Una recente demo ha dimostrato la validità della tecnologia MAS-MAMR (Registrazione magnetica assistita da microonde) di Toshiba, spianando la strada alla realizzazione di HDD di grande capacità, da 30 TB e oltre.
Toshiba sta dedicando notevoli sforzi di ricerca e sviluppo alla rivoluzionaria tecnologia MAMR che aumenta la densità di registrazione su HDD. Nel 2021, l’azienda ha iniziato la spedizione di HDD da 18 TB che utilizzano la tecnologia Flux Control – Microwave Assisted Magnetic Recording (FC-MAMR), annunciata all’inizio del 2021.
FC-MAMR prevede uno “Spin Torque Oscillator” (STO) per controllare meglio e concentrare in modo più efficace il flusso magnetico generato nella testina di scrittura degli hard disk (HDD). Un flusso più mirato garantisce una scrittura più accurata che porta a un’area magnetica più piccola per bit e a densità dati più elevate rispetto alla precedente generazione di HDD CMR.
La tecnologia MAS-MAMR (Microwave Assisted Switching – Microwave-Assisted Magnetic Recording), il passo successivo, è stata sviluppata insieme a Showa Denko KK (SDK), un produttore di supporti per HDD, e TDK Corporation (TDK), un produttore di testine per HDD.
Questa cooperazione a tre ha recentemente dato i suoi frutti con la demo che Toshiba illustrerà nel dettaglio durante la MMM-INTERMAG Conference 2022 in programma dal 10 al 14 gennaio 2022.
Caratteristiche della tecnologia
L’archiviazione dei dati digitali nei data center è un pilastro della moderna infrastruttura informativa a supporto della digitalizzazione e della trasformazione digitale ed è ora più importante che mai a causa della pandemia di COVID-19. La domanda di storage continua ha un ritmo esplosivo e si prevede che il mercato degli HDD Nearline ad alta capacità, i cavalli di battaglia dei data center tradizionali e su scala cloud, aumenterà fino a 17,5 miliardi di dollari USA nel 2025. Queste esigenze stanno alimentando la domanda per ulteriori aumenti di capacità negli HDD.
Qualsiasi tentativo di aumentare la densità di registrazione di un HDD deve conciliare un tre esigenze contrastanti: miniaturizzare i grani magnetici sul supporto di registrazione; realizzare grani magnetici termicamente stabili; garantire prestazioni di registrazione sufficienti. Il supporto di registrazione è rivestito con uno strato di fini grani magnetici che conservano le informazioni in base alla direzione della loro magnetizzazione. Sebbene la densità di registrazione possa essere migliorata mediante la miniaturizzazione del bit di registrazione sul supporto di registrazione, ciò richiede grani magnetici ancora più piccoli, che riducono la stabilità termica della loro magnetizzazione. La perdita di stabilità termica può causare perdite di dati.
L’aumento della stabilità termica all’aumentare della densità di registrazione richiede un materiale con una maggiore “coercitività” in grado di mantenere la magnetizzazione. Tuttavia, una maggiore coercitività rende difficile per la testina di registrazione generare il campo magnetico sufficiente per la registrazione. Per superare questo problema è necessaria una tecnologia di registrazione magnetica di nuova generazione in cui la registrazione è assistita da energia esterna.
Recentemente sono stati compiuti notevoli progressi nello sviluppo della tecnologia MAS-MAMR che utilizza le microonde per migliorare le prestazioni di registrazione.
A tale scopo, Toshiba ha realizzato un “bi-oscillation type spin torque oscillator device” (dual FGL STO) che irradia le microonde da un generatore di campo a due strati. Il Dual FGL STO genera microonde in modo più efficiente, impiegando meno corrente e aumentando la focalizzazione. Incorporato in una testina di registrazione, può migliorare le prestazioni.
Nel lavoro per dimostrare l’efficacia della tecnologia MAS-MAMR, TDK ha sviluppato nuove testine di registrazione dotate di STO, SDK ha sviluppato nuovi supporti di registrazione e Toshiba ha confermato l’oscillazione stabile degli STO nelle nuove testine di registrazione.
Successivamente, Toshiba ha confermato l’effetto MAS-MAMR combinando STO, testine di registrazione e supporti di nuova concezione misurando un miglioramento di circa 6 dB nelle prestazioni di registrazione con MAS-MAMR. Questa tecnologia consente di realizzare HDD con una grande capacità di oltre 30 TB. Con questa dimostrazione, la tecnologia MAS-MAMR di Toshiba ha compiuto un importante passo in avanti verso la commercializzazione di sistemi magnetici di nuova generazione in grado di migliorare significativamente la densità dei dati.
Figura 1: Configurazione del Dual FGL STO (dual Field Generation Layer Spin Torque Oscillator) e della sua risposta spettrale.
Figura 2: miglioramento delle prestazioni di registrazione con la tecnologia MAS-MAMR
Prospettive future
Toshiba ora punta ad anticipare la commercializzazione di HDD Nearline con capacità superiori a 30 TB con tecnologia MAS-MAMR. L’azienda continuerà a sviluppare tecnologie MAMR (FC-MAMR e MAS-MAMR) e ad espandere la capacità degli HDD Nearline. Toshiba continuerà inoltre a sviluppare in parallelo la tecnologia Thermal Assisted Magnetic Recording (TAMR)
