如何评价机械硬盘,机械硬盘的未来会怎么样？( 三 )

文章插图
存储密度突破1Tbit/in2之后。业内厂商又推出了SMR（Shingled Magnetic Recording）叠瓦式磁记录技术。它本质上也是PMR技术。但是通过提高磁轨的空间效率实现了更高的存储密度。简单来说就是上图所示的那样堆叠方式。将瓦片的间隔减少。所以同样的场地下可以堆叠更多的瓦片。而SMR因此可以把存储密度提升最多25% 。所以14TB（9碟1.5TB组成）之后的硬盘普遍要用SMR技术。西数前不久发布的UltraStar DC HC620硬盘容量就是15TB 。靠的就是SMR技术。存储密度从1034Gbits/sq.in（每平方英寸Gbit）提升到了1108Gbits/sq.in 。所以9碟封装下实现了15TB容量。
不过SMR技术有优点也有缺点。最大的问题就是写入数据时临近磁轨也要受到影响。要写就得一块写。所以性能会降低。而且有可能影响数据可靠性。为此西数、希捷也开发了各自的解决方案降低SMR负面影响。
总之。SMR通过提高空间效率提升了存储密度。但是它带来的改变并不大。25%的提升是理论上的。实际提升不会有这么高。再加上一些负面影响。SMR技术只是过渡用的。真正革命性的磁记录技术还在路上。
HDD续命机遇之三：新一代磁记录技术混战。HAMR跑的最快
上面说了SMR技术只是给PMR技术添砖加瓦式。再怎么折腾也无法大幅提高PMR技术的存储密度了。想改就要换技术标准。所以很早就在研发取代PMR磁记录的技术。候选人有TDMR（Two Dimensional Magnetic Recording 。2D磁记录）、HAMR（Heat Assisted Magnetic Recording 。热磁辅助记录）、HDMR（Heated Dot Magnetic Recording 。热点磁记录）等。其中HAMR是研究的比较成熟的。也是新一代标准最强力的候选人。HDMR技术也是基于HAMR技术的。
与PMR技术的1Tbit/in2存储密度相比。这些新技术的存储密度可以提升到5Tbit/in2 。甚至10Tbit/in2 。也就是说单碟容量有5-10倍的变化。现有技术已经可以做到14TB了。所以未来100TB容量不是问题了。

文章插图
HAMR技术也不算新鲜了。其原理实际上早在1954年就提出了。甚至比IBM推出首款商业硬盘的时间还要早。它的原理很简单——根据西数的材料。HAMR技术的基础是将激光二极管直接放在写入磁头组件的前面。然后非常快速地加热无法写入（除非在写入过程中加热才能写入）的高矫顽力的介质。随着介质从激光强热中冷却下来。介质的矫顽力增加。确保数据位的正常状态。使得磁化不会意外发生变化。

文章插图
HAMR技术的原理就是上图所示。就是用激光加热到400到700°C让材料磁性发生变化。虽然原理说起来容易。但实现起来就没这么简单了。HAMR需要全新的存储介质、重新设计的激光读写磁头、特殊的NFT近场光学传感器以及其他大量没用过或者大量生产的元件。
但是在每个硬盘磁头组件中应用激光成本高昂。增加物料的成本不说。还有一个问题让人担心。那就是小而窄的区域中引入高热量会造成严重的可靠性问题。对于这个问题。西数开发了MAMR（微波辅助磁记录技术）。据官方介绍。其原理是利用自旋转矩振荡器 (STO)产生微波场。在这种方法中。STO位于磁头写入极附近。产生允许在较低磁场下将数据写入垂直磁记录介质的电磁场。磁盘上的磁性晶粒与转子式陀螺类似。在没有外磁场作用的情况下。在上下方向上保持稳定。当在磁体当前状态的反方向上施加一个足够强的磁场时。极性会沿着所施加磁场的方向翻转。通过STO施加的额外磁场可以更低的磁场更快翻转磁体。

文章插图
西数表示MAMR技术具备更高的可靠性。内部测试显示MAMR 磁头的中断故障时间是HAMR磁头的百分之一。此外。对一种磁头的可靠性测试表明。99.99%的MAMR 磁头的写入使用寿命比 99.99% 的 HAMR 磁头的写入使用寿命高出好几个级别。
在存储密度上。MAMR磁记录技术的存储密度可达4Tbit/in2 。远高于目前的SMR磁盘的1.3Tbit/in2及PMR磁盘的1.1Tbit/in2密度。
与西数不同。希捷那边公布的技术路线还是HAMR 。不过在解决HAMR技术温度及可靠性等问题上。希捷也会有自己的解决方案。
不论是HAMR还是MAMR技术。西数、希捷给出的路线图时间都差不多。今年内可能会出样给客户。但是2019年才会有HAMR或者MAMR硬盘上市。容量会进一步提升到16TB 。2020年的目标是20TB 。