열지원 자기기록

Heat-assisted magnetic recording
티타늄 제조 공정은 수소 보조 마그네슘 열원 환원을 참조하십시오.

HAMR(Heat-Assisted Magnetic Recording)은 쓰기 중에 디스크 재료를 일시적으로 가열하여 하드 디스크 드라이브 등의 자기 장치에 저장할 수 있는 데이터의 양을 크게 늘리기 위한 자기 스토리지 기술입니다.이를 통해 자기 효과에 대한 수용성이 향상되어 훨씬 더 작은 영역(및 훨씬 높은 영역)에서도 쓰기가 가능합니다.er 디스크상의 데이터 레벨).

이 기술은 2013년 [1]실현 가능성에 대해 의구심을 나타내면서 처음에는 달성하기 매우 어려운 것으로 여겨졌다.기록되는 영역은 회절이 일반적인 레이저 집중 가열의 사용을 막을 수 있을 정도로 작은 면적으로 가열되어야 하며, 1나노초 미만의 가열, 쓰기 및 냉각 사이클이 필요한 동시에 드라이브 플래터, 드라이브-헤드 접촉 및 인접 자석에 대한 반복적인 스폿 가열의 영향을 제어해야 합니다.영향을 받지 않아야 하는 ic 데이터.이러한 과제는 레이저 기반 직접 가열 대신 나노 스케일 표면 플라스몬(표면 유도 레이저)의 개발, 기록 헤드 또는 인근 데이터와의 접촉에 영향을 주지 않고 빠른 스폿 가열에 견딜 수 있는 새로운 유형의 유리 플래터 및 열 제어 코팅, 가열 레이저를 드라이브 Hea에 장착하는 새로운 방법이 필요했습니다.d [2][3]및 극복해야 할 기타 광범위한 기술, 개발 및 제어 문제.

HAMR의 후계기, 즉 열선내장 도트 자기 기록(HDMR)도 개발 중입니다만, 적어도 2025년 [4][5]이후가 되어야 사용할 수 있습니다.HAMR 드라이브는 기존 하드 드라이브와 동일한 폼 팩터(크기 및 레이아웃)를 갖추고 있어 컴퓨터나 설치된 다른 장치를 변경할 필요가 없습니다.기존 하드 [6]드라이브와 동일하게 사용할 수 있습니다.

20TB HAMR 드라이브는 2021년 [7][8]1월에 출시되었습니다.

개요

하드 드라이브가 비용에 거의 영향을 미치지 않으면서 용량을 늘릴 수 있도록 개발된 일련의 기술이 있습니다.표준 폼 팩터 내에서 스토리지 용량을 늘리려면 더 작은 공간에 더 많은 데이터를 저장해야 합니다.이를 실현하기 위한 신기술에는 수직 기록(PMR), 헬륨 충전 드라이브, SMR(싱글 자기 기록)이 포함되지만, 이 모든 기술에는 면적 밀도(특정 크기의 자기 플레이터에 저장할 수 있는 데이터의 양)에 대한 제한이 있는 것으로 보입니다.HAMR은 자기 매체로 이 한계를 깨는 기술이다.

기존의 자기 기록과 수직 자기 기록의 제한은 가독성, 쓰기 가능성 및 안정성(자기 기록 트릴레마로 알려져 있음)에 대한 경쟁적인 요구 사항 때문입니다.문제는 매우 작은 비트 크기로 데이터를 안정적으로 저장하려면 자기 매체가 매우 높은 보자기력(자기 영역을 유지하고 원치 않는 외부 자기 영향을 [3]견딜 수 있는 능력)을 가진 재료로 만들어져야 한다는 것입니다.드라이브 헤드는 데이터가 [3][2]기록될 때 이러한 강압성을 극복해야 합니다.그러나 면적 밀도가 증가함에 따라 데이터 1비트가 차지하는 크기가 너무 작아지고, 현재 기술로 데이터를 쓰기 위해 만들 수 있는 가장 강력한 자기장이 플래터의 위력을 극복할 수 없을 만큼 강하지 않다(또는 개발 용어로 자기 영역을 뒤집을 수 있다).왜냐하면 리퀘스트를 생성할 수 없기 때문이다.아주 작은 [3]영역 내에서 적색 자기장을 검출할 수 있습니다.실제로 자기 쓰기 활동이 소규모로 [3]더 이상 불가능하기 때문에 작동 디스크 드라이브를 만드는 것이 실용적이지 않거나 불가능해지는 지점이 존재한다.

