一颗硬碟容量40TB！储存密度每平方英寸4Tb

一颗硬碟容量40TB！WD 发表突破性MAMR 微波辅助磁性录写技术，储存密度每平方英寸4Tb

先前市场与整个产业看好HAMR 为下一代的硬碟磁性录写的主要技术，但是WD 在近日的发表的MAMR 可能会更早推出。MAMR 利用高频微波降低碟盘磁性物质写入时的矫顽力∕保磁力，又不需要加热碟盘表面降低可靠性，预计2019 年就有可贩售的产品问世。

磁录式的储存产品若要增加纪录容量，使用的方式不外乎降低媒体表层磁性物质的粒径或是单位资讯储存面积，越小的粒径表示单位面积下能够纪录的资讯越多，可储存的资料量也就越大。不过单位储存间距越小，则会发生超顺磁效应，当写入磁场移除后无法保有感应磁化量，起因为磁性物质在一定尺寸维度之下变成顺磁体。这种状况可以透过替换更高的矫顽力∕保磁力材料来抗衡，但是又因为磁录密度增高、读写头缩小，写入时无法产生足够的磁场，需要额外方式降低该磁性物质写入时的矫顽力∕保磁力，使用所谓的能量辅助（energy-assisted）写入。

目前磁录技术尚未正式踏入能量辅助之前，WD 已研发数种技术能够增加单位面积的储存密度。首先就是目前在大容量硬碟常见的氦气充填封装技术，改用氦气之后就能够减少空气中不同大小分子造成磁头飞过碟片表面的乱流，让磁头更为接近磁性物质。接下来是在HelioSeal Ultrastar He10 以上产品导入多阶微型驱动器（multi-stage micro actuator），能够以更细微更精确的控制读写头飞越所需磁轨上方。最后则是该如何制造出更小的读写头，WD 透过研发Damascene 制程技术，使用多层沉积与镀着的半导体制造方式，相较一般dry pole 制程使用离子研磨，可以更好的控制读写头尺寸，增加磁轨密度同时还有更低的磁轨间干扰，也让复杂的读写头结构成为可能选项。



▲多阶微型驱动器。

▲Damascene 与dry pole 的比较。

一般认为能量辅助写入较有可能成功商业化的做法为HAMR（Heat-Assisted Magnetic Recording），藉由在读写头加装1 组雷射LED，以高能量光束照射磁性物质使其温度提升至数百度，暂时降低矫顽力∕保磁力以便写入资讯，退温后回复较强的矫顽力∕保磁力避免超顺磁效应的发生。而WD 近日所推出的新技术为MAMR（Microware-Assisted Magnetic Recording）微波辅助磁性录写，透过自行研发的Damascene 读写头产生微波降低磁性物质的矫顽力∕保磁力。



▲HAMR 写入方式。


▲MAMR 写入方式。


▲MAMR 和HAMR 各方面比较，成本和复杂度均与现行PMR 相近，无须加热让可靠度相对较高。


▲WD 内部资料推估MAMR 比HAMR 多出100 倍的写入寿命。

该技术核心为自旋力矩振荡器（spin torque oscillator），透过读写头加装的震荡器产生20GHz～40GHz 的微波，暂时降低下方磁性物质的矫顽力∕保磁力，以便写入资讯变更极性方向。WD 宣称由于该技术不需加热碟盘表面至数百度，耐久性和可靠性都会比HAMR来的好，与目前采用PMR 技术无异，成本也相当接近。目前预计MAMR 储存密度可达每平方英寸4Tb，并可与TDMR、SMR、氮气填充技术并用。

WD 目前估计商业化进度相当乐观，明年下半年即可开始进入量产阶段，2019 即可推出贩售商品，预计2025 年所推出的产品容量可达40TB。而HAMR 部分先前Seagate 就已展示可运作产品，但实际量产与推出时程还处于较大的不确定性。



▲最快2019 年，WD 即可正式推出使用MAMR 技术的硬碟，