DoStor专访：解锁东芝近线硬盘新产线背后的硬核技术

提到大容量存储，SSD（固态硬盘）和HDD（机械硬盘）各有千秋。企业云数据中心承载的统计和备份数据多为温、冷数据，且数据规模庞大，对容量和成本也有着极高要求，所以从整体云数据中心采用的存储介质来看，HDD占比远高于SSD，大容量、高性价比的HDD仍为市场主流之选。

在HDD领域，东芝领跑多年。近日，东芝近线硬盘（NL HDD）新产线于广东东莞落成，引发业界广泛关注。这一项目是东芝与TDK旗下新科实业有限公司（SAE）位于东莞的磁盘工厂——东莞时力电子科技有限公司（AFIT）合作完成的。那么新产线落成的意义是什么，背后有哪些创新技术？就此，东芝与SAE在东莞接受了DoStor的专访。

落地东莞，得天独厚

东莞是中国电子制造业名城，电子厂群聚，具有深厚的制造业基础，加之巨头涌入投资建设，这也是拉动东莞GDP的主要因素之一。近年来，东莞大力发展数据存储产业，良好的区域优势和经营环境，无疑是东芝投建新产线的绝佳之选。

纵观东芝硬盘在中国的业务发展，过去重心在台式机与移动硬盘市场，伴随市场环境的变化，两大市场出现萎缩，近线市场和数据中心应用成为未来硬盘的增长重点。将近线硬盘产线设立于东莞，有效缩短了物流和供应链周期与成本，快速响应终端用户市场。


近线硬盘新产线，东芝的战略布局

尽管过去三年受疫情影响，IT基础设施的投资略有放缓，但数据仍在迅速增长。东芝电子元件（上海）有限公司副总经理外山淳史先生提到，2020年代被称为“数据十年”，预计到2025年，数据生成量将是2021的2.2倍，运行中的存储量将是2.0倍，尤其存储中的HDD容量将是2021年的1.9倍。因此，我们确实需要巨大的存储空间，以支持IDC(Internet Data Centers，互联网数据中心)不断增长的存储需求。除此之外，由于存储容量规模和成本优势，我们相信HDD将在IDC中继续发挥主要作用。

东芝希望通过在中国的新产线来提高自身的供应链管理能力。也目标在全流程服务管理上，继续提升中国的业务质量，改进的关键是对其客户及时、稳定、灵活的供应支持。

“东芝集团在中国的使命是作为数字中国生态系统的关键参与者之一，为人民的幸福做出贡献。东芝将与所有合作伙伴共同努力，通过投资高容量硬盘的开发、生产和客户服务来实现这一目标。” 外山淳史先生表示。

创新技术与核心应用

工欲善其事,必先利其器。新产线的建成，离不开背后的技术沉淀。

东芝近年来不断推进HDD技术，不仅致力于MAMR(微波辅助磁记录)技术研发，更采用氦气密封技术，实现大容量、低功耗的硬盘产品。氦气密度低，可降低盘片在转动过程中的损耗，有助于提升磁头的稳定性、盘片间的距离更紧密，增加硬盘中的盘片数量，进而提升单碟容量。从存储密度上看，氦气填充可增加储存空间，减少每GB成本，进而降低总拥有成本(TCO)。

2019年，东芝率先突破16TB容量，发布MG08系列企业级硬盘，在当时成为业界最大容量的传统磁记录 (CMR) HDD； 2021年，东芝推出9盘片近线硬盘产品–MG09系列 18TB硬盘，首次采用东芝FC-MAMR（磁能量控制-微波辅助记录）技术来翻转磁颗粒, 单片容量增加到2TB，有效提升磁盘的存储密度和容量，大幅降低企业TCO。2022年，发表自研的MAS-MAMR（共振型微波辅助记录）技术。同年，东芝再次推出FC-MAMR技术第二代产品–MG10系列20TB企业级硬盘，以满足客户不断增长的存储需求。

东芝电子组件（上海）有限公司存储部门首席技术官桥本穰先生表示，东芝与TDK的合作，在创新和开发MAMR技术方面发挥着重要作用。通过MAMR技术的研究和开发，我们发现配备在HDD磁头中的STO（自旋扭矩振荡组件）能够产生微波，帮助提高盘片的磁通密度，也就是FC-MAMR技术。

对于创新的MAS-MAMR（共振型微波辅助记录）技术和盘片堆叠等记录技术的相关细节和应用情况，桥本穰先生提到，想要扩增硬盘的容量，可以从三个方面着手：

第一，提高记录密度。例如：FC-MAMR（磁能量控制-微波辅助记录）、MAS-MAMR（共振型微波辅助记录）与HAMR(热辅助磁记录)…等磁记录技术，就是为了支持这一领域。

第二，机械设计改进，例如磁盘数量。东芝在硬盘领域已有56年以上的经验，不论是设计开发，或者满足客户需求等方面，皆有丰富经验和悠久历史。过去，东芝为移动电话应用开发0.85英寸极小尺寸的HDD。近年，东芝为第一家提供9盘近线硬盘的品牌，最新推出的MG10 20TB企业硬盘更拥有10盘片设计，东芝一直在持续增进硬盘的机械设计。

