PMR和SMR驱动器的当前状态

现在企业对高容量数据存储的需求超过以往任何时候，因为当前在家办公趋势增加对云服务、视频内容和图像共享的使用。根据IDC称，现在生成的大多数数据都存储在具有成本效益的HDD中。

随着高性能闪存驱动器成为主流，容量成为HDD制造商的重点。供应商使用面密度来表示HDD容量，通常是每平方英寸存储的千兆数据。磁盘驱动器制造商一直在努力提高面密度，以节省空间、实现更高容量的驱动器并降低存储成本。

存储行业正在开发新兴技术来提高面密度，垂直磁记录（PMR）和带状磁记录（SMR）技术将逐渐淘汰，这些新兴技术包括热辅助磁记录（HAMR）和微波辅助磁记录技术（MAMR）。HAMR与MAMR之间可能暂时难分伯仲，但它们将会影响未来在云端和数据中心中使用的HDD的类型。

|| PMR和SMR驱动器的当前状态

第一款PMR驱动器于2005年问世，该驱动器采用一种新方法来扩展面密度。在这些驱动器中，位是垂直对齐，并且垂直于盘面放置，而不是水平放置。

随后制造商进一步完善PMR技术–主要通过减少磁头介质间距和尺寸以及其他进步。但对于在更小空间存储数据方面，该技术已达到极限。每平方英寸约1.1兆兆比特数据，热稳定性成为PMR驱动器的问题。随着面密度和容量增加到TB范围，位值变得不那么可靠。

后来出现两种技术来替代PMR：SMR和二维磁记录（TDMR）。SMR通过部分重叠写磁道代替PMR的并行数据磁道布局。这种方法增加了每英寸的轨道数量，并缩小了轨道之间的空间。但是，SMR架构要求数据按顺序写入，否则，可能会出现性能问题。它需要对系统进行重大更改才能优化性能。

而TDMR使用多个读取元素从一个或相邻磁道读取数据。通过组合来自多个回读磁头的信号，该方法改善了记录磁道的信噪比。通过提供更强的信号，TDMR可以实现更高容量的驱动器，并可用于SMR和非SMR硬盘驱动器。

|| 在通往HAMR和MAMR的道路上HDD获得能量帮助

热不稳定性仍然是当今HDD技术的问题。越来越密集的驱动器要求存储介质中具有更高的能量屏障，以保持热稳定性。为了在更高的能量屏障下可靠地记录数据，HDD执行器磁头必须产生更强的磁场。驱动器制造商希望借助能量辅助磁记录（EAMR）技术来做到这一点。通过使用热量或微波，EAMR技术降低了存储介质抵抗极性磁化强度变化的阻力，从而增加磁场和热稳定性。这就是HAMR和MAMR技术的用武之地。

西部数据公司提出了间接能源辅助PMR，也被称为能源增强PMR（ePMR）。该公司正在其最新发布的9盘式Gold 16 TB和18 TB HDD中使用ePMR。西部数据公司声称这些驱动器是EAMR的首个商业产品。西部数据公司表示，当使用ePMR时，可实现每英寸更大的比特数–通过向记录磁头施加电流以增加磁场并提高可写性。

西部数据在开发MAMR HDD时提出了ePMR，MAMR HDD使用微波加热存储介质。MAMR和HAMR使用激光用于相同目的，它们被视为增加HDD容量的下一步。在未来几年， HAMR与MAMR之间将会决出胜负。

|| 什么是MAMR技术？

MAMR技术最初是由卡内基梅隆大学电气和计算机工程教授Jimmy Zhu开发。在2017年西部数据公司展示首个MAMR HDD。

MAMR技术使用比PMR更稳定的记录介质，可容纳更小的位区域。该驱动器的执行器磁头包含一个自旋转矩振荡器，并在写极附近产生电磁场。数据可以在较低的磁场下写入介质，从而实现更密集更可靠的驱动器。MAMR技术不使用外部热量，并且写入工作温度与PMR驱动器相似。此外，MAMR驱动器架构与PMR驱动器相似，只需要更改执行器头即可。

西部数据公司使用镶嵌处理来制造其执行器磁头。这种方法使它可以塑造磁头，并更精确地整合扭力振荡器到磁头组件。该公司还使用微致动器来微调致动器头的位置，从而将致动器臂的铰接点更靠近磁头。致动器是驱动器中定位磁头以读取和写入数据的部分。微致动器为超高密度驱动器提供了对致动器的更多控制。

MAMR技术可与其他技术结合使用，例如可减少磁头阻力的充氦HDD。MAMR驱动器也有望整合多执行器技术，以提高吞吐量并加快读取、写入和驱动器重建的速度。

西部数据公司计划在2023年后改用基于MAMR的驱动器。与此同时，该公司已经在其18 TB和20 TB Ultrastar DC驱动器中使用ePMR技术。

|| 什么是HAMR技术？ 

HAMR技术使用的记录材料不太容易发生热不稳定以及产生不可靠位值，这允许HDD中更小的记录位。在写入数据时，HAMR驱动器中使用的介质必须加热。例如，希捷技术公司正在记录磁头中使用小型激光二极管作为热源。这个激光会将希捷的玻璃记录介质加热到450摄氏度，然后该介质在纳秒内迅速冷却到室温。这种方法使得更容易翻转每个位的磁极性，从而允许将数据写入更小的区域以实现更高的驱动密度。

希捷公司称，HAMR工艺不会影响驱动器温度或介质的温度、稳定性和可靠性。某些HAMR驱动器会集成SMR技术，如果未按顺序写入数据，可能会遇到与SMR相同的性能问题。

希捷公司已与客户共同试用16 TB HAMR驱动器，并计划在2020年底前推出9盘式20 TB HDD。该公司表示，预计HAMR驱动器容量将每年增长30%，到2023年至少达到40 TB。

|| HAMR与MAMR

希捷公司并不是唯一制造HAMR HDD的供应商。西部数据和东芝正在探索HAMR和MAMR驱动器。而HDD媒体制造商Showa Denko K.K.在2020年初称，他们已经开发出由铁铂磁性合金制成的薄膜介质，用于HAMR驱动器。通过这种新介质，可以开发容量高达80 TB的3.5英寸基于HAMR的HDD。

在HAMR与MAMR之争中，尚不清楚哪种技术会胜出，但有一点很明确：HDD技术将继续成为存储市场上的中坚力量。究竟哪种技术将最终取胜，这将由未来几年内推出的早期EAMR产品来决定。请密切关注HDD未来的发展。