現(xiàn)在企業(yè)對高容量數(shù)據(jù)存儲的需求超過以往任何時候，因為當前在家辦公趨勢增加對云服務、視頻內(nèi)容和圖像共享的使用。根據(jù)IDC稱，現(xiàn)在生成的大多數(shù)數(shù)據(jù)都存儲在具有成本效益的HDD中。

隨著高性能閃存驅(qū)動器成為主流，容量成為HDD制造商的重點。供應商使用面密度來表示HDD容量，通常是每平方英寸存儲的千兆數(shù)據(jù)。磁盤驅(qū)動器制造商一直在努力提高面密度，以節(jié)省空間、實現(xiàn)更高容量的驅(qū)動器并降低存儲成本。

存儲行業(yè)正在開發(fā)新興技術來提高面密度，垂直磁記錄（PMR）和帶狀磁記錄（SMR）技術將逐漸淘汰，這些新興技術包括熱輔助磁記錄（HAMR）和微波輔助磁記錄技術（MAMR）。HAMR與MAMR之間可能暫時難分伯仲，但它們將會影響未來在云端和數(shù)據(jù)中心中使用的HDD的類型。

|| PMR和SMR驅(qū)動器的當前狀態(tài)

第一款PMR驅(qū)動器于2005年問世，該驅(qū)動器采用一種新方法來擴展面密度。在這些驅(qū)動器中，位是垂直對齊，并且垂直于盤面放置，而不是水平放置。

隨后制造商進一步完善PMR技術–主要通過減少磁頭介質(zhì)間距和尺寸以及其他進步。但對于在更小空間存儲數(shù)據(jù)方面，該技術已達到極限。每平方英寸約1.1兆兆比特數(shù)據(jù)，熱穩(wěn)定性成為PMR驅(qū)動器的問題。隨著面密度和容量增加到TB范圍，位值變得不那么可靠。

后來出現(xiàn)兩種技術來替代PMR：SMR和二維磁記錄（TDMR）。SMR通過部分重疊寫磁道代替PMR的并行數(shù)據(jù)磁道布局。這種方法增加了每英寸的軌道數(shù)量，并縮小了軌道之間的空間。但是，SMR架構要求數(shù)據(jù)按順序?qū)懭耄駝t，可能會出現(xiàn)性能問題。它需要對系統(tǒng)進行重大更改才能優(yōu)化性能。

而TDMR使用多個讀取元素從一個或相鄰磁道讀取數(shù)據(jù)。通過組合來自多個回讀磁頭的信號，該方法改善了記錄磁道的信噪比。通過提供更強的信號，TDMR可以實現(xiàn)更高容量的驅(qū)動器，并可用于SMR和非SMR硬盤驅(qū)動器。

|| 在通往HAMR和MAMR的道路上HDD獲得能量幫助

熱不穩(wěn)定性仍然是當今HDD技術的問題。越來越密集的驅(qū)動器要求存儲介質(zhì)中具有更高的能量屏障，以保持熱穩(wěn)定性。為了在更高的能量屏障下可靠地記錄數(shù)據(jù)，HDD執(zhí)行器磁頭必須產(chǎn)生更強的磁場。驅(qū)動器制造商希望借助能量輔助磁記錄（EAMR）技術來做到這一點。通過使用熱量或微波，EAMR技術降低了存儲介質(zhì)抵抗極性磁化強度變化的阻力，從而增加磁場和熱穩(wěn)定性。這就是HAMR和MAMR技術的用武之地。

西部數(shù)據(jù)公司提出了間接能源輔助PMR，也被稱為能源增強PMR（ePMR）。該公司正在其最新發(fā)布的9盤式Gold 16 TB和18 TB HDD中使用ePMR。西部數(shù)據(jù)公司聲稱這些驅(qū)動器是EAMR的首個商業(yè)產(chǎn)品。西部數(shù)據(jù)公司表示，當使用ePMR時，可實現(xiàn)每英寸更大的比特數(shù)–通過向記錄磁頭施加電流以增加磁場并提高可寫性。

