На днях компания Western Digital выпустила в широкую продажу 18-Тбайт и 20-Тбайт жёсткие диски с технологией записи ePMR (общее название ― EAMR). Аббревиатура ePMR означает, что в процессе записи что-то поддерживает и усиливает магнитное воздействие записывающей головки на пластину HDD. До вчерашнего дня компания WD держала в секрете, что именно происходит в процессе записи ePMR. Но теперь секрет раскрыт.

До осени прошлого года компания Western Digital неоднократно и категорично утверждала, что после магнитных пластин с перпендикулярной записью она внедрит технологию записи с поддержкой микроволнового излучения (MAMR). Мы неоднократно рассказывали о технологии microwave-assisted magnetic recording, например, по этой ссылке. Если коротко, то в записывающую головку встраивается генератор микроволнового излучения, который позволяет надёжно записать данные на поверхность магнитной пластины с более высокой плотностью.

По факту вышло, что технология MAMR так и не была внедрена, а вместо неё компания реализовала некую технологию EAMR — технологию записи с энергетической поддержкой (energy-assisted magnetic recording). Что это за поддержка такая, в Western Digital упорно скрывали. Позже термин преобразовался в ePMR или energy-assisted perpendicular magnetic recording, что привязывает технологию к перпендикулярной записи, но всё равно ничего не объясняет.

Одновременно с заявлением о выпуске новых 18-Тбайт и 20-Тбайт HDD компания Western Digital, наконец-то, пояснила, каким образом она добивается увеличения плотности записи с использованием технологии ePMR. По словам WD, во время операции записи в обычных магнитных головках насыщение магнитным полем происходит несогласованно, что ведёт к джиттеру (искажению) тока записи. Технология ePMR сглаживает эти искажения за счёт того, что на центральные сердечники головок подаётся опорный ток. Этот ток генерирует дополнительное магнитное поле, которое создает оптимальные условия для изменения намагниченности магнитных доменов на пластине жёсткого диска. Тем самым снижаются искажения токов записи и, в целом, растёт плотность записи.

Кроме этого, компания WD в новых дисках впервые использовала актуатор ― привод с магнитными головками ― с тремя ступенями доводки. Кроме основной катушки в основании привода на штанге с магнитными головками имеются ещё две точки поворота (доводки): миллиактуатор и микроактуатор. За счёт доводки позиционирования головок точность записи увеличивается, и растёт плотность записи. Так, для 18-Тбайт жёсткого диска плотность записи составляет 1022 Гбит/дюйм², а для 20-Тбайт ― 1160 Гбит/дюйм² (дополнительный рост плотности обеспечивает «черепичная» технология SMR).

В будущем Western Digital обещает всё-таки использовать в накопителях магнитные пластины MAMR и HAMR, а пока довольствуемся тем, что есть.

Технология записи на магнитные пластины с поддержкой микроволнового излучения или MAMR должна была ворваться на рынок жёстких дисков ещё в прошлом году. К сожалению, этого не произошло. Причины отмены выпуска MAMR-накопителей нам неизвестны, хотя необходимые для этого пластины начали выходить ровно год назад. Объявляем о второй попытке.

Наши коллеги с сайта AnandTech подсказывают, что в ходе отчёта о работе в 2019 финансовом году японская компания Showa Denko K.K. (SDK) объявила инвесторам о начале поставок магнитных пластин HDD для записи с использованием технологии MAMR.

Пластины для MAMR-накопителй выпускаются меньшей толщины, что делает возможным размещать в одном стандартном 3,5-дюймовом форм-факторе жёсткого диска 9 пластин. Каждая пластина имеет ёмкость 2 Тбайт. В совокупности это позволит выпускать 18-ТБ жёсткие диски. По словам SDK, MAMR-пластины поставляются компании Toshiba. Из этого, вероятно, следует ожидать выпуска жёстких дисков Toshiba объёмом 18 Тбайт в течение одного–двух кварталов.

В то же время напомним, что аналогичное заявление компания Showa Denko делала ровно год назад. Поставки 2-Тбайт пластин с поддержкой MAMR стартовали в 20 числах февраля 2019 года. Позже Toshiba опровергла информацию о подготовке к выпуску 18-Тбайт жёсткого диска с поддержкой технологии MAMR и, как мы знаем, в 2019 году подобные накопители не появились. Кстати, компания Western Digital также не выпустила жёсткий диск с технологией MAMR, хотя неоднократно обещала сделать это в 2019 году.

