現(xiàn)在企業(yè)對(duì)高容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的需求超過(guò)以往任何時(shí)候，因?yàn)楫?dāng)前在家辦公趨勢(shì)增加對(duì)云服務(wù)、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(chǔ)在具有成本效益的HDD中。

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

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

|| PMR和SMR驅(qū)動(dòng)器的當(dāng)前狀態(tài)

第一款PMR驅(qū)動(dòng)器于2005年問(wèn)世，該驅(qū)動(dòng)器采用一種新方法來(lái)擴(kuò)展面密度。在這些驅(qū)動(dòng)器中，位是垂直對(duì)齊，并且垂直于盤(pán)面放置，而不是水平放置。

隨后制造商進(jìn)一步完善PMR技術(shù)–主要通過(guò)減少磁頭介質(zhì)間距和尺寸以及其他進(jìn)步。但對(duì)于在更小空間存儲(chǔ)數(shù)據(jù)方面，該技術(shù)已達(dá)到極限。每平方英寸約1.1兆兆比特?cái)?shù)據(jù)，熱穩(wěn)定性成為PMR驅(qū)動(dòng)器的問(wèn)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(lái)出現(xiàn)兩種技術(shù)來(lái)替代PMR：SMR和二維磁記錄（TDMR）。SMR通過(guò)部分重疊寫(xiě)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(gòu)要求數(shù)據(jù)按順序?qū)懭?，否則，可能會(huì)出現(xiàn)性能問(wèn)題。它需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重大更改才能優(yōu)化性能。

而TDMR使用多個(gè)讀取元素從一個(gè)或相鄰磁道讀取數(shù)據(jù)。通過(guò)組合來(lái)自多個(gè)回讀磁頭的信號(hào)，該方法改善了記錄磁道的信噪比。通過(guò)提供更強(qiáng)的信號(hào)，TDMR可以實(shí)現(xiàn)更高容量的驅(qū)動(dòng)器，并可用于SMR和非SMR硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)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(dāng)今HDD技術(shù)的問(wèn)題。越來(lái)越密集的驅(qū)動(dòng)器要求存儲(chǔ)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(qiáng)的磁場(chǎng)。驅(qū)動(dòng)器制造商希望借助能量輔助磁記錄（EAMR）技術(shù)來(lái)做到這一點(diǎn)。通過(guò)使用熱量或微波，EAMR技術(shù)降低了存儲(chǔ)介質(zhì)抵抗極性磁化強(qiáng)度變化的阻力，從而增加磁場(chǎng)和熱穩(wěn)定性。這就是HAMR和MAMR技術(shù)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(qiáng)PMR（ePMR）。該公司正在其最新發(fā)布的9盤(pán)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(dòng)器是EAMR的首個(gè)商業(yè)產(chǎn)品。西部數(shù)據(jù)公司表示，當(dāng)使用ePMR時(shí)，可實(shí)現(xiàn)每英寸更大的比特?cái)?shù)–通過(guò)向記錄磁頭施加電流以增加磁場(chǎng)并提高可寫(xiě)性。

西部數(shù)據(jù)在開(kāi)發(fā)MAMR HDD時(shí)提出了ePMR，MAMR HDD使用微波加熱存儲(chǔ)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(lái)幾年， HAMR與MAMR之間將會(huì)決出勝負(fù)。

|| 什么是MAMR技術(shù)？

MAMR技術(shù)最初是由卡內(nèi)基梅隆大學(xué)電氣和計(jì)算機(jī)工程教授Jimmy Zhu開(kāi)發(fā)。在2017年西部數(shù)據(jù)公司展示首個(gè)MAMR HDD。

MAMR技術(shù)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(dòng)器的執(zhí)行器磁頭包含一個(gè)自旋轉(zhuǎn)矩振蕩器，并在寫(xiě)極附近產(chǎn)生電磁場(chǎng)。數(shù)據(jù)可以在較低的磁場(chǎng)下寫(xiě)入介質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)更密集更可靠的驅(qū)動(dòng)器。MAMR技術(shù)不使用外部熱量，并且寫(xiě)入工作溫度與PMR驅(qū)動(dòng)器相似。此外，MAMR驅(qū)動(dòng)器架構(gòu)與PMR驅(qū)動(dòng)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(lái)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(dòng)器來(lái)微調(diào)致動(dòng)器頭的位置，從而將致動(dòng)器臂的鉸接點(diǎn)更靠近磁頭。致動(dòng)器是驅(qū)動(dòng)器中定位磁頭以讀取和寫(xiě)入數(shù)據(jù)的部分。微致動(dòng)器為超高密度驅(qū)動(dòng)器提供了對(duì)致動(dòng)器的更多控制。

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

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

|| 什么是HAMR技術(shù)？

HAMR技術(shù)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(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，HAMR驅(qū)動(dòng)器中使用的介質(zhì)必須加熱。例如，希捷技術(shù)公司正在記錄磁頭中使用小型激光二極管作為熱源。這個(gè)激光會(huì)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(gè)位的磁極性，從而允許將數(shù)據(jù)寫(xiě)入更小的區(qū)域以實(shí)現(xiàn)更高的驅(qū)動(dòng)密度。

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

希捷公司已與客戶共同試用16 TB HAMR驅(qū)動(dòng)器，并計(jì)劃在2020年底前推出9盤(pán)式20 TB HDD。該公司表示，預(yù)計(jì)HAMR驅(qū)動(dòng)器容量將每年增長(zhǎng)30%，到2023年至少達(dá)到40 TB。

|| HAMR與MAMR

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

在HAMR與MAMR之爭(zhēng)中，尚不清楚哪種技術(shù)會(huì)勝出，但有一點(diǎn)很明確：HDD技術(shù)將繼續(xù)成為存儲(chǔ)市場(chǎng)上的中堅(jiān)力量。究竟哪種技術(shù)將最終取勝，這將由未來(lái)幾年內(nèi)推出的早期EAMR產(chǎn)品來(lái)決定。請(qǐng)密切關(guān)注HDD未來(lái)的發(fā)展。