【コラム】「悪玉」技術が味方になった東芝・垂直磁気記録HDD開発 (日経IT+PLUS)［08/09/17］

ところどころ省略しました。ソースは日経のIT+PLUS
http://it.nikkei.co.jp/business/news/index.aspx?n=MMIT2J000016092008&landing=Next
http://it.nikkei.co.jp/business/news/index.aspx?n=MMIT2J000016092008&cp=2

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一説では、世界で人間が記録するデータは年に6割ずつ増えているという。
日々増加するこれらの膨大なデータを何に記録しておくかといえば、現在のところ
HDDをおいてほかに選択肢はないだろう。もちろん、HDDの研究開発では、
ディスクの記録密度をいかにあげていくかが要となる。

2004年12月、東芝はHDDの記録密度を高める「垂直磁気記録方式」を実用化した。
2007年9月には、垂直磁気記録方式で記録密度を1.5倍に高める
「ディスクリートトラックレコーディング（DTR）技術」を使ったHDD試作の成功を
発表。いずれも「世界初」となる開発で、チームの陣頭指揮を執ってきたのが
田中陽一郎（たなか・よういちろう）だ。

■従来方式が密度の限界に
大学時代は垂直磁気記録方式を提唱した岩崎俊一教授の指導を受け、東芝に入社後は
研究所で長く技術研究を続けてきた。「製品を開発するために青梅工場に移ったのは、
97年のことでした。ちょうどこの頃、『面内記録方式』のままで実現できる
記録密度の限界が見えてきていたんです」

「記録密度を上げるためには磁性粒子を小さくしていかなければならないんですが、
小さくするほど粒子の安定性を決める磁気エネルギーも小さくなるんです。すると
空気の持つ熱に負けて粒子が動く『熱ゆらぎ』という現象が起き、記録した粒子の
なかで磁石の向きがひっくり返るものが出てきてしまう。そもそも面内記録方式は
隣同士にある磁石が磁化方向に向き合っていますから、お互いに弱め合い、
反発しあってひっくり返そうとする力が働いている。二重に苦しいわけですね」

■「期待はするが、あてにはしない」
垂直磁気記録方式が最初に提唱されたのは77年のこと。読んで字のごとく、磁石を
ディスクに対して縦方向に並べるというものだった。隣同士の磁石が引きつけ合い、
お互いに弱め合うこともないため、記録密度を上げても安定して記録できる。

「HDD以前の記録装置のころ、80年代半ばから垂直磁気記録方式の研究を始めて、
HDDをモチーフにした研究に着手したのは90年代半ばごろ。研究開発チームが
青梅工場に集結した当時は、垂直磁気記録方式に対して、世界中が
『期待はするけど、あてにはしない』というスタンスでした」

-続きます-

-続きです-
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■低密度のときが逆に弱点
実用化への道を阻んだのは、実は記録密度が低いときに起こる不安定性だった。
垂直磁気記録方式は、記録密度が高まるほど有利である一方、密度が低いときに
不利になる特性があったのだ。

HDDは常に一定の記録密度で書き込むわけではないから、密度が高くても低くても
記録が安定している必要がある。ところが記録密度が低いと、垂直磁気記録では
磁石の幅が広くなり、磁力が弱くなってしまうのだという。

「従来使われてきた素材では、記録密度の低いところで磁石がバタバタ傾いて
しまったんです。それまで一般に行われていた垂直磁気記録方式の開発は、
記録密度をいかに上げるかという点ばかりに注力していた。記録密度が低い状態の
部分は置き去りにされていて、いざ使おうかと思った時にはそこがぽっかり
抜けていたわけです。しかし垂直磁気記録方式なら、記録密度は原理的に必ず
伸ばせる。製品化のために、研究の力点を記録密度が低いところで安定して
記録できる磁性材料の開発に置きました」

■「禁じ手」が突破口に
そしてついに、製品化への扉が開く。カギとなったのは、磁性材料に酸素を加える
という試み。磁性材料は金属からできており、酸素は金属を酸化させて磁性を
落とすため、面内記録ではいかに酸素を減らすかという研究が非常に長く行われて
きた。

「酸素を入れるなんて『やってはいけないこと』だったんです。
でも、入れてみたんですね。すると、強い磁界でなければ反転しない磁性材料がで
きたんです。記録密度の低いところで不安定だったものが、一挙に安定に
なったんですよ」

面内記録で“悪玉”だったものが、垂直磁気記録で“善玉”になるという現象はほかにも
いくつかあった。「その比較に気づいたのが今思えば大きかった」と田中は述懐
する。理屈を聞けば素直に「なるほど、そうか」と思うが、長年よしとされて
きたことを疑う視点を持つのは、おそらく想像以上に難しいことだ。

