폴: 오늘날 데이터만큼 세상을 변화시킬 힘을 가진 자원은 지금까지 없었습니다. 안녕하세요, 저는 폴입니다. 이 팟캐스트에서는 혁신가들이 데이터를 활용하여 우리의 삶, 일, 그리고 창조 방식을 어떻게 변화시키고 있는지 살펴봅니다. 오늘은 Seagate의 수석 엔지니어링 디렉터인 스테파니 에르난데스를 모시고 AI가 전례 없는 수준의 스토리지 수요를 창출하는 중요한 시점에 등장한 획기적인 기술인 Mozaic에 대해 이야기해 보겠습니다. 시작해 보죠. 데이터 이동에 오신 것을 환영합니다.

스테파니, 우선 방송에 오신 것을 환영합니다.

스테파니: 초대해 주셔서 감사합니다.

폴: 네, 당연하죠. 모시게 되어 영광입니다. 저는 여러 가지 이유로 이 대화를 나누게 되어 정말 기쁩니다. 먼저 과거로 돌아가 보겠습니다. Seagate 에서 15년 동안 근무하셨는데, Seagate 에서의 여정, 스토리지 산업에 대한 관점, 그리고 그동안 일어난 변화에 대해 조금 이야기 나눠보고 싶습니다. 지금 우리가 그런 상황의 한가운데 있는 것 같은 느낌이 듭니다. 그러니까 거기서부터 시작해 보죠. 지난 15년 동안 Seagate 에서 무슨 일을 해오셨나요?

스테파니: 저는 Seagate 에서 판독기 디자이너로 일을 시작했습니다. 좀 더 과거로 돌아가 보면, 저는 미시간 대학교에서 박사 학위를 받았고, 대학원생 시절부터 자기 기록에 대해 연구했죠. 랜디 빅토리아라는 교수님의 연구실에서 일했는데, 그분의 연구는 첨단 HDD 기술을 설계하고 연구하는 데 집중되어 있었고, 계산적인 측면이 강해서 당시 제가 관심을 갖고 있던 분야와 잘 맞았습니다. 그런데, 그분이 Seagate 의 지원을 받았고, 그것이 Seagate 인턴십 기회로 이어졌으며, 결국 약 15년 ​​전 미네소타에서 판독기 디자이너 자리를 얻게 되었습니다. 저는 모델러였습니다. 즉, 물리 기반 모델을 사용하여 공중 밀도에 따라 판독기 디자인이 어떻게 확장되어야 하는지 이해하고 필요한 성능을 얻기 위해 노력했죠. 결국 저는 제 관심 분야와 훨씬 더 잘 맞는 연구 그룹으로 옮겼습니다. 저는 10년, 20년 후의 기술이 무엇일지 예측하는 것을 좋아하거든요. 그리고 미네소타에 있는 Seagate 연구 그룹에 합류했습니다. 그런 다음 열 보조 자기 기록 모델링을 본격적으로 시작했습니다. 제가 합류했을 당시에는 미래 기술이었습니다. 이제 현실이 되었고요. 지금 저는 미래를 내다보는 그룹을 이끌고 있습니다. HAMR 기술은 물론이고, HAMR 이후의 기술인 HDD 및 대체 데이터 저장 기술까지 살펴보고 있습니다.

폴: 그렇군요. 대단해요. 먼저 HAMR에 대해 간략하게 이야기해 보죠. 현재 업계에서 매우 화제가 되고 있는 주제입니다. 이 에피소드가 공개될 시점에는 Seagate 가 드라이브당 40테라바이트의 용량을 가능하게 하는 새로운 공중 밀도 역량에 대한 대대적인 발표를 했을 것입니다.

현재 우리 고객들이 이러한 드라이브를 어떻게 활용하고 있는지도요. 본론으로 들어가기 전에, 한 15년 전 당신이 시작했을 때로 돌아가 보죠. 당시 HAMR에 대한 인식은 어떠했습니까?

스테파니: 저는 Seagate에서 근무하는 동안 설계 그룹에서 수직 자기 기록 방식에서 HAMR로의 전환을 경험했습니다. 아시다시피, 그 변화가 얼마나 중요했는지는 아무리 강조해도 지나치지 않습니다. HAMR이 우리 대부분이 연구하는 분야가 되기 전에는 사람들이 회의적이었습니다.

그 기술을 현실화하기 위해서는 여전히 해결해야 할 많은 과제들이 남아 있었어요. 상당한 변화가 필요했습니다. 새로운 매체 설계와 새로운 헤드 설계가 필요했습니다. 광학 소자가 있는 헤드가 필요했죠. 또 그에 걸맞은 판독기 기술이 필요했습니다.

공중 밀도와 용량이 증가하면 기록 시스템의 모든 부품을 증가된 용량을 지원할 수 있도록 설계해야 합니다. 그래서 오늘날 우리가 있는 지점에 도달하기까지는 해결해야 할 많은 문제와 과제들이 남아 있었습니다. 물론 당시에는 회의적인 시각이 많았지만, 디자인이 진화하면서 더 많은 것을 배우게 되자, 이것이 근본적으로 실현 가능한 기술이며, 해결해야 할 과제는 엔지니어링적인 문제이고, HAMR에 대한 지속적인 이해를 통해 이런 문제들을 극복할 수 있다는 것이 분명해졌습니다.

