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Grabación magnética bidimensional

Concepto general para TDMR utilizando múltiples elementos de lectura

La grabación magnética bidimensional ( TDMR ) es una tecnología introducida en 2017 en las unidades de disco duro (HDD) utilizadas para el almacenamiento de datos informáticos . La mayoría de los datos del mundo se graban en HDD, y existe una presión continua sobre los fabricantes para crear una mayor capacidad de almacenamiento de datos en un factor de forma de HDD determinado y por un coste determinado. En un HDD, los datos se almacenan mediante grabación magnética en un disco magnético giratorio y se accede a ellos a través de un cabezal de escritura y un cabezal de lectura (o elemento de lectura) . La TDMR permite una mayor capacidad de almacenamiento al combinar ventajosamente señales simultáneamente de varios cabezales de lectura para mejorar la recuperación de una o más pistas de datos. De esta manera, los datos se pueden almacenar con una mayor densidad de área en los discos, lo que proporciona una mayor capacidad en cada HDD. [1] [2] [3] La TDMR es una tecnología de lectura inversa y, por tanto, se aplica igualmente bien a futuras tecnologías de grabación (escritura), como la grabación magnética asistida por calor (HAMR) y la grabación magnética asistida por microondas (MAMR). [4]

Descripción general

El enfoque TDMR surgió de un grupo de trabajo creado bajo INSIC para explorar tecnologías de almacenamiento futuras alternativas. [5] [6] En el concepto inicial, se supuso que las pistas de datos eran pistas muy estrechas creadas por grabación superpuesta y sujetas a una interferencia mutua considerable. Se supuso que los cabezales de lectura estaban centrados cada uno sobre una pista de datos correspondiente y que un detector conjunto recuperaría de manera óptima los datos de varias pistas simultáneamente. [7] [8] La técnica se consideró similar a la máxima verosimilitud de respuesta parcial (PRML) al proporcionar ganancias similares y adicionales a las ganancias de PRML pero operando a través de las pistas en lugar de a lo largo de la pista. Un cuerpo relativamente grande de trabajo posterior ha explorado esta configuración principalmente desde la perspectiva del procesamiento de señales . [9] [10] [11] [12] [13] Sin embargo, el desafío técnico de crear una matriz de cabezales de lectura muy espaciados y la complejidad de detectar datos de manera conjunta simultáneamente en varias pistas son considerables.

Implementaciones

Primera implementación de TDMR en un producto (2017)

En 2017, M. Fatih Erden anunció en la conferencia TMRC que Seagate había estado enviando HDD con TDMR desde principios de ese año. [14] [15] A esto le siguieron Western Digital en 2018 [2] [16] y Toshiba en 2019. [17] [18] Estas primeras implementaciones reales de TDMR son mucho más simples y muy diferentes del escenario originalmente previsto anteriormente. Las implementaciones actuales recuperan solo una sola pista utilizando un cabezal de lectura con solo dos elementos de lectura apilados uno sobre el otro (es decir, pista descendente) y se basan en la desviación que surge del uso de un actuador rotatorio para crear cierta separación entre pistas entre los sensores. [19] Este enfoque TDMR se está aplicando tanto a HDD con escamas (SMR) como a PMR convencionales . [20] Las ganancias logradas son bastante modestas (6 a 12 %), pero se espera que aumenten en el futuro a medida que se implementen esquemas más complejos. [21]

En teoría, la electrónica de lectura no ha sufrido muchos cambios, salvo que el ecualizador que modela la señal antes de la detección ahora tiene dos entradas y debe optimizarse adecuadamente. [22] Sin embargo, en la práctica, la electrónica de lectura y el proceso de configuración durante la fabricación presentan una complejidad significativa. Esta complejidad está asociada a la optimización de la ecualización (modelación de la forma de onda) y la recuperación de la temporización para las condiciones fuera de pista que varían dinámicamente, lo que se complica aún más por el desfase entre lectores que varía con el radio. [23] [24]

El sistema servo HDD también utiliza las señales de error de posición de los dos lectores, lo que reduce la desviación repetible, especialmente cuando los lectores están más separados. [25]