■３年で３倍の高密度化を実現
2004年に垂直磁気記録の実用化を発表した頃、面内記録で達成されていた容量は
2.5インチのディスク1枚あたり60GB。これが、面内記録での密度向上の最終地点に
なった。垂直磁気記録方式の実用化は、まさにギリギリのタイミングだった。
これ以上遅れていれば、HDDの記録容量アップのペースは間違いなく落ちていた
だろう。

-続きます-

-続きです-
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■2001年から暖めていたＤＴＲ技術
さらに今後、この記録密度向上を加速するのがDTR技術だ。実はDTR技術の本格的な
研究は、垂直磁気記録が実用化するより以前、2001年に始めていたという。

「弓道の世界と同じで、常に一の矢、二の矢、三の矢と用意しているんです。
モノにならなかった矢もたくさんあります。『こんなの打ったっけ？』という
くらい（笑）。DTRはそのうちの一つです」

DTRも、それまでの常識からいえば「やってはいけない技術」だった。
「50年以上ひたすらディスクを研磨して平らにしてきたわけですが、DTRはその
ディスクに物理的に“溝”を切る技術なんです。従来、磁気ヘッドが発する磁場が
広がることで、トラックのエッジにはどうしてもノイズが出ていました。
トラックとトラックの間に記録できない“溝”を作ってしまえばエッジがきれいに
なり、トラックの間隔を詰めることができる。磁気ヘッドが位置を確認して正しい
トラックに移動するためのサーボ信号も凹凸で作りました。しかし、ディスクの
表面に突起を作らずに削るのは言葉で言うほど簡単ではありませんから、研究を
始めた当時はDTRもやっぱり『期待はするけど、あてにはしない』技術
だったんですよ」

■開発最前線はさらに先をめざす
現在1平方インチあたり300ギガビット台まで到達しているディスクの面密度は、
DTR技術の投入もあり、600〜1000ギガビットまで実用化のメドが立っていると
いう。研究レベルでのチャレンジは2000〜3000ギガビット。つまり、現在の10倍を
視野に入れているということだ。

さらに、現在の記録方式では100個前後の磁性粒子の固まりに1ビットのデータを
書き込んでいるが、原理的には1つの磁性粒子に1ビットを任せることも可能なのだ
という。現在の100倍の記録密度を持つHDDの開発も、ありえない話ではない。
「また『やっちゃいけないこと』をやると、いくかもしれませんね」。
常に何本もの矢を握り、流れを変える技術を見極めながら研究を重ね続けてきた
田中は、もちろん“次の矢”もしっかり握っているようだ。

-筆者紹介-　千葉　はるか(ちば　はるか)　フリーライター
略歴

情報誌の記者、編集を経てフリーに。出版社時代、「秋葉原が心の故郷」と言って
憚らない上司に感化され、“デジタルの道”に足を踏み入れる。
デジタル情報誌の編集部在籍時は主に携帯電話やデスクトップパソコンの記事を
担当。最近のお買い物はキヤノンのEOS Kiss X2。

-以上です-
依頼を受けてたてました。

もっとわかりやすくまとめて

容量増えるのは良いんだけど壊れやすいのも何とかしてくれよ

容量も結構だけど速度もあげてくんない？
今のPC　HDDの遅さが足を引っ張ってるよ。

>>4
割れ厨歓喜

<丶｀∀´> ウリがサンディスク買うてNANDで躍進するニダ。無駄な努力ニダ。とりあえずウリと提携しろ。

青梅工場まで読んだ

いつまでグルグル回転する気なんだよ。。。。。
早くインテルのSSDみたいなのを安価で量産汁

世の中は既にSSDの時代だというのに
商売のセンスねーわ

>>4
宣伝

早く人体メモリーを解放しろよ!!
今こそ日本の技術を世に知らしめる時だろ!!

>>6
上げることは可能だが、価格も激しく上がる。
ヘッドを２系当以上並列で駆動したり既製品の数十倍のキャッシュを積んだ
高速ＨＤＤの少量販売は過去にあったが、速度より容量を選ぶユーザーが
多く、速度はＰＣ本体のメモリ容量を増やすことで改善される為に
放置されていた。
近年WindowsVistaがけた違いにHDDを遅くさせる技術を実装したため
HDDに更に速度が要求されるようになっただけだ。
いまの１ＴＢのＨＤＤでWindows95でも立ち上げてみろ一瞬で起動するし
そのＯＳのアプリもＨＤＤが重いなんてありえないわけだ。

