硬盘新技术2019年亮相,降低成本对抗闪存

新技术 2018年11月30日
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作为HDD(硬盘驱动器)的新一代记录技术,目前正在开发MAMR(Microwave-Assisted Magnetic Recording=微波辅助磁记录)和HAMR(Heat-Assisted Magnetic Recording=热辅助磁记录)技术,二者的记录密度均有望大幅超过目前的PMR(垂直磁记录)。美国西部数据(WD)和希捷科技以及日本东芝三家HDD企业正在竞相开发。顺利的话,2019年采用新一代技术的新款HDD就会面世。

HDD利用磁盘(将磁性材料覆膜的盘片)中的微小磁铁方向反转的现象,来存储和播放1和0的数据,广泛应用于个人电脑(PC)、AV设备和数据中心等。目前HDD的规格(形状、尺寸)分为3.5英寸和2.5英寸,3.5英寸主要用于服务器和台式电脑,2.5英寸用于笔记本电脑。

HDD作为不断增加的数字数据的存储器发挥着重要作用,不过近年来出货量持续减少。据日本Techno Systems Research公司(TSR)调查,2017年HDD的出货量为4.0308亿台,同比减少4.9%。

HDD的出货量在1990~2000年代持续增加,2011年突破6亿台,达到顶峰。但从2012年开始减少,2017年的出货量降至峰值时的60%左右。

硬盘新技术2019年亮相,降低成本对抗闪存

另一方面,HDD的记录容量一直在增加。2017年的记录容量为720EB,比2年前增加30%以上。在出货量减少的情况下记录容量持续增加的原因之一是记录密度(单位面积的记录容量)的提高。现在的HDD采用磁场方向垂直(深度方向)的PMR记录方式。通过结合PMR和叠瓦式磁记录(SMR)两种技术,实现了1Tbit/平方英寸的记录密度。

不过,仅凭现有技术,记录密度在1.4Tbit/平方英寸左右就会达到极限,要想进一步提高密度,必须开发新的记录技术。

HDD此前一直通过使磁性层的磁铁变小来提高密度,但随着磁铁越来越小,矫顽力会降低,维持磁化方向(记录状态)变得困难。作为解决对策,可以采用矫顽力大的材料,但这样一来又会难以写入数据。

作为解决这些问题的方案提出的就是MAMR和HAMR等辅助记录技术。MAMR为微波辅助技术,而HAMR是采用激光的辅助技术,均通过在写入信息时暂时性降低磁性层的磁铁矫顽力来使写入变得容易。

硬盘新技术2019年亮相,降低成本对抗闪存

选择MAMR还是HAMR,HDD企业采取的战略出现区别,目前WD(包括子公司HGST)和东芝正努力推进MAMR的实用化,而希捷在致力于HAMR的实用化。

WD计划2018年开始样品供货,2019年开始量产,希捷计划2019年进行试产(16TB),2020年开始量产供货(20TB)。而东芝预订2019年之前利用现有技术实现18TB的容量,2019年底推出采用MAMR的18~20TB的HDD。

MAMR可实现4.5Tbit/平方英寸的记录密度,据说制造成本也比HAMR低。而HAMR能在几纳秒的短时间内完成加热和冷却,但被指出磁头顶端的温度高,容易劣化。不过HAMR的密度提高“余量”似乎更大。

作为HDD竞争对象的闪存正通过三维化和多级化降低成本,但随着辅助记录技术的亮相,HDD也能降低成本。如果能通过新技术实现高密度化和大容量化,相对于闪存来说,HDD应该暂时能继续维持价格优势。

供稿:松永新吾,《电子元件产业新闻》
翻译编辑:JST客观日本编辑部

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