硬碟再戰十年，磁錄密度新突破容量飆上 100TB

日前 Intel 宣布要在 2 年內靠 3D 堆疊技術快閃記憶體，推出容量超過 10TB 以上的固態硬碟，此舉將大幅超越硬碟以往的容量優勢。不過 ASTC 最新報告指出，硬碟透過新磁錄技術加持，未來將可以推出 100TB 容量的硬碟。 

現在的硬碟靠著疊瓦式磁紀錄（Shingled Magnetic Recording，SMR），與氦氣密封充填技術，能使單碟容量上達到 1.25TB，並在同樣的空間內置入更多碟片，明年內要普及 10TB 絕非難事。硬碟的發展不會停在這個階段，還有很多的技術可以再度提升容量，在先進儲存技術協會（Advanced Storage Technology Consortium，ASTC）的磁錄技術規劃中，顯示出在 2025 年內容量可上看 100TB。

▲ASTC 的磁錄技術規畫藍圖，2025 年磁錄密度上看 10Tb/in^２。

目前 Seagate 的 8TB 企業級硬碟就宣稱是使用 SMR 技術，另外 WD 收購 Hitachi 後也使用氦氣密封與 SMR 技術，推出 8TB 與 10TB 企業硬碟。但是 SMR 能增加的磁錄密度有限，而氦氣密封也有一定侷限性，要再增加硬碟容量勢必要使用新的磁錄技術。

▲氦氣封裝硬碟可以置入更多的碟片。（資料來源：computerworld）

ASTC 的藍圖中，將 SMR 與氦氣充填技術結合的發展路徑，設定在 2015 到 2017 年間。接替 SMR 的磁紀錄技術為熱輔助式磁紀錄（Heat Assisted Magnetic Recording，HAMR）。另外 Plus 記號是代表新技術應用期間，會與前世代技術合併的發展期，藍圖中 HARM+ 就是指 HARM 與 SMR 技術合併發展的意思。

HARM 技術是利用雷射加熱，讓磁盤可以產生磁性的單位面積變得更小，因為提高溫度可以縮小磁性顆粒產生超順磁性（Superparamagnetism）的臨界大小，藉以提升碟片在單位面積中的讀寫密度。HARM 技術是在 2006 年由 Fujitsu 率先提出，但是 HARM 需使用到類似鉑鐵合金之類的高磁性穩定材質，未來如果有更好的材質來做碟片，HARM 技術就能更加普及。

Seagate 計畫在 2016 年推出 HARM 硬碟，目標在 2020 年使用 HARM 技術，生產 20TB 產品，上個月 Seagate 在北愛爾蘭投資 550 億美金來研發 HARM 技術。SRM 磁錄技術的密度目前上限最多到達 1Tb/inch^２，而 HARM 則有機會達到 5Tb/inch^２。

▲Seagate 推出的 HARM 硬碟原型機。（資料來源：computerworld）

HARM 磁紀錄技術發展在 ASTC 的藍圖中，一直到了 2021 年，會有另一個叫位元規則媒介紀錄（Bit Pattern Media Recording，BPMR）的技術與它結合，成為熱輔助點陣磁紀錄（Heated Dot Magnetic Recording，HDMR）技術。

BPMR 是 HGST 預計要在 2021 年採用，利用奈米光刻（Nanolithography）的方式，把碟片的磁性顆粒切割得更小，達到不會產生超順磁性的臨界範圍。BPMR 結合 HARM 技術，成為 HDMR 磁錄技術後，要將 5Tb/inch２ 磁錄密度提升到 10Tb/inch２ 也不難實現了。所以依照 ASTC 規劃的藍圖來看，2015 若能推出 10TB 硬碟，到了 2025 年要推出 100TB 也不會是問題。