많은 물질의 강압성은 온도에 따라 달라집니다.자화물체의 온도가 퀴리온도 이상으로 일시적으로 올라가면 냉각될 때까지 보자기력이 훨씬 떨어집니다.(이는 바늘과 같은 자화물체를 불꽃 속에서 가열함으로써 알 수 있습니다.물체가 식으면 자화가 많이 손실됩니다.)HAMR은 자성 재료의 이러한 특성을 유리하게 활용합니다.하드 드라이브내의 작은 레이저가 일시적으로 기입되고 있는 영역을 스폿 히트 해, 디스크의 재료가 일시적으로 보압력을 상당부분 상실한 온도에 도달합니다.거의 즉시 자기 헤드는 다른 방법보다 훨씬 작은 영역에 데이터를 씁니다.소재는 빠르게 냉각되고 보자기능이 회복되어 다시 쓸 때까지 쓰여진 데이터가 쉽게 변경되지 않습니다.디스크는 한 번에 극히 일부만 가열되기 때문에 가열된 부분이 빠르게 냉각(1나노초[2] 미만)되어 비교적 적은 전력을 필요로 한다.

2013년 현재 하드 드라이브 사용으로 인한 제약 조건 내에서 필요한 열을 좁은 영역에 집중시킬 수 있는 명확한 방법이 없었기 때문에 난방 사용은 중대한 기술적 문제를 야기했습니다.가열, 쓰기 및 냉각에 필요한 시간은 약 1나노초입니다.이는 레이저 또는 이와 유사한 가열 방법을 제안하지만 회절은 일반적으로 HAMR이 [2]자기 영역에 필요로 하는 작은 영역과 같은 부분에 초점을 맞출 수 없기 때문에 일반적인 레이저 파장에서의 빛의 사용을 제한합니다.기존의 도금 마그네틱 플레이트도 열전도 특성 때문에 적합하지 않으므로 새로운 드라이브 재료를 [2]개발해야 합니다.또한 기타 광범위한 기술, 개발 및 제어 문제를 [2]극복해야 합니다.HAMR 드라이브의 개발로 큰 주목을 받고 있는 Seagate Technology는, 「HDD 쓰기 헤드에 반도체 다이오드 레이저를 접속해 정렬해, 열을 전달하기 위한 근거리 광학 기능의 실장」과 종래의 근거리 광학 [1]사용보다 훨씬 큰 사용 규모등의 과제가 있다고 지적하고 있습니다.업계 옵서버 IDC는 2013년 "이 기술은 매우 매우 어려우며 상용화 될 수 있을지에 대한 회의적인 의견이 많았다"며 HAMR은 2017년 [1]이전에 상용화될 가능성이 낮다고 밝혔다.

씨게이트는 레이저로 직접 [2]가열하는 대신 나노 크기의[3] 표면 플라스몬을 개발함으로써 가열 집중 문제를 극복했다고 밝혔다.도파로의 아이디어에 근거해, 레이저가 가이드 재료의 표면을 「이동」해, 빔을 가열할 영역(쓰기 직전)으로 이끌기 위해서 형성해 위치시킨다.회절은 이러한 종류의 도파로 베이스의 초점에 악영향을 주지 않기 때문에, 필요한 작은 [2]영역을 가열 효과로 할 수 있다.또한 발열 문제에서는 기록 헤드와 플래터 사이의 접촉에 영향을 주거나 플래터와 플래터의 자기 [2]코팅 신뢰성에 영향을 주지 않고 좁은 영역에서 400°C 이상의 빠른 스폿 가열에 견딜 수 있는 미디어가 필요합니다.플래터는 특수 "HAMR 글라스"로 제작되며, 열이 가열되는 영역에 도달하면 플래터 내에서 어떻게 이동하는지를 정밀하게 제어합니다. 이 코팅은 전력 낭비와 원치 않는 가열 또는 [2]인근 데이터 영역의 삭제를 방지하는 데 매우 중요합니다.레이저가 적은 양의 전력만을 사용하기 때문에 작동 비용은 비 HAMR 드라이브와 크게 다르지 않을 것으로 예상됩니다. 처음에는 2013년에 수십 밀리와트[1], 최근에는 2017년에 "200mW 미만"(0.2W)[5]으로 설명되었습니다.이는 일반 3.5인치 하드 드라이브에서 사용되는 7~12와트의 2.5% 미만입니다.

