TDK 열어시스트 하드디스크 기술공개

일본 최대의 IT전자 관련 종합 전시회 "CEATEC JAPAN 2012"이 개막했다. 올해는 Windows 8의 등장을 앞두고 있기도하고, 대기업 PC 메이커가 미발표 제품도 포함하여 Windows 8 탑재 PC를 다수 전시하고있다. 또한 PC 관련 주변기기에도 신제품이 일부 보였다. 

스토리지부스만 살펴보면

　도시바 부스에서는 HDD 관련 전시도 행해지고있다. 하나는 2.5 인치 HDD에 NAND 플래시 메모리를 탑재 한 하이브리드 HDD이다. 제품은 이미 발표되었으며, 용량 750GB의 "MQ01ABD075H"고 용량 1TB의 "MQ01ABD100H"가 샘플링되어 있지만, 부스에서는 1TB 모델이 전시되어있다 (자세한 내용은 여기 ).

8GB의 SLC NAND 플래시 메모리 칩을 탑재 한 하이브리드 HDD "MQ01ABD100H" 용량은 1TB

　제조프로세스 32nm의 8GB SLC NAND 플래시 메모리 칩을 탑재하고있어, HDD의 대용량과 SSD의 고속을 양립한다고 하고있다. 부스에서는 도시바의 SSD (128GB)와 1TB의 하이브리드 HDD, 1TB의 2.5 인치 HDD를 탑재 한 PC를 정렬 동시에 다시 시작하여 하이브리드 HDD의 속도를 체감 할 수있는 전시가 행해지고있다. 이번에 전시 된 제품은 두께 9.5mm의 2.5 인치 HDD 사양이지만, 향후는 Ultrabook 대응을 응시하고 두께 7mm 제품의 투입도 검토하고 있다고한다. 제품 출하는 가능한 빠른 시일 내에하고있어, 빠르면 연내에이 하이브리드 드라이브를 탑재 한 PC가 등장 할지도 모른다.

최근 데이터 센터의 스토리지 기술에 대해 취재 할 기회가있었습니다. 지금 스토리지 분야에서는 고속의 SSD 기술이 화제이지만, 대용량의 HDD 기술도 진화하고 있습니다. 

　먼저 데이터 센터에서 사용되는 대용량 저장 장치는 내부의 장치를 빠른 순으로 "Tier 0" "Tier 1" "2 단계"로 계층화하고 있습니다. 티아 0 총 용량의 몇 %를 차지하고 있으며, 빠른 SSD가 이용되고 있습니다. Tier 1은 용량의 수십 %를 차지, 1만 rpm 또는 1만 5000rpm의 고속 HDD에서 제공합니다. 2 단계는 나머지 용량 모두이고, 7200rpm의 낮은 HDD를 이용하는 것이 많다고합니다.

　여기서 티어 1의 고속 HDD는 조만간 모든 SSD를 대체 할 것으로 예상되고 있습니다. NAND 플래시 메모리의 가격이 하락 용량 단가 고속 HDD와 거의 동등하게된다고 보여지고 있기 때문입니다. 이에 대해 2 단계에 사용되는 7200rpm의 낮은 HDD 매우 저렴하기 때문에 당분간은 SSD로 옮겨지지않는다고 생각합니다. 또한, 2 단계는 폭발적으로 늘어날 데이터 량에 대응하기 위해 HDD의 대용량화가 매우 중요 해지고 있다고합니다.

　이러한 2 단계 등의 용도를위한 신기술로, 예를 들어 미국 HGST 사는 2012 년 9 월, 헬륨가스를 충전 한 HDD "실드 드라이브"를 2013 년 중반에 상용화한다고 발표했다.현재 5장의 디스크 매수를 7장까지 늘릴 수 있어, 데이터 센터의 TCO (total cost of ownership)을 개선 할 수 있다고합니다.

　또한 TDK는 근접 장광을 이용한 열 어시스트 기록 방식의 자기 헤드 기술을 사용하여, 1.5Tb/(인치)  기록 밀도를 실현했습니다. 현재 개최중인 "CEATEC JAPAN 2012"에서 기술 정보를 전시하고 있습니다.

