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HAMR技术 机械硬盘的强心针HAMR,机械硬盘

2012-06-04 18:33来源:中国存储网
导读:HARM技术就是通过给磁性颗粒加热的方法来减少磁性颗粒在室温下产生翻转效应,导致数据被损坏的问题。

自从1956年9月,IBM展示了第一台磁盘存储系统IBM 350之后,整整半个世纪以来,硬盘的温彻斯特结构一直没有改变。面对SSD咄咄逼人的攻势,性能完败的机械硬盘只得依靠较高的容价比来维持竞争力。如今已经面试7年的PMR技术已经到达极限,机械硬盘已经到了技术更新换代的时刻,全新的HAMR技术就成了未来的希望。

HAMR技术 机械硬盘的强心针HAMR,机械硬盘

PMR技术大限将至

受技术的制约,硬盘的容量发展到一定程度之后,就会遇到一个严重的问题——超顺磁效应。这是指随着盘片的存储密度不断增大,磁性颗粒就会变得越来越小,其磁性就很容易受外界因素的影响而发生变化。温度的升高,甚至是硬盘本身的温度就可以会提升磁导率,盘片上磁性颗粒的磁性也可能变小,这可能会导致磁性颗粒的极性变得无序,从而破坏硬盘上存储的数据。

所以在2004年以前,主流硬盘采用的LMR(纵向或水平磁记录)技术,其原理是让每个存储位的磁极粒子平辅在一个平面上,逐渐变小的磁极例子增加了他们之间的干扰,每平方英寸120GB就成了极限。2004年底,东芝发布了首款采用PMR(垂直记录技术)的硬盘——MK4007GAL,其存储密度达到了每平方英寸133GB摆脱了已达极限的LMR(纵向或水平磁记录)技术的限制。在PMR技术中,存储粒子的磁化方向是垂直的,同时通过一个新增的软磁底层以加大相邻粒子的磁耦合,也让磁头可以提供更强的磁场,使其能够以更高的稳定性将数据写入介质。也就是说PMR技术是在提高磁记录密度的同时,通过增加磁性材料的厚度来维持磁记录单元的体积。目前硬盘厂商已经推出了第六代PMR技术,通过材料的改进,使得硬盘的存储密度达到了每平方英寸620GB,但这也是PMR技术的极限了。

HAMR技术工作原理

HAMR全称是热辅助磁性写入技术,平心而论并不是什么新鲜名词了,把时间拉回到2001年,那时PMR技术都还未面市,但希捷已经开始HAMR技术的研发工作。经过10年漫长的研发,今年3月希捷终于宣布实现了每平方英寸1TB的目标,HARM的研发终于实现了突破。

HAMR技术硬盘盘片的材质有了改变,采用铁、铂等合金材料,而不是目前主流的硬盘盘片为钴、铂、铬与其他元素的合金。HAMR技术最大的特点是在硬盘内部整合有激光发射组件,以近场光的方式来提供相应的细小的激光光束照射到写入点,从而对盘片微粒进行加热的方式来辅助磁头进行写入。硬盘的介质被加热后,其属性就产生了变化,磁性微粒从而能够按照一定的方向被磁化之后,数据位就形成了二进制的表示。当此行微粒快速冷却之后,这些已经可写入磁盘的数据会变得稳定,从而达到永久存储数据的目的。

HARM技术就是通过给磁性颗粒加热的方法来减少磁性颗粒在室温下产生翻转效应,导致数据被损坏的问题。而且盘片采用特殊材质所以写入磁头不需要太强磁场,数据存储和读取的操作都可以在常温下进行。

HAMR技术 机械硬盘的强心针HAMR,机械硬盘

HARM技术原理示意图

HAMR技术的优点

由于HAMR辅助加热的方式能够突破超顺磁效应的限制,能够采取更高密度的储存方式,所以采用HARM技术之后,磁记录密度将从目前垂直磁记录所能达到的每平方英寸620GB提升至每平方英寸5~10TB,例如目前现有的2.5英寸移动硬盘储存能力大约为750GB,台式机硬盘为3TGB,用上HAMR技术之后,2.5英寸硬盘可实现20TB的储存能力,3.5台式机硬盘则达到60TB储存能力。

除了容量的井喷之外,随着存储单元密度的大幅提高,磁头在相同时间内单次读取的数据量也更高,因此HAMR硬盘的寻道次数将大幅减少。这会带来两个方面的好处,一是硬盘的传输速度将得到提升;另一方面,降低了机械老化导致的故障,延长硬盘的寿命。

此外,除了HAMR还拥有超级数字信号处理器(Ultra -DSP)技术,凭借强劲的运算能力,可以提供处理器及驱动接口的双重数据传输功能,可以把数据从硬盘直接传输到主内存而不占用更多的CPU资源,大幅度地提高了电脑整体性能。

HAMR技术 机械硬盘的强心针HAMR,机械硬盘

HAMR仍不成熟

HAMR技术优势非常明显,但研发十年迟迟不见应用,现在最主要的问题在于技术仍然不够成熟,这不得不说是一个遗憾。比如硬盘记录介质材料的改变,所以必须找到更为精确定位的激光方式才能完成对硬盘读写操作,故此热辅助记录的磁头尺寸仅有1mm×1mm,这些改变都增加了技术的难度。因此希捷最初在2002年认为,2008年之前就可以实现HAMR技术商业化。但是到了2004年,希捷将该计划推到了2010年,而现在希捷发言人表示,HAMR技术商业化还需要好几年时间。

相关磁盘技术

smr 叠瓦式磁记录技术原理介绍附视频

pmr - 垂直磁记录技术

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关键词 :
HAMR技术
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