폴: 당시에는 그 기술이 근본적으로 작동할 수 있을지에 대한 회의적인 시각이 있었을 것 같아요. 아니면 적어도 그 시점에서는, 이것이 작동한다는 것이 증명되었으니, 이전 세대 PMR 기술처럼 확장 가능한 수준으로 적용될 수 있을지에 대한 의문이었을까요?

스테파니: 사람들은 항상 이것이 근본적으로는 가능한 기술이라고 생각해 왔습니다. 즉, HAMR을 사용하면 더 작은 비트 크기로 기록할 수 지만, 실제 환경에서 작동하는 시스템을 어떻게 설계할까. 실제 환경에서 제품을 실현하는 데 필요한 신뢰성과 성능 요건을 충족할 수 있을까가 의문이었죠.

우리는 항상 그것이 확장 가능하다고 생각했습니다. 시간이 지날수록 점점 더 분명해졌죠. 하지만 기기의 내구성을 확보하는 것이 가장 큰 과제 중 하나였습니다.

폴: 정말 흥미로운데요. 지금 제 책상 위에 소품으로 Seagate 하드 드라이브가 하나 있는데, 아마 15년 정도 된 것 같아요. 처음 입사하셨을 때는 아마 4테라바이트 3.5인치 드라이브였을 테고, 하드 드라이브 기술에서 제가 가장 흥미롭게 생각하는 점 중 하나는 15년 된 제품이지만 하드 드라이브의 폼 팩터, 규격은 이 작은 회색 상자로 똑같다는 거예요,? 그럴 만한 구체적인 이유가 있죠. 폼 팩터는 바꿀 수 없으니까요. 그러니까 방금 말씀하신 모든 혁신적인 기술들이 실제로 이 작은 직사각형 상자 안에서 일어나고 있는 거죠. 정말 흥미로운 공학적이고 창의적인 과제일 것 같아요. 그 질문과 관련해 또 한 가지를 설명해 주시겠어요? 초상자성 기록이라는 개념이…

스테파니: 한계요.

폴: 그렇죠, 한계죠. 네, 초상자성 한계입니다. 그것이 무엇이고 왜 그런지 설명해 주시겠어요? 왜 중요한지? 그 문제를 이해하는 데 도움이 되는 내부 기술들을 자세히 살펴보고 군요.

스테파니: 좋아요. 오랫동안 사람들이 하드 드라이브의 수명이 다할 거라고 예측해 왔잖아요? 그런데 하드 드라이브의 자기 디스크에 기록할 수 있는 비트의 최소 크기는 얼마일까요? 그래서 초상자성 한계란... 자성체의 입자 크기를 줄이면 열적으로 매우 불안정해집니다.

그래서 자성을 띠는 대신 상자성을 띠게 되죠. 더 이상 자성을 띠지 않습니다. 그러면 어떤 정보도 담지 못해요. 아시다시피, 우리는 지난 20~30년 동안, 또 그 이전에도 수많은 기술 발전과 기술적 진화를 경험해 왔습니다. 이러한 중요한 기술적 변화 하나하나가 초상자성 한계를 계속 뛰어넘을 수 있는 기회를 제공해 주었죠.

우리는 점점 더 미세한 입자 크기를 지원할 수 있는 새로운 디자인, 특히 새로운 미디어 디자인을 통합할 수 있었습니다. 하드 드라이브에 있는 디스크, 즉 기록 소재는 입자 형태의 자성체입니다. 그리고 이러한 입자들은 현재 약 10나노미터, 또는 그보다 더 작고, 기술이 발전할 때마다 우리는 점점 더 작은 입자 크기를 지원할 수 있는 새로운 미디어 디자인을 개발할 수 있었습니다. 그래서 우리는 초상자성 한계를 극복할 수 있었지만, 실제 한계에 도달하는 시점이 언제인지는 정확히 알지 못합니다.

결국엔 도달하겠죠. 하지만 우리는 현재 우리가 사용하는 기술, 즉 열 보조 자기 기록 기술이 우리를 상당히 멀리까지 데려다줄 수 있다고 생각합니다.

폴: 그럼, 입자 크기에 대해, 그리고 이런 방정식에서 왜 중요한지 말씀해 주시죠.

스테파니: 정보는 디스크의 트랙들에 기록되는데요. 트랙은 비트의 시퀀스입니다. 그리고 비트의 시퀀스가 이를 결정하죠. 그것이 디스크에 기록되는 데이터를 구성합니다. 각 비트는 정보의 기본 단위고요. 1 또는 0, 또는 1 또는 마이너스 1이죠. 비트들은 같은 방향으로 자화된 입자들의 모음입니다. 따라서 비트 크기를 계속 줄이면서 신호 대 잡음비를 유지해야 하죠. 신호 대 잡음비는  매우 중요한 기본 메트릭입니다. 왜냐하면 가능한 한 잡음을 줄이면서 미디어에서 나오는 강력한 신호를 감지하고 싶으니까요. 잡음을 줄이려면 비트 안에 더 많은 입자가 필요합니다.