Referencias

  1. ^ A. Shilov hablando con Mark Re, director de tecnología de Seagate, "La evolución de los discos duros en el futuro cercano", AnandTech: 6 de julio de 2016
  2. ^ ab T. Coughlin, "Grabación magnética bidimensional y otras novedades sobre discos duros", Forbes: Enterprise Tech., 29 de abril de 2018
  3. ^ R. LuTchessi, "Grabación magnética bidimensional (TDMR)", blog de Silverton Consulting, 5 de marzo de 2014
  4. ^ C. Mellor, "¡MAMR Mia! Los discos duros con energía de microondas de 18 TB y 20 TB de Western Digital saldrán pronto al mercado", The Register, 4 de septiembre de 2019
  5. ^ R. Wood, "Escritura en tejas y grabación magnética bidimensional", Reunión anual del INSIC, Tecnologías de almacenamiento alternativas 2009: ¿Qué quieres construir?, 5 de agosto de 2009
  6. ^ Wood, Roger (2022). "Grabación magnética en tejas (SMR) y grabación magnética bidimensional (TDMR)". Revista de magnetismo y materiales magnéticos . 561 . Código Bibliográfico :2022JMMM..56169670W. doi :10.1016/j.jmmm.2022.169670.
  7. ^ Wood, Roger; Williams, Mason; Kavcic, Aleksandar; Miles, Jim (2009). "La viabilidad de la grabación magnética a 10 Terabits por pulgada cuadrada en medios convencionales". IEEE Transactions on Magnetics . 45 (2): 917. Bibcode :2009ITM....45..917W. doi :10.1109/TMAG.2008.2010676.
  8. ^ R. Wood, "Grabación magnética en tejas y grabación magnética bidimensional", presentado en la IEEE Magnetics Society, capítulo del valle de Santa Clara, 19 de octubre de 2010
  9. ^ Krishnan, Anantha Raman; Radhakrishnan, Rathnakumar; Vasic, Bane; Kavcic, Aleksander; Ryan, William; Erden, Fatih (2009). "Grabación magnética 2-D: modelado y detección de canales de lectura". IEEE Transactions on Magnetics . 45 (10): 3830. Bibcode :2009ITM....45.3830K. doi :10.1109/TMAG.2009.2023233.
  10. ^ Chan, Kheong Sann; Radhakrishnan, Rathnakumar; Eason, Kwaku; Elidrissi, Moulay Rachid; Millas, Jim J.; Vasic, perdición; Krishnan, Anantha Raman (2010). "Modelos de canales y detectores para grabación magnética bidimensional". Transacciones IEEE sobre magnetismo . 46 (3): 804. Código bibliográfico : 2010ITM....46..804C. doi :10.1109/TMAG.2009.2035635.
  11. ^ Kavcic, Aleksandar; Huang, Xiujie; Vasic, Bane; Ryan, William; Erden, M. Fatih (2010). "Modelado de canales y límites de capacidad para grabación magnética bidimensional". IEEE Transactions on Magnetics . 46 (3): 812. Bibcode :2010ITM....46..812K. doi :10.1109/TMAG.2009.2035636.
  12. ^ Victora, RH; Morgan, Sean M.; Momsen, Kate; Cho, Eunkyoung; Erden, M. Fatih (2012). "Grabación magnética bidimensional a 10 {Tbits/In}(2)". IEEE Transactions on Magnetics . 48 (5): 1697. Bibcode :2012ITM....48.1697V. doi :10.1109/TMAG.2011.2173310.
  13. ^ S. Garani, L. Dolecek , J. Barry; F. Sala; B. Vasić, "Técnicas de codificación y procesamiento de señales para grabación magnética 2-D: una descripción general", IEEE Proceedings, vol. 106, n.º 2, págs. 286-318, febrero de 2018
  14. ^ Kief, Mark; Tagawa, Ikuya (febrero de 2018). "La 28.ª Conferencia sobre Grabación Magnética (TMRC 2017)". IEEE Transactions on Magnetics . 54 (2): 1. Bibcode :2018ITM....5489066K. doi :10.1109/TMAG.2017.2789066. ISSN  0018-9464.
  15. ^ Tom's Hardware: P. Alcorn, "Seagate anuncia los modelos Barracuda Pro, IronWolf y IronWolf Pro de 14 TB", 10 de septiembre de 2018
  16. ^ Ficha técnica de Western Digital Ultrastar HC530
  17. ^ AnandTech: Toshiba en CES2019: debuta el primer HDD TDMR de 16 TB del mundo
  18. ^ M. Abe y T. Hara, "Discos duros TDMR Nearline con la mayor capacidad de la industria de 16 Tbytes", Toshiba Technology Review, vol. 74, n.º 6, págs. 8-11, noviembre de 2019
  19. ^ J. Coker, "Oportunidades y desafíos para la grabación magnética bidimensional", conferencia destacada del IEEE, 7 de mayo de 2015
  20. ^ "Sin tejas y listo para mezclarse: WDC alcanza a sus rivales de discos de 14 TB", C. Mellor, The Register, 18 de abril de 2018
  21. ^ S. Dahandeh, F. Erden, R. Wood, "Ganancias de densidad de área y hoja de ruta tecnológica para la grabación magnética bidimensional", TMRC 2015 Digest Book, artículo F1, 17-19 de agosto de 2015
  22. ^ Wood, Roger; Galbraith, Rick; Coker, Jonathan (2015). "Grabación magnética 2-D: progreso y evolución". IEEE Transactions on Magnetics . 51 (4): 1–7. Bibcode :2015ITM....5154632W. doi :10.1109/TMAG.2014.2354632. ISSN  0018-9464.
  23. ^ M. Oberg y N. Nagare, "Sistema, dispositivos y métodos de grabación magnética bidimensional", patente estadounidense 9728221, 8 de agosto de 2017
  24. ^ Mathew, George; Dziak, Scott; Worrell, Kurt; Singleton, Jeff E.; Wilson, Bruce W.; Xia, Haitao (2018). "Ecualización 2-D con diversidad de ubicación y preadaptación para manejar la variación fuera de pista en unidades de disco duro basadas en lectores de matriz". IEEE Transactions on Magnetics . 54 (2): 1–7. Bibcode :2018ITM....5438008M. doi :10.1109/TMAG.2017.2738008. ISSN  0018-9464.
  25. ^ G. Guo y J. Yu, "Dispositivo de almacenamiento de datos que comprende sensores de lectura duales y canales servo duales para mejorar la demodulación servo", Patente de EE. UU. 901382, 21 de abril de 2015.