Tecnologia HAMR: Revolução nos discos rígidos - Blog Vexus

A evolução da tecnologia de armazenamento de dados tem sido marcada por uma busca incessante por maior capacidade e eficiência: gravação perpendicular (PMR), disco rígido preenchido com helio, gravação magnética em telhas (SMR) são alguns exemplos.

Entre as inovações mais promissoras no campo dos discos rígidos está a tecnologia HAMR - Heat-Assisted Magnetic Recording (pronuncia-se "hammer"). Essa tecnologia promete transformar o armazenamento magnético tradicional, oferecendo soluções para alguns dos maiores desafios enfrentados pelos discos rígidos modernos.

Neste artigo, exploraremos o que é a tecnologia HAMR, como ela funciona, suas vantagens e desafios, e seu impacto potencial no futuro do armazenamento de dados.

O Contexto do Armazenamento Magnético

Os discos rígidos, ou HDDs, têm sido uma parte fundamental da computação desde sua invenção nos anos 1950. Esses dispositivos utilizam a gravação magnética para armazenar dados, com informações codificadas em trilhas magnéticas em discos giratórios. No entanto, à medida que a demanda por maior capacidade de armazenamento e velocidades de leitura/escrita mais rápidas aumentou, os fabricantes de HDDs enfrentaram limites físicos e tecnológicos com as técnicas tradicionais de gravação magnética.

A Necessidade de Inovação

Com o passar do tempo, a densidade de armazenamento dos discos rígidos tem aumentado de forma constante. Esse aumento tem sido limitado pela capacidade dos métodos de gravação magnética atuais. A tecnologia Perpendicular Magnetic Recording (PMR) permitiu avanços significativos, mas a demanda por mais capacidade levou à necessidade de novas abordagens. A resposta a esse desafio é a tecnologia HAMR, que promete uma revolução no armazenamento magnético.

O que é a Tecnologia HAMR?

HAMR (Gravação Magnética Assistida por Calor) é uma tecnologia inovadora projetada para aumentar a densidade de armazenamento em discos rígidos. A principal ideia por trás do HAMR é utilizar um método de gravação que envolve o aquecimento local da mídia magnética para melhorar a capacidade de armazenamento. Abaixo, exploramos o funcionamento e os princípios por trás dessa tecnologia.

Como Funciona o HAMR?

• Aquecimento Localizado: A tecnologia HAMR utiliza um pequeno dispositivo chamado "laser de aquecimento" para aquecer localmente a área da superfície do disco rígido onde os dados serão gravados. Esse aquecimento temporário reduz a coercitividade do material magnético, facilitando a gravação de informações em uma densidade muito maior.

• Material Magnético Avançado: O material magnético usado em discos rígidos HAMR é projetado para suportar temperaturas elevadas e retornar rapidamente ao seu estado original após o resfriamento. Esse material é conhecido como "material magnético de alta coercitividade", que é essencial para garantir a estabilidade dos dados armazenados após o processo de gravação.

• Gravação e Leitura de Dados: Durante a gravação, a área aquecida do disco é magnetizada para representar os dados. Uma vez que a área resfriada, a informação é fixada na mídia magnética. Isso permite que os dados sejam armazenados em uma densidade muito maior do que com métodos tradicionais.

• Controle Preciso da Temperatura: A precisão no controle da temperatura é crucial para o funcionamento do HAMR. O laser precisa ser extremamente preciso para garantir que apenas a área desejada seja aquecida sem afetar as áreas vizinhas, o que é um desafio técnico significativo.

Coercitividade ou coercividade é a habilidade de um material magnético de manter seus ímãs internos em uma posição específica. Essa posição pode ser alterada se o material magnetizado for colocado em um campo magnético externo. Um material com alta coercitividade indica que seus ímãs internos são bem resistentes a mudanças de posição, precisando de um campo magnético externo mais forte para serem desmagnetizados.

