东芝第一代20T MAMR HDD实现PB级存储方案

近日，荷兰国际广播电视技术展览会(IBC 2023）上东芝展示出来基于20T MARM HDD MARM，该盘基于FC-MAMR新技术，不是传统的CMR。

该产品的SPEC信息：

东芝本次公布的解决方案涉及的系统硬件主要包括：

• 东芝企业20TB SAS HDD MG10SCA20TE
• Promise 60-bay JBOD VTrak J5960
• Atto ESAH-12 SAS/SATA HBAs
• Atto FFRM-N4 100GbE NIC cards
• Open-E JovianDSS基于ZFS的SDS软件
• AIC SB202-TU PCIe Gen4服务器

从信息来看，目前采用还是第一代的MAMR技术。其实，在大容量存储方向，有两个方向，HAMR和MAMR。从公开信息来看，东芝已经发展到第二代MAMR技术。两种技术的原理和研发状态，我们一起来回顾下：

HAMR vs MAMR

如果要增加盘的容量，势必需要增加碟片磁道的密度，随着容量越大，碟片上放置数据的颗粒位之间间距越来越短，相互之间的磁性影响也会越来的越大。如何保证保持数据位的稳定性，如何在需要时强迫一个非常稳定的位改变其磁方向？如果颗粒的热稳定性非常高，如何将新数据写入硬盘？这就是HAMR和MAMR要解决的问题。

(1)HAMR：全称，Heat Assisted Magnetic Recording，是一种热辅助磁记录技术

HAMR 采用了一种新型的介质磁技术，数据颗粒位的占用空间会更小，密度也会相应增加，从而达到提升容量的目的，同时保持磁稳定和热稳定。在需要写入新数据的时候，磁头上激光二极管就会瞬间在颗粒位增加热量，使得单个颗粒位实现磁极性完成反转，从而完成写数据的过程。

这个加热/冷却完成数据存储的过程持续的时间非常短，在1ns级别，对硬盘整体的稳定性和可靠性没有影响。

不过，这个激光二极管在颗粒位产生的温度达到400-700C，保证基板和其他部件的高温影响，可靠性这部分对于HAMR来说，仍然有很多的难点需要突破，这也是HAMR为何研究了十几年，却一直无法大规模生产的原因。

(2)MAMR：全称Microwave Assisted Magnetic Recording，是一种微波辅助磁记录技术。

MAMR技术的原理是通过自旋力矩震荡器（STO）产生的微波场，进而提供能量辅助完成磁记录。自旋力矩震荡器STO位于磁头的写入磁极旁边，可产生电磁场，这样在较弱的磁场中，快速地翻转磁体，完成对介质的数据写入过程。将数据写入到介质中。根据厂商的测试数据发现，MAMR的磁头可靠性比HAMR的磁头可靠性要高出好几个数量级，也就是说，MAMR当前的可靠性比HAMR要高。

东芝在MAMR的基础上，还研发了更加高级的MAMR技术，叫做MAS-MAMR，全称Microwave Assisted Switching-Microwave Assisted Magnetic Recording，微波辅助开关-微波辅助磁记录技术，原理是在磁头旁边放置一个产生高频电磁波的组件，向硬盘表面发射微波，帮助写入磁头对磁盘表面的颗粒进行翻转。东芝把这个创新设计的组件叫做“双振荡型自旋扭矩振荡器装置”（dual FGL STO）

三家机械硬盘HDD厂商，希捷、西数、东芝，都在研究HAMR和MAMR，东芝在MAMR上的进度应该是最快的，第一代的FC MAMR，到去年发布的MAS-MAMR，最后才是HAMR。下面是东芝对外公布的MAMR/HAMR路线图，大家可以参考。

希捷重点在研发HAMR，根据希捷公开的HAMR技术路线图，预计2024可以有超过40T容量的HAMR盘。