结构超滑X机械硬盘:聚焦满足未来数据安全和存储需求
来源:清力技术 2022-11-02
10月29日-30日,深圳清华大学研究院超滑技术研究所召开机械硬盘发展趋势及关键技术研讨会,来自清华大学、北京航空航天大学、兰州大学、上海理工大学、西安交通大学、华为等相关行业领域的20余名专家通过线上线下参会。会议着重对数据存储未来10-20年的发展趋势、国内外相关技术发展形势及重点难点技术问题、超能存储设备颠覆性特性及其短、中、长的战略规划和各阶段的实施路径进行了研讨。
华为硬件首席构架师、存储技术专家陈灿,国家杰青、清华大学教授、原摩擦学国家重点实验室主任孟永钢,中科院院士、清华大学深圳国际研究生院教授、超滑技术研究所所长郑泉水,教育部长江学者、北航微电子学院院长赵巍胜,兰州大学教授、磁学与磁性材料教育部重点实验室副主任王建波,上海理工大学教授、机械工程学院电气工程系系主任蒋全等技术专家先后在会上作了《存储技术未来发展趋势》《磁记录硬盘中若干摩擦学技术》《基于结构超滑技术的超能存储》《硬盘磁学材料关键技术》《硬盘伺服控制系统关键技术》的专题报告。清华大学马明副教授,西安交通大学胡少杰副教授作为邀请专家参与讨论。
(与会专家在会上热烈讨论)
与会专家认为,未来人们对存储产品的需求不只是存储容量的增大,还必须同时满足低碳、小体积、高速读写、高可靠性等需求。会议研讨分析了固态硬盘(SSD)、光存储、机械硬盘(HDD)/磁带等存储方式及技术的未来发展空间。其中,机械硬盘的存储密度极限可达300T/in2,寿命长、成本低、数据稳定可靠,是理想的存储介质,在未来20年内仍然是主流存储方式。但目前市场上基于温彻斯特结构的机械硬盘存在两个问题:一是磁头飞高无法进一步降低,信噪比制约着磁介质存储密度的潜能无法完全释放;二是目前硬盘的结构与控制复杂,影响读写能力进一步提升。为解决上述问题,学者们很早就提出了接触式硬盘(即磁头贴在盘片表面滑行)的概念。然而受限于磨损问题,接触式硬盘技术一直仅存在于人们的幻想中。
(郑院士介绍超滑技术将为机械硬盘带来的性能飞跃)
对此,郑泉水院士在会议报告中分享了FrictionX基于结构超滑技术的超能存储设备解决方案。鉴于结构超滑技术可实现两个固体表面直接接触相对滑移时摩擦几乎为零且磨损为零的状态,将有望构建人们梦寐以求的接触式硬盘。当磁头的飞高降低为零,信噪比大幅提高,硬盘存储密度和读写速度将提高2-3个量级。此外,接触式读写模式也使得硬盘更抗振动和碰撞,可靠性和寿命更高。
郑泉水院士表示:“超能存储应该面向未来数据与存储技术进行指标设计和牵引,现在大规模存储容量、低成本是主要的技术指标,其他技术指标是可以通过系统逻辑进行放宽约束的。”
目前,FrictionX郑院士团队已经完成了超能存储设备机械原理验证,在硬盘盘片上利用结构超滑实现了大气环境下长达100km的无磨损接触滑动验证。
会议还就超能存储设备的战略规划与实施路径做了讨论。与会专家充分分析了机械硬盘关键技术及新一代硬盘发展路径,对超能存储设备将为数据存储技术带来的颠覆性发展表示信心和支持,并初步讨论提出了相应实施路径及实施方案。后续,FrictionX郑院士团队将与各技术专家及行业专家进行更深入的交流合作,以期联合多方力量实现技术整合,共同加速探索新一代机械硬盘技术,满足未来数据安全和存储需求。
(主要人员留影)