Использование технологии MAMR позволит увеличить ёмкость жёстких дисков без применения технологии записи с частичным перекрытием дорожек (SMR). Это означает, что плотность записи увеличится без жертв со стороны производительности в режиме записи. Компания Showa Denko в этом году также начала поставлять магнитные пластины повышенной ёмкости на основе технологии записи с подогревом поверхности или HAMR.

Жёсткие диски на пластинах HAMR в этом году обещает использовать и компания Seagate. В первой половине года Seagate планирует выпустить 18-Тбайт HAMR-накопители, а во второй половине ― 20-Тбайт HDD на пластинах HAMR. Возможно, это подтолкнёт Western Digital и Toshiba или по крайней мере одну из них выпустить, наконец-то, жёсткие диски с поддержкой технологии MAMR.

В пятницу вечером компания Western Digital объявила, что она начала ознакомительные поставки 20-Тбайт и 18-Тбайт 3,5-дюймовых жёстких дисков дюжине OEM-производителей серверов и дисковых хранилищ данных. Это событие не стало громом среди ясного неба.

О планах начать до конца текущего года квалификационные поставки перспективных и самых ёмких жёстких дисков компания сообщила ещё в сентябре. Что же, хорошо, когда всё идёт по плану. Массовые коммерческие поставки этих новинок WDC обещает начать в первой половине 2020 года.

Следует сказать, что компания всё ещё держит в тайне спецификации накопителей Ultrastar DC HC650 SMR объёмом 20 Тбайт и Ultrastar DC HC550 CMR ёмкостью 18 Тбайт. Раскрыто только очевидное: наличие 9 магнитных пластин, упакованных в герметичный блок с гелием, а также использование технологии уплотнения записи с перекрытием дорожек в случае старшей модели (технология SMR).

В самом главном относительно новинок Western Digital продолжает мутить воду. Ранее компания обещала в этом поколении HDD задействовать технологию записи MAMR с дополнительным микроволновым излучателем в блоке головок для преодоления коэрцитивных сил в магнитном слое пластин. Позже представители компании выступили с опровержением того, что в 20-Тбайт HDD будут использоваться головки с MAMR.

Тем не менее, во вчерашнем пресс-релизе слова о реализации «энергоподдерживающей» записи встречаются едва ли не в каждом абзаце, и это преподносится как небывалое достижение. Компания как бы говорит, что это нечто грандиозное, но не то, что вы думаете или не то, о чём она говорила раньше, но что именно, она не скажет. Выглядит всё это, мягко говоря, странно.

Поскольку ёмкость в 20 и 18 Тбайт ― это действительно шаг вперёд по сравнению с набирающими в последнее время силу 14-Тбайт HDD, то переход от массовых 14-Тбайт жёстких дисков к 20- и 18-Тбайт обещает сократить число стоек СХД на величину до 22 %. Также замена парка HDD на более ёмкие позволит снизить стоимость владения СХД на величину до 11 %. В совокупности оба этих показателя обещают стимулировать переход владельцев крупных и гипермасштабируемых ЦОД на новые жёсткие диски Western Digital максимальной на сегодня в индустрии ёмкости.

Активным сторонником термомагнитной записи HAMR принято считать компанию Seagate Technology, и увлечение корпорации Western Digital конкурирующей технологией MAMR на данном этапе развития могло сформировать впечатление об отсутствии у последнего производителя интереса к технологии HAMR.

Представители WDC поспешили заверить инвесторов, что это не так, и технологию HAMR компания возьмёт на вооружение сразу после того, как MAMR исчерпает свой потенциал повышения плотности записи данных на магнитную пластину. Чтобы сделать такой переход максимально безболезненным, Western Digital готова одновременно финансировать разработки в сфере MAMR и HAMR.

Seagate Technology активно продвигает технологию записи с подогревом магнитных пластин при помощи лазера, известную под обозначением HAMR (heat-assisted magnetic recording). Она уже отгрузила клиентам более сорока тысяч образцов жёстких дисков с использованием этой технологии для тестирования, преодолела с её помощью рубеж объёма накопителя в 16 Тбайт, и в следующем полугодии рассчитывает наладить серийные поставки жёстких дисков объёмом 18 Тбайт, использующих HAMR. Прогресс обещает быть быстрым, поскольку планку в 20 Тбайт Seagate рассчитывает покорить до конца 2020 года.

На конференции Barclays для инвесторов генеральный директор Western Digital Corporation Стив Миллиган (Steve Milligan) пояснил, что компания считает нужным одновременно вкладывать в развитие как MAMR (microwave-assisted magnetic recording), так и HAMR, поскольку первая из технологий имеет ограниченный потенциал повышения плотности записи, но она дешевле и проще во внедрении, поэтому сейчас производитель и делает ставку именно на неё. Рубеж в 18 Тбайт и 20 Тбайт компания собирается покорить при помощи MAMR. До конца этого года начнутся поставки образцов жёстких дисков первого номинала, использующих «производную форму» этой технологии.

