Как Western Digital электронам спины гнула или вкратце о технологии MAMR»
Как мы сообщали, компания Western Digital на мероприятии, посвящённом обработке Больших Данных, представила технологию магнитной записи с вспомогательным микроволновым излучением или MAMR (microwave-assisted magnetic recording). Данная технология считалась перспективной, но её реализация долгие годы была под вопросом. Быстрее реализуемой считалась другая технология — HAMR (heat assisted magnetic recording), которую ещё называют термальной или TAMR. Накопители с записью HAMR готовит к выпуску компания Seagate и намеревается сделать это в следующем году. Компания Western Digital, напротив, ключевой для выпуска ёмких жёстких дисков выбрала технологию MAMR. Что интересно, прорыв на этом направлении произошёл всего два года назад, когда в компании завершили разработку структуры новой магнитной головки.
Сама технология MAMR родилась в лаборатории Университета Карнеги — Меллон в 2006 году. Идея MAMR появилась в процессе разработки магниторезистивной памяти MRAM. В обоих случаях задействован целый ряд квантовых и туннельных эффектов с переносом момента спина электронов. Руководитель проекта Джимми Жу (Jimmy Zhu) сразу же быстро набросал заявку и вскоре получил патент на изобретение. В 2008 году технология была предложена компании Hitachi, и проектом занялся бывший сотрудник компании IBM Тао Нгуен (Thao Nguyen). Производство жёстких дисков IBM, напомним, было продано компании Hitachi в 2003 году.
Пару лет в подразделении HGST ломали голову над изобретением, но ничего путного не придумали. Решено было отдать разработку исследовательскому центру Hitachi в Японии. Те, в свою очередь, подключили специалистов из исследовательского центра NEDO. Первый опыт по практической реализации метода записи MAMR был поставлен осенью 2010 года. Жизнеспособность технологии была доказана, а два года спустя компания Western Digital приобрела у компании Hitachi бизнес по разработке и производству жёстких дисков вместе с пакетом патентов. Так технология MAMR перешла в руки Western Digital.
Настоящий прорыв, если верить разработчикам, совершён в 2015 году. За полтора года до этого под руководством специалиста Western Digital Майка Мэллари (Mike Mallary) было защищено пять патентов, и конструкция головки с поддержкой технологии MAMR, наконец, обрела законченный вид.
В основе магнитной головки с поддержкой MAMR лежит генератор (поворота) спинового момента (Spin Torque Oscillator, STO). Этот генератор интересен сам по себе. Он представляет собой многослойную тонкоплёночную структуру, в которой под действием постоянного тока происходит поляризация спинов электронов, в результате чего в свободном слое (зазоре) генератора возникает высокочастотная генерация в диапазоне 20–40 ГГц. Из-за поляризации спинов меняется вектор намагниченности в зазоре и возникшее под зазором круговое поле накачивает энергией магнитный домен в записывающем слое магнитной пластины. Записывающей головке в таком случае достаточно создать лишь небольшую напряжённость магнитного поля, чтобы изменить намагниченность участка пластины на противоположную. Так происходит запись одного бита данных на дорожку.
Поскольку для записи требуется меньше энергии, размер магнитного домена на пластине (зерна) можно уменьшить с 8–12 нм, как у сегодняшних передовых HDD, до 4 нм и менее для HDD с записью MAMR. Тем самым достигается рост плотности записи, который для технологии MAMR обещает вырасти до 4 Тбит на квадратный дюйм. Опытные MAMR-накопители компания планирует начать выпускать в 2018 году с выходом коммерческих версий в 2019 году. Накопители с технологией MAMR будут нацелены на корпоративные системы хранения данных. В массовом сегменте им нечего делать. Зато для облаков и ЦОД до 2030 года и даже дольше технология записи с поддержкой микроволновым излучением по сравнению с SSD обеспечит десятикратную разницу в стоимости хранения каждого гигабайта данных.