Seagate는 2015년 [4]3일간의 이벤트에서 HAMR 프로토타입을 지속적으로 사용하는 것을 최초로 시연했습니다.2017년 12월 Seagate는 프리리스 드라이브가 40,000대 이상의 HAMR 드라이브와 "수백만 개의 HAMR 읽기/쓰기 헤드"를 이미 구축하여 고객 시험을 거치고 있으며, 2018년 주요[3] 고객에게 파일럿 볼륨과 첫 번째 생산 유닛 판매를 위한 제조 능력이 갖추어져 있으며, 그 후 본격적인 시장 출시를 앞두고 있다고 발표했습니다.2019년에는 "20TB+"[5][9] HAMR 드라이브가 2023년까지 40TB 하드 드라이브, [3][2]2030년까지 100TB 드라이브를 제공합니다.동시에 Seagate는 HAMR 프로토타입이 평방인치당 2TB의 면적 밀도를 달성했다고 발표했습니다(9년간 매년 30%씩 성장했으며 "근미래" 목표는 10TBpsi입니다).싱글 헤드 전송 신뢰성은 "2PB 초과"(12TB 드라이브의 5년 수명 중 35PB 초과)이며, 가열 레이저 전력은 "200mW 미만"(0.2W)으로 하드 드라이브 및 [5]헤드 어셈블리에서 일반적으로 사용되는 와트의 2.5% 미만이라고 보고되었습니다.일부 논평가들은 HAMR 드라이브가 (속도 향상을 위해) 하드 드라이브에 여러 액튜에이터를 사용하는 것도 도입할 것이라고 추측했습니다.이 개발은 Seagate 발표에서도 다루어졌으며 비슷한 시간대에 [9][10]이루어질 것으로 예상되기 때문입니다.