Глава WDC призывает понимать стратегию компании правильно. Производитель вовсе не выступает против внедрения HAMR, просто сейчас использовать её в серийном производстве преждевременно. Стив Миллиган отметил, что главный конкурент WDC напрасно спешит с внедрением HAMR именно сейчас. Ранее сообщалось, что Western Digital готова задуматься над соответствующим шагом при создании жёстких дисков объёмом более 25 Тбайт. Параллельные расходы на обе технологии глава WDC не считает слишком обременительными, да и особого выбора у компании нет.

Долгое время WDC высказывалась против использования технологии подогрева магнитной пластины при помощи лазера (HAMR), которую активно, но не очень успешно продвигала конкурирующая компания Seagate Technology. В корпорации Western Digital ставку делали на MAMR — технологию микроволнового воздействия на магнитную пластину с целью повышения плотности записи. Теперь представители компании признаются, что привязка к той или иной технологии не так важна, и обе имеют право на реализацию в производственной программе WDC.

Следует напомнить, что в середине сентября в комментариях немецкому изданию ComputerBase представители Western Digital дали понять, что к массовому использованию даже MAMR компания ещё не готова, и анонсированные ранее жёсткие диски объёмом 18 Тбайт будут использовать не эту технологию, а некую тщательно скрываемую альтернативу.

Ситуация опять изменила вектор на мероприятии Wells Fargo для инвесторов, которое прошло на этой неделе. Интересы Western Digital представляли финансовый директор Боб Ойлау (Bob Eulau) и президент по технологии и стратегии Сива Сиварам (Siva Sivaram). Последний заявил ведущему мероприятия, что готовящиеся к началу массовых поставок жёсткие диски объёмом 18 Тбайт уже используют производный вариант технологии MAMR, сочетая её со структурой магнитных пластин, подразумевающей перпендикулярную ориентацию магнитных частиц (PMR). Образцы этих жёстких дисков начнут отгружаться клиентам за две-три недели до Рождества по григорианскому календарю.

Попутно WDC готовится начать поставки образцов жёстких дисков объёмом 20 Тбайт, которые тоже будут использовать производную версию MAMR, но уже в сочетании с «черепичной» структурой магнитных пластин (SMR). Представители компании поясняют, что MAMR требует меньших затрат для освоения в масштабах серийного производства, поскольку использование HAMR требует иных комплектующих, других магнитных пластин, головок с лазером и прочих недешёвых нововведений.

В долгосрочной же перспективе WDC не видит никаких препятствий для использования HAMR в своих жёстких дисках. Клиентам всё равно, какую технологию использует приобретаемый ими жёсткий диск, важны качества и характеристики самого продукта. Компания рассчитывает довести ёмкость жёстких дисков до 50 Тбайт, и её не особо заботит, придётся ли для этого использовать технологию MAMR или HAMR. В ближайшее время, тем не менее, она собирается выжать весь потенциал из сочетания PMR и MAMR.

Мы уже сообщали, что в своём квартальном отчёте компания Seagate изменила структуру выручки, чтобы её деятельность смотрелась несколько выигрышнее. Но это не самое интересное — куда любопытнее планы компании по наращиванию объёмов магнитных накопителей, которые всё ещё остаются гораздо более выгодными с точки зрения стоимости гигабайта по сравнению с твердотельными.

Несмотря на то, что жёсткие диски Seagate в сообщениях Backblaze о надёжности HDD не выглядят идеально, компания готовится к запуску HDD большой ёмкости. Накопитель на 16 Тбайт, выпущенный ранее в этом году в корпоративной и потребительской версиях, в начале 2020 года уступит место самого ёмкого в портфеле Seagate 18-Тбайт модели, которая, как сообщается, будет основана на той же платформе с 9 пластинами, что и текущее поколение.

«Мы готовимся начать поставки 18-Тбайт HDD в первой половине 2020 года, чтобы сохранить лидерство в отрасли», — отметил исполнительный директор Seagate Дейв Мосли (Dave Mosley). А во второй половине следующего года компания собирается представить свой первый накопитель с технологией вспомогательного разогрева поверхности магнитных пластин (HAMR) — его ёмкость составит 20 Тбайт.