그래서 입자 크기를 줄이지 않고 비트 크기를 줄일 수 없기 때문에, 더 작은 입자 크기를 지원할 수 있는 다른 녹음 기술로 전환하는 것이 매우 중요했죠.

폴: Seagate에서 Mozaic이라고 부르는 HAMR을 구성하는 몇 가지 혁신 기술에 대해 언급하셨습니다. 그것을 구성하는 기본적인 요소나 하위 시스템에는 어떤 것들이 있을까요?

스테파니: 제가 미디어에 대해 많이 이야기했으니, 거기서부터 시작해 볼까요?

폴: 그러죠.

스테파니: HAMR의 경우, 매체는 PMR과 근본적으로 다릅니다. 완전히 새로운 매체 설계이며, 소재는 철-백금 기반이고 매우 높은 자성과 등방성을 가지고 있습니다. 무슨 뜻이냐 하면, 입자 크기가 작으면서도 물성이 매우 우수한 매체를 제작하는 것은 항상 어려운 일이지만, 높은 등방성을 가지고 있기 때문에 종래의 매체 설계보다 훨씬 더 작은 입자 크기를 구현할 수 있다는 뜻입니다.

우리가 철 백금을 사용할 수 있는 이유는 현재 완전히 새로운 작성기가 있기 때문입니다. 수직 자기 기록 방식에서는 자기장을 공급하는 자기 작성기를 사용합니다. 만약 이 면이 미디어 평면이라면, 자기장은 미디어 평면에 수직이고 비트 또한 미디어 평면에 수직으로 자화됩니다. 

HAMR에서는 이 모든 게 여전히 ​​유효하지만, 철-백금은 열적으로 매우 안정적이므로 이처럼 높은 등방성 매체를 구현하려면 추가적인 여기 과정이 필요합니다. 자성이 매우 강하지만, 그 때문에 작성하기가 매우 어렵거든요. 그 정도로 견고하기 때문에 그냥 PMR 작성기를 가져다 정보를 기록할 수 없습니다. 그러니까 이 새로운 고이방성 매체에 정보를 기록하려면 어떤 종류의 지원이 필요하다는 뜻입니다. 그리고 우리가 할 수 있는 가장 좋은 방법, 아니 유일한 방법은 열을 가하는 것입니다. 하지만 열을 가하는 것은 항상이 아니라, 적절한 과정에서만 해야 합니다.

자성체는 온도가 증가함에 따라 자화, 등방성 및 자기 경도를 잃는 특성을 가지고 있습니다. 필요한 온도만 정확하게 적용하고 싶지만, 그 온도는 데이터를 기록하려는 순간에만 필요해요. 그래서 디스크에 비트를 작성하는 데 필요한 여기 에너지를 공급하기 위해 필요하기 때문에 완전히 새로운 작성기를 설계해야 했습니다.

하지만 그러고도 광학식 작성기도 필요한데, 이는 HAMR에 완전히 새로운 장비에요. 레이저가 필요하죠. 그것이 열 입력을 적용해요. 레이저의 에너지를 매체 바로 옆 영역인 공기 베어링 표면까지 전달할 수 있는 광도파로가 필요합니다. 그리고 근접장 변환기라는 혁신적인 기술이 있는데, 이 기술은 그 에너지를 효율적으로 전달하여 매체에 매우 좁고 집중된 열 펄스를 가할 수 있습니다.

매체도 완전히 다르고, 작성기도 완전히 달라요. 그렇죠? 이것들은 소위 근본적인 변화들이지만, 전체 시스템도 확장되어야 합니다. 그런 좁은 트랙을 감지할 수 있는 판독기가 필요합니다. 인터페이스도... 헤드-디스크 인터페이스도 이러한 새로운 구성 요소를 지원해야 합니다.

따라서 헤드와 매체 사이의 거리를 줄여야 합니다. 헤드와 미디어에 있는 이러한 코팅과 층은 좁은 간격을 지원하기 위해 얇아야 할 뿐만 아니라 열적 안정성을 갖추고 극한의 기록 조건에서도 미디어를 보호할 수 있어야 합니다. 역학적으로도 그처럼 높은 트랙 피치를 감당해야 합니다.

따라서 HAMR에는 열 보조 자기 기록 부분도 있지만, 전체 시스템이 이 완전히 새로운 기록 메커니즘을 지원해야 해요.

폴: 레이저가 회전하는 디스크 파트들을 가열한다는 말은 마치 SF에 나오는 이야기처럼 들리는군요. 어느 정도 정밀한지 말씀해주실 수 있나요? 이야기를 듣고 보니 정말 흥미로워서 말이에요.