西部數(shù)據(jù)在開發(fā)MAMR HDD時提出了ePMR，MAMR HDD使用微波加熱存儲介質(zhì)。MAMR和HAMR使用激光用于相同目的，它們被視為增加HDD容量的下一步。在未來幾年， HAMR與MAMR之間將會決出勝負。

|| 什么是MAMR技術？

MAMR技術最初是由卡內(nèi)基梅隆大學電氣和計算機工程教授Jimmy Zhu開發(fā)。在2017年西部數(shù)據(jù)公司展示首個MAMR HDD。

MAMR技術使用比PMR更穩(wěn)定的記錄介質(zhì)，可容納更小的位區(qū)域。該驅(qū)動器的執(zhí)行器磁頭包含一個自旋轉(zhuǎn)矩振蕩器，并在寫極附近產(chǎn)生電磁場。數(shù)據(jù)可以在較低的磁場下寫入介質(zhì)，從而實現(xiàn)更密集更可靠的驅(qū)動器。MAMR技術不使用外部熱量，并且寫入工作溫度與PMR驅(qū)動器相似。此外，MAMR驅(qū)動器架構與PMR驅(qū)動器相似，只需要更改執(zhí)行器頭即可。

西部數(shù)據(jù)公司使用鑲嵌處理來制造其執(zhí)行器磁頭。這種方法使它可以塑造磁頭，并更精確地整合扭力振蕩器到磁頭組件。該公司還使用微致動器來微調(diào)致動器頭的位置，從而將致動器臂的鉸接點更靠近磁頭。致動器是驅(qū)動器中定位磁頭以讀取和寫入數(shù)據(jù)的部分。微致動器為超高密度驅(qū)動器提供了對致動器的更多控制。

MAMR技術可與其他技術結合使用，例如可減少磁頭阻力的充氦HDD。MAMR驅(qū)動器也有望整合多執(zhí)行器技術，以提高吞吐量并加快讀取、寫入和驅(qū)動器重建的速度。

西部數(shù)據(jù)公司計劃在2023年后改用基于MAMR的驅(qū)動器。與此同時，該公司已經(jīng)在其18 TB和20 TB Ultrastar DC驅(qū)動器中使用ePMR技術。

|| 什么是HAMR技術？

HAMR技術使用的記錄材料不太容易發(fā)生熱不穩(wěn)定以及產(chǎn)生不可靠位值，這允許HDD中更小的記錄位。在寫入數(shù)據(jù)時，HAMR驅(qū)動器中使用的介質(zhì)必須加熱。例如，希捷技術公司正在記錄磁頭中使用小型激光二極管作為熱源。這個激光會將希捷的玻璃記錄介質(zhì)加熱到450攝氏度，然后該介質(zhì)在納秒內(nèi)迅速冷卻到室溫。這種方法使得更容易翻轉(zhuǎn)每個位的磁極性，從而允許將數(shù)據(jù)寫入更小的區(qū)域以實現(xiàn)更高的驅(qū)動密度。

希捷公司稱，HAMR工藝不會影響驅(qū)動器溫度或介質(zhì)的溫度、穩(wěn)定性和可靠性。某些HAMR驅(qū)動器會集成SMR技術，如果未按順序?qū)懭霐?shù)據(jù)，可能會遇到與SMR相同的性能問題。

希捷公司已與客戶共同試用16 TB HAMR驅(qū)動器，并計劃在2020年底前推出9盤式20 TB HDD。該公司表示，預計HAMR驅(qū)動器容量將每年增長30%，到2023年至少達到40 TB。

|| HAMR與MAMR

希捷公司并不是唯一制造HAMR HDD的供應商。西部數(shù)據(jù)和東芝正在探索HAMR和MAMR驅(qū)動器。而HDD媒體制造商Showa Denko K.K.在2020年初稱，他們已經(jīng)開發(fā)出由鐵鉑磁性合金制成的薄膜介質(zhì)，用于HAMR驅(qū)動器。通過這種新介質(zhì)，可以開發(fā)容量高達80 TB的3.5英寸基于HAMR的HDD。

在HAMR與MAMR之爭中，尚不清楚哪種技術會勝出，但有一點很明確：HDD技術將繼續(xù)成為存儲市場上的中堅力量。究竟哪種技術將最終取勝，這將由未來幾年內(nèi)推出的早期EAMR產(chǎn)品來決定。請密切關注HDD未來的發(fā)展。