Эта технология, как прогнозирует Seagate, позволит ей достичь как минимум 20-процентного среднегодового роста плотности размещения данных в течение ближайшего 10-летия. В то же время всё больше жёстких дисков будут получать два независимых блока магнитных головок (MACH.2) — это позволит повысить показатели доступа HDD к данным и масштабировать ёмкость без ущерба для производительности.

Дальнейший взгляд на планы Seagate показывает, что жёсткие диски ёмкостью 30 Тбайт поступят на рынок где-то в конце 2023 года, тогда как модель на 50 Тбайт должна появиться на рынке в 2026 году.

Компания Western Digital тоже готовит свои накопители высокой ёмкости на базе MAMR, но Seagate планирует превзойти прямого конкурента и начать массовые поставки своих моделей объёмом 18 Тбайт и 20 Тбайт раньше.

О намерениях начать серийные поставки жёстких дисков объёмом 18 Тбайт и 20 Тбайт корпорация Western Digital заявила третьего сентября в официальном пресс-релизе. Первой модели серии Ultrastar DC HC550 рубеж в 18 Тбайт удалось освоить за счёт использования магнитных пластин с традиционной структурой (CMR), хотя наличие девяти пластин в гелиевой среде этому тоже способствовали. Жёсткий диск Ultrastar DC HC650 рубеж в 20 Тбайт должен освоить за счёт перехода на «черепичную» структуру магнитных пластин (SMR). Поскольку в тексте исходного пресс-релиза фигурировало словосочетание «energy-assisted recording technology», то основная часть авторов новостей без колебаний сделала вывод, что речь идёт о технологии микроволнового воздействия MAMR, которую WDC уже не первый год обещает освоить в масштабах серийного производства.

Всё оказалось не так просто, как утверждают представители сайта ComputerBase.de. Они обратились за комментариями к сотрудникам Western Digital Corporation, и те вынуждены были сообщить, что перечисленные выше жёсткие диски, которые на рынок попадут в следующем полугодии, технологию MAMR ещё не используют. Из лаконичных объяснений специалистов производителя следует, что ещё не готовы к массовому применению магнитные головки, способные работать с технологией MAMR, а без них увеличивать плотность записи при помощи воздействия микроволнами нет никакого смысла. Что же скрывается под формулировкой «energy-assisted recording technology», представители WDC пояснять не стали, заявив лишь, что это не MAMR.

Кстати, конкурирующую технологию HAMR, которая подразумевает подогрев участка магнитной пластины при помощи лазерного луча, WDC не считает особо перспективной, хотя Seagate не видит для себя иной альтернативы, а Toshiba допускает использование обоих подходов к повышению плотности записи информации на магнитную пластину. Все крупнейшие производители жёстких дисков близки к моменту, когда традиционным технологиям нужно будет искать поддержку в виде новых методик записи данных на магнитные пластины, поэтому вряд ли WDC сможет долго сохранять в тайне особенности своего технологического решения.

Ещё некоторое время назад в презентациях для инвесторов WDC открыто указывала на готовность начать серийные поставки жёстких дисков с технологией MAMR в 2019 календарном году. Подходящие рубежи плотности записи тоже предстояло покорить в сопоставимые сроки, поэтому отказ производителя от использования MAMR в представленных в начале сентября жёстких дисках для многих может стать сюрпризом. Компания Seagate обещает, что серийный выпуск использующих конкурирующую технологию HAMR жёстких дисков начнётся в этом году. Если учесть, что WDC свои продукты объёмом 18–20 Тбайт обещает вывести на рынок в следующем полугодии, то Seagate может получить некоторую фору в освоении так называемых технологий записи с энергетическим воздействием на пластину. Впрочем, раз в пресс-релизе WDC некое энергетическое воздействие упоминается, говорить об этом сейчас нет оснований.

Японская компания Showa Denko (SDK) раскрыла секрет. Как сообщается в пресс-релизе SDK, её клиент, компания Toshiba, готовит к выпуску в этом году первый в мире 18-Тбайт 3,5-дюймовый жёсткий диск. Более того, этот накопитель будет опираться на классическую перпендикулярную запись без использования так называемой «черепичной» технологии SMR (Shingled Magnetic Recording) с частичным перекрытием дорожек. Иначе говоря, суперъёмкая новинка не будет терять производительность на операциях записи.

Другим сюрпризом стало то, что Toshiba для производства 18-Тбайт HDD задействует технологию MAMR (Microwave Assisted Magnetic Recording). Это технология магнитной записи со вспомогательным микроволновым излучением, о которой мы чуть подробнее рассказывали здесь. До сих пор считалось, что первой компанией, которая выпустит на рынок жёсткие диски с поддержкой MAMR, будет Western Digital. Оказалось, Toshiba движется в этом направлении ещё быстрее. Из этого следует, что компании будут соревноваться, что сулит обострение конкуренции и скорейшее снижение цен на новинки.