스테파니: 헤드와 디스크 사이의 거리를 보면, 그 사이에 DNA 한 가닥조차 들어갈 수 없을 정도입니다. 작성기 전체 구조는 적혈구 하나 안에 들어갈 수 있을 정도고요. 이런 비유들은 10년 전쯤에나 통용되던 것들이에요. 이제는 모든 것이 원자 수준의 정밀도죠.

현재 모든 부품은 수십 나노미터 크기이며, 즉 수백 마이크로미터 크기의 부품입니다. 따라서 제조 공정도 그러한 공격적인스케일링을 지원해야 하고요. 역학 시스템은 디스크 상의 헤드를 정확한 위치에 정밀하게 추적하고 배치할 수 있어야 하죠.

그런데 트랙의 폭은 수십 나노미터에 불과해요. 이 모든 시스템이 함께 작동해 30~40테라바이트 이상에 이르는 엄청난 용량을 달성합니다.

폴: 네, 저도 들었어요. 당신과 동료분들이 이 기술에 대해 말하자면 원자 규모에서 이야기하시는데, 레이저로 열을 가하는 그 부분이 말 그대로 원자보다 작다는 거죠. 원자 지름 정도 크기라고요. 그런 크기에서 정밀한 핵심 조작이 이루어지며, 이를 위해서는 가열과 냉각이 필요하고요. 디스크의 특정 부분을 화씨 800 도까지 가열한 다음 나노초 단위로 다시 식히는 식이라죠.

스테파니: 맞아요.

폴: 엔지니어링이 속도와 규모 면에서 완전히 다른 차원으로 진행되고 있군요.

스테파니: 그래요. 맞아요. 그 열점은 화씨 800도이고, 폭은 고작 몇 알갱이 정도밖죠. Mozaic 3과 4에서도 마찬가지고요. 게다가 디스크당 10테라바이트 정도라면 설계도 훨씬 더 공격적으로 변하죠.

폴: 모든 게 다 그런 식이고요. 시스템이며 부품이 모두 다 나노 규모란 말이죠. 그런 건 상점 같은 데서 그냥 살 수 있는 게 아니잖아요? 전부 맞춤 제작이죠. 그러니까 거의 모든 장비를 직접 제작했다고 하면 맞는 말일까요? 이 특정 경우에 말이에요. 그 점에 대해 조금 설명해 주시겠어요?

스테파니: Seagate 는 처음부터 HAMR에 전념해 왔습니다. HAMR이 미래의 길이라고 말한 회사고요. 모든 걸 처음부터 설계해야 했겠죠? HAMR 기록 시스템의 물리적 원리를 파악하고, 작성기 헤드에 광학 기술을 어떻게 통합할지 연구했고요.  이 새로운 미디어 개발을 지원하기 위한 모든 미디어 개발을 사내에서 진행했죠. 모든 것을 자체적으로 디자인하기 때문에 놀라운 노하우를 많이 보유하고 있죠. 우리 직원들은 광학 헤드 디자이너가 되어야 했어요. 지금도 저희는 완전히 새로운 디자인들을 연구하고 있어요. 이제 막 개발과 구상을 시작했고요.

외부로부터도 정보를 얻을 수도 있겠죠? 컨퍼런스에 참석하고, 대학 연구에 자금을 지원하고, 회사 밖에서 어떤 트렌드가 나타나고 어떤 학습이 이루어지고 있는지 파악하려고 노력하죠. 이러한 모든 요소들을 종합하여, 어떻게 새로운 기술들을 활용해 새로운 헤드, 새로운 판독기, 새로운 미디어를 만들어낼 수 있을지 고민합니다. 이 모든 과정은 사내에서 이루어지고요.

폴: 좀 전에 말했지만 마치 SF 같네요. 믿기지 않지만, 거의 다 사실이고요. 게다가 연구&개발 프로젝트도 아니에요. 지금 이런 제품을 수백만 개씩 생산하고 있습니다.

그것들을 이 작은 회색 상자에 채워넣어서 세상에 내보내는 거죠. 제가 하드 드라이브 산업, 특히 Seagate 에 흥미를 느끼는 이유는 원자를 다룬다는 점, 나노미터 규모의 엔지니어링을 한다는 점 때문입니다. 정말 초소형이죠.

이 작은 3.5인치 상자에 점점 더 많은 부품들을 넣어야 하는데요. 그런데 그런 걸 수백만 개씩 대량 생산하고 있죠. 매일 수 엑사바이트 스토리지가 생산 라인에서 쏟아져 나오고 있을 텐데요. 정말 작은 규모로 설계하면서도 엄청난 규모로 대량 생산을 하고 있다는 점이 흥미로운 역설이죠.  HAMR을 통해 그렇게 하고 있고요. 어떻게 하루에 그 정도의 엑사바이트 규모를 생산할 수 있는지, 그러려면 어떤 프로세스가 필요한지 설명해 주실 수 있을까요? 이런 물건 하나를 만들어 내는 것도 대단하죠. 하지만 지금 같은 규모로 수백만 개를 생산하고 전 세계 데이터를 저장하는 건 또 다른 문제거든요.