　HDD의 대용량화와 함께 어떻게 HDD의 전력을 절감하거나 같은 노력도 진행되고 있습니다. 예를 들어 히타치는 사용하지 않는 HDD의 전원을 차단함으로써, 스토리지 장치의 소비 전력을 약 1/2에있는 기술을 동북대학과 공동 개발했다. 사전에 필요한 데이터를 저속 스토리지에서 고속 스토리지에 옮겨두고 느린 스토리지의 전원을 차단하는 방법입니다.

　HDD의 전원을 차단하고 저소비 전력화 기술은 그만큼 성능이 요구되지 않는 2단계 등의 HDD는 유력한 방법이 될 것입니다. HDD의 회전 수에 관해서도, 7200rpm도 필요 없다라는 지적이 있습니다. 2단계에서는 한 번 기록 된 데이터는 거의 사용되지 않기 때문에, HDD의 회전 수는 더 낮아도 좋은 것이 아닐까라고되어 있습니다. 회전 수를 낮추면 소비 전력을 절감 할 수있을뿐만 아니라,기구 설계 마진이 퍼지기 위하여 대용량화도 쉬워지는 것 같습니다.

세계적인 하드디스크 부품개발업체 TDK는 열 어시스트 방식(Thermal-Assisted Recording)이라는 기록 방식을 채용 한 2.5 인치 HDD의 모델을 전시하고있다.

　HDD의 기억 디스크는 밀도가 높아지면서 주위의 열에 의해 기록 된 자기 데이터가 손실 될 "열 요동"문제가 발생된다. 열 요동의 문제를 해결하려면, 자성체의 보자력을 높이면 좋지만, 보자력을 높이는 일반적인 자기 헤드로 데이터를 쓸 수 없게되어 버린다. 하지만 유지력이 높은 자성체에서도 온도가 높아지면 보자력이 떨어진다. 그래서 보자력이 높은 자성체를 이용하면서 국소 적으로 온도를 높임으로써 정상적으로 데이터를 쓸 수 있도록 한 기록 방식이 열 어시스트 방식이라는 것이다.

　TDK는 수십 nm라는 좁은 영역에 레이저 광을 조사 할 수있는 근접 장광 발생 소자를 자체 개발하고이를 통합 열 어시스트 방식의 헤드를 개발. 이번에 그 실제품을 전시하고있다.

TDK는 열 어시스트 방식(Thermal-Assisted Recording) 플래터에 사용되는 물질개발을 위해 일본 Showa Denko K.K사와 협력하고 있으며현재 하드디스크 구조에서 별다른 수정없이 헤드와 플래터 교체만으로 적용이 가능하다고 한다.

　전시하고있는 HDD는 헤드가 볼 수 있도록 투명 창을 붙였다 특수한 것으로, 카메라에서 촬영 된 영상으로 기록 할 때 레이저가 조사되는 모습을 확인할 수있다. 

이 HDD의 용량과 액세스 속도 등은 공개되지 않았지만, 이론적으로는 열 어시스트 기록 방식을 채용하는 것으로 기록 밀도를 현재의 2배 증가한 2.5 인치 디스크 1 장으로 1TB 용량을 실현하는 것도 충분히 가능하다. 따라서 두께가 7mm와 5mm의 얇은 HDD에도 1TB를 실현할 수있다. 3.5인치는 플래터1장에 2TB밀도가 가능하다.

또한 레이저를 이용한다고해도 출력은 매우 약하기 때문에 소비 전력도 일반 HDD와 거의 동등하다고한다.

　하드디스크 회사들은 열 어시스트 기록기술이 적용된 HDD제품출시는 2015 년경을 목표로 하고 있다고 한다.

이 기술은 기존 자기방식의 플래터기술보다 밀도를 늘리기가 쉬워 점차 3.5인치 제품은 30TB 2.5인치는 10TB로 발전할것으로 전망한다.