Первые пластины для накопителей с поддержкой MAMR компания Showa Denko выпускает ёмкостью 2 Тбайт. Очевидно, что в составе 18-Тбайт жёсткого диска их будет 9 штук ― этот рекорд пока не побила ни Seagate, ни WDC. Магнитные пластины с поддержкой MAMR будут из алюминия. Компания Hoya, например, выпускает пластины из стекла, которые будут поддерживать другую технологию записи с поддержкой ― HAMR (с локальным разогревом магнитного слоя). И если Hoya пока не обещает выпуск магнитных пластин с поддержкой MAMR (для Western Digital и Toshiba), то Showa Denko обещает вскоре начать поставки пластин HAMR (для Seagate).

На конференции 2018 IEEE TMRC Conference, об интересном докладе с которой мы уже рассказывали, своими свежими идеями поделилась также японская компания Toshiba. Надеемся, Toshiba не расстанется с производством жёстких дисков, слухи о чём ходят с момента банкротства Westinghouse. Японцы умеют хорошо развивать высокотехнологические отрасли.

В лабораториях Toshiba была проверена потенциальная возможность организовать многослойную запись на магнитных пластинах жёстких дисков. Проникнуть в глубь пластины и записать дополнительно один, два или даже больше слоёв может помочь так называемая запись с вспомогательным микроволновым излучением — MAMR (microwave-assisted magnetic recording). Жёсткие диски с технологией MAMR уже поставляются в виде ознакомительных образцов компаний Western Digital. Коммерческие поставки MAMR HDD в виде 20-Тбайт накопителей или около того ожидаются в 2019 году. Технологию MAMR разработал японский институт NEDO вместе с компанией HGST (Hitachi), после чего она досталась Western Digital. Возможно, где-то там рядом была также компания Toshiba.

Многослойная запись на магнитные пластины может вестись с помощью «тонкой» подстройки вспомогательного микроволнового излучения. Для поверхности рабочей будет одна частота, для записи внутри пластины в зависимости от глубины залегания слоя — другая частота или частоты, если слоёв будет несколько. Похожим образом только с изменяемой фокусировкой лазера работает запись на многослойные оптические диски. Будет просто замечательно, если эта технология воплотится в жизнь.

Компания Western Digital сообщила о преодолении очередного рубежа — продано более 20 млн заполненных гелием жёстких дисков на базе платформы HelioSeal. В дисках нового поколения внедрён целый ряд новшеств, упрощающих их эксплуатацию, расширяющих возможности и повышающих срок службы.

В частности, была добавлена восьмая пластина, что позволило увеличить ёмкость дисков. В настоящее время ассортимент Western Digital включает жёсткие диски на платформе HelioSeal ёмкостью до 14 Тбайт. Для повышения долговечности диска был задействован уникальный герметичный разъём между печатной платой контроллера и гермоблоком накопителя. В новых моделях используется новый сервомотор для лучшей динамики вращения шпинделя и двухступенчатый микропривод головок — впервые в дисках для ЦОД.

Для изготовления головок компанией применяется дамасский процесс, обеспечивающий более точный контроль геометрии головок и более сфокусированное поле записи.

Для будущих моделей дисков большого объёма Western Digital планирует использовать технологию записи с микроволновой поддержкой — MAMR. Дамасский процесс изготовления головок позволил разместить между полюсами пишущей головки миниатюрный спинтронный осциллятор, который создаёт магнитное поле микроволновой частоты, помогающее записывать информацию на пластину. Это позволяет увеличивать плотность записи за счет уменьшения геометрии пишущей головки и использования более магнитотвёрдых материалов в пластине. В будущем эта технология должна позволить создавать диски ёмкостью до 40 Тбайт.

Альтернативная технология для увеличения плотности записи — HAMR. Это запись с термальной поддержкой, при которой перед записью точка на пластине разогревается лазером до высокой температуры (около 500 ˚C). Эта технология также может позволить дискам выйти к рубежу 40 Тбайт ёмкости, но имеет серьёзные риски с точки зрения надёжности — высокая температура, повышенный износ отдельных областей пластины, недолговечность пишущей головки. Кроме того, использование лазеров и необходимость применять другой материал для пластины повышает стоимость накопителя.

В разработанной Western Digital технологии MAMR благодаря отсутствию нагрева пластин обеспечивается высокая надёжность процесса записи, долговечность пишущей головки, лёгкая интеграция plug-and-play в текущие серверы и СХД, а также сопоставимая с сегодняшними накопителями себестоимость изготовления дисков.

