磁気テープは92年前の1928年に発明されましたが、オーディオ用途、そしてデジタルデータのストレージメディアとして実用化されるまでには何年もかかりました。今日の消費者基準からすると、磁気テープは速度が遅く、使い勝手が悪く、比較的高価です。しかし、磁気テープが100周年を迎えるにあたり、現代のハードディスクドライブでは実現できない容量を実現できるようになりました。少なくとも、IBMと富士フイルムは、新開発のストロンチウムフェライト（SrFe）磁性層により、LTO-8テープで最大580TBのデータ保存が可能になると考えています。
データストレージのニーズ増加
コールドデータであれば、瓦記録（SMR）技術を搭載した3.5インチハードドライブで十分です。しかし、非圧縮データで最大20TBまでしか保存できず、500ドル以上とかなり高価です。一方、最新のLTO-8磁気テープカートリッジは、ネイティブで最大12TB、圧縮で最大30TBのデータを保存でき、価格は90ドル未満です。容量と価格のバランスが魅力的な磁気テープは、フロッピーディスク、CD、DVDといった3種類のメディアよりも長く使われてきました。
富士フイルム、IBMリサーチ、ソニーは現在も磁気テープ開発を続けており、定期的に新たなマイルストーンを達成しています。IBMと富士フイルムは2006年以降、LTO-8テープの容量を8TBから、今後数年間で最大580TBまで拡張する計画です。
ストロンチウムフェライト微粒子テープ：317Gb/inch2記録密度
一般的に、磁気テープはハードドライブと同様に進化しています。開発者は、記録密度を高めるためにトラック幅を狭め、カートリッジ内のテープ長を長くするためにテープ厚を薄くし、データを確実に記録・再生するための新しい方式を導入する傾向があります。今回、IBMと富士フイルムは、記録密度317Gb/in2、テープ長1255m、容量580TBを実現しようとしています。
記録密度、ひいては容量を向上させる方法の一つは、新しいテープ素材への切り替えです。現在、ほとんどのテープはバリウムフェライト（BaFe）磁性層を使用していますが、高密度化を進めるには、別の素材への切り替えが必要です。IBMリサーチと富士フイルムは、ストロンチウムフェライト（SrFe）磁性粒子からなる磁性層の使用を提案しています。両社によると、SrFe粒子はBaFe粒子に比べて磁気特性が高く、粒子体積が60%少ないため、56.2nm幅のトラックと702Kb/インチの線密度を実現できます。さらに、SrFeは低ノイズで優れた記録/再生性能を備え、酸化物であるため化学的に非常に安定しており、長期データストレージの有力候補となっています。
ハードドライブと同様、適切な磁性層は方程式の一部に過ぎません。時速約15kmで流れるテープ上の56.2nm幅のトラックに読み取り/書き込みヘッドを配置するのは困難です。これを解決するため、IBMと富士フイルムは、超狭幅29nmのTMR読み取りセンサーを3.2nmの精度で配置できる低摩擦テープヘッド技術を開発しました。この技術は、新しいサーボパターンをサポートする新しいサーボコントローラを含む一連のサーボメカニカルイノベーションによって実現しました。このサーボパターンはサーボトラックに事前に記録されており、コントローラがテープに対するヘッドの正確な位置を維持するのを支援します。また、両社はテープの振動を制御するために新しいテープハンドリング方法を実装する必要がありました。
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エクサスケールデータセンター時代のテープ
富士フイルムもIBMも、最大580TBのデータを格納できるSrFe微粒子ベースのLTO-8磁気テープがいつ商品化されるかを明らかにしていないが、両社はストレージテープ市場は今後数年間で成長を続け、新しいタイプのテープが必要になると確信している。
Synergy Researchのアナリストは、2019年第3四半期時点で世界に500以上のハイパースケールデータセンターがあり、そのうち150以上が建設中であると推定しています。これらの大規模なサーバーファームは、コールドデータをどこかに保存する必要があり、テープはHDDやSSDに比べて多くの利点があります。
まず、テープは1ギガバイトあたり0.002～0.007ドル（ネイティブ/圧縮）と安価です。次に、使用していないときは電源を必要としません。さらに、テープに記録されたデータは、適切に保管されていれば30年後でも読み取り可能です。さらに、テープはエアギャップ構造にすることで、機密データを不正アクセスや改ざんから保護できます。最後に、LTO-8テープは、最新のHDDやSSDよりも優れたストレージ密度を提供します。
富士フイルムとIBMの研究者たちは、数年後に商用化される317Gb/in2の記録密度においても、テープは今日のハードドライブ（HAMRにより今後数年で2Tb/in2に到達する見込み）に比べてまだはるかに劣っていると指摘しています。しかし、これはテープの成長余地が大きく、今後数十年にわたって利用され続けることを意味していると主張しています。
アントン・シロフはTom's Hardwareの寄稿ライターです。過去数十年にわたり、CPUやGPUからスーパーコンピュータ、最新のプロセス技術や最新の製造ツールからハイテク業界のトレンドまで、あらゆる分野をカバーしてきました。