지금 그러고 있고요. 일단 재료를 찾는 것부터 시작해서,. 부품을 만들고, 수백만 개는 될 거예요. 수백만 개의 부품을 자체 생산하고, 통합하고, 말씀하신 것처럼 성능과 내구성을 하고, 기계 설비와 제조까지 다 하잖아요.

스테파니: 맞아요.

폴: 거기에 인력, 공정, 조율 작업까지...

스테파니: 맞아요.

폴: 그렇게 보면 정말 놀라운 일이 아닐 수 없어요.

스테파니: 아시다시피, 모든 건 다 아이디어에서 시작되죠. 세대에서 세대로 통합되는 이러한 새로운 기술은 다 마찬가지예요. 이것도 한두 명이 진행하는 연구 프로젝트로 시작되었고요. 그러다 더 많은 사람들이 투입되고, 프로젝트는 더 유망해지죠.

기존 도구를 활용하여 몇 가지 개념을 탐색하거나, 외부 파트너와 협력하여 기술의 실현 가능성을 검토하다가, 단계적으로 어떤 깔대기를 통과하는데, 이쪽에는 많은 기술이 있어요. . 처음에는 낮은 수준으로 평가하고 다음 단계가 되면 더 많은 인력이 투입되죠. 그러면 내부 작업이 더 많아져요. 실행 가능성이 별로 없다면 그 기술은 거기까지에요. 그러다 한두 가지가 다음 단계로 넘어가죠. 그러면 기존 공정을 더 많이 통합하기 시작하고...

그러다 새 플랫폼을 개발하죠. 이렇게 단계적으로 연구에서 개발로 나아가고, 개발 단계에서는 점점 더 제품화에 가까워집니다. 점진적인 이행이죠. 먼저 복잡한 과정과 기록의 물리적 원리를 이해한 다음에야 성숙 주기의 다음 단계로 넘어갈 수 있으니까요. 하지만 우리는 잘 정립된 제조 공정을 갖추고 있습니다. 따라서 이러한 새로운 기술에 맞춰 제조 공정을 단계적으로 수정해야 해요. 확실히 만만한 과정은 아니죠? PMR에서 HAMR로 넘어갈 때요?

꿈과 아이디어에서 시작해서 점차 회사 전체, 더 많은 직원들이 관여하게 되는 아주 점진적인 과정입니다. 수천 명이 참여하는 대규모 프로젝트가 되었고요. 그러면 결국 고객에게 제공할 제품을 생산할 수 있게 됩니다.

폴:  방금 고객들을 언급하셨잖아요. 이 모든 게 왜 중요할까요...? Seagate 는 양자 물리학으로 놀라운 일들을 하고 이 작은 상자로 혁신을 이루고 있죠. 이것이 고객에게 중요한 이유는 무엇일까요?

이것이 세상에 왜 중요한가요?

스테파니: 궁극적으로 고객들은 플러그만 꽂아 바로 사용하고, 기존과 거의 동일하게 작동하는데 성능도 우수한, 용량이 더 큰 제품에 관심이 있다고 생각해요. 고객들이 이 상자에 들어가는 기술에 관심을 갖는 이유는 우리가 기술을 발전시킬 계획을 가지고 있다는 확신을 얻고 싶기 때문이죠.

우리는 항상 세계가 기하급수적인 속도로 데이터를 하는데 그 모든 걸 저장할 만큼 충분한 저장 장치가 없을 것이라고 추정하죠. 그래도 생성되는 많은 데이터를 저장해야 하기 때문에 용량을 계속 늘려야 합니다. 그것이 점점 더 중요해지고 있고요.

따라서 동일한 폼 팩터 내에서 용량을 지속적으로 늘릴 수 있는 아이디어가 매우 중요합니다.

폴: 대표적인 대용량 장비... Mozaic HAMR 같은 것 말이죠. 이런 드라이브는 주로 어떤 주요 환경에서 사용되고 그 이유는 무엇입니까?

스테파니: 우리가 생산하는 대용량 드라이브는 모두 대형 하이퍼스케일러에 사용됩니다. 이들은 공간이 제한적이죠. 따라서 우리는 데이터 저장 시스템의 공간을 확대하지 않으면서도 용량이 늘어나고 향후 용량 확장을 지원할 수 있는 드라이브를 계속 제공해야 합니다.

우리 모두 하이퍼스케일러와 클라우드 서비스 제공업체의 이름을 알고 있고, 그 서비스를 이용하고 있잖아요? 또 우리 모두 많은 데이터를 저장하고 또 많은 데이터를 생성하며 거기에 접근하기를 원하죠. 따라서 이를 지원할 수 있는 장치를 제공하는 것이 중요해집니다. 시간의 흐름에 따른 데이터 성장이요.

폴: 결국 폼 팩터를 건드리지 않아야 한다는 생각으로 돌아가네요. 그 틀에 딱 들어가야 하니까요. 이 데이터 센터 슬롯은 뜯어내거나 교체하거나 형식을 바꿀 수 없죠. 틀을 유지해야 하고, 그 안에서 혁신을 이루어야 해요.