Выпуск жёстких дисков на базе технологии MAMR начнётся в 2019 году.

Неполные две недели назад компания Western Digital призналась, что для повышения плотности записи на магнитных пластинах жёстких дисков она сделала ставку на технологию вспомогательной микроволновой записи или MAMR (microwave-assisted magnetic recording). По мнению Western Digital, альтернативная технология HAMR (heat assisted magnetic recording), которая предполагает разогрев магнитной поверхности до температур от 100 до 400 и выше градусов по Цельсию, демонстрирует низкую надёжность и чревата быстрым выходом из строя головок для записи и магнитных пластин.

Компания Seagate не разделяет опасения Western Digital в отношении технологии HAMR. Более того, Seagate пообещала вывести на рынок жёсткие диски с использованием HAMR одновременно с дисками Western Digital на технологии MAMR и превзойти конкурента по скорости наращивания плотности записи. Так, в дневнике Seagate на днях появилась запись, в которой представитель компании заявляет о намерениях производителя выпустить 40-Тбайт 3,5-дюймовый HAMR жёсткий диск уже в 2023 году, что на два года раньше ожидаемого выхода гипотетического 40-Тбайт MAMR HDD Western Digital.

О планах до конца 2018 года начать опытные поставки HAMR-накопителей компания Seagate рассказала в начале этого года. Фактически, признаются в компании, поставки опытных жёстких дисков с данной технологией уже осуществляются. К данному моменту Seagate отгрузила клиентам около 40 000 жёстких дисков с технологий HAMR. Все они показали предсказуемость в характеристиках, что необходимо для подготовки массового производства. Массовые оценочные партии HDD с технологией HAMR компания начнёт отгружать в 2018 году, а в 2019 году приступит к коммерческим поставкам жёстких дисков ёмкостью не менее 20 Тбайт.

Что касается надёжности, то опытным путём доказана работоспособность магнитных головок HAMR после записи и считывания свыше двух петабайт данных. К началу коммерческих поставок накопителей Seagate планирует достичь плотности записи в 2 Тбит/дюйм² и затем каждый год в течение 9 лет повышать плотность записи на 30 %. Это удивительно, к 2023 году Seagate рассчитывает достичь плотности записи 6 Тбит/дюйм², тогда как Western Digital обозначает плотность записи в 4 Тбит/дюйм² как предельную для технологии MAMR. В повышении плотности записи с использованием HAMR, кстати, точно так же, как сегодня будет принимать участие «черепичная» запись SMR и новая пространственная (двухмерная) запись TDMR. Автоматические линии для сборки жёстких дисков, уверяет Seagate, уже сегодня способны выпускать накопители с технологией HAMR. Производственных проблем в этой связи не ожидается. Просто ждём отмашку и команду «На старт!».

Как мы сообщали, компания Western Digital на мероприятии, посвящённом обработке Больших Данных, представила технологию магнитной записи с вспомогательным микроволновым излучением или MAMR (microwave-assisted magnetic recording). Данная технология считалась перспективной, но её реализация долгие годы была под вопросом. Быстрее реализуемой считалась другая технология — HAMR (heat assisted magnetic recording), которую ещё называют термальной или TAMR. Накопители с записью HAMR готовит к выпуску компания Seagate и намеревается сделать это в следующем году. Компания Western Digital, напротив, ключевой для выпуска ёмких жёстких дисков выбрала технологию MAMR. Что интересно, прорыв на этом направлении произошёл всего два года назад, когда в компании завершили разработку структуры новой магнитной головки.

Сама технология MAMR родилась в лаборатории Университета Карнеги — Меллон в 2006 году. Идея MAMR появилась в процессе разработки магниторезистивной памяти MRAM. В обоих случаях задействован целый ряд квантовых и туннельных эффектов с переносом момента спина электронов. Руководитель проекта Джимми Жу (Jimmy Zhu) сразу же быстро набросал заявку и вскоре получил патент на изобретение. В 2008 году технология была предложена компании Hitachi, и проектом занялся бывший сотрудник компании IBM Тао Нгуен (Thao Nguyen). Производство жёстких дисков IBM, напомним, было продано компании Hitachi в 2003 году.

Пару лет в подразделении HGST ломали голову над изобретением, но ничего путного не придумали. Решено было отдать разработку исследовательскому центру Hitachi в Японии. Те, в свою очередь, подключили специалистов из исследовательского центра NEDO. Первый опыт по практической реализации метода записи  MAMR был поставлен осенью 2010 года. Жизнеспособность технологии была доказана, а два года спустя компания Western Digital приобрела у компании Hitachi бизнес по разработке и производству жёстких дисков вместе с пакетом патентов. Так технология MAMR перешла в руки Western Digital.

