稱CAGR）將達(dá)到15%。

　　“大馬士革”技術(shù)

　　西部數(shù)據(jù)公司在其讀寫磁頭當(dāng)中引入的另一項增量式提升，同樣能夠進(jìn)一步增加STO設(shè)備的存儲容量。而這正是“大馬士革”（Damascene）工藝，其名稱源自十八世紀(jì)之前作為鍛冶工藝代表的大馬士革鋼。西部數(shù)據(jù)公司在說明中對這項技術(shù)作出這樣的描述：“通過沉積并蝕刻磁性與非磁性材料，大馬士革工藝將逐步構(gòu)建并漸縮寫入磁頭的主極與結(jié)構(gòu)。這一過程還將形成一個完整的密閉場，有助于將磁頭對準(zhǔn)需要寫入的目標(biāo)區(qū)域，同時減少對相信磁道的干擾。”如此一來，各磁道將能夠進(jìn)一步進(jìn)行“瘦身”且更緊密地排布起來。這意味著讀取/寫入磁頭必須更為準(zhǔn)確地進(jìn)行磁道定位，而西部數(shù)據(jù)公司也已經(jīng)為此找到了解決方案。

　　多級驅(qū)動

　　各大磁盤驅(qū)動器制造商都在利用多級驅(qū)動器將讀取/寫入磁頭安放在磁盤表面軌道之上，其中讀取/寫入碰頭則被置于驅(qū)動臂的末端?？梢韵胂笠幌?，磁頭類似于手指，而驅(qū)動臂則如同人類的手臂。如果僅依靠肩關(guān)節(jié)進(jìn)行手指引導(dǎo)，那么定位準(zhǔn)確度將較為低下; 但如果添加肘關(guān)節(jié)，定位效果將大幅提升。同樣的，如果增加了手腕、手關(guān)節(jié)最后是指關(guān)節(jié)，那么準(zhǔn)確度將不斷得到改善……說到這里，相信大家已經(jīng)理解了西部數(shù)據(jù)公司的解決思路。西部數(shù)據(jù)方面已經(jīng)將最后一個關(guān)節(jié)安置在更靠近讀取/寫入磁頭的位置，并表示這套多級微型驅(qū)動裝置將能夠更好地實現(xiàn)磁道定位。微型驅(qū)動裝置、更精密的讀取/寫入磁頭（大馬士革工藝）再加上MAMR技術(shù)，意味著西部數(shù)據(jù)能夠較HAMR更快突破每平方英寸4 Tbit存儲密度大關(guān)。該公司表示，MAMR將能夠在2025年之前實現(xiàn)40 TB容量磁盤驅(qū)動器，并在此之后繼續(xù)保持容量提升能力。我們整理出一份表格，其中以2018年作為15 TB驅(qū)動器的誕生起點，而后每年的存儲容量復(fù)合增長率則為15%：

　　由此來看，2032年磁盤驅(qū)動器的容量將達(dá)到106 TB。西部數(shù)據(jù)公司認(rèn)為，MAMR將使得磁盤驅(qū)動器在2030年左右與SSD繼續(xù)保持比較理想的每GB存儲成本優(yōu)勢。

　　即使考慮到QLC閃存，二者的存儲成本也擁有十倍差異。未來競爭如果西部數(shù)據(jù)的選擇是正確的，那么希捷與東芝也將走出HAMR的技術(shù)迷霧。西部將在2019年發(fā)布MAMR驅(qū)動器樣品。假定希捷與東芝至少需要一年才能迎頭趕上，我們可以想象到2020年西部數(shù)據(jù)將擁有每驅(qū)動器2 TB的存儲容量優(yōu)勢。毫無疑問，作為這項技術(shù)的締造者，西數(shù)將在相當(dāng)長一段時間內(nèi)保持相對領(lǐng)先地位。