말씀하신 대로 데이터의 폭발적인 증가와 데이터의 가치, 그리고 데이터 접근성을 위한 보존 기간까지도요. 이 모든 변동 요인들이 스토리지 수요 증가를 야기하고 있고요. 고객들이 이런 성장 곡선에 발맞춰 나가게 하려면 이 모든 게 중요할 수밖에 없겠네요.

어제 흥미로운 고객 시나리오를 하나 봤는데, 이런 대규모 상황에 처하게 되면 말이죠. 수십만 명 이상을 대상으로 대규모 드라이브를 운영하는 경우, 그 영향은 상당하거든요. 엑사바이트 규모에서, 20테라바이트 드라이브에서 40테라바이트로 업그레이드하는 시나리오는 동일한 물리적 공간에서 스토리지 용량(원시 스토리지 용량)을 두 배로 늘리는 것이죠. 언급하셨듯이, 오늘날 우리가 직면한 과제 중 하나는 바로 공간 물리학이잖아요? 물리학에는 한계가 있죠. 드라이브 내부에 한계가 있는 것처럼, 이러한 장치가 장착되는 환경에도 한계가 있습니다. 그렇다면 공중 밀도가 왜 중요할까요?

그게 이 부분을 설명해줄 것 같은데요.

스테파니: 우리가 진행하고 있는 모든 작업은 순전히 공중 밀도에 관한 것입니다. 물론 전부는 아니지만, 우리가 연구하고 있는 많은 부분은 용량을 줄이든 늘리든 비트 크기를 줄이는 방식으로 공중 밀도를 높이는 것이죠. 그래서 이 모든 기술이 이 상자 크기 안에 들어갈 수 있습니다. 용량을 100테라바이트까지 지속적으로 늘리는 것이 앞으로 나아갈 방향이고요. 그런 게 공중 밀도죠.

폴: 말씀하신 것 중에 제 관심을 끈 것이 있는데요. 디스크당 10테라바이트라고 하셨죠? Mozaic은 현재 4 플러스고요? 앞으로 방향을 말씀하셨는데, 시간이 지남에 따라 용량을 늘리기 위해 공중 밀도를 어떻게 지속적으로 혁신할 수 있을까요? 여러분들이 그 문제에 대해 어떻게 생각하고 있는지, 몇 가지만 말씀해 주시겠어요?

스테파니: 물론이죠. 4부터 10, 그 이후까지도 근본적인 장애물은 없어 보입니다. 앞서 말했듯이, 핵심은 순수 공중 밀도를 높이는 것이죠. 그러려면 부품 크기를 줄여야 해요. 판독기 크기도 더 작아야 하고요.

핵심 작성 요소도 더 작아져야 하고, 점점 더 작은 비트를 지원하려면 입자 크기도 더 작아져야 합니다. 실제 저희 랩에서 디스크당 7테라바이트의 용량을 구현해냈고요. 현재 제품 수준에서 두 배 정도 되는 수치죠.

폴: 멋지네요.

스테파니: 실제 랩 결과가 그래요. 차세대 디스크 헤드를 사용하여 디스크에 실제 정보를 기록하고 복구하고 있어요. 부품들은 설계 면에서 오늘날 우리가 사용하는 것보다 훨씬 더 공격적입니다. 이 7테라바이트 용량 시스템은 당장 상용화할 수는 없지만, 기록 시스템에서 무엇을 달성할 수 있는지에 대한 개념 증명 역할을 합니다. 데모에 포함된 또 다른 기능은 다중 센서 자기 기록입니다.

두 개의 판독기가 있는 것처럼 신호 처리를 하여 더 좁은 판독기를 사용할 수 있게 합니다. 다만 좁은트랙에서 들어오는 정보를 구분하려면 두 개가 필요하고요. 디스크당 7테라바이트는 입증했습니다.

폴: 현재는 판독기 하나고요...

스테파니: 현재 HAMR에 판독기는 하나죠.. 예. 그런데 두 개를 넣으면 지금보다 더 좁은 폭의 판독기를 사용할 수 있습니다.

앞서 말씀드렸듯이, 자성체는 작은 부피에서 불안정해집니다. 따라서 HAMR로는 매우 좁은 트랙을 작성할 수 있지만, 판독기도 좁아야 합니다. 공중 밀도를 점점 더 높이려면 판독기도 좁아져야 합니다. 두 개 이상의 판독기를 사용하면 실제로 판독기 크기를 원래보다 줄일 수 있습니다. 이 공중 밀도 데모에는 다중 센서 자기 기록 모방도 포함됩니다. 다시 말해, 오늘날 제품에 탑재할 수 있는 것보다 더 좁은 판독기를 사용할 수 있고, 이 데모들은 디스크당 7테라바이트를 지원할 수 있을 만큼 작은 비트를 작성할 수 있음을 보여줍니다.