第三，需要透过电子和固件，控制磁头、介质和机械。东芝不断努力，将继续开发FC-MAMR和MAS-MAMR技术，以提高磁头和存储介质供应商的记录密度，同时与合作伙伴开发采用HAMR技术的HDD。

众所周知，磁头是读取盘片数据的重要组件，属于精密设备。东芝的合作伙伴–新科实业有限公司（SAE）在磁头技术和磁盘制造方面拥有强大实力。

SAE拥有一支经验丰富的技术团队，以及顶尖的材料科学实验室，可为HDD生产提供各种技术支持和失效分析。新科实业有限公司执行副总裁霍家强介绍，为满足不断增长的HDD面密度要求，SAE的制造工艺可将关键尺寸控制在纳米甚至亚纳米范围内。从传统的PMR垂直磁记录头到未来一代HDD所需的MAMR和HAMR技术的最新发展，SAE的PMR、MAMR技术可支持22TB HDD产品的大批量生产，同时其先进的MAMR、HAMR技术在未来可支持30TB以上的HDD产品。

SAE拥有完全自动化的组装和测试流程，可避免人为因素对ESD (Electro-Static discharge, 静电释放) 敏感记录头造成的潜在损坏。其智能工厂系统（MES）可连接所有关键制造过程，并使用大数据和AI技术分析产品和工艺数据。

对于东芝与SAE在合作的近线硬盘新产线，霍家强先生表示，这条生产线结合了东芝高质量的近线硬盘设计，SAE制造技术和在国内的生产经验等优势，双方的合作有助于东芝和SAE在HDD业务中的长期增长。

据了解，SAE已经完成了第一条近线硬盘生产线，该生产线通过了东芝的质量资格要求，生产质量与东芝硬盘菲律宾工厂(TIP- CIP, Carmelray Industrial Park, 卡梅尔工业园) 相当。“从10月开始，国内的客户开始审核这条生产线，我们在10月和11月通过了客户审核，近线硬盘 HDD系列是东芝扩大中国市场销售的重要里程碑，“霍家强先生说道。

存储技术展望

对于用户而言，HAMR和MAMR技术非常相似。HAMR通过激光驱动的加热功率，降低写入数据时的局部磁性硬度，而MAMR技术支持的硬盘磁头，内置自旋扭矩振荡组件(STO)，可降低底层记录介质的表面电阻，让写入更容易。究竟谁更具优势？在霍家强先生看来，二者各有优劣。

HAMR和MAMR技术都试图在磁性和热稳定等必要条件下，使盘片能容纳更多的储存容量。为了确保写入数据的稳定性，当盘片储存密度增长，数据将会更逐渐难以写入。HAMR技术使用连接在每个记录头上的小型激光二极管来加热盘片上的一个微小点，辅助数据写入，同时不影响盘片的其他部分。而MAMR不需要附加激光器来辅助记录。MAMR磁头结构通过适当选择磁性和非磁性材料设计，产生自旋扭矩效应，以帮助在盘片上进行记录。

HAMR复合年增长率高达22%，而MAMR为10%。HAMR需要一种特殊的介质设计，在记录过程中可承受约400摄氏度的热量，并在记录头上安装额外的激光二极管（LD），而这将增加总成本。

对于HAMR，由于PEG尺寸将随着面密度的增加而缩小，因此需要合适的设计材料和结构以确保在这种高温写入过程中的可靠性，这是关键技术发展方向。而MAMR的优点在于记录头的结构和制造工艺与传统PMR技术非常相似，因此，投资和成本低于HAMR。MAMR也不需要像HAMR这样的特殊介质技术，写入过程不在高温下进行。然而，复合年均增长率(CAGR)约为10%，远低于HAMR。

MAMR的技术发展方向侧重于改善STO（自旋扭矩振荡组件）的辅助效应，以及将其集成到不同的写入器结构中以增强写入能力。

对于未来新兴技术的发展，霍家强先生表示，伴随硬盘磁道密度的不断增加，很难通过更多的刷新来保持硬盘性能，为避免覆盖到任何单一磁道，势必要将NAND技术集成到HDD中。OptiNAND是解决这一问题的技术之一，此外，SMR（叠瓦式磁记录）是实现更高磁道密度的另一种技术, 但需要适当的系统和机械集成以保持性能。

结语

新产线的落成，加之原有产能，到2025年，东芝硬盘总产能有望达到2020年的2倍之多。东芝作为一家在存储领域持续服务56年的品牌企业, 其硬盘系列产品，能够满足企业云数据中心、监控以及客户端…等不同领域市场的存储需求。

作为数据存储领域的头部企业，无论是东芝还是SAE，都在数据存储产业几十年如一日地持续耕耘着，期待看到他们更多创新技术的推出以及行业应用的落地。

未经允许不得转载：DOIT » DoStor专访：解锁东芝近线硬盘新产线背后的硬核技术