有了西数MAMR技术 未来硬盘容量将会超过40TB

西部数据（以下简称西数）最近宣布公司在HDD（机械硬盘）技术上取得重大突破。未来如何增加HDD的存储密度？之前媒体已经介绍过许多技术，例如HAMR（热辅助磁记录）技术，这种技术已经出现在地平线上，只是还没有推广使用。

有许多企业（包括西数）都在研究HAMR技术，未来可以用它提高盘片密度。早在2013年就有企业展示过原型产品，不过技术要想变成可以生产、稳定的产品，还有很远的路要走。之前希捷曾信誓旦旦说，10年之内将会生产出60TB HAMR HDD，现在已经过去5年了，照眼下的形势看，短期内HAMR HDD还无法为生产做好充分的准备。

既然HAMR还没有准备好，我们应该怎么办呢？西数似乎找到了答案，事实上，在过去近十年里，西数实验室一直在研究该技术。从上图我们可以看到PMR（垂直磁记录）的最高极限是多少：1.1TB/平方英寸。有了SMR（叠瓦式磁记录）技术，极限可以提高到1.4TB。不过行业碰到一个无法解决的难题：写限制（writeability limit），简单来说，就是说当介质的密度越高、磁域越小，写磁头/磁场到了某个临界点时就会太小，无法克服顺磁物质的阀值问题。如何提高极限呢？写操作时用激光给介质加热是一种办法，这就是所谓HAMR技术，还有另一种不同的方法，它的效果更好，这种技术就是MAMR（微波辅助磁记录）。

不要让“微波”这个术语迷惑你，这里的微波能量不会大到让介质热起来。如果想让数据稳定存储到磁盘上，密度越高（晶粒越小），就会需要更强的“写场”（write field），上面这张图反映了二者的关系。

再看看这张图，有点复杂，让我们简化一下。你不妨想像一下：一个磁体有南极和北极，如果你拿出一个更强的磁场，想将磁体当前存储状态的极性逆转，要做到肯定很难。目前的HDD技术必须让场足够强，强到可以逆转存储极性。MAMR技术不一样，它用到了“Spin Torque Oscillator”（简称STO，力矩震荡器），以很高的频率运行（20-40 GHz），与介质的铁磁共振保持一质。这样一来存储场就会动进（又叫旋进），让垂直轴倾斜。共振会让能量增加（除了写场还会增加能量），最终让场朝着想要的方向翻转。整个过程之所以能够实现，主要归功于“共振效应”，STO可以将写场的效率提高3-4倍，它所消耗的电能只有生成写场所需电能的1/100。有了MAMR技术，介质的阻尼常数缩小，磁域也可以缩小，从而提高盘片密度。

MAMR技术还有一个好处：它只是将其它技术简单整合在一起，这些技术已经存在。西数已经用先进的“Damascene”工艺制造驱动器磁头，3年前，它就悄悄采用该技术。Damascene技术可以让磁头拥有更高的物理精度，提高密度。现在这门技术有了更大的用武之地，因为它的存在，西数将STO放进磁头变得更容易。除了磁头有变化，驱动电流也会更小。总之，不改变硬盘的基本技术就可以增加密度肯定是一件好事。充氦硬盘可以使用MAMR技术，SMR硬盘也可以用。

西数还宣布另一个消息：公司正在从老式的“nested actuator”技术向更新的“micro-actuator”技术转移，2009年西数曾用“nested actuator”推出2TB HDD。与之前的技术相比，新致动器的连接点离磁头更近，这样一来磁头的追踪能力会更强，磁道间距可以扩大。目前西数的技术可以达到400TPI（每英寸磁道数），未来，因为有了新的追踪技术、有了MAMR、介质化学特性提升，西数希望硬盘可以达到100万TPI。

40TB HDD会不会一夜之间突然涌向市场？不会。西数必须提高STO磁头产能，即使产能提高了，介质技术也要提升，这样才能真正发挥MAMR的潜力。

现在我们已经知道，西数找到了一种更简单的办法翻转磁极存储数据，不需要依赖HAMR技术，真正用HAMR技术生产硬盘还要等很多年。

西数在声明中表示，公司之所以取得技术突破，STO是关键，它会生成微波场，当磁盘密度提高时记录数据的能力会更强，稳定性不会下降。有了MAMR技术，未来每英寸可以存储4TB的数据。西数认为MAMR在2025年之前可以将硬盘的容量提高到40TB，甚至超过40TB，未来还会继续增加。