Tecnología HAMR: Revolución en los Discos Duros
La evolución de la tecnología de almacenamiento de datos ha estado marcada por una búsqueda incesante de mayor capacidad y eficiencia: la grabación perpendicular (PMR), las unidades de disco duro llenas de helio, la grabación en mosaico magnético (SMR) son algunos ejemplos.
Entre las innovaciones más prometedoras en el campo de los discos duros se encuentra la tecnología HAMR: grabación magnética asistida por calor (se pronuncia "hammer"). Esta tecnología promete transformar el almacenamiento magnético tradicional, ofreciendo soluciones a algunos de los mayores desafíos que enfrentan los discos duros modernos.
En este artículo, exploraremos qué es la tecnología HAMR, cómo funciona, sus ventajas y desafíos, y su impacto potencial en el futuro del almacenamiento de datos.
El contexto del almacenamiento magnético
Los discos duros, o HDD, han sido una parte fundamental de la informática desde su invención en la década de 1950. Estos dispositivos utilizan grabación magnética para almacenar datos, con información codificada en pistas magnéticas en discos giratorios. Sin embargo, a medida que aumentó la demanda de mayor capacidad de almacenamiento y velocidades de lectura/escritura más rápidas, los fabricantes de HDD se enfrentaron a límites físicos y tecnológicos con las técnicas tradicionales de grabación magnética.
La necesidad de innovación
Con el tiempo, la densidad de almacenamiento de los discos duros ha aumentado constantemente. Este aumento se ha visto limitado por la capacidad de los métodos de grabación magnética actuales. La tecnología de grabación magnética perpendicular (PMR) ha permitido avances significativos, pero la demanda de más capacidad ha llevado a la necesidad de nuevos enfoques. La respuesta a este desafío es la tecnología HAMR, que promete una revolución en el almacenamiento magnético.
¿Qué es la tecnología HAMR?
HAMR (Grabación magnética asistida por calor) es una tecnología innovadora diseñada para aumentar la densidad de almacenamiento en los discos duros. La idea principal detrás de HAMR es utilizar un método de grabación que implica calentar localmente los medios magnéticos para mejorar la capacidad de almacenamiento. A continuación, exploramos cómo funciona y los principios detrás de esta tecnología.
¿Cómo funciona HAMR?
• Calefacción Localizada: La tecnología HAMR utiliza un pequeño dispositivo llamado "láser de calentamiento" para calentar localmente la superficie del disco duro donde se escribirán los datos. Este calentamiento temporal reduce la coercitividad del material magnético, lo que facilita el registro de información a una densidad mucho mayor.
• Material magnético avanzado: El material magnético utilizado en los discos duros HAMR está diseñado para soportar altas temperaturas y volver rápidamente a su estado original después del enfriamiento. Este material se conoce como "material magnético de alta coercitividad", fundamental para garantizar la estabilidad de los datos almacenados tras el proceso de grabación.
• Escritura y lectura de datos: Durante la grabación, el área calentada del disco se magnetiza para representar los datos. Una vez que el área se enfría, la información se fija en los medios magnéticos. Esto permite almacenar datos a una densidad mucho mayor que con los métodos tradicionales.
• Control preciso de la temperatura: El control preciso de la temperatura es crucial para el funcionamiento de HAMR. El láser debe ser extremadamente preciso para garantizar que solo se caliente el área deseada sin afectar las áreas vecinas, lo cual constituye un desafío técnico importante.
La coercitividad es la capacidad de un material magnético para mantener sus imanes internos en una posición específica. Esta posición puede cambiar si el material magnetizado se coloca en un campo magnético externo. Un material con alta coercitividad indica que sus imanes internos son muy resistentes a los cambios de posición, lo que requiere un campo magnético externo más fuerte para desmagnetizarlos.
