30TB 硬碟將提前到來,Toshiba 宣布新一代磁記錄技術 MAS-MAMR 實驗成功

30TB 硬碟將提前到來,Toshiba 宣布新一代磁記錄技術 MAS-MAMR 實驗成功

Toshiba 日前宣布,首次成功運用「微波輔助切換—微波輔助磁記錄技術」(MAS-MAMR),提升硬碟記錄效能。這項新一代磁記錄技術可大幅提升儲存容量。Toshiba 期望透過該項技術,提早實現 30TB 大容量近線硬碟商用化的目標。

Toshiba 致力研發 MAMR 技術,此技術是增加硬碟記錄密度的突破性技術之一。在 2021 年推出的 18TB 硬碟,即是運用「磁通控制-微波輔助磁記錄技術」(FC-MAMR),並藉由旋轉扭矩振盪器來輔助記錄。而新一代 MAS-MAMR 技術則是讓碟片曝露於微波下,藉此改善記錄的密度;此記錄密度的改善幅度預估將超越前一代的 FC-MAMR,並已在近期實際驗證中獲得確認。

為展現MAS-MAMR整體優越之處,Toshiba與開發商合作,包括硬碟碟片製造商Showa Denko K.K.(昭和電工株式會社,以下簡稱”SDK”)和硬碟磁頭製造商TDK Corporation(東京電氣化學株式會社,以下簡稱”TDK”)。近日MAS-MAMR成功提升記錄效能,正是三方合作下的成果。

研發背景

數據中心的數位資料儲存是現代資訊的基礎建設支柱,協助數位化和數位轉型,且在 COVID-19 疫情之下更顯重要。儲存需求持續飛速成長,雲端及傳統數據中心不可缺少的大容量近線硬碟,其市場規模預估也將在 2025 年擴大至 175 億美元。由於對儲存裝置的需求不斷變化,也進一步帶動對硬碟容量的增長。

為了提高硬碟記錄的密度,勢必會面臨三種不同目標的衝突;一是微化碟片上的磁粒,二是維持磁粒的熱穩定性,三是保留足夠的記錄效能。碟片上覆滿了細小的磁粒,可依據磁化方向留存資訊。雖然縮小碟片上的記錄位元後,可改善記錄密度,但變小的磁粒,會影響磁化的熱穩定性,而一旦熱穩定失衡,就可能導致資料的流失。

在提高記錄密度的前提下增加熱穩定性,就需要矯頑力更高的材質,以維持磁化的向量。但增加矯頑力之後,記錄磁頭較難產生足夠的記錄磁場;若要克服這項問題,則需要新一代的磁記錄技術,由外來能量的方式來輔助記錄。

新一代磁記錄技術研發進展可望克服這項難關。根據理論,MAS-MAMR 可運用微波大幅提升記錄密度,但微波輔助切換效應(MAS-MAMR 效應)對於記錄條件和改善記錄效能,尚未得到證實。

技術特性

Toshiba新開發的「雙振盪式旋轉扭矩振盪器」(dual FGL STO),是使用雙層磁場生成層進行微波照射。此振盪器(STO)利用較小的電流高效產生微波,並進行局部照射。結合記錄磁頭後,即可提升 MAS-MAMR 記錄效能。

為驗證 MAS-MAMR 的效果,TDK 開發出結合 STO 的新記錄磁頭,SDK 則開發了新記錄碟片。在這 2 家公司的合作下,Toshiba 也確認了 STO 在新記錄磁頭可達到穩定的振盪效果。

Toshiba 後續結合新研發的 STO、記錄磁頭和碟片,確認了 MAS-MAMR 的效果,並率先成功驗證 MAS-MAMR 記錄效能可提升 6dB。這項技術可望讓硬碟硬碟容量突破 30TB。MAS-MAMR 在這項驗證後邁出一大步,更有機會做為新一代磁記錄技術,大幅改善記錄密度。

「雙振盪式旋轉扭矩振盪器」(dual FGL STO)構成和振盪頻譜。

使用 MAS-MAMR 提升記錄效能。

未來展望

Toshiba 期望未來運用 MAS-MAMR 技術,可儘早實現 30TB 大容量近線硬碟硬碟商用化,也將持續研發 MAMR 技術(FC-MAMR 與 MAS-MAMR),以擴大近線硬碟硬碟容量。同時,Toshiba 也將持續研發熱輔助磁記錄(TAMR)技術,以滿足各種儲存需求。

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