硬盘技术通常是一个未被重视的奇迹。 芯片技术应获得比创建现代世界更多的信誉，但是半导体制造比硬盘技术受到更多关注。 然而，几十年来，硬盘驱动器继续在相同的空间中为我们提供越来越多的容量，遵循与摩尔定律大致相同的趋势，但并没有那么平稳-引入新技术后，硬盘密度往往会迅速增长，并且放慢脚步，直到出现下一个重大创新。
现在，我们才刚刚进入过渡阶段。 目前被称为垂直磁记录（PMR）的当前技术几乎支撑着当今制造的所有硬盘驱动器，并且已经开始枯竭。 诸如热辅助磁记录（HAMR）之类的新技术正在开发中，但仍需几年的时间。
结果，我们看到一些专用驱动器达到了新的容量-例如，希捷（Seagate）的新8TB商业级驱动器和HGST的10TB版本-但基本的家用硬盘并没有那么快地获得更大的密度。 自从我真正深入研究这项技术已经过去了两年，所以我最近借此机会与驱动器制造商讨论了这项技术及其发展方向。
在过去的几年中，驱动器一直在使用PMR工艺，而如今的主流驱动器的空中密度为650 Gbit / sq。 英寸，则在2.5英寸驱动器上允许每个盘500GB，在3.5英寸驱动器上每个盘1TB。 （大多数硬盘驱动器都有多个磁盘，并写在磁盘的两面。）
一些驱动器对此进行了进一步扩展，每个盘片最高可移动至1.2TB，在5盘3.5英寸驱动器上可容纳6TB。 Western Digital技术副总裁William Cain表示，甚至使用3个2.5英寸磁盘的档案2TB驱动器。 希捷公司高级副总裁兼首席技术官马克·雷（Mark Re）表示，他相信“当前技术仍然存在很多不足之处”，他们会采用更严格的公差来提高密度。
除此之外，为了在短期内提高密度，许多驱动器制造商正在转向新技术。
带状磁记录（SMR）
希捷推出了一种称为“带盖磁记录”（SMR）的技术，其中，驱动器磁头遵循的磁道重叠，有点像屋顶上的带状瓦。 根据Re的说法，这项技术可使空气密度提高25％。
SMR使用常规的读/写头，其工作方式与常规的驱动器一样，用于读取数据。 但是对于写入，它实际上需要写入多个磁道，并且这需要将驱动器分为不同的频段。
Re说，希捷现在已经使用SMR技术运送了“数百万个驱动器”，包括品牌零售驱动器和近线关键业务存储驱动器。 这始于该公司针对近线企业存储的5TB台式机驱动器，但现在也转移到其他产品。 该公司最近宣布的8TB驱动器具有使用SMR技术的变体。
他说，SMR的未来应该会在一年内推出笔记本电脑驱动器，并且他认为这种驱动器将从每块750GB增长到每块1TB，最终可能会达到每块2TB。
Cain指出，SMR的一个问题是，驱动器必须以更连续的方式以不同的方式写入信息，而这样做需要操纵数据大小以使其高效。 Re说他同意某些工作负载中存在问题，但是他说在99.9％的情况下，性能没有显着差异。 他说，通常，驱动器上的典型缓存量可以消除影响。 该隐指出，存在一些新标准-SAS驱动器的区域块命令（ZBC）和SATA驱动器的区域ATA命令（ZAC），这些驱动器旨在标准化SMR驱动器的使用。
东芝企业硬盘产品市场经理斯科特·赖特（Scott Wright）表示，东芝正在参与SMR驱动器命令标准化工作的小组委员会，并期望在未来几个月内批准该标准，并认为它非常适合具有大量顺序编写的应用程序，例如对象存储。 他希望在明年左右看到所有面向早期采用者提供驱动器的供应商，并在2015年下半年大规模采用。
密封驱动器
我们开始看到的另一种选择涉及密封驱动器，用氦气代替气密驱动器中的空气。
去年，HGST开始交付6TB驱动器，该驱动器可以在密封的单高度驱动器中容纳更多的盘片。 这使用了一种称为HelioSeal的技术，其中将驱动器盘片封装在一个充满氦气的密封驱动器中。 该隐指出，比空气轻的氦气可减少空气湍流和盘片之间的阻力，从而可以显着降低有功功率需求。 因此，该隐认为，这是理想的解决方案，可以节省功耗和安装的主轴数量。 （请注意，虽然HGST是WDC的子公司，但它与Western Digital部门分开运行。该隐称，虽然Western Digital已经研究了氦气和带状磁记录，但尚未交付使用这两种技术的驱动器，尽管他说“这两种技术在某些细分市场中都具有价值。”）
HGST最近发布了使用当前PMR驱动器的8TB版本的驱动器，称为Ultrastar He8，以及将使用氦气填充技术和带盖（SMR）技术的Ultrastar He10。 它还提供了更标准的6TB驱动器，该驱动器在传统（非密封）驱动器机箱中使用五个1.2TB磁盘。
