日本シーゲイトが、HDDの記憶容量密度を大幅に向上させる新技術「Mozaic 3+」について説明。これまで開発を続けてきたHAMR技術と記録層となるプラッタ上に作り込んだ超格子鉄プラチナ合金メディアを組み合わせることで、従来技術であるPMR技術の限界を打ち破り、1プラッタ当たり3TB以上という記録容量密度を実現した。

» 2024年01月26日 07時00分公開

[朴尚洙，MONOist]

　日本シーゲイトは2024年1月25日、東京都内で会見を開き、米国本社のシーゲイト（Seagate Technology）が同月17日（現地時間）に発表したHDDの記憶容量密度を大幅に向上させる新技術「Mozaic 3+」について説明した。これまで開発を続けてきたHAMR（熱補助型磁気記録）技術と記録層となるプラッタ上に作り込んだ超格子鉄プラチナ合金メディアを組み合わせることで、従来技術であるPMR（垂直磁気記録）技術の限界を打ち破り、1プラッタ当たり3TB以上という記録容量密度を実現した。クラウドベンダーをはじめ大容量HDDの大手顧客向けに既にサンプル出荷を終えており、2024年3月末までには認定を完了して量産体制に入る計画である。また、Mozaic 3+の技術はスケーラブルであり、現時点で1プラッタ当たり5TB以上の開発が可能なめどが立っている。さらに、1プラッタ当たり8～10TBを実現するための研究開発にも着手しているという。

会見では「Mozaic 3+」を用いたHDD製品「Exos 30TB+」の金属ケース上面を外して透明カバーを装着することでヘッドの動きが見えるようにしたスケルトンモデルを披露した［クリックで拡大］

「Mozaic 3+」を搭載したHDD製品「Exos 30TB+」のヘッドが動く様子。先端にある「プラズモニックライター」の箇所が、データを書き込む際に用いるプラズマを励起するための近赤外のレーザー光によって赤く光っているのが分かる。なお、ヘッドの動きが分かりやすいように実際の速度からは大幅に落として動かしている［クリックで再生］

「Mozaic 3+」ではHAMAR技術含めて4つの要素技術を同時並行で開発して統合

Seagate Researchのエド・ゲージ氏

　会見にオンラインで登壇した、シーゲイトの研究開発部門であるSeagate Research 副社長のエド・ゲージ（Ed Gage）氏は「HDDの記録容量密度はこれまでもゆっくりと増えてきたが、現行のPMR技術でこれ以上伸ばすことは難しい状況にある」と語る。これは、PMR技術は記録層に用いるコバルトプラチナ合金の保磁力が弱く、記録容量密度を高めるために記録ビットを小さくすると不安定になってしまうためだ。その一方で、同じPMR技術で保磁力が強い材料に変更した場合には、安定であるが故に書き込めなくなるという課題が出てくる。

　そこでシーゲイトをはじめHDDメーカーが開発に取り組んだのが、10～20nmという局所的な領域に熱を加えて書き込みを行えるようにするHAMR技術である。HAMR技術では、単に加熱するだけでなく2nsという短いサイクルで冷却も行って、記録ビットに書き込んだ磁気の状態を固定化するプロセスも必要になる。

　ただしゲージ氏は「確かにHAMR技術は重要だが、Mozaic 3+イコールHAMR技術ではない。メディア、ライター、リーダー、コントローラーという4つの要素技術を同時並行で開発し統合することで初めて実現できた技術なのだ」と強調する。

「Mozaic 3+」を構成する4つの技術［クリックで拡大］出所：日本シーゲイト

　まず、記録層であるメディアに用いている材料は「超格子鉄プラチナ合金メディア」である。スパッタリングにより白金（プラチナ）と鉄をコーティングした上で、長い周期の結晶構造を持つ超格子になるように適切な温度環境下で処理することで作製できる。この格子鉄プラチナ合金メディアでは、記録ビットのサイズが、トラック（円周）方向で9nm、トラック間で25～30nmと極めて小さくなる一方で十分な保磁力を有している。

　この超格子鉄プラチナ合金メディアへの書き込みを行うライターはHAMR技術がベースとなっている。近赤外線を用いるナノフォトニックレーザー光源と、光源からのレーザーを効率良く送るフォトニックファネル、レーザー光を受けてプラズマを発生させる量子アンテナによって熱を加え、磁気コアで記録ビットへの書き込みを行ってから冷却する。これらをまとめてプラズモニックライターと呼んでいる。

　従来と比べて極めて小さいサイズになった記録ビットの読み取りを行うリーダーは、シーゲイトとして第7世代目となるスピントロニックリーダーを用いる。この第7世代スピントロニックリーダーには世界最小／最高感度の磁界読み取りセンサーが搭載されている。また、プラズモニックライターと第7世代スピントロニックリーダーは一体のシステムとして統合されている。

　そして、Mozaic 3+における記録ビットの読み書きを効率的に統合するコントローラーも新たに開発した。12nmプロセスのSoCであり、従来のコントローラーと比べて最大3倍の性能を備えているという。

　これらの4つの要素技術を統合したMozaic 3+によって、1プラッタ当たり3TB以上（1インチ²当たり1.74TB）という記録容量密度を実現したが、今後も同4TB以上の「Mozaic 4+」、同5TB以上の「Mozaic 5+」に向けてスケーラブルに拡張することが可能だという。ゲージ氏は「今後数年間、シーゲイトのHDDのロードマップは極めてエキサイティングなものになるだろう」と述べる。