역사

  • 1954년 RCA에서 일하는 PL사의 기술자들은 데이터를 [11]기록하기 위해 열을 자기장과 함께 사용하는 기본 원리를 설명하는 특허를 출원했다.처음에는 테이프 스토리지에 초점을 맞춘 이 분야의 많은 특허가 그 뒤를 따랐습니다.
  • 1980년대에, 자기 광학 드라이브라고 불리는 대용량 저장 장치가 상업적으로 사용 가능하게 되었습니다. 이 장치는 기본적으로 디스크에 데이터를 쓰는 데 동일한 기술을 사용했습니다.당시 순수하게 자기장 스토리지에 비해 자기광학 기록의 한 가지 장점은 비트 크기가 자기장이 아닌 집속 레이저 스폿의 크기로 정의된다는 것입니다.1988년에는 5.25인치 자기 광디스크에 650메가바이트의 데이터를 저장할 수 있었고, 5.25인치 자기 디스크 하나에 약 100메가바이트의 [12]용량이 할당되었습니다.
  • 1992년 말, 소니는 오디오 카세트를 대체하기 위한 음악 녹음 및 재생 형식인 MiniDisc를 출시했다.기록 가능한 MiniDiscs는 열 보조 자기 기록을 사용했지만, 디스크는 Ker [13]효과를 통해 광학적으로 판독되었습니다.
  • 1990년대 후반 - Seagate는 최신 HAMR 드라이브와 관련된 연구개발을 [3]시작했습니다.
  • 2006 - 후지쯔가 HAMR을 [14]시연합니다.
  • 2007년 현재 Seagate는 HAMR [15]기술을 사용하여 300테라비트(37.5테라바이트(TB) 하드디스크 드라이브를 생산할 수 있다고 믿고 있습니다.일부 뉴스 사이트에서는 Seagate가 2010년까지 300TB HDD를 출시할 것이라고 잘못 보고하고 있습니다.Seagate는 이 소식에 대해 2010년도의 50테라비트/제곱인치 밀도를 훨씬 초과했으며, 여기에는 비트 패턴 미디어 [16]조합도 포함될 수 있다고 답변했습니다.
  • 2009년 초 Seagate는 HAMR을 사용하여 평방인치당 250Gb를 달성했습니다.이는 당시 [17]수직 자기 기록(PMR)을 통해 달성한 밀도의 절반 수준이었다.
  • 하드 디스크 기술은 급속히 발전하여 2012년 1월 현재 데스크탑 하드 디스크 드라이브의 용량은 일반적으로 500 ~ 2000 기가바이트이며, 가장 큰 용량의 드라이브는 4 [18]테라바이트였습니다.2000년 초에[19] 하드 디스크 드라이브에 대한 현재의 기술에는 한계가 있을 것이며, 열 보조 레코딩이 스토리지 용량을 확장하는 하나의 옵션이라는 것이 인식되었습니다.
  • 2012년 3월 Seagate는 HAMR [20]기술을 사용하여 평방인치당 1테라비트의 스토리지 밀도를 달성한 최초의 하드 드라이브 제조업체가 되었습니다.
  • 2012년 10월 TDK는 HAMR을 [21]사용하여 평방인치당 1.5테라비트의 스토리지 밀도에 도달했다고 발표했습니다.이는 3.5인치 드라이브의 플래터당 2TB에 해당합니다.
  • 2013년 11월 - Western Digital은 아직 상용 판매 준비가 되지 않았지만 작동하는 HAMR [22]드라이브를 시연합니다.Seagate는 2016년 [23]경에 HAMR 기반 드라이브의 판매를 시작할 것으로 예상한다고 밝혔습니다.
  • 2014년 5월 Seagate는 "가까운 장래"에 6~10TB 용량의 하드 디스크를 소량 생산할 계획이지만, "여러분도 아시다시피 많은 기술적 투자가 필요하며, 테스트 투자도 필요합니다."라고 말했습니다.Seagate는 새로운 하드디스크가 HAMR을 사용한다고 발표하지 않았지만,[24] bit-tech.net는 HAMR을 사용할 것으로 추측하고 있습니다.Seagate는 2014년 7월경에 8TB 드라이브를 출하하기 시작했지만, 용량에 도달한 경위는 밝히지 않았습니다.extremetech.com에서는 HAMR이 [25]아닌 자기 방식 레코딩이 사용되었다고 추측하고 있습니다.
  • 2014년 10월 TDK는 2015년 [26]HAMR 하드디스크가 상용 출시될 수 있다고 전망했으나 실현되지 않았다.
  • Seagate는 5월 11일부터 15일까지 중국 베이징에서 열린 Intermag 2015 Conference에서 면적 밀도 1.402 Tb/in²의 [27]플라스모닉 근접장 변환기와 고 이방성 입자 FePt 미디어를 사용하여 HAMR 기록을 보고했습니다.
  • 10월 2014년에 TDK는 주요 하드 드라이브 제조 업체에서 하드 드라이브 부품을 만들면은 HAMR 약 15TB아마 사용할 수 있을 2016,[28]에 의해 시작할 것이라고 하며 TDKHAMR 머리를 가진 프로토 타입 1만rpm 시게이트 하드 드라이브의 결과를 표준적인 5년 동안 내구성 기업 cu에서 요구하자고 제안했다 운전하다고 말했다.stomers도 달성할 수 있었습니다.
  • 2017년 5월 Seagate는 "2018년 후반"에 HAMR 드라이브를 상업적으로 출시할 것으로 예상한다고 확인하였고, 논평가들은 이 발표가 Seagate가 HAMR 드라이브 출시에 대해 이러한 특정 기간을 약속한 첫 사례라고 언급했습니다.당시 논평가들은 출시 당시 약 16TB의 용량이 될 수 있다고 제안했지만,[29] 구체적인 용량과 모델은 그때까지 알려지지 않았다.