Настоящий прорыв, если верить разработчикам, совершён в 2015 году. За полтора года до этого под руководством специалиста Western Digital Майка Мэллари (Mike Mallary) было защищено пять патентов, и конструкция головки с поддержкой технологии MAMR, наконец, обрела законченный вид.

В основе магнитной головки с поддержкой MAMR лежит генератор (поворота) спинового момента (Spin Torque Oscillator, STO). Этот генератор интересен сам по себе. Он представляет собой многослойную тонкоплёночную структуру, в которой под действием постоянного тока происходит поляризация спинов электронов, в результате чего в свободном слое (зазоре) генератора возникает высокочастотная генерация в диапазоне 20–40 ГГц. Из-за поляризации спинов меняется вектор намагниченности в зазоре и возникшее под зазором круговое поле накачивает энергией магнитный домен в записывающем слое магнитной пластины. Записывающей головке в таком случае достаточно создать лишь небольшую напряжённость магнитного поля, чтобы изменить намагниченность участка пластины на противоположную. Так происходит запись одного бита данных на дорожку.

Поскольку для записи требуется меньше энергии, размер магнитного домена на пластине (зерна) можно уменьшить с 8–12 нм, как у сегодняшних передовых HDD, до 4 нм и менее для HDD с записью MAMR. Тем самым достигается рост плотности записи, который для технологии MAMR обещает вырасти до 4 Тбит на квадратный дюйм. Опытные MAMR-накопители компания планирует начать выпускать в 2018 году с выходом коммерческих версий в 2019 году. Накопители с технологией MAMR будут нацелены на корпоративные системы хранения данных. В массовом сегменте им нечего делать. Зато для облаков и ЦОД до 2030 года и даже дольше технология записи с поддержкой микроволновым излучением по сравнению с SSD обеспечит десятикратную разницу в стоимости хранения каждого гигабайта данных.

Не столь давно мы опубликовали подробный отчёт HGST о состоянии индустрии механических жёстких дисков и в нём были упомянуты перспективные технологии, такие как термомагнитная (HAMR) и микроволновая (MAMR) запись. Суть у этих методов записи схожая и заключается она в предварительной обработке магнитной пластины перед записью, просто в первом случае предполагается использовать лазер для нагрева, а во втором — микроволновое излучение для изменения магнитных параметров. С HAMR в настоящее время имеется ряд проблем: сфокусировать луч в итоге удалось с помощью специальной плазмонной антенны, но срок службы такой «лазерной» головки пока на три‒четыре порядка меньше, нежели необходимо для коммерческого применения. Но, похоже, Western Digital, владелец бренда HGST, достигла прорыва во второй технологии.

Если верить опубликованному заявлению, разработчикам удалось решить ключевые проблемы микроволновой записи. Заявление звучит уверенно и в нём обещается создание жёстких дисков ёмкостью 40 Тбайт к 2025 году, а производство может быть налажено уже в 2019 году. Технологию MAMR Western Digital разрабатывает уже в течение восьми‒девяти лет. Интересно, что в основе нового метода записи максимально используются уже имеющиеся в распоряжении WD технологии и техпроцессы, такие как технология головок Damascene. Именно это и позволяет говорить компании о столь раннем возможном начале производства дисков на основе MAMR. Казалось бы, микроволновое излучение ассоциируется исключительно с громоздкими и потребляющими много энергии магнетронами, однако в случае новой головки, разрабатываемой WD, это не так. Для генерации микроволнового пучка в MAMR будет применён генератор спинового момента (spin-torque oscillator, STO), многослойная полупроводниковая структура, использующая эффекты спиновой электроники.

Похожие структуры используются в магниторезистивной памяти. Это устройство может быть совсем небольшим и, во всяком случае, более компактным, нежели сочетание лазера с плазмонной антенной в HAMR. Нагрева в случае использования микроволнового излучения нет, что исключает проблемы с термической деформацией и износом материалов головки и магнитных пластин. Плотность записи при этом может превышать 4 Тбит на квадратный дюйм — более чем в четыре раза больше классического предела плотности, составляющего 1 Тбит на квадратный дюйм. Благодаря широкому применению уже существующих технологий, диски на основе MAMR обеспечат низкую стоимость хранения данных. В сочетании с огромной ёмкостью это сделает их очень привлекательными для крупных центров хранения данных. В настоящее время в разработке данной технологии Western Digital опережает конкурентов на несколько лет, что позволит компании существенно укрепить свои позиции на рынке механических накопителей.

