Western Dig の MAMR は非常に強力で、2032 年までにハードドライブに 100TB を保存できるようになります。

WDC は熱アシスト磁気記録 (HAMR) を断念し、2030 年代までにディスク ドライブの容量を最大 100TB まで押し上げるマイクロ波アシスト技術 (MAMR) を開発しています。

HAMRに代表される技術開発の障壁を回避し、比較的漸進的な進歩でこれを実現しています。これらの開発には、多段ヘッド駆動やいわゆるダマシンヘッド構造が含まれます。

現在の垂直磁気記録（PMR）技術は、ディスクドライブの記録媒体において垂直方向に磁化された領域を使用します。記録媒体内の粒子が均一に分布していると仮定します。ディスクドライブの書き込みヘッドは、電界を用いて粒子領域（ビット）をN極またはS極に磁化します。

粒子は、書き込みヘッドによって再磁化されるまで、その磁化状態を維持します。ディスクの面密度、ひいては容量を増やすために粒子面積を縮小すると、粒子は徐々に不安定になり、隣接する粒子の磁気状態や温度変化の影響を受けるようになります。

^{PMRドライブは1テラビット/平方インチ（}約1平方インチ）を超えており、東芝のシングルプラッターMQ04 2.5インチディスクドライブは1テラビットの容量を誇ります。しかし、この技術はそれ以上の進化は期待できません。次のステップは、磁化ドメインをより安定して保持できる記録媒体への移行です。これにより、データの書き込み時に粒子の磁化極性をより強く変化させる必要があるため、データの書き込みがより困難になります。

HAMRでは、粒子にレーザー誘起加熱の強力な衝撃を与えることでこれを実現し、磁気極性の変化を容易にします。しかし、読み取り/書き込みヘッドにレーザー加熱源を追加するとコストと難易度が増し、ヘッド自体の信頼性と寿命を確保すること、そして記録媒体が繰り返し高温と低温にさらされることから、信頼性と寿命を確保することも課題となります。

Seagate、東芝、WDC はいずれも HAMR 技術の研究と開発に取り組んできました。

こうした困難は長期化しており、WDC は MAMR は実用的だが HAMR は実用的ではないと判断しました。

MAMR

MAMRは、磁区の極性を変化させるために異なる技術を用いています。スピントルク発振器（STO）を用いてマイクロ波を書き込みヘッドに加え、マイクロ波を生成します。磁化された領域内の電子はスピン状態を持ち、何らかの方向に回転する傾向があります。適切な周波数のマイクロ波を印加することで、共鳴効果によってスピン状態が変化し、書き込みヘッドの電界が磁区の磁化極性を変化させやすくなります。

STO のマイクロ波は、HAMR ヘッドのレーザーと同じ機能（保磁力を克服）を果たしますが、欠点はありません。

同社は、MAMR技術を使用することで、容量の年平均成長率（CAGR）が15パーセントとなり、時間の経過とともに4Tビット/^平方インチの面密度に到達できると考えている。

ダマシン技術

WDCのもう一つの進歩は、読み取り/書き込みヘッド製造技術であり、ヘッドにSTOデバイスを追加する機能を開発しました。同社はこれを「ダマスカスプロセス」と呼んでいます。これは、18世紀まで刀身に使われていたダマスカス鋼の鍛造工程に由来しています。

WDCは、その仕組みについて（PDF）で次のように説明しています。「ダマシンプロセスにおける書き込みヘッドの主磁極と構造は、磁性材料と非磁性材料を堆積およびエッチングすることで成形され、テーパー状に加工されます。このプロセスにより、完全なラップアラウンドシールドの形成も可能になり、書き込み対象の領域に磁場を集中させながら、隣接トラックへの干渉を低減することができます。」

これにより、トラック幅が狭くなり、トラック間の距離も狭くなります。つまり、読み取り/書き込みヘッドをトラック上に正確に配置する必要が生じますが、WDCにはそれを実現する手段も備わっています。

多段作動

すべてのディスクドライブメーカーは、読み取り/書き込みヘッドをディスクプラッター表面のトラック上に配置するために、多段アクチュエータを使用しています。読み取り/書き込みヘッドが腕の先端にあると考えてみてください。腕の先端に1本の指が付いた手があり、その指を物体の上に配置するための肩関節しか持っていないとしたら、位置決めは粗雑でしょう。肘関節を追加すれば、位置決め制御はより細かくなります。手首を追加すれば、さらに細かくなります。指関節を追加すれば、さらに細かくなります。そして指の関節を追加すれば…、お分かりいただけると思います。

WDC は最終ジョイントを読み取り/書き込みヘッドに近づけ、より微細なトラック位置決め機能を備えた多段マイクロアクチュエータと呼んでいます。

マイクロアクチュエータ、より形状の優れた読み取り/書き込みヘッド (ダマシンプロセス)、および MAMR テクノロジの組み合わせにより、WDC はHAMR よりも速く4Tbit/in ^{2ドライブを実現する方法を見つけることができます。}

MAMRは、2025年までに40TB以上の容量を持つハードドライブを実現し、その後も拡張を続けると約束しています。スプレッドシート、2018年の15TBドライブ開始時点、容量CAGR15%に基づいて、以下のグラフを作成しました。

2032年には106TBのドライブが登場します。

WDC は、MAMR により、ディスク ドライブが 2030 年代まで SSD に対してコスト/GB の優位性を維持できると考えています。

差は 10 倍で、QLC フラッシュを考慮に入れています。

競争

WDCの言う通りなら、Seagateと東芝はどちらもHAMRで技術的な袋小路に陥っていることになる。WDCは2019年にMAMRドライブのサンプル出荷を開始する予定だ。Seagateと東芝が追いつくには少なくとも1年かかると仮定すると、WDCは2020年にはドライブあたり2TBの容量で優位に立つだろう。そして、技術を洗練させながら、この優位性を維持したいと考えていることは間違いないだろう。MAMR、本当にありがとう。®