  • 2017년 12월 Seagate는 HAMR 드라이브가 4만 대 이상의 HAMR 드라이브와 "수백만 개의 HAMR 읽기/쓰기 헤드"를 이미 구축한 상태에서 2017년 고객들을 대상으로 사전 파일럿 시험을 거쳤으며, 2018년에는 파일럿 볼륨에 대한 제조 능력을 갖추고 있으며,[5][9] 2019년에는 "20TB+" HAMR 드라이브의 정식 시장 출시를 앞두고 있다고 발표했습니다.또한 HAMR 개발은 평방인치당 2TB의 면적 밀도("근미래" 목표 10Tbpsi로 9년 동안 매년 30%씩 증가")를 달성했으며 헤드당 "2PB(페타바이트)" 이상의 신뢰성(12TB 드라이브의 5년 수명 동안 35PB 이상에 해당하며, 일반적으로 레이저를 과도하게 사용하는 경우)을 달성했다고 밝혔습니다.r "200mW 미만" (0.2W)이 필요합니다.이것은 하드 드라이브 모터와 헤드 [5]어셈블리에 통상 사용되는 8와트 이상의 2.5% 미만입니다.
    일부 논평가들은 이 발표에 대해 HAMR 드라이브가 하드 드라이브에 다중 액추에이터(속도 목적)를 도입하는 것을 볼 수 있을 것이라고 추측했습니다. 이 개발도 비슷한 시기에 다루어졌으며 비슷한 [9][10]시간대에 이루어질 것으로 예상되었기 때문입니다.
  • 2018년 11월 6일, Seagate의 업데이트된 로드맵에 따르면 2018년에는 16TB 드라이브가 파트너 전용 드라이브이며 [30]2020년에는 20TB 드라이브가 대량 생산될 수 있습니다.그러나 11월 27일 Seagate는 프로덕션 드라이브가 이미 출하되어 "주요 고객" 테스트를 통과했으며, 대량 생산을 위한 공급망도 존재했으며, 2019년에는 20TB 드라이브가 개발 중이며 2023년에는 40TB 드라이브가 개발될 것으로 예상된다고 발표했습니다.상기 발표 직후인 2018년 12월 4일 Seagate는 상용 출시 예정인 16TB HAMR 드라이브에 대한 최종 테스트 및 벤치마킹 작업을 진행 중이라고 발표했습니다.이 테스트 후 일반 출시 전에 고객에게 테스트(성능이 양호한지 검증 및 성능 데이터 확인)를 요청합니다.TB 드라이브는 2020년으로 예정되어 있습니다.Seagate는 "이러한 테스트는 고객이 모든 새 드라이브를 검증하기 위해 사용하는 테스트와 동일하며 전력 사용량, 읽기 및 쓰기 성능, SCSI 및 SATA 명령에 대한 올바른 응답 및 기타 [31]테스트에 대해 설명합니다.2018년 12월 초를 기준으로 이 드라이브는 기대에 [32]부응할 것입니다.
  • Seagate는 2019년 1월 CES(Customer Electronics Show)에서 HAMR 기술을 선보였으며 드라이브 헤드의 작동 상태를 보여주는 투명한 창이 있는 "Exos" 드라이브를 사용하여 읽기/쓰기 작업을 성공적으로 수행했습니다.
  • 2019년 2월 AnandTech는 HAMR에 대한 업데이트를 발행하여 제품 출시 [33]계획을 상세히 기술하였다.씨게이트에 따르면 16TB 싱글 액튜에이터 HAMR 드라이브는 2019년 상반기에 시판될 것으로 예상됐다.이 제품은 "250 MB/초 이상, 약 80 IOPS/초(IOPS) 및 5 IOPS/TB"로 지정되었으며(IOPS/TB는 니어라인 데이터스토어의 중요한 지표이며, 헤드 수명은 4PB이며 사용 전력은 12W 미만으로 기존 고성능 엔터프라이즈 하드 드라이브와 [33]견줄 수 있습니다).그 외에도 20TB 싱글 액추에이터 HAMR 드라이브와 회사 최초의 듀얼 액추에이터 HAMR 드라이브는 모두 2020년에 출시될 것으로 예상되었습니다. (듀얼 액추에이터 드라이브는 H2 2019년에 출시될 것으로 예상되었지만 처음에는 HAMR 대신 기존의 수직 자기 기록(PMR)을 사용할 것으로 예상되었습니다. 2019년 듀얼 액추에이터 PMR 드라이브는 약 2배까지 도달했다고 합니다.데이터 레이트 및 단일 액추에이터의 IOPS: 480 MB/s, 169 IOPS, 14 TB PMR 드라이브의 [33]경우 11 IOPS/TB).
    시게이트 사 또한 발사 후:기술의 다음 세대 HAMR 드라이브까지 24TB내부적으로 일하는 플래터는 laboratory,[33]에 2.381 Tb/in2(접시당 3TB)과 10Tb/in2 달성하고 생산 장치의 세번째 세대 2023년으로 5Tb/in2(40TB드라이브)을 목표로 시험하고 있도록 HAMR의 로드맵을 자세히 소개했다.[34]
  • 10월 2019년에서, 분석가들은 HAMR 상업적으로 2022년까지10-platter 하드 드라이브 수직 녹화(SMR이 지켜야 할 것으로 예상되(Shingled 자기 기록)를 봉합 방법으로 사용되는 것을 사용하여 지연될 것을 의심했다.[35]
  • 4월 2020년 투자자 수익 통화에서 시게이트의 CEO데이비드 모슬리 그 수요는 2020년 Coronavirus 유행병에 의해, 그리고 그들이 2020년 말까지 배송하기 위해 20TBHAMR 드라이브 기대되고 있다고 진술했다.[36]
  • 10월 2020년 한국에 시게이트, 50TB의 2026년까지 목표물과 그들의 의사를 12월 2020년에는 20TB HAMR 드라이브 선적 시작할 것으로 확인됐다.[37]