La coercitividad de muchos materiales depende de la temperatura. Si la temperatura de un objeto magnetizado se eleva temporalmente por encima de la temperatura de Curie, su coercitividad disminuirá considerablemente hasta que se enfríe. (Esto se puede observar calentando un objeto magnetizado, como una aguja en una llama: cuando el objeto se enfríe, habrá perdido gran parte de su magnetización).
HAMR aprovecha esta propiedad de los materiales magnéticos. Un pequeño láser en el cabezal de lectura/escritura calienta temporalmente el área que se está escribiendo, para que alcance brevemente una temperatura en la que el material del disco pierde temporalmente gran parte de su coercitividad.
Tecnologías de grabación a nanoescala
Casi de inmediato, el cabezal magnético escribe datos en un área mucho más pequeña de lo que sería posible de otro modo. El material se vuelve a enfriar rápidamente y su coercitividad regresa para evitar que los datos registrados se alteren fácilmente hasta que se vuelvan a registrar. Dado que solo se calienta una pequeña parte del disco a la vez, la parte calentada se enfría rápidamente (menos de 1 nanosegundo) y se requiere comparativamente poca energía.
Las regiones en las que se escribe deben calentarse en un área pequeña y requieren un ciclo de calor, escritura y enfriamiento de menos de 1 nanosegundo, mientras se controlan los efectos del calentamiento puntual repetido en los platos de la unidad, los cabezales de lectura y los datos magnéticos adyacentes y de grabación. No puede verse afectado.
Estos desafíos han requerido el desarrollo de plasmón de superficie a nanoescala (láser guiado por superficie) en lugar de calentamiento directo basado en láser, nuevos tipos de placas de vidrio y recubrimientos de control de calor que toleran un calentamiento rápido sin afectar el contacto con el cabezal de grabación o sus alrededores, nuevos métodos para montar el láser de calentamiento en el cabezal de accionamiento y una amplia gama de otros problemas técnicos, de desarrollo y de control que debían superarse.
Los platos magnéticos revestidos tradicionales tampoco eran adecuados debido a sus propiedades de conducción de calor, por lo que fue necesario desarrollar nuevos materiales de accionamiento. Seagate Technology y Showa Denko (SDK) utilizan una aleación de hierro y platino (FePt) en platos de vidrio para unidades HAMR.
El futuro de la tecnología HAMR
Impacto en el mercado de almacenamiento
Se espera que la tecnología HAMR tenga un impacto significativo en el mercado de almacenamiento. La mayor capacidad y el rendimiento mejorado de los discos duros HAMR pueden conducir a una mayor eficiencia en los centros de datos y los sistemas de almacenamiento en la nube. Además, una mayor densidad de almacenamiento permitirá a las empresas y a los particulares almacenar más datos en menos espacio, lo que podría transformar la forma en que gestionamos y utilizamos los datos.
Impacto en los centros de datos: 187 Exabytes en el mismo espacio que 100 Exabytes
Seagate ofrece Mozaic 3+ (aún con disponibilidad limitada) de 32TB (con tecnología SMR) y 30TB (con tecnología CMR) con tecnología HAMR y con una capacidad de 3TB/disco (plato).
La compañía proyecta unidades de disco de 4 TB por plato en los próximos años y poco después le seguirán 5 TB por plato.
Conclusión
La tecnología de grabación magnética asistida por calor (HAMR) representa una innovación significativa en el campo del almacenamiento magnético. Con la capacidad de aumentar la densidad de almacenamiento y mejorar el rendimiento de los discos duros, HAMR tiene el potencial de transformar la forma en que almacenamos y administramos los datos. A pesar de los desafíos y costos asociados con la implementación, los avances continuos y la inversión en investigación indican que HAMR podría convertirse en una tecnología crucial en el futuro del almacenamiento de datos.
A medida que la tecnología evoluciona y supera los obstáculos actuales, HAMR podría redefinir los estándares de la industria y abrir nuevas posibilidades para almacenar grandes volúmenes de datos. El futuro del almacenamiento de datos es sin duda apasionante y lleno de potencial, y HAMR desempeña un papel importante en ese viaje.
