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Bf17067d292b3fb40fb19c12e5c84c90 先前市場與整個產業看好 HAMR 為下一代的硬碟磁性錄寫的主要技術,但是 WD 在近日的發表的 MAMR 可能會更早推出。MAMR 利用高頻微波降低碟盤磁性物質寫入時的矯頑力∕保磁力,又不需要加熱碟盤表面降低可靠性,預計 2019 年就有可販售的產品問世。

磁錄式的儲存產品若要增加紀錄容量,使用的方式不外乎降低媒體表層磁性物質的粒徑或是單位資訊儲存面積,越小的粒徑表示單位面積下能夠紀錄的資訊越多,可儲存的資料量也就越大。不過單位儲存間距越小,則會發生超順磁效應,當寫入磁場移除後無法保有感應磁化量,起因為磁性物質在一定尺寸維度之下變成順磁體。這種狀況可以透過替換更高的矯頑力∕保磁力材料來抗衡,但是又因為磁錄密度增高、讀寫頭縮小,寫入時無法產生足夠的磁場,需要額外方式降低該磁性物質寫入時的矯頑力∕保磁力,使用所謂的能量輔助(energy-assisted)寫入。

目前磁錄技術尚未正式踏入能量輔助之前,WD 已研發數種技術能夠增加單位面積的儲存密度。首先就是目前在大容量硬碟常見的氦氣充填封裝技術,改用氦氣之後就能夠減少空氣中不同大小分子造成磁頭飛過碟片表面的亂流,讓磁頭更為接近磁性物質。接下來是在 HelioSeal Ultrastar He10 以上產品導入多階微型驅動器(multi-stage micro actuator),能夠以更細微更精確的控制讀寫頭飛越所需磁軌上方。最後則是該如何製造出更小的讀寫頭,WD 透過研發 Damascene 製程技術,使用多層沉積與鍍著的半導體製造方式,相較一般 dry pole 製程使用離子研磨,可以更好的控制讀寫頭尺寸,增加磁軌密度同時還有更低的磁軌間干擾,也讓複雜的讀寫頭結構成為可能選項。


▲多階微型驅動器。


▲Damascene 與 dry pole 的比較。

一般認為能量輔助寫入較有可能成功商業化的做法為 HAMR(Heat-Assisted Magnetic Recording),藉由在讀寫頭加裝 1 組雷射 LED,以高能量光束照射磁性物質使其溫度提升至數百度,暫時降低矯頑力∕保磁力以便寫入資訊,退溫後回復較強的矯頑力∕保磁力避免超順磁效應的發生。而 WD 近日所推出的新技術為 MAMR(Microwave-Assisted Magnetic Recording)微波輔助磁性錄寫,透過自行研發的 Damascene 讀寫頭產生微波降低磁性物質的矯頑力∕保磁力。


▲HAMR 寫入方式。


▲MAMR 寫入方式。


▲MAMR 和 HAMR 各方面比較,成本和複雜度均與現行 PMR 相近,無須加熱讓可靠度相對較高。


▲WD 內部資料推估 MAMR 比 HAMR 多出 100 倍的寫入壽命。

該技術核心為自旋力矩振盪器(spin torque oscillator),透過讀寫頭加裝的震盪器產生 20GHz~40GHz 的微波,暫時降低下方磁性物質的矯頑力∕保磁力,以便寫入資訊變更極性方向。WD 宣稱由於該技術不需加熱碟盤表面至數百度,耐久性和可靠性都會比 HAMR 來的好,與目前採用 PMR 技術無異,成本也相當接近。目前預計 MAMR 儲存密度可達每平方英寸 4Tb,並可與 TDMR、SMR、氮氣填充技術並用。

WD 目前估計商業化進度相當樂觀,明年下半年即可開始進入量產階段,2019 即可推出販售商品,預計 2025 年所推出的產品容量可達 40TB。而 HAMR 部分先前 Seagate 就已展示可運作產品,但實際量產與推出時程還處於較大的不確定性。


▲最快 2019 年,WD 即可正式推出使用 MAMR 技術的硬碟,

 

資料來源

Innovating to Fuel the Next Decade of Big Data

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