비트 패턴 매체가 향후 10년 내에 등장할 것으로 예상된다.
웨스턴 디지털(Western Digital)은 열 보조 자기 기록(HAMR) 기술이 적용된 최초의 하드 드라이브를 출시할 예정이며, 이 기술을 기반으로 2030년경에는 80TB에서 100TB급 HDD를 제작할 수 있을 것으로 전망됩니다. 그러나 이 시점이 되면 FePt 기반 입자성 매체는 면적 밀도 측면에서 한계에 직면하게 됩니다. 이에 대응하여 웨스턴 디지털은 하드 드라이브의 다음 단계를 위한 열 점 자기 기록(HDMR) 기술을 개발하고 있습니다.
HDMR은 열 보조 기록 방식과 비트 패턴화 매체(BPM)를 결합한 차세대 기록 기술입니다. 이 기술은 약 8 Tb/inch^2 이상의 면적 밀도를 달성하고(Seagate 보고), 120TB 이상의 용량을 갖는 10플래터 HDD 구현을 가능하게 할 것으로 예상됩니다. 다만, BPM을 구현하기 위해서는 디스크를 클린룸에서 리소그래피 또는 식각 장비를 사용하여 물리적으로 패턴화해야 하므로 제작 비용이 상당히 높을 것으로 전망됩니다. 본 개발 과정에 대해 더 자세히 살펴보겠습니다.
최신 HDD는 모두 입자성 자기 코팅이 적용된 플래터를 사용합니다. 이러한 매체는 입자(grain)의 크기, 모양, 정확한 위치가 미세하게 달라 노이즈와 간섭을 발생시키며, 이는 비트(및 트랙)의 배열 밀도에 제약 요소가 됩니다. 트랙을 안정적으로 읽기 위해 HDD 제조사들은 두 개의 리드 헤드로 구성된 특수 설계된 2차원(2D) 리드 헤드를 사용합니다. 기존 자기 기록 방식과 ePMR 2가 적용된 웨스턴 디지털의 10플래터 24TB HDD는 약 1.2 Tb/inch^2의 면적 밀도를 가집니다. 반면, HAMR 및 FePt 매체를 사용한 Seagate의 10플래터 30TB 하드 드라이브는 약 1.5 Tb/inch^2의 면적 밀도를 보입니다. Seagate는 입자성 FePt(또는 기타 고이방성 매체)가 업계가 4 Tb/inch^2 또는 나아가 6 Tb/inch^2의 면적 밀도를 달성하도록 할 것이라고 믿고 있습니다.
(Seagate, HAMR 기술 적용 44TB 하드 드라이브 데이터 센터 출하 시작)
약 5 Tb/inch^2에 도달하면, 입자성 매체를 안정적으로 읽는 것뿐만 아니라 기록 자체도 어려워지기 때문에(Seagate), 업계는 1차원 패턴화가 통합된 정렬 입자성(OG) 매체로 이동하게 될 것입니다. OG 매체는 균일한 크기의 입자가 정밀하고 반복 가능한 간격으로 배치되는 것이 특징으로 예상됩니다. 이 구조 덕분에 기록 헤드는 더 좁은 경계와 적은 노이즈로 데이터 비트를 형성할 수 있습니다. OG 매체는 새로운 자기 코팅을 요구하지만, 입자 균일성 덕분에 자기적 특성이 더욱 예측 가능해지고, 그 결과 기록 및 읽기 성능의 편차를 줄이는 등 상당한 이점을 제공합니다.
그러나 정렬 입자성 매체는 최대 약 7 Tb/inch^2까지만의 면적 밀도를 지원할 것으로 예상됩니다. 8 Tb/inch^2를 넘어서기 위해서는 디스크를 리소그래피 또는 기타 공정을 이용해 격리된 비트로 물리적으로 조각하는 비트 패턴화 매체(BPM)가 필수적입니다. BPM은 제조 공정 측면에서 혁신적인 변화를 의미하며 막대한 생산 비용을 수반합니다.
BPM의 물리적 비트 격리 기술과 HAMR의 에너지 보조 기록 기술을 HDMR에 결합하면, 두 개별 기술만으로는 달성할 수 없는 수준의 면적 밀도를 구현할 수 있습니다. 이것이 Seagate가 이 기술의 면적 밀도 예상치를 구체적으로 공개하지 않는 이유일 수 있습니다. 하지만 BPM 자체는 복잡한 패턴화 공정(예: 나노임프린트 리소그래피, 전자빔 리소그래피, 또는 고도 정밀 식각)을 요구하며 비용이 매우 많이 듭니다.
결론적으로, 이 모든 요소들을 종합할 때, 향후 업계의 발전 방향이 예측됩니다.