SSD имеют ряд неоспоримых преимуществ перед HDD, и в секторе потребительских компьютеров они будут постепенно вытеснять "собратьев" на жёстких магнитных дисках. Даже малое количество циклов записи, из-за которого флеш-накопители используют преимущественно для требующих быстрой загрузки приложений (в том числе ОС), не станет помехой: в лабораториях этот критический параметр постепенно увеличивают. Тем не менее, и винчестеры продолжают совершенствоваться. Уже преодолены 2 Тб на устройство, а профессор из Университета Карнеги-Меллона (Carnegie Mellon University) трудится над технологией, которая обещает стать "тёмной лошадкой" в гонке будущих HDD со сверхвысокой плотностью хранения данных. Джимми Жиан-Ган Жу (Jimmy Jian-Gang Zhu) разрабатывает прототип метода магнитной записи с применением микроволн (microwave-assisted magnetic recording, MAMR), которая позволит достигнуть 3 Тбит/дюйм². Ранее Seagate Technology и TDK добились неплохих результатов в работе над повышением характеристик дисков благодаря магнитной записи с применением нагрева (heat-assisted magnetic recording, HAMR), использующей миниатюрные лазеры на каждой головке HDD. Луч от них нагревает область пластины непосредственно перед операцией записи в неё данных. Конкурент компаний - Hitachi Global Storage Technologies – обращает внимание на расположение дорожек и даже отдельных битов. Обе технологии могут понадобиться, чтобы вывести на рынок устройства с плотностью записи 10 Тбит/дюйм² и выше. В поставляемых сегодня накопителях благодаря перпендикулярной записи этот показатель составляет около 530 Гбит/дюйм². Согласно мнению некоторых аналитиков, индустрия должна в течение ближайшего года определиться с направлением дальнейшего развития технологий, которые позволят отодвинуть "непреодолимый" барьер за 1 Тбит/дюйм². Обе разработки Seagate и Hitachi GST подходят на роль "спасителей" конкурентоспособности будущих HDD и добавят к их стоимости приблизительно равные суммы. Но Жу считает, что добьётся аналогичных характеристик дисков при меньшей стоимости конечных продуктов. "Индустрии нужна экспериментальная лабораторная демонстрация, чтобы убедиться в возможности выпускать такие устройства и в их производительности", - поясняет Жу. MAMR использует явление ферромагнитного резонанса. Головка чтения/записи излучает микроволны, на частоте которых вектор намагничивания будет прецессировать вокруг внешнего магнитного поля при его переключении. Колеблющееся магнитное поле с круговой поляризацией на правильной частоте добавляет энергию, что упрощает запись битов. Направленное микроволновое поле генерируется набором работающих на переменном токе тонких магнитных плёнок, встроенных в головку. Как объясняет учёный, к последней нужно добавить несколько слоёв материала, а производственный процесс усложнится на 10%. Взамен MAMR станет "как минимум немалым достижением на пути к увеличению ёмкости накопителей". Управляющие исследовательскими отделами компаний Seagate и Hitachi заявили, что в их области интересов находятся HAMR и структурированные носители (patterned media), а MAMR рассматривается как более отдалённая перспектива. Отчасти так сложилось по причине уже продвинувшихся до некоторой степени разработок в области HAMR. Лазерный диод для каждой головки диска обходится в 30-40 центов. И хотя Seagate, например, ещё не смогла интегрировать лазер должным образом, это не станет существенным препятствием. Как считает вице-президент компании по вопросам технологий записи данных Марк Ре (Mark Re), есть ведь опыт производителей DVD-плееров, интегрирующих лазерные диоды в очень дешёвые устройства. В противоположность этому, технология структурирования подразумевает несколько новых техпроцессов и соответствующее оборудование (например, для литографии с нанопечатью). Оценка финансовых затрат в том числе будет положена в основу выбора направления дальнейших исследований. От выбора так или иначе зависит вся инфраструктура производственного цикла, поэтому в конце концов основные игроки рынка найдут общее решение. Сегодня же из технологии перпендикулярной записи выжимают максимум, чтобы продлить её использование на как можно больший срок. По словам Ре, её хватит ещё на несколько поколений продуктов, а точка перехода ожидается приблизительно в 2012 году. Материалы по теме: - Полк 2-Тб накопителей пополнит Deskstar от Hitachi;
- TDK освоила 1 терабит на квадратный дюйм;
- IT-Байки: За миллиард лет до стирания памяти.