物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，數(shù)據(jù)的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)為存儲(chǔ)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。

　　國(guó)際數(shù)據(jù)公司(IDC)最新發(fā)布的《數(shù)據(jù)時(shí)代2025》報(bào)告顯示：到2025年，全球數(shù)據(jù)圈將增至175ZB。其中大部分增長(zhǎng)數(shù)據(jù)來(lái)自呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的冷數(shù)據(jù)和溫?cái)?shù)據(jù)。IDC還表示，這些數(shù)據(jù)的大部分都將存儲(chǔ)在機(jī)械硬盤(pán)上。

　　面對(duì)遞進(jìn)式的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)壓力，機(jī)械硬盤(pán)的擴(kuò)容開(kāi)始提上日程。從希捷、西部數(shù)據(jù)、東芝等幾大領(lǐng)先存儲(chǔ)廠商近年公布的硬盤(pán)路線圖來(lái)看，機(jī)械硬盤(pán)將在2025年前突破20TB、30TB大關(guān)?，F(xiàn)階段，采用傳統(tǒng)垂直磁記錄技術(shù)的機(jī)械硬盤(pán)，其容量極限最多達(dá)到16TB左右，再往上，PMR很難獲得更多的硬盤(pán)容量提升，新的磁記錄技術(shù)正在成為幾大存儲(chǔ)廠商積極探索的方向。

       硬盤(pán)擴(kuò)容進(jìn)入技術(shù)變革期

　　為了增加硬盤(pán)容量，工程師試圖讓每個(gè)磁盤(pán)片容納更多的數(shù)據(jù)位或“顆粒”，如此能提高每平方英寸表面空間的位密度，磁盤(pán)上擁有更多位，代表存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量越大。

　　不過(guò)，現(xiàn)階段一個(gè)很現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題是，在定量的物理空間里，任何增加HDD記錄密度的嘗試都必須調(diào)和三個(gè)相互矛盾的目標(biāo)：使記錄介質(zhì)上的磁性顆粒小型化；實(shí)現(xiàn)熱穩(wěn)定的磁性顆粒；并確保足夠的記錄性能。

　　這三個(gè)目標(biāo)的矛盾之處在于，記錄介質(zhì)涂有一層精細(xì)的磁性顆粒，這些磁性顆粒根據(jù)其磁化方向保留信息。雖然可以通過(guò)使記錄介質(zhì)上的記錄位小型化來(lái)提高記錄密度，但這需要更小的磁性顆粒，而這會(huì)降低其磁化的熱穩(wěn)定性，失去熱穩(wěn)定性可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。

　　對(duì)此，多家存儲(chǔ)廠商提到，在增加記錄密度時(shí)增加熱穩(wěn)定性需要具有更高“矯頑力”的材料，以保持磁化強(qiáng)度。然而，較高的“矯頑力”使得記錄頭難以產(chǎn)生足夠的磁場(chǎng)用于記錄，克服這一點(diǎn)需要采用新一代磁記錄技術(shù),即通過(guò)外部施加能量的方式進(jìn)行輔助記錄。為了突破三難障礙,各大廠商都在研發(fā)新一代磁記錄技術(shù)。

　　新一代磁記錄技術(shù)

　　在西部數(shù)據(jù)、希捷兩大存儲(chǔ)企業(yè)的引領(lǐng)之下，MAMR(微波輔助磁記錄)、HAMR(Heat Assisted Magnetic Recording，熱磁輔助記錄)這兩大能量輔助磁記錄技術(shù)近年來(lái)備受關(guān)注。

HAMR和MAMR技術(shù)，圖片來(lái)源：西部數(shù)據(jù)

　　2017年，西部數(shù)據(jù)首次宣布MAMR“微波輔助磁記錄”(microwave-assisted magnetic recording) 技術(shù)。MAMR技術(shù)主要利用由自旋力矩震蕩器(STO)產(chǎn)生的微波場(chǎng)來(lái)提供能量輔助，根據(jù)這種方法，自旋力矩震蕩器位于磁頭的寫(xiě)入磁極旁邊，可產(chǎn)生電磁場(chǎng)，從而在較弱的磁場(chǎng)中將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到介質(zhì)中。微型自旋力矩震蕩器嵌入在磁頭內(nèi)部，不僅在磁頭組件設(shè)計(jì)方面取得突破，還可大幅增加容量并提升可靠性。

　　同時(shí)期，希捷也展開(kāi)了在HAMR技術(shù)上的研究。HAMR技術(shù)原理主要是將一個(gè)激光二極管直接置于寫(xiě)入磁頭組件的前方，然后迅速地加熱高矯頑磁性的介質(zhì)，這種介質(zhì)只有經(jīng)過(guò)加熱才能寫(xiě)入數(shù)據(jù)。隨著激光二極管產(chǎn)生的高熱量減少，介質(zhì)逐漸冷卻下來(lái)，介質(zhì)的矯頑磁性增加，這樣就可以更密集地布置這些介質(zhì)而不必?fù)?dān)心靠得太緊的磁性介質(zhì)相互磁化了，自然也就增加了單位磁盤(pán)面積上的數(shù)據(jù)量。

　　HAMR和MAMR是為了實(shí)現(xiàn)同一目標(biāo)而走的兩種技術(shù)路線，目的都是為了在盤(pán)片上換用更穩(wěn)定(更不容易改寫(xiě))的磁性介質(zhì)，以實(shí)現(xiàn)硬盤(pán)擴(kuò)容，并最大程度保障數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的可靠性。

