Le nuove tecnologie di registrazione magnetica permetteranno agli HDD di superare i limiti fisici della PMR, garantendo una crescita costante della capacità nei prossimi anni.
Gli hard disk (HDD) continuano a confermarsi l’infrastruttura di archiviazione più conveniente per la gestione dei grandi volumi di dati, garantendo un accesso diretto ed efficiente alle informazioni. Con una crescita costante della capacità media pari a circa 2TB all’anno, la tecnologia HDD sta affrontando un’importante svolta strutturale: la tradizionale PMR (Perpendicular Magnetic Recording), utilizzata negli ultimi vent’anni, ha ormai raggiunto i propri limiti fisici.
Per sostenere l’esplosione globale dei dati e proiettarsi verso capacità di 50TB e oltre, Toshiba analizza le soluzioni chiave destinate a guidare il futuro dello storage: MAMR (Microwave-Assisted Magnetic Recording) e la HAMR (Heat-Assisted Magnetic Recording).
Superare i limiti meccanici: dischi più sottili e substrati in vetro
Per aumentare la capacità dei drive, i produttori hanno essenzialmente due opzioni: inserire un numero maggiore di dischi nel formato da 3,5 pollici oppure aumentare la densità dei dati sui piatti magnetici. Sul primo fronte, l’evoluzione tecnologica ha permesso di passare da otto a nove piatti grazie ai drive riempiti di elio, e successivamente fino a undici grazie a dischi sempre più sottili (0,55 mm contro i precedenti 0,635 mm). Toshiba ha già dimostrato la fattibilità di un design a dodici dischi, reso possibile dal passaggio dai substrati in alluminio al vetro, materiale che garantisce maggiore stabilità meccanica anche con spessori ridotti.
Il limite della PMR e il ruolo dei nuovi rivestimenti
Sul fronte della densità dei dati, la tecnologia PMR ha permesso per vent’anni di avvicinare sempre di più bit e tracce dati grazie a una struttura a grana sempre più fine. Oggi però questo processo ha raggiunto un limite fisico: particelle magnetiche troppo piccole renderebbero i bit instabili e potrebbero cambiare stato facilmente quando il disco si riscalda durante il funzionamento.
La soluzione arriva da nuovi materiali di rivestimento a maggiore coercività, in grado di mantenere la magnetizzazione in modo più stabile. Tuttavia, questi materiali richiedono, durante la fase di scrittura, una quantità di energia magnetica superiore a quella che le attuali testine di lettura/scrittura sono in grado di fornire senza ridurre la loro fly-height. Da qui la necessità di tecnologie come MAMR e HAMR, che agiscono temporaneamente sulle proprietà magnetiche dei rivestimenti in ferro-platino per ridurre l’energia richiesta in scrittura.
Più energia per scrivere: le due strade di MAMR e HAMR
La tecnologia MAMR è disponibile in due varianti: l’FC-MAMR, già in uso da tempo, concentra il flusso magnetico tramite un oscillatore a coppia di rotazione, ma offre incrementi di capacità contenuti perché non agisce direttamente sul rivestimento. Prospettive più interessanti arrivano dalla tecnologia MAS-MAMR, che grazie a un doppio oscillatore a coppia di spin integrato nella testina di lettura/scrittura genera un campo a microonde più intenso, che agisce in modo mirato sull’area interessata del rivestimento in ferro-platino, riducendo l’energia necessaria per scrivere ogni bit. Combinata con la tecnologia SMR – ora più affidabile grazie a cache e algoritmi di caching avanzati – dovrebbe portare a capacità di 32-33TB per drive a undici dischi nella prossima generazione, e fino a circa 40TB con i modelli a dodici dischi.
Le dimensioni ridotte dell’oscillatore, tuttavia, limitano il potenziale della MAMR ben oltre i 40TB. È qui che entra in gioco la tecnologia HAMR, che sfrutta un diodo laser per riscaldare l’area da scrivere fino alla temperatura di Curie del materiale (oltre 400°C), permettendo di allineare la struttura della grana con un campo magnetico molto più debole. Tecnologicamente più complessa – per la degradazione del laser nel tempo e per lo stress termico sui materiali – la HAMR ha comunque raggiunto livelli di affidabilità paragonabili alle generazioni precedenti di HDD, con un MTTF stimato di 2,5 milioni di ore nei drive enterprise e un rapporto watt-per-terabyte nettamente migliore. Le prossime generazioni basate sulla tecnologia HAMR dovrebbero raggiungere inizialmente circa 40-50TB e successivamente oltre 70TB per drive, con un potenziale a lungo termine che, secondo alcuni esperti, potrebbe superare i 100TB.
”Con dodici o più dischi e tecnologie di registrazione avanzate come MAMR e HAMR, si prevede che gli HDD continueranno a offrire capacità in costante aumento per molti anni, pur rimanendo il supporto di archiviazione più conveniente disponibile. La tecnologia PMR ha ormai raggiunto i propri limiti, ma questo non significa che la crescita della capacità degli hard disk si fermerà: MAMR e HAMR ci permetteranno di continuare ad aumentarla per molti anni ancora”, ha dichiarato Dean Edwards, General Manager Engineering & Technical Support di Toshiba Electronics Europe.
Informazioni su Toshiba Electronics Europe
Toshiba Electronics Europe GmbH (TEE) offre ai consumatori e alle aziende Europee un’ampia varietà di unità hard disk (HDD), oltre a soluzioni basate su semiconduttori per applicazioni in ambito automotive, industriale, IoT, motion control, telecom, networking, consumer ed elettrodomestici. Oltre agli hard disk, l’ampio portafoglio dell’azienda comprende tra gli altri semiconduttori di potenza e altri dispositivi che vanno dai diodi ai circuiti integrati logici, fino a semiconduttori ottici, microcontrollori e prodotti standard specifici per applicazioni (ASSP). Inoltre, TEE offre le celle e i moduli batteria SCiB™ con ossido di litio e titanio (LTO) per applicazioni gravose.
TEE ha la propria sede centrale a Düsseldorf, in Germania, con filiali in Francia, Italia, Spagna, Svezia e Regno Unito che forniscono servizi di marketing, vendita e logistica.
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