실제로 이런 좁은 기능, 좁은 부품들을 안정적으로 생산하는 것이 관건이죠. 7테라바이트 이상에 대해서도 많은 아이디어가 있습니다. 여러 다중 센서 자기 기록 기술을 활용하면 2차원 자기 기록을 수행할 수 있습니다. 디스크에 정보를 인코딩하는 또 다른 방법인 거죠.

여전히 판독기 두 개가 필요합니다. 벡터 레코딩이라는 또 다른 개념이 있는데, 디스크에 작성된 패턴에서 나오는 서로 다른 자기장 방향을 감지하는 방식이죠. 그리고 이러한 아이디어들은 판독기의 폭, 크기 조정 문제 등을 완화할 수 있습니다. 원래보다 더 넓은  판독기를 사용할 수 있습니다.

이렇게 매우 높은 트랙 피치를 지원하고 두 판독기 사이의 매우 정밀한 거리를 요구하는 다중 센서 자기 기록 기술을 지원할 수 있는 새로운 역학 시스템도 필요하고요. 그리고 새 판독기 소재와 새 판독기 디자인도 검토하고 있습니다. 또 HAMR 작성기의 주요 치수를 계속 조정하고, 미디어 입자 크기를 계속 줄이며, 새로운 미디어 소재를 사용하고 있습니다.

더 작은 입자 크기를 지원하기 위해서요. 이렇게 디스크당 10테라바이트를 달성하기 위한 여러 가지 아이디어가 있어요. 아직 개선해야 할 부분도 많습니다. 말씀드렸듯이 우리는 여러 대학과 협력하여 여러 개념을 탐구하고 있습니다. 사내에서는 전문성이 부족해 탐구하기 힘든 아이디어가 있을 수 있죠. 그런 경우, 다른 연구원들과 협력하여 이런 기술들을 검토하게 하고, 궁극적으로 우리 디자인에 통합할 수 있어요. 디스크당 10테라바이트 이상을 달성하기 위해서는 아직 해결해야 할 문제가 많습니다. 하지만 HAMR은 확장성이 매우 뛰어납니다.

HAMR은 새로운 기술을 구축하는 데 있어 매우 훌륭한 프레임워크예요. 이는 근본적으로 용량 및 공중 밀도 증가를 지원합니다. 그러고 나면 그것이 우리를 어디까지 데려갈지 지켜보는 일만 남았는데, 아직은 미지수이지만, 10까지는 충분히 도달할 수 있다고 확신합니다.

그 이상은 HAMR이 우리를 어디까지 데려갈 수 있을지 지켜봐야 할 것입니다.

폴: HAMR 패러다임은 디스크당 10테라바이트까지 지원하며, 그 이상도 내다보고 있군요. 핵심은 부품과 시스템을 축소하고 나노 규모 엔지니어링을 중심으로 혁신하여 목표하는 공중 밀도에 도달하는 것이고요.

스테파니: 네. 항상 그렇죠. 부품의 크기를 줄이는 게 핵심이고, 그게 바로 공중 밀도를 높이는 비결이죠. 디스크에 정보를 기록하는 새로운 방법도 고민해야 하고요. 비트 크기를 줄이고, 부품 설계를 고도화하면서 어떻게 더 많은 정보를 기록할 수 있을까 하는 거죠.

그런 점들도 고려하고 있습니다. 궁극적으로 HAMR은 디스크당 10테라바이트 이상을 달성할 수 있을 거라고 생각합니다. 하드 드라이브가 오랫동안 사용되어 왔고, 여기도 있지만, 상자 겉만 보면 여기 있는 것과 다를 게 없다는 게 정말 놀라운 일이죠.

그런데 열어보면 실제로도 똑같아요. 그렇죠? 처음 하드 드라이브를 설계했을 때, 그 설계로 30, 40, 심지어 100테라바이트까지 지원할 수 있을 거라고 정말 생각했을까요? 물론 보이는 게 전부는 아니지만, 워낙 잘 설계된 시스템이라 이런 극단적인 기하학적 확장을 지원하는 거죠. 역학 시스템과 이 모든 것이 극단적인 설계를 지원할 수 있습니다. 우리의 목표는 회전식 디스크 아키텍처를 가능한 한 오랫동안 유지하는 것입니다.

폴: 그 이상도 있을까요? 그러니까 아시다시피, 이 오래된 회전식 디스크 아키텍처는 여러 기술 변천사를 견뎌내고 오늘날에도 여전히 전 세계 데이터를 저장하고 있어요. 그런 핵심 혁신 경로 외에 다른 연구 프로젝트나 아이디어 구상도 있나요? 회사에서 관심을 가질 만한 다른 흥미로운 기록 기술이 있습니까?

스테파니: 우리의 근본적인 목표는 회전 디스크 아키텍처를 자기 기록 방식 이상으로 계속 확장하것입니다. 언젠가는 초상자성 한계에 도달하고, 더 이상 입자 크기를 줄일 수 없게 될 것입니다. 그게 언제일지는 모르지만요. 하지만 자성체를 대체할 수 있는 다른 종류의 소재들이 있습니다.