希捷选择在此时不使用氦气，Re表示，尽管确实有使用该技术的驱动器，但并未确信这是增加密度的最有效方法。
东芝公司的赖特（Wright）也发表了类似的评论，称从长远来看氦气可能是必要的，但它认为氦气可以进入下一代“没有氦气的几代技术”。 他说，该行业的路线图已发展到六个或更多，东芝希望做到这一点。
二维磁记录（TDMR）
在接下来的几年中，WD对称为二维磁记录（TDMR）的技术感兴趣，在该技术中，您具有两个读取头，因此可以在同一区域中对更多数据进行检查和比较，以比较相邻的位。相比于降噪耳机处理环境噪声的方式。 他说，这确实增加了复杂性，但由于它扩展了传统记录技术，因此对于某些市场中的某些特定项目可能有意义。
热辅助磁记录（HAMR）
但是几乎所有与我交谈过的人都同意，密度的下一个大幅增长可能来自称为热辅助磁记录（HAMR）的技术，该技术涉及激光产生的光束加热一小部分磁性介质，从而使钻头能够被写出来，待他们冷静下来后再稳定下来。 这样的驱动器可能比当今的任何技术都密集得多。
这个概念并不新鲜-希捷（Seagate）早在2002年就对其进行了演示-但它似乎越来越接近了。
例如，希捷的Re说，HAMR应该准备在2016年进行一些商业推广，可能最初是与战略合作伙伴合作，并且到2018年可能会成为硬盘行业的更普遍部分。他说，HAMR的前景应该使在接下来的十年左右的时间里，将行业带入“下一个S曲线”（以提高密度）。 希捷曾表示，希望到2020年使用HAMR技术的20TB驱动器。
希捷的实现方式使用近场换能器作为写入头，并在“表面等离激元”上照射830nm的激光，然后将其聚焦在较小的位置上，以将材料加热到开氏度600度，这时可以从1切换到0，反之亦然。 位置冷却后，钻头将保持稳定。 Re说，整个加热和冷却周期都在一纳秒内发生。
Western Digital的Cain说，HAMR可以将面密度提高三到五倍，但会增加成本。 他说，该公司已经对硬盘进行了数千小时的动态测试，并表示该技术正在变得可行，但他表示，2016年“可能有点激进”，尽管他也认为该技术可能会在2018年进入主流。
东芝的赖特对此持怀疑态度，他说HAMR的未来仍然“还不清楚”，并说虽然每个人都在投资“能量辅助”录音，但评审团仍未确定何时部署。 他预测这至少还有三四年。
位图媒体
另一个引起关注的主题是位模式媒体，但是我与所有人交谈的公司都认为这还有很长的路要走。 Re说，这项技术“还没准备好迎接黄金时段”，而且它的基础设施还不可用。 该隐同意这是一个“长期的解决方案”，尽管他说该公司确实在实验室中采用了纳米压印和自组装等技术。 赖特说，尽管“科学已经完成”，但东芝在进入批量生产时还没有看到“特定的拦截”。
快闪记忆体
硬盘行业以外的一些人建议闪存可以完全取代硬盘技术，但这似乎不太可能。 尽管闪存驱动器越来越流行，尤其是在笔记本电脑中，并且作为企业级分层存储解决方案的一部分，闪存仍比磁介质贵得多，尤其是对于存储大量不经常访问的数据。 此外，制造的闪存芯片的总容量虽然在增长，但几乎不足以替代旋转介质。
甚至是最大的两家闪存生产商之一的东芝也同意这种观点，怀特指出，从成本的角度来看，“十年之内什么都不会碰到磁性介质”，而且制造的NAND闪存不足以取代甚至占市场的15％。
取而代之的是，所有企业存储的制造商都拥有结合了一定数量闪存和硬盘的系统。 在客户端，硬盘驱动器供应商正在推动混合驱动器，该驱动器结合了一些闪存（用于提高速度）和磁介质（用于增加容量）。
希捷（Seagate）一直在提供笔记本电脑驱动器，其中具有此类功能（固态硬盘称为SSHD）和台式机驱动器。 Western Digital与WD Black 2系列拥有相似的产品线，该隐称混合驱动器具有“真正的价值”。
突出的一件事是，可能没有一种技术可以接管，并且未来很可能为各种存储解决方案留出空间-从纯闪存（直接通过总线连接或作为SSD连接）。 到传统的，带状的和HAMR的产品都在同一时间上市。
通常，硬盘驱动器技术已从一种技术转移到另一种技术，新技术取代了前一种技术，就像在过去十年中当前的垂直磁记录（PMR）取代了传统的纵向记录一样。 Cain说，但是这次可能有所不同，由于成本和速度的巨大差异，采用多种不同的技术为不同的市场提供解决方案。 他说：“未来不一定看起来像过去。”
总体而言，该隐表示，到2020年，我们可以将5TB或6TB 3.5英寸驱动器作为标准主流驱动器，对于某些高度专业化的应用程序，最多可以有20TB驱动器（带有六个3.3TB磁盘），而当HAMR增长到50TB时技术变得完全成熟。 那简直是惊人的存储量。
