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2021年03月02日 | TDK先进HDD磁头技术加速社会数字化转型
2021-03-02 来源：TDK
随着云计算和5G通信等技术的日益普及，社会的数字化转型（DX）正在不断加速。因此，全球范围内生成的数据量正在呈爆炸式增长。在我们生活的时代，每一条捕获的信息都被记录为数据。为了满足对数据存储的无限需求，TDK正在针对磁头（用于读取和写入数据的组件）开发下一代技术，这将使硬盘驱动器（HDD）容量得到进一步扩展。
HDD为DX时代提供了高容量、低成本的数据存储解决方案
在磁头推动下的HDD记录技术的发展
备受关注的下一代记录技术MAMR和HAMR是什么？
HDD为DX时代提供了高容量、低成本的数据存储解决方案
如今，个人、企业、物联网设备和传感器生成的大量数据会通过Internet发送并记录下来以备后用。通常，数字数据都会被记录在HDD和固态硬盘（SSD）上。SSD基于闪存且具有高速和低功耗的特性，现在已广泛用于个人计算机中；尽管如此，HDD凭借其大容量和出色的每位成本（每单位可记录数据量的成本），在数据中心使用的近线存储*1中仍起着主导作用。随着5G通信和IoT设备的增长以及边缘计算*2的出现，需要存储在数据中心中的数据量将继续增加，从而有望进一步推动对HDD的需求。
全球每年生成的数字数据量
来源：2025年数据时代，IDC（图形由TDK制作）
到2025年，全球每年生成的数据量预计将增加到175ZB（1 ZB等于10亿太兆字节（TB），1 TB等于1,000千兆字节（GB），1 GB等于1,000,000兆字节（MB））。
在磁头推动下的HDD记录技术的发展
随着个人计算机的普及，HDD的容量也在同步增长，从1980年代的几十兆字节开始，到2020年代通常已达几TB，增幅超过十万倍。推动容量出现如此大幅度提升的关键因素是磁头背后的技术创新，该组件用于在HDD中读取和写入数据。
作为HDD磁头的领先制造商，TDK多年来一直在开发创新的磁头技术。1987年，我们开发了薄膜磁头*3，与传统磁头相比，该技术大大提高了记录密度。2005年，我们将垂直磁记录（PMR）*4磁头商业化，该技术打破了纵向磁记录*5的密度限制。采用高灵敏度TMR技术*6的垂直TMR磁头进一步提高了记录密度，从而实现了更高容量的HDD。
HDD内部的磁头
HDD的记录密度最近已超过1Tb/in2（太比特/平方英寸）。这相当于在一平方英寸内排列万亿个磁体。由于具有如此高的密度，记录（磁性）层内的记录位的大小已经变得非常之小，以至于使用当前的磁头技术进行写操作即将接近物理的极限。
为了解决这个问题，TDK致力于开发两种下一代记录方法。一种是微波辅助磁记录（MAMR）。另一种是采用激光的热辅助磁记录（HAMR）。TDK集团旗下磁头制造商Headway Technologies公司的首席技术官Moris Dovek阐述了为何他们同时致力于这两种未来方法的开发。
CTO of Headway Technologies Moris Dovek
“我们目前正在开发两种技术，MAMR和HAMR。作为全球唯一的HDD磁头专门制造商，我们认为我们需要同时准备好这两种技术，因为我们还不知道在不久的将来，哪种技术会率先成为主流。”
磁记录方法和HDD记录密度的发展
随着GMR和TMR读磁头等磁记录头技术的引入，HDD的记录密度不断提高。
备受关注的下一代记录技术MAMR和HAMR是什么？
受HDD密度增加的影响，记录位变得更细，这需要记录位拥有更高的矫顽磁力*7，才能保持热稳定性。然而，当矫顽力增加时，磁头中的磁场变得不足以用于写入数据，从而需要外部能量来辅助写入。
MAMR会从磁头尖端的自旋力矩元件*8发射微波，以在记录期间暂时削弱记录位的矫顽力。另一方面，HAMR使用激光束瞬时加热记录盘并在记录时局部削弱矫顽力。这些下一代记录方法预计会将HDD的记录密度提升到高达4Tb/in2，从而使3.5英寸HDD的容量达到40至60TB，是当今可用容量的四倍。
下一代磁记录技术MAMR和HAMR
（上）MAMR（微波辅助磁记录）：从磁头尖端的自旋力矩元件产生微波，以减小用于记录的记录介质的磁场。
（下）HAMR（热辅助磁记录）：在执行记录时用位大小的激光点瞬时加热介质，以便局部减小矫顽磁力。
作为全球唯一的磁头专门制造商，TDK向世界各地的HDD制造商供货。Dovek表示：“由于每个HDD制造商都有各自独特的需求，通过与他们合作，我们可以接收到各种性能数据和反馈，这让我们受益良多，也有助于改善我们的工作。关于MAMR和HAMR，我们同时加入了这两种技术中的研究，我们可以利用这一优势相互吸收在这两个领域中取得的成就。最终，我们的动力来自于挑战自我，不断超越客户期望。”
作为数据存储的支柱，HDD将继续向前发展。通过开发磁头——HDD的关键组件，TDK将继续在数字社会的发展中发挥关键作用。
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