A coercividade de muitos materiais depende da temperatura. Se a temperatura de um objeto magnetizado for temporariamente elevada acima da temperatura Curie, sua coercividade diminuirá muito, até que ele esfrie. (Isso pode ser visto aquecendo um objeto magnetizado, como uma agulha em uma chama : quando o objeto esfria, ele terá perdido grande parte de sua magnetização).

O HAMR usa essa propriedade dos materiais magnéticos em seu benefício. Um pequeno laser no cabeçote de leitura / escrita aquece temporariamente a área que está sendo escrita, de modo que atinge brevemente uma temperatura onde o material do disco perde temporariamente grande parte de sua coercividade.

Tecnologias de gravação em nanoescala - Crédito Imagem: Divulgação

Quase imediatamente, a cabeça magnética grava os dados em uma área muito menor do que seria possível de outra forma. O material esfria novamente rapidamente e sua coercividade retorna para evitar que os dados gravados sejam facilmente alterados até que sejam gravados novamente. Como apenas uma pequena parte do disco é aquecida por vez, a parte aquecida esfria rapidamente (menos de 1 nanossegundo) e é necessária comparativamente pouca energia.

As regiões que estão sendo escritas devem ser aquecidas em uma área pequena e requer um ciclo de aquecimento, gravação e resfriamento de menos de 1 nanossegundo , ao mesmo tempo que controla os efeitos do aquecimento pontual repetido nos pratos da unidade, as cabeças de leitura e gravação e os dados magnéticos adjacentes não podem ser afetados.

Esses desafios exigiram o desenvolvimento de plasmons de superfície em nanoescala (laser guiado por superfície) em vez de aquecimento direto baseado em laser, novos tipos de pratos de vidro e revestimentos de controle de calor que toleram aquecimento rápido sem afetar o contato com a cabeça de gravação ou nas proximidades. dados, novos métodos para montar o laser de aquecimento no cabeçote de acionamento e uma ampla gama de outros problemas técnicos, de desenvolvimento e controle que precisavam ser superados.

Os pratos magnéticos revestidos tradicionais também não eram adequados devido às suas propriedades de condução de calor , portanto, novos materiais de acionamento precisaram ser desenvolvidos. Seagate Technology e Showa Denko (SDK) usam uma liga de ferro-platina (FePt) em pratos de vidro para unidades HAMR.

O Futuro da Tecnologia HAMR

Impacto no Mercado de Armazenamento

Com a tecnologia HAMR, espera-se que tenha um impacto significativo no mercado de armazenamento. A capacidade aumentada e o desempenho melhorado dos discos rígidos HAMR podem levar a uma maior eficiência em data centers e sistemas de armazenamento em nuvem. Além disso, a maior densidade de armazenamento permitirá que as empresas e indivíduos armazenem mais dados em menos espaço, o que pode transformar a maneira como gerenciamos e utilizamos os dados.

Impacto em Data Centers - 187 Exabytes em mesmo espaço que 100 Exabytes - Crédito Imagem: Divulgação

A Seagate está oferecendo o Mozaic 3+ (ainda com disponibilidade limitada) com 32TB (com tecnologia SMR) e 30TB (com tecnologia CMR) com tecnologia HAMR e apresentando capacidade de 3TB/ disco (prato).

A empresa projeta discos de 4TB/prato nos próximos anos e 5TB/prato virão logo depois.

Conclusão

A tecnologia Heat-Assisted Magnetic Recording (HAMR) representa uma inovação significativa no campo do armazenamento magnético. Com a capacidade de aumentar a densidade de armazenamento e melhorar o desempenho dos discos rígidos, o HAMR tem o potencial de transformar a maneira como armazenamos e gerenciamos dados. Apesar dos desafios e custos associados à implementação, os avanços contínuos e o investimento em pesquisa indicam que o HAMR pode se tornar uma tecnologia crucial no futuro do armazenamento de dados.

À medida que a tecnologia evolui e supera os obstáculos atuais, o HAMR pode redefinir os padrões da indústria e abrir novas possibilidades para o armazenamento de grandes volumes de dados. O futuro do armazenamento de dados está, sem dúvida, empolgante e cheio de potencial, com o HAMR desempenhando um papel importante nessa jornada.