すなおにVistaを使わずＸＰやLinuxを使え。

>>4

期待はするけど、あてにはしない技術がHDD開発で開花した。

昔はなぁ
４０ＭＢのＨＤＤの値段が１０万円だったんじゃぞ〜

>>4
ＳＳＤ？これからもＨＤＤの時代だが、なにか？　ＢＹ　東芝

>>14

＞WindowsVistaがけた違いにHDDを遅くさせる技術を実装した

これはOSが単に重たくなったってこと？

中学生の頃かなあ。新聞で読んだの。
FDだかMTだかで解説の図が書いてあったな。

>>19
MTって何？

難しくて分からんｗ
誰か「将太の寿司」風に例えて

>>20
自己解決

SSDがあるじゃない

な〜んだ、核兵器開発したんじゃないんだ、つまんね・・・

1TB 2.5インチHDDが出来たとして、一般人は何に使うのだろうかと思う。

横に高速に回転させながらゆっくり縦方向にも回転させる
球体ハードディスクなんてのはどうだ

>>25
観もしない画像や動画、聴きもしない音楽データをアホほど溜め込むんだろ。


つか、VAIOノートでSSD使ってるが、体感できるような速度向上は無い。
にもかかわらず、GB当たりの価格はちょっと比較できないぐらい高い。
これじゃHDDの代わりにSSDってのは、まだまだ何年もかかるな、ってのが
実際使ってみての感想。信頼性もまだまだ低いし、大事な保管用データを
SSDに入れてても安心できない。いつトンでもいいだけのバックアップは必須。

感覚的には、平面ブラウン管テレビ全盛期に実売され始めた携帯用液晶テレビ。
ブラウン管を市場から駆逐するまで、超えなきゃならない壁は高く多く、道のりは
まだまだ遠い。エントリーモデルにHDDの代わりに当たり前にSSDが載せられるまでには
軽く10年かかる。

>>21
料理にたとえると、汁粉に塩をいれたら塩辛くなってしまって意味ないだろと考えていたが
試しに入れてみたら甘みが増して味が引き締まったといったかんじ。

ミスター味っ子だと、カレーにインスタントコーヒーを入れる話とかで例えられるね。

こういう基幹技術で日本の経済も産業も成り立っているんだな

>>20
磁気テープ

とっくに特許も切れてるし、東芝だけでなく他所もやってるし

素直にすげぇな。
これからは、HDDもSSDも芝浦製ということか？

タブーの中にこそ新技術への突破口があるというわけか
言うのは簡単だが、実際それを試すのは難しい
絶対、周囲から反対されるからね
それを押し切ってやって、失敗すりゃ大非難あびるし

>>27
>いつトンでもいいだけのバックアップは必須
それはHDDも同じ

ノート分野では低消費電力＝稼働時間延長と堅牢性が優先されるし、
デスクトップほど容量への要求がきつくないので、
32Ｇ1万円あたりまでかかくが下がれば、急速にリプレースされると予想します

世の中のHDDの半分は得ろ画像のために存在する

>36
いや、OSの為だろ？

最近は動画記録用途じゃね、民生用では。後はデータセンターとか。

OSはSSD、データはHDDつう流れが続く限りは大容量HDDは生き残るだろ。

ハイブリッドＨＤＤがこれからの主流になっていくんだと思った
基準以上のデーターはＨＤＤに、基準以下のデーターはＳＳＤに保存
その処理自体はＨＤＤに搭載されたＤｕａｌコア以上のＣｐｕが担当する。

moudamedaHDDの秘密が表に出た、オレはし・の・う。

六つの動画を同時再生できるようにしてください

ものっそいお世話になってる
250GBプラッタのHGSTの垂直記録のHDD（6000円）×2台
でRAID0くんでるんだ激しく快適、バックアップも500GBの垂直記録だな

>2001年から暖めていたＤＴＲ技術

こういう場合は「温める」じゃなかったっけ。温存、とか言うし。
話が難しくてこんなところしか目に入りませんでした・・・

いまや350GのHDD（しかもワンプラッタ）が、わずか６０００円だからな。省電力も進んだし。

1.8インチの250GBってのはちょっとだけびっくりしたぞ

東芝すげーぜ。
でも東芝は信用できないから絶対買わない。

ｳﾁはいまだにﾊﾟｯﾁﾝﾊﾟｯﾁﾝ紙に穴を開けていますが

>>46
富士通と違って不具合入りをバルク市場に流すような
あこぎなマネはしてなかったと思うが。

バルク品なら不具合が入っててもしょうがない。

経験上どこのHDDも壊れる
が、2.5インチとか1.8インチは通常ノーパソの内蔵HDDだからダメージ甚大ｗ

>>48
いや、その他いろいろ、全体的に。

富士通のHDDはRD2000でわらかしてもらった。

>>27
それってVAIOのSSDが遅いだけじゃない？

Flashはそんなに書き換え耐性強くないし。

>>53
そういう憶測をするということは、
SSDは、体感できるほどの速度差が出るくらい、
製品ごとの出来不出来が分かれているものだということかい？

当然

>>55
全然違うので調べてみるといい。SLCタイプの速いSSDだと3.5インチHDDより速いよ。

>>53
今の安めのSSDはメモリディスクって言葉から抱くイメージほど早く無い。

intelが今度出したSSDはかなり早いらしいよ。
ちょっと高いけど。