V segmentu osobních počítačů se postupně (byť pomalým tempem) přesouváme k využívání úložišť typu SSD, která pro většinu uživatelů dokážou nabídnout dostatečnou kapacitu. Pro datová centra, ale i domácí NASy, však budou stále vyžadovány plotnové mechanické disky s rozumným poměrem ceny, kapacity a výkonu. Vývoj se proto nezastavuje ani v této oblasti.
Rostoucí nároky na kapacitu vyžadují vývoj nových technologií, které řádově posouvají možností magnetického záznamu. Zatímco v minulosti si výrobci vystačili se zdokonalením stávajících technologií pro zvýšení hustoty záznamu, nyní nastupují nové typy záznamu dat. Jedním z nich je MAMR, o kterém WD tvrdí, že umožní uložit na běžný 3,5" disk až 40 TB dat. Běžné by to mělo být v roce 2025. Podrobně o plánech s novou technologií informovaly weby Anandtech, Tom’s Hardware či PC Perspective.
Na limitu technologie
Základní principy magnetického zápisu se u mechanických disků nezměnily po dlouhá desetiletí, v rámci zefektivňování a miniaturizace se však značně zvyšují nároky na použitou technologii. Zvyšující se hustota dat ať už v podobě zvyšování počtu stop na jedné plotně nebo počtu bitů na jednu stopu je stále náročnější na záznam i čtení.
Největší inovací byl v roce 2005 přechod z podélného na kolmý zápis jednotlivých bitů (PMR). Princip však zůstává doposud stejný – hlavička disku vytvoří natolik silné magnetické pole, které změní polaritu konkrétní částice. Tím je dáno, zda reprezentuje 0 či 1, přičemž stabilita závisí na síle magnetického pole hlavičky.
S přibývající hustotou jsme se však dostali do bodu, kdy není běžná hlavička vyvinout natolik silné magnetické pole, které by zapsaný bit vytvořilo dostatečně stabilní. A to i v souvislosti s tím, že pro výrobu ploten jsou využívány stále pevnější materiály, které umožňují velikosti jednotlivých částic/bitů menší než 7 nm. Ty však mají mnohem vyšší koercivitu, tedy schopnost odolat demagnetizaci či změně polarity. A s tou si už běžné hlavičky disků neporadí.
HAMR vs. MAMR
Na řadu proto přichází některý ze způsobů, jak tuhle hranici překonat a umožnit zápis běžnou hlavičkou. Doposud se pracovalo především s technologií HAMR (Heat Assisted Magnetic Recording), kde dochází k výraznému zahřátí konkrétního místa pomocí laseru před zápisem. Ten dokáže zvýšit teplotu miniaturní oblasti o velikosti asi 20 nm na 400-700 °C a snížit tím koercivitu materiálu. Hlavička potom provede změnu polarity stejně jako v běžném případě s mnohem vyšší stabilitou zapsaného bitu.
Z toho však samozřejmě vyplývá minimálně potřeba nových materiálů, které odolají extrémně rychlým změnám teplot a to nejen na straně ploten, ale i samotných hlaviček. Proto se technologie HAMR ani po několika letech výzkumu nedostala z fáze protypů. Na scénu proto přichází WD a jejich nová technologie MAMR, která slibuje možnost zachovat převážnou část stávajících materiálů a technologií.
Díky oscilátoru je snížena koercivita materiálu a umožněn magnetický zápis
MAMR (Microwave Assisted Magnetic Recording) má stejný cíl, využívá k tomu však jiných fyzikálních vlastností. Namísto laseru je hlavička vybavena miniaturním oscilátorem, který dokáže generovat elektromagnetické mikrovlnné záření s frekvencí 20 až 40 GHz. Tímto působením na materiál plotny je dosaženo stejného výsledku jako v případ jeho zahřátí a je tedy možno hlavičkou převrátit polaritu částice a tím konkrétní bit zapsat.
Úsporně a levně
Podle WD je MAMR velmi efektivní a především energeticky nenáročný. Oscilátor vyžaduje proudy kolem 1-2 mA, takže reálný dopad na příkony disku je zanedbatelný. Především však lze technologii velmi jednoduše integrovat do aktuálních hlaviček stávajících disků. Výsledkem má být zmenšení částic z aktuálních 7 nm až na úroveň 4,5 nm. Tím se zvýší maximální možná kapacita, která se u aktuálních disků pohybuje kolem hodnoty 1,1 Tb/čtvereční palec.
S využitím dalších nových technologií se tak postupně podle WD dostaneme až na nějakých 4,5 Tb na čtverečném palci. K výsledné kapacitě 40 TB v balení běžného 3,5“ disku však budou zapotřebí i další nové technologie. Ty již však nyní můžeme potkávat v běžně dostupných discích. První z nich je héliová výplň, která se postará o menší turbulence uvnitř disku a snížení vibrací. I díky tomu lze zvýšit počet ploten ze šesti na sedm. A nesmí chybět ani zápis typu SMR, kdy se jednotlivé stopy překrývají.
Největší výhodou technologie MAMR oproti HAMR je především cena. I díky tomu, že může být zachována většina stávajících materiálů a technologií nepředpokládá WD žádný nárůst cen disků, které tento způsob zápisu budou využívat. Samozřejmě se bavíme primárně o podnikovém nasazení, kde je nárůst nároků na kapacitu nejviditelnější.
První disky s MAMR by chtěl mít výrobce v nabídce už v roce 2019, na kapacitu 40 TB by potom chtěl dosáhnout v roce 2025.