　　HAMR和MAMR硬盤(pán)上市進(jìn)程

　　過(guò)去五年，我們看到希捷、西部數(shù)據(jù)、東芝等存儲(chǔ)大佬都在積極推進(jìn)新一代磁記錄技術(shù)的研究與應(yīng)用，業(yè)內(nèi)也比較關(guān)注采用HAMR和MAMR技術(shù)的大容量硬盤(pán)上市、量產(chǎn)進(jìn)程。

　　2019年1月，西數(shù)宣布其16TB 微波輔助技術(shù)(MAMR)硬盤(pán)已出樣，并于2019年底推出了兩款MAMR新技術(shù)硬盤(pán)，容量從18TB到20TB。不過(guò)據(jù)了解，18TB 硬盤(pán)采用的是MAMR及PMR垂直磁道磁記錄技術(shù)，20T硬盤(pán)則是結(jié)合MAMR及SMR疊瓦式磁記錄技術(shù)。

　　東芝在硬盤(pán)擴(kuò)容技術(shù)路線上也選擇了微波輔助磁記錄(MAMR)技術(shù)，并于2021年推出了18TB容量的硬盤(pán)產(chǎn)品，該產(chǎn)品采用的是“磁能量控制型-微波輔助記錄技術(shù)FC-MAMR?，自旋扭矩振蕩元件的輔助記錄技術(shù)。今年1月，東芝宣布成功驗(yàn)證了新一代磁記錄技術(shù)——共振型微波輔助記錄技術(shù)(MAS-MAMR)，并驗(yàn)證MAS-MAMR將超越FC- MAMR?的記錄密度。還表示將利用MAS-MAMR技術(shù)實(shí)現(xiàn)超30TB大容量近線硬盤(pán)的商用化。

　　HAMR硬盤(pán)方面，希捷在2020年年底向其主要客戶(hù)送樣并供應(yīng)了20TB HAMR硬盤(pán)，也是希捷第一代HAMR硬盤(pán)，使用9盤(pán)片設(shè)計(jì)，記錄面密度約每平方英尺1.116Tb。同時(shí)希捷也宣言

　　正在研制第二代HAMR硬盤(pán)，容量大約在30TB。

　　50TB+ ，HAMR將成唯一選擇?

　　目前來(lái)看，HAMR和MAMR硬盤(pán)都已成功面市，且成功突破20TB大關(guān)。不過(guò)，值得注意的是，對(duì)比早期存儲(chǔ)廠商對(duì)于超20T大容量硬盤(pán)的路線規(guī)劃，現(xiàn)階段采用HAMR、MAMR技術(shù)的硬盤(pán)在容量升級(jí)以及量產(chǎn)目標(biāo)方面較預(yù)期還是有一些距離。

東芝硬盤(pán)產(chǎn)品路線圖，來(lái)源：東芝官網(wǎng)

希捷大容量硬盤(pán)規(guī)劃 來(lái)源：希捷官網(wǎng)

　　有業(yè)內(nèi)人士表示主要是因?yàn)榧夹g(shù)過(guò)于復(fù)雜，尤其是HAMR技術(shù)，需要包括激光波束、玻璃碟片、鐵鉑涂層在內(nèi)的新材料，從供應(yīng)鏈到生產(chǎn)線都得重來(lái)，可靠性也是個(gè)問(wèn)題，成本自然居高不下。

　　相對(duì)而言，MAMR技術(shù)硬盤(pán)成本和傳統(tǒng)垂直記錄類(lèi)似，復(fù)雜性、可靠性也都更可控(99.99%的MAMR磁頭寫(xiě)入壽命HAMR磁頭高出幾個(gè)數(shù)量級(jí))，生態(tài)方面也不需要更換新的主機(jī)管理?yè)p耗均衡。

　　但從廠商現(xiàn)階段的產(chǎn)品推出情況來(lái)看，MAMR技術(shù)似乎更多只是過(guò)渡，無(wú)論是西部數(shù)據(jù)還是東芝，都是在MAMR技術(shù)基礎(chǔ)之上疊加了其他的技術(shù)方式完成的擴(kuò)容。

　　西部數(shù)據(jù)此前也曾透露，一旦HAMR技術(shù)成熟了，尤其是克服50TB+的硬盤(pán)技術(shù)需要之后，也會(huì)選擇HAMR技術(shù)。

　　希捷一直專(zhuān)注于HAMR技術(shù)的研究和應(yīng)用，并對(duì)HAMR技術(shù)抱有強(qiáng)烈的信心。據(jù)此前希捷公布的產(chǎn)品和技術(shù)路線圖，HAMR熱輔助磁記錄技術(shù)可以使希捷能夠以20%的年復(fù)合增長(zhǎng)率提高磁盤(pán)密度。目前容量都是以1TB或2TB的幅度來(lái)提升的，將來(lái)會(huì)以4TB、6TB甚至10TB的幅度遞進(jìn)。希捷預(yù)計(jì)到2025年，將會(huì)有50TB的HAMR硬盤(pán)產(chǎn)品面市。

　　待硬盤(pán)容量達(dá)到30TB級(jí)別，HAMR技術(shù)或?qū)⒊蔀楹罄m(xù)機(jī)械硬盤(pán)擴(kuò)容的唯一技術(shù)選擇。