열자기 패턴화

가열 자기 기록에 사용한 비슷한 기술 주류 자기 기록보다 다른 하나는 열 자기 패턴화.자기 항자기성 높은 온도에, 그리고는 대외 분야의 위해 자화 하기 위해서는 영구 자석의 영화에 자화 방향과 반대 방향이 앞에서는 항자기성을 낮추는 영구 자석 영화 계몽하다 레이저 빔을 사용하고 탐사된 것인 측면 의존하고 있다.따라서 반대의 자성의 다양한 애플리케이션에 사용할 수 있는 자기 패턴을 유발한다.[38]

세우다

를 설정될 수 있는 다양한 방법이 있지만 근본 원리는 그대로랍니다고 있다.영구적인 자기 스트립 실리콘이나 유리 기판 위, 그리고 이것은 레이저 빔에 의한 내재 가면을 통해 환히 빛나는은 넣으면 된다.마스크는 특별히 이 목적을 위한 자기 필름에 어떤 부분 irradiating에서 레이저 빔이 없도록 만들어져 있다.이는Halbach 배열에 의해 발휘할 수 있는 매우 강한 자기장의 존재에 이루어진다.[39]레이저 빔에 의해 exposed/irradiated 있는 지역 경험이 그들의 항자기성에 열 때문에 레이저 빔이 감축했으며, 이러한 부분의 자화 쉽게 적용된 외부 분야로 원하는 경향을 만드는 것 하기 위해 휙휙 뒤집힐 수 있다.

이점

  • 여러 종류의 패턴을 만들 수 있습니다.
  • 자기기록, 체크무늬, 마이크로 및 나노크기의 공중부양에 유용
  • 일반적으로 사용되는 레이저의 소비전력이 낮기[40] 때문에 저렴합니다.
  • 구현이 용이함
  • 레이저의 사용 방법에 따라 매우 세밀한 부분까지 사용할 수 있습니다.

단점들

  • 자화의 잠재적 손실(온도가 퀴리 온도를 초과하는 경우)
  • 매우 작은 크기의 강자석의 초파자성은 사람이 얼마나 작게 갈 수 있는지를 제한한다.
  • 반전 접합부에서의 미확정 가능성으로 인한 경계 문제
  • 반전 깊이가 현재 제한되어[41] 있습니다.
  • 실리콘이 히트 싱크처럼 작동하므로 실리콘 기판에서는 그다지 효율적이지 않음(유리기판에서는 [40]더 우수함)
  • 레이저 빔의 투과 깊이에 의해 제한되는 반전 깊이로 인해 잔류 자화가 문제가 됩니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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