강유전체가 있죠. 자성체보다 더 작은 비트 크기로 정보를 저장할 수 있는 다른 기록 매체가 있을 수도 있습니다. 아직까지는 전적으로 추측에 기반한 연구 프로젝트이죠. 그저 대학들과 협력하여 기본적인 물리 모델링을 수행하는 영역에 속합니다. 회전식 디스크 아키텍처 이상으로, DNA 데이터 스토리지 같은 것을 살펴보고 있고요. HDD 이외의 다른 아키텍처의 트렌드만 살펴보는 것이 아닙니다. 하지만 현재로서는 HDD를 대체할 만한 것은 없는 걸로 보입니다. HDD는 데이터 스토리지 계층 구조에서 매우 특정한 위치를 차지합니다.

현재 논의되고 있는 기술들 중 어느 것도 HDD를 대체할 기술은 아니고요. 우리는 기기의 용량을 계속 늘리기 위해 하드 드라이브에 무엇을 넣을 수 있을지 알아보고 있습니다.

폴: 말하자면 이들이 서로 인접한 연구 분야이고, 핵심 아키텍처에 통합할 수 있는지 연구 중이군요. 맞습니까? 그래서 연구하고 있고요? 우리가 배울 점이 있는지, 그것을 핵심 로드맵에 포함시킬 수 있는지 알아보기 위해서 말입니다.

스테파니: 저는 Seagate 가 HDD뿐만 아니라 데이터스피어의 더 많은 부분에 관여해야 한다고 보거든요. 이런 데이터스피어의 다른 부분에 관여할 수 있는 다른 기회가 있는지 살펴볼 필요가 있고요.

폴: 이제 마무리해야 할 것 같네요. 스테파니, 정말 흥미로운 대화였어요. 이 기술과 당신의 업무에 대해 우리 시청자들이 알아야 할 중요한 정보 중에서 제가 묻지 않은 것이 있나요?

스테파니: 제가 자기 기록 분야에서 일하기를 선택한 이유는 무엇일까요? 왜냐하면 그건 2010년 당시 대학원생들이 일반적으로 선택하는 분야가 아니었거든요. 하지만 학생 시절에도, 그리고 Seagate 의 엔지니어가 되어 다양한 기술들을 배우면서서도 하드 드라이브에 얼마나 많은 다양한 기술들이 담겨 있는지, 그리고 이 기술들이 얼마나 발전해 왔는지 정말 놀라웠습니다. 그런데 세상 사람들이 확실히 잘 알지는 못하는 것 같아요. 상자를 열었을 때 겉모습과 내부가 똑같아 보이지만, 현미경이나 더 강력한 장비로 각 부품을 살펴보면 완전히 다른 재질로 만들어져 있다는 것을 알 수 있죠.

하드 드라이브가 하는 모든 일은 예전에는 완전히 다른 물리 법칙에 의해 처리되었습니다. 그리고 사람들이 하드 드라이브가 보이는 것 그 이상임을 알아야 한다고 생각합니다. 정말 놀라운 기술이죠. 시간이 흐르면서 얼마나 발전하고 변화했는지 정말 놀라울 뿐입니다.

폴: 맞아요. 예를 들어 나노 로봇 공학 스타트업에서 일하는 것의 매력과 같은 거죠. 마치 뭐랄까, 갓 졸업한 유망한 신입 엔지니어가 굉장히 흥미를 느끼고 꼭 해보고 싶어 할 만한 일처럼 들려요. 저건 하드 드라이브 맞죠? 로봇이랍니다. 세상에 엄청난 가치를 제공하는 나노 로봇이라고요. 말씀하신 대로 정말 잘 설계된 시스템이라서 육안으로 볼 수 있는 부분은 수십 년 동안 거의 변하지 않았지만, 진짜 중요한 건 내부 구조죠.

현미경으로 봐야 하고요. 그러면 수많은 놀라운 혁신과 기술들이 한데 모여 통합되고, 상상을 초월하는 규모로 생산되는 것을 볼 수 있죠. 정말 경이롭네요.

스테파니: 물론입니다.

폴: 스테파니, 이야기 나눌 수 있어서 정말 즐거웠어요. 당신이 하는 일에 대해 정말 많은 것을 배웠고, 제가 미처 몰랐던 회사 업무의 여러 부분에 대해 알려주셔서 큰 도움이 되었습니다. 자세히 설명해주셔서 감사하고, 오늘 시간 내주셔서 감사합니다.

스테파니: 이런 기회를 주셔서 정말 감사합니다. 저도 당신과 이야기 나눌 수 있어서 즐거웠어요.

폴: 네, 차세대 혁신 기술과 디스크 용량이 7테라바이트, 10테라바이트에 도달하는 것을 정말 기대하고 있습니다. Seagate에서 스테파니와 동료들이 추진하고 있는 모든 일들도 정말 멋지고요. 정말 인상적이에요.

스테파니: 폴, 정말 고마워요.