有了MAMR技術(shù),40TB硬盤(pán)容量將在2025年有望實(shí)現(xiàn)

　　西數(shù)認(rèn)為MAMR在2025年之前可以將硬盤(pán)的容量提高到40TB，甚至超過(guò)40TB，未來(lái)還會(huì)繼續(xù)增加。

　　西部數(shù)據(jù)（以下簡(jiǎn)稱西數(shù)）最近宣布公司在HDD（機(jī)械硬盤(pán)）技術(shù)上取得重大突破。未來(lái)如何增加HDD的存儲(chǔ)密度？之前媒體已經(jīng)介紹過(guò)許多技術(shù)，例如HAMR（熱輔助磁記錄）技術(shù)，這種技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)在地平線上，只是還沒(méi)有推廣使用。

　　有許多企業(yè)（包括西數(shù)）都在研究HAMR技術(shù)，未來(lái)可以用它提高盤(pán)片密度。早在2013年就有企業(yè)展示過(guò)原型產(chǎn)品，不過(guò)技術(shù)要想變成可以生產(chǎn)、穩(wěn)定的產(chǎn)品，還有很遠(yuǎn)的路要走。之前希捷曾信誓旦旦說(shuō)，10年之內(nèi)將會(huì)生產(chǎn)出60TB HAMR HDD，現(xiàn)在已經(jīng)過(guò)去5年了，照眼下的形勢(shì)看，短期內(nèi)HAMR HDD還無(wú)法為生產(chǎn)做好充分的準(zhǔn)備。

　　既然HAMR還沒(méi)有準(zhǔn)備好，我們應(yīng)該怎么辦呢？西數(shù)似乎找到了答案，事實(shí)上，在過(guò)去近十年里，西數(shù)實(shí)驗(yàn)室一直在研究該技術(shù)。從上圖我們可以看到PMR（垂直磁記錄）的最高極限是多少：1.1TB/平方英寸。有了SMR（疊瓦式磁記錄）技術(shù)，極限可以提高到1.4TB。不過(guò)行業(yè)碰到一個(gè)無(wú)法解決的難題：寫(xiě)限制（writeability limit），簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是說(shuō)當(dāng)介質(zhì)的密度越高、磁域越小，寫(xiě)磁頭/磁場(chǎng)到了某個(gè)臨界點(diǎn)時(shí)就會(huì)太小，無(wú)法克服順磁物質(zhì)的閥值問(wèn)題。如何提高極限呢？寫(xiě)操作時(shí)用激光給介質(zhì)加熱是一種辦法，這就是所謂HAMR技術(shù)，還有另一種不同的方法，它的效果更好，這種技術(shù)就是MAMR（微波輔助磁記錄）。

　　不要讓“微波”這個(gè)術(shù)語(yǔ)迷惑你，這里的微波能量不會(huì)大到讓介質(zhì)熱起來(lái)。如果想讓數(shù)據(jù)穩(wěn)定存儲(chǔ)到磁盤(pán)上，密度越高（晶粒越?。?，就會(huì)需要更強(qiáng)的“寫(xiě)場(chǎng)”（write field），上面這張圖反映了二者的關(guān)系。

　　再看看這張圖，有點(diǎn)復(fù)雜，讓我們簡(jiǎn)化一下。你不妨想像一下：一個(gè)磁體有南極和北極，如果你拿出一個(gè)更強(qiáng)的磁場(chǎng)，想將磁體當(dāng)前存儲(chǔ)狀態(tài)的極性逆轉(zhuǎn)，要做到肯定很難。目前的HDD技術(shù)必須讓場(chǎng)足夠強(qiáng)，強(qiáng)到可以逆轉(zhuǎn)存儲(chǔ)極性。MAMR技術(shù)不一樣，它用到了“Spin Torque Oscillator”（簡(jiǎn)稱STO，力矩震蕩器），以很高的頻率運(yùn)行（20-40 GHz），與介質(zhì)的鐵磁共振保持一質(zhì)。這樣一來(lái)存儲(chǔ)場(chǎng)就會(huì)動(dòng)進(jìn)（又叫旋進(jìn)），讓垂直軸傾斜。共振會(huì)讓能量增加（除了寫(xiě)場(chǎng)還會(huì)增加能量），最終讓場(chǎng)朝著想要的方向翻轉(zhuǎn)。整個(gè)過(guò)程之所以能夠?qū)崿F(xiàn)，主要?dú)w功于“共振效應(yīng)”，STO可以將寫(xiě)場(chǎng)的效率提高3-4倍，它所消耗的電能只有生成寫(xiě)場(chǎng)所需電能的1/100。有了MAMR技術(shù)，介質(zhì)的阻尼常數(shù)縮小，磁域也可以縮小，從而提高盤(pán)片密度。

　　MAMR技術(shù)還有一個(gè)好處：它只是將其它技術(shù)簡(jiǎn)單整合在一起，這些技術(shù)已經(jīng)存在。西數(shù)已經(jīng)用先進(jìn)的“Damascene”工藝制造驅(qū)動(dòng)器磁頭，3年前，它就悄悄采用該技術(shù)。Damascene技術(shù)可以讓磁頭擁有更高的物理精度，提高密度?，F(xiàn)在這門(mén)技術(shù)有了更大的用武之地，因?yàn)樗拇嬖冢鲾?shù)將STO放進(jìn)磁頭變得更容易。除了磁頭有變化，驅(qū)動(dòng)電流也會(huì)更小。總之，不改變硬盤(pán)的基本技術(shù)就可以增加密度肯定是一件好事。充氦硬盤(pán)可以使用MAMR技術(shù)，SMR硬盤(pán)也可以用。

　　西數(shù)還宣布另一個(gè)消息：公司正在從老式的“nested actuator”技術(shù)向更新的“micro-actuator”技術(shù)轉(zhuǎn)移，2009年西數(shù)曾用“nested actuator”推出2TB HDD。與之前的技術(shù)相比，新致動(dòng)器的連接點(diǎn)離磁頭更近，這樣一來(lái)磁頭的追蹤能力會(huì)更強(qiáng)，磁道間距可以擴(kuò)大。目前西數(shù)的技術(shù)可以達(dá)到400TPI（每英寸磁道數(shù)），未來(lái)，因?yàn)橛辛诵碌淖粉櫦夹g(shù)、有了MAMR、介質(zhì)化學(xué)特性提升，西數(shù)希望硬盤(pán)可以達(dá)到100萬(wàn)TPI。

　　40TB HDD會(huì)不會(huì)一夜之間突然涌向市場(chǎng)？不會(huì)。西數(shù)必須提高STO磁頭產(chǎn)能，即使產(chǎn)能提高了，介質(zhì)技術(shù)也要提升，這樣才能真正發(fā)揮MAMR的潛力。

　　現(xiàn)在我們已經(jīng)知道，西數(shù)找到了一種更簡(jiǎn)單的辦法翻轉(zhuǎn)磁極存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，不需要依賴HAMR技術(shù)，真正用HAMR技術(shù)生產(chǎn)硬盤(pán)還要等很多年。

　　西數(shù)在聲明中表示，公司之所以取得技術(shù)突破，STO是關(guān)鍵，它會(huì)生成微波場(chǎng)，當(dāng)磁盤(pán)密度提高時(shí)記錄數(shù)據(jù)的能力會(huì)更強(qiáng)，穩(wěn)定性不會(huì)下降。有了MAMR技術(shù)，未來(lái)每英寸可以存儲(chǔ)4TB的數(shù)據(jù)。